[发明专利]智能电池

说明书

技术领域

本发明涉及电池管理领域，特别是电动汽车的动力电池的管理，具体涉及一种具有电压与温度采集、SOC估计(State of charge，电池充电状态即电池剩余电量)、电池均衡等功能的智能控制器的智能电池系统。 

背景技术

动力电池组是电动汽车的核心部件，提供电能以驱动车辆行驶。由于在车辆中使用的动力电池一般需要较高的电压水平，所以需要将几十到上百块电池单体串联而成。为了保障电池的安全使用、提高电池寿命，需要一套电池管理系统对电池单体进行状态检测、安全保护和充放电控制。除此之外，一般还需要对电池单体进行均衡，即通过设置旁通分流回路来控制各个电池单体的充放电电流从而使各电池单体的电压保持一致。 

为了实现上述功能，目前较普遍的做法主要有两种，第一种是将所有电池的正负极都通过导线连到检测电路，还需要从一部分电池单体上安装温度传感器并连接测量信号导线。一个电动汽车电池组一般由至少约一百节电池单体组成，这样整个电池组的测量信号的导线需要约两百根以上。为了减少导线长度和提高系统可靠性，更多采用第二种方法，即分布式结构。分布式电池管理系统包含一个中心控制模块和几个分布式信号处理模块。分布式信号处理模块连接其周围几个电池单体的测量信号导线，经过信号处理后通过总线将信息发送至中心控制模块。虽然这种分布式电池管理系统减少了导线长度，但仍然需要通过导线将电池单体与分布式信号处理模块连接，电池组内依然存在大量导线。且测量导线往往是通过螺栓与电池极柱连接，增加了成组工作复杂度，且存在更多的潜在故障点。 

以上两种方法除了要使用大量导线，还需要较大规模的信号测量电路，这也增加了电池成组的复杂度、研发成本和生产成本。且模拟信号通过较长的导线连接到测量电路，致使信号对电磁干扰较敏感，影响测量精度甚至导致测量错误。 

另一方面，电池成组厂商需要一套算法来实现一些功能，比如：通过测量结果估计电池电量、限制电流来保证电池的安全使用等。但估计电量和设置限值依据的数据往往是电池制造厂商最清楚，而不是电池成组厂商。电池制造厂商通过反复的实验和测试掌握了电池的特性数据，虽然电池制造厂商会向电池成组厂商提供这些信息，但通常这些信息不会完整传达和被足够重视。 

发明内容

为减少装配空间和提高信号采集的抗干扰性，本发明提供一种智能电池系统。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该智能电池系统包括控制器和至少一个智能电池模块，该智能电池模块包括至少一节电池和一个具有模拟信号采集功能和能将模拟信号转换为数字信号并和控制器进行通信的电路系统，所述电路系统和智能电池模块一体封装，智能电池模块与控制器通信连接。由于电路系统和智能电池模块一体封装，所以在空间上是紧邻的，在装配上是互相固定的，减少了装配空间，提高了信号采集的抗干扰性。 

进一步地，智能电池模块与控制器的通信连接采用下列方式：多个智能电池模块之间的通信采用链式连接，即一个智能电池模块和他之前和之后的智能电池模块连接，串成一条链，数据在上述的链上传播，最后传给控制器，从而有效减少成组后的电池箱内的连线数量。 

进一步地，智能电池模块与控制器的通信连接采用下列方式：多个智能电池模块通过各自的通信接口接到同一个总线上，总线和控制器连接；同样可以有效减少成组后的电池箱内的连线数量。 

进一步地，智能电池模块中，设有温度传感器，温度传感器通过导线连接到电路系统，电路系统通过采集温度传感器的输出值获取智能电池模块的温度信息。 

进一步地，每节电池都设有均衡电路，由电路系统控制均衡电路的开关，控制每节单体电池单独均衡。 

进一步地，所述电路系统为专用集成电路或者为由分立元件和微处理器组成 的可编程系统，以便减少成本并使得电池制造商能参与到电池控制系统设计中来。 

进一步地，设有显示装置，来显示电池的状态。 

进一步地，智能电池模块与控制器之间的通信内容包括电池电压、电池剩余电量、电池温度、和或电池状态。 

进一步地，控制器根据通信内容控制开关，所述开关控制电池和外部终端的通断，以便保证电池不过充、不过放。 

进一步地，所述智能电池系统用于电动汽车、电动自行车或移动设备，从而使得所述智能电池系统适应多元化应用。 

该智能电池系统的积极效果如下：