CN220439693U - 电池和用电设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电池和用电设备。该电池包括多个电芯，多个电芯串联和/或并联连接；每个电芯包括电芯本体、监控单元和通信单元，监控单元与电芯本体连接，通信单元与监控单元连接，不同电芯的通信单元通信连接；监控单元包括采集模块，采集模块用于获取电芯本体的参数，通信单元用于发送该电芯的电芯本体的参数以及传输其他电芯的电芯本体的参数。通过设置不同电芯的通信单元之间通信连接，使得不同电芯的通信单元进行信息交互及组网。从而可以增加电池的通信距离，保证了电芯本体的参数的传输有效性。同时可以在部分电芯的通信单元异常时通过其他电芯的通信单元传输电芯本体的参数，提高了信息传输的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型实施例涉及电池的技术领域，尤其涉及一种电池和用电设备。
背景技术
当采用电池管理系统(Battery Management System，BMS)检测电芯外部的指标监控电芯状态时，随着电芯的体积增加，电芯外部的指标不能真实反映电芯内部情况。当在电芯内部监测电芯内部指标时，电芯内部指标需要传输至电芯外部，用于保障电池健康状态及安全状态预估。电芯内部指标传输至电芯外部的距离比较短，当电芯内部指标需要传输的距离比较远时，无法保证电芯内部指标的有效传输。
实用新型内容
本实用新型提供一种电池和用电设备，以提高电池的监测准确性的同时，提高电芯参数的传输有效性。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种电池，包括多个电芯，多个所述电芯串联和/或并联连接；
每个所述电芯包括电芯本体、监控单元和通信单元，所述监控单元与所述电芯本体连接，所述通信单元与所述监控单元连接，不同所述电芯的通信单元通信连接；所述监控单元包括采集模块，所述采集模块用于获取所述电芯本体的参数，所述通信单元用于发送该电芯的电芯本体的参数以及传输其他电芯的电芯本体的参数。
可选地，所述通信单元包括2.4G信号通信模块、2G信号通信模块、3G信号通信模块、4G信号通信模块、5G信号通信模块、电磁感应通信模块、声学通信模块、微波通信模块、电力载波通信模块和有线通信模块中的至少一个。
可选地，电池还包括供电单元；所述供电单元与所述监控单元连接，用于为所述监控单元供电。
可选地，所述供电单元包括直流储能模块、电磁感应供电模块、有线供电模块、电磁波供电模块和声学供电模块中的至少一个。
可选地，所述电芯本体的参数包括电芯内阻、电芯电压、电芯内部温度、电解液成分、电解液浓度、极片膨胀压力和产生的气体成分中的至少一种。
可选地，所述监控单元还包括存储模块，所述存储模块用于存储所述电芯的标识信息。
可选地，所述监控单元还包括计算模块，所述计算模块与所述采集模块连接，所述计算模块用于根据所述电芯本体的参数计算所述电芯本体的健康参数。
可选地，所述监控单元还包括提示模块，所述提示模块用于计算所述电芯的循环次数，并输出所述电芯的循环次数和日历寿命信息至所述通信单元。
可选地，所述监控单元还包括休眠模块，所述休眠模块与所述采集模块连接，所述休眠模块用于在所述电芯本体的参数满足休眠条件时控制所述采集模块进入休眠模式。
第二方面，本实用新型实施例还提供了一种用电设备，包括第一方面所述的电池。
本实用新型实施例的技术方案，通过在电芯内设置监控单元，监控单元中的采集模块获取电芯本体的参数，从而可以通过电芯本体的参数更真实的反映电芯的情况，以实现电芯的内部监控。从而可以提高预知电池健康状态和判断电池安全状态的准确性，提高了电池的安全性。同时可以避免BMS设置从机以及相应线束，简化了BMS的结构，更加便于电池系统成组，降低了物料及加工成本。另外，电芯内还设置有通信单元，通过设置不同电芯的通信单元之间通信连接，使得不同电芯的通信单元进行信息交互及组网。在至少一个电芯距离BMS的距离大于通信单元能够通信的距离时，该电芯的通信单元可以先将电芯本体的参数发送至其他电芯的通信单元，再通过其他电芯的通信单元传输该电芯本体的参数至BMS，从而可以增加电池的通信距离，保证了电芯本体的参数的传输有效性。同时可以在部分电芯的通信单元异常时通过其他电芯的通信单元传输电芯本体的参数，提高了信息传输的可靠性。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种电池的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种电芯的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的另一种电池的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
图1为本实用新型实施例提供的一种电池的结构示意图，图2为本实用新型实施例提供的一种电芯的结构示意图。如图1和图2所示，该电池包括多个电芯10，多个电芯10串联和/或并联连接；每个电芯10包括电芯本体110、监控单元120和通信单元130，监控单元120与电芯本体110连接，通信单元130与监控单元120连接，不同电芯10的通信单元130通信连接；监控单元120包括采集模块121，采集模块121用于获取电芯本体110的参数，通信单元130用于发送该电芯10的电芯本体110的参数以及传输其他电芯10的电芯本体110的参数。
具体地，电池可以包括多个电芯10，多个电芯10串联和/或并联，用于提供外部电路所需的电量。其中，图1示例性地示出了多个电芯10串联连接。每个电芯10可以包括一个或多个电芯本体110。监控单元120中的采集模块121与电芯本体110连接，用于获取电芯本体110的参数，从而可以通过电芯本体110的参数更真实的反映电芯10的情况，以实现电芯10的内部监控。从而可以提高预知电池健康状态和判断电池安全状态的准确性，提高了电池的安全性。另外，电池系统包括BMS，电芯10还包括通信单元130，BMS与通信单元130通信连接。电芯本体110的参数可以通过通信单元130传输至BMS，可以避免BMS设置从机以及相应线束，简化了BMS的结构，更加便于电池系统成组，降低了物料及加工成本。
通信单元130设置于电池内，在通信单元130传输电芯本体110的参数至BMS时，通信单元130的通信距离比较近。通过设置不同电芯10的通信单元130之间通信连接，使得不同电芯10的通信单元130进行信息交互及组网。其中，不同电芯10的通信单元130之间可以采用有线或无线的通信方式，此处不做限定。在至少一个电芯10距离BMS的距离大于通信单元130能够通信的距离时，该电芯10的通信单元130可以先将电芯本体110的参数发送至其他电芯10的通信单元130，再通过其他电芯10的通信单元130传输该电芯本体110的参数至BMS，从而可以增加电池的通信距离，保证了电芯本体110的参数的传输有效性。同时可以在部分电芯10的通信单元130异常时通过其他电芯10的通信单元130传输电芯本体110的参数，提高了信息传输的可靠性。
本实施例的技术方案，通过在电芯内设置监控单元，监控单元中的采集模块获取电芯本体的参数，从而可以通过电芯本体的参数更真实的反映电芯的情况，以实现电芯的内部监控。从而可以提高预知电池健康状态和判断电池安全状态的准确性，提高了电池的安全性。同时可以避免BMS设置从机以及相应线束，简化了BMS的结构，更加便于电池系统成组，降低了物料及加工成本。另外，电芯内还设置有通信单元，通过设置不同电芯的通信单元之间通信连接，使得不同电芯的通信单元进行信息交互及组网。在至少一个电芯距离BMS的距离大于通信单元能够通信的距离时，该电芯的通信单元可以先将电芯本体的参数发送至其他电芯的通信单元，再通过其他电芯的通信单元传输该电芯本体的参数至BMS，从而可以增加电池的通信距离，保证了电芯本体的参数的传输有效性。同时可以在部分电芯的通信单元异常时通过其他电芯的通信单元传输电芯本体的参数，提高了信息传输的可靠性。
在上述技术方案的基础上，通信单元包括2.4G信号通信模块、2G信号通信模块、3G信号通信模块、4G信号通信模块、5G信号通信模块、电磁感应通信模块、声学通信模块、微波通信模块、电力载波通信模块和有线通信模块中的至少一个。
具体地，2.4G信号通信模块可以将电芯本体110的参数转换为2.4G信号，并与外部设备进行交互。其中，外部设备可以是其他电芯10的通信单元130，还可以是BMS。示例性地，2.4G信号通信模块可以采用WIFI、蓝牙、LORA、NB-IOT、ZIGBEE和蜂窝信号等方式。2G信号通信模块可以将电芯本体110的参数转换为2G信号，并与外部设备进行交互。示例性地，2G信号通信模块可以采用2G移动通信技术和2GWiFi技术等方式。3G信号通信模块可以将电芯本体110的参数转换为3G信号，并与外部设备进行交互。示例性地，3G信号通信模块可以采用3G移动通信技术和3GWiFi技术等方式。4G信号通信模块可以将电芯本体110的参数转换为4G信号，并与外部设备进行交互。示例性地，4G信号通信模块可以采用4G移动通信技术和4GWiFi技术等方式。5G信号通信模块可以将电芯本体110的参数转换为5G信号，并与外部设备进行交互。示例性地，5G信号通信模块可以采用5G移动通信技术和5GWiFi技术等方式。电磁感应通信模块可以包括电磁感应线圈，并与外部设备中的电磁感应线圈匹配。通过电磁感应原理实现与外部设备的通信。声学通信模块可以通过声学的方式与外部设备进行通信。微波通信模块可以通过微波的方式与外部设备进行通信。电力载波通信模块可以通过电力载波的方式与外部设备通信。有线通信模块包括连接端子，该连接端子可以通过通信线直接与外部设备连接，实现有线通信。
图3为本实用新型实施例提供的另一种电池的结构示意图。如图3所示，电池还包括供电单元140；供电单元140与监控单元120连接，用于为监控单元120供电。
具体地，供电单元140可以设置于电芯10内，也可以设置于电芯10外，并与监控单元120连接，为监控单元120供电。
在上述技术方案的基础上，供电单元包括直流储能模块、电磁感应供电模块、有线供电模块、电磁波供电模块和声学供电模块中的至少一个。
具体地，直流储能模块可以为储能电池，该储能电池可以为额外安装的微型电池，还可以为电芯。通过直流储能模块直接为监控单元120供电。电磁感应供电模块包括电磁感应线圈，并与供电装置中的电磁感应线圈匹配。通过电磁感应原理可以获取供电装置中的电能。有线供电模块包括连接端子，该连接端子可以通过电力线直接与供电装置连接，用于获取电能。电磁波供电模块通过电磁波获取电能。声学供电模块通过声学共振信号获取电能。
在上述各技术方案的基础上，电芯本体的参数包括电芯内阻、电芯电压、电芯内部温度、电解液成分、电解液浓度、极片膨胀压力和产生的气体成分中的至少一种。
具体地，电芯本体的参数包括电芯内阻、电芯电压、电芯内部温度、电解液成分、电解液浓度、极片膨胀压力和产生的气体成分中的至少一种时，可以根据电芯内阻、电芯电压、电芯内部温度、电解液成分、电解液浓度、极片膨胀压力和产生的气体成分中的至少一种更准确的判断电芯的安全状态，预知电芯的健康状态，进而可以提高电池的健康状态的预知准确性和安全状态的判断准确性。
在上述各技术方案的基础上，监控单元还包括存储模块，存储模块用于存储电芯的标识信息。
具体地，标识信息可以用于区分不同的电芯。示例性地，标识信息可以为电芯的ID号。存储模块存储电芯的标识信息后，使得电芯本身具有唯一的标识。在采集模块获取电芯本体的参数时，电芯本体的参数均可以与电芯本身的标识信息关联，从而可以在电芯处于任意状态下均可以确定电芯的当前状态，实现电芯的全寿命管理，进而可以实现电池的全寿命管理。示例性地，在电芯处于仓储、运输和/或电池组生产的过程中，均可以通过采集模块获取电芯本体的参数，用于判断电芯的健康状态和安全状态，实现电芯的全寿命管理。
在上述各技术方案的基础上，监控单元还包括计算模块，计算模块与采集模块连接，计算模块用于根据电芯本体的参数计算电芯本体的健康参数。
具体地，计算模块与采集模块连接，用于接收采集模块获取的电芯本体的参数。然后根据电芯本体的参数计算电芯本体的健康参数，以实现电芯的放电监测。示例性地，健康参数可以包括电芯的自放电率，该自放电率可以通过通信模块传输至BMS，BMS可以根据电芯的自放电率进一步地判断电芯的健康状态和安全状态。
需要说明的是，健康参数还可以包括电芯的剩余容量。计算模块还可以根据电芯本体的参数确定电芯的剩余容量，并判断电芯的健康状态和安全状态，并通过通信模块上报至BMS，使得BMS可以根据电芯的剩余容量以及电芯的健康状态和安全状态进一步地管理电池。
在上述各技术方案的基础上，监控单元还包括提示模块，提示模块用于计算电芯的循环次数，并输出电芯的循环次数和日历寿命信息至通信单元。
具体地，提示模块可以对电芯的循环次数进行计数，并输出电芯的循环次数至通信单元，通信单元可以将电芯的循环次数传输至BMS，使得BMS可以提示电芯的循环次数。提示模块同时可以确定电芯的日历寿命并输出至通信单元，通信单元同样将电芯的日历寿命传输至BMS，使得BMS可以提示电芯的日历寿命，从而可以根据提示模块输出的提示信息进一步地判断电池健康状态和安全状态，提高了电池健康状态和安全状态的判断准确性。
在上述各技术方案的基础上，监控单元还包括休眠模块，休眠模块与采集模块连接，休眠模块用于在电芯本体的参数满足休眠条件时控制采集模块进入休眠模式。
具体地，休眠条件可以为电芯处于静置状态。休眠模块与根据电芯本体的参数判断电芯的状态，在电芯处于静置状态时，可以控制采集模块进入休眠模式，从而可以节约采集模块所需的电能。
需要说明的是，当监控单元还包括其他模块时，可以同时控制其他模块进入休眠模式，以进一步地节约监控单元所需的电能，从而可以提高电能利用率。例如，当监控单元还包括计算模块时，可以同时控制计算模块进入休眠模式，以进一步地节约监控单元所需的电能。
本实用新型实施例还提供了一种用电设备。该用电设备包括本实用新型任意实施例提供的电池。
示例性地，用电设备可以是车辆和船舶等设备。由于用电设备具有本实用新型任意实施例提供的电池，因此具有与本实用新型任意实施例提供的电池相同的有益效果，此处不再赘述。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种电池，其特征在于，包括多个电芯，多个所述电芯串联和/或并联连接；
每个所述电芯包括电芯本体、监控单元和通信单元，所述监控单元与所述电芯本体连接，所述通信单元与所述监控单元连接，不同所述电芯的通信单元通信连接；所述监控单元包括采集模块，所述采集模块用于获取所述电芯本体的参数，所述通信单元用于发送该电芯的电芯本体的参数以及传输其他电芯的电芯本体的参数。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述通信单元包括2.4G信号通信模块、2G信号通信模块、3G信号通信模块、4G信号通信模块、5G信号通信模块、电磁感应通信模块、声学通信模块、微波通信模块、电力载波通信模块和有线通信模块中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，还包括供电单元；所述供电单元与所述监控单元连接，用于为所述监控单元供电。
4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述供电单元包括直流储能模块、电磁感应供电模块、有线供电模块、电磁波供电模块和声学供电模块中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电芯本体的参数包括电芯内阻、电芯电压、电芯内部温度、电解液成分、电解液浓度、极片膨胀压力和产生的气体成分中的至少一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电池，其特征在于，所述监控单元还包括存储模块，所述存储模块用于存储所述电芯的标识信息。
7.根据权利要求1-5任一项所述的电池，其特征在于，所述监控单元还包括计算模块，所述计算模块与所述采集模块连接，所述计算模块用于根据所述电芯本体的参数计算所述电芯本体的健康参数。
8.根据权利要求1-5任一项所述的电池，其特征在于，所述监控单元还包括提示模块，所述提示模块用于计算所述电芯的循环次数，并输出所述电芯的循环次数和日历寿命信息至所述通信单元。
9.根据权利要求1-5任一项所述的电池，其特征在于，所述监控单元还包括休眠模块，所述休眠模块与所述采集模块连接，所述休眠模块用于在所述电芯本体的参数满足休眠条件时控制所述采集模块进入休眠模式。
10.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的电池。
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