CN109116249B - 一种嵌入电池智能化芯片系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种嵌入电池智能化芯片系统，包括供电单元、数据采集单元及连接的传感器、中央处理器(简称CPU)、存储单元及用于连接外接管理主控器的网络控制器单元；CPU和存储单元组成电池技术档案，用于存储、检索电池出厂原始数据、电池运行数据和报警及故障数据；CPU和网络控制器单元以及数据采集单元连接，供电单元由单元电池供电，供电单元向芯片中各电路及传感器供电；CPU用于接收网上外接管理主控器的采集指令，控制数据采集单元，对电池电压数据、温度传感器的测量数据、电池压力传感器的测量数据按固定顺序采集转成二进制数据，存于内存，供检索和向网上发送，进行数据交換及共享。实现了各智能电池数据的同步采集。

Description

一种嵌入电池智能化芯片系统

技术领域

本发明涉及芯片领域，更具体地，涉及一种嵌入电池智能化芯片系统。

背景技术

不论新能源电动汽车产业或者大容量电网储能及其他各种电池电源系统的核心都是由“电池组合及应用管理系统”构成，该系统集成因其电池比能量低、寿命短、安全性差.成本高，多年来一直是制约电池大规模产业化及应用大市场发展的主要瓶颈，也是当前世界上正在顽强攻关的重大关键课题。因而在现有的先进电池单体及模块的基础上，利用先进的半导体数字化集成技术，现代控制与智能技术，研制出同动力电池优化匹配的专用智能化芯片，与电池组合成新型单体智能电池；把多隻智能电池串联成模块和再把各芯片连接成具有数据信息交換与共享的互连网络，从而构建出新一代高级电池储能系统，将是更安全、更高效，更长寿命及低成本的先进能源系统，这是当前的主要攻关热点及重要的创新发展方向！

一个先进的电池储能系统要高效率、长寿命.安全可靠的运行，实现最大的使用价值，首先是要电池的性能先进、质量高和一致性好、寿命长！其次是要保证每只电池在实时监控下进行无伤害的充放电和对电池进行全面.全过程的.全生命周期的精细监控及智能化管理，并应对电池进行故障诊断，所以把单体电池与智能化的监测管理集成电路芯片(IC)相匹配一体化而组合成新型智能电池是必然的，是电池产业发展的迫切需要，也是电池产业创新发展的主要方向。由于每只电池的充放电运行时刻均受芯片IC的智能化监控及管理，使每只电池的先进性能得到充分利用和可靠运行得到保证，从而提升电池能源系统的安全性，延长了电池的使用寿命和降低管理成本。所以智能电池或智能芯片IC是新一代电池储能系统监控与管理不可缺少的重要技术构成，已成为电池应用技术中的核心与关键。

针对年产销近100万套以上的电动汽车用和其他各种电池能源系统而言，远没达到对单体电池应用时的全过程，全生命周期的精细监控和档案化及智能化管理，故障准确诊断及报警等，其现有系统及技术的相关缺陷和不足如下:

1、数据采集分时.不同歩，动态误差大，沒有监测电池内部压力，

2、没构迠保存有电池原始数据的电池运行技术档案，

3、数据处理及报警筒单，很少考虑多参数优化报警和多判据诊断。

4、各电池数据信息不是通过分布式双向网络的连接与交換，不能进行数据链式网上数据与信息共享，

嵌入电池的智能化芯片是以系统工程设计，考虑电池应用集成电路化,网路化及智能化的全面要求和产品发展特点，从电池数据采集，自主处理及诊断报警，自迠档案和网路互联，网上数据共享等主要先进技术方面，进行的研发设计和发明。芯片是给单体电池专用的，具有实现电池应用各种智能的体系结构和同歩采集数据及联网数据共享等多方面特点。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的嵌入电池智能化芯片系统。

第一方面，本发明提供一种嵌入电池智能化芯片系统，包括：供电单元、数据采集单元及连接的传感器、中央处理器、存储单元及用于连接外接管理主控器的网络控制器单元；所述中央处理器和存储单元连接组成电池技术档案，用于存储、检索电池出厂原始数据、电池运行数据和报警及故障数据；

所述中央处理器和所述网络控制器单元通过总线连接，所述数据采集单元和所述中央处理器通过总线连接，所述供电单元由单元电池供电，所述供电单元向芯片中各电路及传感器供电；

所述中央处理器，用于接收网上外接管理主控器的采集指令，控制数据采集单元，对电池电压数据、温度传感器的测量数据、电池内部压力传感器的测量数据按固定顺序和间隔进行采集，转换成二进制数据，存在内存中，用于检索，并通过网络控制器向互联网上发送，进行数据交換与共享。

优选的，所述电池出厂原始数据包括：电池识别ID码、电池标称容量、电池最大容量、电池电压、内阻、电池放电曲线、容量衰减曲线和容量温度曲线，数据永久存储；

所述电池运行数据包括：电池电压、电池电流、电池温度、电池压力、直流内阻、电池运行电量、电池累计放电总电量及电池电压与电池平均电压差，数据循环存储；

所述报警及故障数据包括：报警及故障时所有对应的运行数据、极限数据，数据长期存储，人工清理；所述极限数据包括：电压最大值、电压最小值、电流最大值、温度最大值和温度最小值、压力最大值和压力最小值、内阻最大值和内阻最小值。

优选的，嵌入电池智能化芯片系统还用于选择电流不变化时的网上接收到的电流和对应的电压的各两组数据取平均值，用电压变化差值除以电流变化差值得到电池的直流内阻，数据存在档案中；

对网上接收到的电池放电量进行累加，得到电池放电总电量，存储在档案中；

对网上接收到的电池平均电压值与对应的芯片电池电压值进行比较，得到差值，存储在档案中。

优选的，芯片，还用于根据电池电压最大值、电池电压最小值、电池电压与平均电压的差值，考虑电池电流大小和温度高低的影响进行报警；

当电池电压超过电池电压最大值或电池电压小于最小值时，报警；

或，当电池运行电量低于设定值，报警；

或，当电池电压与平均电压的差值大于设定值时，报警；

或，当电池直流内阻大于设定值时，报警；

或，当电池压力或温度大于设定最大值时，报警；

在考虑电池大电流放电和电池低温时，设定值要放宽。

优选的，还包括：报警显示和输出单元；

所述中央处理器和所述报警显示输出单元通过总线连接用于在确定报警时向所述报警单元输出报警信号，所述报警单元根据所述报警信号进行报警显示，严重故障时监控接口对外发出保护操作指令，报警显示是由报警单元电路控制两只三色发光二极管，进行状态显示。

优选的，嵌入电池智能化芯片系统还包括：网络控制器单元，所述中央处理器与所述网络控制器单元连接，进行网络运行与接口控制，各芯片通过网路接口相互连接，并与模块电池或电池管理系统的管理主控器连接，组成分布式双向信息传送网络和进行网上数据共享。所述模块电池管理主控器是由装有功能不同软件的智能化芯片联网组成。

优选的，所述的智能化芯片与单元电池组成智能电池，所述的智能电池通过单体电池串联连接和把对应的各芯片网口与外接管理主控器网口互连组成网络，构成智能化的典型电池储能应用系统；所述的智能化芯片或所述智能电池，在单独使用时，外接电流传感器，安装单独运行软件，自主发出数据采集指令，进行电池电流测量和数据采集与处理，实现所述芯片的其他功能。

优选的，还包括:半导体芯片安装在散热的电路底板上；

所述单体电池，在其密闭壳内的上方，具有密封空间，所述芯片安装在所述散热电路底板上，所述散热底板安装在所述上部密封空间内。所述电池内壳体上设有与所述单体电池对应的测温点和测压孔，所述电池内壳体上与所述测温点对应的位置采用导热材料，所述温度传感器的采集端与所选测温点相接，所述压力传感器的采集端通过所述测压孔伸入所述电池壳体内。所述的外接电流传感器在需要时串接在所述单体电池负极板的外接电路中。所述电压数据采集线分別接到电池正负极上。所述的外接的网路及电路接口均用微型密封接插件相连接。

由上述系统技术方案可知，本发明实施例所述多个配有智能化芯片的电池串接而成的电池系统中，多个芯片通过网络控制单元的网络接口相互连接，再与网上的管理主控器网路接口相连接，组成信息交换.数据共享的全互通双向高速分布式网路；网上管理主控器以预设周期向每个芯片发送采集指令，每个电池芯片中的中央处理噐在接收到采集信号时，按着固定的顺序和时间间隔分别采集对应传感器相应数据，实现了各个智能电池中同名数据的同步采集，消除了分时采集造成的参数动态误差，保证数据采集的动态高精度。

所述的增加电池内部压力参数测量可早期发现电池内部压力的增高而提早报警，避免电池冒煙喷液事故发生。

所述的芯片系统进行数据处理得到的电池的直流内阻、电池放电总电量、电池电压与电池平均电压差值是电池运行的重要参数，分别是评估电池的健康程度，电池可使用寿命和电池组中各单体电池的一致性的主要参考依据。

所述的芯片系统中的电池技术档案用于存储、检索电池出厂原始数据、电池运行数据和报警及故障数据的功能是提高电池管理智能水平所必需的，利用档案中的各种数据和曲线对电池进行全面、全过程的、全生命周期的精细监控、报警、管理和评估电池运行性能及诊断电池各种故障产生原因。电池档案通过互联网路向网上管理主控器或数据中心提供所需的电池运行大量数据。

附图说明

图1为本发明一实施例的嵌入电池智能化芯片系统的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

以下各实施举例用于说明本发明，但不是用来限制本发明的范围。

图1为本发明实施例的嵌入电池智能化芯片系统的结构示意图。

如图1所示的一种嵌入电池智能化芯片系统，包括：供电单元5、数据采集单元3及连接的传感器、中央处理器1、存储单元及用于连接外接管理主控器10的网络控制器单元4；

所述中央处理器1和存储单元连接组成电池技术档案，用于存储、检索电池出厂原始数据、电池运行数据和报警及故障数据；

所述中央处理器1和所述网络控制器单元4通过总线连接，所述数据采集单元3和所述中央处理器1通过总线连接，所述供电单元5由单元电池2供电，所述供电单元5向芯片中各电路及传感器供电；

所述中央处理器1，用于接收网上外接管理主控器10的采集指令，控制数据采集单元3，对电池电压数据(通过电压采集连线7采集电压数据)、温度传感器11的测量数据、电池内部压力传感器12的测量数据按固定顺序和间隔进行采集转换成二进制数据，存在内存中，用于检索，并通过网络控制器4向互联网上发送，进行数据交换与共享。

本发明实施例所述多个配有智能化芯片的电池串接而成的电池系统中，多个芯片通过网络控制单元4的网络接口相互连接，再与网上管理系统的管理主控器10网络接口相连接，组成信息交换.数据共享的全互通双向高速分布式网络；网上管理主控器以预设周期向每个芯片发送采集指令，每个电池芯片中的中央处理噐1在接收到采集信号时，按着固定的顺序和时间间隔分别采集对应传感器相应数据，实现了各个智能电池中同名数据的同步采集，消除了分时采集造成的参数动态误差，保证数据采集的动态高精度。

值得说明的是，中央处理器1在接收到所述网上采集指令时，通过数据采集单元按照预设固定顺序和时间间隔分别采集所述的电池电压、所述电流传感器(电流传感器通过电流采集外扩接口8与数据采集单元3连接)的电流、所述温度传感器11的温度和所述压力传感器12的压力数据，存在内存的数据存储区中，供芯片对数据进行处理和定期按顺序发送给网上的外接管理主控器10，网上的外接管理主控器10对收到的数据进行实时处理，如对收到的各电池电压计算出平均电压值，实时的在网上发送给各个芯片；所述的芯片收到电压平均值与向网上发送的本芯片电压值比较，得到电池电压与电池平均电压值之差，存入电池技术档案，供诊断和检索用；所述的数据采集单元3依次采集传感器数据的相应时间间隔根据需要设定，通常快速采集周期10ms-100ms，慢速采集周期100ms-1000ms。本实施例对采集周期不做限制，本发明也不限制。

值得说明的是，每个智能化电池芯片中数据采集单元3，在采用一片具有8路输入14位字长的数据转换电路时，其中电池电压.温度.压力各用1路输入，自测电流用2路输入，还剩有3路输入，是用于采集其他感知信息或数据的备用扩展端口。

作为一种优选实施例，所述供电单元5由可控电子开关和相连的电源模块组成，电子开关连接本芯片所配的单元电池和由其供电，可控电子开关与中央处理器1相连接和接受控制，所述的电源模块通过多条连线分别连接传感器及芯片内各电路和提供不同的电压供给；中央处理器1控制供电单元5的运行，供电单元5具有自动睡眠功能和超低功耗；所述的可控电子开关又与网络总线通过光电器件隔离相连接，接收网上的管理主控器10向各芯片发出的特有指令，自动启动供电单元5，同时向中央处理器1发出唤醒系统信号。在电池系统要通电时，网上的外接管理主控器10向各芯片发出启动特有指令，供电单元5收到后控制电子开关自动闭合，启动芯片系统运行。芯片系统的自动休眠功能和超低功耗可以有效的实现电池芯片的节能效果。

对于上述实施例，具体地，所述电池技术档案中的出厂原始数据包括：电池识别ID码、电池标称容量、电池最大容量、电池电压、电池内阻、电池放电曲线、容量衰减曲线和容量温度曲线，数据永久存储；

所述电池运行数据包括：电池电压、电池电流、电池温度、电池压力、直流内阻、电池运行电量、电池累计放电总电量及电池电压与电池平均电压差，数据循环存储；

所述报警及故障数据包括：报警及故障时所有对应的运行数据、极限数据，数据长期存储，人工清理；所述极限数据包括：电压最大值、电压最小值、电流最大值、温度最大值和温度最小值、压力最大值和压力最小值，内阻最大值和内阻最小值。

芯片档案中数据在存储时，正常运行的数据要周期性的循环存储，报警及故障数据长期保存，变化频率快的电池电流和电压用短存储周期进行存储，变化频率慢的电池温度和压力用长存储周期存储。芯片的内存储容量应满足系统运行要求，可根据需要选定，当不够用时，对数据进行自动压缩。

所述电池技术档案相当于给每只大容量动力电池配裝一个黒匣子，在发生故障时，依据档案中的运行数据，极限数据，参考电池出厂数据和曲线进行故障性质，产生原因等分析评估，得出对电池故障的结论；

所述电池技术档案在电池运行时，依据电池累计放电总电量对比档案中原始电池容量衰减曲线，评估电池的可使用寿命；

作为一种优选实施例，嵌入电池智能化芯片系统的数据处理功能，包括；用于选择电池放电电流不变化时网上接收到的放电电流和对应的电压各两组数据取平均值，用电压变化差值除以电流变化差值得到电池的直流内阻，存在档案中；所述电池直流内阻是电池充放电性能的主要参数，直流内阻小充放电效率高，电池发热少；用电池直流内阻数据与档案中的相对应厂史数据相比较可评估电池的健康程度；在电池组中对多个电池的直流内阻进行相互比较，其差值表示组内各电池的不一致性，是评估电池电量一致性和进行电池均衡控制的参照指标之一。

对网上接收到的电池的放电电量进行全部累加，得到电池放电总电量，存储在档案中；所述的电池放电总电量是衡量电池使用寿命長短指标，在电池出厂时活性物质最多,总可放电电量数值最大,且是固定值，电池放电运行时可放电电量不断减少；电池总可放电电量减去电池放电总电量等于剩余可放电电量，剩余可放电电量能评估电池的可使用寿命。

对网上接收到的电池平均电压值与对应的芯片电池电压值进行比较，得到差值，存储在档案中。所述电池电压与电池平均电压差值是评估电池组中各单体电池的一致性的主要参数，电压差值小，电池电量的差值也小，单体电池的一致性好，依据电压差值大小可进行各电池电量的均衡控制，达到各电池电量的均衡一致。

值得说明的是，在芯片的内存中有存储区和缓存区存储的运行数据.处理数据.诊断报警的数据定期发送给网上外接的管理主控器10，进行数据交換和共享，网上管理主控制器可自动检索获取。

作为一种优选实施例，芯片的报警功能，包括；还用于根据电池电压最大值、电池电压最小值、电池电压与平均电压的差值，电池直流内阻，考虑电池放电电流大小和温度高低的影响进行多参数综合评估报警；

当电池电压超过电池电压最大值或电池电压小于最小值时，报警；

或，当电池运行电量低于设定値，报警；

或，当电池电压与平均电压的差值大于设定值，报警；

或，当电池直流内阻大于设定值时，报警；

或，当电池压力或温度大于设定最大值时，报警；

在考虑电池大电流放电和电池低温时的影响，设定值要相应放宽。

要附加说明的是:所述的最大值，最小值，设定值和参考值等，是智能电池出厂时在芯片中由软件设定的报警数值，该数值要考虑电池种类，容量大小，性能差异和使用要求及经验综合确定；在报警时，使用依据电池放电曲线.容量温度曲线及数据和考虑运行时的电池电流和温度状态自动修正过的优化数值；如电池放电电流在1C与0.2C时，电池电压差为0.3伏，1C放电时的设定值应放宽；电池在零下20度低温时，电池可放电电量下降10％以上，直流内阻增加变大，设定值也相应修正。

本实施例所述的嵌入电池智能化芯片系统，报警是采用电池电压信号、电压与平均电压差值信号.直流内阻信号等和考虑电池充放电电流和电池温度的影响自动修正的多参数综合评估报警方式，评估全面，报警更加准确，如超过电池电压最大值，超过电池压力最大值，超过电池温度最大值时报警，有效避免冒烟起火爆炸大事故发生，减少电池故障发生率，从而能更好的保证电池系统的安全高效运行，提高电池系统无故障周期时间和安全可靠性。

如图1所示，作为一种优选实施例，还包括：报警显示和输出单元；

所述中央处理器1和所述报警显示和输出单元通过总线连接，用于在确定报警时向所述报警单元输出报警信号，所述报警单元根据所述报警信号报警显示，严重故障时监控出口9对外发出保护指令，报警显示是单元电路控制两只三色发光二极管，进行状态显示。

在本实施例中，报警单元是由中央处理器1控制的译码输出逻辑电路驱动的两只三色发光二极管实现，采用单管发光.双管发光和单管闪光及双管闪光的组合来报警和显示电池运行状态信息，例如，两只发光管的发光状态和对应的报警结果及相关的原因见下表所示：

从智能电池的两只发光管的各种发光状态上，有效的了解电池的不同运行状态和报警结果，满足智能电池报警的实用要求。

如图1所示，作为一种优选实施例，嵌入电池智能化芯片系统的网路功能，还包括：网络控制器单元4，所述中央处理器1与所述网络控制器单元4连接，进行网络运行与接口控制，各芯片通过网路接口13相连接，并与模块电池或电池管理系统的管理主控器10连接，实现分布式双向网络连接与网上数据共享。该网路采用电动汽车行业与电池管理系统通用的CAN网路并进行功能扩展，CAN网路控制器被集成在智能芯片中。各芯片间由网路连接电路中的光电器件隔离传送数据信息，芯片间的直流耐压高达1000-2500伏，网路是分布式双向传递的高速网路，性能优越。

所述的芯片系统通过CAN网路与所述网上外接管理主控噐连接，其向芯片系统提供的主要功能是:定期发出采集指令,发送电池电流检测数据,发送高速处理得到的电池积分电量的变化数据和多只单体电池的电压平均值；这些功能由模块电池管理主控器提供或由电池系统的BMS提供，在网路上与各芯片进行数据交換和共享。

所述的模块电池管理主控器，即外接管理主控噐是由多个智能化芯片分别装有功能不同的软件所构成芯片功能单元通过网路连接而组成，如装有电池电流积分计算电池电量软件的芯片是电池电量计算功能单元，多个不同功能单元在网上集成为具有分布式结构的模块电池管理系统，实现电池管理全部功能。

所述的芯片系统的网路功能，还包括在网上芯片功能的扩展；将计算单元电池的电压平均值软件装在某一芯片中，对在网上取得的各单元电池电压进行电池平均电压值的计萛，数据存放在本芯片档案中和发到网上共享，同网上管理主控噐的计算结果相互进行校核或彼此备用，增加了芯片中数据自校核功能和提高数据可靠性。

本实施例将各个电池单元通过智能化芯片相互连接形成数据链网路，连接简单、可靠，能进行分布式双向网络数据的交換与共享，网路的连接取代了BMS的传统的双线多路的电池电压数据采集电路的连接模式；网路的光电高压隔离自然的解决了电池系统的阶梯直流电压的隔离问题，实现网上的外接管理主控器10与各个智能化芯片之间的高速、高可靠性的网络信息交换，提高了电池系统的数字化，智能化水平，增加了电池系统的管理功能和安全可靠性及降低了成本。

作为一种优选实施例，所述的智能化芯片与单元电池组成智能电池，所述的智能电池通过串联组合和芯片联网，构成智能化的典型电池储能应用系统；

具体地，所述的智能化芯片与单元电池组成智能电池，由15隻50Ah磷酸铁锂智能电池串联组成48伏模块电池，所述的各芯片网路接口全并联在一起，再与模块电池管理主控噐10网路接口连接，组成由智能电池成组的48伏模块电池储能系统产品；现代电动汽车直接用上百只智能电池串联或多组48伏模块电池串联组成300伏以上高压的电池储能车用动力系统，是典型电池储能产品系统。

所述的网上外接管理主控噐由多个智能化芯片装有功能不同的软件的芯片功能单元联网組成，提供数据共享和各种管理功能，如在所述的智能化芯片系统的网路上增加两个智能化芯片，通过运行不同软件，一个完成采集电池电流和进行电池运行电量计算,另一个完成定期发送采样指令，计算电池的电压平均值，并定时向网上发送与各芯片进行数据交換和数据共享。芯片系统自主完成外接管理主控噐提供的功能，在增加电池管理所需的多个芯片功能单元联网可组成独立运行的电池管理系统,具有电池管理系统全部功能。进一步由多只智能电池和芯片集成的电池管理系统组成的新型电池储能应用系统，系统具有分布式网路结构和网上数据共享、运行高效率和長寿命、安全可靠性高及芯片化、智能化和低成本化等特点。

所述的智能化芯片与所述智能电池，可以单只电池独立使用。在单独使用时，外接电流传感器，安装单独运行软件，能自主的发出数据采集指令，进行电池电流测量和数据采集，增加对电池电流积分的电池电量计算功能，完成芯片具有的数据处理和报警及档案等其他功能。数据采集周期要增大，在200ms以上可设定，手工启动，是一个功能齐全的智能化电池。

作为一种优选实施例，还包括:半导体芯片安装在散热的电路底板上；

所述单体电池密闭壳内的上方，具有密封空间，所述芯片安装在所述散热电路底板上，所述散热底板安装在所述上部密封空间内。所述电池内壳体上设有与所述单体电池对应的测温点和测压孔，所述电池内壳体上与所述测温点对应的位置采用导热材料，所述温度传感器11的采集端与所选测温点连接，所述压力传感器12的采集端通过所述测压孔伸入所述电池壳体内。所述的外接电流传感器在需要时串接在所述单体电池负极板的外接电路中。所述电压数据采集线分別接到电池正负极上。所述的外接的网路及电路接口均用微型密封接插件相连。

在一种具体实施例中，测温点处的导热材料可为工程塑料，塑料价格便宜，可以节省成本。

本实施例中的芯片和单元电池实现了一体化，是一种嵌入式系统结构，芯片和单元电池在同一壳内的两个隔离空间内，测温点和测压孔十分接近储能电池的电池极板，因此，传感器、芯片和单元电池的距离近.连线短，电路外干扰小，可有效提高参数(电压、电流、温度和压力等)测量精度和安全可靠性。芯片安装在散热电路底板上可以实现良好的散热功能，从而防止芯片过热，影响精度和可靠性。

应当注意的是，在本发明的芯片系统及其中的各个单元，是根据要求实现的功能而对其进行了组合和设计的，但是，本发明不受限于此，可以根据应用需求对其进行重新组合设计，例如，可以将计算单元电池的运行电量软件装在某一芯片中，并安装电池电流传感噐，用测量到的电池电流值进行积分计萛，得到电池运行电量，数据存放档案中，同网上接收的电池运行电量相比较进行误差分析；并发到网上与其他芯片共享，在网上与管理主控噐的电量计算结果进行校对，增加了芯片数据自校核功能和提高数据可靠性。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，在列举了若干芯片的单元权利要求中，这些芯片中的若干功能要求可以是通过同一个硬件系统选装不用软件来具体实现，具有适应性。

以上实施方式仅适于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的功能设计.萛法和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (6)

1.一种嵌入电池智能化芯片系统，其特征在于，包括：供电单元、数据采集单元及连接的传感器、中央处理器、存储单元及用于连接外接管理主控器的网络控制器单元；所述中央处理器和存储单元连接组成电池技术档案，用于存储、检索电池出厂原始数据、电池运行数据和报警及故障数据；

所述电池出厂原始数据包括：电池识别ID码、电池标称容量、电池最大容量、电池电压、内阻、电池放电曲线、容量衰减曲线和容量温度曲线，数据永久存储；

所述电池运行数据包括：电池电压、电池电流、电池温度、电池压力、直流内阻、电池运行电量、电池累计放电总电量及电池电压与电池平均电压差，数据循环存储；

所述报警及故障数据包括：报警及故障时所有对应的运行数据、极限数据，数据长期存储，人工清理；所述极限数据包括：电压最大值、电压最小值、电流最大值、温度最大值和温度最小值、压力最大值和压力最小值、内阻最大值和内阻最小值；

各芯片通过所述网络控制器单元的网络接口相互连接，再与所述管理主控器网络接口相连接；各芯片通过网路接口相互连接，并与模块电池或电池管理系统的管理主控器连接，组成分布式双向信息传送网络和进行网上数据共享；

所述中央处理器和所述网络控制器单元通过总线连接，所述数据采集单元和所述中央处理器通过总线连接，所述供电单元由单元电池供电，所述供电单元向芯片中各电路及传感器供电；

所述中央处理器，用于接收网上外接管理主控器的采集指令，控制数据采集单元，对电池电压数据、温度传感器的测量数据、电池内部压力传感器的测量数据按固定顺序和间隔进行采集，转换成二进制数据，存在内存中，用于检索，并通过网络控制器向互联网上发送，进行数据交換与共享；以及用于选择电流不变化时的网上接收到的电流和对应的电压的各两组数据取平均值，用电压变化差值除以电流变化差值得到电池的直流内阻，数据存在档案中；对网上接收到的电池放电量进行累加，得到电池放电总电量，存储在档案中；对网上接收到的电池平均电压值与对应的芯片电池电压值进行比较，得到差值，存储在档案中。

2.根据权利要求1所述的嵌入电池智能化芯片系统，其特征在于，芯片，还用于根据电池电压最大值、电池电压最小值、电池电压与平均电压的差值，考虑电池电流大小和温度高低的影响进行报警；

当电池电压超过电池电压最大值或电池电压小于最小值时，报警；

或，当电池运行电量低于设定值，报警；

或，当电池电压与平均电压的差值大于设定值时，报警；

或，当电池直流内阻大于设定值时，报警；

或，当电池压力或温度大于设定最大值时，报警；

在考虑电池大电流放电和电池低温时，设定值要放宽。

3.根据权利要求1所述的嵌入电池智能化芯片系统，其特征在于，还包括：报警显示和输出单元；

所述中央处理器和所述报警显示输出单元通过总线连接用于在确定报警时向所述报警单元输出报警信号，所述报警单元根据所述报警信号进行报警显示，严重故障时监控接口对外发出保护操作指令，报警显示是由报警单元电路控制两只三色发光二极管，进行状态显示。

4.根据权利要求1所述的嵌入电池智能化芯片系统，其特征在于，嵌入电池智能化芯片系统还包括：网络控制器单元，所述中央处理器与所述网络控制器单元连接，进行网络运行与接口控制；

所述模块电池管理主控器是由装有功能不同软件的智能化芯片联网组成。

5.根据权利要求1所述的嵌入电池智能化芯片系统，其特征在于，所述的智能化芯片与单元电池组成智能电池，所述的智能电池通过单体电池串联连接和把对应的各芯片网口与外接管理主控器网口互连组成网络，构成智能化的典型电池储能应用系统；所述的智能化芯片或所述智能电池，在单独使用时，外接电流传感器，安装单独运行软件，自主发出数据采集指令，进行电池电流测量和数据采集与处理，实现所述芯片的其他功能。

6.根据权利要求1所述的嵌入电池智能化芯片系统，其特征在于，还包括:半导体芯片安装在散热的电路底板上；

所述电池，在其密闭壳内的上方，具有密封空间，所述芯片安装在所述散热电路底板上，所述散热底板安装在上部密封空间内；所述电池内壳体上设有与所述电池对应的测温点和测压孔，所述电池内壳体上与所述测温点对应的位置采用导热材料，所述温度传感器的采集端与所选测温点相接，所述压力传感器的采集端通过所述测压孔伸入所述电池壳体内；所述的外接电流传感器在需要时串接在所述单体电池负极板的外接电路中；所述电压数据采集线分別接到电池正负极上；所述的外接的网路及电路接口均用微型密封接插件相连接。

Images