一种嵌入电池智能化芯片系统技术方案

本发明专利技术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。

An Intelligent Chip System Embedded in Batteries

The invention provides an embedded battery intelligent chip system, which includes power supply unit, data acquisition unit and connected sensors, central processing unit (CPU), storage unit and network controller unit for connecting external management master controller; CPU and storage unit form battery technical archives for storing and retrieving original battery data, battery operation data and alarm; Fault data; CPU is connected with network controller unit and data acquisition unit. The power supply unit is powered by cell battery, and the power supply unit supplies power to circuits and sensors in the chip; CPU is used to receive acquisition instructions of external management master controller on the network, control data acquisition unit, and press the battery voltage data, temperature sensor measurement data and battery pressure sensor measurement data. Fixed sequence acquisition into binary data, stored in memory, for retrieval and transmission to the network, data exchange and sharing. The synchronous acquisition of data from intelligent batteries is realized.

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入电池智能化芯片系统
本专利技术涉及芯片领域，更具体地，涉及一种嵌入电池智能化芯片系统。
技术介绍
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，进行的研发设计和专利技术。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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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。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：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。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，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。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，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，...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐国光，陆超，杨代铭，李崢，于雅丽，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11