CN105070951B - 方形锂离子电池化成分容设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种方形锂离子电池化成分容设备，包括机架，还包括设置在机架上的若干可变条件的充放电电源箱、若干电池夹装运动机构、电池托盘以及设置在机架外PC机内的控制机构，所述的可变条件的充放电电源箱与所述的电池夹装运动机构通过连接导线束电气连接；所述的电池夹装运动机构包括运动机构基板和设置在运动机构基板上的用于放置电池托盘的电池托盘支撑板、探针板升降机构、探针板、用于连接可变条件的充放电电源箱的连接导线束，所述的电池托盘支撑板的上方设置有所述的探针板，所述的探针板升降机构用于升降所述的探针板，当探针板下降至压缩行程，所述的探针板上探针的接触面与电池的正负电极紧密接触。

Description

方形锂离子电池化成分容设备
技术领域
本发明涉及一种方形锂离子电池化成分容设备，属于电池制造设备技术领域。
背景技术
方形锂离子电池的生产工艺中，化成和分容是十分重要的工序，化成是用电的能量对电池内部活性进行激活，在电池负极形成SEI膜，质量好的化成设备可以保证电池具有较好的充放电性能与循环寿命，分容是对已激活的电池进行几个满负荷的充放电循环过程，测试直流内阻、充放电电压、恒流放电、恒压放电、恒功率放电特性，进行分组以挑选相同电参数的电池进行串联并联应用，减少电池组合后的短板效应。
目前，由于单体重量大的原因，多数依赖人工单节周转的制造方式。人工操作的方法导致出现电池品质不良率高，本体易出现人为的划伤、变形，化成分容数据不能可靠追溯，搬运流转效率低下，安全性差等问题。
发明内容
为了克服现有方形锂离子电池化成分容工序中人工操作存在的电池品质不良率高，本体易出现人为的划伤、变形，化成分容数据不能可靠追溯，搬运流转效率低下，安全性差等的问题，本发明提供一种采用托盘作为锂电池制造环节载体、配合自动物流系统实现自动化成分容功能、实现方形锂离子电池制造过程的高品质、高效率、可追溯性的方形锂离子电池化成分容设备。
本发明采用的技术方案是：
方形锂离子电池化成分容设备，包括机架，其特征在于：还包括设置在机架上的若干可变条件的充放电电源箱、若干电池夹装运动机构、电池托盘以及设置在机架外PC机内的控制机构，所述的可变条件的充放电电源箱与所述的电池夹装运动机构通过连接导线束电气连接；若干所述的可变条件的充放电电源箱与电池夹装运动机构一一对应；
所述的电池夹装运动机构包括运动机构基板和设置在运动机构基板上的用于放置电池托盘的电池托盘支撑板、探针板升降机构、探针板、用于连接可变条件的充放电电源箱的连接导线束，所述的电池托盘支撑板的上方设置有所述的探针板，所述的探针板升降机构用于升降所述的探针板，当探针板下降至压缩行程，所述的探针板上探针的接触面与电池的正负电极紧密接触。
所述的可变条件的充放电电源箱包括电源机箱和设置在电源机箱内的用于接收对电池充放电功能的控制的单片机板、驱动功率板、用于供电的系统供电电源、双向逆变电源以及散热风机，所述的单片机板通过通讯接口与所述的控制机构连接；所述的电源机箱内设置有若干块驱动功率板，每块所述的驱动功率板上设有若干路充放电电路，所述的充放电电路与所述的双向逆变电源连接。当锂电池充电时从双向逆变电源获得能量，充入锂电池；当锂电池放电时将锂电池能量通过双向逆变电源返回至交流电网。
所述的驱动功率板包括多路双向DC/DC单元、电压电流采集线路、散热器和恒流恒压控制线路。针对单节方形锂离子电池充放电的双向DC/DC单元，电池电压和充放电电流的实时高精度高速采样线路，接受精确控制的充放电恒压控制线路，接受精确控制的充放电恒流控制线路，电压电流异常保护线路；单片机及其内置软件包括通讯和控制接口，可按照预定通讯协议与设置于PC机内的控制机构进行数据交互，采集电池的实时数据并对电池的充放电过程进行控制，并根据需要对电池夹装运动机构进行控制；双向逆变电源，连接电网和双向DC/DC单元，电池充电时，将电网能量由交流转换为直流并降压，电池放电时，将放电能量由直流转换为交流回馈电网；系统辅助电源连接电网和电子线路各部分供电端，提供电子线路自身工作所需的供电，为各芯片和器件提供所需电能。
所述的电池托盘包括托盘本体，所述的托盘本体上设置有若干用于放置电池的电池放置槽。
所述的电池放置槽有70个，电池垂直放置在所述的电池放置槽内，并且电池的正负电极均位于电池顶部。
所述的电池托盘支撑板上设置有用于限制探针板下降位置的限位块。
电池托盘采用阻燃材质配合金属骨架，每次可装载70节电池，电池在电池托盘中为直立放置形式，在转运中保护电池本体不受损伤。这种托盘形式充分利用方形锂离子电池的外形高度高，厚度小的特点，最大效率的利用了平面空间，节省了生产和储存的占地，同时，在生产流转中，以电池托盘为载体，也大大提高流转的效率和安全性。
本发明中，控制机构通过与单片机板通讯，将锂离子电池的化成分容工序条件发送给单片机板，并定时采集电池的电压电流数据以及设备状态，对电池数据进行保存，分析和上传。一个控制机构可同时管理若干台可变条件的充放电电源箱。
使用时，机器或人工方式将电池托盘放置在电池托盘支撑板上，探针板升降机构将探针板下降至限位块限定位置，使探针的接触面和电池的正负电极紧密接触，并达到设定压缩行程，通过连接导线束通电进行工作。电池托盘内的70节电池同时夹装，每节电池的工作状态可以达到很好的一致性，相对于传统的人工单节装夹操作可以大幅度提高生产效率，杜绝因操作不当造成的不良品。
本发明的有益效果体现在：
1、该设备可完成方形锂离子电池的化成和分容两个工序，简化设备品种，提高生产效率。
2、采用托盘作为锂电池制造环节载体配合自动物流系统实现自动化成分容功能，实现方形锂离子电池制造过程的高品质、高效率、可追溯性。
3、每节电池的工作状态可以达到很好的一致性，相对于传统的人工单节装夹操作可以大幅度提高生产效率，杜绝因操作不当造成的不良品。
附图说明
图1是本发明方形锂离子电池化成分容设备结构示意图。
图2a是本发明可变条件充放电电源箱结构立体图。
图2b是本发明可变条件充放电电源箱结构平面图。
图2c是本发明系统供电电源示意图。
图2d是本发明散热风机示意图。
图3是本发明驱动功率板结构示意图。
图4a是本发明电池夹装运动机构结构立体图。
图4b是本发明电池夹装运动机构平面图。
图4c是本发明电池夹装运动机构局部示意图。
图5是本发明电池托盘结构示意图。
具体实施方式
参照图1至图5，方形锂离子电池化成分容设备，包括机架1，还包括设置在机架1上的若干可变条件的充放电电源箱2、若干电池夹装运动机构3、电池托盘4以及设置在机架外PC机内的控制机构，所述的可变条件的充放电电源箱2与所述的电池夹装运动机构3通过连接导线束35电气连接；若干所述的可变条件的充放电电源箱2与电池夹装运动机构3一一对应；
所述的电池夹装运动机构3包括运动机构基板31和设置在运动机构基板31上的用于放置电池托盘的电池托盘支撑板32、探针板升降机构33、探针板34、用于连接可变条件的充放电电源箱的连接导线束35，所述的电池托盘支撑板32的上方设置有所述的探针板34，所述的探针板升降机构33用于升降所述的探针板34，当探针板34下降至压缩行程，所述的探针板34上探针的接触面与电池的正负电极紧密接触。
所述的可变条件的充放电电源箱2包括电源机箱21和设置在电源机箱21内的用于接收对电池充放电功能的控制的单片机板22、驱动功率板23、用于供电的系统供电电源24、双向逆变电源25以及散热风机26，所述的单片机板22通过通讯接口与所述的控制机构连接；所述的电源机箱21内设置有若干块驱动功率板23，每块所述的驱动功率板23上设有若干路充放电电路，所述的充放电电路与所述的双向逆变电源连接。当锂电池充电时从双向逆变电源获得能量，充入锂电池；当锂电池放电时将锂电池能量通过双向逆变电源返回至交流电网。
所述的驱动功率板23包括多路双向DC/DC单元231、电压电流采集线路232、散热器233和恒流恒压控制线路234。针对单节方形锂离子电池充放电的双向DC/DC单元，电池电压和充放电电流的实时高精度高速采样线路，接受精确控制的充放电恒压控制线路，接受精确控制的充放电恒流控制线路，电压电流异常保护线路；单片机及其内置软件包括通讯和控制接口，可按照预定通讯协议与设置于PC机内的控制机构进行数据交互，采集电池的实时数据并对电池的充放电过程进行控制，并根据需要对电池夹装运动机构进行控制；双向逆变电源，连接电网和双向DC/DC单元，电池充电时，将电网能量由交流转换为直流并降压，电池放电时，将放电能量由直流转换为交流回馈电网；系统辅助电源连接电网和电子线路各部分供电端，提供电子线路自身工作所需的供电，为各芯片和器件提供所需电能。
所述的电池托盘4包括托盘本体41，所述的托盘本体41上设置有若干用于放置电池42的电池放置槽。
所述的电池放置槽有70个，电池垂直放置在所述的电池放置槽内，并且电池的正负电极均位于电池顶部。
所述的电池托盘支撑板32上设置有用于限制探针板下降位置的限位块36。
电池托盘4采用阻燃材质配合金属骨架，每次可装载70节电池，电池在电池托盘中为直立放置形式，在转运中保护电池本体不受损伤。这种托盘形式充分利用方形锂离子电池的外形高度高，厚度小的特点，最大效率的利用了平面空间，节省了生产和储存的占地，同时，在生产流转中，以电池托盘为载体，也大大提高流转的效率和安全性。
本发明中，控制机构通过与单片机板通讯，将锂离子电池的化成分容工序条件发送给单片机板，并定时采集电池的电压电流数据以及设备状态，对电池数据进行保存，分析和上传。一个控制机构可同时管理若干台可变条件的充放电电源箱。
本实施例中，电源机箱内的单片机板22通过通讯接口与控制机构相连接，接收对电池的充放电功能的控制，同时记录锂电池各种电参数信息反馈至PC机。电池托盘4可放置70节方形锂电池42，电池托盘4上的ID号码是托盘内70个锂电池的载体号码，用于流程管理。电池托盘载入锂电池后机器或人工方式将电池托盘放置在电池托盘支撑板32上，探针板升降机构33将探针板34下降至限位块36限定位置，使上下探针的接触面和电池正负电极紧密接触，并达到设定压缩行程，通过连接导线束35通电进行工作和可变条件的充放电电源箱2的驱动功率板23连接。对锂电池42进行化成或分容。当PC机发出的化成分容结束的指令后，可变条件充放电电源箱驱动板23停止充放电，探针板升降机构33反方向将探针板34提升回初始位置，等待搬运。
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 (6)

1.方形锂离子电池化成分容设备，包括机架，其特征在于：还包括设置在机架上的若干可变条件的充放电电源箱、若干电池夹装运动机构、电池托盘以及设置在机架外PC机内的控制机构，所述的可变条件的充放电电源箱与所述的电池夹装运动机构通过连接导线束电气连接；若干所述的可变条件的充放电电源箱与电池夹装运动机构一一对应；
所述的电池夹装运动机构包括运动机构基板和设置在运动机构基板上的用于放置电池托盘的电池托盘支撑板、探针板升降机构、探针板、用于连接可变条件的充放电电源箱的连接导线束，所述的电池托盘支撑板的上方设置有所述的探针板，所述的探针板升降机构用于升降所述的探针板，当探针板下降至压缩行程，所述的探针板上探针的接触面与电池的正负电极紧密接触。
2.如权利要求1所述的方形锂离子电池化成分容设备，其特征在于：所述的可变条件的充放电电源箱包括电源机箱和设置在电源机箱内的用于接收对电池充放电功能的控制的单片机板、驱动功率板、用于供电的系统供电电源、双向逆变电源以及散热风机，所述的单片机板通过通讯接口与所述的控制机构连接；所述的电源机箱内设置有若干块驱动功率板，每块所述的驱动功率板上设有若干路充放电电路，所述的充放电电路与所述的双向逆变电源连接。
3.如权利要求2所述的方形锂离子电池化成分容设备，其特征在于：所述的驱动功率板包括多路双向DC/DC单元、电压电流采集线路、散热器和恒流恒压控制线路。
4.如权利要求2或3所述的方形锂离子电池化成分容设备，其特征在于：所述的电池托盘包括托盘本体，所述的托盘本体上设置有若干用于放置电池的电池放置槽。
5.如权利要求4所述的方形锂离子电池化成分容设备，其特征在于：所述的电池放置槽有70个，电池垂直放置在所述的电池放置槽内，并且电池的正负电极均位于电池顶部。
6.如权利要求5所述的方形锂离子电池化成分容设备，其特征在于：所述的电池托盘支撑板上设置有用于限制探针板下降位置的限位块。
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