CN107658516B - 软包锂聚合物电池充放电机 - Google Patents

软包锂聚合物电池充放电机 Download PDF

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Abstract

软包锂聚合物电池充放电机，包括箱体、用于放置电池的电池安装机构、用于对电池进行充放电的供电电源、用于控制供电电源的电源控制机构、用于对箱体内环境降温的散热器、用于提示用户是否来电的报警器以及用于控制整个充放电过程的控制器，电池安装机构、供电电源、电源控制机构、散热器以及控制器均安装在箱体内，电池安装机构的控制端、电源控制机构的信号输入端以及散热器的控制端分别与控制器的相应信号输出端；电源控制机构的信号输出端分别与供电电源的控制端、电池安装机构的信号输入端电连，电源控制机构的信号输出端通过路由器与所述控制器信号相连。本发明的有益效果是：可以进行整盘加额定电流条件充放电，并描绘对应的曲线。

Description

软包锂聚合物电池充放电机
技术领域
本发明涉及一种软包锂聚合物电池充放电机。
背景技术
软包锂聚合物电池具备广泛应用于电动汽车、电动客车、物流车、储能站、野外便携装备等方面，应用领域十分广泛。软包聚合物电池是锂离子电池的一种，与液锂电池(Li-ion)相比具有能量密度高、更小型化、超薄化、轻量化，以及高安全性等多种明显优势，是一种新型电池。在形状上，锂聚合物电池具有超薄化特征，可以配合各种产品的需要，制作成任何形状与容量的电池。在软包锂聚合物电池的工艺流程中，分容是其中一项十分重要的工艺环节，充放电机是这个工艺环节中主要的生产设备，对电池的出厂质量起到重要作用。但现有在软包锂聚合物电池分容工艺环节中无法整盘充放电、无法与物流线堆垛机连接，批量生产操作繁琐效率低下，多批次生产产品的一致性难保证、保护机制不完善等缺点。
发明内容
为了解决现有在软包锂聚合物电池分容工艺环节中无法整盘充放电、无法与物流线堆垛机连接，批量生产操作繁琐效率低下，多批次生产产品的一致性难保证、保护机制不完善等缺点，本发明提供一种操作方便、安全性高、适用于一定尺寸范围内变化的软包锂聚合物电池充放电机。
本发明所述的软包锂聚合物电池充放电机，其特征在于：包括箱体、用于放置电池的电池安装机构、用于对电池进行充放电的供电电源、用于控制供电电源的电源控制机构、用于对箱体内环境降温的散热器、用于提示用户是否来电的报警器以及用于控制整个充放电过程的控制器，所述电池安装机构、供电电源、电源控制机构、散热器以及控制器均安装在所述箱体内，所述电池安装机构的控制端、所述电源控制机构的信号输入端以及所述散热器的控制端分别与所述控制器的相应信号输出端；所述电源控制机构的信号输出端分别与所述供电电源的控制端、所述电池安装机构的信号输入端电连，所述电源控制机构的信号输出端通过路由器与所述控制器信号相连；
所述箱体内腔通过隔板分隔成用于安装电池安装机构的充放电工作区、用于安装供电电源的电源安装区以及用于安装电源控制机构的控制区，其中所述充放电工作区通过竖隔板与电源安装区分隔，充放电工作区通过横隔板分割成若干独立的子充放电工作区，每个子充放电工作区对应安装一套电池安装机构；
所述电池安装机构包括用于放置电池托盘的托盘安装座、若干个用于放置电池的电池托盘、用于控制托盘左右移动的托盘运动机构以及用于夹持电池并对其进行充放电的电池夹紧机构，所述托盘安装座包括底部的固定件和上部的滑动平台，所述底部固定件与子充放电工作区的横隔板固装，并且所述固定件与所述滑动平台之间装有托盘运动机构，用于控制滑动平台左右移动；所述电池托盘依次从上到下纵向叠放在托盘安装座的滑动平台上，并且每个电池托盘相对的两侧面设有用于暴露电池极耳的开口；每个电池托盘对应两套所述电池夹紧机构，所述电池夹紧机构包括用于压紧电池极耳并对其进行充放电的夹具、用于调整夹具与电池极耳之间距离的气缸，所述气缸安装在电池托盘两侧开口对应的箱体侧壁以及竖隔板上，所述气缸的驱动端与所述夹具底部固接，所述夹具面向电池托盘一侧的外端安装若干排用于与电池极耳接触并对其进行充放电的探针，位于电池托盘两侧的探针左右成对，共同夹持在电池两侧极耳处，并且探针排数与每个子充放电工作区能放置的最大电池托盘数相等，同一排的探针水平布置，并且探针的水平位置与对应的电池托盘中的电池极耳位置对应，保证每块电池均对应一对探针。
所述供电电源包括用于对电池和放电机通电的电源箱以及用于在充放电电源故障时提供紧急电源的辅助电源，每个电源箱都配置一个用于检测电池的电流、电压数据及报警信息的驱动板，驱动板设有多条独立启停的充放电通道，每个电源箱对应一套夹具，所述电源箱上的充放电通道的信号通信端与对应的夹具上的探针电连，实现每条充放电通道对应一块电池；
所述电源控制机构包括用于控制电源箱供电的强电控制模块、用于控制辅助电源供电的辅助控制模块以及用于存储异常断电时电池信息的中位机，其中所述强电控制模块的第一信号输出端与所述驱动板的充放电通道信号输入端电连，所述强电控制模块的第二信号输出端与所述中位机的信号输入端信号相连；所述辅助控制模块的信号输出端与所述辅助电源的信号控制端电连；
所述散热器安装在供电电源与箱体之间，并且散热器的通风口对准供电电源形成散热风道，所述散热器的供电端与所述供电电源的输电端电连；
所述控制器包括数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块以及人机交互界面，所述数据采集模块的第一信号输入端通过路由器与所述中位机的信号输出端无线连接，所述数据采集模块的第二信号输入端与所述人机交互界面的信号输出端电连；所述数据采集模块的信号输出端与所述数据处理模块的信号输入端电连，所述数据处理模块的信号输出端分别与所述电源控制机构的强电控制模块信号输入端、托盘运动机构的控制端、气缸的控制端以及报警器的控制端电连；所述报警器的信号输入端与所述中位机的信号输出端电连。
所述电池托盘上设有用于检测电池托盘是否到位的托盘到位检测器和用于适应不同长度的限位块，所述托盘到位检测器设置在所述滑动平台的两侧，并且与所述托盘到位检测器的信号输出端与控制器的相应的信号输入端电连；所述限位块与滑动平台卡接，所述限位块上安装用于夹紧电池托盘的卡夹，通过调整两限位块之间的距离调整两相对卡夹之间的距离，以适应不同长度的电池托盘。
托盘运动机构为能提供直线往复运动的活塞泵或者气缸，并且所述活塞泵或者气缸的左右摆动方向与电池托盘两侧开口所在的方向一致。
箱体内腔的两侧为充放电工作区，中间为电源安装区，控制区设置在充放电工作区的底部；充放电工作区通过横隔板分割成两个独立的子充放电工作区，每个子充放电工作区容纳两个纵向叠放的电池托盘。
每块驱动板上设有4条独立的充放电通道。
本发明中气缸用于控制夹具左右移动，将夹具移动到托盘电池极耳位置，气缸用于控制电池极耳夹具压紧控制，托盘到底限位块能够通过换型适应不同长度的电池。
供电电源中的每个电源箱对应一个托盘的电池，每个电源箱由一个控制板独立控制，检测的电流、电压数据及报警信息通过以太网传送到中位机。驱动板包含4个充放电通道，每个通道可以独立启动和停止。散热器用于电源箱的散热。
电源控制机构控制供电电源和电池安装机构的供电控制，各个开关状态都能够实时检测,出现异常情况时能够把信息及时传输到中位机，辅助电源给放电机提供辅助电源的供电。
中位机在UPS的帮助下，在出现异常停电情况能及时保存当前工作状态，保证充放电过程的数据不丢失，来电后给操作者提示信息，检测的数据通过路由器上传至控制器。
电源控制机构设有电池反接保护、电池短路保护、电压、电流波动度超限保护、电池过压欠压保护、电池过流保护、过温保护、烟雾报警保护。
本发明的有益效果是：对双方向软包锂聚合物电池进行整盘加额定电流条件充放电流程，在充放电过程中可以对电池的电流、电压、温度等参数进行实时监测，并描绘对应的曲线。在充放电机具备电池反接保护、电池短路保护、电压、电流波动度超限保护、电池过压欠压保护、电池过流保护、过温保护、烟雾报警保护等保护机制。适应双方向软包锂聚合物电池长度和高度在一定范围内变化的电池尺寸，产品换型操作简便。
附图说明
图1是本发明的正视图。
图2是本发明的后视图。
图3是本发明的左视图。
图4是本发明的右视图。
图5是本发明的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明
参照附图：
实施例1本发明所述的软包锂聚合物电池充放电机，包括箱体1、用于放置电池的电池安装机构2、用于对电池进行充放电的供电电源3、用于控制供电电源的电源控制机构4、用于对箱体内环境降温的散热器5、用于提示用户是否来电的报警器以及用于控制整个充放电过程的控制器，所述电池安装机构2、供电电源3、电源控制机构4、散热器5以及控制器均安装在所述箱体11内，所述电池安装机构2的控制端、所述电源控制机构4的信号输入端以及所述散热器5的控制端分别与所述控制器的相应信号输出端；所述电源控制机构4的信号输出端分别与所述供电电源3的控制端、所述电池安装机构2的信号输入端电连，所述电源控制机构4的信号输出端通过路由器与所述控制器信号相连；
所述箱体1内腔通过隔板分隔成用于安装电池安装机构的充放电工作区、用于安装供电电源的电源安装区以及用于安装电源控制机构的控制区，其中所述充放电工作区通过竖隔板12与电源安装区分隔，充放电工作区通过横隔板11分割成若干独立的子充放电工作区，每个子充放电工作区对应安装一套电池安装机构2；
所述电池安装机构2包括用于放置电池托盘的托盘安装座21、若干个用于放置电池的电池托盘22、用于控制托盘左右移动的托盘运动机构23以及用于夹持电池在两侧极耳处并对其进行充放电的电池夹紧机构24，所述托盘安装座21包括底部的固定件和上部的滑动平台，所述固定件与子充放电工作区的横隔板11固装，并且所述固定件与所述滑动平台之间装有托盘运动机构23，用于控制滑动平台左右移动；所述电池托盘22依次从上到下纵向叠放在托盘安装座21的滑动平台上，并且每个电池托盘22相对的两侧面设有用于暴露电池极耳的开口221；每个电池托盘22对应两套所述电池夹紧机构，所述电池夹紧机构包括用于压紧电池极耳并对其进行充放电的夹具241、用于调整夹具与电池极耳之间距离的气缸242，所述气缸242安装在电池托盘22两侧开口对应的箱体侧壁以及竖隔板12上，所述气缸22的驱动端与所述夹具241底部固接，所述夹具241面向电池托盘22一侧的外端安装若干排用于与电池极耳接触并对其进行充放电的探针243，位于电池托盘两侧的探针243左右成对，共同夹持在电池两侧极耳处，并且探针排数与每个子充放电工作区能放置的最大电池托盘数相等，同一排的探针水平布置，并且探针的水平位置与对应的电池托盘中的电池极耳位置对应，保证每块电池均对应一对探针。
所述供电电源3包括用于对电池和放电机通电的电源箱31以及用于在充放电电源故障时提供紧急电源的辅助电源32，每个电源箱都配置一个用于检测电池的电流、电压数据及报警信息的驱动板，驱动板设有多条独立启停的充放电通道，每个电源箱对应一套夹具，所述电源箱上的充放电通道的信号通信端与对应的夹具上的探针电连，实现每条充放电通道对应一块电池；
所述电源控制机构4包括用于控制电源箱供电的强电控制模块、用于控制辅助电源供电的辅助控制模块以及用于存储异常断电时电池信息的中位机41，其中所述强电控制模块的第一信号输出端与所述驱动板的充放电通道信号输入端电连，所述强电控制模块的第二信号输出端与所述中位机的信号输入端信号相连；所述辅助控制模块的信号输出端与所述辅助电源的信号控制端电连；
所述散热器5安装在供电电源与箱体之间，并且散热器的通风口对准供电电源形成散热风道，所述散热器的供电端与所述供电电源的输电端电连；
所述控制器包括数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块以及人机交互界面，所述数据采集模块的第一信号输入端通过路由器与所述中位机的信号输出端无线连接，所述数据采集模块的第二信号输入端与所述人机交互界面的信号输出端电连；所述数据采集模块的信号输出端与所述数据处理模块的信号输入端电连，所述数据处理模块的信号输出端分别与所述电源控制机构的强电控制模块信号输入端、托盘运动机构的控制端、气缸的控制端以及报警器的控制端电连；所述报警器的信号输入端与所述中位机的信号输出端电连。
所述电池托盘22上设有用于检测电池托盘是否到位的托盘到位检测器221和用于适应不同长度的限位块222，所述托盘到位检测器设置在所述滑动平台的两侧，并且与所述托盘到位检测器的信号输出端与控制器的相应的信号输入端电连；所述限位块与滑动平台卡接，所述限位块上安装用于夹紧电池托盘的卡夹，通过调整两限位块之间的距离调整两相对卡夹之间的距离，以适应不同长度的电池托盘。
托盘运动机构23为能提供直线往复运动的活塞泵或者气缸，并且所述活塞泵或者气缸的左右摆动方向与电池托盘两侧开口所在的方向一致。
箱体1内腔的两侧为充放电工作区，中间为电源安装区，控制区设置在充放电工作区的底部；充放电工作区通过横隔板分割成两个独立的子充放电工作区，每个子充放电工作区容纳两个纵向叠放的电池托盘。
每块驱动板上设有4条独立的充放电通道。
本发明中气缸用于控制夹具左右移动，将夹具移动到托盘电池极耳位置，气缸用于控制电池极耳夹具压紧控制，托盘到底限位块能够通过换型适应不同长度的电池。
供电电源中的每个电源箱对应一个托盘的电池，每个电源箱由一个控制板独立控制，检测的电流、电压数据及报警信息通过以太网传送到中位机。驱动板包含4个充放电通道，每个通道可以独立启动和停止。散热器用于电源箱的散热。
电源控制机构控制供电电源和电池安装机构的供电控制，各个开关状态都能够实时检测,出现异常情况时能够把信息及时传输到中位机，辅助电源给放电机提供辅助电源的供电。
中位机在UPS的帮助下，在出现异常停电情况能及时保存当前工作状态，保证充放电过程的数据不丢失，来电后给操作者提示信息，检测的数据通过路由器上传至控制器。
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包括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 (4)

1.软包锂聚合物电池充放电机，其特征在于：包括箱体、用于放置电池的电池安装机构、用于对电池进行充放电的供电电源、用于控制供电电源的电源控制机构、用于对箱体内环境降温的散热器、用于提示用户是否来电的报警器以及用于控制整个充放电过程的控制器，所述电池安装机构、供电电源、电源控制机构、散热器以及控制器均安装在所述箱体内，所述电池安装机构的控制端、所述电源控制机构的信号输入端以及所述散热器的控制端分别与所述控制器的相应信号输出端；所述电源控制机构的信号输出端分别与所述供电电源的控制端、所述电池安装机构的信号输入端电连接，所述电源控制机构的信号输出端通过路由器与所述控制器信号相连；
所述箱体内腔通过隔板分隔成用于安装电池安装机构的充放电工作区、用于安装供电电源的电源安装区以及用于安装电源控制机构的控制区，其中所述充放电工作区通过竖隔板与电源安装区分隔，充放电工作区通过横隔板分割成若干独立的子充放电工作区，每个子充放电工作区对应安装一套电池安装机构；
所述电池安装机构包括用于放置电池托盘的托盘安装座、若干个用于放置电池的电池托盘、用于控制托盘左右移动的托盘运动机构以及用于夹持电池并对其进行充放电的电池夹紧机构，所述托盘安装座包括底部的固定件和上部的滑动平台，所述固定件与子充放电工作区的横隔板固装，并且所述固定件与所述滑动平台之间装有托盘运动机构，用于控制滑动平台左右移动；所述电池托盘依次从上到下纵向叠放在托盘安装座的滑动平台上，并且每个电池托盘相对的两侧面设有用于暴露电池极耳的开口；每个电池托盘对应两套所述电池夹紧机构，所述电池夹紧机构包括用于压紧电池极耳并对其进行充放电的夹具、用于调整夹具与电池极耳之间距离的气缸，所述气缸安装在电池托盘两侧开口对应的箱体侧壁以及竖隔板上，所述气缸的驱动端与所述夹具底部固接，所述夹具面向电池托盘一侧的外端安装若干排用于与电池极耳接触并对其进行充放电的探针，位于电池托盘两侧的探针左右成对，共同夹持在电池两侧极耳处，并且探针排数与每个子充放电工作区能放置的最大电池托盘数相等，同一排的探针水平布置，并且探针的水平位置与对应的电池托盘中的电池极耳位置对应，保证每块电池均对应一对探针；
所述供电电源包括用于对电池和放电机通电的电源箱以及用于在充放电电源故障时提供紧急电源的辅助电源，每个电源箱都配置一个用于检测电池的电流、电压数据及报警信息的驱动板，驱动板设有多条独立启停的充放电通道，每个电源箱对应一套夹具，所述电源箱上的充放电通道的信号通信端与对应的夹具上的探针电连，实现每条充放电通道对应一块电池；
所述电源控制机构包括用于控制电源箱供电的强电控制模块、用于控制辅助电源供电的辅助控制模块以及用于存储异常断电时电池信息的中位机，其中所述强电控制模块的第一信号输出端与所述驱动板的充放电通道信号输入端电连，所述强电控制模块的第二信号输出端与所述中位机的信号输入端信号相连；所述辅助控制模块的信号输出端与所述辅助电源的信号控制端电连；
所述散热器安装在供电电源与箱体之间，并且散热器的通风口对准供电电源形成散热风道，所述散热器的供电端与所述供电电源的输电端电连；
所述控制器包括数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块以及人机交互界面，所述数据采集模块的第一信号输入端通过路由器与所述中位机的信号输出端无线连接，所述数据采集模块的第二信号输入端与所述人机交互界面的信号输出端电连；所述数据采集模块的信号输出端与所述数据处理模块的信号输入端电连，所述数据处理模块的信号输出端分别与所述电源控制机构的强电控制模块信号输入端、托盘运动机构的控制端、气缸的控制端以及报警器的控制端电连；所述报警器的信号输入端与所述中位机的信号输出端电连。
2.如权利要求1所述的软包锂聚合物电池充放电机，其特征在于：所述电池托盘上设有用于检测电池托盘是否到位的托盘到位检测器和用于适应不同长度的限位块，所述托盘到位检测器设置在所述滑动平台的两侧，并且与所述托盘到位检测器的信号输出端与控制器的相应的信号输入端电连；所述限位块与滑动平台卡接，所述限位块上安装用于夹紧电池托盘的卡夹，通过调整两限位块之间的距离调整两相对卡夹之间的距离，以适应不同长度的电池托盘。
3.如权利要求2所述的软包锂聚合物电池充放电机，其特征在于：托盘运动机构为能提供直线往复运动的活塞泵或者气缸，并且所述活塞泵或者气缸的左右摆动方向与电池托盘两侧开口所在的方向一致。
4.如权利要求3所述的软包锂聚合物电池充放电机，其特征在于：箱体内腔的两侧为充放电工作区，中间为电源安装区，控制区设置在充放电工作区的底部；充放电工作区通过横隔板分割成两个独立的子充放电工作区，每个子充放电工作区容纳两个纵向叠放的电池托盘。
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