CN102623764A - 一种具有内置soc监测与通讯功能的动力锂电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有内置SOC监测与通讯功能的动力锂电池，包括电池外壳，所述电池外壳内放置有电池单体，所述电池外壳上设有正极和负极，所述电池单体上设有正极连接结构体和负极连接结构体，所述正极与正极连接结构体相连，所述负极与负极连接结构体相连，所述电池外壳内还设有与外部系统相连的嵌入式单体电池管理系统；所述正极与正极连接结构体之间设有电流传感器，所述负极与负极连接结构体之间设有电流传感器，所述电流传感器与所述嵌入式单体电池管理系统相连；所述正极与负极之间设有电压传感器，所述电压传感器与所述嵌入式单体电池管理系统相连。本发明可以减低对应用系统的过程控制要求，减低外部系统的开销。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种具有内置SOC监测与通讯功能的动力锂电池。
背景技术
目前，所有动力锂电池的应用系统，必须配置外部的电池管理系统(BATTERYMANAGEMENT SYSTEM，简称“BMS”)，其管理过程必须是涉及到各个单体电池的参数，无一例外的是，一旦BMS系统损坏或可靠性下降，必然波及整个应用系统的运行。
整个应用系统，如纯电动汽车的应用系统必须对每个电池单体的电压、电流、温度、SOC做出监测，并通过网络系统提供给整车控制系统，用以协调过程控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有内置SOC监测与通讯功能的动力锂电池，减低对应用系统的过程控制要求，减低外部系统的开销。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种具有内置SOC监测与通讯功能的动力锂电池，包括电池外壳，所述电池外壳内放置有电池单体，所述电池外壳上设有正极和负极，所述电池单体上设有正极连接结构体和负极连接结构体，所述正极与正极连接结构体相连，所述负极与负极连接结构体相连，所述电池外壳内还设有与外部系统相连的嵌入式单体电池管理系统；所述正极与正极连接结构体之间设有电流传感器，所述负极与负极连接结构体之间设有电流传感器，所述电流传感器与所述嵌入式单体电池管理系统相连；所述正极与负极之间设有电压传感器，所述电压传感器与所述嵌入式单体电池管理系统相连。
所述嵌入式单体电池管理系统安置在电池外壳内的预留空间内。
所述预留空间内还设有温度传感器，所述温度传感器与所述嵌入式单体电池管理系统相连。
所述电流传感器两端并联有由所述嵌入式单体电池管理系统控制的闲置短路开关。
所述电压传感器两端并联有由所述嵌入式单体电池管理系统控制的闲置开路开关。
所述嵌入式单体电池管理系统通过CAN总线通讯模式与所述外部系统相连。
所述嵌入式单体电池管理系统为智能控制板或智能控制芯片。
所述嵌入式单体电池管理系统由所述动力锂电池供电。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明对电池单体的监测过程安置于电池的内部，将电池的过程监测整合至电池的生产过程，使单体电池成为了一个智能系统，为应用系统(或纯电动汽车)的简化，减低对应用系统的过程控制要求，减低外部系统的开销。
附图说明
图1是本发明的电池结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种具有内置SOC监测与通讯功能的动力锂电池，如图1所示，包括电池外壳1，所述电池外壳1内放置有电池单体，所述电池外壳1上设有正极2和负极3，所述电池单体上设有正极连接结构体4和负极连接结构体5，所述正极2与正极连接结构体4相连，所述负极3与负极连接结构体5相连，所述电池外壳1内还设有与外部系统相连的嵌入式单体电池管理系统6；所述正极2与正极连接结构体4之间设有电流传感器7，所述负极3与负极连接结构体5之间设有电流传感器7，所述电流传感器7与所述嵌入式单体电池管理系统6相连；所述正极2与负极3之间设有电压传感器8，所述电压传感器8与所述嵌入式单体电池管理系统6相连。
其中，电池外壳1上的正极2和负极3为外部连接使用，电池单体上的正极连接结构体4和负极连接结构体5为内部连接使用。
嵌入式单体电池管理系统6的结构可以是电路板形式(如智能控制板)，也可以是芯片形式(如智能芯片)，当批量很大的时候，将被设计成电路芯片。所述嵌入式单体电池管理系统6安置在电池外壳1内的预留空间内。该部分供电可取自于本电池，当系统休眠时，仅提供极低的维持电流。其对外的通讯可采用CAN的通讯模式或其它形式。通过在电池的生产过程中嵌入智能控制板(或智能芯片)，使得所有的参数可进入该系统，实现数据的采集和运算分析，并通过CAN或其它任意通讯模式将这些参数外传，当系统将测得参数进行分析后，发现突发故障时，本电池单体内置的智能系统还能对电池做出屏蔽或闲置的控制，即所谓的单体电池休眠，休眠的状态可以依照原先设置的参数，实现“并联开路或串联短路”功能，为外部系统的安全运行创造了有利的条件。其中，其对电池的主要参数测量为：1、电池的出厂特征标识参数(类似于该电池的身份证特征)；2、单体电池的电压；3、单体电池的工作电流(含自放微电流)；4、经过运算后的SOC；5、经过运算后的电池动态内阻；6、电池的温度；7、电池故障处置状态(“1”表示故障后处置成开路状态，“0”表示故障后处置成短路状态)；8、电池故障处置受控源(“1”表示受控于外部系统，“0”表示受控于内置系统)。该内置的智能控制管理系统为本单体电池参数所用，与外部的电池参数无关，该智能系统(板件或芯片)，其供电来自于本单体自身电源，可采用多重的休眠方式，其休眠后仅需极小的维持电流。
电流传感器7用于测量单体电池的电流。电压传感器8用于测量单体电池的电压。所述预留空间内还设有温度传感器9，所述温度传感器9与所述嵌入式单体电池管理系统6相连，用于测量对单体电池的温度。
所述电流传感器7两端并联有由所述嵌入式单体电池管理系统6控制的闲置短路开关10，当执行闲置状态时，对电流传感器7进行功率型短路。所述电压传感器8两端并联有由所述嵌入式单体电池管理系统6控制的闲置开路开关11，当执行闲置状态时，对电压传感器8进行功率型开路。
当应用本电池作为应用系统或纯电动汽车之用时，系统整体将变得简单，系统整体的可靠性将增强。在该类系统的应用过程中，无需专门的BMS系统，无需对电池的管理配置专门的装置或系统，而只要在应用系统中增加CAN或其响应的通讯接口，就能实现动态参数的测量和监控。
应用系统所获取的参数都将通过数据通讯的方式得到。
在本动力锂电池的通讯过程中，数据内容包含了(几乎涵盖了电池所需的所有讯息)如下讯息：
1、电池本身的生产信息，如特征符号标记，类似于该电池的出生讯息，该讯息由电池生产过程中所必备的标识代码。
2、电池电流值，其获得是来源于内置的电流传感器。
3、电池电压值，其获得是来源于内置的电压传感器。
4、电池温度值，其获得是来源于内置的温度传感器。
5、电池的SOC值，该值是通过电压和电流的计算后得到，并由协议制定的位置发送出来。
6、电池闲置的开关状态讯息，由于当系统中将此电池用于混联方式时，该电池是处于并联模式还是处于串联模式，该嵌入式内置系统是不明确的。但是，一旦系统完成构建，其单体本身所处的位置就是固定和明确的。因此，一旦本电池进入故障期间，对外的特征是不尽相同的：当处于并联方式时，系统一定希望是呈现开路状态；当处于串联方式时，系统一定希望是呈现短路状态，当系统处置得当，如同上述，对外部系统而言，其影响将会非常之小，甚至毫无感觉。这样，就极大地提高了外部系统的可靠性和安全性。
关于这个状态的选择，嵌入系统中，是留有控制位，用于由外部系统进行选择。
综上所述，本发明对电池单体的监测过程安置于电池的内部，将电池的过程监测整合至电池的生产过程，使单体电池成为了一个智能系统，为应用系统(或纯电动汽车)的简化，减低对应用系统的过程控制要求，减低外部系统的开销。
Claims (8)
1.一种具有内置SOC监测与通讯功能的动力锂电池，包括电池外壳(1)，所述电池外壳(1)内放置有电池单体，所述电池外壳(1)上设有正极(2)和负极(3)，所述电池单体上设有正极连接结构体(4)和负极连接结构体(5)，所述正极(2)与正极连接结构体(4)相连，所述负极(3)与负极连接结构体(5)相连，其特征在于，所述电池外壳(1)内还设有与外部系统相连的嵌入式单体电池管理系统(6)；所述正极(2)与正极连接结构体(4)之间设有电流传感器(7)，所述负极(3)与负极连接结构体(5)之间设有电流传感器(7)，所述电流传感器(7)与所述嵌入式单体电池管理系统(6)相连；所述正极(2)与负极(3)之间设有电压传感器(8)，所述电压传感器(8)与所述嵌入式单体电池管理系统(6)相连。
2.根据权利要求1所述的具有内置SOC监测与通讯功能的动力锂电池，其特征在于，所述嵌入式单体电池管理系统(6)安置在电池外壳(1)内的预留空间内。
3.根据权利要求1所述的具有内置SOC监测与通讯功能的动力锂电池，其特征在于，所述预留空间内还设有温度传感器(9)，所述温度传感器(9)与所述嵌入式单体电池管理系统(6)相连。
4.根据权利要求1所述的具有内置SOC监测与通讯功能的动力锂电池，其特征在于，所述电流传感器(7)两端并联有由所述嵌入式单体电池管理系统(6)控制的闲置短路开关(10)。
5.根据权利要求1所述的具有内置SOC监测与通讯功能的动力锂电池，其特征在于，所述电压传感器(8)两端并联有由所述嵌入式单体电池管理系统(6)控制的闲置开路开关(11)。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的具有内置SOC监测与通讯功能的动力锂电池，其特征在于，所述嵌入式单体电池管理系统(6)通过CAN总线通讯模式与所述外部系统相连。
7.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的具有内置SOC监测与通讯功能的动力锂电池，其特征在于，所述嵌入式单体电池管理系统(6)为智能控制板或智能控制芯片。
8.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的具有内置SOC监测与通讯功能的动力锂电池，其特征在于，所述嵌入式单体电池管理系统(6)由所述动力锂电池供电。
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