CN220066004U - 电池极简串联化成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电池极简串联化成系统，包括至少一个电源柜及与之数量相对应的针床，每一电源柜均包括一中位机及与之电连接的多个电源箱，每一针床均包括与电源箱的数量相对应的库位；且每一库位均包括采样板、温度盒以及多个化成单元，温度盒被配置为采集各化成单元的温度并与中位机通讯连接，采样板被配置为采集各化成单元的电压并与电源箱通讯连接，每一化成单元均包括串联的多个电芯，且每一化成单元分别电连接于电源箱，电源箱提供电压可变的恒流源以对串联的多个电芯进行化成。本实用新型相较于现有技术省掉了单个电芯对应的旁路板或电源模块，使硬件结构更简洁，能够提高前期安装调试效率、简化后期维护工作量、提高系统使用效率。

Description

电池极简串联化成系统

技术领域

本实用新型涉及电池充放电技术领域，尤其涉及一种电池极简串联化成系统。

背景技术

随着新能源汽车的快速发展，市场对动力电池的需求呈指数型增长，各大电池厂商纷纷扩大生产规模，增加产能。相应地，下游的电池充放电设备的需求也呈指数型增长，这对锂电设备生产厂商来说是一个机遇，同时带来的挑战是如何快速的实现设备的安装调试以及降低生产成本。

如图1所示，现有的一种电池化成设备1`，其具有电源柜100`、针床200`、交换机300`、上位机400`。其中，电源柜100`中设有中位机120`以及多个电源箱110`，中位机120`通过交换机与上位机进行交互。针床200`设有与电源箱110`相对应的库位210`，每个库位210`中设有多组化成单元211`，其中，每组化成单元211`具有一旁路箱以及n个串联的电芯，n为大于等于1的自然数，每个库位210`中的多个旁路箱对应与一电源箱110`连接。并且，每个旁路箱内设有n个旁路板212`，n为大于等于1的自然数，每个旁路板212`对应与一电芯相连接，每个旁路板212`中还集成有采样模块，这种旁路板212`的设置一般采用电压截止切出方式，以实现单个电芯的分别切出。

工作时，上位机400`将指令下发到中位机120`，中位机120`将搜集到的库位210`信息上传到上位机400`。同时，电流由电源箱110`流出后，再由旁路箱的总输入接口流入旁路箱，流经每个旁路板212`之后，再经由通过旁路箱的输出防呆端子流入每个电芯。在化成过程中，采样模块用于采集电芯的电压等参数，而旁路板212`用于在化成过程中实现与之对应连接的电芯的单独切出。

现有的这种电池化成设备1`，在生产时需要对上述每个组件进行加工、生产、安装、测试，主要具有以下缺点：首先，使用到的模块较多，因此生产成本较高；其次，生产安装调试时间较长，生效效率低；再者，后期维护工作量较大；最后，每组化成单元中多个旁路板的设置，导致化成过程中回路的损耗较高，不利于环保节能的要求。

因此，有必要提供一种能够提高前期安装调试效率、简化后期维护工作量、降低系统的回路损耗以及生产成本的电池极简串联化成系统，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够提高前期安装调试效率、简化后期维护工作量、降低系统的回路损耗以及生产成本的电池极简串联化成系统。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：提供一种电池极简串联化成系统，其包括至少一个电源柜以及至少一个针床；其中，每一所述电源柜均包括一中位机以及多个电源箱，所述中位机与多个所述电源箱电连接；所述针床的数量与所述电源柜的数量相对应，且每一所述针床均包括与所述电源箱的数量相对应的库位；每一所述库位均包括控制器、采样板、温度盒以及多个化成单元，所述控制器与所述中位机通讯连接，所述温度盒被配置为采集各所述化成单元的温度并与所述中位机通讯连接，所述采样板被配置为采集各所述化成单元的电压并与所述电源箱通讯连接，每一所述化成单元均包括串联的多个电芯，且每一所述化成单元分别电连接于所述电源箱，所述电源箱提供电压可变的恒流源以对串联的多个所述电芯进行化成。

较佳地，所述电池极简串联化成系统包括多个所述电源柜以及多个所述针床，每一所述针床与一所述电源柜对应连接。

较佳地，所述化成单元包括串联设置的多个电芯连接位，每一所述电芯对应压接于一所述电芯连接位。

较佳地，多个所述电芯连接位之间通过功率线串联，且每一所述化成单元通过一组功率线连接于所述电源箱。

较佳地，所述电源箱包括功率板以及依次电连接的辅助电源板、主控板、接口板，所述辅助电源板还通过AC/DC模块或直流微网母线电连接电网，所述接口板与所述采样板通讯连接，所述功率板分别与所述辅助电源板、所述主控板电连接。

较佳地，所述电池极简串联化成系统还包括上位机及交换机，所述上位机通过所述交换机分别与各所述中位机通信连接。

较佳地，所述中位机被配置为将所述上位机下发的指令分发给所述电源箱及所述针床，以及接收所述电源箱上传的电流、电压信息及所述温度盒上传的温度信息。

较佳地，所述电源箱被配置为接收所述采样板将采集的所述电芯的电压信息，以及根据所述中位机的指令对所述化成单元进行充放电或断电。

较佳地，所述中位机根据所述电源箱上传的数据判断所述电芯在化成过程中的电压变化趋势是否正常，电芯温度是否在正常范围内，结束电压、结束容量是否在设定范围内，各种数据正常则将所述数据上传至所述上位机，所述数据异常则将所述数据上传至所述上位机并附带异常数据说明，并下发相应的异常处理指令至所述电源箱，当异常清除后，所述中位机下发正常处理指令至所述电源箱及所述库位。

与现有技术相比，由于本实用新型的电池极简串联化成系统，一个库位仅用一个电源箱，即，利利用一个电源箱给每个库位的多组化成单元分别充放电，同时，每个库位通过一个采样板采样多个化成单元的电压，与现有技术相比，省去了每个电芯对应配备的一个单独的旁路板或电源模块，因此，具有以下技术效果：

一、使用到的模块数量减少，硬件结构更为简洁，使得安装调试更方便，前期生产安装、调试的时间缩短，大大提高了生产及安装调试的效率；

二、使用到的模块数量减少，减少了使用过程中可能的故障点，使后期维护工作量降低；

三、直接用功率导线将每组化成单元的多个电芯串接起来，所有电芯同时开始流程、同时结束流程，每个回路中省去了现有技术中的旁路板或电源模块，使得回路的损耗更低，效率更高，更加的环保节能。

附图说明

图1是现有技术中的电池化成设备的结构示意图。

图2是本实用新型之电池极简串联化成系统的结构示意图。

图3是本实用新型之电源箱的模块示意图。

图4是本实用新型之电源箱的结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。需说明的是，本实用新型所涉及到的方位描述，例如上、下、左、右、前、后等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请的技术方案或/和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。所描述到的第一、第二等只是用于区分技术特征，不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

结合图2-图4所示，本实用新型所提供的电池极简串联化成系统1，其包括至少一个电源柜100以及至少一个针床200。其中，每一电源柜100均包括多个电源箱110以及一中位机120，所述中位机120与多个电源箱110电连接。所述针床200的数量与电源柜100的数量相对应，并且每一针床200均包括与电源箱110的数量相对应的库位210，每个库位210对应与一个电源箱110相连接，也即，每个电源箱110对应向一个库位210进行充放电，以实现该库位210的电芯的串联化成，详见后述。

参看图2所示，在本实用新型中，所述电池极简串联化成系统1还包括交换机300以及上位机400，上位机400通过交换机300分别与中位机120通信连接，以使上位机400与中位机120进行交互，中位机120分别与电源箱110、针床200通信连接以进行交互。具体而言，所述中位机120被配置为将上位机400下发的指令分发给所述电源箱110及针床200，以及被配置为接收所述电源箱110上传的电流、电压等信息及各个针床200中的各传感器的检测信息；同时，所述中位机120还被配置为将搜集到的各个库位210的信息上传至上位机400。

继续参看图2所示，在本实用新型的一种优选实施方式中，所述电池极简串联化成系统1包括多个电源柜100以及多个针床200，两者数量相对应，且每一针床200与一电源柜100对应连接，多个电源柜100均通过交换机300与上位机400通信连接，这样的结构设置，使得电池极简串联化成系统1的结构简化，生产成本降低，并能够提高电池极简串联化成系统1的化成效率。

再次参看图2所示，在本实用新型中，每一库位210均包括控制器211、采样板212、温度盒213以及多个化成单元214。其中，所述控制器211与所述中位机120通讯连接，所述温度盒213被配置为采集各化成单元214的温度并与中位机120通讯连接，温度盒213将采集到的温度上传至中位机120，所述采样板212被配置为采集各化成单元214的电压并与所述电源箱110通讯连接，所述采样板212将采集到的电压上传至电源箱110。并且，每一化成单元214均包括串联的多个电芯2141，电芯2141的数量在此不作具体限定，且每一化成单元214分别电连接于所述电源箱110，所述电源箱110提供电压可变的恒流源以对串联的多个所述电芯2141进行化成。

更具体地，所述化成单元214包括串联设置的多个电芯连接位，每一电芯2141对应压接于一所述电芯连接位，从而实现多个电芯2141的串联，同时每一化成单元214通过一组功率线连接于所述电源箱110，电源箱110输出的电流从化成单元214的正极流入、负极流出，本实用新型的电池极简串联化成系统1，采用时间截止切出方式，实现化成单元214的所有电芯2141的同时切入、切出，使所有电芯2141同时开始流程，同时结束流程。与现有技术相比，本实用新型中省去了与每个电芯2141对应设置的一旁路板或者电源模块，使得硬件结构更为简洁，并且回路的损耗更低，效率更高，更加的环保节能。

在本实用新型的一种优选实施方式中，每一库位210包括两组化成单元214，两组化成单元214的结构相同，每组均通过两根功率线与电源箱110相连接，并且每组化成单元214内均利用功率线将所有的电芯2141串接在一起，因此硬件结构更为简洁，组装更方便。当然，每个库位210并不限于仅设置两组化成单元214，可根据需要灵活设置，

下面结合图2-3所示，在本实用新型中，每一电源箱110均包括辅助电源板111、主控板112、接口板113、功率板114。其中，功率板114分别与辅助电源板111、主控板112电连接，辅助电源板111、主控板112、接口板113依次电连接，辅助电源板111还通过AC/DC模块500或直流微网母线500电连接电网600，所述AC/DC模块500用于提供系统直流母线电压，所述接口板113与所述采样板212通讯连接，采样板212将采集到的电芯2141的电压信息上传至电源箱110。

在本实用新型，所述电源箱110为高压DC/DC电源箱，用于提供化成所需的电压可变的恒流源。

本实用新型中，每个电源柜100与每个针床200之间仅通过若干通讯线以及若干功率线连接，而针床200的每个库位210内，每个化成单元214通过一组功率线将所有的电芯2141串接在一起，硬件结构简单，安装、测试更方便。

本实用新型中，所述电源箱110的其他部分结构，所述电源柜100所包括的风扇、开关、急停、指示灯、交流接触器、烟雾报警器、辅助电源等结构均为本领域的常规结构，因此不再详细说明。

继续结合图2-4所示，在本实用新型中，所述电源箱110被配置为接收所述采样板212采集到的所述电芯2141的电压信息，以及根据所述中位机120的指令向所述化成单元214进行充放电或断电。

具体而言，所述中位机120根据所述电源箱110上传的数据判断所述电芯2141在化成过程中的电压变化趋势是否正常，电芯2141的温度是否在正常范围内，结束电压、结束容量是否在设定范围内，各种数据正常则将数据上传至所述上位机400，所述数据异常则将所述数据上传至所述上位机400并附带异常数据说明，并下发相应的异常处理指令至所述电源箱110；当异常清除后，所述中位机120下发正常处理指令至所述电源箱110及所述库位210。

再次结合图2-4所示，对本实用新型之电池极简串联化成系统1的工作原理进行说明。

首先，电芯2141进入库位210并被一一压接于化成单元214的电芯连接位，压接完成后，每个化成单元214的多个电芯2141形成串联，且每个库位210具有多组化成单元214，例如，在一种实施方式中，每个库位210设置两组化成单元214。

然后，上位机400通过交换机300与中位机120进行交互，上位机400将指令下发到中位机120，中位机120将上位机400下发的指令分发给电源箱110和针床200，具体地，电源箱110根据指令输出电流至各化成单元214，电流从化成单元214的正极流入、负极流出，当达到化成时间后，电源箱110停止对化成单元214的供电，实现化成单元214的所有电芯2141的同时切出，因此，使每组化成单元214的多个电芯2141同时开始流程、同时结束流程，由于每一电芯2141的充放电都省去了与之对应的旁路板或者电源模块的设置，使得硬件结构更为简洁，大大减少生产过程中的安装调试时间，而在使用过程中，回路的损耗更低，效率更高，更加的环保节能。

在电芯2141化成过程中，每个库位210的采样板212将采样到的每个电压上传到电源箱110，电源箱110对电芯2141的电压做第一次比较判断，以判断是否能够起电流，然后将数据上传给中位机120。由电源箱110进行第一次判断的目的是提高响应速度，该方式相较于将电压信息上传至中位机120，由中位机120判断之后回传不起电流的指令，响应速度大为提高，进而提高保护速度。

然后，中位机120再对电源箱110上传的数据进行判断，判断电芯2141在化成过程中的电压变化趋势是否正常，电压是否在设置范围，负压是否达到设定要求，结束电压、结束容量是否在设定范围内等。与此同时，针床200中每个库位210的各传感器的检测结果均上传至中位机120，例如，每个库位210中的温度盒213检测的温度信息上传至中位机120，中位机120据此对电芯2141的温度是否在正常范围进行判断。若前述数据正常，则中位机120将数据上传至上位机400，若其中有数据异常，则中位机120将数据上传给上位机400并附带异常数据说明，然后再下发相应的异常处理指令至电源箱110，使电源箱110停止对库位210的供电。

待上述异常被清除后，中位机120将重新下发工步流程，使电源箱110再次输出电流至各化成单元214，继续正常的化成工序。

综上所述，由于本实用新型的电池极简串联化成系统1，一个库位210仅用一个电源箱110，即，利用一个电源箱110给每个库位210的多组化成单元214分别充放电，同时，每个库位210通过一个采样板212采样多个化成单元214的电压，与现有技术相比，省去了每个电芯2141对应配备的一个单独的旁路板或电源模块，因此，具有以下技术效果：

一、使用到的模块数量减少，硬件结构更为简洁，使得安装调试更方便，前期生产安装、调试的时间缩短，大大提高了生产及安装调试的效率；

二、使用到的模块数量减少，减少了使用过程中可能的故障点，使后期维护工作量降低；

三、直接用功率导线将每组化成单元214的多个电芯2141串接起来，所有电芯2141同时开始流程、同时结束流程，每个回路中省去了现有技术中的旁路板或电源模块，使得回路的损耗更低，效率更高，更加的环保节能。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种电池极简串联化成系统，其特征在于，包括：

至少一个电源柜，每一所述电源柜均包括一中位机以及多个电源箱，所述中位机与多个所述电源箱电连接；

至少一个针床，所述针床的数量与所述电源柜的数量相对应，且每一所述针床均包括与所述电源箱的数量相对应的库位；

每一所述库位均包括控制器、采样板、温度盒以及多个化成单元，所述控制器与所述中位机通讯连接，所述温度盒被配置为采集各所述化成单元的温度并与所述中位机通讯连接，所述采样板被配置为采集各所述化成单元的电压并与所述电源箱通讯连接，每一所述化成单元均包括串联的多个电芯，且每一所述化成单元分别电连接于所述电源箱，所述电源箱提供电压可变的恒流源以对串联的多个所述电芯进行化成。

2.如权利要求1所述的电池极简串联化成系统，其特征在于，包括多个所述电源柜以及多个所述针床，每一所述针床与一所述电源柜对应连接。

3.如权利要求1所述的电池极简串联化成系统，其特征在于，所述化成单元包括串联设置的多个电芯连接位，每一所述电芯对应压接于一所述电芯连接位。

4.如权利要求3所述的电池极简串联化成系统，其特征在于，多个所述电芯连接位之间通过功率线串联，且每一所述化成单元通过一组功率线连接于所述电源箱。

5.如权利要求1所述的电池极简串联化成系统，其特征在于，所述电源箱包括功率板以及依次电连接的辅助电源板、主控板、接口板，所述辅助电源板还通过AC/DC模块或直流微网母线电连接电网，所述接口板与所述采样板通讯连接，所述功率板分别与所述辅助电源板、所述主控板电连接。

6.如权利要求1-5任一项所述的电池极简串联化成系统，其特征在于，还包括上位机及交换机，所述上位机通过所述交换机分别与各所述中位机通信连接。

7.如权利要求6所述的电池极简串联化成系统，其特征在于，所述中位机被配置为将所述上位机下发的指令分发给所述电源箱及所述针床，以及接收所述电源箱上传的电流、电压信息及所述温度盒上传的温度信息。

8.如权利要求6或7所述的电池极简串联化成系统，其特征在于，所述电源箱被配置为接收所述采样板将采集的所述电芯的电压信息，以及根据所述中位机的指令对所述化成单元进行充放电或断电。