CN105048000B - 金属壳锂离子动力电池化成分容设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属壳锂离子动力电池化成分容设备，包括机架，还包括设置在机架上的多个节能回馈型充放电电源机构、运动机构、托盘以及与PC机通讯连接的控制机构，所述的节能回馈型充放电电源机构与运动机构电连接并且一一对应。所述的运动机构包括基板、顶板以及设置在基板与顶板之间的导向轴，所述的顶板可沿所述的导向轴上下移动，所述的基板上设置有用于放置托盘的托盘支撑板，所述的托盘支撑板与基板之间留有装取货叉的操作空间，所述的托盘支撑板上设置有托盘导向板，所述的顶板的底部安装有探针夹具，所述的探针夹具与气缸连接；所述的探针夹具与所述的充放电输出接口连接，所述的探针夹具向下运动至与托盘内的电池极柱接触连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属壳锂离子动力电池化成分容设备，属于锂离子动力电池制造设备领域，适应于金属壳(包括铝壳、钢壳)锂离子动力电池的自动化生产工艺要求，对注液、高温老化后的动力锂电池以精确控制的电流进行充放电，以激活电池活性物质，使电极主要是负极形成有效稳定的钝化膜或SEI膜，并确定电池的准确容量。
背景技术
锂离子动力电池的生产工艺中，化成、分容工序是十分重要的，化成是对锂离子动力电池的初次充电，以激活电池活性物质，使电极主要是负极形成有效稳定的钝化膜或SEI膜，分容是在化成工序以后进行的，主要是为了进一步稳定锂离子动力电池的性能，并确定电池的准确容量，为后道的分选、配组工序提供数据。
在现有金属壳锂离子动力电池的生产中，化成分容工序是采用手动的或半自动的设备，人工环节太多，造成效率低下，同时化成分容设备的充放电电源部是采用非并网型acdc电源和非回馈型dcdc电源，造成化成分容工序的电能损耗较大。
发明内容
为了克服现有化成分容设备在自动化程度的不足，以及设备的使用能耗较大的不足，本发明提供一种适应于全自动的、充放电节能回馈型的化成分容工序的、能够满足对锂离子动力电池化成分容设备的自动化和降低能耗的要求的金属壳锂离子动力电池化成分容设备。
本发明采用的技术方案是：
金属壳锂离子动力电池化成分容设备，包括机架，其特征在于：还包括设置在机架上的多个节能回馈型充放电电源机构、运动机构、托盘以及与PC机通讯连接的控制机构，所述的节能回馈型充放电电源机构与运动机构电连接并且一一对应。
所述的节能回馈型充放电电源机构包括驱动箱机架以及设置在驱动箱机架上的驱动板、单片机、逆变电源和风机，所述的驱动板、逆变电源和风机分别与单片机控制连接。
所述的驱动板包括与单片机连接的散热器、电感器、变压器、程控模块、PWM模块和充放电输出接口，所述的充放电输出接口与所述的运动机构连接。
所述的单片机包括控制板、辅助电源、通讯接口、控制接口，所述的通讯接口与PC机连接，所述的控制接口用于连接控制板与运动机构。
所述的运动机构包括基板、顶板以及设置在基板与顶板之间的导向轴，所述的顶板可沿所述的导向轴上下移动，所述的基板上设置有用于放置托盘的托盘支撑板，所述的托盘支撑板与基板之间留有装取货叉的操作空间，所述的托盘支撑板上设置有托盘导向板，所述的顶板的底部安装有探针夹具，所述的探针夹具与气缸连接；所述的探针夹具与所述的充放电输出接口连接，所述的探针夹具向下运动至与托盘内的电池极柱接触连接。
所述的基板上设置有用于限制顶板向下运动的限位杆。
所述的托盘支撑板与托盘相对的侧面设置有托盘定位销。
所述的顶板上设置有与单片机连接的烟雾报警器，所述的基板的底部正对托盘的位置设置有用于驱散托盘内电池充放电时产生的热量的冷却风机。当电池发生异常情况产生烟雾时，设备能自动检测到并发出控制信号，使夹具脱离电池极柱，并报警提示。
所述的托盘包括托盘本体，所述的托盘本体内设置有用于放置电池的电池放置位；所述的托盘本体的侧部设置有与托盘定位销配合作用的定位孔。
所述的托盘本体上还设置有用于托盘条码以及电池内衬。
本发明中，运动机构的探针夹具和节能回馈型充放电电源机构采用导线相互连接，运动机构的探针夹具和电池的极柱采用夹具连接，控制机构和运动机构的控制接口采用导线相互连接，控制机构根据工艺控制参数设置，自动控制运动机构的动作，使夹具开始充放电时连接到电池极柱，充放电结束时离开电池极柱。
开始充放电时，托盘通过自动物流设备自动投入运动机构的托盘支撑板，结束充放电时取出运动机构，运动机构内设置有上下物流空间，以及导向、定位装置，实现夹具动作时能够准确连接到电池极柱上。
节能回馈型充放电电源机构包括一级双向并网型acdc开关式充放电电源和二级双向回馈型dcdc开关式充放电电源。一级双向并网型acdc开关式充放电电源包括功率变换电路和控制电路组成，ac侧连接供电电源，dc侧连接二级双向回馈型dcdc开关式充放电电源的高压侧，单片机通过控制功率变换回路的工作状态，使一级双向并网型acdc开关式充放电电源在电池充电时工作于整流状态、放电时工作于逆变状态，并保持dc侧电压的稳定。二级双向回馈型dcdc开关式充放电电源由双向dcdc功率变换电路、双向pwm控制电路组成，充电时，高压侧为输入，低压侧为输出，放电时，低压侧为输入，高压侧为输出。
控制系统采用以太网通讯方式，从计算机获取控制系统传递工充放电艺控制参数，并上传充放电过程中的这些控制参数的实际数据和关键数据；同时控制系统实时监测安全保护参数的状态，当这些参数异常时，独立采取保护措施，消除安全隐患。
本发明的有益效果体现在：该设备将运动机构、节能回馈型充放电电源机构、控制机构集成在同一设备中，并设有托盘进出空间、托盘二次定位装置，满足于全自动化水平要求的化成分容工艺，提高了产品的生产效率和自动化水平，同时降低了使用能耗。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图。
图2a是本发明节能回馈型充放电电源机构后视图。
图2b是本发明节能回馈型充放电电源机构正视图。
图3a是本发明驱动板结构示意图，
图3b是本发明单片机结构示意图。
图4是本发明运动机构结构示意图。
图5是本发明托盘结构示意图。
具体实施方式
参照图1至图5，金属壳锂离子动力电池化成分容设备，包括机架1，还包括设置在机架1上的多个节能回馈型充放电电源机构2、运动机构3、托盘4以及与PC机通讯连接的控制机构，所述的节能回馈型充放电电源机构2与运动机构3电连接并且一一对应。
所述的节能回馈型充放电电源机构2包括驱动箱机架21以及设置在驱动箱机架21上的驱动板22、单片机23、逆变电源24和风机25，所述的驱动板22、逆变电源24和风机25分别与单片机23控制连接。
所述的驱动板22包括与单片机23连接的散热器221、电感器222、变压器223、程控模块224、PWM模块225和充放电输出接口226，所述的充放电输出接口226与所述的运动机构3连接。
所述的单片机23包括控制板231、辅助电源232、通讯接口233、控制接口234，所述的通讯接口233与PC机连接，所述的控制接口234用于连接控制板231与运动机构3。
所述的运动机构3包括基板34、顶板36以及设置在基板34与顶板36之间的导向轴，所述的顶板36可沿所述的导向轴上下移动，所述的基板34上设置有用于放置托盘4的托盘支撑板，所述的托盘支撑板与基板34之间留有装取货叉的操作空间，所述的托盘支撑板上设置有托盘导向板33，所述的顶板36的底部安装有探针夹具31，所述的探针夹具31与气缸38连接；所述的探针夹具31与所述的充放电输出接口226连接，所述的探针夹具31向下运动至与托盘4内的电池极柱41接触连接。
所述的基板34上设置有用于限制顶板36向下运动的限位杆37。
所述的托盘支撑板与托盘4相对的侧面设置有托盘定位销32。
所述的顶板36上设置有与单片机23连接的烟雾报警器35，所述的基板36的底部正对托盘4的位置设置有用于驱散托盘内电池充放电时产生的热量的冷却风机39。当电池发生异常情况产生烟雾时，设备能自动检测到并发出控制信号，使夹具脱离电池极柱，并报警提示。
所述的托盘4包括托盘本体42，所述的托盘本体42内设置有用于放置电池43的电池放置位；所述的托盘本体42的侧部设置有与托盘定位销配合作用的定位孔44。
所述的托盘本体42上还设置有用于托盘条码45以及电池内衬46。
本发明中，运动机构的探针夹具和节能回馈型充放电电源机构采用导线相互连接，运动机构的探针夹具和电池的极柱采用夹具连接，控制机构和运动机构的控制接口采用导线相互连接，控制机构根据工艺控制参数设置，自动控制运动机构的动作，使夹具开始充放电时连接到电池极柱，充放电结束时离开电池极柱。
开始充放电时，托盘通过自动物流设备自动投入运动机构的托盘支撑板，结束充放电时取出运动机构，运动机构内设置有上下物流空间，以及导向、定位装置，实现夹具动作时能够准确连接到电池极柱上。
节能回馈型充放电电源机构包括一级双向并网型acdc开关式充放电电源和二级双向回馈型dcdc开关式充放电电源。一级双向并网型acdc开关式充放电电源包括功率变换电路和控制电路组成，ac侧连接供电电源，dc侧连接二级双向回馈型dcdc开关式充放电电源的高压侧，单片机通过控制功率变换回路的工作状态，使一级双向并网型acdc开关式充放电电源在电池充电时工作于整流状态、放电时工作于逆变状态，并保持dc侧电压的稳定。二级双向回馈型dcdc开关式充放电电源由双向dcdc功率变换电路、双向pwm控制电路组成，充电时，高压侧为输入，低压侧为输出，放电时，低压侧为输入，高压侧为输出。
控制系统采用以太网通讯方式，从计算机获取控制系统传递工充放电艺控制参数，并上传充放电过程中的这些控制参数的实际数据和关键数据；同时控制系统实时监测安全保护参数的状态，当这些参数异常时，独立采取保护措施，消除安全隐患。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (7)
1.金属壳锂离子动力电池化成分容设备，包括机架，其特征在于：还包括设置在机架上的多个节能回馈型充放电电源机构、运动机构、托盘以及与PC机通讯连接的控制机构，所述的节能回馈型充放电电源机构与运动机构电连接并且一一对应；
所述的节能回馈型充放电电源机构包括驱动箱机架以及设置在驱动箱机架上的驱动板、单片机、逆变电源和风机，所述的驱动板、逆变电源和风机分别与单片机控制连接；
所述的驱动板包括与单片机连接的散热器、电感器、变压器、程控模块、PWM模块和充放电输出接口，所述的充放电输出接口与所述的运动机构连接；
所述的单片机包括控制板、辅助电源、通讯接口、控制接口，所述的通讯接口与PC机连接，所述的控制接口用于连接控制板与运动机构。
2.如权利要求1所述的金属壳锂离子动力电池化成分容设备，其特征在于：所述的运动机构包括基板、顶板以及设置在基板与顶板之间的导向轴，所述的顶板可沿所述的导向轴上下移动，所述的基板上设置有用于放置托盘的托盘支撑板，所述的托盘支撑板与基板之间留有装取货叉的操作空间，所述的托盘支撑板上设置有托盘导向板，所述的顶板的底部安装有探针夹具，所述的探针夹具与气缸连接；所述的探针夹具与所述的充放电输出接口连接，所述的探针夹具向下运动至与托盘内的电池极柱接触连接。
3.如权利要求2所述的金属壳锂离子动力电池化成分容设备，其特征在于：所述的基板上设置有用于限制顶板向下运动的限位杆。
4.如权利要求3所述的金属壳锂离子动力电池化成分容设备，其特征在于：所述的托盘支撑板与托盘相对的侧面设置有托盘定位销。
5.如权利要求4所述的金属壳锂离子动力电池化成分容设备，其特征在于：所述的顶板上设置有与单片机连接的烟雾报警器，所述的基板的底部正对托盘的位置设置有用于驱散托盘内电池充放电时产生的热量的冷却风机。
6.如权利要求5所述的金属壳锂离子动力电池化成分容设备，其特征在于：所述的托盘包括托盘本体，所述的托盘本体内设置有用于放置电池的电池放置位；所述的托盘本体的侧部设置有与托盘定位销配合作用的定位孔。
7.如权利要求6所述的金属壳锂离子动力电池化成分容设备，其特征在于：所述的托盘本体上还设置有用于托盘条码以及电池内衬。
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