串联型动力电池化成设备的主回路系统及化成设备的制作方法

本实用新型涉及一种电池生产领域，尤其是涉及串联型动力电池化成设备的主回路系统及化成设备。

背景技术：

所谓电池化成定义：一般指对初次充电的电池实施一系列工艺措施使之性能趋于稳定，也有专门指首次充电使电池完成电极活化的充放电程序。动力电池在生产下线后，第一道工艺是烘烤和搁置；第二道工艺是电池化成(电池预充电)，所以这道工艺对电池的品质上是很重要的因素，而这道工艺其特点：时间长、充电电流小、电池品质初次进行筛选。

在现有电池化成设备中，当电池生产下线时，首先必须进行电池化成工艺即小电流(100—300mA)、长时间(900min)对电池充电并激活其化学特性。此时每个恒流源对应一个单体电池进行预充电，即一个电池占有一个充电通道，这样长时间预充电严重占用了大量电池化成通道资源直接影响生产的产量以及设备的利用率。为了保证产量必须增添预充电设备来满足其产量需要，这样使设备投资成本大大增加。其次由于每个恒流源的恒流精度不可能完全一致(即恒定电流大小的差异)，使各个电池的化成的效果不一样(即电池的电压不同)，这样电池生产过程的品质差异无法精确的相互比较而得到其结论(电池预充电之间的可比性差)。

综上所述，现有电池化成设备不可避免的存在以下问题：1、根据动力电池的产量需要必须添置大量设备(每个电池一个通道)，来满足产量的需要；2、由于每个恒流源电流精度差异(通道和通道之间的互差)，使电池化成后的电池相对可比性差；3、电池化成的设备利用率低。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供能够一次性大批量对电池进行电池化成的串联型动力电池化成设备的主回路系统，其能够一次性进行多个电池的电池化成，减少设备使用，单个设备的利用率高；电池化成的预充电后的电池可比性好。

解决本发明的技术问题需要提供的技术方案：串联型动力电池化成设备的主回路系统，其特征在于包括多个电池单体、多个开路继电器、多个短路继电器、一恒流源、一控制板和一电压采样器，多个电池单体依次串联并连接于恒流源的正负极，单个电池单体的正极端均串联有单个开路继电器，单个开路继电器的另一端和单个电池单体的负极端均并联有单个短路继电器，电池单体的两端均与单体电压采样板相并联，单体电压采样板和恒流源连接于控制板。

本实用新型进一步的优选方案：所述的单体电压采样板，其特征在于多个并联的光耦继电器、一单体电压控制器和一译码器，光耦继电器和单体电压控制器通过电压采样母线相连，光耦继电器的两端分别连接对应的待电池化的电池单体的正负极，所述的译码器分别和多个光耦继电器以及单体电压控制器相连。

本实用新型进一步的优选方案：所述的译码器上的A、B、C、D接口分别连接于对应的单体电压控制器上的A、B、C、D接口。

本实用新型进一步的优选方案：所述的光耦继电器包括电阻、第一二极管、第二二极管、第一光敏三极管和第二光敏三极管。所述的电阻连接第一二极管的正极(光耦继电器的第1脚)，第一二极管的负极(光耦继电器的第2脚)连接第二二极管的正极(光耦继电器的第3脚)，第二二极管的负极(光耦继电器的第4脚)连接16路译码器，第一光敏三极管的集电极(光耦继电器的第8脚)连接电池正极，第一光敏三极管的发射极(光耦继电器的第7脚)连接电压采样母线正极，第二光敏三极管的集电极(光耦继电器的第6脚)连接电压采样母线负极，第二光敏三极管的发射极(光耦继电器的第5脚)连接电池负极。

本实用新型进一步的优选方案：所述的光耦继电器为16个，所述的译码器的S组引脚包括16个引脚，16个引脚分别连接于16个光耦继电器。

当电池生产下线需要初化成时，可以将电池依次串联起来，控制板给恒流源发送充电指令，恒流源对其串联起来电池组进行预充电(原来一个电池对于一个恒流源，现在16个电池对应一个恒流源)，单体电压采用板负责对16个单体电池进行采样并通过通信线485(2)将数据发送给控制板，以便控制板进行故障判断及控制。由于采用串联充电这样有效节约了化成设备成本的投入(16倍以上甚至更多)，同时提高了设备的利用率，更重要的是由于采用电池串联恒流充电(每个电池通过电流是一样)，那么每个电池品质就直接反应在每个电池的电压变化情况(单体电压采样值)，这样就有效提高电池相互之间可比较性。

化成设备，包括主回路系统、功率电源、工作电源板、通信板和计算机，功率电源和主回路系统相连、工作电源板和通信板、主回路相连，通信板和主回路系统通过CAN数据线相连，通信板通过以太网和计算机相连，其特征在于主回路系统包括多个电池单体、多个开路继电器、多个短路继电器、一恒流源、一控制板和一单体电压采样板，多个电池单体依次串联并连接于恒流源的正负极，单个电池单体的正极端均串联有单个开路继电器，单个开路继电器的另一端和单个电池单体的负极端均并联有单个短路继电器，电池单体的两端均与单体电压采样板相并联，单体电压采样板和恒流源(数据线)连接于控制板，恒源流和功率电源相连，通信板和控制板相连。

本实用新型进一步的优选方案：所述的恒流源和单体采样板之间设置有面板。恒流源的电流和电压大小可在面板显示。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：1、多个电池单体串联后连接于恒流源的正负极，主回路采用串联方式，一个恒流源可以同时对多个电池进行预充电，有效降低设备成本投资；2、主回路采用串联方式，通过每个电池电流都是一样的，避免原来不同电池不同恒流源之间的互差，有效提高相对电池品质可比性，从而提高产品质量；3、把传统的多个恒流源(每个恒流源转换效率)改进为一个恒流源，有效提高充电效率。

附图说明

图1为现有技术主回路系统的拓扑图；

图2本实用新型中主回路系统的拓扑图；

图3为本实用新型中单体电压采样板的拓扑图；

图4为本实用新型中电池单体出现故障时的拓扑图；

图5为本实用新型中化成设备的结构框图；

图6为本实用新型中化成设备的电路图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1-图4所示，所示，串联型动力电池化成设备的主回路系统，其特征在于包括多个电池单体(A101、A102-A115、A116)、多个开路继电器(B101、B102-B115、B116)、多个短路继电器(C101、C102-C115、C116)、一恒流源(E101)、一控制板(F101)和一单体电压采样板(D101)，多个电池单体(A101、A102-A115、A116)依次串联并连接于恒流源(E101)的正负极，单个电池单体(A101、A102-A115、A116)的正极端均串联有单个开路继电器(B101、B102-B115、B116)，单个开路继电器(B101、B102-B115、B116)的另一端和单个电池单体(A101、A102-A115、A116)的负极端均并联有单个短路继电器(C101、C102-C115、C116)，电池单体(A101、A102-A115、A116)的两端均与单体电压采样板(D101)相并联，单体电压采样板(D101)和恒流源(E101)连接于控制板(F101)。

当电池生产下线需要初化成时，可以将电池依次串联起来，控制板(F101)给恒流源(E101)发送充电指令，恒流源(E101)对其串联起来电池组进行预充电(原来一个电池对于一个恒流源，现在16个电池对应一个恒流源)，单体电压采用板(D101)负责对16个单体电池(A101、A102-A115、A116)进行采样并通过通信线485(2)将数据发送给控制板(F101)，以便控制板(F101)进行故障判断及控制。由于采用串联充电这样有效节约了化成设备成本的投入(16倍以上甚至更多)，同时提高了设备的利用率，更重要的是由于采用电池串联恒流充电(每个电池通过电流是一样)，那么每个电池品质就直接反应在每个电池的电压变化情况(单体电压采样值)，这样就有效提高电池相互之间可比较性。

如图1所示，单体电压采样板(D101)，多个并联的光耦继电器(D01、D02—D15、D16)、一单体电压控制器(D20)和一译码器(D21)，光耦继电器(D01、D02—D15、D16)和单体电压控制器(D20)通过电压采样母线相连，每个光耦继电器(D01、D02—D15、D16)的两端分别连接对应的待电池化的电池单体(A101、A102-A115、A116)的正负极，译码器(D21)分别和多个光耦继电器上的S01、S02—S15、S16端口以及单体电压控制器(D20)相连。译码器(D21)上的A、B、C、D接口分别连接于对应的单体电压控制器(D20)上的A、B、C、D接口。

当需要对电池电压进行采样时，单体电压控制器(D20)发送指令给控制口(A、B、C、D)，控制口(A、B、C、D)信号传送给16路译码器(D21)，16路译码器(D21)根据(A、B、C、D)译码选通S01、S02—S15、S16端口的其中一路，对应这一路的光耦继电器(D01、D02—D15、D16)选通，对应单体电池(A101、A102-A115、A116)电压信号通过对应的光耦继电器(D01、D02—D15、D16)送到电压采样母线上。单体电压控制器(D20)再次发送指令AD模/数转换器(片内)指令，AD模/数转换器(片内)转换后通过数据传送线485(2)采样得到数据传送给控制板(F101)完成了对这个单体电池(A101、A102-A115、A116)的电压采样后，依次循环进行下个电池的电压采样。

如图1所示，光耦继电器(D01、D02—D15、D16)包括电阻(R100)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第一光敏三极管(B1)和第二光敏三极管(B2)。

所述的电阻(R100)连接第一二极管(D1)的正极(光耦继电器的第1脚)，第一二极管(D1)的负极(光耦继电器的第2脚)连接第二二极管(D2)的正极(光耦继电器的第3脚)，第二二极管(D2)的负极(光耦继电器的第4脚)连接16路译码器(D21)对应脚上，第一光敏三极管(B1)的集电极(光耦继电器的第8脚)连接对应电池正极，第一光敏三极管(B1)的发射极(光耦继电器的第7脚)连接电压采样母线正极，第二光敏三极管(B2)的集电极(光耦继电器的第6脚)连接电压采样母线负极，第二光敏三极管(B2)的发射极(光耦继电器的第5脚)连接电池负极。光耦继电器(S01、S02—S15、S16)为16个，译码器(D21)的S组引脚包括16个引脚，16个引脚分别连接于16个光耦继电器(光耦继电器的第4脚S01、S02—S15、S16)

如图2所示，当单体电压采用板(D101)通过数据线485(2)传送给控制板(F101)数据中，发现某个电池不正常(断路或短路)时，控制板通过通信线485(2)给单体电压采用板(D101)发送指令,先切断对应开路继电器(B101、B102-B115、B116)再接对应通短路继电器(C101、C102-C115、C116)，保证充电回路继续正常运行(见附图4串联型电池化成设备故障通道电路回路图)。

如图5、图6所示，化成设备，包括主回路系统、功率电源1、工作电源板2、通信板3和计算机4，功率电源1和主回路系统相连、工作电源板2和主回路系统及通信板3相连，通信板3(通信线)和主回路系统相连，通信板3通过以太网和计算机4相连，主回路系统包括多个电池单体(A101、A102-A115、A116)、多个开路继电器(B101、B102-B115、B116)、多个短路继电器(C101、C102-C115、C116)、一恒流源(E101)、一控制板(F101)和一单体电压采样板(D101)，多个电池单体(A101、A102-A115、A116)依次串联并连接于恒流源(E101)的正负极，单个电池单体(A101、A102-A115、A116)的正极端均串联有单个开路继电器(B101、B102-B115、B116)，单个开路继电器(B101、B102-B115、B116)的另一端和单个电池单体(A101、A102-A115、A116)的负极端均并联有单个短路继电器(C101、C102-C115、C116)，电池单体(A101、A102-A115、A116)的两端均与单体电压采样板(D101)相并联，单体电压采样板(D101)和恒流源(E101)(数据线)连接于控制板(F101)。恒源流E101和功率电源1相连，通信板3和控制板F101相连(数据线)。恒流源E101和单体采样板D101之间设置有面板5。恒流源E101的电流和电压大小可在面板5上显示。

以上对本实用新型对串联型动力电池化成设备的主回路系统及化成设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。