智能电池制造技术

本发明专利技术涉及一种智能电池系统，属于电动汽车动力电池技术领域，该智能电池包括控制器和至少一个智能电池模块，该智能电池模块包括至少一节电池和一个具有模拟信号采集功能和能将模拟信号转换为数字信号并和控制器进行通信的电路系统，所述电路系统和智能电池模块一体封装，智能电池模块与控制器通信连接。该智能电池装配空间紧凑，所需的测量导线数量少，连接可靠性和信号采集的抗干扰性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池管理领域，特别是电动汽车的动力电池的管理，具体涉及一种具有电压与温度采集、SOC估计(State of charge,电池充电状态即电池剩余电量)、电池均衡等功能的智能控制器的智能电池系统。
技术介绍
动力电池组是电动汽车的核心部件，提供电能以驱动车辆行驶。由于在车辆中使用的动力电池一般需要较高的电压水平，所以需要将几十到上百块电池单体串联而成。为了保障电池的安全使用、提高电池寿命，需要一套电池管理系统对电池单体进行状态检测、安全保护和充放电控制。除此之外，一般还需要对电池单体进行均衡，即通过设置旁通分流回路来控制各个电池单体的充放电电流从而使各电池单体的电压保持一致。为了实现上述功能，目前较普遍的做法主要有两种，第一种是将所有电池的正负极都通过导线连到检测电路，还需要从一部分电池单体上安装温度传感器并连接测量信号导线。一个电动汽车电池组一般由至少约一百节电池单体组成，这样整个电池组的测量信号的导线需要约两百根以上。为了减少导线长度和提高系统可靠性，更多采用第二种方法，即分布式结构。分布式电池管理系统包含一个中心控制模块和几个分布式信号处理模块。分布式信号处理模块连接其周围几个电池单体的测量信号导线，经过信号处理后通过总线将信息发送至中心控制模块。虽然这种分布式电池管理系统减少了导线长度，但仍然需要通过导线将电池单体与分布式信号处理模块连接，电池组内依然存在大量导线。且测量导线往往是通过螺栓与电池极柱连接，增加了成组工作复杂度，且存在更多的潜在故障点。以上两种方法除了要使用大量导线，还需要较大规模的信号测量电路，这也增加了电池成组的复杂度、研发成本和生产成本。且模拟信号通过较长的导线连接到测量电路，致使信号对电磁干扰较敏感，影响测量精度甚至导致测量错误。另一方面，电池成组厂商需要一套算法来实现一些功能，比如:通过测量结果估计电池电量、限制电流来保证电池的安全使用等。但估计电量和设置限值依据的数据往往是电池制造厂商最清楚，而不是电池成组厂商。电池制造厂商通过反复的实验和测试掌握了电池的特性数据，虽然电池制造厂商会向电池成组厂商提供这些信息，但通常这些信息不会完整传达和被足够重视。
技术实现思路
为减少装配空间和提高信号采集的抗干扰性，本专利技术提供一种智能电池系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:该智能电池系统包括控制器和至少一个智能电池模块，该智能电池模块包括至少一节电池和一个具有模拟信号采集功能和能将模拟信号转换为数字信号并和控制器进行通信的电路系统，所述电路系统和智能电池模块一体封装，智能电池模块与控制器通信连接。由于电路系统和智能电池模块一体封装，所以在空间上是紧邻的，在装配上是互相固定的，减少了装配空间，提高了信号采集的抗干扰性。进一步地，智能电池模块与控制器的通信连接采用下列方式:多个智能电池模块之间的通信采用链式连接，即一个智能电池模块和他之前和之后的智能电池模块连接，串成一条链，数据在上述的链上传播，最后传给控制器，从而有效减少成组后的电池箱内的连线数量。进一步地，智能电池模块与控制器的通信连接采用下列方式:多个智能电池模块通过各自的通信接口接到同一个总线上，总线和控制器连接；同样可以有效减少成组后的电池箱内的连线数量。进一步地，智能电池模块中，设有温度传感器，温度传感器通过导线连接到电路系统，电路系统通过采集温度传感器的输出值获取智能电池模块的温度信息。进一步地，每节电池都设有均衡电路，由电路系统控制均衡电路的开关，控制每节单体电池单独均衡。进一步地，所述电路系统为专用集成电路或者为由分立元件和微处理器组成的可编程系统，以便减少成本并使得电池制造商能参与到电池控制系统设计中来。进一步地,设有显示装置,来显示电池的状态。进一步地，智能电池模块与控制器之间的通信内容包括电池电压、电池剩余电量、电池温度、和或电池状态。进一步地，控制器根据通信内容控制开关，所述开关控制电池和外部终端的通断，以便保证电池不过充、不过放。进一步地，所述智能电池系统用于电动汽车、电动自行车或移动设备，从而使得所述智能电池系统适应多元化应用。该智能电池系统的积极效果如下:第一，简化电池单体和电池管理系统间的连接方法，减少所需的测量导线数量，提高连接可靠性；第二，在空间上离电池最近的位置进行电压、温度等模拟信号到数字信号的转换，提高信号采集的抗干扰性；第三，通过可编程的智能电池系统，让电池制造商参与到电池控制系统设计中来。附图说明图1为电池模块内部结构示意图；图2为多节电池模块的一种互连方式示意图；图3为多节电池模块的另一种互连方式示意图；图4为带有外部显示的智能电池系统示意图；图中标记如下:10_通信线；11_电池模块；12_电路系统；13_第一导线；14_电池；15_第二导线；16_第三导线；17_第四导线；18_第一开关；19_电池模块正极；20_电池模块负极；21_第五导线；22_电阻；23_第二开关；24_温度传感器；50_控制器；51_通信接口 ；54_第三开关；55_电动机；71_通信总线；80_显示装置。具体实施例方式下面结合附图描述本专利技术优选的实施方式。如图1所示，一个智能电池模块11包括至少一节电池14、一个具有模拟信号采集功能和通信功能的电路系统12。需要说明的是，上述的电池14不一定是用于电动汽车的动力电池，比如也可以是电动自行车的动力电池或者移动设备的电池。同样电路系统12也可以是任何电路系统，比如可以是专用集成电路(ASIC Application Specific IntegratedCircuit)或者分立元件和微处理器组成的PCB (Printed Circuit Board)系统。为了表述的方便，假设电池14为电动车动力电池，电路系统12为ASIC。从成本上考虑，在大批量生产的情况下，ASIC电路系统12最多花费数美元，电动汽车动力电池的价格一般在数十至一百美元，此专利技术适合用于电动汽车动力电池上。还需要说明的是，电路系统12可以在智能电池模块11的外壳的内部，也可以在智能电池模块11的外壳的外部，重要的是电路系统12和智能电池模块11是一体的，在空间上是紧邻的，在装配上是互相固定的。在智能电池模块11中，电池14的正负极分别通过第一导线13和第二导线15连接到ASIC 12上。ASIC 12可以是由电池14通过第一导线13和第二导线15来供电的，也可以是由外部供电的(由外部供电的电路未在图1中画出)。ASIC12通过第一导线13和第二导线15来采集电池的电压，并可以将其转化为数字量。智能电池模块的正极19和负极20可以直接连到电池14的正负极，也可以通过图1中的第一开关18互相连接。需要说明的是，第一开关18可以是任何一种开关，比如可以是大功率场效应管。第一开关18可以导通或者切断电池14的充放电回路，控制第一开关18的信号由ASIC 12发出，通过第三导线16对第一开关18进行控制。同时第一开关18的B端，即智能电池模块的负极20，通过第四导线17连接到ASIC 12。ASIC 12通过测量导线15和导线17之间的电压，并且知道第一开关18的导通电阻的情况下，可以计算出流过电池14的电流的大小和方向。在智能电池模块11中，可以有一个温度传感器24，它可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能电池系统，该智能电池系统包括控制器和至少一个智能电池模块，该智能电池模块包括至少一节电池和一个具有模拟信号采集功能和能将模拟信号转换为数字信号并和控制器进行通信的电路系统，其特征在于：所述电路系统和智能电池模块一体封装，智能电池模块与控制器通信连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱雪洲，华剑锋，田硕，李立国，孟庆然，
申请(专利权)人：北京科易动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：