专利名称：电池单体分类机及其分类方法以及形成电池包的方法
技术领域：
本技术的多个方面涉及一种电池单体分类机及其分类方法，以及形成电池包的方法。
背景技术：
通常，电池包可被再充电，并且广泛地用于各种便携式电子设备(蜂窝电话、笔记本电脑、可携式摄像机或混合电动车辆)。为了满足对高输出电池性能的需求，电池包通常包括相互连接的多个电池单体。 在包括相互串联或并联的多个电池单体的电池包中，各个电池单体的性能特征可能相互不同。然而，电池包的质量由多个电池单体中的一个单体(即，具有最低性能水平的单体)的性能确定。形成电池包的电池单体是没有经过单独的分类过程而被随机选择的。以这种方式制造的电池包具有急剧缩短的电池寿命，构成电池包的电池单体的性能特征也不一致，极大地降低了采用这种电池单体的产品的可靠性。
发明内容
本发明的多个方面提供了一种电池包的分类机及其分类方法，以及形成电池包的方法，该分类机能够提高采用电池单体的产品的可靠性。根据本发明的多个方面，提供了一种电池单体分类机，该电池单体分类机包括插入单元，电池单体插入在插入单元中；测量单元，插入的电池单体放置在测量单元上；开路电压(OCV)测量单元，测量放置在测量单元上的电池单体的0CV;负载单元，被构造为使放置在测量单元上的电池单体放电；放电电压测量单元，被构造为测量由负载单元放电后的电池单体的放电电压；控制单元，被构造为将放置在测量单元上电池单体分为不同的组，其中，所述控制单元被构造为计算每个电池单体的OCV和放电电压之间的电压差，并将开路电压相同且OCV和放电电压之间的电压差相同的电池单体分类到同一组。所述控制单元可将OCV与放电电压之间的电压差大于参考值的电池单体确定为非正常电池单体。所述电池单体分类机还可包括分类单元，所述分类单元被构造为将由控制单元分类的每个组的电池单体移动并加载到相应组。测量单元可包括与电池单体的正端子连接的正端子以及与电池单体的负端子连接的负端子。负载单元可包括正端子和负端子，负载单元的正端子可连接到测量单元的正端子，负载单元的负端子可连接到测量单元的负端子。此外，负载单元可被构造为在放电电压测量单元测量电池单体的放电电压之前工作。负载单元可被构造为使电池单体放电范围为从1秒至2秒的时间段。构造存储OCV和放电电压的数据存储单元可电连接到控制单元。根据本发明的多个方面，一种电池单体分类方法包括确定电池单体是否被插入分类机中；测量电池单体的开路电压(OCV)；测量电池单体的放电电压；计算电池单体的 OCV和放电电压之间的电压差；将OCV相同并且电压差相同的电池单体分类。在测量的步骤中，可运行连接到电池单体的负载单元，以使电池单体放电。此外， 在测量步骤中，电池单体可被放电范围为1秒到2秒的时间段。将电池单体分类的步骤可包括将电压差大于参考值的电池单体确定为非正常电池单体。将电池单体分类的步骤可包括将OCV相同的电池单体分类，然后将OCV相同的电池单体中的电压差相同的电池单体分到同一组。可选地，将电池单体分类的步骤可包括将电压差相同的电池单体分类，然后将电压差相同的电池单体中的OCV相同的电池单体分为
同一组。根据本发明的多个方面，提供了一种形成电池包的方法，所述方法包括如下步骤 测量电池单体的开路电压；测量电池单体的放电电压；计算电池单体的开路电压和放电电压之间的电压差；识别开路电压相同或电压差相同的电池单体；用开路电压相同和电压差相同的电池单体形成电池包。其中，识别电池单体的步骤可包括将具有相同开路电压的电池单体分到初级组； 在初级组内，将具有相同电压差的电池单体分到子组。识别电池单体的步骤还可包括将具有相同电压差的电池单体分到初级组；在初级组内将具有相同开路电压的电池单体分到子组。其中，形成电池包的步骤可包括将电池单体从初始组移到由相同开路电压和相同电压差限定的电池单体组。其中，形成电池包的步骤可包括将由相同开路电压和相同电压差限定的组中的电池单体串联连接。在根据本发明实施例的电池单体分类机及其分类方法中，可测量各个电池单体的开路电压(OCV)和放电电压，OCV中的每一个和放电电压中的每一个的测量值之间的电压差ΔV相同的电池单体可被分到同一电池单体中。此外，由于使用属于同一组的电池单体制造电池包，因此可以防止电池包爆炸并可延长电池寿命。将在下面的描述中部分阐述本发明的其他方面和/或优点，另外的部分通过所述描述将变得清楚，或者可通过实施本发明来了解。
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的实施例的多个方面、特点和优点将会变得更加清楚，其中图1是根据本发明的实施例的电池单体的分类机的框图；图2是根据本发明的实施例的电池单体的分类方法的流程图。
具体实施例方式现在，将详细描述本发明的实施例，其例子示出的附图中，使得本公开彻底和完整，并将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。图1是根据本发明的实施例的电池单体的分类机的框图。参照图1，根据本发明的实施例的电池单体分类机100可包括插入单元110、传送单元120、测量单元130、负载单元140、开路电压(OCV)测量单元150、放电电压测量单元 160、控制单元170、数据存储单元180和分类单元190。插入单元110是电池单体可被插入其中的部分。可选地，多个电池单体可被插入到插入单元110中。传送单元120可将注入到插入单元110中的电池单体传送到测量单元130。轨道或钳子形状的传送单元120能够将电池单体传送到测量单元130。测量单元130是电池单体可被放置在其上的用于对电池单体的充电状态进行测量的部分。测量单元130可包括正端子(M+)和负端子(M-)，其正端子(M+)可被连接到电池单体的正端子(B+)，其负端子(M-)可被连接到电池单体的负端子(B-)。此外，测量单元 130还可连接到使电池单体放电的负载单元140。负载单元140可被电连接到测量单元130，并且可使连接到测量单元130的电池单体放电。负载单元140可包括正端子(L+)和负端子(L-)，其正端子L+可被连接到测量单元130正端子M+，并且其负端子L-可被连接到测量单元130的负端子M-。负载单元140 可根据控制单元170的命令使电池单体放电。这里，放电电压测量单元160可测量电池单体的放电电压。这里，电池单体的放电电压可指电池单体被放电后测量到的电压。负载单元140使电池单体放电所需要的时间范围可为从大约1秒到大约2秒。这里，如果放电时间小于1秒，则电池单体之间的放电时间差会很小，以至于不能对电池单体进行分类。如果放电时间大于2秒，则放电时间可能变得太长而没有必要，这会降低电池单体的性能。OCV测量单元150可测量连接到测量单元130的电池单体的开路电压(OCV)。这里，OCV是指不存在施加的负载时测量的电压。因此，如果OCV测量单元150测量电池单体的0CV，则负载单元140不工作。如果OCV测量单元150测量了电池单体的OCV并将测量的 OCV发送给控制单元170，则控制单元170控制数据存储单元180存储测量的0CV。根据实施例，放电电压测量单元160测量连接到测量单元130的电池单体的放电电压。一旦负载单元140根据控制单元170的命令使电池单体放电，则放电电压测量单元 160测量放电的电池单体的电压并将测量的放电电压发送给控制单元170。然后，则控制单元170控制数据存储单元180存储测量的放电电压。由放电电压测量单元160测量的放电电压相对低于由OCV测量单元150测量的0CV。控制单元170对OCV测量单元150发出命令，使其测量电池单体的0CV。然后，控制单元170对负载单元140发出命令，以使电池单体放电。一旦负载单元140对电池单体放电，则控制单元170对放电电压测量单元160发出命令，使其测量电池单体的放电电压。控制单元170控制数据存储单元180，使其存储由OCV测量单元150测量的电池单体的OCV以及由放电电压测量单元160测量的电池单体的放电电压。控制单元170计算每个电池单体的OCV和放电电压之间的电压差Δν，并使数据存储单元存储所述电压差AV。
控制单元170将具有相同OCV和相同电压差的电池单体分到同一组内。根据实施例，电池单体的OCV通常可具有范围为从3. 8V到3. 9V的值，但是OCV值不限于这里提到的范围。例如，OCV为3. 802V并且电压差AV为0. 05V的电池单体可被分为一组，而OCV为 3. 802V并且电压差AV为0. 08V的电池单体可被分为另一组。当控制单元170基于OCV值对电池单体进行分类时，各个组之间的OCV差异可以设置为2mV。换句话说，电池单体的各个OCV可以被分为几个电压范围，包括3. 8001V与 3. 8020V之间、3. 802IV与3. 8040V之间、3. 804IV与3. 8060V之间，属于各个电压范围的电池单体可被分到不同组中。当电池单体的OCV和放电电压之间的电压差Δ V大于参考值时，控制单元170可确定电池单体为非正常电池单体。同时，当电池单体在放电后经历了相当大的电压降时， 即，当电池单体的放电电压低于参考值时，电池单体有缺陷，并且可被确定为非正常电池单体。这里，参考值可由用户设定并被存储在数据存储单元180中。控制单元170可将OCV相同并且OCV与放电电压之间的电压差AV相同的电池单体分到同一组中，用户可使用属于同一组的电池单体制造电池包。即，由于可使用属于同一组的电池单体制造电池包，因此，可表现出基本相同的性能，可提高电池的安全性，从而防止电池爆炸，并延长电池寿命。数据存储单元180可存储由OCV测量单元150测量的电池单体的各个OCV以及由放电电压测量单元160测量的电池单体的各个放电电压。此外，数据存储单元180可存储由控制单元170计算的OCV与放电电压之间的电压差Δν，以及由控制单元170用于确定非正常电池单体的参考值。分类单元190将由控制单元170分类的各个组的电池单体移到相应组。分类单元 190加载每个组中的OCV相同并且OCV与放电电压之间的电压差Δ V相同的电池单体。在由分类单元190加载的每个组的电池单体中，可提取出恒定数量的电池单体， 从而形成电池包。例如，加载在同一组中的电池单体中的四个单体可被串联连接，从而形成电池包。由于电池包包括的电池单体具有基本相同的性能，因此与具有未分类的电池单体的电池包相比，可具有增加的安全性和延长的寿命。如上所述，根据本发明实施例的电池单体分类机100可测量各个电池单体的OCV 和放电电压，并将OCV相同以及OCV与放电电压之间的电压差Δ V相同的电池单体分到同一组。此外，由于可使用属于由根据本发明实施例的分类机分类的同一组的电池单体制造电池包，因此，可防止电池包爆炸，并且可延长电池寿命。接下来将描述根据本发明的实施例的电池单体的分类方法。图2是根据本发明实施例的电池单体的分类方法的流程图。参照图2，根据本发明实施例的电池单体分类方法可包括电池单体检查步骤 (Si)、第一测量步骤(S2)、第二测量步骤(S3)、差值计算步骤(S4)以及分类步骤(S5)。在电池单体检查步骤(Si)中，控制单元170可检查电池单体是否已插入分类机 100中。这里，可由用户将电池单体插入到插入单元110中，插入的电池单体可被移动到传送单元120，然后被放置在测量单元130上。这里，插入的电池单体的正端子(B+)可被连接到测量单元130的正端子(Μ+)上，插入的电池单体负端子(Β-)可被连接到测量单元130的负端子(M-)上。在第一测量步骤(S2)中，控制单元170可对测量单元150发出命令，使其首先测量各个电池单体的0CV。当从控制单元170接收到命令时，OCV测量单元150可测量各个电池单体的0CV，然后将测量的OCV发送到控制单元170，控制单元170可将由OCV测量单元 150发送的OCV存储在数据存储单元180中。这里，负载单元140在OCV测量单元150测量各个电池单体的OCV时不工作。在第二测量步骤(S3)中，控制单元170可对负载单元140发出命令，以使电池单体放电。当从控制单元170接收到命令时，负载单元140可使电池单体放电。这里，负载单元140可使电池单体放电1至2秒。如果电池单体的放电时间短于1秒，则电池单体之间的差异可能太小以至于不能将电池单体分为不同的组。如果电池单体的放电时间长于2秒 (这是一个不必要的长的放电时间)，则会劣化电池单体的性能。一旦负载单元140使电池单体放电，则控制单元170可对放电电压测量单元160 发出命令，使其测量电池单体的放电电压。这里，放电电压是指电池单体被放电后测量的电压。放电电压测量单元160可测量电池单体的放电电压，以随后将测量的放电电压发送给控制单元170，控制单元170可将由放电电压测量单元160发送的放电电压存储在数据存储单元180中。在差值计算步骤(S4)中，控制单元170可计算数据存储单元180中存储的各个 OCV与各个放电电压之间的电压差△ V，并且可将计算的电压差存储在数据存储单元180 中。数据存储单元180可存储各个电池单体的0CV、放电电压、OCV与放电电压之间的电压差Δν。在分类步骤(SQ中，控制单元170可使用数据存储单元180中存储的数据将电池单体分类。控制单元170可将OCV相同以及OCV与放电电压之间的电压差AV相同的电池单体分到同一组中。现在，将更详细地描述控制单元170对电池单体进行分类的过程。控制单元170 可首先将OCV相同的电池单体分类，然后将OCV相同的电池单体中的电压差△ V相同的电池单体分到同一组中。这里，由控制单元170分出的组可包括多个组，各个组中的每一个可在每个OCV与每个放电电压之间具有相同电压差Δ V。相反，控制单元170可首先将具有相同电压差Δ V的电池单体分类，然后将具有相同电压差Δ V的电池单体中的具有相同OCV的电池单体分到同一组中。此外，控制单元170可将电压差AV大于数据存储单元180中存储的参考值的电池单体确定为非正常电池单体。一旦电池单体被放电1-2秒，如果电池单体的放电电压大于参考值，则被放电的电池单体为缺陷电池单体。因此，控制单元170将这样的电池单体分出来。如果这种缺陷电池被用于形成电池包，则所述电池包的性能会明显恶化，而且有可能会爆炸。因此，为了避免这种不利，执行对非正常电池单体的分类操作是有利的。分类单元190可识别由控制单元170分类的电池单体组，并将各个电池单体移到相应组。由分类单元190分类的各个组可包括加载在该组内的电池单体，所述电池单体的 OCV相同而且OCV与放电电压之间的电压差AV相同。在加载在每个组中的电池单体当中， 提取出恒定数量的电池单体，从而形成电池包。与由未进行分类的电池单体构成的电池包相比，所述电池包具有优良的性能和延长的寿命。
如上所述，在根据本发明实施例的电池单体分类方法中，可测量各个电池单体的 OCV以及放电电压，可将OCV相同以及OCV与放电电压之间的电压差Δ V相同的电池单体分在同一个组中。此外，由于使用属于由根据本发明实施例的电池单体分类方法分类的同一组中的电池单体制造电池包，因此可以防止电池爆炸，并且可延长电池寿命。因此，可提高采用电池单体的产品的可靠性。尽管已经参照特定实施例描述了根据本发明的电池分类机及其分类方法，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可对本发明做出各种变型和修改，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种电池单体分类机，包括插入单元，电池单体插入在插入单元中； 测量单元，插入的电池单体放置在测量单元上；开路电压测量单元，被构造为测量放置在测量单元上的电池单体的开路电压； 负载单元，被构造为使放置在测量单元上的电池单体放电； 放电电压测量单元，被构造为测量由负载单元放电后的电池单体的放电电压； 控制单元，被构造为将放置在测量单元上电池单体分为不同的组， 其中，所述控制单元被构造为计算每个电池单体的开路电压和放电电压之间的电压差，并将开路电压相同并且开路电压和放电电压之间的电压差相同的电池单体分类到一组。
2.如权利要求1所述的电池单体分类机，其中，所述控制单元被构造为将开路电压与放电电压之间的电压差大于参考值的电池单体确定为非正常电池单体。
3.如权利要求1所述的电池单体分类机，还包括分类单元，所述分类单元被构造为将由控制单元分类的每个组的电池单体移动并加载到相应组。
4.如权利要求1所述的电池单体分类机，其中，测量单元包括与电池单体的正端子连接的正端子以及与电池单体的负端子连接的负端子。
5.如权利要求1所述的电池单体分类机，其中，负载单元包括正端子和负端子，其中， 负载单元的正端子连接到测量单元的正端子，负载单元的负端子连接到测量单元的负端子。
6.如权利要求1所述的电池单体分类机，其中，负载单元被构造为在放电电压测量单元测量电池单体的放电电压之前工作。
7.如权利要求1所述的电池单体分类机，其中，负载单元被构造为使电池单体放电范围为1秒至2秒的时间段。
8.如权利要求1所述的电池单体分类机，其中，被构造为存储开路电压和放电电压的数据存储单元电连接到控制单元。
9.一种电池单体分类方法，包括如下步骤 确定电池单体是否被插入分类机中；首先测量电池单体的开路电压； 然后测量电池单体的放电电压； 计算电池单体的开路电压和放电电压之间的电压差； 将开路电压相同并且电压差相同的电池单体进行分类。
10.如权利要求9所述的电池单体分类方法，其中，测量放电电压的步骤包括通过运行连接到电池单体的负载单元使电池单体放电。
11.如权利要求9所述的电池单体分类方法，其中，测量放电电压的步骤包括使电池单体放电范围为1秒到2秒的时间段。
12.如权利要求9所述的电池单体分类方法，其中，将电池单体分类的步骤包括将电压差大于参考值的电池单体确定为非正常电池单体。
13.如权利要求9所述的电池单体，其中，将电池单体分类的步骤包括将开路电压相同的电池单体分类，然后将开路电压相同的电池单体当中的电压差相同的电池单体分到同一组。
14.如权利要求9所述的电池单体，其中，将电池单体分类的步骤包括将电压差相同的电池单体分类，然后将电压差相同的电池单体当中的开路电压相同的电池单体分到同一组。
15.一种形成电池包的方法，包括如下步骤 测量电池单体的开路电压；测量电池单体的放电电压；计算电池单体的开路电压和放电电压之间的电压差； 识别开路电压相同或电压差相同的电池单体； 用开路电压相同和电压差相同的电池单体形成电池包。
16.如权利要求15所述的方法，其中，识别电池单体的步骤包括将具有相同开路电压的电池单体分到初级组；在初级组内，将具有相同电压差的电池单体分到子组。
17.如权利要求15所述的方法，其中，识别电池单体的步骤包括将具有相同电压差的电池单体分到初级组；在初级组内，将具有相同开路电压的电池单体分到子组。
18.如权利要求15所述的方法，其中，形成电池包的步骤包括将由相同开路电压和相同电压差限定的组中的电池单体串联连接。
19.如权利要求15所述的方法，其中，形成电池包的步骤包括将电池单体从初始组移到由相同开路电压和相同电压差限定的电池单体组。
全文摘要
本发明公开了一种电池单体分类机及其分类方法和形成电池包的方法。所述电池单体分类机包括插入单元，电池单体插入在插入单元中；测量单元，插入的电池单体放置在测量单元上；开路电压(OCV)测量单元，被构造为测量放置在测量单元上的电池单体的OCV；负载单元，被构造为使放置在测量单元上的电池单体放电；放电电压测量单元，被构造为测量由负载单元放电后的电池单体的放电电压；控制单元，被构造为将放置在测量单元上电池单体分为不同的组，其中，所述控制单元被构造为计算每个电池单体的OCV和放电电压之间的电压差，并将OCV相同以及OCV和放电电压之间的电压差相同的电池单体分类到一组。
文档编号H01M10/04GK102205324SQ20101062003
公开日2011年10月5日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年3月24日
发明者卢宪泰 申请人:三星Sdi株式会社