鋰離子電池充放電連接轉換裝置的製作方法

2023-09-22 17:28:50 6

專利名稱：鋰離子電池充放電連接轉換裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及鋰離子電池的充放電裝置，尤其涉及鋰離子電池的充放電裝置連接轉換裝置。
背景技術：
動力鋰離子電池因其良好的結構和較高的環保性而得到廣泛應用。一般單只電池的電壓較低，不能滿足各類電子產品的電壓需要，所以一般都是採用多隻電池串聯連接進行供電，以提高供電電壓。
對電池組進行充電也都是採用串聯充電。在鋰離子電池組的使用過程中，因鋰離子電池具有自放電的特性，且電池組中各只單獨電池的自放電量都不一樣。而在電池的串聯充電中，電流值一致，即給每支電池的充電量一致，在電池組的反覆使用中，致使自放電較大的單節電池電壓不斷降低。從而致使整組電池的儲電能力下降，大大影響電池組的使用能力和壽命，這成為電池組使用中的致命弱點。
如圓柱型32600動力鋰電池，它的安全充放電電壓值範圍在2.7V～4.2V，也就是說它的充電飽和電壓最大值4.2V，在放電過程中，當電壓降至2.7V時，表示電池電量已放淨。如果將3支32600電池串聯成一個電池組給某產品充當電源，假定電池一、電池二、電池三的初始電壓同為4.2V，因電池自放電不同，在靜置一星期後，電池一電壓降為4.1V，電池二和電池三電壓降為4.15V；對這組電池進行充電，因這組電池是串聯連接，充電電流相同，在電池二和電池三電壓達到4.2V時，電池一電壓只能達到4.15V；再一次將這組電池靜置一星期，因電池一自放電大，電池一電壓降為4.00V，電池二和電池三電壓降為4.1V，在又一次對這組電池充電時，電池二和電池三充至4.2V，但電池一卻在相同的電流下只能充至4.1V；經過若干個周期後，電池一的電壓明顯低於其它兩個電池，也就是說，電池一的儲電能力在不斷的下降，致使整組電池表現出儲能值下降。
為解決電池組中因單個電池自放電不同而引起的整體儲能值下降問題，也有人設計了一種電壓均衡板，在不改變原電池組串聯結構的基礎上，在每節電池的兩端並聯一塊匹配的均衡板。用以在充電過程中，當自放電小的電池充滿電時起到分流作用，以保證電池自放電大的電池繼續充電。這種方式有效的解決了電池組中因單個電池自放電不同而引起的整體儲能值下降問題。但是這種均衡板的製作及匹配很麻煩，要求與電池容量相匹配，不同容量的電池要求配不同型號的均衡板。在充電過程中，自放電小的電池兩端並聯的均衡板會因該電池先於自放電大的電池充飽和而不斷發熱，且發熱嚴重，不利於電池組的安全。同時，該均衡板的製作成本高，穩定性較差。
所以，如何提供一種既能夠有效解決電池組中因單個電池自放電不同而引起的整體儲能值下降問題，又實現方便，成本低，不會發熱，安全性能高，穩定性好的鋰離子電池充放電連接轉換裝置，成為本領域技術人員研究的重要課題。

發明內容本實用新型的目的就是解決現有技術中的問題，提出一種鋰離子電池充放電連接轉換裝置，能夠有效解決電池組中因單個電池自放電不同而引起的整體儲能值下降問題，同時，實現方便、成本低、不會發熱、安全性能高、穩定性好。
為實現上述目的，本實用新型提出了一種鋰離子電池充放電連接轉換裝置，包括含有若干電池的電池組，還包括含有若干並聯開關的並聯開關組和含有若干串聯開關的串聯開關組，所述並聯開關組中的並聯開關分別與電池串聯，並聯開關與電池串聯後的支路並聯在電源兩端，兩相鄰支路中電池的首尾之間分別串聯有串聯開關。
作為優選，所述電池組包括第一電池和第二電池，並聯開關組包括第一併聯開關和第二並聯開關，串聯開關組包括第一串聯開關，所述第一併聯開關的一端與第一電池的負極連接，另一端接電源負極，第一電池的正極接電源正極；所述第二並聯開關的一端與第二電池的正極連接，另一端接電源正極，第二電池的負極接電源負極；第一串聯開關串聯在第一電池的負極與第二電池的正極之間。
作為優選，所述電池組包括第一電池、第二電池和第三電池，並聯開關組包括第一併聯開關、第二並聯開關、第三上並聯開關和第三下並聯開關，串聯開關組包括第一串聯開關和第二串聯開關，所述第一併聯開關的一端與第一電池的負極連接，另一端接電源負極，第一電池的正極接電源正極；所述第二並聯開關的一端與第二電池的正極連接，另一端接電源正極，第二電池的負極接電源負極；第三上並聯開關、第三電池、第三下並聯開關依次串聯在電源正負極之間；第一串聯開關串聯在第一電池的負極與第三電池的正極之間；第二串聯開關串聯在第三電池的負極與第二電池的正極之間。
作為優選，所述電池組包括第一電池、第二電池、第三電池和第四電池，並聯開關組包括第一併聯開關、第二並聯開關、第三上並聯開關、第三下並聯開關、第四上並聯開關和第四下並聯開關，串聯開關組包括第一串聯開關、第二串聯開關和第三串聯開關，所述第一併聯開關的一端與第一電池的負極連接，另一端接電源負極，第一電池的正極接電源正極；所述第二並聯開關的一端與第二電池的正極連接，另一端接電源正極，第二電池的負極接電源負極；第三上並聯開關、第三電池、第三下並聯開關依次串聯在電源正負極之間；第四上並聯開關、第三電池、第四下並聯開關依次串聯在電源正負極之間；第一串聯開關串聯在第一電池的負極與第三電池的正極之間；第二串聯開關串聯在第三電池的負極與第四電池的正極之間；第三串聯開關串聯在第四電池的負極與第二電池的正極之間。
本實用新型的有益效果本實用新型通過開關的調節來控制電池組放電時串聯充電時並聯，操作非常方便，自放電量存在差異的一組電池，在下次充電的過程中都可以使儲能值達到最佳，完全解決了電池組中因單個電池自放電不同而引起的整體儲能值下降的問題，提高了電池組的整體性能和使用壽命，成本很低，不需要任何耗電發熱部件，不會發熱，安全性能高，穩定性好。採用本實用新型不會出現過充電問題，可直接取消原有的過充電保護板。結構簡單，安全性能高。
本實用新型的特徵及優點將通過實施例結合附圖進行詳細說明。

圖1是本實用新型鋰離子電池充放電連接轉換裝置實施例一的結構示意圖；圖2是本實用新型鋰離子電池充放電連接轉換裝置實施例二的結構示意圖；圖3是本實用新型鋰離子電池充放電連接轉換裝置實施例三的結構示意圖。
具體實施方式實施例一鋰離子電池充放電連接轉換裝置，包括含有若干電池的電池組1，還包括含有若干並聯開關的並聯開關組2和含有若干串聯開關的串聯開關組3，所述並聯開關組2中的並聯開關分別與電池串聯，並聯開關與電池串聯後的支路並聯在電源兩端，兩相鄰支路中電池的首尾之間分別串聯有串聯開關。
圖1是本實用新型鋰離子電池充放電連接轉換裝置實施例一的結構示意圖；所述電池組1包括第一電池11和第二電池12，並聯開關組2包括第一併聯開關21和第二並聯開關22，串聯開關組3包括第一串聯開關31，所述第一併聯開關21的一端與第一電池11的負極連接，另一端接電源負極，第一電池11的正極接電源正極；所述第二並聯開關22的一端與第二電池12的正極連接，另一端接電源正極，第二電池12的負極接電源負極；第一串聯開關31串聯在第一電池11的負極與第二電池12的正極之間。
本實施例中採用兩隻電池組成串聯電池組。需要電池組放電時，就將第一串聯開關31閉合，第一併聯開關21和第二並聯開關22斷開，實現第一電池11與第二電池12之間的串聯；需要給電池組充電時，就將第一串聯開關31斷開，第一併聯開關21和第二並聯開關22閉合，實現第一電池11與第二電池12之間的並聯。
實施例二圖2是本實用新型鋰離子電池充放電連接轉換裝置實施例二的結構示意圖；所述電池組1包括第一電池11、第二電池12和第三電池13，並聯開關組2包括第一併聯開關21、第二並聯開關22、第三上並聯開關231和第三下並聯開關232，串聯開關組3包括第一串聯開關31和第二串聯開關32，所述第一併聯開關21的一端與第一電池11的負極連接，另一端接電源負極，第一電池11的正極接電源正極；所述第二並聯開關22的一端與第二電池12的正極連接，另一端接電源正極，第二電池12的負極接電源負極；第三上並聯開關231、第三電池1 3、第三下並聯開關232依次串聯在電源正負極之間；第一串聯開關31串聯在第一電池11的負極與第三電池13的正極之間；第二串聯開關32串聯在第三電池13的負極與第二電池12的正極之間。
本實施例中採用三隻電池組成串聯電池組。需要電池組放電時，就將第一串聯開關31和第二串聯開關32閉合，第一併聯開關21、第二並聯開關22、第三上並聯開關231和第三下並聯開關232斷開，實現第一電池11、第二電池12、第三電池13之間的串聯；需要給電池組充電時，就將第一串聯開關31和第二串聯開關32斷開，第一併聯開關21、第二並聯開關22、第三上並聯開關231和第三下並聯開關232閉合，實現第一電池11、第二電池12、第三電池13之間的並聯。
實施例三圖3是本實用新型鋰離子電池充放電連接轉換裝置實施例三的結構示意圖；所述電池組1包括第一電池11、第二電池12、第三電池13和第四電池14，並聯開關組2包括第一併聯開關21、第二並聯開關22、第三上並聯開關231、第三下並聯開關232、第四上並聯開關241和第四下並聯開關242，串聯開關組3包括第一串聯開關31、第二串聯開關32和第三串聯開關33，所述第一併聯開關21的一端與第一電池11的負極連接，另一端接電源負極，第一電池11的正極接電源正極；所述第二並聯開關22的一端與第二電池12的正極連接，另一端接電源正極，第二電池12的負極接電源負極；第三上並聯開關231、第三電池13、第三下並聯開關232依次串聯在電源正負極之間；第四上並聯開關241、第三電池14、第四下並聯開關242依次串聯在電源正負極之間；第一串聯開關31串聯在第一電池11的負極與第三電池13的正極之間；第二串聯開關32串聯在第三電池13的負極與第四電池14的正極之間；第三串聯開關33串聯在第四電池14的負極與第二電池12的正極之間。
本實施例中採用四隻電池組成串聯電池組。
需要電池組放電時，就將第一串聯開關31、第二串聯開關32和第三串聯開關33閉合，第一併聯開關21、第二並聯開關22、第三上並聯開關231、第三下並聯開關232、第四上並聯開關241和第四下並聯開關242斷開，實現第一電池11、第二電池12、第三電池13、第四電池14之間的串聯；需要給電池組充電時，就將第一串聯開關31、第二串聯開關32和第三串聯開關33斷開，第一併聯開關21、第二並聯開關22、第三上並聯開關231、第三下並聯開關232、第四上並聯開關241和第四下並聯開關242閉合，實現第一電池11、第二電池12、第三電池13、第四電池14之間的並聯。
如果需要更多隻電池組成電池組，其連接方式可類推。在增加的電池支路的兩端分別串聯一併聯開關，並聯開關與電池串聯後的支路並聯在電源兩端，兩相鄰支路中電池的首尾之間分別串聯有串聯開關。需要電池組放電時，就將並聯開關組2中所有的開關斷開，串聯開關組3所有的開關閉合，實現電池組各電池之間的串聯；需要給電池組充電時，就將並聯開關組2中所有的開關閉合，串聯開關組3所有的開關斷開，實現電池組各電池之間的並聯。
為實現多組開關在並聯、串聯轉換中的斷開與閉合，本實用新型採用疊層旋扭波段開關裝置，通過一個旋轉軸芯，同時控制多對觸點的通、斷，從而實現並聯與串聯的轉換。整個裝置由上、下兩固定片及緊固螺栓螺母組成一個支撐，緊固螺栓上緊嵌入兩層彈片固定塊，形成轉換裝置的不動部分；扭動軸上固定兩連接片固定塊，固定塊上連接片嵌入對應的彈片中，形成轉換裝置的轉動部分；另外在轉動軸上設有一個轉動定位扣，用以限制扭動軸定位。這樣，彈片通過連接片便成了一組具備一常開一常閉的開關。再按上述實施例的連接原理接入電池充放電電路中，就起到了並、串轉換的作用。在對多節電池的並串聯轉換中，只需根據電池節數的多少來確定開關組的多少，擴展很方便。
另外，在對電池並聯充電時，電池兩端的電壓最大充至電源電壓，設置充電電源為衡壓，採用本裝置對電池充電，不會出現過充電問題，它已起到了鋰電池中保護板的保護作用，故採用本實用新型方案後不再需要另裝均衡板和保護板。結構簡單，安全性能高。
上述實施例是對本實用新型的說明，不是對本實用新型的限定，任何在本實用新型基礎上簡單變換後的結構均屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.鋰離子電池充放電連接轉換裝置，包括含有若干電池的電池組(1)，其特徵在於還包括含有若干並聯開關的並聯開關組(2)和含有若干串聯開關的串聯開關組(3)，所述並聯開關組(2)中的並聯開關分別與電池串聯，並聯開關與電池串聯後的支路並聯在電源兩端，兩相鄰支路中電池的首尾之間分別串聯有串聯開關。
2.如權利要求1所述的鋰離子電池充放電連接轉換裝置，其特徵在於所述電池組(1)包括第一電池(11)和第二電池(12)，並聯開關組(2)包括第一併聯開關(21)和第二並聯開關(22)，串聯開關組(3)包括第一串聯開關(31)，所述第一併聯開關(21)的一端與第一電池(11)的負極連接，另一端接電源負極，第一電池(11)的正極接電源正極；所述第二並聯開關(22)的一端與第二電池(12)的正極連接，另一端接電源正極，第二電池(12)的負極接電源負極；第一串聯開關(31)串聯在第一電池(11)的負極與第二電池(12)的正極之間。
3.如權利要求1所述的鋰離子電池充放電連接轉換裝置，其特徵在於所述電池組(1)包括第一電池(11)、第二電池(12)和第三電池(13)，並聯開關組(2)包括第一併聯開關(21)、第二並聯開關(22)、第三上並聯開關(231)和第三下並聯開關(232)，串聯開關組(3)包括第一串聯開關(31)和第二串聯開關(32)，所述第一併聯開關(21)的一端與第一電池(11)的負極連接，另一端接電源負極，第一電池(11)的正極接電源正極；所述第二並聯開關(22)的一端與第二電池(12)的正極連接，另一端接電源正極，第二電池(12)的負極接電源負極；第三上並聯開關(231)、第三電池(13)、第三下並聯開關(232)依次串聯在電源正負極之間；第一串聯開關(31)串聯在第一電池(11)的負極與第三電池(13)的正極之間；第二串聯開關(32)串聯在第三電池(13)的負極與第二電池(12)的正極之間。
4.如權利要求1所述的鋰離子電池充放電連接轉換裝置，其特徵在於所述電池組(1)包括第一電池(11)、第二電池(12)、第三電池(13)和第四電池(14)，並聯開關組(2)包括第一併聯開關(21)、第二並聯開關(22)、第三上並聯開關(231)、第三下並聯開關(232)、第四上並聯開關(241)和第四下並聯開關(242)，串聯開關組(3)包括第一串聯開關(31)、第二串聯開關(32)和第三串聯開關(33)，所述第一併聯開關(21)的一端與第一電池(11)的負極連接，另一端接電源負極，第一電池(11)的正極接電源正極；所述第二並聯開關(22)的一端與第二電池(12)的正極連接，另一端接電源正極，第二電池(12)的負極接電源負極；第三上並聯開關(231)、第三電池(13)、第三下並聯開關(232)依次串聯在電源正負極之間；第四上並聯開關(241)、第三電池(14)、第四下並聯開關(242)依次串聯在電源正負極之間；第一串聯開關(31)串聯在第一電池(11)的負極與第三電池(13)的正極之間；第二串聯開關(32)串聯在第三電池(13)的負極與第四電池(14)的正極之間；第三串聯開關(33)串聯在第四電池(14)的負極與第二電池(12)的正極之間。
專利摘要本實用新型公開了一種鋰離子電池充放電連接轉換裝置，包括含有若干電池的電池組、含有若干並聯開關的並聯開關組和含有若干串聯開關的串聯開關組，並聯開關組中的並聯開關分別與電池串聯，並聯開關與電池串聯後的支路並聯在電源兩端，兩相鄰支路中電池的首尾之間分別串聯有串聯開關。本實用新型通過開關的調節來控制電池組放電時串聯充電時並聯，自放電量存在差異的一組電池，在下次充電的過程中都可以使儲能值達到最佳，完全解決了電池組中因單個電池自放電不同而引起的整體儲能值下降的問題，提高了電池組的整體性能和使用壽命，成本很低，不會發熱，安全性能高，穩定性好。採用本實用新型不會出現過充電問題，可直接取消原有的過充電保護板。
文檔編號H02J7/00GK2888720SQ20062010632
公開日2007年4月11日 申請日期2006年8月2日 優先權日2006年8月2日
發明者譚傑 申請人:徐敖奎