CN111092257A - 一种智能锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能锂离子电池，包括中空的电池外壳(10)；电池外壳(10)内装入有相互叠加的多个电池极组(2)；任意相邻的两个电池极组(2)相对的一侧之间夹有信号采集板(3)，和/或每个电池极组(2)的中间夹有信号采集板(3)；信号采集板(3)，用于采集位于电池外壳(10)内部电池极组(2)在不同位置的应变和温度信号；电池外壳(10)的顶部设置有智能显示模块(1)；智能显示模块(1)分别与电池极组(2)和信号采集板(3)相连接。本发明通过在电池内部安装信号采集板，采集电池的电压、内阻、温度、应变等信息，并将这些信息传递给智能显示模块进行计算，获得电池荷电状态，然后通过智能显示模块进行显示。

Description

一种智能锂离子电池

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种智能锂离子电池。

背景技术

目前，锂离子电池具有比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备上如移动电话、数码摄像机和手提电脑得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面，因此对锂离子电池的性能要求越来越高。

多个锂离子电池被组成模组后，再将模组组成系统，应用到电动汽车上。在实际使用过程中，电池管理系统BMS要检测锂离子电池单体的电压、温度等信息，然而，由于目前采集的都是电池外部的电压和电池表面的温度，不能很准确的反应出电池真正的电压和温度，导致电池管理系统BMS计算剩余电量(荷电状态SOC)会出现误差，影响电池系统的使用寿命，严重的情况下，甚至会导致汽车出现起火等现象。

另外，电池在成组前需要测量电压、内阻、容量等信息，耗费人力物力，不能一目了然的知道电池的参数状态。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种智能锂离子电池。

为此，本发明提供了一种智能锂离子电池，包括中空的电池外壳；

电池外壳内装入有相互叠加的多个电池极组；

任意相邻的两个电池极组相对的一侧之间夹有信号采集板，和/或每个电池极组的中间夹有信号采集板；

信号采集板，用于采集位于电池外壳内部电池极组在不同位置的应变和温度信号；

电池外壳的顶部设置有智能显示模块；

智能显示模块分别与电池极组和信号采集板相连接。

其中，信号采集板采用超薄材料制作。

其中，信号采集板上设置有矩阵式分布的多个应变传感器和温度传感器，用于采集所接触的电池极组在不同位置的应变和温度信号。

其中，智能显示模块上预留有通讯接口，与电池管理系统BMS相连接，实现实时通讯。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种智能锂离子电池，其结构设计科学，通过在电池内部安装信号采集板，采集电池的电压、内阻、温度、应变等信息，并将这些信息传递给智能显示模块进行计算，获得电池荷电状态，然后通过智能显示模块进行显示，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本发明提供的一种智能锂离子电池的立体结构示意图；

图2为本发明提供的一种智能锂离子电池的俯视图，显示了智能显示模块；

图3为本发明提供的一种智能锂离子电池中采用的信号采集板的示意图；

图4a为本发明提供的一种智能锂离子电池中电池极组的示意图一；

图4b为本发明提供的一种智能锂离子电池中电池极组的示意图二；

图5a为本发明提供的一种智能锂离子电池中信号采集板与电池极组的相互位置的示意图一；

图5b为本发明提供的一种智能锂离子电池中信号采集板与电池极组的相互位置的示意图二；

图5c为本发明提供的一种智能锂离子电池中信号采集板与电池极组的相互位置的示意图三；

图中，1为智能显示模块，2为电池极组，3为信号采集板，4为预设类型传感器；

10为电池外壳，11为正极耳，12为负极耳。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参见图1至图5，本发明提供了一种智能锂离子电池，包括中空的电池外壳10；

电池外壳10内装入有相互叠加的多个电池极组2(不限于两个，可以是任意多个，根据用户的需求)；

任意相邻的两个电池极组2相对的一侧之间夹有信号采集板3，和/或每个电池极组2的中间夹有信号采集板3；

信号采集板3，用于采集位于电池外壳10内部电池极组2在不同位置的应变和温度信号；

电池外壳10的顶部设置有智能显示模块1；

智能显示模块1分别与电池极组2和信号采集板3相连接(例如通过信号线)。

需要说明的是，在本发明中，具体实现上，信号采集板3可以采用不同方式夹在极组中间。参见图5a、图5b、图5c所示。

在本发明中，具体实现上，电池极组采用两种不同的引出极耳的方式。例如，电池极组2的顶部具有正极耳11和负极耳12，或者电池极组上下两端分别具有正极耳11和负极耳12。

在本发明中，具体实现上，信号采集板3采用超薄材料制作，信号采集板3上设置有矩阵式分布的多个应变传感器和温度传感器，用于采集所接触的电池极组2在不同位置的应变和温度信号。

在本发明中，具体实现上，智能显示模块1可以通过电池极组2采集电池内部的电压和内阻(即电池极组的电压和内阻)。

需要说明的是，现有成熟的电池检测芯片，一般具有电压和温度检测功能，可以相应增加交流阻抗的测试功能，以及增加通过采集电池内部应力计算电池SOC的功能，并结合显示屏，进行相应的数字显示(例如电压、温度示及对应的电池SOC显示)。目前，电池管理系统BMS可以进行电压、温度采集及SOC估算，但温度采集点很少，一般每个电池模组只有2个温度点，在整车运行时，难以准确判断电池是否有温升过高导致无法控制的问题，即是否有由于单体热失控导致的系统安全问题；另外，现在的电池管理系统BMS也没有内阻信息采集，内阻信息对电池的老化监测也有重要的作用。

具体实现上，智能显示模块采用低功耗芯片，可以手动以及自动开关减少对电池电量的消耗。

具体实现上，智能显示模块1上预留有通讯接口，与电池管理系统BMS相连接，实现实时通讯。

具体实现上，智能显示模块通过采集上来的电压、温度、内阻、应变等信号，计算电池的荷电状态，并且可以在自身具有的显示屏上显示各个信号参数信息。

综合以上技术方案可知，本发明提供的智能锂离子电池，采用矩阵式超薄信号采集板，来采集电池内部的应变、温度等信号。本发明采用低功耗智能化显示系统(即智能显示模块)，直接采集电池内部的电压、温度、内阻等信号。信号采集板与智能显示模块相连，智能显示模块通过采集上来的电压、内阻、应变、温度等信息，可以计算电池的荷电状态，并在智能显示模块的屏幕上显示电池的荷电状态、温度、电压等信息。

需要说明的是，具体实现上，可以通过大量试验确认电池使用过程中的应变与鼓胀力及SOC的对应关系，从而通过应变和力对应电池的SOC状态，这与现在BMS通过SOC-OCV和SOC-Power的Map图去校准SOC有一脉相承的道理。

以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式详述如下：

将附图4a或附图4b的电池极组，与附图3所示的信号采集板3以及智能显示模块1相连，然后将这些零件一起装入点电池外壳10中，做成锂离子电池。

下面说明本发明的工作过程：

首先，智能显示模块1可以通过与电池极组2相连，采集电池极组2的电压和内阻；智能显示模块1与信号采集板3相连，通过信号采集板3上的传感器来采集温度和应变。

然后，智能显示模块1可以通过所获得的电压、内阻、温度、应变等参数，计算电池的荷电状态，可以在智能显示模块1的屏幕上显示电池的各种参数信息。

最后，通过智能显示模块1上的接口与电池管理系统BMS相连，为BMS提供真实有效的电池参数。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种智能锂离子电池，其结构设计科学，通过在电池内部安装信号采集板，采集电池的电压、内阻、温度、应变等信息，并将这些信息传递给智能显示模块进行计算，获得电池荷电状态，然后通过智能显示模块进行显示，具有重大的生产实践意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种智能锂离子电池，其特征在于，包括中空的电池外壳(10)；

电池外壳(10)内装入有相互叠加的多个电池极组(2)；

任意相邻的两个电池极组(2)相对的一侧之间夹有信号采集板(3)，和/或每个电池极组(2)的中间夹有信号采集板(3)；

信号采集板(3)，用于采集位于电池外壳(10)内部电池极组(2)在不同位置的应变和温度信号；

电池外壳(10)的顶部设置有智能显示模块(1)；

智能显示模块(1)分别与电池极组(2)和信号采集板(3)相连接。

2.如权利要求1所述的智能锂离子电池，其特征在于，信号采集板(3)采用超薄材料制作。

3.如权利要求1所述的智能锂离子电池，其特征在于，信号采集板(3)上设置有矩阵式分布的多个应变传感器和温度传感器，用于采集所接触的电池极组(2)在不同位置的应变和温度信号。

4.如权利要求1至3中任一项所述的智能锂离子电池，其特征在于，智能显示模块(1)上预留有通讯接口，与电池管理系统BMS相连接，实现实时通讯。

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