一种高能量密度电池组、多电芯切换测试装置和测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种高能量密度电池组，通过对电芯的电极进行整形及连接，实现了对单体电芯进行串并联组合的功能；同时通过设置的电压、电流、温度监控和保护电路实现了对电芯进行充放电保护、短路保护和均衡的功能；本发明专利技术提供了一种多电芯切换测试装置和测试方法，能够在测试状态下对单体电芯进行串并联组合切换，同时监控电压、电流和温度信息；本发明专利技术通过模块化电芯降低了生产成本，提高了电芯、电池组的研发、测试和维护效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高能量密度电池组、多电芯切换测试装置和测试方法
本专利技术属于电池
，具体涉及一种高能量密度电池组、多电芯切换测试装置和测试方法。
技术介绍
随着电子技术的快速发展，电子产品对体积的需求越来越小、对使用时间的需求越来越长，亟需一种高能量密度的电池来提供电源，而电子产品传统的电源多为镍氢电池，该类电池电压平台低、具有记忆效应、不能随时补充电量，且自放电率大；而锂离子蓄电池由于其能量密度高、安全性较好、无记忆效应，且可随时补充电量而得到广泛使用。但是，锂离子电池在使用过程中需要进行串并联组合，且锂离子电池在长期使用过程中通常会存在单体电池间不均衡、过充电、过放电等问题，对锂离子蓄电池组的使用寿命造成影响，甚至产生安全隐患。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种高能量密度电池组，实现单体电芯串并联组合，同时对电芯进行充放电保护和均衡的功能；提供一种多电芯切换测试装置和测试方法，便于在测试状态下对单体电芯进行串并联组合切换，同时监控电压、电流和温度信息。本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种高能量密度电池组，包括壳体、电芯、电极整形板和电极连接板；电芯层叠固定在壳体的内部，电极整形板和电极连接板平行且固定在壳体内部靠近电芯的电极的一侧；电芯通过电极整形板固定露出的电极的形状和位置，整形后的电芯的电极通过电极连接板串联或并联或串并联混合连接。按上述方案，还包括上盖，壳体设有上开口，上盖装配在壳体的上开口。按上述方案，还包括固定在壳体内部的保护电路板；保护电路板包括充电保护模块、放电保护模块和短路保护电路，充电保护模块串联在充电机与电芯之间，充电保护模块包括过充保护电路和充电过流保护电路，过充保护电路用于在电芯的充电电压达到充满电压时断开充电电路，充电过流保护电路用于在充电电流达到预设值时断开充电电路；放电保护模块串联在电芯与负载之间，放电保护模块包括过放保护电路和放电过流保护电路，过放保护电路用于在电芯的放电电压达到最低电压时断开放电电路，放电过流保护电路用于在放电电流达到预设值时断开放电电路；短路保护电路分别串联在充电机与电芯之间、电芯与负载之间，短路保护电路用于在充电电路或放电电路出现短路时断开充电电路或放电电路。进一步的，保护电路板还包括不少于电芯的数量的电芯均衡电路；当电芯串联时，每个电芯均衡电路并联在每个电芯的电极的正极和负极之间，用于使串联的电芯的充电电压或放电电压一致。进一步的，保护电路板还包括电量管理模块，电量管理模块用于通过监测电芯的输出电压、输出电流和电芯表面温度来计算剩余电量，并输出电压信息、电流信息、温度信息和电量信息；电量管理模块包括控制器、电压表、电流表、温度传感器、存储器和通信接口，电压表、电流表和温度传感器的信号输出端与控制器的信号输入端连接，控制器的信号收发端分别与存储器的信号收发端和通信接口的信号收发端连接。进一步的，还包括固定在壳体上的面板，面板包括显示器用于显示电芯的电压信息、电流信息、温度信息和电量信息；显示器的信号输入端与控制器的信号输出端连接。按上述方案，还包括绝缘片，绝缘片分别设置在电芯与保护电路板之间、电极连接板与面板之间，绝缘片用于防止电芯与保护电路板之间、电极连接板与面板之间发生短路现象。一种多电芯切换测试装置，由权利要求1至7中任意一项所述的高能量密度电池组去掉电芯后组成；壳体的远离电芯的电极的一侧设有后开口。进一步的，面板还包括用于切换待测试的电芯的电极连接按钮、用于开始测试或停止测试的测试按钮；电极连接按钮的切换触点分别与电极连接板的串联电极连接条和并联电极连接条固定连接；测试按钮串联在电芯的充电回路或放电回路中。一种多电芯切换测试装置的测试方法，包括以下步骤：步骤S1：将待测电芯从多电芯切换测试装置的壳体的后开口插入壳体，并使电芯的电极固定在多电芯切换测试装置的电极整形板上；步骤S2：切换面板上的电极连接按钮使电芯的电极通过电极连接板串联或并联或串并联混合连接；步骤S3：按下面板上的测试按钮开始包括电压测试、电流测试和电老化测试的电芯测试；步骤S4：多电芯切换测试装置的保护电路板通过检测电芯的输出电压、输出电流和电芯表面温度计算电芯的剩余电量，并将电芯的电压信息、电流信息、温度信息和电量信息发送并显示在面板的显示屏上，同时通过通信接口发送到上位机；步骤S5：保护电路板在电芯的测试过程中通过监测电芯的输出电压、输出电流和电芯表面温度对电芯进行防反接保护、短路保护、过充保护、过放保护、过流保护、过温保护、欠温保护和电芯均衡；步骤S6：切换面板上的电极连接按钮或更换电极整形板更改电芯的电极的连接方式，从步骤S3开始循环，直至完成所有测试；步骤S7：弹起测试按钮停止测试，拔出电芯。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术的一种高能量密度电池组通过对电芯的电极进行整形，实现了对单体电芯进行串并联组合的功能，使该电池组空间利用率高、能量密度高、体积小、重量轻；同时通过设置的电压、电流、温度监控和保护电路实现了对电芯进行充放电保护和均衡的功能。2.本专利技术的一种多电芯切换测试装置和测试方法，能够在测试状态下对单体电芯进行串并联组合切换，同时监控电压、电流和温度信息。3.本专利技术可根据使用需求设计模块化的电芯的尺寸，并通过模块化电芯降低了生产成本，提高了电芯、电池组的研发、测试和维护效率。附图说明图1是本专利技术实施例的立体装配图。图2是本专利技术实施例的外形图。图3是本专利技术实施例的功能框图。图4是本专利技术实施例的保护电路图。图5是本专利技术实施例的电芯均衡电路图。图6是本专利技术实施例的电量管理电路图。图中：1.上盖；2.壳体；3.电芯；4.保护电路板；5.第一绝缘片；6.电极整形板；7.第二绝缘片；8.电极连接板；9.面板。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。参见图1和图2，本专利技术的实施例的一种高能量密度电池组包括上盖1、壳体2、四个电芯3、保护电路板4、第一绝缘片5、电极整形板6、第二绝缘片7、电极连接板8、面板9。壳体2设有上开口，上盖1装配在壳体2的上开口，上盖1和壳体2采用ABS+PC或PP材质注塑成型，使电池组表面平整、耐划伤，并增强电池的强度。上盖1和壳体2的内部依次喷涂有导电漆和三防漆；导电漆用于屏蔽电磁波，保证电池组在使用过程中不对外界用电设备产生电磁干扰，同时保证电池组不被外界用电设备工作产生的电磁波所干扰；三防漆对电池组内部的各种电路及元器件进行绝缘保护，防止电路及元器件接触导电漆发生短路危险；上盖1和壳体2通过超声波焊接，方便可靠。四个电芯3均采用锂离子电芯，锂离子蓄电池能量密度高、体积小、重量轻、安全性好，且能多次反复充放电使用；四个电芯3层叠固定在壳体2的内部，电芯3之间采用双面胶粘接固定；电极整形板6和电极连接板8平行且固定在壳体2内部靠近电芯3的电极的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高能量密度电池组，其特征在于：包括壳体、电芯、电极整形板和电极连接板；电芯层叠固定在壳体的内部，电极整形板和电极连接板平行且固定在壳体内部靠近电芯的电极的一侧；电芯通过电极整形板固定露出的电极的形状和位置，整形后的电芯的电极通过电极连接板串联或并联或串并联混合连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种高能量密度电池组，其特征在于：包括壳体、电芯、电极整形板和电极连接板；电芯层叠固定在壳体的内部，电极整形板和电极连接板平行且固定在壳体内部靠近电芯的电极的一侧；电芯通过电极整形板固定露出的电极的形状和位置，整形后的电芯的电极通过电极连接板串联或并联或串并联混合连接。


2.根据权利要求1所述的一种高能量密度电池组，其特征在于：还包括上盖，壳体设有上开口，上盖装配在壳体的上开口。


3.根据权利要求1所述的一种高能量密度电池组，其特征在于：还包括固定在壳体内部的保护电路板；保护电路板包括充电保护模块、放电保护模块和短路保护电路，充电保护模块串联在充电机与电芯之间，充电保护模块包括过充保护电路和充电过流保护电路，过充保护电路用于在电芯的充电电压达到充满电压时断开充电电路，充电过流保护电路用于在充电电流达到预设值时断开充电电路；放电保护模块串联在电芯与负载之间，放电保护模块包括过放保护电路和放电过流保护电路，过放保护电路用于在电芯的放电电压达到最低电压时断开放电电路，放电过流保护电路用于在放电电流达到预设值时断开放电电路；短路保护电路分别串联在充电机与电芯之间、电芯与负载之间，短路保护电路用于在充电电路或放电电路出现短路时断开充电电路或放电电路。


4.根据权利要求3所述的一种高能量密度电池组，其特征在于：保护电路板还包括不少于电芯的数量的电芯均衡电路；当电芯串联时，每个电芯均衡电路并联在每个电芯的电极的正极和负极之间，用于使串联的电芯的充电电压或放电电压一致。


5.根据权利要求3所述的一种高能量密度电池组，其特征在于：保护电路板还包括电量管理模块，电量管理模块用于通过监测电芯的输出电压、输出电流和电芯表面温度来计算剩余电量，并输出电压信息、电流信息、温度信息和电量信息；电量管理模块包括控制器、电压表、电流表、温度传感器、存储器和通信接口，电压表、电流表和温度传感器的信号输出端与控制器的信号输入端连接，控制器的信号收发端分别与存储器的信号收发端和通信接口的信号收发端连接。


6.根据权利要求5所述的一种高...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶心怡，周舟，吴际良，熊泽威，杨垠，
申请(专利权)人：武汉中原长江科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42