高效節能 動力鋰電池的檢測及化成

隨著電池工業的迅速發展，國內外主要的電池廠家都投入大量資金和研發人員在塬有小容量電池基礎上開發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、質量輕、無記憶效應、無污染、自放電小、循環壽命長等特點，廣泛應用于電動車汽車能源系統、航空航天電源系統、太陽能光伏電源系統等設備中。蓄電池的檢測及化成作為電池生產、使用過程中的關鍵工序關系到電池的品質和質量，并直接影響電池的生產成本和使用壽命。

　　一、系統結構

　　系統的整體結構如圖1所示。

　　整個系統主要由四部分組成：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組成。

　　①整流柜

　　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。

　　③化成模塊（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%，可節省放電過程造成的電能損失節能約90~93%.

　　④集中式計算機控制系統

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

　　工作說明：

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

　　系統更重要的優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計回饋能量的電路，可提高整個設備的效率，同時降低設備成本。此外，在控制系統的控制下，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過電網，整流柜從電網轉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計對于化成模塊（雙向DC/DC）同時并聯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設計主要是針對電池化成工藝要求，在電池化成過