1.本发明属于锂电池化成设备技术领域，具体涉及一种电池化成设备用负压真空控制系统及其自动控制方法。
背景技术：
2.化成是生极板在电解液中通过充电转变为荷电状态，清除杂质，改善其活性物质电化学活性的化学和电化学反应过程。化成包括电池外的槽化成、电池内化成等不同方式，是铅酸、镉/镍等蓄电池生产的重要工序之一。
3.装配完成的钢壳电池直接静置会导致钢壳内部锈蚀，而铝壳与软包电池需要预化成排气后再封口，否则会产生严重的胀气问题，需要使用化成负压技术。
4.现有化成负压技术普遍以真空比例阀方式进行负压系统控制，可以通过软件进行无极调节，以达到锂电池生产工艺标准，该方式对比例阀的选型要求较高，且方案较依赖产线的持续生产量，比例阀在长时间不使用阀门会存在堵死的问题。同时比例阀存在不好拆卸的问题，所以只能进行换新，从而导致需花费大量时间和成本去进行维护，整体成本增加。
技术实现要素：
5.为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种电池化成设备用负压真空控制系统，所述系统适用于负压化成工艺，包括控制装置和大气装置、抽真空装置，所述大气装置、所述抽真空装置通过管路连通电池化成设备，所述管路设置有检测装置，所述检测装置用于测量所述管路中真空度，所述控制装置用于对电池化成设备进行以下控制：对电池进行恒流充电，进入恒流充电第一阶段，电池产气量少，使所述大气装置关闭和/或提升所述抽真空装置的抽真空速率，对电池进行恒流充电一段时间后，进入恒流充电第二阶段，电池产气量增加，使所述大气装置打开和/或降低所述抽真空装置的抽真空速率；对电池进行恒流恒压充电，进入恒流恒压充电第一阶段，电池表面的sei膜形成，使所述大气装置关闭和/或提升所述抽真空装置的抽真空速率，对电池进行恒流恒压充电将要完成时，进入恒流恒压充电第二阶段，使所述大气装置打开和/或降低所述抽真空装置的抽真空速率，直至破坏真空状态；对电池进行恒流放电，不设置要求。
6.进一步地，在所述控制装置设置第一预设真空度和第二预设真空度，所述第一预设真空度大于所述第二预设真空度；在所述恒流充电第一阶段时，使所述管路中真空度不超过所述第一预设真空度，若所述管路中真空度超过所述第一预设真空度，使所述大气装置打开和/或降低所述抽真空装置的抽真空速率；在所述恒流充电第二阶段时，使所述管路中真空度不低于所述第二预设真空度，
若所述管路中真空度低于所述第二预设真空度，使所述大气装置关闭和/或提升所述抽真空装置的抽真空速率；在所述恒流恒压充电第一阶段时，使所述管路中真空度不超过所述第一预设真空度，若所述管路中真空度超过所述第一预设真空度，使所述大气装置打开和/或降低所述抽真空装置的抽真空速率。
7.具体地，所述大气装置包括大气气控阀和大气定量阀，所述大气气控阀用于打开大气进气或阻止大气进气，所述大气气控阀的连通或切断由所述控制装置控制；所述大气气控阀连接所述大气定量阀，所述大气定量阀连接所述管路，所述大气定量阀用于控制大气的进气速率。
8.所述抽真空装置包括抽真空气控阀和抽真空定量阀，所述抽真空气控阀用于打开抽真空或停止抽真空，所述抽真空气控阀的由连通或切断所述控制装置控制；所述抽真空气控阀连接所述抽真空定量阀，所述抽真空定量阀连接所述管路，所述抽真空定量阀用于控制抽真空速率。
9.所述大气装置、所述抽真空装置共同连接的所述管路包括多级汇流管，所述多级汇流管包括一级汇流管、二级汇流管、三级汇流管，所述一级汇流管连接所述大气装置和所述抽真空装置；所述系统还包括气液分离装置，所述气液分离装置设置于所述一级汇流管与所述二级汇流管之间，用于过滤除去气体中的水分，所述二级汇流管连接所述三级汇流管，所述三级汇流管用于连接电池化成设备。
10.所述控制装置包括处理器及与所述处理器连接的输入输出模块，所述输入输出模块通过点位电连接所述大气装置、所述抽真空装置和所述检测装置，所述处理器通过所述输入输出模块对所述大气装置、所述抽真空装置进行控制。
11.优选地，保持所述第一预设真空度时，所述管路中负压值为-80kpa；保持所述第二预设真空度时，所述管路中负压值为-40kpa。
12.进一步地，所述检测装置包括数显真空表，所述数显真空表用于测量并显示连接的所述管路中气体的负压值、向所述控制装置传递包含测量所得的气体负压值信息的电信号。
13.与本发明提出的一种电池化成设备用负压真空控制系统相对应，本发明还对应提出了一种电池化成设备用负压真空控制系统的自动控制方法，所述方法用于控制如前文所述的电池化成设备用负压真空控制系统，述方法包括：所述控制装置设置预设真空度；所述控制装置传递控制信号打开所述抽真空装置，所述抽真空装置进行抽真空；所述检测装置测量所述管路中真空度；判断所述检测装置测得的真空度是否超过所述预设真空度；若测得的真空度超过所述预设真空度，所述控制装置传递控制信号使所述大气装置处于打开状态，输送大气，若测得的真空度未超过所述预设真空度，所述控制装置传递控制信号使所述大气装置处于关闭状态，阻止大气进气；所述检测装置再次测量所述管路中的真空度，并再次判断所述检测装置测得的真空度是否超过所述预设真空度，形成闭环控制。
14.进一步地，所述控制装置同时预设偏差值，所述判断所述检测装置测得的真空度是否超过所述预设真空度还包括：若测得的真空度超过所述预设真空度，判断所述检测装置测得的真空度高于所述预设真空度的数值是否超过所述预设偏差值，若超过所述预设偏差值，所述控制装置传递控制信号使所述大气装置处于打开状态，输送大气；若测得的真空度未超过所述预设真空度，判断所述检测装置测得的真空度低于所述预设真空度的数值是否超过所述预设偏差值，若超过所述预设偏差值，所述控制装置传递控制信号使所述大气装置处于关闭状态，阻止大气进气。
15.本发明至少具有以下有益效果：本发明提供的系统实现了自检测，能够保证电池稳定形成sei膜，自动化程度高，减少人力、节约时间，具有广泛的适用面，所有负压化成工艺均适用。
16.进一步地，本发明提供的系统具有结构较为简单清晰的优点，不增加整体的复杂度，抽真空过程中实现了电解液不损失的效果，同时，增加了整体负压系统的使用寿命、耐腐蚀性及量程精度，提高了整机使用效率。
17.以此，本发明提供了一种电池化成设备用负压真空控制系统及其自动控制方法，系统的结构清晰简洁，控制方式通过软件实现，适用于所有负压化成工艺流程，增加了整体负压系统使用寿命、耐腐蚀性及量程精度
±
1kpa，提高设备整体个性自动化程度，使用方便，减少人力及时间，提升整机的使用效率。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例1提供的一种电池化成设备用负压真空控制系统整体结构示意框图；图2为本发明实施例2提供的一种电池化成设备用负压真空控制系统的自动控制方法流程示意图；图3为本发明实施例3提供的一种电池化成设备用负压真空控制系统的自动控制方法流程示意图。
20.附图标记：1-控制装置；2-大气装置；3-抽真空装置；4-检测装置；5-气液分离罐；6-电池化成设备；11-pc；12-输入输出模块；21-大气电磁阀；22-大气气控阀；23-大气定量阀；24-过滤器；25-大气气源；31-抽真空电磁阀；32-抽真空气控阀；33-抽真空定量阀；51-一级汇流管；52-二级汇流管；53-三级汇流管。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.实施例1请参考图1，本发明提供一种电池化成设备用负压真空控制系统，适用于负压化成工艺，包括控制装置1和由控制装置1控制的大气装置2、抽真空装置3，控制装置1用于开关所述大气装置2、所述抽真空装置3，以及控制所述大气装置2的进气速率、所述抽真空装置3的抽真空速率；所述大气装置2的输气端、所述抽真空装置3的抽真空端共同连接一段所述管路，并通过共同连接的所述管路连接电池化成设备6，所述大气装置2用于向共同连接的所述管路输送大气，所述抽真空装置3用于从共同连接的所述管路抽取气体；所述管路设置有检测装置，所述检测装置用于测量所述管路中的真空度，并将测量所得的气体的真空度信息通过电信号传递至所述控制装置；所述控制装置根据所述检测装置传递的真空度信息，开关所述大气装置、所述抽真空装置，以及控制所述大气装置的进气速率、所述抽真空装置的抽真空速率，进而形成闭环控制。
23.需要说明的是，电池的化成并非一次完成，电池的化成过程具有不同阶段，化成的不同阶段对真空度的要求也不同。
24.具体为：对电池进行恒流充电，进入恒流充电第一阶段，电池产气量少，使所述大气装置关闭和/或提升所述抽真空装置的抽真空速率，对电池进行恒流充电一段时间后，进入恒流充电第二阶段，电池产气量增加，使所述大气装置打开和/或降低所述抽真空装置的抽真空速率；对电池进行恒流恒压充电，进入恒流恒压充电第一阶段，电池表面的sei膜形成，使所述大气装置关闭和/或提升所述抽真空装置的抽真空速率，对电池进行恒流恒压充电将要完成时，进入恒流恒压充电第二阶段，使所述大气装置打开和/或降低所述抽真空装置的抽真空速率，直至破坏真空状态；对电池进行恒流放电，不设置要求。
25.需要说明的是，所述电池由恒流充电阶段到恒流恒压充电阶段，切换真空度的过程由软件进行柔性切换，可保证不对电池造成影响；电池恒流放电持续时间较短，只需保证设定真空度值，故一般不设置要求。
26.化成时，电池首次充放电过程中作为电池的极性非质子溶剂，不可避免地都要在电极与电解液界面上反应，形成覆盖在电极表面上的钝化sei膜，sei膜的结构和性能对电池性能有非常大的影响，有效而稳定的sei膜可使电池有良好的循环寿命和安全性。形成sei膜的过程会产生气体，为保证气体排出多采用开口化成方案，但也会使空气中的水份、粉尘等异物进入注液口，导致后续电池鼓胀、内短路甚至热失控等问题。本发明提出的系统就是为了把形成sei膜的时候产生的气体抽走，促进了sei膜的稳定形成。
27.具体地，在所述控制装置设置第一预设真空度和第二预设真空度，所述第一预设真空度大于所述第二预设真空度；在所述恒流充电第一阶段时，使所述管路中真空度不超过所述第一预设真空度，
若所述管路中真空度超过所述第一预设真空度，使所述大气装置打开和/或降低所述抽真空装置的抽真空速率；在所述恒流充电第二阶段时，使所述管路中真空度不低于所述第二预设真空度，若所述管路中真空度低于所述第二预设真空度，使所述大气装置关闭和/或提升所述抽真空装置的抽真空速率；在所述恒流恒压充电第一阶段时，使所述管路中真空度不超过所述第一预设真空度，若所述管路中真空度超过所述第一预设真空度，使所述大气装置打开和/或降低所述抽真空装置的抽真空速率。
28.通过设置第一预设真空度，可以达到保持持续从注液嘴处给电芯抽真空状态的效果，使化成产气能够及时排除，进而保证界面稳定一致，能够使，使电池有良好的循环寿命和安全性；通过设置第二预设真空度，能够减缓并保持从注液嘴处给电芯抽真空状态的速度，由于切换真空度的过程由软件进行柔性切换，进一步保证了电池的安全性，同时也延长了系统的使用寿命。另外，在恒流充电第二阶段，若真空度过高会导致电解液的损失浪费，本发明提供的系统能够保证不损失电解液，并对电解液进行重复利用。
29.具体地，所述控制装置1包括处理器及与所述处理器连接的输入输出模块12，所述输入输出模块12通过点位电连接所述大气装置2、所述抽真空装置3和所述检测装置4，所述处理器通过所述输入输出模块12对所述大气装置2、所述抽真空装置3进行控制。
30.需要说明的是，所述输入输出模块12即为io模块，所述处理器可使用pc、plc等，本实施例中所述处理器为pc11。
31.所述大气装置2包括过滤器24、大气电磁阀21、大气气控阀22和大气定量阀23，过滤器24输入端连接外部的大气气源25，过滤器24输出端连接大气气控阀22的输入端，用于过滤大气中的杂质，并将过滤后的气体输送给大气气控阀22；大气电磁阀21电连接所述输入输出模块12和大气气控阀22，控制装置1通过大气电磁阀21控制大气气控阀22连通或切断，大气气控阀22用于打开大气进气或阻止大气进气，大气气控阀22的输出端连接大气定量阀23的输入端，大气定量阀23的输出端与所述抽真空装置3共同连接管路，大气定量阀23用于控制大气的进气速率，实现大气的额定输送。
32.所述抽真空装置3包括抽真空电磁阀31、抽真空气控阀32和抽真空定量阀33，抽真空电磁阀31电连接所述输入输出模块12和抽真空气控阀32，控制装置1通过抽真空电磁阀31控制抽真空气控阀32连通或切断，抽真空气控阀32用于打开抽真空或停止抽真空，抽真空气控阀32连接抽真空定量阀33，抽真空定量阀33与所述大气装置2共同连接管路，通过调节抽真空定量阀33，能够控制所述抽真空装置3的抽真空速率，实现气体的额定抽取。
33.所述大气装置2、所述抽真空装置3共同连接的所述管路包括多级汇流管，所述多级汇流管包括一级汇流管51、二级汇流管52、三级汇流管53，所述一级汇流管51连接所述大气装置2和所述抽真空装置3；所述系统还包括气液分离装置，所述气液分离装置设置于所述一级汇流管51与所述二级汇流管52之间，用于过滤除去气体中的水分，所述二级汇流管52连接所述三级汇流管53，所述三级汇流管53用于连接电池化成设备6。本实施例中，所述气液分离装置为气液分离罐，电池化成设备用负压真空控制系统适用于锂电池的负压化成工艺，故所述三级汇
流管53用于连接锂电池化成设备6。本实施例中，所述气液分离装置为气液分离罐5，气液分离罐5采用了离心分离、丝网过滤的原理实现除液效果。
34.需要说明的是，电芯会在入壳之前进行压实，因此注入的电解液会有20%-30%难以吸收，通过气液分离装置的设置，可以保证抽真空过程不出现电解液的损失，有效实现循环利用，节约了所需的成本。
35.使所述多级汇流管中的终级汇流管连接电池化成设备6，能够连接最大化数量的电池化成设备6，同时也便于进行控制，本实施例中三级汇流管53即为终级汇流管。
36.本实施例中，所述检测装置4连接二级汇流管52，所述检测装置4包括数显真空表，所述数显真空表用于测量并显示连接的所述管路中气体的真空度与负压值、向所述控制装置1传递包含测量所得的气体真空度信息的电信号。
37.具体地，为实现所述控制装置1对所述大气装置2、所述抽真空装置3的自动调节，根据化成工艺的需求，相应在处理器预设真空度；当系统开始工作时，控制装置1传递控制信号接通抽真空电磁阀31，抽真空电磁阀31控制抽真空气控阀32打开，并通过抽真空定量阀33控制抽真空速率，使抽真空速率保持恒定，此时真空度以相应的恒定速率增加；当检测装置4测得的真空度超过所述预设真空度时，控制装置1传递控制信号接通大气电磁阀21，大气电磁阀21控制大气气控阀22打开，并通过大气定量阀23控制大气的进气速率，进而降低真空度；当检测装置4测得的真空度未超过所述预设真空度，且大气电磁阀21为开启状态时，控制装置1关闭大气电磁阀21，大气电磁阀21控制大气气控阀22关闭，进而阻止大气进气；当系统结束工作时，控制装置1关闭抽真空电磁阀31、大气电磁阀21，抽真空电磁阀31控制抽真空气控阀32关闭，大气电磁阀21控制大气气控阀22关闭。
38.进一步地，根据化成工艺的需求，可相应在处理器预设偏差值，具体为：当检测装置4测得的真空度高于所述预设真空度，但测得真空度高于所述预设真空度的数值未超过所述预设偏差值时，控制装置1不传递控制信号；当检测装置4测得的真空度高于所述预设真空度，且测得真空度高于所述预设真空度的数值超过所述预设偏差值时，控制装置1传递控制信号接通大气电磁阀21，大气电磁阀21控制大气气控阀22打开，并通过大气定量阀23控制大气的进气速率，进而降低真空度；当检测装置4测得的真空度低于所述预设真空度，但测得真空度低于所述预设真空度的数值未超过所述预设偏差值时，控制装置1不传递控制信号；当检测装置4测得的真空度低于所述预设真空度，且测得真空度低于所述预设真空度的数值超过所述预设偏差值，同时大气电磁阀21为开启状态时，控制装置1传递控制信号关闭大气电磁阀21，大气电磁阀21控制大气气控阀22关闭，进而阻止大气进气。
39.优选地，对于检测装置4测得的真空度高于所述预设真空度、以及低于所述预设真空度的两种情况，可预设不同的偏差值。
40.另外，控制装置1亦可通过检测装置4测得的真空度调节大气定量阀23的进气速率、抽真空定量阀33的抽真空速率。
41.具体地，当化成的电池为锂电池时：
保持所述第一预设真空度时，所述管路中负压值为-80kpa；保持所述第二预设真空度时，所述管路中负压值为-40kpa。
42.因此，为适应锂电池化成过程的不同阶段对真空度的要求，可在处理器预设程序，使所述控制装置1通过不同阶段的变化自动调节所述预设真空度，进而自动控制、调节所述大气装置2、所述抽真空装置3。
43.本发明实施例提供的电池化成设备用负压真空控制系统相较于传统的电池化成设备用负压真空控制系统具有更高的控制精度，传统电池化成设备用负压真空控制系统的控制精度一般在
±
3kpa，本发明实施例提供的电池化成设备用负压真空控制系统的控制精度在
±
1kpa。
44.优选地，前文所述中用于输送气体的连接，均采用防腐蚀气管进行连接，通过使用防腐蚀气管，增加了整体负压系统的使用寿命、耐腐蚀性及量程精度，提高了整机使用效率。
45.实施例2与上述本发明实施例提出的一种电池化成设备用负压真空控制系统相对应，本发明实施例还对应提出了如图2所示的一种电池化成设备用负压真空控制系统的自动控制方法，所述方法包括：s100：控制装置1设置预设真空度。
46.s110：控制装置1传递控制信号打开抽真空装置3，抽真空装置3进行抽真空。
47.具体为，控制装置1传递控制信号接通抽真空电磁阀31，抽真空电磁阀31控制抽真空气控阀32打开，并通过抽真空定量阀33控制抽真空速率，使抽真空速率保持恒定，此时真空度以相应的恒定速率增加。
48.s120：检测装置4测量管路中真空度，进入步骤s130。
49.s130：判断检测装置4测得的真空度是否超过预设真空度。
50.若测得的真空度超过所述预设真空度，进入步骤s151；若测得的真空度未超过所述预设真空度，进入步骤s152。
51.s151:控制装置1传递控制信号使大气装置2处于打开状态，输送大气。
52.具体为，控制装置1传递控制信号接通大气电磁阀21，大气电磁阀21控制大气气控阀22打开，并通过大气定量阀23控制大气的进气速率，进而降低真空度。
53.步骤s151结束后，重新转至步骤s120，形成闭环控制。
54.s152：控制装置1传递控制信号使大气装置2处于关闭状态，阻止大气进气。
55.具体为，控制装置1关闭大气电磁阀21，大气电磁阀21控制大气气控阀22关闭，进而阻止大气进气。
56.步骤s152结束后，重新转至步骤s120，形成闭环控制。
57.实施例3基于实施例2提出的一种电池化成设备用负压真空控制系统的自动控制方法，本发明提出了进一步的方案，在步骤s100同时预设偏差值，请参考图3，该方法包括：s100：控制装置1设置预设真空度和偏差值。
58.优选地，对于检测装置4测得的真空度高于所述预设真空度、以及低于所述预设真空度的两种情况，可预设不同的偏差值。
59.s110：控制装置1传递控制信号打开抽真空装置3，抽真空装置3进行抽真空。
60.s120：检测装置4测量真空度，进入步骤s130。
61.s130：判断检测装置4测得的真空度是否超过预设真空度。
62.若测得的真空度超过所述预设真空度，进入步骤s151；若测得的真空度未超过所述预设真空度，进入步骤s152。
63.s151：判断检测装置4测得的真空度高于预设真空度的数值，是否超过预设偏差值。
64.若检测装置4测得的真空度高于所述预设真空度的数值，超过所述预设偏差值，进入步骤s151；若检测装置4测得的真空度高于所述预设真空度的数值，未超过所述预设偏差值，重新转至步骤s120，形成闭环控制。
65.s152：判断检测装置4测得的真空度低于预设真空度的数值，是否超过预设偏差值。
66.若检测装置4测得的真空度低于所述预设真空度的数值，超过所述预设偏差值，进入步骤s152；若检测装置4测得的真空度低于所述预设真空度的数值，未超过所述预设偏差值，重新转至步骤s120，形成闭环控制。
67.s151:控制装置1传递控制信号使大气装置2处于打开状态，大气装置2输送大气。
68.步骤s151结束后，重新转至步骤s120，形成闭环控制。
69.s152：控制装置1传递控制信号使大气装置2处于关闭状态，阻止大气进气。
70.步骤s152结束后，重新转至步骤s120，形成闭环控制。
71.综上所述，本发明提供了一种电池化成设备用负压真空控制系统及其自动控制方法，系统的结构清晰简洁，控制方式通过软件实现，适用于所有负压化成工艺流程，增加了整体负压系统使用寿命、耐腐蚀性及量程精度
±
1kpa，提高设备整体个性自动化程度，使用方便，减少人力及时间，提升整机的使用效率。
72.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。