专利名称：模块式锂电池化成装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种锂电池化成装置，具体地说是一种带监控功能的模块式充放电电源系统。由充放电高频开关直流电源作为核心模块，多模块并联组成系统，充分提高锂电池充放电时转换效率，并将放电能量高效转换回收利用，大大减少现场发热，节约能源。
背景技术：
锂电池是一种具有高能量密度、高工作电压、无记忆效应、循环寿命长、无污染、重量轻、自放电小的电池，因此当前锂电池的应用日益增长，生产规模也随之迅猛扩大。目前锂电池的化成设备在对电池进行化成的过程中，电池充电一般采用开关稳压电源作为低压供电电源，然后再加一级效率极低的线性恒流源对电池进行充电，以至电能的利用效率平均仅能达到30%左右；在电池放电时，又通常采用线性稳流的方式，通过电阻或功率管发热方式，将电能完全转化为热方式释放消耗。这不仅浪费能源，而且还导致环境温度上升，在大规模生产电池时矛盾更加突出。一方面电池充电时充入的电能在放电时化作热能大量消耗，导致环境温度上升；另一方面，为了保持电池化成过程所必需的环境温度，需要加大空调的功率或增加通风设备对车间进行降温，更加浪费电能，增加设备投资； 再有，化成设备和锂电池工作在过热的环境中，导致电子元器件和锂电池的性能变差，可靠性变差，寿命降低，生产成本提高。目前锂电池化成设备通常一个设备有固定输出路数，随着锂电池容量增大品种增多，同一生产线上会安排不同容量的电池的生产，需要可灵活适应多种不同的需求，并方便维护管理的电路架构。综上所述，目前锂电池化成设备技术中存在适用限制性大、能源浪费大、不环保、 效率低的缺陷。
实用新型内容本实用新型所要解决的问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种适用性灵活、 节能、环保、效率高的模块式锂电池化成装置。本实用新型的技术方案是本实用新型包括三级分布式结构，三级间逐级电连接， 第一级包括上位机，第二级包括中位机，第三级包括下位机和充放电模块，所述上位机、中位机、下位机是计算机，上位机完成系统的数据输入、命令的发送、数据分析、处理和显示等工作，中位机完成命令的解析和执行，下位机接收上位机或者中位机发出的指令执行相应的操作，所述下位机中的计算机与所述充放电模块电连接，所述充放电模块连接并管理锂电池，所述充放电模块还连接直流母排和供电电源，所述第一级连接若干个第二级，每个第二级连接若干个第三级，所述模块式锂电池化成装置连接并管理若干个锂电池的充放电， 所述供电电源通过所述充放电模块向所述锂电池充电，所述锂电池放电经过所述直流母排、所述充放电模块输入到供电电源。所述上位机与所述中位机、下位机通过通讯线连接，所述通讯线可以是网线，也可以是485线或者232线。[0008]所述上位机中的计算机是PC机或工控机，所述中位机和所述下位机中的计算机是微处理器。所述充放电模块包括AC/DC电路、DC/DC电路、DC/AC电路，所述充放电模块能够将供电交流源变成直流电向锂电池充电，也能够将锂电池放电电能实现有源逆变并网反馈输入到供电电源。本实用新型的有益效果是由于本实用新型包括三级分布式结构，三级间逐级电连接，第一级包括上位机，第二级包括中位机，第三级包括下位机和充放电模块，所述上位机、中位机、下位机是计算机，上位机完成系统的数据输入、命令的发送、数据分析和处理等工作，中位机完成命令的解析和执行，下位机接收上位机或者中位机发出的指令执行相应的操作，所述下位机中的计算机与所述充放电模块电连接，所述充放电模块连接并管理锂电池，所述充放电模块还连接直流母排和供电电源，所述第一级连接若干个第二级，每个第二级连接若干个第三级，所述模块式锂电池化成装置连接并管理若干个锂电池的充放电， 所述供电电源通过所述充放电模块向所述锂电池充电，所述锂电池放电经过所述直流母排、所述充放电模块输入到供电电源。所述充放电模块包括AC/DC电路、DC/DC电路、DC/AC 电路，所述充放电模块能够将供电交流源变成直流电向锂电池充电，也能够将锂电池放电电能实现有源逆变并网反馈输入到供电电源，所以本实用新型是一种适用性灵活、节能、环保、效率高的锂电池化成设备。
图1是本实用新型系统电路结构示意图；图2是本实用新型充放电模块原理方框图；图3是本实用新型并网逆变原理方框图。
具体实施方式
如图1至图3所示，本实用新型它包括三级分布式结构，三级间逐级电连接，第一级包括上位机，第二级包括中位机，第三级包括下位机和充放电模块，所述上位机、中位机、 下位机是计算机，上位机完成系统的数据输入、命令的发送、数据分析、处理和显示等工作， 中位机完成命令的解析和执行，下位机接收上位机或者中位机发出的指令执行相应的操作，所述下位机中的计算机与所述充放电模块电连接，所述充放电模块连接并管理锂电池， 所述充放电模块还连接直流母排和供电电源，所述第一级连接若干个第二级，每个第二级连接若干个第三级，所述模块式锂电池化成装置连接并管理若干个锂电池的充放电，所述供电电源通过所述充放电模块向所述锂电池充电，所述锂电池放电经过所述直流母排、所述充放电模块输入到供电电源。所述上位机与所述中位机、下位机通过通讯线连接，所述通讯线可以是网线，也可以是485线或者232线。所述上位机中的计算机是PC机或工控机，所述中位机和所述下位机中的计算机是微处理器。所述充放电模块包括AC/DC电路、DC/DC电路、DC/AC电路，所述充放电模块能够将供电交流源变成直流电向锂电池充电，也能够将锂电池放电电能实现有源逆变并网反馈输入到供电电源。本实施例中，锂电池生产线需同时对多只(几十或几百只)电池进行充电、放电。 本系统基于三级分布式结构来实现，适用大规模生产、易于操作管理、成本较低、有利于模块化开发。第一级选用PC或工控机作为上位机，完成系统的数据输入、命令的发送，数据分析和处理等工作，见图1中的最上层数据管理上位机。第二级为中位机，在接收到上位机发出的命令后，中位机需要完成命令的解析和执行。见图1中的第二层中位机。中位机与上位机和下位机经通迅线相连，通讯线可以是网线、485线或232线。第三级即充放电电源模块，内置下位机，接到上位机或是中位机发来的命令后，执行相应的操作。每个充放电电源模块管理一节大容量电池，见图1中的AC/DC和DC/DC电源模块以及并网逆变模块。微处理器和电源模块是AC/DC和DC/DC电源模块中关键的两个部件，采用开关电源作为电池的充放电源，比线性恒流源有体积小、能量传递效率高、结构简单且易于实现有源逆变等特点。AC/DC原理图如图2所示，首先对输入交流市电进行滤波、抗电磁干扰处理、 整流，再经高频功率变换传输，高频整流和滤波，功率变换的控制分别由电压环和电流环决定，即由电源输出电压和电流的采样值和微处理器提供的基准值比较后产生PWM信号进行调控，以达到稳流和稳压的要求，如图2所示。并网逆变模块主要由DC/DC，DC/AC功率变换回路，交流直流断路器等构成主回路。DC/DC回路采用高频变压器将输出的直流低电压升压，为DC/AC逆变回路回送电网提供前提条件。同时，按照设定的放电电流指令，对输入电流进行控制。DC/AC回路按照控制回路发出的PWM开关信号控制功率器件的开通和关断，将高压直流电逆变成三相50Hz正弦波交流电，平稳送入电网，如图3所示。本实用新型可广泛应用于锂电池制造领域。
权利要求1.一种模块式锂电池化成装置，其特征在于它包括三级分布式结构，三级间逐级电连接，第一级包括上位机，第二级包括中位机，第三级包括下位机和充放电模块，所述上位机、中位机、下位机是计算机，上位机完成系统的数据输入、命令的发送、数据分析和处理等工作，中位机完成命令的解析和执行，下位机接收上位机或者中位机发出的指令执行相应的操作，所述下位机中的计算机与所述充放电模块电连接，所述充放电模块连接并管理锂电池，所述充放电模块还连接直流母排和供电电源，所述第一级连接若干个第二级，每个第二级连接若干个第三级，所述模块式锂电池化成装置连接并管理若干个锂电池的充放电， 所述供电电源通过所述充放电模块向所述锂电池充电，所述锂电池放电经过所述直流母排、所述充放电模块输入到供电电源。
2.根据权利要求1所述的模块式锂电池化成装置，其特征在于所述上位机与所述中位机、下位机通过通讯线连接，所述通讯线可以是网线，也可以是485线或者232线。
3.根据权利要求1所述的模块式锂电池化成装置，其特征在于所述上位机中的计算机是PC机或工控机，所述中位机和所述下位机中的计算机是微处理器。
4.根据权利要求1所述的模块式锂电池化成装置，其特征在于所述充放电模块包括 AC/DC电路、DC/DC电路、DC/AC电路，所述充放电模块能够将供电交流源变成直流电向锂电池充电，也能够将锂电池放电电能实现有源逆变并网反馈输入到供电电源。
专利摘要本实用新型公开了一种电池化成装置，旨在提供一种适用性灵活、节能、环保、效率高的模块式锂电池化成装置。它包括三级分布式结构，第一级包括上位机，第二级包括中位机，第三级包括下位机和充放电模块，上位机完成系统的数据输入、命令的发送、数据分析和处理等工作，中位机完成命令的解析和执行，下位机接收上位机或者中位机发出的指令执行相应的操作，下位机中的计算机与所述充放电模块电连接，充放电模块连接并管理锂电池，充放电模块还连接直流母排和供电电源，所述供电电源通过所述充放电模块向所述锂电池充电，所述锂电池放电经过直流母排、充放电模块输入到供电电源。本实用新型可广泛应用于锂电池制造领域。
文档编号H01M10/058GK202127070SQ20112023363
公开日2012年1月25日 申请日期2011年7月5日 优先权日2011年7月5日
发明者李学红, 秦信忠, 许文才 申请人:珠海赛迪生电气设备有限公司