| 专利名称： | 一种适用于三元材料锂离子电池的快速修复装置 | ||
| 专利名称(英文)： | Rapid repair apparatus suitable for ternary material lithium ion battery | ||
| 专利号： | CN201410744561.2 | 申请时间： | 20141209 |
| 公开号： | CN104538685A | 公开时间： | 20150422 |
| 申请人： | 长沙众泰汽车工业有限公司 | ||
| 申请地址： | 410000 湖南省长沙市长沙经济技术开发区漓湘东路19号 | ||
| 发明人： | 苏金河; 席守军; 徐增亮 | ||
| 分类号： | H01M10/42; H01M10/44 | 主分类号： | H01M10/42 |
| 代理机构： | 长沙朕扬知识产权代理事务所(普通合伙) 43213 | 代理人： | 周志中 |
| 摘要： | 本发明提出了一种适用于三元材料锂离子电池快速修复装置，包括充放电装置；电池装置，其与充放电装置串联连接并形成回路；采集装置，其与电池装置连接；计算装置，其与采集装置连接；控制装置，其与计算装置及充放电装置连接；电池装置包括至少电池单体，或者多块电池单体并联连接。本发明电池快速修复装置能在电池处于寿命终结时，快速修复至电池性能最佳状态，增加电池的使用寿命、提升电动汽车电池的经济性。 | ||
| 摘要(英文)： | The present invention provides a rapid repair apparatus suitable for a ternary material lithium ion battery. The rapid repair apparatus comprises : a charging-discharging device; a battery device, wherein the batter device and the charging-discharging device are connected in series and form a loop; an acquisition device connected with the battery device; a calculating device connected with the acquisition device; and a control device connected to the calculating device and the charging-discharging device, wherein the battery device comprises at least two battery monomers, or a plurality of battery monomers are connected in parallel. According to the present invention, with the rapid repair apparatus, the battery can be rapidly repaired to the optimal performance state when the battery is at the end of the life so as to increase the battery service life and improve the economy of the electric vehicle battery. | ||
1.一种适用于三元材料锂离子电池的快速修复装置，包括充放电装置、电池装置、采集装置、计算装置以及控制装置，其特征在于，电池装置前端充放电装置串联并在后端依次连接采集装置以及计算装置，而控制装置上设置有三组数据接口分别与充放电装置、采集装置以及计算装置相连； 所述充放电装置中包括电流分流器、电流采集器以及中央处理器，其电流分流器上设置有多路电子开关，并在前端连接电池装置，后部依次连接电流采集器以及中央处理器，另外，在中央处理器后部设置有信号处理器，此信号处理器上设置数据接口与控制装置相连； 所述电池装置中设置有独立的电压测量器、电流测量器以及温度采集器，电池装置上设置有三组数据接口并在三组数据接口上分别通过电压测量器、电流测量器以及温度采集器与计算装置相连； 所述计算装置中设置有独立的电压计算器、电流计算器、容量计算器以及转换器，采集装置上设置有三组数据接口并在三组数据接口上分别通过电压计算器、电流计算器以及容量计算器与转换器相连，而所述转换器则在后部直接与控制装置相连，另外，在所述计算装置中还设置有一个温度计算器，此温度计算器在两侧数据端分别直接连接采集装置和控制装置； 所述控制装置中包括电压控制装置、电流控制装置、容量控制装置和温度控制装置，四组控制装置在计算装置与充放电装置之间呈并联排布。
2.根据权利要求1所述的一种适用于三元材料锂离子电池的快速修复装置，其特征在于，所述电池装置包括至少两块电池单体，电池单体之间通过串联或并联的方式连接。
3.根据权利要求1所述的一种适用于三元材料锂离子电池的快速修复装置，其特征在于，所述充放电装置中还包括报警器，此报警器与中央处理器连接。
4.根据权利要求1所述的一种适用于三元材料锂离子电池的快速修复装置，其特征在于，还包括显示器，此显示器与采集装置以及计算装置相连。
1.一种适用于三元材料锂离子电池的快速修复装置，包括充放电装置、电池装置、采集装置、计算装置以及控制装置，其特征在于，电池装置前端充放电装置串联并在后端依次连接采集装置以及计算装置，而控制装置上设置有三组数据接口分别与充放电装置、采集装置以及计算装置相连； 所述充放电装置中包括电流分流器、电流采集器以及中央处理器，其电流分流器上设置有多路电子开关，并在前端连接电池装置，后部依次连接电流采集器以及中央处理器，另外，在中央处理器后部设置有信号处理器，此信号处理器上设置数据接口与控制装置相连； 所述电池装置中设置有独立的电压测量器、电流测量器以及温度采集器，电池装置上设置有三组数据接口并在三组数据接口上分别通过电压测量器、电流测量器以及温度采集器与计算装置相连； 所述计算装置中设置有独立的电压计算器、电流计算器、容量计算器以及转换器，采集装置上设置有三组数据接口并在三组数据接口上分别通过电压计算器、电流计算器以及容量计算器与转换器相连，而所述转换器则在后部直接与控制装置相连，另外，在所述计算装置中还设置有一个温度计算器，此温度计算器在两侧数据端分别直接连接采集装置和控制装置； 所述控制装置中包括电压控制装置、电流控制装置、容量控制装置和温度控制装置，四组控制装置在计算装置与充放电装置之间呈并联排布。
2.根据权利要求1所述的一种适用于三元材料锂离子电池的快速修复装置，其特征在于，所述电池装置包括至少两块电池单体，电池单体之间通过串联或并联的方式连接。
3.根据权利要求1所述的一种适用于三元材料锂离子电池的快速修复装置，其特征在于，所述充放电装置中还包括报警器，此报警器与中央处理器连接。
4.根据权利要求1所述的一种适用于三元材料锂离子电池的快速修复装置，其特征在于，还包括显示器，此显示器与采集装置以及计算装置相连。
翻译：技术领域
本发明涉及锂离子电池修复装置领域，具体为一种适用于三元材料锂离子电池的快速修复装置。
背景技术
随着石油日益枯竭和人们环保意识的逐渐增强，具有高效节能、零排放优势的电动汽车倍受关注，而电动汽车作为节能环保汽车发展的主攻方向，同时也是未来汽车产业发展的一个重要方向。
目前，电动汽车的能量供应装置主要是采用锂离子电池，锂离子电池在比能量和寿命方面优势明显，但其价格较为昂贵，其电池更换成本较高，是阻碍电动汽车发展的主要障碍，因此，电动汽车市场化亟需寻找一种新的快速修复装置，克服目前锂离子电池在使用后被迫报废的缺陷，通过修复，使电池性能达到最佳状态，延长电池在电动车上的使用寿命。而实验证明，锂离子电池中的三元锂离子电池的容量衰减主要来源于负极，即锂离子嵌入到负极后，无法从负极迁移到正极，形成沉淀的锂，造成锂离子电池的内阻增加，容量减少，充放电功率下降等，因而可以设计出一种电池修复装置从三元锂电池负极方面进行处理以达到快速修复锂电池的目的。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种适用于三元材料锂离子电池的快速修复装置，用以解决上述技术背景中的缺陷。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种适用于三元材料锂离子电池的快速修复装置，包括充放电装置、电池装置、采集装置、计算装置以及控制装置，其中，电池装置前端充放电装置串联并在后端依次连接采集装置以及计算装置，而控制装置上设置有三组数据接口分别与充放电装置、采集装置以及计算装置相连；
所述充放电装置中包括电流分流器、电流采集器以及中央处理器，其电流分流器上设置有多路电子开关，并在前端连接电池装置，后部依次连接电流采集器以及中央处理器，另外，在中央处理器后部设置有信号处理器，此信号处理器上设置数据接口与控制装置相连；
所述电池装置中设置有独立的电压测量器、电流测量器以及温度采集器，电池装置上设置有三组数据接口并在三组数据接口上分别通过电压测量器、电流测量器以及温度采集器与计算装置相连；
所述计算装置中设置有独立的电压计算器、电流计算器、容量计算器以及转换器，采集装置上设置有三组数据接口并在三组数据接口上分别通过电压计算器、电流计算器以及容量计算器与转换器相连，而所述转换器则在后部直接与控制装置相连，另外，在所述计算装置中还设置有一个温度计算器，此温度计算器在两侧数据端分别直接连接采集装置和控制装置；
所述控制装置中包括电压控制装置、电流控制装置、容量控制装置和温度控制装置，四组控制装置在计算装置与充放电装置之间呈并联排布。
在本发明中，所述电池装置包括至少两块电池单体，电池单体之间通过串联或并联的方式连接。
在本发明中，所述充放电装置中还包括报警器，此报警器与中央处理器连接。
在本发明的电池快速修复装置中还包括显示器，此显示器与采集装置以及计算装置相连。
实验表明，三元锂离子电池的容量衰减主要来源于负极，即锂离子嵌入到负极后，无法从负极迁移到正极，形成沉淀的锂，造成锂离子电池的内阻增加，容量减少，充放电功率下降等。
本发明提出的电池快速修复装置通过增加独立的计算装置和控制装置，对充放电装置进行控制，使充放电装置输出不同的修复电流，达到快速修复的目的，在此过程中将负极沉积的锂重新激活，形成可以在正负极往复迁移的锂离子。通过小电流过放，将负极的沉积锂激活，形成的锂离子重新在正负极之间迁移。
有益效果：本发明能使电池持续处在最佳的修复状态，在不影响电池的性能状态下，缩短修复时间，增加电池的使用寿命，提升电动汽车电池的经济性和安全性。
附图说明
图1为本发明的电池快速修复装置的结构示意图。
图2为本发明的电池快速修复装置中充放电装置的结构示意图。
图3为本发明的电池快速修复装置中采集装置的结构示意图。
图4为本发明的电池快速修复装置中计算装置的结构示意图。
图5为本发明的电池快速修复装置中控制装置的结构示意图。
图6为本发明的电池快速修复装置的实施例的操作步骤。
图7为不同修复装置中电池循环寿命的曲线。
其中：1、充放电装置；2、电池装置；3、采集装置；4、计算装置；5、控制装置；6、显示器；11、电流分流器；12、多路电子开关；13、电流采集器；14、中央处理器；15、信号处理器；16、报警器；31、电压测量器；32、电流测量器；33、温度测量器；41、电压计算器；42、电流计算器；43、容量计算器；44、温度计算器；45、转换器；51、电压控制装置；52、电流控制装置；53、容量控制装置；54、温度控制装置。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1~图5的一种适用于三元材料锂离子电池的快速修复装置，在本实施例中，本发明提出的电池快速修复装置，包括充放电装置1、电池装置2、采集装置3、计算装置4和控制装置5。其中，电池装置2与充放电装置1串联连接并形成回路；采集装置3与电池装置2连接；计算装置4与采集装置3连接；控制装置5与充放电装置1、采集装置3及计算装置4连接，而显示器6与采集装置3和计算装置4连接，用来显示电池的各个参数。
在本实施例中，电池装置2采用20Ah的三元材料车用锂离子电池，由多个并联的电池单体组成。
充放电装置1用来调整充放电电流，其包括：电流分流器11、多路电子开关12、电流采集器13、中央处理器14、信号处理器15。其中，电流分流器11与电池装置2连接；多路电子开关12与电流分流器11连接；电流采集器13与电流分流器11连接；中央处理器14与电流采集器13连接；信号处理器15与中央处理器14和控制装置5连接。同时，充放电装置1中还包括报警器16，其与中央处理器14连接，当装置充放电出现异常时能发出报警信号。
采集装置3用来采集电池装置2中电池的各种信息，其包括电压测量器31和电流测量器32，电压测量器31与电池装置2连接；电流测量器32与电池装置2连接；而在采集装置3中还包括有一个温度测量器33，其与电池装置2连接。
计算装置4包括电压计算器41、电流计算器42和容量计算器43。其中，电压计算器41与采集装置3连接；电流计算器42与采集装置3连接；容量计算器43与采集装置3连接，且在计算装置4中还进一步包括温度计算器44，其与采集装置3连接，而转换器45分别与电压计算器41、电流计算器42、容量计算器43及控制装置5连接，转换器45根据各计算器计算的结果给控制装置5发出信号。
控制装置5用来根据计算装置4发出的信号控制充放电装置1的充放电电流，其包括电压控制装置51、电流控制装置52、容量控制装置53和温度控制装置54。其中，电压控制装置51与计算装置4和充放电装置1连接；电流控制装置52与计算装置4和充放电装置1连接；容量控制装置53与计算装置4和充放电装置1连接；温度控制装置54与计算装置4和充放电装置1连接。
在实施例中，按照采用三组电池作为实验组进行充电修复，修复过程中按照如图6所示的步骤进行修复操作，其结果如表1所示：
表1：修复后电池容量和循环寿命
从表1中可以明显看出，采用本发明装置修复三元材料锂离子电池，容量恢复接近100%，寿命增加在700次以上。
图7是修复后的电池寿命循环曲线，从图7中可以明显看出，利用本发明电池快速修复装置可以提高电池的寿命，同时对电池的其它性能基本没有影响。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
