專利名稱：模塊式鋰電池化成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鋰電池化成裝置，具體地說是一種帶監(jiān)控功能的模塊式充放電電源系統(tǒng)。由充放電高頻開關(guān)直流電源作為核心模塊，多模塊并聯(lián)組成系統(tǒng)，充分提高鋰電池充放電時(shí)轉(zhuǎn)換效率，并將放電能量高效轉(zhuǎn)換回收利用，大大減少現(xiàn)場(chǎng)發(fā)熱，節(jié)約能源。
背景技術(shù)：
鋰電池是一種具有高能量密度、高工作電壓、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無污染、重量輕、自放電小的電池，因此當(dāng)前鋰電池的應(yīng)用日益增長(zhǎng)，生產(chǎn)規(guī)模也隨之迅猛擴(kuò)大。目前鋰電池的化成設(shè)備在對(duì)電池進(jìn)行化成的過程中，電池充電一般采用開關(guān)穩(wěn)壓電源作為低壓供電電源，然后再加一級(jí)效率極低的線性恒流源對(duì)電池進(jìn)行充電，以至電能的利用效率平均僅能達(dá)到30%左右；在電池放電時(shí)，又通常采用線性穩(wěn)流的方式，通過電阻或功率管發(fā)熱方式，將電能完全轉(zhuǎn)化為熱方式釋放消耗。這不僅浪費(fèi)能源，而且還導(dǎo)致環(huán)境溫度上升，在大規(guī)模生產(chǎn)電池時(shí)矛盾更加突出。一方面電池充電時(shí)充入的電能在放電時(shí)化作熱能大量消耗，導(dǎo)致環(huán)境溫度上升；另一方面，為了保持電池化成過程所必需的環(huán)境溫度，需要加大空調(diào)的功率或增加通風(fēng)設(shè)備對(duì)車間進(jìn)行降溫，更加浪費(fèi)電能，增加設(shè)備投資； 再有，化成設(shè)備和鋰電池工作在過熱的環(huán)境中，導(dǎo)致電子元器件和鋰電池的性能變差，可靠性變差，壽命降低，生產(chǎn)成本提高。目前鋰電池化成設(shè)備通常一個(gè)設(shè)備有固定輸出路數(shù)，隨著鋰電池容量增大品種增多，同一生產(chǎn)線上會(huì)安排不同容量的電池的生產(chǎn)，需要可靈活適應(yīng)多種不同的需求，并方便維護(hù)管理的電路架構(gòu)。綜上所述，目前鋰電池化成設(shè)備技術(shù)中存在適用限制性大、能源浪費(fèi)大、不環(huán)保、 效率低的缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種適用性靈活、 節(jié)能、環(huán)保、效率高的模塊式鋰電池化成裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是本實(shí)用新型包括三級(jí)分布式結(jié)構(gòu)，三級(jí)間逐級(jí)電連接， 第一級(jí)包括上位機(jī)，第二級(jí)包括中位機(jī)，第三級(jí)包括下位機(jī)和充放電模塊，所述上位機(jī)、中位機(jī)、下位機(jī)是計(jì)算機(jī)，上位機(jī)完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入、命令的發(fā)送、數(shù)據(jù)分析、處理和顯示等工作，中位機(jī)完成命令的解析和執(zhí)行，下位機(jī)接收上位機(jī)或者中位機(jī)發(fā)出的指令執(zhí)行相應(yīng)的操作，所述下位機(jī)中的計(jì)算機(jī)與所述充放電模塊電連接，所述充放電模塊連接并管理鋰電池，所述充放電模塊還連接直流母排和供電電源，所述第一級(jí)連接若干個(gè)第二級(jí)，每個(gè)第二級(jí)連接若干個(gè)第三級(jí)，所述模塊式鋰電池化成裝置連接并管理若干個(gè)鋰電池的充放電， 所述供電電源通過所述充放電模塊向所述鋰電池充電，所述鋰電池放電經(jīng)過所述直流母排、所述充放電模塊輸入到供電電源。所述上位機(jī)與所述中位機(jī)、下位機(jī)通過通訊線連接，所述通訊線可以是網(wǎng)線，也可以是485線或者232線。[0008]所述上位機(jī)中的計(jì)算機(jī)是PC機(jī)或工控機(jī)，所述中位機(jī)和所述下位機(jī)中的計(jì)算機(jī)是微處理器。所述充放電模塊包括AC/DC電路、DC/DC電路、DC/AC電路，所述充放電模塊能夠?qū)⒐╇娊涣髟醋兂芍绷麟娤蜾囯姵爻潆?，也能夠?qū)囯姵胤烹婋娔軐?shí)現(xiàn)有源逆變并網(wǎng)反饋輸入到供電電源。本實(shí)用新型的有益效果是由于本實(shí)用新型包括三級(jí)分布式結(jié)構(gòu)，三級(jí)間逐級(jí)電連接，第一級(jí)包括上位機(jī)，第二級(jí)包括中位機(jī)，第三級(jí)包括下位機(jī)和充放電模塊，所述上位機(jī)、中位機(jī)、下位機(jī)是計(jì)算機(jī)，上位機(jī)完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入、命令的發(fā)送、數(shù)據(jù)分析和處理等工作，中位機(jī)完成命令的解析和執(zhí)行，下位機(jī)接收上位機(jī)或者中位機(jī)發(fā)出的指令執(zhí)行相應(yīng)的操作，所述下位機(jī)中的計(jì)算機(jī)與所述充放電模塊電連接，所述充放電模塊連接并管理鋰電池，所述充放電模塊還連接直流母排和供電電源，所述第一級(jí)連接若干個(gè)第二級(jí)，每個(gè)第二級(jí)連接若干個(gè)第三級(jí)，所述模塊式鋰電池化成裝置連接并管理若干個(gè)鋰電池的充放電， 所述供電電源通過所述充放電模塊向所述鋰電池充電，所述鋰電池放電經(jīng)過所述直流母排、所述充放電模塊輸入到供電電源。所述充放電模塊包括AC/DC電路、DC/DC電路、DC/AC 電路，所述充放電模塊能夠?qū)⒐╇娊涣髟醋兂芍绷麟娤蜾囯姵爻潆?，也能夠?qū)囯姵胤烹婋娔軐?shí)現(xiàn)有源逆變并網(wǎng)反饋輸入到供電電源，所以本實(shí)用新型是一種適用性靈活、節(jié)能、環(huán)保、效率高的鋰電池化成設(shè)備。

圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型充放電模塊原理方框圖；圖3是本實(shí)用新型并網(wǎng)逆變?cè)矸娇驁D。
具體實(shí)施方式
如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型它包括三級(jí)分布式結(jié)構(gòu)，三級(jí)間逐級(jí)電連接，第一級(jí)包括上位機(jī)，第二級(jí)包括中位機(jī)，第三級(jí)包括下位機(jī)和充放電模塊，所述上位機(jī)、中位機(jī)、 下位機(jī)是計(jì)算機(jī)，上位機(jī)完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入、命令的發(fā)送、數(shù)據(jù)分析、處理和顯示等工作， 中位機(jī)完成命令的解析和執(zhí)行，下位機(jī)接收上位機(jī)或者中位機(jī)發(fā)出的指令執(zhí)行相應(yīng)的操作，所述下位機(jī)中的計(jì)算機(jī)與所述充放電模塊電連接，所述充放電模塊連接并管理鋰電池， 所述充放電模塊還連接直流母排和供電電源，所述第一級(jí)連接若干個(gè)第二級(jí)，每個(gè)第二級(jí)連接若干個(gè)第三級(jí)，所述模塊式鋰電池化成裝置連接并管理若干個(gè)鋰電池的充放電，所述供電電源通過所述充放電模塊向所述鋰電池充電，所述鋰電池放電經(jīng)過所述直流母排、所述充放電模塊輸入到供電電源。所述上位機(jī)與所述中位機(jī)、下位機(jī)通過通訊線連接，所述通訊線可以是網(wǎng)線，也可以是485線或者232線。所述上位機(jī)中的計(jì)算機(jī)是PC機(jī)或工控機(jī)，所述中位機(jī)和所述下位機(jī)中的計(jì)算機(jī)是微處理器。所述充放電模塊包括AC/DC電路、DC/DC電路、DC/AC電路，所述充放電模塊能夠?qū)⒐╇娊涣髟醋兂芍绷麟娤蜾囯姵爻潆姡材軌驅(qū)囯姵胤烹婋娔軐?shí)現(xiàn)有源逆變并網(wǎng)反饋輸入到供電電源。本實(shí)施例中，鋰電池生產(chǎn)線需同時(shí)對(duì)多只(幾十或幾百只)電池進(jìn)行充電、放電。 本系統(tǒng)基于三級(jí)分布式結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，適用大規(guī)模生產(chǎn)、易于操作管理、成本較低、有利于模塊化開發(fā)。第一級(jí)選用PC或工控機(jī)作為上位機(jī)，完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入、命令的發(fā)送，數(shù)據(jù)分析和處理等工作，見圖1中的最上層數(shù)據(jù)管理上位機(jī)。第二級(jí)為中位機(jī)，在接收到上位機(jī)發(fā)出的命令后，中位機(jī)需要完成命令的解析和執(zhí)行。見圖1中的第二層中位機(jī)。中位機(jī)與上位機(jī)和下位機(jī)經(jīng)通迅線相連，通訊線可以是網(wǎng)線、485線或232線。第三級(jí)即充放電電源模塊，內(nèi)置下位機(jī)，接到上位機(jī)或是中位機(jī)發(fā)來的命令后，執(zhí)行相應(yīng)的操作。每個(gè)充放電電源模塊管理一節(jié)大容量電池，見圖1中的AC/DC和DC/DC電源模塊以及并網(wǎng)逆變模塊。微處理器和電源模塊是AC/DC和DC/DC電源模塊中關(guān)鍵的兩個(gè)部件，采用開關(guān)電源作為電池的充放電源，比線性恒流源有體積小、能量傳遞效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)有源逆變等特點(diǎn)。AC/DC原理圖如圖2所示，首先對(duì)輸入交流市電進(jìn)行濾波、抗電磁干擾處理、 整流，再經(jīng)高頻功率變換傳輸，高頻整流和濾波，功率變換的控制分別由電壓環(huán)和電流環(huán)決定，即由電源輸出電壓和電流的采樣值和微處理器提供的基準(zhǔn)值比較后產(chǎn)生PWM信號(hào)進(jìn)行調(diào)控，以達(dá)到穩(wěn)流和穩(wěn)壓的要求，如圖2所示。并網(wǎng)逆變模塊主要由DC/DC，DC/AC功率變換回路，交流直流斷路器等構(gòu)成主回路。DC/DC回路采用高頻變壓器將輸出的直流低電壓升壓，為DC/AC逆變回路回送電網(wǎng)提供前提條件。同時(shí)，按照設(shè)定的放電電流指令，對(duì)輸入電流進(jìn)行控制。DC/AC回路按照控制回路發(fā)出的PWM開關(guān)信號(hào)控制功率器件的開通和關(guān)斷，將高壓直流電逆變成三相50Hz正弦波交流電，平穩(wěn)送入電網(wǎng)，如圖3所示。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于鋰電池制造領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種模塊式鋰電池化成裝置，其特征在于它包括三級(jí)分布式結(jié)構(gòu)，三級(jí)間逐級(jí)電連接，第一級(jí)包括上位機(jī)，第二級(jí)包括中位機(jī)，第三級(jí)包括下位機(jī)和充放電模塊，所述上位機(jī)、中位機(jī)、下位機(jī)是計(jì)算機(jī)，上位機(jī)完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入、命令的發(fā)送、數(shù)據(jù)分析和處理等工作，中位機(jī)完成命令的解析和執(zhí)行，下位機(jī)接收上位機(jī)或者中位機(jī)發(fā)出的指令執(zhí)行相應(yīng)的操作，所述下位機(jī)中的計(jì)算機(jī)與所述充放電模塊電連接，所述充放電模塊連接并管理鋰電池，所述充放電模塊還連接直流母排和供電電源，所述第一級(jí)連接若干個(gè)第二級(jí)，每個(gè)第二級(jí)連接若干個(gè)第三級(jí)，所述模塊式鋰電池化成裝置連接并管理若干個(gè)鋰電池的充放電， 所述供電電源通過所述充放電模塊向所述鋰電池充電，所述鋰電池放電經(jīng)過所述直流母排、所述充放電模塊輸入到供電電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊式鋰電池化成裝置，其特征在于所述上位機(jī)與所述中位機(jī)、下位機(jī)通過通訊線連接，所述通訊線可以是網(wǎng)線，也可以是485線或者232線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊式鋰電池化成裝置，其特征在于所述上位機(jī)中的計(jì)算機(jī)是PC機(jī)或工控機(jī)，所述中位機(jī)和所述下位機(jī)中的計(jì)算機(jī)是微處理器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊式鋰電池化成裝置，其特征在于所述充放電模塊包括 AC/DC電路、DC/DC電路、DC/AC電路，所述充放電模塊能夠?qū)⒐╇娊涣髟醋兂芍绷麟娤蜾囯姵爻潆姡材軌驅(qū)囯姵胤烹婋娔軐?shí)現(xiàn)有源逆變并網(wǎng)反饋輸入到供電電源。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電池化成裝置，旨在提供一種適用性靈活、節(jié)能、環(huán)保、效率高的模塊式鋰電池化成裝置。它包括三級(jí)分布式結(jié)構(gòu)，第一級(jí)包括上位機(jī)，第二級(jí)包括中位機(jī)，第三級(jí)包括下位機(jī)和充放電模塊，上位機(jī)完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入、命令的發(fā)送、數(shù)據(jù)分析和處理等工作，中位機(jī)完成命令的解析和執(zhí)行，下位機(jī)接收上位機(jī)或者中位機(jī)發(fā)出的指令執(zhí)行相應(yīng)的操作，下位機(jī)中的計(jì)算機(jī)與所述充放電模塊電連接，充放電模塊連接并管理鋰電池，充放電模塊還連接直流母排和供電電源，所述供電電源通過所述充放電模塊向所述鋰電池充電，所述鋰電池放電經(jīng)過直流母排、充放電模塊輸入到供電電源。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于鋰電池制造領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01M10/058GK202127070SQ20112023363
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者李學(xué)紅, 秦信忠, 許文才 申請(qǐng)人:珠海賽迪生電氣設(shè)備有限公司