CN102638071B - 用于二次电池的充放电装置的系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于二次电池的充放电装置的系统，包括充放电装置、校准单元以及计量单元，从而在不使用单独的电池托盘的情况下容易地执行充放电装置的校准操作。在一个实施例中，该系统包括用于校准充放电装置的充放电功能的校准单元、用于测量充放电装置的充放电功能的计量单元以及提供在校准单元和计量单元之间并切换校准单元的校准操作或计量单元的计量操作的计量/校准选择继电器单元。

Description

用于二次电池的充放电装置的系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年2月10日提交的申请号为10-2011-0011865的韩国专利申请的权益，通过引用将该申请的全部内容合并于此。
技术领域
本发明的方面涉及用于二次电池的充放电装置的系统。
背景技术
随着电力/电子技术的发展，具有各种功能的紧凑轻巧的便携式电子设备正在迅速地被使用。电池通常被用作用于驱动便携式电子设备的电源，而主要使用的则是可再充电的二次电池。
由于典型的二次电池，例如镍镉(Ni-Cd)电池、铅蓄电池等，在它们被制造出之后即可投入使用，因此仅需要充放电装置用于评估电池的性能。不过，近来已被广泛使用的锂二次电池的单电池，例如锂离子电池或锂聚合物电池，在制造出之后经历重复实施充放电周期的预定形成过程，以激活完成的单电池。
有鉴于此，充放电装置已经成为二次电池生产线中必不可少的装备。充放电装置通过数次重复充放电周期而完成对二次电池赋予电池特性的任务，从而允许在二次电池制造过程中最初组装的电池存储电能。随着二次电池的供应逐渐增大以与二次电池迅速增加的需求保持同步，在二次电池的制造中执行充放电功能的充放电装置的需求量也很大。常规的充放电装置已被制造为能够同时对多个二次电池进行充电和放电。
为了同时对多个二次电池进行充电和放电，在充放电装置中使用用于安装预定数量的电池的托盘(tray)，并在充放电装置电路单元中形成与电池同样多的通道。由于在充放电装置中使用多通道，因此要求所有通道都具有相同的充放电性能。然而，形成各通道的各种部件即使在生产阶段也显示出性能差异。另外，各种元件的劣化程度可能随着时间而改变。如果各通道的充放电性能水平不同，则所生产的电池的特性针对各通道存在差异。因此，必须经常检查充放电电路单元是否符合充放电过程以及是否需校正电池特性的差异。
发明内容
本发明的方面提供一种二次电池，其包括充放电装置、校准单元以及计量单元，从而在无需安装单独的电池托盘的情况下执行充放电装置的校准操作。
本发明的方面进一步提供一种用于二次电池的充放电装置的系统，其可以在充放电装置执行放电功能时，利用符合二次电池的充电容量的电源装置来校准各通道的放电功能或容量的差异。
本发明的方面进一步提供一种用于二次电池的充放电装置的系统，其能够利用充放电选择继电器单元自动切换充电、放电、校准或计量功能，并能够利用通道选择切换单元实现充放电装置的多通道校准。
根据本发明的方面，提供一种用于二次电池的充放电装置的系统，用于执行充放电装置的自动校准或计量操作，该系统包括：校准单元，用于校准所述充放电装置的充放电功能；计量单元，用于测量所述充放电装置的充放电功能；以及计量/校准选择继电器单元，提供在所述校准单元和所述计量单元之间，并切换所述校准单元的校准操作或所述计量单元的计量操作。
在一个实施例中，所述校准单元可以包括：放电校准单元，用于校准所述充放电装置的放电功能；充电校准单元，用于校准所述充放电装置的充电功能；充放电选择继电器单元，选择性连接到所述放电校准单元或所述充电校准单元，并执行所述放电或充电功能的校准；以及通道选择切换单元，连接到所述充放电选择继电器单元，选择多个通道中的一个，并对所选择的通道进行校准。
在一个实施例中，所述放电校准单元可为电源。
在一个实施例中，所述充电校准单元可为负载电阻器元件。
在一个实施例中，所述校准单元可进一步包括提供在所述充放电选择继电器单元和所述通道选择切换单元之间并对电流进行分配的第一分配单元。
在一个实施例中，所述校准单元可进一步包括校准检测单元，所述校准检测单元连接在所述负载电阻器元件的两端之间以检测所述负载电阻器元件的电压值，并且连接在所述第一分配单元的两端之间以检测流经所述第一分配单元的电流值和在所述第一分配单元的两端处测量的电压值。
在一个实施例中，所述校准检测单元可为数字万用表(DMM)装置。
在一个实施例中，所述计量单元可包括：第二分配单元，连接到所述充放电装置；以及计量检测单元，连接到所述充放电装置以检测所述充放电装置的电压值，并连接在所述第二分配单元的两端之间以检测流经所述第二分配单元的电流值和在所述第二分配单元的两端处测量的电压值。
在一个实施例中，所述第二分配单元可包括互相并联的多个电阻器元件。
在一个实施例中，所述计量检测单元可为数字万用表(DMM)装置或数据采集(DAQ)装置。
在一个实施例中，所述校准单元和所述计量单元可分别经由通信网络连接到远程计算机单元，所述远程计算机单元可以从所述校准单元接收校准数据，从所述计量单元接收计量数据，并可以控制所述充放电装置的校准或计量操作。
为了校正充放电装置的放电功能，虽然常规的校准和计量系统在对电池充电之后执行放电功能直到达到预定的容量，这在校准充放电装置的过程中需要延长的时间，但是根据本发明的包括充放电装置、校准单元以及计量单元的系统，可在无需安装单独的电池托盘的情况下容易地校准充放电装置。
另外，在根据本发明的充放电装置系统中，当充放电装置执行放电功能时，可利用符合二次电池的充电容量的电源装置来校准各通道的放电功能或容量的差异。
进一步地，在所述充放电装置系统中，由继电器控制的充电、放电、校准或计量功能可自动切换，且能够利用通道选择切换单元实现充放电装置的多通道校准。另外，由于多通道和大容量充放电装置显示各通道的性能差异减小，因此可生产出呈现一致性能的良好电池。
本发明的其它方面和/或优点部分将在随后的描述中阐述，其中的部分根据描述将是显而易见的，或可以通过本发明的实践学习到。
附图说明
根据以下结合附图的详细描述，本发明的方面、特征以及优点将变得更加明显，在附图中：
图1是示出根据本发明实施例的用于二次电池的充放电装置的系统配置的框图；
图2是图1所示系统的示意性电路图；
图3示出图2所示的校准操作中的充电过程；
图4示出图2所示的校准操作中的放电过程；以及
图5示出图2所示的计量操作。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例，使得本领域技术人员能够容易地制造和使用这些实施例。
图1是示出根据本发明实施例的用于二次电池的充放电装置的系统配置的框图，并且图2是图1所示系统的示意性电路图。
如图1和图2中所示，根据本发明实施例的执行充放电装置10的自动校准或计量操作的二次电池之充放电装置系统100包括校准单元120、计量单元130以及计量/校准选择继电器单元110。
校准单元120执行充放电装置10的充放电校准。校准单元120包括放电校准单元121a、充电校准单元121b、充放电选择继电器单元122以及通道选择切换单元124。另外，校准单元120进一步包括提供在充放电选择继电器单元122和通道选择切换单元124之间的第一分配单元123，以及连接到充电校准单元121b两端以及第一分配单元123两端的校准检测单元125。
放电校准单元121a执行对充放电装置10的放电功能的校准。这里，放电校准单元121a可以是电源装置。因此，根据本发明，可在不使用单独的电池的情况下利用电源装置对充放电装置10的放电功能进行校准。
充电校准单元121b执行对充放电装置10的充电功能的校准。这里，充电校准单元121b可以是负载电阻器元件。因此，根据本发明，可在不使用单独的电池的情况下利用负载电阻器元件对充放电装置10的充电功能进行校准。
充放电选择继电器单元122选择性连接到放电校准单元121a或充电校准单元121b，并执行充电或放电功能的校准。也就是说，充放电选择继电器单元122充当用于选择充放电装置10的充放电模式的开关。因此，在本发明中，利用充放电选择继电器单元122自动选择充放电装置10的充放电模式，这与手动选择充放电装置10的充放电模式的常规系统不同。
连接到充放电选择继电器单元122的通道选择切换单元124选择多个通道中的一个，并执行对所选择的通道的校准。也就是说，通道选择切换单元124充当用于在充放电装置10的多个通道中仅选择一个特定通道用于校准的开关。另外，通道选择切换单元124包括由多个通道单独连接的充放电布线单元111。因此，根据本发明，多个通道中的每一个通道由通道选择切换单元124选择，并且各通道被分配给通道选择切换单元124，之后被单独连接到通道选择切换单元124。
提供在充放电选择继电器单元122和通道选择切换单元124之间的第一分配单元123对电流进行分配。也就是说，第一分配单元123利用分流电阻器对流经充放电选择继电器单元122的电流进行分配，利用下面将描述的校准检测单元125计算电流值，从而检测在分流电阻器两端测量的电压值。
校准检测单元125连接在负载电阻器元件的两端之间，并检测负载电阻器元件的电压值VL。另外，校准检测单元125连接在第一分配单元123的两端之间，并检测流经第一分配单元123的电流值和在第一分配单元123两端处测量的电压值VS。也就是说，当通道选择切换单元124所选择的特定通道连接到校准检测单元125时，校准检测单元125可测量该特定通道的电流以及电压值VL和VS。这里，校准检测单元125可为数字万用表(DMM)装置。
计量单元130测量充放电装置10的充放电功能。计量单元130包括第二分配单元132和计量检测单元131。
第二分配单元132连接到充放电装置10，多个电阻器元件RT互相并联。也就是说，第二分配单元132利用互相并联的多个分流电阻器RT对供给充放电装置10的电流或从充放电装置10输出的电流进行分配，利用计量检测单元131计算电流值，并检测多个分流电阻器RT两端的电压值VS。
计量检测单元131连接到充放电装置10，测量充放电装置10的电压值VB。另外，计量检测单元131连接到第二分配单元132的两端，并检测流经第二分配单元132的电流和多个分流电阻器RT两端的电压值VS。这里，计量检测单元131可为数字万用表(DMM)装置或数据采集(DAQ)装置。
计量/校准选择继电器单元110提供在校准单元120和计量单元130之间，切换校准单元120的校准操作或计量单元130的计量操作。因此，在本发明中，利用计量/校准选择继电器单元110自动选择充放电装置10的计量/校准模式，这与手动选择充放电装置10的计量/校准模式的常规系统不同。
同时，校准单元120和计量单元130经由它们的相应通信网络连接到远程计算机单元200，远程计算机单元200分别从校准单元120和计量单元130接收校准数据和计量数据，并控制充放电装置10的校准。在这里，远程计算机单元200经由RS-232模块与校准单元120通信，并且经由以太网与计量单元130通信。不过，本发明并不将通信模块限于这里所列举的那些通信模块。因此，根据本发明，利用远程计算机单元200来控制校准单元120和计量单元130的操作，以执行充放电装置10的自动校准或计量操作。
在下文中，将参照图3至图5更详细地描述根据本发明实施例的二次电池的上述充放电装置系统的操作。
图3示出图2所示的校准操作中的充电过程。
参照图3，在计量/校准选择继电器单元110选择校准模式且充放电选择继电器单元122选择充电模式的状态下，在根据本发明实施例的充放电装置系统中，由连接到第一分配单元123两端和充电校准单元121b两端的校准检测单元125检测流经通道选择切换单元124所选择的特定通道的电流的值、电压VS以及电阻热所消耗的被称为充电校准值的负载电压VL。
校准检测单元125可将包括所检测的电压值VS和充电校准值VL的数据传输到经由RS-232模块连接的远程计算机单元(图2的200)。远程计算机单元200可允许充放电装置(图2的10)的充电功能基于所传输的数据被校准。为此，利用充电校准单元121b的负载电阻器元件(其操作为适配于实际电池的充电容量)来模拟实际电池的充电过程，从而校准每一个通道的充电功能以及充放电装置10的容量的差异。
因此，根据本发明，在系统(图2的100)连接到校准单元(图2的120)的时段期间，校准检测单元125获得的每一个通道的充电校准值VL被传输到远程计算机单元200，并且远程计算机单元200允许每一个通道的电压或电流利用该充电校准值VL被校准。
图4示出图2所示的校准操作中的放电过程。
参照图4，在计量/校准选择继电器单元110选择校准模式且充放电选择继电器单元122选择放电模式的状态下，在根据本发明实施例的充放电装置系统中，连接到第一分配单元123两端的校准检测单元125检测流经通道选择切换单元124所选择的特定通道的电流的值以及电压VS。
校准检测单元125可将包括所检测的电流和电压值VS的数据传输到经由RS-232模块连接的远程计算机单元(图2的200)。远程计算机单元200可允许充放电装置(图2的10)的放电功能基于所传输的数据被校准。为此，利用放电校准单元121a的电源装置模拟实际电池的放电过程，从而校准每一个通道的放电功能以及充放电装置10的容量的差异。
因此，根据本发明，在系统(图2的100)连接到校准单元(图2的120)的时段期间，校准检测单元125获得的每一个通道的放电校准值被传输到远程计算机单元200，并且远程计算机单元200允许每一个通道的电压或电流利用该放电校准值被校准。
本发明中，在电压或电流由校准单元120改变的状态下，并且在与实际充放电过程相同的条件下，执行充放电过程。这里，在实际充放电过程中，充入电池的能量会作为负载电阻器元件的热能被消耗。
图5示出图2所示的计量操作。
参照图5，在计量/校准选择继电器单元110选择计量模式的状态下，在根据本发明实施例的充放电装置系统中，测量与充放电装置10的充电容量相对应的电压VB而不是实际电池的充电容量，并且计量检测单元131测量电流和电压VS，同时通过第二分配单元132作为电阻热消耗充电容量。也就是说，计量单元(图2的130)的计量检测单元131检测每一个通道的电压和电流是否处于正常水平。
另外，计量检测单元131可将所测量的电流和电压VS传输到经由以太网连接的远程计算机单元(图2的200)。远程计算机单元200包括例如缓冲器的存储装置，以暂时存储所传输的数据。
因此，由于根据本发明的系统包括充放电装置、校准单元以及计量单元，所以充放电装置的校准可以在不使用单独的电池托盘的情况下实现。特别是在充放电装置执行放电功能时，可利用符合二次电池的充电容量的电源装置来校准各通道的放电功能或容量的差异。进一步地，在根据本发明的充放电装置系统中，由继电器控制的充电、放电、校准或计量功能可自动切换，且能够利用通道选择切换单元实现充放电装置的多通道校准。另外，由于多通道且大容量的充放电装置显示各通道的性能差异减小，因此可生产出呈现一致性能的良好电池。
虽然参照本发明的特定示例性实施例描述了本发明的用于充放电装置的系统，但本领域技术人员应当理解，只要不背离所附权利要求及其等同物所限定的本发明的精神和范围，可对本发明进行各种修改和改变。
附图标记
10：充放电装置
100：用于充放电装置的系统
110：计量/校准选择继电器单元
120：校准单元
121：充放电校准单元
122：充放电选择继电器单元
123：第一分配单元
124：通道选择切换单元
125：校准检测单元
130：计量单元
131：计量检测单元
132：第二分配单元
200：远程计算机单元

Claims (10)

1.一种用于二次电池的充放电装置的系统，用于执行充放电装置的自动校准或计量操作，该系统包括：
校准单元，用于校准所述充放电装置的充放电功能；
计量单元，用于测量所述充放电装置的充放电功能；以及
计量/校准选择继电器单元，被提供在所述校准单元和所述计量单元之间，并切换所述校准单元的校准操作或所述计量单元的计量操作，
其中所述校准单元包括：
放电校准单元，用于校准所述充放电装置的放电功能；
充电校准单元，用于校准所述充放电装置的充电功能；
充放电选择继电器单元，选择性连接到所述放电校准单元或所述充电校准单元，并执行所述放电功能或所述充电功能的校准；以及
通道选择切换单元，连接到所述充放电选择继电器单元，选择多个通道中的一个，并对所选择的通道进行校准。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述放电校准单元为电源。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述充电校准单元为负载电阻器元件。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述校准单元进一步包括提供在所述充放电选择继电器单元和所述通道选择切换单元之间并对电流进行分配的第一分配单元。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述校准单元进一步包括校准检测单元，所述校准检测单元连接在所述负载电阻器元件的两端之间以检测所述负载电阻器元件的电压值，并且连接在所述第一分配单元的两端之间以检测流经所述第一分配单元的电流值和在所述第一分配单元的两端处测量的电压值。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述校准检测单元为数字万用表装置。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述计量单元包括：
第二分配单元，连接到所述充放电装置；以及
计量检测单元，连接到所述充放电装置以检测所述充放电装置的电压值，并且连接在所述第二分配单元的两端之间以检测流经所述第二分配单元的电流值和在所述第二分配单元的两端处测量的电压值。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述第二分配单元包括互相并联的多个电阻器元件。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述计量检测单元为数字万用表装置或数据采集装置。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述校准单元和所述计量单元分别经由通信网络连接到远程计算机单元，并且所述远程计算机单元从所述校准单元接收校准数据，从所述计量单元接收计量数据，并控制所述充放电装置的校准操作或计量操作。
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