CN107093780A - 基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统及控制方法，系统包括放电系统和拆解回收系统两部分，所述放电系统包括上料吊车、料框、放电车、防火墙、防火系统、下料吊车、操作台、放电车导轨、电极放电装置以及电阻放电房；放电系统用于完成多规格动力电池自动上料、放电、下料工序，以安全电量进行动力电池的拆解，所述拆解回收系统由多台自动拆解回收设备组成，用于实现动力电池的上料、装夹、电池头切割、电芯与电池头分离的一系列自动化工序。本发明配备了除尘装置、净化装置，以实现整个工艺过程中的粉尘、废气的回收收集，此外，本系统还设置了消防系统，用于系统应急消防处理，保护了人员、设备的安全。

Description

基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统及控制 方法

技术领域

本发明涉及动力电池回收处理领域，特别涉及一种基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统。

背景技术

近年来，随着新能源电动汽车的蓬勃发展，动力电池市场呈现高速增长态势，与此同时，动力电池报废量也日益增多，报废动力电池的回收利用成为影响到动力电池产业发展的一个重要因素。目前，国内动力电池回收行业还处于起步摸索阶段，动力电池的自动化拆解程度低，主要依靠人工进行拆解。

在处理废旧动力电池时，由于分解过程中短路、破碎等过程会使电池残存的电量急剧释放造成局部过热甚至爆炸，因此在进行废旧动力电池拆解回收前必须进行充分放电处理，将动力电池残余电量将至安全电压。

因此，亟需开发出基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统，实现动力电池环保节能、安全可靠、效率高的拆解回收。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统，该设备可以实现动力电池的自动上料、切缝、切割、分离、输送、下料等一系列自动化工艺过程。

本发明的另一目的在于，提供一种基于上述基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统的控制方法。

为了达到上述第一目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统，包括放电系统和拆解回收系统两部分，所述放电系统包括上料吊车、料框、放电车、防火墙、防火系统、下料吊车、操作台、放电车导轨、电极放电装置以及电阻放电房；放电系统用于完成多规格动力电池自动上料、放电、下料工序，以安全电 量进行动力电池的拆解；上料吊车位于上料缓存区，下料吊车位于下料缓存区，所述上料缓存区、下料缓存区位于放电车导轨一侧。所述防火墙位于放电房一侧，用于放电过程中的安全隐患防护，所述防火系统位于防电墙一端，所述拆解回收系统由多台自动拆解回收设备组成，用于实现动力电池的上料、装夹、电池头切割、电芯与电池头分离的一系列自动化工序。

作为优选的技术方案，所述料框包括定位板、夹板、夹紧调整机构、隔板、料框框架、以及动力电池；所述料框框架呈长方体型，在料框框架的顶部四个角设置有吊环，定位板与料框框架底部垂直设置，在定位板的一侧均匀分布有隔板，所述夹板位于定位板的对面，在夹板的外侧上下两侧设置了弹簧压紧机构，所述夹紧调整机构位于弹簧压紧机构上，通过弹簧压紧机构、夹紧调整机构实现不同规格的动力电池的定位锁紧。

作为优选的技术方案，所述放电车为长方体立体框架，在放电车的底部设置有移动小轮，移动小轮卡在放电车导轨上，在电机的驱动下，放电车可以沿着放电车导轨移动，在放电车上设置有可伸缩的定位框。

作为优选的技术方案，所述电极放电装置包括电极放电框、电极夹子、电极夹子缓冲机构、开夹系统以及三轴定位移动机构；所述三轴定位移动机构包括X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构，所述X轴移动机构位于电极放电框上，所述Y轴移动机构位于X轴移动机构上，所述Z轴移动机构位于Y轴移动机构上，所述开夹系统位于Z轴移动机构上，所述电极夹子位于开夹系统上，所述电极夹子缓冲机构位于电极夹子后侧；所述电极放电装置的实施过程：开夹系统打开安装在三轴定位移动机构上的电机夹子，通过X轴移动机构带动电极夹子靠近待放电动力电池，同时电极夹子缓冲机构发挥作用，保证电极夹子和动力电池前端接触便于电极夹子充分夹紧动力电池电极两端，另一方面防止电极夹子与动力电池的硬性碰撞，当X轴移动到使电极夹子前端与动力电池电极接触时，开夹系统退回，电极夹子夹紧动力电池的两极开始放电，当放完电时，开夹系统开夹，X轴移动机构退回，各机构复位等待下一批动力电池放电。

作为优选的技术方案，所述电阻放电房位于电极放电装置的一侧，电阻放电房包括放电电路、放电房冷却系统、放电房防火系统、以及放电房控制系统；所述电阻放电房采用二级电阻放电，第一级电阻值0.05Ω，第二级电阻值0.1Ω，0.05Ω由两个0.1Ω电阻并联实现；所述电阻放电房包含两组PLC系统，其中控 制PLC系统用于切换一、二级电阻；当检测电池电压(U)：3.2V<U<5V时，控制接触器全部吸合，用0.05Ω级电阻放电；当0.3V<U<3.2V时，断开一个接触器，用0.1Ω级电阻放电；当U<0.3V时，断开所有的接触器，电池放电完成；另一组扫描PLC系统用于对放电电池实行实时扫描，检测放电电阻的电压值。

作为优选的技术方案，所述上料吊车、下料吊车位于放电车导轨的一侧，上料吊车、下料吊车用电机驱动工作，上料吊车将料框吊起送入到放电车的定位作为优选的技术方案，所述动力电池拆解回收设备成组设置，动力电池拆解回收设备组的一侧分别设置有除尘装置、净化装置，动力电池拆解回收设备的顶部通过管道串联至除尘装置、净化装置。

为了达到上述第二目的，本发采用以下技术方案：

本发明基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统的控制方法，包括下述步骤：

(1)人工将动力电池放入到料框的隔板上，通过夹紧调整机构将动力电池紧固在料框中；

(2)上料吊车将料框吊起并送置于放电车伸出的定位框架中；

(3)放电车伸出的定位框架缩回放电车实现精确定位；

(4)放电车沿着放电车导轨由上料区运动到放电区电极放电装置处进行放电；

(5)放完电后，系统对动力电池的电量进行检测；

(6)检测完毕后，放电车沿着放电导轨运动至下料区域进行下料；

(7)下料吊车吊出料框并放置于送料小车中；

(8)人工将送料小车推入到动力电池拆解回收设备的上料位置处；

(9)动力电池拆解回收设备实现动力电池的自动拆解回收。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明自动化程度高，整套系统仅需1-2人操作，电池头、电芯和外壳等材料自动分类，废气、粉尘主动收集，废弃环保回收，拆解效率高。

2、本发明电阻放电设备采用二级放电，且能同时处理较大批量的动力电池，放电效率高。

3、本发明电阻放电设备能够适用于多种规格的动力电池。

4、本发明放电设备料框与拆解设备料框匹配，且具有可调节性，定位精确、可靠。

5、本发明设有自动保护和自动控制措施，保证放电、拆解过程中的安全。

附图说明

图1是本发明系统的整体布局示意图；

图2是本发明料框的立体图；

图3是本发明电极放电机构的结构示意图。

其中：

图1：1为上料吊车，2为料框，3为放电车，4为防火墙，5为防火系统，6为下料吊车，7为操作台，8为放电车导轨，9为电极放电装置，10为电阻放电房，11为上料仓，12为动力电池拆解回收设备，13为除尘装置，14为净化装置，15为送料小车。

图2：201为定位板，202为夹板，203为夹紧调整机构，204为隔板，205为料框框架，20为动力电池。

图3：901为电极放电框，902为X轴移动机构，903为Y轴移动机构，904为Z轴移动机构，905为电极夹子，906为电极夹子缓冲机构。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本实施例基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统，包括上料吊车1、料框2、放电车3、防火墙4、防火系统5、下料吊车6、操作台7、放电车导轨8、电极放电装置9、电阻放电房10、上料仓11、动力电池拆解回收设备12、除尘装置13、净化装置14、送料小车19。基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统可实现动力电池的上料、放电、下料、装夹、电池头切割、电芯与电池外壳的分离及下料等一些列自动化工艺过程，系统配 备除尘装置、净化装置，去除整个工艺过程中所产生的粉尘、废气等。此外，本系统还设置了消防系统，用于系统应急消防处理，保护了人员、设备的安全。

如图2所示，本实施例基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统的料框包括定位板201、夹板202、夹紧调整机构203、隔板204、料框框架205、动力电池20。

如图3所示，本实施例基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统的电极放电机构包括电极放电框901、X轴移动机构902、Y轴移动机构903、Z轴移动机构904、电极夹子905、电极夹子缓冲机构906。

所述料框框架205呈长方体型，在料框框架的顶部四个角设置有吊环，定位板201与料框框架底部垂直设置，在定位板的一侧均匀分布有隔板204，所述夹板202位于定位板的对面，在夹板的外侧上下两侧设置了弹簧压紧机构，所述夹紧调整机构203位于弹簧压紧机构上，通过弹簧压紧机构、夹紧调整机构实现不同规格的动力电池的定位锁紧。图示有三组定位板、夹板、夹紧调整机构，每组动力电池有十二个(图示为例，实际不局限于此)。

所述放电车3为长方体立体框架，在放电车的底部设置有移动小轮，移动小轮卡在放电车导轨上，在电机的驱动下，放电车可以沿着放电车导轨移动。在放电车上设置有可伸缩的定位框。

所述操作台7上设置有人机操作界面、操作按钮、指示灯等，用于现场操作人员工作。

所述电极放电装置9由电极放电框901、电极夹子905、电极夹子缓冲机构906、开夹系统(图上未标示)、三轴定位移动机构组成，所述三轴定位移动机构包括X轴移动机构902、Y轴移动机构903、Z轴移动机构904，所述X轴移动机构位于电极放电框上，所述Y轴移动机构位于X轴移动机构上，所述Z轴移动机构位于Y轴移动机构上，所述开夹系统位于Z轴移动机构上，所述电极夹子位于开夹系统上，所述电极夹子有三组，每组十二对，每对两个，分别对应用于动力电池的正、负极(图示为例，实际不局限于此)。所述电极夹子缓冲机构位于电极夹子后侧。所述电极放电装置的实施过程：开夹系统打开安装在三轴定位移动机构上的电机夹子，通过X轴移动机构带动电极夹子靠近待放电动力电池，同时电极夹子缓冲机构发挥作用，保证电极夹子和动力电池前端接触便于电极夹子充分夹紧动力电池电极两端，另一方面防止电极夹子与动力电池的硬性碰撞，当X轴移动到使电极夹子前端与动力电池电极接触时，开夹系 统退回，电极夹子夹紧动力电池的两极开始放电，当放完电时，开夹系统开夹，X轴移动机构退回，各机构复位等待下一批动力电池放电。

所述电阻放电房10位于电极放电装置9的一侧，电阻放电房系统由放电电路、放电房冷却系统、放电房防火系统、放电房控制系统。电阻放电房系统采用二级电阻放电，第一级电阻值0.05Ω，第二级电阻值0.1Ω，0.05Ω由两个0.1Ω电阻并联实现。其包含两组PLC系统，其中控制PLC系统用于切换一、二级电阻。当检测电池电压(U)：3.2V<U<5V时，控制接触器全部吸合，用0.05Ω级电阻放电；当0.3V<U<3.2V时，断开一个接触器，用0.1Ω级电阻放电；当U<0.3V时，断开所有的接触器，电池放电完成。另一组扫描PLC系统用于对放电电池实行实时扫描，检测放电电阻的电压值。

所述上料吊车1、下料吊车6位于放电车导轨的一侧，上料吊车、下料吊车用电机驱动工作，上料吊车将料框吊起送入到放电车的定位框架中，下料吊车将料框从放电车吊出放入送料小车中。

所述动力电池拆解回收设备12成组，动力电池拆解回收设备组的一侧分别设置有除尘装置13、净化装置14，动力电池拆解回收设备的顶部通过管道串联至除尘装置、净化装置。

本实施例的工作过程是：

1、人工将动力电池放入到料框的隔板上，通过夹紧调整机构将动力电池紧固在料框中。

2、上料吊车将料框吊起并送置于放电车伸出的定位框架中。

3、放电车伸出的定位框架缩回放电车实现精确定位

4、放电车沿着放电车导轨由上料区运动到放电区电极放电装置处进行放电。

5、放完电后，系统对动力电池的电量进行检测。

6、检测完毕后，放电车沿着放电导轨运动至下料区域进行下料。

7、下料吊车吊出料框并放置于送料小车中。

8、人工将送料小车推入到动力电池拆解回收设备的上料位置处。

9、动力电池拆解回收设备实现动力电池的自动拆解回收。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、 替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统，其特征在于，包括放电系统和拆解回收系统两部分，所述放电系统包括上料吊车、料框、放电车、防火墙、防火系统、下料吊车、操作台、放电车导轨、电极放电装置以及电阻放电房；放电系统用于完成多规格动力电池自动上料、放电、下料工序，以安全电量进行动力电池的拆解；上料吊车位于上料缓存区，下料吊车位于下料缓存区，所述上料缓存区、下料缓存区位于放电车导轨一侧。所述防火墙位于放电房一侧，用于放电过程中的安全隐患防护，所述防火系统位于防电墙一端，所述拆解回收系统由多台自动拆解回收设备组成，用于实现动力电池的上料、装夹、电池头切割、电芯与电池头分离的一系列自动化工序。

2.根据权利要求1所述基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统，其特征在于，所述料框包括定位板、夹板、夹紧调整机构、隔板、料框框架、以及动力电池；所述料框框架呈长方体型，在料框框架的顶部四个角设置有吊环，定位板与料框框架底部垂直设置，在定位板的一侧均匀分布有隔板，所述夹板位于定位板的对面，在夹板的外侧上下两侧设置了弹簧压紧机构，所述夹紧调整机构位于弹簧压紧机构上，通过弹簧压紧机构、夹紧调整机构实现不同规格的动力电池的定位锁紧。

3.根据权利要求1所述基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统，其特征在于，所述放电车为长方体立体框架，在放电车的底部设置有移动小轮，移动小轮卡在放电车导轨上，在电机的驱动下，放电车可以沿着放电车导轨移动，在放电车上设置有可伸缩的定位框。

4.根据权利要求1所述基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统，其特征在于，所述电极放电装置包括电极放电框、电极夹子、电极夹子缓冲机构、开夹系统以及三轴定位移动机构；所述三轴定位移动机构包括X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构，所述X轴移动机构位于电极放电框上，所述Y轴移动机构位于X轴移动机构上，所述Z轴移动机构位于Y轴移动机构上，所述开夹系统位于Z轴移动机构上，所述电极夹子位于开夹系统上，所述电极夹子缓冲机构位于电极夹子后侧；所述电极放电装置的实施过程：开夹系统打开安装在三轴定位移动机构上的电机夹子，通过X轴移动机构带动电极夹子靠近待放电动力电池，同时电极夹子缓冲机构发挥作用，保证电极夹子和动力电池前端接触便于电极夹子充分夹紧动力电池电极两端，另一方面防止电极夹子与动力电池的硬性碰撞，当X轴移动到使电极夹子前端与动力电池电极接触时，开夹系统退回，电极夹子夹紧动力电池的两极开始放电，当放完电时，开夹系统开夹，X轴移动机构退回，各机构复位等待下一批动力电池放电。

5.根据权利要求1所述基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统，其特征在于，所述电阻放电房位于电极放电装置的一侧，电阻放电房包括放电电路、放电房冷却系统、放电房防火系统、以及放电房控制系统；所述电阻放电房采用二级电阻放电，第一级电阻值0.05Ω，第二级电阻值0.1Ω，0.05Ω由两个0.1Ω电阻并联实现；所述电阻放电房包含两组PLC系统，其中控制PLC系统用于切换一、二级电阻；当检测电池电压(U)：3.2V<U<5V时，控制接触器全部吸合，用0.05Ω级电阻放电；当0.3V<U<3.2V时，断开一个接触器，用0.1Ω级电阻放电；当U<0.3V时，断开所有的接触器，电池放电完成；另一组扫描PLC系统用于对放电电池实行实时扫描，检测放电电阻的电压值。

6.根据权利要求1所述基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统，其特征在于，所述上料吊车、下料吊车位于放电车导轨的一侧，上料吊车、下料吊车用电机驱动工作，上料吊车将料框吊起送入到放电车的定位框架中，下料吊车将料框从放电车吊出放入送料小车中。

7.根据权利要求1所述基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统，其特征在于，所述动力电池拆解回收设备成组设置，动力电池拆解回收设备组的一侧分别设置有除尘装置、净化装置，动力电池拆解回收设备的顶部通过管道串联至除尘装置、净化装置。

8.根据权利要求1-7中任一项所述基于物理放电式动力电池自动放电、拆解回收系统的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)人工将动力电池放入到料框的隔板上，通过夹紧调整机构将动力电池紧固在料框中；

(2)上料吊车将料框吊起并送置于放电车伸出的定位框架中；

(3)放电车伸出的定位框架缩回放电车实现精确定位；

(4)放电车沿着放电车导轨由上料区运动到放电区电极放电装置处进行放电；

(5)放完电后，系统对动力电池的电量进行检测；

(6)检测完毕后，放电车沿着放电导轨运动至下料区域进行下料；

(7)下料吊车吊出料框并放置于送料小车中；

(8)人工将送料小车推入到动力电池拆解回收设备的上料位置处；

(9)动力电池拆解回收设备实现动力电池的自动拆解回收。