CN204651429U - 蓄电池串联充/放电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种蓄电池串联充/放电装置。该装置包括电池夹具和监控装置；电池夹具中设置有两个以上蓄电池夹持部，且两个以上蓄电池夹持部依次串联电连接；每个电池夹持部设置有正极引出线和负极引出线；每个电池夹持部的正极引出线和负极引出线均与监控装置电连接；监控装置用于对每个蓄电池夹持部中的蓄电池的电压进行监控；且电池夹具设置有正极连接端和负极连接端，正极连接端和负极连接端用于连接充电设备或者放电设备。其通过将多个蓄电池串联后进行充电，充电过程中只需控制一个充电设备即可，整个控制部分结构及控制功能都及其简单。且便于将较高的电压反馈回电网。

Description

蓄电池串联充/放电装置
技术领域
本实用新型涉及蓄电池老化、分容技术领域，尤其涉及一种蓄电池串联充/放电装置。
背景技术
单体电池在组成电池组之前需要老化循环以达到额定容量和稳定的工作状态，循环之后，称之为“老化”。老化之后再进行一次容量标定和一致性筛选即可成组使用。单体蓄电池由于其电压低，容量小，因此现有的单体蓄电池充放电老化装置都是多个通道配置，每个充放电通道具有完全独立的恒流恒压电源，自成回路互不影响。充电时外部市电通过一级AC/DC逆变器实现第一次降压，然后再通过二级DC/DC变换器实现进一步的降压，以实现对每个通道的单体蓄电池充电。放电时各个通道分别接入相应的电子负载，电池电能转化为负载热能。
由上面的描述可知，传统技术中对单体蓄电池进行老化处理时，需要对每个通道进行单独的控制，控制电路及控制软件非常复杂。而且蓄电池的放电时直接将能源消耗，造成能源浪费。
实用新型内容
基于此，有必要针对传统技术中单体蓄电池的老化循环过程控制复杂、且能源浪费严重的问题，提供一种便于能源转化，且蓄电池充/放电过程控制简单的蓄电池串联充/放电装置。
为实现本实用新型目的提供的一种蓄电池串联充/放电装置，包括电池夹具和监控装置；
所述电池夹具中设置有两个以上蓄电池夹持部，且所述两个以上蓄电池夹持部依次串联电连接；
每个所述电池夹持部设置有正极引出线和负极引出线；
每个所述电池夹持部的所述正极引出线和所述负极引出线均与所述监控装置电连接；
所述监控装置用于对每个所述蓄电池夹持部中的蓄电池的电压进行监控；且
所述电池夹具设置有正极连接端和负极连接端，所述正极连接端和负极连接端用于连接充电设备或者放电设备。
作为一种蓄电池串联充/放电装置的可实施方式，所述正极连接端和负极连接端分别连接所述电池夹具中所有蓄电池串联后的电池组的两端。
作为一种蓄电池串联充/放电装置的可实施方式，所述正极连接端和所述负极连接端的数量都为2个。
作为一种蓄电池串联充/放电装置的可实施方式，每个所述蓄电池夹持部的容置空间大小可调节。
作为一种蓄电池串联充/放电装置的可实施方式，相邻的两个所述蓄电池夹持部之间设置有弹簧，通过所述弹簧的压缩或者伸展调节所述蓄电池夹持部的容置空间大小。
作为一种蓄电池串联充/放电装置的可实施方式，还包括用于旁路放电的均衡器，每个所述电池夹持部均与所述均衡器电连接，且所述均衡器与所述监控装置电连接，受所述监控装置的控制。
作为一种蓄电池串联充/放电装置的可实施方式，所述充电设备为充电机，所述充电机与所述电池夹具电连接，适用于对所述电池夹具中的蓄电池进行充电，且所述充电机与所述监控装置电连接，受所述监控装置的控制。
作为一种蓄电池串联充/放电装置的可实施方式，还包括逆变器，所述逆变器与所述电池夹具电连接，适用于将所述电池夹具中相互串联的蓄电池构成的电池组与电网连接，对所述电池夹具中的蓄电池进行放电，且所述逆变器与所述监控装置电连接，受所述监控装置的控制。
作为一种蓄电池串联充/放电装置的可实施方式，还包括壳体，所述电池夹具和所述监控装置均设置在所述壳体内部。
作为一种蓄电池串联充/放电装置的可实施方式，所述蓄电池为单体蓄电池。
本实用新型的有益效果包括：本实用新型提供的一种蓄电池串联充/放电装置，通过将多个蓄电池串联后进行充电，因此在充电过程中只需控制一个充电设备即可，整个控制部分结构及控制功能都及其简单。而监控装置是对每个蓄电池的电压情况进行监控，因此，又做到了兼顾到每个蓄电池特殊情况的目的，不会造成对某个蓄电池的过度充电。而本实用新型的装置在放电过程中是将串联后的电池组中的电压引出进行放电，其比单个蓄电池进行放电电压高，因此，其容易通过连接DC/AC逆变器直接将电池组上的电能并入到电网中。如电池夹具中串联10个3.6V的锂离子电池时，可直接通过一级DC/AC逆变器将电能并入到220V交流电中，此技术已经较为成熟。且逆变器可以做到较低的成本和较高的效率。
附图说明
图1为本实用新型一种蓄电池串联充/放电装置的一具体实施例的***结构示意图；
图2为本实用新型一种蓄电池串联充/放电装置的另一具体实施例的***结构示意图；
图3为本实用新型一种蓄电池串联充/放电装置的再一具体实施例的***结构示意图；
图4为本实用新型一种蓄电池串联充/放电装置的又一具体实施例的***结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本实用新型的蓄电池串联充/放电装置的具体实施方式进行说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型一实施例的蓄电池串联充/放电装置，如图1所示，包括电池夹具100和监控装置200。电池夹具用于夹持多个蓄电池。其中，所述蓄电池可以为单体蓄电池。具体的，为了对蓄电池进行夹持，电池夹具中设置有两个以上蓄电池夹持部110，且两个以上蓄电池夹持部依次串联电连接。每个蓄电池夹持部用于夹持一个蓄电池或者单体蓄电池。将蓄电池放入到蓄电池夹持部中后，由于蓄电池夹持之间的串联关系，多个彼此相邻的蓄电池之间构成串联连接，构成一个串联后的电压较大的电池组。而且在每个电池夹持部设置有正极引出线和负极引出线。可以理解，一般正极引出线和负极引出线分设在蓄电池夹持部相对的两端。正常情况下在安装蓄电池时，将蓄电池的正极放置在所述电池夹持部设置有正极引出线的一端，将蓄电池的负极设置在所述电池夹持部设置有负极引出线的一端。并将每个电池夹持部的正极引出线和负极引出线均与监控装置电连接。从而监控装置可以监控每个蓄电池夹持部中的蓄电池在任意时刻的电压情况。并可以根据所监控到的每个蓄电池的电压对充/放电进行控制。
另外，为了对电池夹具中串联后的所有蓄电池同时进行充/放电，在电池夹具设置有正极连接端120和负极连接端130，正极连接端和负极连接端用于连接充电设备或者放电设备。
此处需要说明的是，充电和放电过程一般是分开进行的。即对电池夹具中的蓄电池进行充电时不进行放电过程，而对充电完成后的电池夹具中的蓄电池中的电能进行放电的同时不进行充电。因此，所述的正极连接端和所述负极连接端可在电池夹具的两端分别设置一个。并在需要的时候连接充电设备进行充电，在需要放电的时候连接放电设备进行放电。
当然，在其他实施例中，也可在电池夹具上分别设置两个正极连接端和两个负极连接端。其中一组的正极连接端和负极连接端专门用于连接充电设备，而另一组正极连接端和负极连接端专门用于连接放电设备。而每组正极连接端和负极连接端之间都是连接了电池夹具中所有相互串联的蓄电池，即，电池夹具中的所有蓄电池串联构成一个电池组的话，所述正极连接端连接所述电池组的正极，所述负极连接端连接所述电池组的负极。
如图1中所述，电池夹具中蓄电池夹持部的数量可以根据需求设置为N个，N大于等于2。由于电池组的应用多为36V以上，以锂离子电池为例，若单节电压为3.6V，且***工作的最低电压为36V，即***供电为10串锂离子电池。由于放电时逆变器工作效率问题以及电池成组筛选的工艺，可将蓄电池夹持部的数量定位100，此时电压的最高上限为420V。
本实用新型的蓄电池串联充/放电装置，通过将多个蓄电池串联后进行充电，因此在充电过程中只需控制一个充电设备即可，整个控制部分结构及控制功能都及其简单。而监控装置是对每个蓄电池的电压情况进行监控，因此，又做到了兼顾到每个蓄电池特殊情况(不同的蓄电池的电压大小及容量有一定区别)的目的，不会造成对某个蓄电池的过度充电。而本实用新型的装置在放电过程中是将串联后的电池组中的电压引出进行放电，其比单个蓄电池进行放电电压高，因此，其容易通过连接DC/AC逆变器直接将电池组上的电能并入到电网中。如电池夹具中串联10个3.6V的锂离子电池时，可直接通过一级DC/AC逆变器将电能并入到220V交流电中，此技术已经较为成熟。且逆变器可以做到较低的成本和较高的效率。
本实用新型中的电池夹具主要功能为固定蓄电池单体，实现电池串联。较佳地，为了适应各种不同形状和规格的蓄电池，电池夹具中的每个蓄电池夹持部的容置空间大小可调节。其中，所述容置空间为图1中正极限制点001和负极限制点002之间的空间。
具体的，在装置设置过程中，可将蓄电池容置空间的横向设置的较宽，能够适应绝大部分蓄电池宽度。并在相邻的两个蓄电池夹持部之间设置有弹簧，通过弹簧的压缩或者伸展调节蓄电池夹持部的容置空间长度方向(蓄电池正负极之间)的大小，从而使容置空间能够放置多种蓄电池，也就是本实用新型实施例的蓄电池串联充/放电装置能够对多种蓄电池进行老化处理。当然也可同时将不同种类，容量近似的蓄电池串联在一起进行电池老化处理。
更佳地，在其中一个实施例中，如图2所示，还包括用于旁路放电的均衡器300。均衡器设置在电池和充电设备之间，设置有和蓄电池串联数量相同的多通道可控电子负载。每个电池夹持部均与均衡器300电连接。从而使每个电池夹持部中的蓄电池对应均衡器中的一个通道，从而可以在所对应的蓄电池充电达到恒压控制点时对其通过均衡器进行旁路放电，从而继续对其他蓄电池进行充，即充电中遇到与均衡器并联的电池容量偏小，电压较高的情形，可控制其以一恒定的小电流进行旁路放电以延长其相对较快的充电过程，而且该过程损失的能量可精确计量从而计算该电池容量。同样均衡器也与监控装置电连接，受监控装置的控制。如图2中所示，一个蓄电池夹持部连接到监控装置200的负极连接线和其相邻的另一蓄电池的正极连接线可以使用同一条线。
下面以36V电池***为例，对蓄电池的充电过程进行说明。该***中待测的锂离子电池共10串(个)，单体容量为5AH。如图3所示，电池夹具中包含10组触点，分别对应电池1到10。串联后每个蓄电池夹持部的正极连接线和负极连接线均连接到监控装置100，监控装置对串联后的电池串电压进行采样如表一所示(单位：V)，每个蓄电池均为零容量。
表一
采样完成后启动充电设备对串联电池组充电，设充电电流恒定2.5A，过程中监控装置200实时监控电池电压。充电120分钟后，充电电压如表二所示。
表二
此时，由于电池2的电压已达到恒压控制点4.2V，于是将均衡器300该通道打开，均衡器设为以0.5A恒定电流对电池2进行旁路放电，同时调整充电设备的充电电流到0.5A并保持，使电池2电压不再升高，并且计量电池2旁路放电时间。
以此类推，任意其他电池达到恒压控制点4.2V时，均启动均衡器300中对应的通道进行旁路放电并计量时间，直到每节电池达到4.2V。此时每节电池充电容量可计算为2.5A和0.5A各自时长容量之和，具体如表三所示。
表三
同样，放电时也使用多通道的监控装置监控每个单体蓄电池的电压，一旦串联的电池组中有某个单体蓄电池达到了放电截止电压，则控制整个电池组停止放电。
采用上述方式对放置在电池夹具中的10个锂离子电池进行循环老化，直至容量稳定后转入并联设备进行分容。
由此可看出，本实用新型的蓄电池串联充/放电装置，在不使用并联分容设备的条件下，也可对不平衡的电池组的各单个蓄电池进行容量测量，而且使电池测试的老化阶段和分选阶段分离，使老化环节不再占用成本高的分容设备，降低设备投入成本，提高生产效率。
其中，对电池夹具中的蓄电池进行充电的充电设备可以为充电机，充电机与电池夹具电连接，适用于对电池夹具中的蓄电池进行恒流充电或者其他方式充电。且充电机与监控装置电连接，受监控装置的控制，具体控制过程可参见前述的36V***电压的充电过程。另外，还可以设置充电机的最低和最高充电电压以限制最少和最多电池夹具中可串联的蓄电池的数量。
在另一实施例中，如图4所示，还包括逆变器，具体为DC/AC逆变器400。逆变器与电池夹具电连接，适用于将电池夹具中相互串联的蓄电池构成的电池组与电网连接，对电池夹具中的蓄电池进行放电，且逆变器与监控装置电连接，受监控装置的控制。如此可将蓄电池老化过程中的能量反馈到电网，避免能源浪费。
且前述的各部件如电池夹具、监控装置、充电机、均衡器及逆变器均可设置在标准机柜的壳体内部。通过壳体对内部元件进行保护。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种蓄电池串联充/放电装置，其特征在于，包括电池夹具和监控装置；
所述电池夹具中设置有两个以上蓄电池夹持部，且所述两个以上蓄电池夹持部依次串联电连接；
每个所述电池夹持部设置有正极引出线和负极引出线；
每个所述电池夹持部的所述正极引出线和所述负极引出线均与所述监控装置电连接；
所述监控装置用于对每个所述蓄电池夹持部中的蓄电池的电压进行监控；且
所述电池夹具设置有正极连接端和负极连接端，所述正极连接端和负极连接端用于连接充电设备或者放电设备。
2.根据权利要求1所述的蓄电池串联充/放电装置，其特征在于，所述正极连接端和负极连接端分别连接所述电池夹具中所有蓄电池串联后的电池组的两端。
3.根据权利要求1所述的蓄电池串联充/放电装置，其特征在于，所述正极连接端和所述负极连接端的数量都为2个。
4.根据权利要求1所述蓄电池串联充/放电装置，其特征在于，每个所述蓄电池夹持部的容置空间的大小可调节。
5.根据权利要求4所述的蓄电池串联充/放电装置，其特征在于，相邻的两个所述蓄电池夹持部之间设置有弹簧，通过所述弹簧的压缩或者伸展调节所述蓄电池夹持部的容置空间的大小。
6.根据权利要求1所述的蓄电池串联充/放电装置，其特征在于，还包括用于旁路放电的均衡器，每个所述电池夹持部均与所述均衡器电连接，且所述均衡器与所述监控装置电连接，受所述监控装置的控制。
7.根据权利要求1所述的蓄电池串联充/放电装置，其特征在于，所述充电设备为充电机，所述充电机与所述电池夹具电连接，适用于对所述电池夹具中的蓄电池进行充电，且所述充电机与所述监控装置电连接，受所述监控装置的控制。
8.根据权利要求1所述的蓄电池串联充/放电装置，其特征在于，还包括逆变器，所述逆变器与所述电池夹具电连接，适用于将所述电池夹具中相互串联的蓄电池构成的电池组与电网连接，对所述电池夹具中的蓄电池进行放电，且所述逆变器与所述监控装置电连接，受所述监控装置的控制。
9.根据权利要求1至8任一项所述的蓄电池串联充/放电装置，其特征在于，还包括壳体，所述电池夹具和所述监控装置均设置在所述壳体内部。
10.根据权利要求1至8任一项所述的蓄电池串联充/放电装置，其特征在于，所述蓄电池为单体蓄电池。
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