一种串联式化成分容装置及方法与流程

1.本发明涉及化成分容技术领域，特别指一种串联式化成分容装置及方法。


背景技术：

2.随着电动车的快速发展，电池作为电动车的核心部件，技术也日新月异。电池高速发展的同时也对生产技术提出了更高的要求。电池在生产完成之后，需要对其进行化成分容，化成即对电池进行充放电以激活化学物质，分容即测试电池容量，以便进行容量的分选。化成分容作为电池生产的重要环节，直接影响着电池的性能和寿命，决定电池的生产成本。
3.传统的化成分容采用并联的方式，即并联一个电源模块对一个电池进行反复的充放电，多个电池需要配备对应数量的电源模块，在电池大批量生产的情景下，由于每个电池都需要化成分容，导致需要的电源模块的数量庞大，占用了大量的厂房面积，投入成本高，且一对一的化成分容导致生产效率低下；随着电池容量的增大，化成分容的电流也越来越大，电源模块工作在低电压大电流的情景下，电能转换效率很低，只有60％～70％，造成电能浪费，由于产生了巨大的能量消耗导致发热严重，还需要额外的风机或空调进行散热，造成电能的二次浪费。
4.因此，如何提供一种串联式化成分容装置及方法，实现降低化成分容成本，成为一个亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题，在于提供一种串联式化成分容装置及方法，实现降低化成分容成本。
6.第一方面，本发明提供了一种串联式化成分容装置，包括一单片机、一双向电源以及若干个恒压模块；各所述恒压模块相互串联后，与所述双向电源的正极和负极连接；所述单片机分别与双向电源以及恒压模块连接；
7.所述恒压模块包括一mos管q1、一mos管q2、一电感l1、一电感c1以及一电池b1；所述mos管q1的源极与电感l1的一端以及mos管q2的漏极连接，漏极与电池b1的正极连接，栅极与单片机连接；所述mos管q2的源极与电池b1的负极以及电容c1的一端连接，栅极与单片机连接；所述电感l1的另一端与电容c1的另一端连接；
8.所述电池b1的负极与另一个恒压模块的电感l1连接，或者与双向电源连接；所述电感l1与另一个恒压模块的电池b1的负极连接，或者与双向电源连接。
9.进一步地，所述mos管q1以及mos管q2均为nmos管。
10.第二方面，本发明提供了一种串联式化成分容方法，包括如下步骤：
11.步骤s10、单片机设定一充电恒压vs1、一放电恒压vs2、一恒压充电截止条件以及一恒压放电截止条件，并将双向电源连接至电网；
12.步骤s20、单片机控制各恒压模块的mos管q1和mos管q2的通断，基于所述充电恒压
vs1以及恒压充电截止条件，控制双向电源对各电池进行充电；
13.步骤s30、单片机控制各恒压模块的mos管q1和mos管q2的通断，基于所述放电恒压vs2以及恒压放电截止条件，控制双向电源对各电池进行放电。
14.进一步地，所述步骤s20具体包括：
15.步骤s21、单片机导通各恒压模块的mos管q1，断开各恒压模块的mos管q2，控制双向电源输入电网的电能，进而对各电池进行恒流充电；
16.步骤s22、电池在充电过程中，实时电压v1在不断抬升，当任何一个电池的实时电压v1大于等于充电恒压vs1时，单片机控制对应恒压模块的mos管q1和mos管q2进行交替导通，使得实时电压v1维持在vs1；
17.步骤s23、当任何一个电池满足所述恒压充电截止条件时，单片机断开对应恒压模块的mos管q1，导通对应恒压模块的mos管q2，以对满足所述恒压充电截止条件的电池进行旁路；
18.步骤s24、当所有的电池均被旁路后，单片机停止双向电源的充电，并断开各mos管q2。
19.进一步地，所述步骤s30具体包括：
20.步骤s31、单片机导通各恒压模块的mos管q1，断开各恒压模块的mos管q2，控制双向电源将各电池的电能输出给电网，进而对各电池进行恒流放电；
21.步骤s32、电池在放电过程中，实时电压v2在不断降低，当任何一个电池的实时电压v2小于等于放电恒压vs2时，单片机控制对应恒压模块的mos管q1和mos管q2进行交替导通，使得实时电压v2维持在vs2；
22.步骤s33、当任何一个电池满足所述恒压放电截止条件时，单片机断开对应恒压模块的mos管q1，导通对应恒压模块的mos管q2，以对满足所述恒压放电截止条件的电池进行旁路；
23.步骤s34、当所有的电池均被旁路后，单片机停止双向电源的放电，并断开各mos管q2。
24.本发明的优点在于：
25.通过设置可双向恒流充放电的双向电源以及若干个恒压模块，各恒压模块相互串联后，与双向电源的正极和负极连接，而电池设于恒压模块内，即采取串联的方式对电池进行充放电(化成分容)，恒压模块的mos管q2并联在mos管q1和电池的两端，通过通断mos管q1和mos管q2，即可控制双向电源对电池进行充放电、控制电池的电压保持在设定值、对完成充放电的电池进行旁路；由于采用串联的方式，只需设置一个双向电源即可，极大的减少了电源数量，减少了化成分容占用的面积，也若干个电池串联提高了充电电压，进而提升了电能转换效率，降低电能损耗，最终极大的降低了化成分容成本。
附图说明
26.下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
27.图1是本发明一种串联式化成分容装置的电路原理框图。
28.图2是本发明一种串联式化成分容装置的电路图。
29.图3是本发明恒流充电的电流走向示意图。
30.图4是本发明恒压充电的电流走向示意图。
31.图5是本发明电池被旁路的电流走向示意图。
32.图6是本发明一种串联式化成分容方法的流程图。
具体实施方式
33.本技术实施例中的技术方案，总体思路如下：设置可双向恒流充放电的双向电源以及若干个恒压模块，各恒压模块相互串联后，与双向电源的正极和负极连接，采取串联的方式对电池进行充放电，通过恒压模块通断mos管q1和mos管q2，以控制双向电源对电池进行充放电、控制电池的电压保持在设定值、对完成充放电的电池进行旁路；由于采用串联的方式，只需设置一个双向电源，并提高了充电电压，进而提升了电能转换效率，以实现降低化成分容成本。
34.请参照图1至图6所示，本发明一种串联式化成分容装置的较佳实施例，包括一单片机、一双向电源以及若干个恒压模块；各所述恒压模块相互串联后，与所述双向电源的正极和负极连接；所述单片机分别与双向电源以及恒压模块连接；所述单片机用于控制化成分容装置的工作，在具体实施时，只要从现有技术中选择能实现此功能的单片机即可，并不限于何种型号，例如st公司的stm32f103系列的单片机，且控制程序是本领域技术人员所熟知的，这是本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得的；所述双向电源用于提供双向的恒流充放电，对所述电池进行充电时，能量由电网向所述电池传输，对锁定胡电池进行放电时，能量从所述电池回馈到电网；所述恒压模块用于充电回路的切入和切出，通过高频分流让所述电池保持恒压；
35.所述恒压模块包括一mos管q1、一mos管q2、一电感l1、一电感c1以及一电池b1；所述mos管q1的源极与电感l1的一端以及mos管q2的漏极连接，漏极与电池b1的正极连接，栅极与单片机连接；所述mos管q2的源极与电池b1的负极以及电容c1的一端连接，栅极与单片机连接；所述电感l1的另一端与电容c1的另一端连接；
36.所述电池b1的负极与另一个恒压模块的电感l1连接，或者与双向电源连接；所述电感l1与另一个恒压模块的电池b1的负极连接，或者与双向电源连接。具体实施时，还包括至少一电压采集装置，用于采集所述电池的实时电压。
37.所述mos管q1以及mos管q2均为nmos管。
38.本发明一种串联式化成分容方法的较佳实施例，包括如下步骤：
39.步骤s10、单片机设定一充电恒压vs1、一放电恒压vs2、一恒压充电截止条件以及一恒压放电截止条件，并将双向电源连接至电网；
40.步骤s20、单片机控制各恒压模块的mos管q1和mos管q2的通断，基于所述充电恒压vs1以及恒压充电截止条件，控制双向电源对各电池进行充电；
41.步骤s30、单片机控制各恒压模块的mos管q1和mos管q2的通断，基于所述放电恒压vs2以及恒压放电截止条件，控制双向电源对各电池进行放电。
42.所述步骤s20具体包括：
43.步骤s21、单片机导通各恒压模块的mos管q1，断开各恒压模块的mos管q2，控制双向电源输入电网的电能，进而对各电池进行恒流充电；此时电感l1相当于一根导线，电池被投入充电回路中；
44.步骤s22、电池在充电过程中，实时电压v1在不断抬升，当任何一个电池的实时电压v1大于等于充电恒压vs1时，单片机控制对应恒压模块的mos管q1和mos管q2进行交替导通，使得实时电压v1维持在vs1；由于各电池被串联起来，总电压也被提高，进而提升了电能转换效率，充电过程中单片机可调节双向电源的充电电流的大小；由于mos管q1和mos管q2的驱动互补，交替导通mos管q1和mos管q2形成两条电流回路，一条对电池充电，另一条不对电池充电，以实现高频分流的效果，通过改变经过电池的电流大小，即可让电池保持恒压充电；
45.步骤s23、当任何一个电池满足所述恒压充电截止条件时，单片机断开对应恒压模块的mos管q1，导通对应恒压模块的mos管q2，以对满足所述恒压充电截止条件的电池进行旁路；
46.步骤s24、当所有的电池均被旁路后，单片机停止双向电源的充电，并断开各mos管q2。
47.所述步骤s30具体包括：
48.步骤s31、单片机导通各恒压模块的mos管q1，断开各恒压模块的mos管q2，控制双向电源将各电池的电能输出给电网，进而对各电池进行恒流放电；
49.步骤s32、电池在放电过程中，实时电压v2在不断降低，当任何一个电池的实时电压v2小于等于放电恒压vs2时，单片机控制对应恒压模块的mos管q1和mos管q2进行交替导通，使得实时电压v2维持在vs2；
50.步骤s33、当任何一个电池满足所述恒压放电截止条件时，单片机断开对应恒压模块的mos管q1，导通对应恒压模块的mos管q2，以对满足所述恒压放电截止条件的电池进行旁路；
51.步骤s34、当所有的电池均被旁路后，单片机停止双向电源的放电，并断开各mos管q2。
52.综上所述，本发明的优点在于：
53.通过设置可双向恒流充放电的双向电源以及若干个恒压模块，各恒压模块相互串联后，与双向电源的正极和负极连接，而电池设于恒压模块内，即采取串联的方式对电池进行充放电(化成分容)，恒压模块的mos管q2并联在mos管q1和电池的两端，通过通断mos管q1和mos管q2，即可控制双向电源对电池进行充放电、控制电池的电压保持在设定值、对完成充放电的电池进行旁路；由于采用串联的方式，只需设置一个双向电源即可，极大的减少了电源数量，减少了化成分容占用的面积，也若干个电池串联提高了充电电压，进而提升了电能转换效率，降低电能损耗，最终极大的降低了化成分容成本。
54.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。