CN211217608U

CN211217608U - 一种退役动力电池快速分选装置

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Publication number: CN211217608U
Application number: CN201922275802.4U
Authority: CN
Inventors: 刘平根; 宋欣民; 雷博; 朱晨曦; 陈俊; 李巍巍
Original assignee: China South Power Grid International Co ltd; Hangzhou Kegong Electronic Technology Co ltd
Current assignee: China South Power Grid International Co ltd; Hangzhou Kegong Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2020-08-11
Anticipated expiration: 2029-12-18

Abstract

本实用新型涉及退役动力电池处理技术领域，且公开了一种退役动力电池快速分选装置，包括工控机、电池管理系统、双向变换电源模块、控制机构、工作状态指示灯、机箱、交流输入接口、负极输出接口、正极输出接口、开关电源、交流功率接口、直流输入接口、第一小型断路器和第二小型断路器，所述机箱分为上下四层，且机箱的底部设有脚轮。该退役动力电池快速分选装置，通过采用工控机为控制中心，可同时搭载性能分析系统和测试管理系统，处理数据能力强、速度快，控制精确，能实现就地和远程控制，方便系统升级和维护；采用双向变换电源为功率变换及传输媒介，实现了多种电池模块的快速测试和节能降耗。

Description

一种退役动力电池快速分选装置

技术领域

本实用新型涉及退役动力电池处理技术领域，具体为一种退役动力电池快速分选装置。

背景技术

退役动力电池实现大规模应用遇到的首要问题，就是如何实现电池快速分选，传统的电池分选方法为了保证电池分选精度，需要大规模投入测试设备、人力和时间对电池进行全面测试，效率过低，能耗和成本都比较高。

目前市场上的电池分选设备，普遍是针对单体电池进行分选，缺少针对电池模块的分选设备，另外，市场上用于测试电池模块的大功率测试设备，通常仅包含电池模块及单体的电压、温度、电流、内阻等参数检测和容量统计功能，不具备单体和电池模块整体性能分析的功能，上述设备难以满足退役动力电池模块快速分选的要求。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种退役动力电池快速分选装置，具备退役电池模块性能快速评估和筛选的优点，解决了目前市场上的电池分选设备，普遍是针对单体电池进行分选，缺少针对电池模块的分选设备，另外，市场上用于测试电池模块的大功率测试设备，通常仅包含电池模块及单体的电压、温度、电流、内阻等参数检测和容量统计功能，不具备单体和电池模块整体性能分析的功能，上述设备难以满足退役动力电池模块快速分选要求的问题。

本实用新型提供如下技术方案：一种退役动力电池快速分选装置，包括工控机、电池管理系统、双向变换电源模块、控制机构、工作状态指示灯、机箱、交流输入接口、负极输出接口、正极输出接口、开关电源、交流功率接口、直流输入接口、第一小型断路器和第二小型断路器，所述机箱分为上下四层，且机箱的底部设有脚轮，所述机箱的最上层安装有工控机及通信接口，且机箱的第二层安装有电池管理系统和控制机构，所述机箱的第三层设有上隔板和下隔板，所述上隔板和下隔板之间安装有双向变换电源模块，所述机箱的第四层设有底板，所述底板和下隔板之间形成预留空间，所述工控机通过通信线束分别与电池管理系统和双向变换电源模块连接，且工控机位于电池管理系统的上方，所述双向变换电源模块位于电池管理系统的下方，所述机箱外安装有位于工控机一侧的急停按钮。

优选的，所述电池管理系统包括电池模块参数采集单元和电气回路控制单元，所述电池模块参数采集单元和电气回路控制单元相互之间通过通信线连接，所述电池模块参数采集单元连接有采集接口。

优选的，所述控制机构包括直流断路器、正极直流接触器、负极直流接触器、熔断器和铜排，所述直流断路器、正极直流接触器、负极直流接触器、熔断器之间通过铜排连接，所述直流断路器输出端与双向变换电源模块的直流输入接口连接，且直流断路器输入端正极与正极直流接触器连接，所述直流断路器输入端负极与负极直流接触器连接，所述正极直流接触器功率端子一端与直流断路器输入端正极连接，且正极直流接触器功率端子另一端与熔断器的第一端连接，所述负极直流接触器功率端子一端与直流断路器输入端负极连接，且负极直流接触器功率端子另一端与负极输出接口连接，所述熔断器第一端连接正极直流接触器，第二端连接正极输出接口，所述负极直流接触器与负极输出接口之间设有电流传感器。

优选的，所述交流功率接口与交流输入接口连接。

优选的，所述工作状态指示灯安装在机箱的顶部，且工作状态指示灯采用黄红绿三色LED警示灯，指示状态分为就绪绿灯常亮、正常运行黄绿交替闪烁、故障黄灯常亮和急停红灯闪烁四个状态。

优选的，所述电池管理系统和工控机供电采用开关电源供电，开关电源规格为Vac/Vdc/W。

与现有技术对比，本实用新型具备以下有益效果：

1、该退役动力电池快速分选装置，通过采用工控机为控制中心，可同时搭载性能分析系统和测试管理系统，处理数据能力强、速度快，控制精确，能实现就地和远程控制，方便系统升级和维护；采用双向变换电源为功率变换及传输媒介，实现了多种电池模块的快速测试和节能降耗。

2、该退役动力电池快速分选装置，通过采用电池管理系统检测和控制电池模块能量状态和电气绝缘，实现了多种电池模块参数快速、精确采集，同时保证了电池模块安全和操作人员防触电；控制机构采用断路器、直流接触器和急停开关三重保护措施，保证了装置应急控制的可靠性；工控机、双向测试电源和电池管理系统采用控制总线通信，实现了一体化运行，控制精度高，响应速度快。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型结构侧视图；

图3为本实用新型结构电气原理图。

图中：1、工控机；2、双向变换电源模块；3、电池模块参数采集单元；4、电气回路控制单元；5、采集接口；6、上隔板；7、交流输入接口；8、直流断路器；9、正极直流接触器；10、负极直流接触器；11、熔断器；12、底板；13、下隔板；14、工作状态指示灯；15、铜排；16、负极输出接口；17、正极输出接口；18、电流传感器；19、急停按钮；20、机箱；21、脚轮；22、开关电源；23、交流功率接口；24、直流输入接口；25、第一小型断路器；26、第二小型断路器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，一种退役动力电池快速分选装置，包括工控机1、电池管理系统、双向变换电源模块2、控制机构、工作状态指示灯14、机箱20、交流输入接口7、负极输出接口16、正极输出接口17、开关电源22、交流功率接口23、直流输入接口24、第一小型断路器25和第二小型断路器26，第一小型断路器25和第二小型断路器26，规格分别为AC220V/63A和AC220V/10A，分别用于控制双向变换电源模块的交流输入和装置供电电源的交流输入，机箱20分为上下四层，最上层安装工控机1及通信接口，便于现场操作；第二层安装电池管理系统和控制机构，便于电池模块接入和现场操作；第三层安装双向变换电源模块2，并且用上隔板6和下隔板13与上下层分隔，且在装置对应侧板上开口，形成散热风道，有利于双向变换电源模块2散热；最下层预留空间，便于系统功率扩充或功能扩展，以适应规模化生产线应用。机箱20还装有脚轮21便于移动，且机箱20的底部设有脚轮21，机箱20的最上层安装有工控机1及通信接口，且机箱20的第二层安装有电池管理系统和控制机构，机箱20的第三层设有上隔板6和下隔板13，上隔板6和下隔板13之间安装有双向变换电源模块2，双向变换电源模块2用于将电池模块直流电能与电网交流电能双向变换和传输，共有充电、放电、待机和关机四种状态，定制型号为NESI-6K-KG1，双向变换电源模块2能与工控机1进行通信，双向变换电源模块2工作电压范围10V到100V动态连续可调，工作电流范围-100A到100A动态连续可调，功率正反向切换时间低于20ms，机箱20的第四层设有底板12，底板12和下隔板13之间形成预留空间，工控机1通过通信线束分别与电池管理系统和双向变换电源模块2连接，且工控机1位于电池管理系统的上方，双向变换电源模块2位于电池管理系统的下方，机箱20外安装有位于工控机1一侧的急停按钮19，用于紧急情况下手工切断设备供电电源而关闭装置，本装置以工控机1为整个装置的控制中心，为PPC-1561V系列15″带触摸屏工业平板电脑，能管理测试进程、分析采集数据和评估电池模块性能，向双向变换电源模块2发送指令控制电池模块的充放电测试，接收电池管理系统上传的采集数据和状态诊断信息并进行分析存储，当发生紧急情况时向电池管理系统发出控制指令进行应急处理。

其中，电池管理系统包括电池模块参数采集单元3和电气回路控制单元4，电池模块参数采集单元3和电气回路控制单元4相互之间通过通信线连接，电池模块参数采集单元3连接有采集接口5，电池模块参数采集单元连接至采集接口5，能采集电池模块内单体电池电压、温度参数，同时估算电池SOC、SOH等能量状态，电气回路控制单元4的采集线和控制线都连接至控制机构，能采集电池模块两端电压、功率回路电流和环境温度，具有输入/输出干接点和输出湿接点，用于检测及控制控制机构和工作状态指示灯14；电气回路控制单元4的上行通信线连接至工控机1，上传采集数据和接收工控机1下发的控制指令，该电池管理系统设计为兼容2串电池到30串电池的数据采集，电压采集范围为0～5V，温度采集范围为-20～85℃，电流采集范围为-1000A～1000A，ADS1113型采集芯片和Mc9s12xet256mal型控制芯片都是高性能芯片，提高了数据采集和处理速度，电压检测精度为0.2%，电流检测精度为0.5%，温度检测精度为±0.5℃。

其中，控制机构包括直流断路器8、正极直流接触器9、负极直流接触器10、熔断器11和铜排15，直流断路器8规格为DC1000V/125A，正极直流接触器9规格为DC900V/500A，负极直流接触器10规格为DC900V/500A，熔断器11规格为DC1000V/150A，直流断路器8、正极直流接触器9、负极直流接触器10、熔断器11之间通过铜排15连接，直流断路器8输出端与双向变换电源模块2的直流输入接口24连接，且直流断路器8输入端正极与正极直流接触器9连接，直流断路器8、第一小型断路器25、第二小型断路器26、正极直流接触器9、负极直流接触器10和急停按钮19多重安全配置，实现了分选装置在运行过程和维护过程的多级保护，直流断路器8输入端负极与负极直流接触器10连接，正极直流接触器9功率端子一端与直流断路器8输入端正极连接，且正极直流接触器9功率端子另一端与熔断器11的第一端连接，控制线连接电气回路控制单元4的输出湿接点，反馈线连接电气回路控制单元4的第一输入干接点，负极直流接触器10功率端子一端与直流断路器8输入端负极连接，且负极直流接触器10功率端子另一端与负极输出接口16连接，控制线连接电气回路控制单元4的输出湿接点，反馈线连接电气回路控制单元4的第二输入干接点，熔断器11第一端连接正极直流接触器9，第二端连接正极输出接口17，负极直流接触器10与负极输出接口16之间设有电流传感器18，电流传感器18，规格为75mV/100A，通过采集线与电气回路控制单元4的电流采集接口连接。

其中，交流功率接口23与交流输入接口7连接。

其中，工作状态指示灯14安装在机箱20的顶部，且工作状态指示灯14采用黄红绿三色LED警示灯，指示状态分为就绪绿灯常亮、正常运行黄绿交替闪烁、故障黄灯常亮和急停红灯闪烁四个状态。

其中，电池管理系统和工控机1供电采用开关电源22供电，开关电源22规格为220Vac/24Vdc/75W。

工作原理：

（1）加载电池模块：将80V60Ah电池模块通过功率电缆连接至分选装置负极输出接口16和正极输出接口17，电池模块的采集线分别与分选装置的采集接口5连接，扫码或手工输入电池模块基础信息后，工控机1确认电池管理系统采集的24节电池电压和温度正常后，准备进入测试阶段，电气回路控制单元4控制机箱20工作状态指示灯14显示绿灯常亮；

（2）电池模块测试：在工控机1界面手工确认开始电池模块分选，工控机1根据所获得的电池模块信息，自动选择内置的测试工况生成指令并下发给双向变换电源模块2；双向变换电源模块2接收到指令后按顺序执行指令中的充放电步骤，直至完成测试；电池管理系统实时采集电池模块的电压、温度、电流和绝缘电阻数据，即时上传至工控机1；工控机1实时存储电池管理系统上传的数据，根据数据判断是否出现报警、保护等故障情况，如果出现故障情况及时下发中止测试指令，待故障排除后恢复测试。在测试期间工控机1能同步进行电池模块性能分析，得出中间结果并保存；电气回路控制单元4控制机箱20工作状态指示灯14显示黄绿交替闪烁。测试过程中，装置出现严重漏电或电池发生过充、过放等失控状态，可手工按下急停按钮19立即停止测试和关闭所有设备，此时电气回路控制单元4控制机箱20工作状态指示灯14显示红灯闪烁；

（3）电池模块后处理：电池模块测试工况完成后，工控机1向双向变换电源模块2和电池管理系统分别下发完成指令；双向变换电源模块2进入待机状态；电气回路控制单元4发出断开信号给控制机构，将正极直流接触器9和负极直流接触器10同时断开；同时电气回路控制单元4控制机箱20工作状态指示灯14显示绿灯常亮。同时工控机1完成电池模块最终分选结果的计算和存储，并在人机界面展示该电池模块为可配组电池模块。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种退役动力电池快速分选装置，包括工控机（1）、电池管理系统、双向变换电源模块（2）、控制机构、工作状态指示灯（14）、机箱（20）、交流输入接口（7）、负极输出接口（16）、正极输出接口（17）、开关电源（22）、交流功率接口（23）、直流输入接口（24）、第一小型断路器（25）和第二小型断路器（26），其特征在于：所述机箱（20）分为上下四层，且机箱（20）的底部设有脚轮（21），所述机箱（20）的最上层安装有工控机（1）及通信接口，且机箱（20）的第二层安装有电池管理系统和控制机构，所述机箱（20）的第三层设有上隔板（6）和下隔板（13），所述上隔板（6）和下隔板（13）之间安装有双向变换电源模块（2），所述机箱（20）的第四层设有底板（12），所述底板（12）和下隔板（13）之间形成预留空间，所述工控机（1）通过通信线束分别与电池管理系统和双向变换电源模块（2）连接，且工控机（1）位于电池管理系统的上方，所述双向变换电源模块（2）位于电池管理系统的下方，所述机箱（20）外安装有位于工控机（1）一侧的急停按钮（19）。

2.根据权利要求1所述的一种退役动力电池快速分选装置，其特征在于：所述电池管理系统包括电池模块参数采集单元（3）和电气回路控制单元（4），所述电池模块参数采集单元（3）和电气回路控制单元（4）相互之间通过通信线连接，所述电池模块参数采集单元（3）连接有采集接口（5）。

3.根据权利要求1所述的一种退役动力电池快速分选装置，其特征在于：所述控制机构包括直流断路器（8）、正极直流接触器（9）、负极直流接触器（10）、熔断器（11）和铜排（15），所述直流断路器（8）、正极直流接触器（9）、负极直流接触器（10）、熔断器（11）之间通过铜排（15）连接，所述直流断路器（8）输出端与双向变换电源模块（2）的直流输入接口（24）连接，且直流断路器（8）输入端正极与正极直流接触器（9）连接，所述直流断路器（8）输入端负极与负极直流接触器（10）连接，所述正极直流接触器（9）功率端子一端与直流断路器（8）输入端正极连接，且正极直流接触器（9）功率端子另一端与熔断器（11）的第一端连接，所述负极直流接触器（10）功率端子一端与直流断路器（8）输入端负极连接，且负极直流接触器（10）功率端子另一端与负极输出接口（16）连接，所述熔断器（11）第一端连接正极直流接触器（9），第二端连接正极输出接口（17），所述负极直流接触器（10）与负极输出接口（16之间设有电流传感器（18）。

4.根据权利要求1所述的一种退役动力电池快速分选装置，其特征在于：所述交流功率接口（23）与交流输入接口（7）连接。

5.根据权利要求1所述的一种退役动力电池快速分选装置，其特征在于：所述工作状态指示灯（14）安装在机箱（20）的顶部，且工作状态指示灯（14）采用黄红绿三色LED警示灯，指示状态分为就绪（绿灯常亮）、正常运行（黄绿交替闪烁）、故障（黄灯常亮）和急停（红灯闪烁）四个状态。

6.根据权利要求1所述的一种退役动力电池快速分选装置，其特征在于：所述电池管理系统和工控机（1）供电采用开关电源（22）供电，开关电源（22）规格为220Vac/24Vdc/75W。