[实用新型]一种锂电池化成系统

说明书

技术领域

本实用新型属于锂电池技术领域，尤其是一种锂电池化成系统。

背景技术

随着全球范围能源危机的加剧和人们对周围环境保护意识的不断提高，电动汽车作为一种新能源汽车，是近年来世界各国竞相研究开发的热点。电动汽车的动力能量来自电池，锂离子电池是二十世纪九十年代出现的绿色、高能、环保电池，具有能量密度高、环境友好、无记忆效应、循环寿命长、自放电少等突出的优点，并且近十几年来得到了飞速发展，目前锂离子电池的技术水平、使用寿命的已经得到提高，大容量锂离子电池已经在电动汽车中得到了广泛的应用。

化成工序是锂电池生产过程中的重要工序，化成时在负极表面形成一层钝化层，即固体电解质界面膜(SEI膜)，SEI膜的好坏直接影响到电池的循环寿命、稳定性、自放电性、安全性等电化学性能。电池生产过程中必须要经过电池化成工序，即在生产过程中需要进行多次充放电才能完成整个电池的生产。目前由于技术和成本因素，国内的电池化成绝大部分还在沿用小容量电池的设备，充电设备效率和网侧功率因数较低，放电时采用将电池能量通过电阻放电的方式消耗，造成极大的能源浪费。据估算，电池化成消耗的电能费用可占到生产成本的20％～30％，尤其在大容量化的趋势下，能量浪费则更加明显，因此，大容量锂离子电池需要高效率的电池化成设备，这样既为生产厂家节电节能，也符合国家节能减排的要求。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、效率高、节约能源且成本低廉的锂电池化成系统。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种锂电池化成系统，包括RISC主控制器、双向电压型三电平PWM整流器、交流电压及相位检测单元、直流母线电流电压检测单元和多个双向DC/DC单元，所述RISC主控制器与上位机相连接，该RISC主控制器通过CAN总线与双向电压型三电平PWM整流器和所有双向DC/DC单元相连，实现交流电源流向锂电池、锂电池流向交流电源和锂电池之间相互流动功能；所述双向电压型三电平PWM整流器分别与直流母线和交流母线相连接，所述交流电压及相位检测单元分别与交流母线及双向电压型三电平PWM整流器相连接，所述直流母线电流电压检测单元分别与直流母线及双向电压型三电平PWM整流器相连接；每个双向DC/DC单元均与直流母线和对应的锂电池相连接，每个双向DC/DC单元还与一个电池电压电流检测单元和一个母线侧电压电流检测单元相连接，该电池电压电流检测单元与对应的锂电池相连接，该母线侧电压电流检测单元与直流母线相连接。

所述双向电压型三电平PWM整流器由交流回路、功率开关管桥路以及直流回路依次连接构成并实现整流逆变智能切换功能。

所述交流回路包括交流电动势、连接在三相电路中的电感和电阻、外接电抗器的电感和交流电源内部电感、外接电抗器的电阻和交流电源内部电阻；所述功率开关管桥路由三电平电压源型全桥电路组成，每相桥臂由四个开关管和两个钳位二极管组成，运行中有三种组合开关状态，每相桥臂中点的电压有三种电平；所述直流回路包括电容和负载，该负载为多路双向DC/DC变换器。

所述双向DC/DC变换器包括充电电路和放电电路并实现智能转变功能，所述充电电路采用移相全桥式ZVS-PWM功率变换电路；所述放电电路采用推挽式的DC/DC Boost功率变换电路。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型基于能量受控的双向AC/DC变换器和DC/DC变换器，分别采用电压型三电平PWM整流器/逆变器和移相全桥式ZVS-PWM功率变换/推挽式的DC/DC Boost功率变换相结合的拓扑结构，运用电压电流双闭环的控制方式，实现了能量的高效双向流动以及锂电池的恒压、恒流充放电等功能。解决了国内现有化成检测设备普遍存在的自动化程度较低、精度较低、安全可靠性较差、能耗过高的问题。有利于为生产厂家节电节能，也符合国家节能减排的要求，符合电池生产厂家和整个国家的经济利益。

2、本实用新型不仅可以提高锂离子电池的化成效率，又能保证SEI膜成膜良好，保持锂离子电池良好的循环性能：同时能够在保证锂离子电池良好性能不变的前提下有效地降低化成充电时间，提高生产效率，具有广泛的推广应用价值和市场前景，可应用于汽车电池等动力锂离子电池的化成测试，满足动力锂电池的大规模生产需要。

附图说明

图1为本实用新型的电路方框图；

图2a为本实用新型的总流程图；

图2b为双向DC/DC单元的工作流程，