高效節(jié)能 動力鋰電池的檢測及化成

隨著電池工業(yè)的迅速發(fā)展，國內(nèi)外主要的電池廠家都投入大量資金和研發(fā)人員在塬有小容量電池基礎(chǔ)上開發(fā)大容量高能量密度動力型電池。鋰電池由于工作電壓高、體積小、質(zhì)量輕、無記憶效應(yīng)、無污染、自放電小、循環(huán)壽命長等特點，廣泛應(yīng)用于電動車汽車能源系統(tǒng)、航空航天電源系統(tǒng)、太陽能光伏電源系統(tǒng)等設(shè)備中。蓄電池的檢測及化成作為電池生產(chǎn)、使用過程中的關(guān)鍵工序關(guān)系到電池的品質(zhì)和質(zhì)量，并直接影響電池的生產(chǎn)成本和使用壽命。

　　一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　整個系統(tǒng)主要由四部分組成：整流柜、貯能電池組、化成模塊（雙向DC/DC）、集中式計算機控制系統(tǒng)組成。

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　　主要用于貯能電池組的初充和日常的補充充電。

　　②貯能電池組

　　用于平衡各化成單元之間充/放電過程對400V直流母線造成的沖擊（類似于水池的作用）可由成本較低的或不同型號的電池組成。

　?、刍赡K（雙向DC/DC）

　　在電池單元充電時以單元取直流母線電源用于充電。放電時DC/DC換能器將單體電池的能量轉(zhuǎn)換成高于400V的能量，通過母線給貯能電池組充電。DC/DC單元為最新型的高頻高效模塊，效率為94~96%，可節(jié)省放電過程造成的電能損失節(jié)能約90~93%.

　?、芗惺接嬎銠C控制系統(tǒng)

　　PC1至PCN用于各化成/檢測工作的操作控制及數(shù)據(jù)采集。PC0是主控機（可以是幾臺）用于對整個生產(chǎn)車間的管理，對各工作之間的工況轉(zhuǎn)換實行模煳控制，保證整個生產(chǎn)流程順暢，并作數(shù)據(jù)處理的保存、備案。

　　工作說明：

　　單只電池充電時由電網(wǎng)提供能量，經(jīng)整流柜和化成模塊（雙向DC/DC）為電池進行恒流充電；放電時將電池的能量經(jīng)化成模塊（雙向DC/DC）對貯能電池組進行放電

　　系統(tǒng)更重要的優(yōu)勢在于多只電池同時進行化成，其中部分電池充電，部分電池放電。為此設(shè)計了一條直流母線，用于連接整流柜和多個化成模塊（雙向 DC/DC）。這樣能量就可以通過直流母線在不同電池單體之間流動，避免每個放電模塊單獨設(shè)計回饋能量的電路，可提高整個設(shè)備的效率，同時降低設(shè)備成本。此外，在控制系統(tǒng)的控制下，采用能量平衡的控制策略，通過控制不同充放電模塊的工作時間，盡可能使充電能量等于放電能量，大部分能量只在直流母線和單體電池之間流動不經(jīng)過電網(wǎng)，整流柜從電網(wǎng)轉(zhuǎn)化的能量和貯能電池組貯存的能量來平衡充放電的能量差，可進一步提高效率。

　　直流母線的電壓選定為400V，主要目的高電壓直流母線設(shè)計對于化成模塊（雙向DC/DC）同時并聯(lián)在直流母線上很重要，直流母線電壓越高線路損耗越小，但也不宜太高，否則會帶來選擇電力電子器件的困難和雙向DC/DC壓比或降壓比太大的問題。

　　集中式計算機控制系統(tǒng)設(shè)計主要是針對電池化成工藝要求，在電池化成過