CN113258147B - 智能电池 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种智能电池。智能电池包括第一壳体、电芯、检测装置和控制装置。第一壳体包围形成第一空间。电芯收纳于第一空间。检测装置收纳于第一空间。检测装置用于生成检测信号。控制装置设置于第一壳体，且与电芯间隔设置。控制装置与检测装置连接。控制装置用于根据检测信号得到电池健康状态值。检测装置和电芯均收纳于第一空间内部，检测装置的位置更靠近电芯。检测装置和电芯之间的距离较近。检测装置的检测信号对应的检测值更接近电芯状态参数的真实值，则控制装置根据检测信号得到智能电池的电压、温度、压力并计算健康状态值更接近真实值，电池健康状态值的精确度提高。因此，智能电池可以提高电池健康状态值的精确度。

Description

智能电池

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种智能电池。

背景技术

锂离子电池是目前世界范围内应用最广泛的交通动力电源以及电化学储能单元，已经成为电动汽车、电动轮船、电动自行车、大型发电站、可再生能源微电网、数据中心等应用领域必要的动力单元或储能单元。

然而，由于锂离子电池本征的材料体系特性，电池往往因为管理不当而在使用过程中发生热失控，进而导致起火、燃烧、爆炸等安全事故，带来极大的安全隐患和财物损失。因此，需要对电池运行过程时的自身状态进行实时监控，充分掌握其全寿命周期内的参数变化情况，从而实现电池在全气候条件下的安全能量交互。怎样才能提高电池自身状态的检测精度是亟待解决的问题。

发明内容

基于此，有必要针对怎样才能提高电池自身状态的检测精度的问题，提供一种智能电池。

一种智能电池，包括第一壳体、电芯、检测装置和控制装置。所述第一壳体包围形成第一空间。所述电芯收纳于所述第一空间。所述检测装置收纳于所述第一空间，所述检测装置用于生成检测信号。所述控制装置设置于所述第一壳体，且与所述电芯间隔设置。所述控制装置与所述检测装置连接。所述控制装置用于根据所述检测信号得到智能电池的电压、温度、压力并计算电池健康状态值。

在一个实施例中，所述智能电池还包括电池正极极耳、电池负极极耳、电池正极极耳、电池负极极耳和第一控制电路。所述电池正极极耳和电池负极极耳间隔设置于所述第一壳体。所述电芯正极极耳和电芯负极极耳间隔设置于所述电芯。

所述第一控制电路包括第一开关、第二开关和第三开关。所述第一开关的一端与所述电池正极极耳连接。所述第一开关的另一端与所述电芯正极极耳连接。所述第一开关的控制端与所述控制装置连接。所述第二开关的一端与所述电池负极极耳连接。所述第二开关的另一端与所述电芯负极极耳连接。所述第二开关的控制端与所述控制装置连接。所述第三开关的一端连接于所述第一开关的一端和所述电池正极极耳之间。所述第三开关的另一端连接于所述第二开关的一端和所述电池负极极耳之间。所述第三开关的控制端与所述控制装置连接。所述控制装置用于在所述智能电池处于第一健康状态时控制所述第一开关断开、所述第二开关断开和所述第三开关闭合。所述控制装置用于在所述智能电池处于正常健康状态时控制所述第一开关闭合、所述第二开关闭合和所述第三开关断开。

在一个实施例中，所述检测装置包括第一参比电极。所述第一参比电极设置于所述电芯内，用于测量所述智能电池的负极电位和正极电位。所述智能电池还包括第四开关。所述第四开关的一端与所述第一参比电极连接。所述第四开关的另一端与所述电芯正极极耳连接。所述第四开关的控制端与所述控制装置连接。所述控制装置还用于在所述智能电池处于第二健康状态时，控制所述第四开关闭合、所述第一开关闭合和所述第二开关闭合。

在一个实施例中，所述检测装置还包括温度传感器、第一压力传感器和电压传感器。所述温度传感器设置于所述电芯的表面。所述温度传感器与所述控制装置连接。所述温度传感器用于生成温度信号。所述控制装置用于接收所述温度信号。所述第一压力传感器设置于所述第一空间。所述第一压力传感器与所述控制装置连接。所述第一压力传感器用于生成第一压力信号，以测量所述智能电池内部的压力数值。所述控制装置用于接收所述第一压力信号。所述电压传感器的一端与所述电芯正极极耳连接。所述电压传感器的另一端与所述电芯负极极耳连接。所述电压传感器与所述控制装置连接。所述电压传感器用于生成电压信号。

在一个实施例中，所述检测装置还包括第二压力传感器。所述第二压力传感器设置于所述电芯的表面。所述第二压力传感器与所述控制装置连接。所述第二压力传感器用于生成第二压力信号。所述控制装置用于根据所述第二压力信号监测所述电芯的变形程度。所述控制装置用于根据所述温度信号、所述第一压力信号、所述第二压力信号和所述电压信号得到所述电池健康状态值。

在一个实施例中，所述智能电池还包括抑制剂释放装置。

所述抑制剂释放装置设置于所述第一空间，并位于所述第一壳体的内表面与所述电芯之间。所述抑制剂释放装置与所述控制装置连接。所述控制装置用于在所述智能电池处于第三健康状态时控制所述抑制剂释放装置向所述电芯释放抑制剂，以抑制电池热失控。

在一个实施例中，所述抑制剂释放装置包括第二壳体和电控阀门。

所述第二壳体设置于所述第一壳体的内表面与所述电芯之间。所述第二壳体形成腔体。所述腔体内有抑制剂。所述抑制剂用于抑制电池热失控。所述第二壳体靠近所述电芯开设开口。

所述电控阀门盖合于所述开口。所述电控阀门与所述控制装置连接。所述控制装置用于所述智能电池处于第三健康状态时控制所述电控阀门脱离所述开口。

在一个实施例中，所述智能电池还包括第二参比电极和第五开关。所述第一参比电极和所述第二参比电极间隔设置于所述电芯的所述正极片和所述负极片之间，所述第一参比电极和所述第二参比电极的长度、靠近正负极片的位置不相同。

所述第五开关的一端与所述第二参比电极连接。所述第五开关的另一端与所述电芯正极极耳或所述电芯负极极耳连接。所述第五开关的控制端与所述控制装置连接。所述控制装置还用于当所述智能电池的负极电位低于第一预设值时控制所述第五开关闭合。在一个实施例中，所述控制装置包括信号处理电路、计算处理电路和通讯电路。所述信号处理电路与所述检测装置连接。所述信号处理电路用于接收所述检测信号，并对所述检测信号进行放大、数模装换或滤波处理。所述计算处理电路与所述信号处理电路连接。所述计算处理电路用于根据被放大、数模装换或滤波处理后的所述检测信号得到所述电池健康状态值。所述通讯电路与所述计算处理电路连接。所述通讯电路用于将所述检测信号和所述电池健康状态值输出。

在一个实施例中，所述智能电池还包括显示装置。所述显示装置设置于所述第一壳体的外表面。所述显示装置与所述计算处理电路连接。所述显示装置用于显示所述检测信号和所述电池健康状态值。

本申请实施例提供的所述智能电池，包括第一壳体、电芯、检测装置和控制装置。所述第一壳体包围形成第一空间。所述电芯收纳于所述第一空间。所述检测装置收纳于所述第一空间。所述检测装置用于生成检测信号。所述控制装置设置于所述第一壳体，且与所述电芯间隔设置。所述控制装置与所述检测装置连接。所述控制装置用于根据所述检测信号得到智能电池的电压、温度、压力并计算健康状态值。所述智能电池中所述检测装置和所述电芯均收纳于所述第一空间内部，所述检测装置的位置更靠近所述电芯。所述检测装置和所述电芯之间的距离较近，减少了检测装置设置位置较远造成的测量误差。所述检测装置的检测信号对应的检测值更接近电芯状态参数的真实值，则所述控制装置根据所述检测信号得到电池健康状态值更接近真实值，电池健康状态值的精确度提高。因此，所述智能电池可以提高电池健康状态值的精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一个实施例中提供的所述智能电池的结构示意图；

图2为本申请一个实施例中提供的所述智能电池的结构示意图；

图3为本申请一个实施例中提供的所述智能电池的结构示意图；

图4为本申请一个实施例中提供的所述智能电池的电连接图；

图5为本申请一个实施例中提供的所述抑制剂释放装置的结构示意图；

图6为图5的所述抑制剂释放装置的电控阀门开启的示意图；

图7为本申请一个实施例中提供的所述智能电池的结构示意图。

附图标号：

智能电池10；第一壳体20；端盖200；第一空间201；电芯30；检测装置40；控制装置50；电池正极极耳101；电池负极极耳102；安全阀103；电芯正极极耳301；电芯负极极耳302；第一控制电路60；第一开关610；第二开关620；第三开关630；第一参比电极410；第四开关640；第五开关650；温度传感器420；第一压力传感器430；电压传感器440；第二压力传感器450；抑制剂释放装置70；抑制剂700；第二壳体710；开口711；电控阀门720；第二参比电极460；信号处理电路510；计算处理电路520；通讯电路530；显示装置80；第一电阻601；第二电阻602；第三电阻603；第四电阻604。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参见图1，本申请实施例提供一种智能电池10，包括第一壳体20、电芯30、检测装置40和控制装置50。所述第一壳体20包围形成第一空间201。所述电芯30收纳于所述第一空间201。所述检测装置40收纳于所述第一空间201。所述检测装置40用于生成检测信号。所述控制装置50设置于所述第一壳体20，且与所述电芯30间隔设置。所述控制装置50与所述检测装置40连接。所述控制装置50用于根据所述检测信号得到智能电池的电压、温度、压力并计算健康状态值，并将所述检测信号和所述电池健康状态值输出。

本申请实施例提供的所述智能电池10中所述检测装置40和所述电芯30均收纳于所述第一空间201内部，所述检测装置40的位置更靠近所述电芯30。所述检测装置40和所述电芯30之间的距离较近，减少了检测装置40设置位置较远造成的测量误差。所述检测装置40的检测信号对应的检测值更接近电芯40状态参数的真实值，则所述控制装置50根据所述检测信号得到电池健康状态值更接近真实值，电池健康状态值的精确度提高。因此，所述智能电池10可以提高电池健康状态值的精确度。所述控制装置50还用于所述检测信号和所述电池健康状态值输出，以便外部设备及时获取所述检测信号和所述电池健康状态值。

所述智能电池10为内置传感器芯片电池，既可以采集到电池内部信息，又可以减少大量的电池模组内的传感器信号线的布线，极大地提高了电池数据采集的丰富性和可靠性。所述智能电池10还为丰富多样的控制算法和智能系统提供了实时信息，为更智能的电池管理系统的搭建奠定了基础。

所述智能电池10为电池单体。所述智能电池10为锂电池。所述电芯30包括上表面。上表面设置有电芯正负极极耳。在一个实施例中，所述智能电池10还包括端盖200。所述端盖200设置于上表面与所述第一壳体20的内表面之间。所述端盖200上设置有安全阀103。

所述检测装置40可以具有温度检测、气体压力检测、形变检测、电压检测、电流检测或负极电位检测等功能。所述检测装置40可以设置于电池内部、电池外部、电池的端盖200内、所述第一壳体20内、电池铝塑膜内、电池正负极极片内或电池正负极极柱内等。所述检测装置40更贴近所述电芯30，检测得到的数据更精确。

所述控制装置50可以设置于电池内部、电池外部、电池的端盖200内、电池外壳内、电池铝塑膜内等。所述控制装置50、所述检测装置40与所述电芯30整体设置，便于监测所述电芯30的健康状态，提高安全性。所述控制装置50可以是控制器或控制芯片等。

在一个实施例中，所述控制装置50设置于所述第一壳体20的外表面，便于拆卸更换，且所述控制装置50与所述芯片之间间隔了端盖200和所述第一壳体20，减小了温度对所述控制装置50的影响。

请一并参见图2，在一个实施例中，所述智能电池10包括电池正极极耳101、电池负极极耳102、电芯正极极耳301和电芯负极极耳302。所述电池正极极耳101和所述电池负极极耳102间隔设置于所述第一壳体20。所述电芯正极极耳301和所述电芯负极极耳302间隔设置于所述电芯30。所述检测装置40包括温度传感器420、第一压力传感器430和电压传感器440。所述温度传感器420设置于所述电芯30的表面。所述温度传感器420与所述控制装置50连接。所述温度传感器420用于生成温度信号。所述控制装置50用于接收所述温度信号。所述控制装置50用于根据所述温度信号监测所述电池的温度。所述第一压力传感器430设置于所述第一空间201。所述第一压力传感器430与所述控制装置50连接。所述第一压力传感器430用于生成第一压力信号，测量智能电池内部的压力数值。所述控制装置50用于接收所述第一压力信号。所述控制装置50用于根据所述第一压力信号监测所述电池内的气体压力。所述电压传感器440的一端与所述电芯正极极耳301连接。所述电压传感器440的另一端与所述电芯负极极耳302连接。所述电压传感器440与所述控制装置50连接。所述电压传感器440用于生成电压信号。所述控制装置50用于接收所述电压信号。

所述温度传感器420可以设置于所述电芯30的最大的表面的中心、四周或边缘。所述第一压力传感器430设置于所述第一空间201。

在一个实施例中，所述温度传感器420设置于所述电芯30的最大表面的中心。所述电芯30的中部是氧化还原反应的中心区域，产热量最大。所述温度传感器420设置于电芯30的中部能够及时准确的检测产热情况。所述第一压力传感器430设置于所述电芯30与所述第一壳体20的内表面之间，且所述第一压力传感器430与所述电芯30间隔设置，减小所述电芯30产生的热量对所述第一压力传感器430的影响。所述电压传感器440设置于所述电芯正极极耳301与所述电芯负极极耳302之间，减少布线。

在一个实施例中，所述智能电池10还包括第一控制电路60。所述第一控制电路60包括第一开关610、第二开关620和第三开关630。所述第一开关610的一端与所述电池正极极耳101连接。所述第一开关610的另一端与所述电芯正极极耳301连接。所述第一开关610的控制端与所述控制装置50连接。所述第二开关620的一端与所述电池负极极耳102连接。所述第二开关620的另一端与所述电芯负极极耳302连接。所述第二开关620的控制端与所述控制装置50连接。所述第三开关630的一端连接于所述第一开关610的一端和所述电池正极极耳101之间。所述第三开关630的另一端连接于所述第二开关620的一端和所述电池负极极耳102之间。所述第三开关630的控制端与所述控制装置50连接。所述控制装置50用于在所述智能电池处于第一健康状态时控制所述第一开关610断开、所述第二开关620断开和所述第三开关630闭合。所述控制装置50用于在所述电池处于正常健康状态时控制所述第一开关610闭合、所述第二开关620闭合和所述第三开关630断开。

所述第一健康状态为：当锂离子电池的可用容量低于正常工作允许容量或第一和第二压力传感器测量的电压高于正常工作压力时或电压值超出正常范围时。

当所述智能电池10处于正常健康状态时说明所述智能电池10的状态良好，安全风险较低。所述控制装置50控制所述第一开关610闭合、所述第二开关620闭合和所述第三开关630断开。所述电池正极极耳101和所述电芯正极极耳301连接，所述电池负极极耳102和所述电芯负极极耳302连接。所述智能电池10可以对外供电。

当所述智能电池处于第一健康状态时，说明所述智能电池10的寿命偏低，存在安全风险。所述控制装置50控制所述第一开关610断开和所述第二开关620断开。所述电池正极极耳101和所述电芯正极极耳301断开，所述电池负极极耳102和所述电芯负极极耳302断开。所述智能电池10不能对外供电。当所述智能电池10为电池单体时，多个所述智能电池10串联形成电池模组。所述控制装置50还用于控制所述第三开关630闭合，所述智能电池10的所述电池正极极耳101与所述电池负极极耳102连接。所述智能电池10被短路隔离。与所述智能电池10相连的两个智能电池10直接连接，电池模组可以继续供电。

请一并参见图3，在一个实施例中，所述检测装置40包括第一参比电极410。所述第一参比电极410设置于所述电芯30内。所述第一参比电极410用于测量电池的负极电位和正极电位。所述第一参比电极410与所述控制装置50连接。所述电芯正极极耳301和所述电芯负极极耳302分别与所述控制装置50连接。所述控制装置50可以得到所述电芯30的正极电位、负极电位和第一参比电极410的电位。所述第一参比电极410作为负极电位测量装置，实现对电池的负极电位的实时监控。通过负极电位的测量可对负极的析锂副反应进行监测，同时可以对电池的负极状态进行标定并指导模型构建等。

请一并参见图4，在一个实施例中，所述智能电池10还包括第四开关640。所述第四开关640的一端与所述第一参比电极410连接。所述第四开关640的另一端与所述电芯正极极耳301或所述电芯负极极耳302连接。所述第四开关640的控制端与所述控制装置50连接。所述控制装置50还用于在所述电池处于第二健康状态时控制所述第四开关640闭合、所述第一开关610闭合和所述第二开关620闭合。

所述第二健康状态为：当锂离子电池的可用容量到达需要补锂容量时。

所述第一参比电极410为锂金属参比电极。所述智能电池处于第二健康状态时，表明所述电芯30的容量衰减、内阻增加。所述控制装置50控制所述第四开关640闭合、所述第一开关610闭合和所述第二开关620闭合。所述电池正极极耳101和所述电芯正极极耳301连接，所述电池负极极耳102和所述电芯负极极耳302连接。所述智能电池10可以对外供电。同时，所述第一参比电极410和电芯30的正极片之间形成子电池，并开始放电。参比电极上的锂发生氧化反应成为锂离子进入电解液，为电池的电解液补充锂离子，减小析锂反应的影响。

在一个实施例中，所述检测装置40还包括第二压力传感器450。所述第二压力传感器450设置于所述电芯30的表面。所述第二压力传感器450与所述控制装置50连接。所述第二压力传感器450用于生成第二压力信号。所述控制装置50用于根据所述第二压力信号监测所述电芯30的变形程度，并将所述第二压力信号输出。

当电池在过充、过热和短路等情况下发生热失控时，电芯30内的氧化还原反应加剧，温度和压力升高。电芯30的表面发生形变。因此，所述电芯30的变形程度可以表征电芯30内氧化还原反应的可控程度。

所述控制装置50根据所述温度信号、所述第一压力信号、所述第二压力信号所述电压信号得到所述电池健康状态值，并将所述温度信号、所述第一压力信号、所述第二压力信号和所述电压信号输出。

请一并参见图5和图6，在一个实施例中，所述智能电池10还包括抑制剂释放装置70。所述抑制剂释放装置70设置于所述第一空间201，并位于所述第一壳体20的内表面与所述电芯30之间。所述抑制剂释放装置70与所述控制装置50连接。所述控制装置50用于在所述智能电池处于第三健康状态时控制所述抑制剂释放装置70向所述电芯30释放抑制剂700，以抑制电池热失控。

所述第三健康状态为：当锂离子电池的温度传感器的温度数值超过安全温度或第一压力传感器、第二压力传感器的压力数值高于安全压力时。

所述电池单体处于第三健康状态时，表征电芯30内部发生强烈的氧化还原反应，有热失控的风险。所述控制装置50用于在所述温度信号对应的温度值大于第一温度值、所述第一压力信号对应的压力值大于第一压力值或所述第二压力信号对应的压力值大于第二压力值中的至少一个条件下，控制所述抑制剂释放装置70向所述电芯30释放抑制剂700，所述抑制剂700进入电芯30的电解液中，以抑制电池热失控。

所述抑制剂700包括胺类毒化剂、使电池负极惰性化的基团或包括与活性氧或自由基结合的基团等。所述抑制剂700会降低氧化还原反应的速度，进而抑制电池热失控。

在一个实施例中，所述抑制剂释放装置70包括第二壳体710和电控阀门720。所述第二壳体710设置于所述第一壳体20的内表面与所述电芯30之间。所述第二壳体710形成腔体。所述腔体内有抑制剂700。所述抑制剂700用于抑制电池热失控。所述第二壳体710靠近所述电芯30开设开口711。所述开口711正对电解液。所述电控阀门720盖合于所述开口711。所述电控阀门720与所述控制装置50连接。所述控制装置50用于在所述电池健康状态值低于所述第一预设值时控制所述电控阀门720脱离所述开口711。所述第二壳体710可以为硅胶、隔膜纤维或塑料等。在电池正常使用时，所述电控阀门720盖合于所述开口711，抑制剂700储存在腔体中。

请一并参见图7，在一个实施例中。所述智能电池10还包括第二参比电极460和第五开关650。所述第一参比电极410和所述第二参比电极460间隔设置于所述电芯30的所述正极片和所述负极片之间，所述第一参比电极410和所述第二参比电极420的长度、靠近正负极片的位置均不相同。所述第二参比电极460的长度小于所述第一参比电极410的长度。所述第五开关650的一端与所述第二参比电极420连接。所述第五开关650的另一端与所述电芯正极极耳301或电芯负极极耳302连接。所述第五开关650的控制端与所述控制装置50连接。所述控制装置50还用于当所述电池的负极电位低于第一预设值时控制所述第五开关650闭合，且控制所述第四开关640断开。

所述第四开关640和所述第一参比电极420同样可以通过所述控制装置50实现控制，所述控制装置50用于当所述电池的负极电位低于第一预设值时，控制所述第四开关640闭合。

所述控制装置还可以用于在所述智能电池处于第二健康状态时，控制所述第五开关650闭合。在所述智能电池处于第二健康状态时，利用所述第二参比电极460进行补锂。当所述电池的负极电位低于所述第一预设值时，电芯30的容量衰减减小、内阻增加较小，负极的析锂反应不剧烈。所述第二参比电极460的长度小于所述第一参比电极410的长度，析出的锂离子较少，能够补充电解液中的锂离子，使锂离子的含量达到要求。

在一个实施例中，所述控制装置50还包括第六开关和第七开关。所述第六开关的一端与所述第一参比电极410连接，所述第六开关的另一端与所述电芯负极极耳302连接。所述第七开关的一端与所述第一参比电极410连接，所述第七开关的另一端与所述电芯负极极耳302连接。所述控制装置50分别与所述第六开关和所述第七开关连接。所述控制装置50用于根据所述电池的负极电位或电池健康状态值控制所述第四开关640、第五开关650、第六开关或第七开关中的一个闭合。

在一个实施例中，所述控制装置50还包括电阻。电阻连接于所述第一参比电极410或第二参比电极460所在的回路中。

在一个实施例中，所述控制装置50包括第一电阻601、第二电阻602、第三电阻603和第四电阻604。所述第一电阻601连接于所述电芯正极极耳301与所述第四开关640之间。所述第二电阻602连接在所述第一参比电极410与所述第六开关之间。所述第三电阻603连接在所述电芯30电极极耳与所述第五开关650之间。所述第四电阻604连接在第七开关和所述电芯负极极耳302之间。

在一个实施例中，所述控制装置50包括信号处理电路510、计算处理电路520和通讯电路530。所述信号处理电路510与所述检测装置40连接。所述信号处理电路510用于接收所述检测信号，并对所述检测信号进行放大、数模装换或滤波处理。所述计算处理电路520与所述信号处理电路510连接。所述计算处理电路520用于根据被放大、数模装换或滤波处理后的所述检测信号得到所述电池健康状态值。所述通讯电路530与所述计算处理电路520连接。所述通讯电路530用于将所述检测信号和所述电池健康状态值输出。

所述信号处理电路510包括串联连接的滤波电路、放大电路和数模转换电路。所述滤波电路与所述检测装置40连接。所述数模转换电路与所述计算处理电路520连接。所述计算处理电路520包括计算电池健康状态值和电池电量SOC的计算方法。

在一个实施例中，所述滤波电路分别与所述温度传感器420、所述第一压力传感器430、所述第二压力传感器450、所述电压传感器440、所述第一参比电极410和所述第二参比电极460连接。所述滤波电路用于对所述温度信号、所述第一压力信号、所述第二压力信号、所述电压信号和所述负极电位进行滤波处理。所述放大电路用于对滤波处理后的所述温度信号、所述第一压力信号、所述第二压力信号、所述电压信号和所述负极电位进行放大处理。所述数模转换电路用于对放大处理后的所述温度信号、所述第一压力信号、所述第二压力信号、所述电压信号和所述负极电位进行模数转换处理。所述计算处理电路520用于根据模数转换处理后的所述温度信号、所述第一压力信号、所述第二压力信号、所述电压信号和所述负极电位得到电池健康状态值或电池电量值。

所述计算处理电路520还分别与所述第一开关610、第二开关620、第三开关630、第四开关640、第五开关650、第六开关和第七开关连接。所述计算处理电路520用于当所述电池健康状态值小于所述第一预设值时，控制所述第一开关610断开、所述第二开关620断开、所述第三开关630闭合、所述第四开关640断开、所述第五开关650断开、所述第六开关断开和所述第七开关断开。

所述计算处理电路520还用于当所述电池健康状态值大于所述第一预设值，且小于所述第二预设值时，控制所述第一开关610闭合、所述第二开关620闭合、所述第三开关630断开、所述第四开关640闭合或所述第六开关闭合、所述第五开关650断开和所述第七开关断开。

所述计算处理电路520还用于当所述电池健康状态值大于所述第二预设值，且小于所述第三预设值时，控制所述第一开关610闭合、所述第二开关620闭合、所述第三开关630断开、所述第五开关650闭合或所述第七开关闭合、所述第四开关640断开、所述第六开关断开。

所述通讯电路530用于将所述温度信号、所述第一压力信号、所述第二压力信号、所述电压信号、所述负极电位、所述电池健康状态值或所述电池电量值输出。所述通讯电路530的通讯方式包括蓝牙、WIFI、ZigBee、4G或5G等。

在一个实施例中，所述通讯电路530与上位机连接。所述通讯电路530用于将所述温度信号、所述第一压力信号、所述第二压力信号、所述电压信号、所述负极电位、所述电池健康状态值或所述电池电量值输出给所述上位机。

在一个实施例中，所述控制装置50还包括储存器。所述储存器与所述计算处理电路520连接。所述储存器用于储存初始数据、中间数据或结果数据。所述储存器用于储存所述温度信号、所述第一压力信号、所述第二压力信号、所述电压信号、所述负极电位、所述电池健康状态值或所述电池电量值。

在一个实施例中，所述智能电池10还包括显示装置80。所述显示装置80设置于所述第一壳体20的外表面。所述显示装置80与所述计算处理电路520连接。所述显示装置80用于显示所述检测信号和所述电池健康状态值。

所述显示装置80用于显示所述温度信号、所述第一压力信号、所述第二压力信号、所述电压信号、所述负极电位、所述电池健康状态值或所述电池电量值。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种智能电池，其特征在于，包括：

第一壳体，包围形成第一空间；

电芯，收纳于所述第一空间；

检测装置，收纳于所述第一空间，所述检测装置用于生成检测信号；

控制装置，设置于所述第一壳体，且与所述电芯间隔设置，所述控制装置与所述检测装置连接，所述控制装置用于根据所述检测信号得到智能电池的电压、温度及压力并计算健康状态值；

电池正极极耳和电池负极极耳，间隔设置于所述第一壳体；

电芯正极极耳和电芯负极极耳，间隔设置于所述电芯；

第一控制电路，被配置为：第一端连接所述电池正极极耳，第二端连接所述电池负极极耳，第三端连接所述电芯正极极耳，第四端连接所述电芯负极极耳，控制端连接所述控制装置；

所述控制装置用于在所述智能电池处于第一健康状态时控制所述第一控制电路动作，使得所述电池正极极耳和所述电芯正极极耳断开，所述电池负极极耳和所述电芯负极极耳断开；以及所述控制装置还用于在所述智能电池处于正常健康状态时控制所述第一控制电路动作，使得所述电池正极极耳和所述电芯正极极耳连接，所述电池负极极耳和所述电芯负极极耳连接；

所述第一健康状态包括当电池的可用容量低于正常工作允许容量时。

2.如权利要求1所述的智能电池，其特征在于，所述第一控制电路还包括：

第一开关，所述第一开关的一端与所述电池正极极耳连接，所述第一开关的另一端与所述电芯正极极耳连接，所述第一开关的控制端与所述控制装置连接；

第二开关，所述第二开关的一端与所述电池负极极耳连接，所述第二开关的另一端与所述电芯负极极耳连接，所述第二开关的控制端与所述控制装置连接；

第三开关，所述第三开关的一端连接于所述第一开关的一端和所述电池正极极耳之间，所述第三开关的另一端连接于所述第二开关的一端和所述电池负极极耳之间，所述第三开关的控制端与所述控制装置连接；

所述控制装置用于在所述智能电池处于第一健康状态时控制所述第一开关断开、所述第二开关断开和所述第三开关闭合，所述控制装置用于在所述智能电池处于正常健康状态时控制所述第一开关闭合、所述第二开关闭合和所述第三开关断开。

3.如权利要求2所述的智能电池，其特征在于，所述检测装置包括第一参比电极，所述第一参比电极设置于所述电芯内，用于测量所述智能电池的负极电位和正极电位，所述智能电池还包括：

第四开关，所述第四开关的一端与所述第一参比电极连接，所述第四开关的另一端与所述电芯正极或负极极耳连接，所述第四开关的控制端与所述控制装置连接，所述控制装置还用于在所述智能电池处于第二健康状态时，控制所述第四开关闭合、所述第一开关闭合和所述第二开关闭合；

所述第二健康状态包括当锂离子电池的可用容量到达需要补锂容量时。

4.如权利要求3所述的智能电池，其特征在于，所述检测装置还包括：

温度传感器，所述温度传感器设置于所述电芯的表面，所述温度传感器与所述控制装置连接，所述温度传感器用于生成温度信号，所述控制装置用于接收所述温度信号；

第一压力传感器，所述第一压力传感器设置于所述第一空间，所述第一压力传感器与所述控制装置连接，所述第一压力传感器用于生成第一压力信号，以测量所述智能电池内部的压力数值，所述控制装置用于接收所述第一压力信号；

电压传感器，所述电压传感器的一端与所述电芯正极极耳连接，所述电压传感器的另一端与所述电芯负极极耳连接，所述电压传感器与所述控制装置连接，所述电压传感器用于生成电压信号，所述控制装置用于接收所述电压信号。

5.如权利要求4所述的智能电池，其特征在于，所述检测装置还包括：

第二压力传感器，所述第二压力传感器设置于所述电芯的表面，所述第二压力传感器与所述控制装置连接，所述第二压力传感器用于生成第二压力信号，所述控制装置用于根据所述第二压力信号监测所述电芯的变形程度，所述控制装置用于根据所述温度信号、所述第一压力信号、所述第二压力信号和所述电压信号得到所述电池健康状态值；

所述第一健康状态还包括第一及第二压力传感器测量的电压高于正常工作压力时或电压值超出正常范围时。

6.如权利要求5所述的智能电池，其特征在于，还包括：

抑制剂释放装置，设置于所述第一空间，并位于所述第一壳体的内表面与所述电芯之间，所述抑制剂释放装置与所述控制装置连接，所述控制装置用于根据在所述智能电池处于第三健康状态时控制所述抑制剂释放装置向所述电芯释放抑制剂，以抑制电池热失控；

所述第三健康状态包括当锂离子电池的温度传感器的温度数值超过安全温度或第一压力传感器、第二压力传感器的压力数值高于安全压力时。

7.如权利要求6所述的智能电池，其特征在于，所述抑制剂释放装置包括：

第二壳体，设置于所述第一壳体的内表面与所述电芯之间，所述第二壳体形成腔体，所述腔体内有抑制剂，所述抑制剂用于抑制电池热失控，所述第二壳体靠近所述电芯开设开口；

电控阀门，盖合于所述开口，所述电控阀门与所述控制装置连接，所述控制装置用于在所述智能电池处于第三健康状态时，控制所述电控阀门脱离所述开口。

8.如权利要求7所述的智能电池，其特征在于，还包括：

第二参比电极，所述第一参比电极和所述第二参比电极间隔设置于所述电芯的所述正极片和所述负极片之间，所述第一参比电极和所述第二参比电极的长度、靠近正负极片的位置不相同；

第五开关，所述第五开关的一端与所述第二参比电极连接，所述第五开关的另一端与所述电芯正极极耳或电芯负极耳连接，所述第五开关的控制端与所述控制装置连接，所述控制装置还用于当所述智能电池的负极电位低于第一预设值时控制所述第五开关闭合。

9.如权利要求1所述的智能电池，其特征在于，所述控制装置包括：

信号处理电路，与所述检测装置连接，所述信号处理电路用于接收所述检测信号，并对所述检测信号进行放大、数模转换或滤波处理；

计算处理电路，与所述信号处理电路连接，所述计算处理电路用于根据被放大、数模装换或滤波处理后的所述检测信号得到所述电池健康状态值；

通讯电路，与所述计算处理电路连接，所述通讯电路用于将所述检测信号和所述电池健康状态值输出。

10.如权利要求9所述的智能电池，其特征在于，还包括：

显示装置，设置于所述第一壳体的外表面，所述显示装置与所述计算处理电路连接，所述显示装置用于显示所述检测信号和所述电池健康状态值。

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