(57)【要約】円柱形リチウムイオン電池の化成グレーディング装置であって、フレームと、円柱形リチウムイオン電池の充放電に用いられる充放電電源箱と、円柱形リチウムイオン電池の正負極を把持する電池クランプ機構と、円柱形リチウムイオン電池が載置される電池トレイと、制御器とを含む。フレームは電池を化成グレーディングするための上下複数層の加工ステーションを備え、各層の加工ステーションには、充放電電源箱と電池クランプ機構とが取り付けられている。充放電電源箱の送電端子は電池クランプ機構の送電端子に電気的に接続されている。充放電電源箱の制御端子と、電池クランプ機構の制御端子とはそれぞれ制御器の信号伝送ポートに信号接続され、制御器による充放電電源箱及び電池クランプ機構への制御が実現されている。本発明の有益な効果は以下の通りである。本発明の装置によって、ソフトパックリチウムイオン電池の化成とグレーディングの２つのプロセスを完了することができ、その恒温性と安全機能によって電池品質とシステムの安全性とを効果的に向上させることができる。
2021511618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、円柱形リチウムイオン電池を充放電するのに用いられる充放電電源箱と、円柱形リチウムイオン電池の正負極を把持する電池クランプ機構と、円柱形リチウムイオン電池が載置される電池トレイと、制御器とを含み、
前記フレームは電池を化成グレーディングするための上下複数層の加工ステーションを備え、各層の前記加工ステーションに前記充放電電源箱と前記電池クランプ機構が取り付けられており、
前記充放電電源箱の送電端子は前記電池クランプ機構の送電端子に電気的に接続されており、前記充放電電源箱の制御端子と、前記電池クランプ機構の制御端子とはそれぞれ前記制御器の信号伝送ポートに信号接続され、制御器による充放電電源箱及び電池クランプ機構への制御が実現されていることを特徴とする円柱形リチウムイオン電池の化成グレーディング装置。
【請求項２】
前記充放電電源箱は、電源筺体と、電子回路と、制御ユニット板と、駆動力基板と、システム補助電源と、ＡＣとＤＣとの間で双方向に電流を流す機能及び変換機能を有するインバータ電源と、放熱ファンとを含み、
前記電子回路、前記駆動力基板、前記制御ユニット板、前記システム補助電源、前記インバータ電源及び前記放熱ファンは、全て電源筺体内に配置されており、さらに前記制御ユニット板は前記駆動力基板に配置されており、前記電子回路、前記駆動力基板及び前記システム補助電源はそれぞれ前記制御ユニット板と電気的に接続されており、前記制御ユニット板は通信インターフェースボードを介して前記制御器の信号と双方向に接続されており、
前記駆動力基板の信号伝送端子は前記インバータ電源の信号伝送ポートに信号接続されており、前記放熱ファンの吹出口は前記フレームの外部に向けられ、前記放熱ファンの制御端子は前記制御器の信号出力端子に電気的に接続されており、前記フレーム内の部品の放熱に用いられることを特徴とする請求項１に記載の円柱形リチウムイオン電池の化成グレーディング装置。
【請求項３】
前記電子回路は、単一の円柱形リチウムイオン電池の充放電に対する双方向ＤＣ／ＤＣユニットと、電池電圧と充放電電流のリアルタイム高精度高速サンプリング回路と、正確に制御された充放電定電圧制御回路と、正確に制御された充放電定電流制御回路と、リアルタイム監視及び保護ユニットと、前記電池クランプ駆動機構に内蔵された空気式部品制御及びセンササンプリング制御回路とを含むことを特徴とする請求項２に記載の円柱形リチウムイオン電池の化成グレーディング装置。
【請求項４】
前記駆動力基板は、マルチパス制御ＤＣ／ＤＣユニットと、電圧電流監視及び保護ユニットと、ヒートシンクと、定電流定電圧制御回路とを含み、
前記マルチパス制御ＤＣ／ＤＣユニットは、前記ヒートシンク、前記定電流定電圧制御回路、及び前記電圧電流監視及び保護ユニットに信号接続されており、
前記インバータ電源の接続ポートはグリッド、前記マルチパス制御ＤＣ／ＤＣユニットの入力端子と電気的に接続されることによってグリッド電流を交流から直流に変換して電池を充電する、又は、電池放電電流を交流に変換してグリッドに入力することによって、電池の充電時に、前記駆動力基板回路が前記インバータ電源から電流ＡＣ／ＤＣを取得し、電池の放電時に、前記駆動力基板回路が前記インバータ電源から電流ＤＣ／ＡＣを放出する、エネルギー回収の機能を有する放電回路が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の円柱形リチウムイオン電池の化成グレーディング装置。
【請求項５】
前記電池クランプ駆動機構は、上部プローブ板と、上部基板と、上部プローブ板昇降機構と、下部プローブ板と、下部基板と、下部プローブ板昇降機構と、電池トレイ支持板と、接続ワイヤハーネスとを含み、
前記上部基板および前記下部基板は、前記フレームに対応する加工ステーションの上下内面に平行に対向して取り付けられ、両者の間に固定ロッドが接続され、且つ前記上部基板および前記下部基板の対向する両端面にそれぞれ上プローブ板昇降機構および下部プローブ板昇降機構が取付けられ、
前記上部プローブ板昇降機構の移動端と前記下部プローブ板昇降機構の移動端とは、接近する方向又は離隔する方向に移動するように保持され、前記電池トレイ支持板は、前記上部基板と前記下部基板との間の前記固定ロッドに配置され、
前記上部プローブ板と前記下部プローブ板とが水平に対向するように前記電池トレイ支持板の上下両側に配置され、且つ前記上部プローブ板のプローブおよび前記下部プローブ板のプローブとが対向するように保持され、
前記上部プローブ板と前記上部プローブ板昇降機構の移動端とが固着され、前記下部プローブ板と前記下部プローブ板昇降機構の移動端とが固着され、
前記上部プローブ板と前記下部プローブ板とは、前記上部プローブ板昇降機構と前記下部プローブ板昇降機構との駆動により接近する方向又は離隔する方向に移動することにより、２つの前記プローブ板の間に配置された円柱形リチウム電子電池の正負極の締め付け又は解放を行い、
前記上部プローブ板のプローブおよび前記下部プローブ板のプローブは、接続ワイヤハーネスを介して前記充放電電源箱の送電端子に電気的に接続され、円柱形リチウム電子電池の充放電に用いられ、
前記上部プローブ板昇降機構の制御端子および前記下部プローブ板昇降機構の制御端子は、それぞれ前記制御器の対応する信号出力端子に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の円柱形リチウムイオン電池の化成グレーディング装置。
【請求項６】
前記電池クランプ駆動機構には、さらに恒温制御装置が設けられ、前記恒温制御装置は、循環風板と、煙及び温度センサと、消火噴霧装置とを含み、
前記循環風板は前記上部基板及び前記下部基板に配置され、且つ前記循環風板に複数の通気口が設けられ、前記上部プローブ板、前記下部プローブ板に換気用の複数の通気口が分布しており、
外部恒温風がプローブ板の通気口を通して前記電池トレイ内に導入され、電池の発熱によって生じた熱量を排出し、電池を常に保持された恒温環境下で稼働させることができ、
前記煙及び温度センサの信号出力端子は、前記制御器の信号入力端子と信号接続されており、
前記消火噴霧装置は、消火噴霧管と、制御弁と、噴霧ヘッドとを含み、前記消火噴霧管は加工ステーションに配置され、前記消火噴霧管の吸水口は外部消火剤源と連通し、
前記消火噴霧管の出水口には、前記加工ステーション上の電池トレイの消火を行う噴霧ヘッドが取り付けられており、
前記制御弁は噴霧管に配置され、且つ前記制御端子は前記制御器の対応する信号出力端子と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１又は５に記載の円柱形リチウムイオン電池の化成グレーディング装置。
【請求項７】
前記下部プローブ板と前記下部基板との間の固定ロッドには位置決めブロックが配置され、上部プローブ板の接触位置及び下部プローブ板の接触位置を制限して、その中に挟まれた円柱形リチウムイオン電池の正負極と接触することに用いられることを特徴とする請求項６に記載の円柱形リチウムイオン電池の化成グレーディング装置。
【請求項８】
前記電池トレイはベースと外枠とを含み、前記外枠の底部は前記ベースに固定接続され、両者は円柱形リチウムイオン電池が載置されるキャビティを取り囲み、且つ前記ベースには、円柱形リチウムイオン電池を垂直に載置するための複数の電池溝が設けられており、各電池溝には対応するように前記下部プローブ板のプローブが貫通するための定位孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の円柱形リチウムイオン電池の化成グレーディング装置。
【請求項９】
前記ベース又は前記外枠にはトレイＩＤ番号が表示されていることを特徴とする請求項８に記載の円柱形リチウムイオン電池の化成グレーディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円柱形リチウムイオン電池の化成グレーディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
円柱形リチウムイオン電池の製造技術において、化成とグレーディングは非常に重要なプロセスである。化成とは、電気エネルギーを用いて電池内部の活性化を行い、電池負極にＳＥＩ膜を形成することである。品質が良い化成装置は電池が比較的良い充放電性能と循環寿命とを有することを保証できる。グレーディングはすでに活性化された電池に対していくつかのフル負荷の充放電循環プロセスを行って、直流内部抵抗、充放電電圧、定電流放電、定電圧放電、定電力放電特性をテストし、グループ分けして同じ電気パラメータの電池を選択して、直列並列接続を行い、電池組合せ後の  リービッヒの最小律効果を減少させる。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の目的は、従来の円柱形リチウムイオン電池の化成グレーディングのプロセスにおいて頻発する電池品質及び生産安全性に影響を与える場合に、例えば電池が充放電中に発熱することによるトレイ内部の温度差が大きくなって、電池容量テストの精度に大きな影響を与えること、及び電池自体の欠陥又は装置欠陥による電池異常又は発火が発生することに対して、安全で効果的に発火を防止する円柱形リチウムイオン電池の化成グレーディング装置を提案することである。
【０００４】
本発明に記載の円柱形リチウムイオン電池の化成グレーディング装置の特徴は以下のとおりである。フレームと、円柱形リチウムイオン電池を充放電するのに用いられる充放電電源箱と、円柱形リチウムイオン電池の正負極を把持する電池クランプ機構と、円柱形リチウムイオン電池が載置される電池トレイと、制御器とを含み、前記フレームは電池を化成グレーディングするための上下複数層の加工ステーションを備え、各層の前記加工ステーションに前記充放電電源箱と前記電池クランプ機構が取り付けられている。前記充放電電源箱の送電端子は前記電池クランプ機構の送電端子に電気的に接続されている。前記充放電電源箱の制御端子と、前記電池クランプ機構の制御端子とはそれぞれ前記制御器の信号伝送ポートに信号接続され、制御器による充放電電源箱及び電池クランプ機構への制御が実現されている。
【０００５】
前記充放電電源箱は電源筺体と、電子回路と、制御ユニット板と、駆動力基板と、システム補助電源と、ＡＣとＤＣとの間で双方向に電流を流す機能及び変換機能を有するインバータ電源と、放熱ファンとを含み、前記電子回路、駆動力基板、制御ユニット板、システム補助電源、インバータ電源及び放熱ファンは全て電源筺体内に配置されている。さらに制御ユニット板は駆動力基板に配置される。前記電子回路、駆動力基板及びシステム補助電源はそれぞれ前記制御ユニット板と電気的に接続されている。前記制御ユニット板は通信インターフェースボードを介して制御器信号と双方向に接続されている。前記駆動力基板の信号伝送端子は前記インバータ電源の信号伝送ポートに信号接続されている。前記放熱ファンの吹出口はフレーム外部に向けられ、前記放熱ファンの制御端子は前記制御器の信号出力端子に電気的に接続されており、フレーム内の部品の放熱に用いられる。
【０００６】
前記電子回路は、単一のリチウムイオン電池を充放電するために双方向に電流を流すことが可能なＤＣ／ＤＣ電源、安全保護基準電抵抗、精密制御を受け入れる充放電定電流制御ループ、充放電定電圧制御ループ、及び主基準と微調整基準２段基準との合成回路を含む。
【０００７】
前記駆動力基板は、マルチパス制御ＤＣ／ＤＣユニットと、電圧電流監視及び保護ユニットと、ヒートシンクと、定電流定電圧制御回路とを含み、前記マルチパス制御ＤＣ／ＤＣユニットは、前記ヒートシンク、定電流定電圧制御回路、及び電圧電流監視及び保護ユニットに信号接続されている。前記インバータ電源の接続ポートは、グリッド、マルチパス制御ＤＣ／ＤＣユニットの入力端子と電気的に接続されることによってグリッド電流を交流から直流に変換して電池を充電する、又は、電池放電電流を交流に変換してグリッドに入力する。即ち電池の充電時に、駆動力基板回路がインバータ電源から電流ＡＣ／ＤＣを取得し、電池の放電時に、駆動力基板回路がインバータ電源から電流ＤＣ／ＡＣを放出し、エネルギー回収の機能を有する放電回路が形成されている。
【０００８】
前記電池クランプ駆動機構は、上部プローブ板と、上部基板と、上部プローブ板昇降機構と、下部プローブ板と、下部基板と、下部プローブ板昇降機構と、電池トレイ支持板と、接続ワイヤハーネスとを含む。前記上部基板および前記下部基板はフレームに対応する加工ステーションの上下内面に平行に対向して取り付けられている。両者の間には固定ロッドが接続され、上部基板および前記下部基板の対向する両端面にそれぞれ上プローブ板昇降機構および下部プローブ板昇降機構が取付けられている。上部プローブ板昇降機構の移動端と下部プローブ板昇降機構の移動端とは接近する方向又は離隔する方向に移動するように保持されている。前記電池トレイ支持板は上部基板と下部基板との間の固定ロッドに配置されている。前記上部プローブ板と前記下部プローブ板とが水平に対向して電池トレイ支持板の上下両側に配置され、上部プローブ板のプローブおよび下部プローブ板のプローブとが対向するように保持され、前記上部プローブ板と上部プローブ板昇降機構の移動端とが固着され、下部プローブ板と前記下部プローブ板昇降機構の移動端とが固着され、上部プローブ板と下部プローブ板とは上部プローブ板昇降機構と下部プローブ板昇降機構との駆動によって接近する方向又は離隔する方向に移動することにより、２つのプローブ板の間に配置された円柱形リチウム電子電池の正負極の締め付け又は解放を行う。前記上部プローブ板のプローブおよび下部プローブ板のプローブは接続ワイヤハーネスを介して前記充放電電源箱の送電端子に電気的に接続され、円柱形リチウム電子電池の充放電に用いられる。前記上部プローブ板昇降機構の制御端子および前記下部プローブ板昇降機構の制御端子はそれぞれ前記制御器の対応する信号出力端子に電気的に接続されている。
【０００９】
前記電池クランプ駆動機構には、さらに恒温制御装置が設けられ、前記恒温制御装置は循環風板と、煙及び温度センサと、消火噴霧装置とを含み、循環風板は前記上部基板及び下部基板に配置され、且つ循環風板に複数の通気口が設けられ、上部プローブ板、下部プローブ板に換気用の複数の通気口が分布している。外部恒温風がプローブ板の通気口を通して電池トレイ内に導入され、電池の発熱によって生じた熱量を排出し、電池を常に保持された恒温環境下で稼働させることができる。前記煙及び温度センサの信号出力端子は前記制御器の信号入力端子と信号接続されている。前記消火噴霧装置は、消火噴霧管と、制御弁と、噴霧ヘッドとを含む。前記消火噴霧管は加工ステーションに配置され、消火噴霧管の吸水口は外部消火剤源と連通し、消火噴霧管の出水口には、加工ステーション上の電池トレイの消火を行う噴霧ヘッドが取り付けられている。前記制御弁は噴霧管に配置され、且つ前記制御端子は前記制御器の対応する信号出力端子と電気的に接続されている。
【００１０】
前記下部プローブ板と下部基板との間の固定ロッドには位置決めブロックが配置され、上部プローブ板の接触位置及び下部プローブの接触位置を制限して、その中に挟まれた円柱形リチウムイオン電池の正負極と接触することに用いられる。
【００１１】
前記電池トレイはベースと外枠とを含む。前記外枠底部はベースに固定接続され、両者は円柱形リチウムイオン電池が載置されるキャビティを取り囲み、且つベースには、円柱形リチウムイオン電池を垂直に載置するための複数の電池溝が設けられており、各電池溝には対応するように下部プローブ板のプローブが貫通するための定位孔が設けられている。
【００１２】
前記ベース又は外枠にはトレイＩＤ番号が表示されている。
【００１３】
電池トレイには難燃性材質が採用され、射出成形されている。各電池トレイには、２５６−４００本の電池を取り付けることができ、各電池は電池トレイの中に直立的に載置され、作動中に電池本体が損傷しないように保護されている。このようなトレイの形式は、高さが高く、直径が小さい、円柱形リチウムイオン電池の外形上の特徴を十分に利用し、平面空間を最も効率的に活用し、生産と貯蔵に要する敷地を節約し、同時に生産工程での搬送において、電池トレイを担体として搬送の効率及び安全性を大幅に向上させる。
【００１４】
稼働時に、自動搬送装置（例えば、スタッカー）によって電池トレイを電池トレイ支持板の所定位置に置き、プローブ板昇降機構によって上部プローブ板を所定の位置まで降下させ、下部プローブ板を所定の位置まで上昇させ、上下部プローブ板の接触面と電池の正負電極とを緊密に接触させ、且つ設定された圧縮ストロークに到達させ、接続ワイヤハーネスに通電する。同時に、循環風板は外部恒温風をプローブ板の通風構造を通して電池トレイ内に導入させ、電池発熱によって生じた発熱量を排出させて、電池を常に保持された恒温環境で稼働させる。電池が発火する時に、煙及び温度センサは警報を発し、自動的に消火噴霧処理を起動する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の装置によって、ソフトパックリチウムイオン電池の化成とグレーディングの２つのプロセスを完了することができ、その恒温性と安全機能によって電池品質とシステムの安全性とを効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１ａ】本発明の構成正面図である。
【図１ｂ】本発明の側面図である。
【図１ｃ】本発明の背面図である。
【図１ｄ】本発明の上面図である。
【図２ａ】本発明の充放電電源箱の正面図である。
【図２ｂ】本発明の充放電電源箱の上面図である。
【図２ｃ】本発明の充放電電源箱の右側面図である。
【図２ｄ】本発明の充放電電源箱の制御ユニット板が駆動力基板に位置している概略図である。
【図２ｅ】本発明の充放電電源箱の正面図である。
【図３ａ】本発明の電池トレイのクランプ駆動機構の構造概略図である。
【図３ｂ】本発明の電池トレイのクランプ駆動機構の正面図である。
【図３ｃ】本発明の電池トレイのクランプ駆動機構の側面図である。
【図３ｄ】本発明の電池トレイのクランプ駆動機構のプローブ板上の通気口の概略図である。
【図４ａ】本発明の電池トレイ構造の概略図である。
【図４ｂ】本発明の電池トレイの正面図である。
【図４ｃ】本発明の電池トレイの側面図である。
【図４ｄ】本発明の電池トレイのＩＤ番号の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明について更に説明する。
【００１８】
参照図面：
【００１９】
本発明の実施例１に係る円柱形リチウムイオン電池化成グレーディング装置は、フレーム１と、円柱形リチウムイオン電池を充放電するための充放電電源箱２と、円柱形リチウムイオン電池の正負極を把持するための電池クランプ機構３と、円柱形リチウムイオン電池が載置される電池トレイ４と、制御器とを含む。前記フレームは電池を化成グレーディングするための上下複数層の加工ステーションを備える。各層の加工ステーションには、前記充放電電源箱と電池クランプ機構が取り付けられる。前記充放電電源箱の送電端子は前記電池クランプ機構の送電端子に電気的に接続されている。前記充放電電源箱の制御端子と、前記電池クランプ機構の制御端子とはそれぞれ前記制御器の信号伝送ポートに信号接続され、制御器による充放電電源箱及び電池クランプ機構への制御が実現されている。
【００２０】
充放電電源箱２は、電源筺体２１、電子回路、制御ユニット板２２、駆動力基板２３、電子回路自体の稼働に必要なシステム補助電源２４、ＡＣとＤＣとの間で双方向に電流を流す機能及び変換機能を有するインバータ電源２５、及び、放熱ファン２６を含む。前記電子回路、駆動力基板、制御ユニット板、システム補助電源、インバータ電源及び放熱ファンは全て電源筺体内に配置され、且つ制御ユニット板は駆動力基板に配置されている。前記電子回路の送電端子は、前記システム補助電源の送電端子と電気的に接続されている。前記電子回路、駆動力基板及びシステム補助電源は、それぞれ前記制御ユニット板と電気的に接続されている。前記制御ユニット板は、通信インターフェースボードを介して、制御器信号に双方向接続されている。前記駆動力基板の信号伝送端子は、前記インバータ電源の信号伝送ポートに信号接続されている。前記放熱ファンの吹出口はフレーム外部に向いている。前記放熱ファンの制御端子は、前記制御器の信号出力端子に電気的に接続されており、フレーム内部部品を放熱することに用いられる。
【００２１】
前記電子回路は、単一の円柱形リチウムイオン電池の充放電に対する双方向ＤＣ／ＤＣユニットと、電池電圧と充放電電流のリアルタイム高精度高速サンプリング回路と、正確に制御された充放電定電圧制御回路と、正確に制御された充放電定電流制御回路と、リアルタイム監視及び保護ユニットと、電池クランプ駆動機構に内蔵された空気式部品制御及びセンササンプリング制御回路とを含む。前記電子回路の各部品の給電端子、グリッドは、それぞれ前記システム補助電源の送電端子に電気的に接続されている。
【００２２】
双方向ＤＣ／ＤＣユニットはパワー回路に電池を直接に接続し、サンプリング回路は電池電圧と充放電電流の結果を収集することにより回路制御を介してパワー回路の状態を調整する。このように制御された充放電プロセスを完了し、監視及び保護ユニットがセンサ信号及び電池電圧電流信号をサンプリングすることによって、空気式部品等に対して制御に必要な保護動作を実施する。これらのユニット回路はいずれもＰＣＢ集積又はケーブルによって物理的に接続されている。
【００２３】
駆動力基板２３は、マルチパス制御ＤＣ／ＤＣユニット２３１、電圧電流監視及び保護ユニット２３２、ヒートシンク２３３、及び定電流定電圧制御回路２３４を含む。前記マルチパス制御ＤＣ／ＤＣユニットは、前記ヒートシンク、定電流定電圧制御回線、及び電圧電流監視及び保護ユニット信号に接続されている。前記インバータ電源の接続ポートは、グリッド、マルチパス制御ＤＣ／ＤＣユニットの入力端子に電気的に接続され、グリッド電流を交流から直流に変換して電池を充電する、又は、電池放電電流を交流給電に変換してグリッドに入力する。即ち電池充電時に、駆動力基板回路がインバータ電源から電流ＡＣ／ＤＣを取得する。電池放電時に、駆動力基板回路はインバータ電源から電流ＤＣ／ＡＣを放電する。このように、エネルギー回収の機能を有する放電回路が形成されている。
【００２４】
電池クランプ駆動機構３は、上部プローブ板３５と、上部基板３２ａと、上部プローブ板昇降機構３４ａと、下部プローブ板３６と、下部基板３２ｂと、下部プローブ板昇降機構３４ｂと、電池トレイ支持板３３と、接続ワイヤハーネス３７とを含む。前記上部基板および前記下部基板は、フレームに対応する加工ステーションの上下内面に平行に対向して取り付けられている。両者の間には固定ロッド３３１が接続され、且つ上部基板および前記下部基板の対向する両端面にそれぞれ上プローブ板昇降機構および下部プローブ板昇降機構が取付けられている。上部プローブ板昇降機構の移動端と下部プローブ板昇降機構の移動端とは、接近する方向又は離隔する方向に移動するように保持されている。前記電池トレイ支持板は上部基板と下部基板との間の固定ロッドに配置されている。前記上部プローブ板と前記下部プローブ板が水平に対向するように電池トレイ支持板の上下両側に配置され、且つ上部プローブ板のプローブおよび下部プローブ板のプローブが対向するように保持され、前記上部プローブ板と上部プローブ板昇降機構の移動端とが固着され、下部プローブ板と前記下部プローブ板昇降機構の移動端とが固着され、上部プローブ板と下部プローブ板とは上部プローブ板昇降機構と下部プローブ板昇降機構との駆動によって接近する方向又は離隔する方向に移動することにより、２つのプローブ板の間に配置された円柱形リチウム電子電池の正負極の締め付け又は解放を行う。前記上部プローブ板のプローブおよび下部プローブ板のプローブは接続ワイヤハーネスを介して前記充放電電源箱の送電端子に電気的に接続され、円柱形リチウム電子電池の充放電に用いられる。前記上部プローブ板昇降機構の制御端子および前記下部プローブ板昇降機構の制御端子は、それぞれ前記制御器の対応する信号出力端子に電気的に接続されている。
【００２５】
前記電池クランプ駆動機構には、さらに恒温制御装置が設けられている。前記恒温制御装置は、循環風板３１と、煙及び温度センサ３９と、消火噴霧装置４０とを含む。循環風板は前記上部基板及び下部基板に配置され、且つ循環風板に複数の通気口３０が設けられ、上部プローブ板、下部プローブ板に換気用の複数の通気口が分布している。外部恒温風がプローブ板の通気口を通して電池トレイ内に導入され、電池の発熱によって生じた熱量を排出し、電池を常に保持された恒温環境下で稼働させることができる。前記煙及び温度センサの信号出力端子は、前記制御器の信号入力端子と信号接続されている。前記消火噴霧装置は、消火噴霧管と、制御弁と、噴霧ヘッドとを含む。前記消火噴霧管は加工ステーションに配置され、消火噴霧管の吸水口は外部消火剤源と連通し、消火噴霧管の出水口には、加工ステーション上の電池トレイの消火を行う噴霧ヘッドが取り付けられている。前記制御弁は噴霧管に配置され、且つ前記制御端子は前記制御器の対応する信号出力端子と電気的に接続されている。
【００２６】
前記下部プローブと下部基板との間の固定ロッドには位置決めブロック３８が配置され、上部プローブ板の接触位置及び下部プローブの接触位置を制限して、その中に挟まれた円柱形リチウムイオン電池の正負極と接触することに用いられる。
【００２７】
電池トレイ４はベース４１と外枠４４とを含む。前記外枠底部はベースと固定接続され、両者は円柱形リチウムイオン電池４２が載置されるキャビティを取り囲み、且つベースには、円柱形リチウムイオン電池を垂直に載置するための複数の電池溝が設けられており、各電池溝には対応するように下部プローブ板のプローブが貫通するための定位孔が設けられている。
【００２８】
前記ベース又は外枠にはトレイＩＤ番号４３が表示されている。
【００２９】
電池トレイには難燃性材質が採用され、射出成形されている。各電池トレイには、２５６−４００本の電池を取り付けることができ、各電池は電池トレイの中に直立的に載置され、作動中に電池本体が損傷しないように保護されている。このようなトレイの形式は、高さが高く、直径が小さい、円柱形リチウムイオン電池の外形上の特徴を十分に利用し、平面空間を最も効率的に活用し、生産と貯蔵に要する敷地を節約し、同時に生産工程での搬送において、電池トレイを担体として搬送の効率及び安全性を大幅に向上させる。
【００３０】
稼働時に、自動搬送装置（例えば、スタッカー）によって電池トレイを電池トレイ支持板の所定位置に置き、プローブ板昇降機構によって上部プローブ板を所定の位置まで降下させ、下部プローブ板を所定の位置まで上昇させ、上下部プローブの接触面と電池の正負電極とを緊密に接触させ、且つ設定された圧縮ストロークに到達させ、接続ワイヤハーネスに通電する。同時に、循環風板は外部恒温風をプローブ板の通風構造を通して電池トレイ内に導入させ、電池発熱によって生じた発熱量を排出させて、電池を常に保持された恒温環境で稼働させる。電池が発火する時に、煙及び温度センサは警報を発し、自動的に消火噴霧処理を起動する。
【００３１】
実施例２に係る円柱形リチウムイオン電池の化成グレーディング装置は、前記電池トレイが稼働する時に、前記電池クランプ駆動機構内に配置され、稼働しない時にフレーム外に配置される。充放電電源箱と電池クランプ駆動機構とは接続ワイヤハーネスによって、フレーム内で相互に電気的に接続されている。
【００３２】
前記充放電電源箱はエネルギー回収型充放電電源箱であり、２５６−４００本の電池に対して充放電プロセスを同時に行うことができる。電子回路には以下のものが含まれている。すなわち、単一の円柱形リチウムイオン電池の充放電に対する双方向ＤＣ／ＤＣユニットと、電池電圧と充放電電流のリアルタイム高精度高速サンプリング回路と、正確に制御された充放電定電圧制御回路と、正確に制御された充放電定電流制御回路と、リアルタイム監視及び保護ユニットと、電池クランプ駆動機構に内蔵された空気式部品制御及びセンササンプリング制御回路とである。制御ユニット板に通信及び制御インターフェースが設けられ、所定の通信プロトコルによって制御器内に配置された制御ソフトウェアとのデータ交換を可能にし、電池のリアルタイムデータを収集し、電池の充放電プロセスに対して制御を行い、異常データを発見した電池又は制御ソフトウェアによって提示された異常電池に対してリアルタイム保護を行い、安全危険を回避し、必要に応じて電池のクランプ駆動機構を制御する。インバータ電源はグリッドとＤＣ／ＤＣユニットとを接続する機能を有しており、電池充電エネルギーを提供し、電池放電エネルギーを収集して、ＡＣ端子に戻し、充電する時に、グリッドエネルギーを交流から直流に変換して、電圧を下げて、放電する時に、電池エネルギーを昇圧して交流電流に変換してＡＣ端子に戻す。システム補助電源はグリッドと電子回路の各部分給電端子とを連結して、各チップと部品に必要な電気エネルギーを提供する。
【００３３】
自動搬送装置（例えば、スタッカー）によって電池トレイを電池トレイ支持板の所定位置に置き、プローブ板昇降機構によって上部プローブ板を所定の位置まで降下させ、下部プローブ板を所定の位置まで上昇させ、上下部プローブの接触面と電池の正負電極とを緊密に接触させ、且つ設定された圧縮ストロークに到達させ、接続ワイヤハーネスに通電する。同時に、循環風板は外部恒温風をプローブ板の通風構造を通して電池トレイ内に導入され、電池発熱によって生じた発熱量を排出させ、電池を常に保持された恒温環境で稼働させる。電池が発火する時に、煙及び温度センサは警報を発し、自動的に消火噴霧処理を起動する。
【００３４】
前記電池トレイには、製造需要に応じて２５６−４００個の電池溝が設けられる。電池は垂直に載置される。
【００３５】
制御器は、充放電電源箱内の制御ユニット板と通信して、リチウムイオン電源の化成グレーディング工程条件を制御ユニット板に発信し、且つ所定時間に電池の電圧電流データ及び装置状態を採集して、電池データを保存し、データを監視し且つ生産管理システム（ＭＥＳ）にアップロードする。制御ソフトウェアは予め設定されたリスクデータモデルに基づいて収集された電池データに対して照合分析を行い、条件に合致するリスク電池に対してワンチップマイクロコンピュータに保護処理をとるよう通知する。一つの制御ソフトウェアは複数台の充放電電源箱を同時に管理することができる。
【００３６】
電源箱２内には複数の駆動力基板が配置されている。各ボードは複数の充放電回路を有する。充放電回路はインバータ電源と接続されている。リチウム電池が充電する時に、パワー回路は、インバータ電源が順方向に稼働することからエネルギーを獲得して、リチウム電池にチャージする。リチウム電池が放電する時に、パワー回路は、リチウム電池エネルギーをインバータ電源の逆方向に稼働によってＡＣ端子に戻して、エネルギー回収を実現し、エネルギーを節約する。
【００３７】
筐体内の制御回路基板２２は、通信インターフェースを介して制御ソフトウェアに接続され、電池の充放電機能の制御を受信すると同時に、リチウム電池の各種電気パラメータ情報を記録して制御器にフィードバックする。電池トレイ４には、２５６−４００本円柱形リチウム電池４２を置くことができ、電池トレイ４上のＩＤ番号４３はトレイ内の２５６−４００本リチウム電池４２の担体番号であり、プロセス管理に用いられる。電池トレイ４がリチウム電池４２に搭載された後に、自動搬送装置（例えば、スタッカー）によって電池トレイを電池トレイ支持板３３に置き、プローブ板昇降機構３４によって上部プローブ板３５を位置決めブロック３８で限定される位置まで降下させ、下部プローブ板３６を位置決めブロック３８で限定される位置まで上昇させ、上下部プローブの接触面と電池の正負電極とを緊密に接触させ、且つ設定された圧縮ストロークに到達させ、接続ワイヤハーネスに通電する。同時に、循環風板３１は外部恒温風を上部プローブ板３５の通風構造を通して電池トレイ４エリア内に導入させて、電池発熱によって生じた発熱量を排出させ、電池を常に保持された恒温環境で稼働させる。電池が発火する時に、煙及び温度センサ３９は警報を発し、且つ消火噴霧管路と噴霧ヘッド４０とは自動的に消火噴霧処理を起動して電池トレイエリアに消火剤を噴霧する。
【００３８】
本明細書の実施例に記載の内容は、本発明概念の実現形態の列挙に過ぎず、本発明の保護範囲は実施例に記載された具体的な形態に限定されるものではなく、本発明の保護範囲も当業者が本発明の概念に基づいて想到できる同等技術手段を含む。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図２ｅ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【国際調査報告】
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