CN102386451A - 用于成型锂离子电池单元的设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于成型锂离子电池的设备，优选包括用于要成型的锂离子电池1的对象载体和成型系统，该成型系统包括带AD/DC逆变器3的电路，可能带多个DC输出4，锂离子电池可与这些输出导电连接。为使由此能够能量优化地进行成型，电池管理系统6可在每一个DC输出5上连接，并且可与至少一个锂离子电池1连接。

Description

用于成型锂离子电池单元的设备
技术领域
本发明涉及用于成型(Formierung)锂离子电池单元(Zelle)的设备，优选包括用于要成型的锂离子电池单元的对象载体
Figure BSA00000577721000011
和成型系统，该成型系统包括带AD/DC逆变器(Umrichtereinheit)的电路，可能带多个DC输出端，锂离子电池单元可与这些输出端导电连接。
背景技术
成型表示第一次执行锂离子电池单元的规定的充电-放电过程，并且作为锂离子电池单元的制造过程的一部分在专门为此设计的设备中进行。
锂离子电池单元指具有含锂的电解质的所有种类的电化学电池单元。它们可以具有由载体膜和由石墨、金属、合金或者钛酸盐形成的用于装入锂的活性材料组成的负电极。此外可以设置有由载体膜和包括锂和至少一种或者多种元素Ni、Mn、Co、Fe、Mg、V、P的活性材料组成的正电极。电解质可以以液体、固体或者胶状(gelifizierter)形式存在，也可能存在隔板(Separator)。
要成型的锂离子电池单元优选固定在对象载体上并且传送到成型系统。在成型期间，每一个锂离子电池单元自动地与一个电路导电连接。该电路构成成型系统的主要组成部分。该设备的中间电路作为带有一个AC输入端和多个DC输出端的AC-DC转换器实现。这种类型(一个AC输入端、多个DC输出端)的系统架构为了在成型期间使能量损失最小化而通常提供了两种可能性。一方面是在分开的DC回路之间的能量分支，以便一个锂离子电池单元(在DC回路1上)的放电能量通过中间电路转接到另一个锂离子电池单元(在DC电路n上)，在该另一个锂离子电池单元处该能量被用于给该锂离子电池单元充电，或者另一方面是在DC-AC回路之间的能量回授(Energierückspeisung)。在这种情况下，多个锂离子电池单元的放电能量(DC)汇总地通过中间电路被回授到AC回路中。在这样的设备中，DC-AC能量回授的效率由于DC侧输入电压低而很低。这些DC输出端的特征在于，它们实现小于6伏特的最大DC输出信号和从几安培直到数百安培的电流。
发明内容
因此，本发明的任务在于实现一种成型设备使得能够能量优化地成型。
为实现该任务，开始时提到的设备的特征在于，电池管理系统连接到每一个DC输出端，并且能与至少一个锂离子电池单元连接。由此可以实现对于DC-AC能量回授高效率并且能量优化的成型，但是其中该电池管理系统优选不是成型系统的组成部分。
根据该设备的一种有利的实施方式，每一个DC输出端都实现为能够进行能量回授。
根据本发明的另一个可选的特征，有利地规定，成型系统具有一个AC输入端和一个DC输出端，其中后者实现直到数百安培和数百伏特的最大DC输出信号。
根据本发明的另一种实施方式，DC/DC变换器、优选是独立的DC/DC变换器连接到成型系统的该DC输出端或者每一个DC输出端，并且与电池管理系统连接。
电池单元可以单独地供给成型系统，在此在一种优选的实现方案中，电池单元通过传送系统单个地在对象载体上固定并供给成型系统。
附图说明
在下面的说明中根据实施例和附图详细说明本发明。
图1表示根据现有技术的锂离子电池单元的成型系统的示意结构，具有一个AC输入端和n个DC输出端，
图2表示根据本发明的使用电池管理系统的成型系统的示意结构。
具体实施方式
电路图示意地在图1中被表示出的设备是用于成型锂离子电池单元1的设备的一个可能的实施例，锂离子电池单元优选在对象载体上固定并且如此供给成型系统。在成型期间，每一个锂离子电池单元1自动地与一个电路导电连接，其中该设备的中间电路2作为带有一个AC输入端3和多个DC输出端4(例如图1中所示的两个输出端)的AC-DC转换器实现。通常，二路三相转换器用作为AC-DC转换器，AC输入端3是3相AC输入端。DC输出端优选是隔离型DC/DC变换器。
如AC输入端3附近的箭头所表示的那样，来自电路2的回授能量可以被提供给AC源。上面的DC输出端4上面的箭头表示来自锂离子电池单元1的放电电流，而充电电流由下面的DC输出端4上面的短箭头表示。下面的DC输出端4上面左侧的弯曲箭头表示回授，各个DC回路4之间的能量分支，由此，一个锂离子电池单元1(例如上面的电池单元)的放电能量经由中间电路2到另一锂离子电池单元1(例如下面的电池单元)，该能量用于对锂离子电池单元1充电。
为保证能量方面高效率地成型，提供一个在图2中表示的新的设备设计方案，其中原则上仅必须设置有一个DC输出端5。电池管理系统6连接到该DC输出端5或者每一个其他DC输出端，并且能与至少一个锂离子电池单元1连接。AC/DC转换器2(通常是二路三相转换器)和AC输入端(通常是三相AC输入端)插在AC源和这个或每个电池管理系统6之间。
电池管理系统用于控制电池，并且通常包括用于测量电池单元温度的传感器、用于测量电池单元电压的传感器、用于测量电流的传感器、用于将电荷从一个(任意的)电池单元转移到另一个电池单元(也称为“平衡”)的电子电路、以及安全装置(保护装置、熔断器等)。如图2所示，电池管理系统6可以是隔离型的DC/DC变换器或者可以包括这样的变换器。
电池管理系统6用作要成型的电池单元1和成型系统之间的电气接口。DC侧将能量分配到各个锂离子电池单元1不再作为成型设备的集成电路的部分进行，而是通过电池管理系统6进行，当该DC输出端5或者每一个DC输出端5有利地作为能够进行能量回授的成型系统的组成部分时，电池管理系统还用作为对于DC-AC能量回授的接口。根据本发明的成型系统只具有一个AC输入端3并有利地仅具有一个DC输出端5，后者实现直到数百安培和数百伏特的DC输出信号。DC/DC变换器、优选是独立的(isoliert)DC/DC变换器6可以连接到成型系统的该DC输出端5或者每一个DC输出端5，并且可以与电池管理系统连接。
与图1类似地，又用箭头表示回授能量的提供、来自锂离子电池单元1的放电电流、锂离子电池1的充电电流、以及各个电池管理系统6之间的回授和能量分支。
在一种优选的实施方式中，电池单元在成型前彼此电气连接成一个模块。在一个模块中，通常直到5个电池单元并联地相互连接和直到14个电池单元串联地相互连接。然后，电池管理系统直接连接到该模块，电池管理系统在这里可以是成型设备的一部分。但是在另一种实施方式中，电池管理系统在后来的电池中是模块的一部分，并且在成型后保留在该模块上。在再一种实施方式中，多个模块也可以彼此串联连接。在所有情况下都可以在两个任意的电池单元之间进行电荷平衡。关于那个电池单元接受电荷和哪个电池单元提供电荷电的计算在电池管理系统中进行而与成型设备无关。

Claims (4)

1.一种用于成型锂离子电池单元的设备，优选包括用于要成型的锂离子电池单元的对象载体和成型系统，该成型系统包括具有AD/DC逆变器的电路，可能具有多个DC输出端，锂离子电池单元能与这些输出端导电连接，其特征在于，电池管理系统(6)连接到所述DC输出端(5)中的每一个，并且能与至少一个锂离子电池单元(1)连接。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述DC输出端(5)中的每一个实现为能够回授能量。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，成型系统具有AC输入端(3)和DC输出端(5)，DC输出端(5)实现直到数百安培和数百伏特的最大DC输出信号。
4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，DC/DC变换器、优选是独立的DC/DC变换器(6)连接到成型系统的所述DC输出端(5)或者每一个DC输出端(5)，并且与电池管理系统连接。
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