智能锂电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种智能锂电池，其中智能锂电池包括了智能电池组管理模块和多个智能锂电池单元，其中，所述智能锂电池单元用于储存电能，能进行充电或放电，控制输入及输出的电压大小；所述智能电池组管理模块用于控制多个智能锂电池单元中的一个或多个组成目标容量的电池组，控制电池组的电压及充电或放电，并对电池组的状态进行控制及监测。采用本实用新型专利技术避免了单个锂电池损坏就使得整个电池组不能使用，把每个锂电池单元智能化，为每个智能锂电池单元提供各种安全保护功能，根据每个智能锂电池单元的特征进行个性化充放电管理，使其性能保持最优状态，并使其输出电压与最终电池组的电压匹配。

Smart Lithium Battery

The utility model discloses an intelligent lithium battery, in which the intelligent lithium battery includes an intelligent battery management module and several intelligent lithium battery units, wherein the intelligent lithium battery unit is used for storing electric energy, charging or discharging, controlling the voltage of input and output, and the intelligent battery management module is used for controlling one or more intelligent lithium battery units. Multiple batteries consisting of target capacity control the voltage and charging or discharging of the batteries, and control and monitor the status of the batteries. The utility model avoids the damage of a single lithium battery and makes the whole battery pack unusable, intelligentizes each lithium battery unit, provides various safety protection functions for each intelligent lithium battery unit, carries out personalized charge and discharge management according to the characteristics of each intelligent lithium battery unit, keeps its performance in the optimal state, and makes its output voltage equal to the voltage of the final battery pack. Match.

【技术实现步骤摘要】
智能锂电池
本技术属于锂电池的
，具体涉及一种智能锂电池。
技术介绍
随着当今科学技术的不断发展，锂电池已经成为了电池中用于移动供电的最主要的类型。锂电池，由一种锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，在实用中可以被充电，也就是说锂电池中的电用完以后可以重新充入使得锂电池能继续使用。锂电池在使用过程中主要存在两个问题：使用安全和长期寿命。锂电池具有电能存储密度很高的优势，同时也具有爆炸和起火等安全性问题。在过去几年中，曾经发生多次过锂电池引起的起火爆炸事件，造成巨大的经济和生命损失。电池生产厂家往往因为个别有缺陷电池单元造成事故而召回数以百万计的电池。这些安全性问题主要由过充电，放电电流太大，尤其是短路，温度过高，或生产缺陷所引起。虽然现在有的高档锂电池中加有机械和电子混合的保护器，但这些保护器太简单，只能起到很有限的保护作用。现有的锂电池结构最常用的一种是由多个锂电池单元组成的锂电池组，单个锂电池单元的的电压比较低，通常只有3.6V左右，在很多应用中为了满足使用电压的需求，是通过将多个锂电池单元串接起来构成一个电池组，来提高所需要的电压。如图1所示，是现有的48V锂电池组的电路结构示意图，由于单个原始锂电池单元的电压是3.6V，需要把14个这样的电池单元串接起来才能达到电池组48V的要求。这样串联的结果是充电和放电时，每个电池都有相同的电流流过。而这些锂电池单元中，由于出厂时的不一致性，和长期使用中的性能变化，使得每个锂电池单元有不同的特性，因而在相同的充电电流下，电池单元的充电时间是完全不同的。在充电过程中，有的单元先充满电压上升，有的单元还没有充满，如果有的电池单元充满后就停止充电，那么那些没充满的电池单元就停留在欠充状态；如果继续充电则造成有的电池单元过充，而有的电池单元不能充满。在放电时，每个电池单元都用相同的电流放电，那些没有充满电的电池单元很快放完电，造成电池组电压下降，内阻增加，从而阻止别的充满电的电池放电；这样就使得那些欠充的电池单元会先放完电，那些原来充满的电池单元则还有很多余量；如果继续放电，那么放完电的电池单元就会过放，造成电池单元损坏，在下次充电时会造成短路，发生燃烧爆炸等事件；如果停止放电，那么没放完的电池单元还保留很多电能，进入一个电池组使用的恶行循环。尤其是在长期使用中，电池单元的不一致性会越来越大，造成电池组性能急剧下降，寿命极大缩短。在很多情况下，1个寿命终结的电池单元会造成15个串接的电池组失效，从而损失14个好的电池单元。那些长期过充电的电池单元很容易发热失控而造成起火爆炸事故，而那些长期欠充电而又深度放电的电池单元寿命会大大缩短，甚至造成内部短路而降低电池组电压使得充电电流剧增，造成整个电池组提前损坏，甚至燃烧。前述问题的存在限制了锂电池的应用及发展，尤其是在有高可靠、长寿命要求的应用场合，如电动车和飞机电池、数据中心和控制中心的备用电源等，锂电池的应用受到很大限制，影响了使用者的使用安全和使用方便性。解决这些问题对扩大锂电池的应用范围，推动动力锂电池的市场发展具有重要意义。目前很多研究机构都在从各角度，如材料，结构，工艺，工作原理和电子技术，来解决这些问题，但还没有明显进展。如现有的锂电池管理器，在一定程度上虽然均衡了锂电池单元的充放电性能，但这样的管理还是从电池组的角度进行的，每个锂电池单元还是原始的3.6V的电池单元，需要将15个甚至更多的电池串联组成电池组，不能从根本上解决这种串联方式带来的各种问题。尤其是由于生产过程中的不一致性，或产品的质量问题，单个电池单元的缺陷将导致多个电池报废，甚至带来的安全隐患。因此，仍需要针对锂电池进行深入的研究。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决上述问题，提供一种智能锂电池及分布式管理的方法。具体地说是把每个智能锂电池单元智能化，为电池提供各种安全保护功能，根据每个电池单元的特征进行个性化充放电管理，使其性能保持最优状态，并使其输出电压与最终电池组的电压匹配，可根据容量要求直接把多个智能电池单元并联起来，从而避免多个电池单元的串接，并能够在电池单元因生产缺陷损坏或寿命终止时把该单元从电池组中退出而不影响别的电池单元。为了达到上述技术目的，本技术采用以下技术方案：智能锂电池，包括智能电池组管理模块和多个智能锂电池单元，所述智能电池组管理模块与每个智能锂电池单元连接，其中，所述智能锂电池单元用于储存电能、充电或放电，控制输入及输出的电压大小；所述智能电池组管理模块用于控制多个智能锂电池单元中的一个或多个组成目标容量的电池组，控制电池组的输入及输出电压、充电或放电。智能电池组管理模块同时能并对电池组的状态进行控制及监测。作为一种优选的技术方案，所述智能锂电池单元包括锂电池和智能管理器，所述锂电池与智能管理器连接，锂电池，用于充电或放电，储存电能；智能管理器，用于控制锂电池输入及输出的电压大小、监测锂电池运行状态。作为一种优选的技术方案，所述智能电池组管理模块还包括第一通信模块，所述第一通信模块用于与所述智能管理器、物联网应用设备分别通信连接。作为一种优选的技术方案，所述通信通过国际有线通信标准CAN，SMBus或国际无线通信标准Zigbee实现。作为一种优选的技术方案，所述智能电池组管理模块还包括：第一电压管理模块，所述第一电压管理模块与所述第一通信模块连接；和/或，第一过温保护模块，所述第一过温保护模块与所述第一通信模块连接。第一电压管理模块用于控制整个电池组的输出电压。第一过温保护模块用于监测锂电池温度并在温度超过第一预设值时进行安全保护。作为一种优选的技术方案，所述智能管理器包括性能优化模块，用于检测当前锂电池储能状态及在锂电池不满足使用要求时从目标电池组移除。所述性能优化模块与智能管理器内的其他功能模块连接并控制其他功能模块，受到所述智能电池组管理模块控制。作为一种优选的技术方案，所述性能优化模块还用于当前智能锂电池单元不符合使用条件时将当前智能锂电池单元从电池组中隔开，停止充电或放电。作为一种优选的技术方案，所述智能管理器还包括：第二通信模块，所述第二通信模块与所述与所述性能优化模块连接。用于实现与所述智能电池组管理模块通信。作为一种优选的技术方案，所述智能管理器还包括：充电管理模块，用于控制锂电池充电，控制充电速度及充电时间；放电管理模块，用于控制锂电池放电，控制放电速度及放电时间；第二电压管理模块，用于控制锂电池的输入及输出电压。作为一种优选的技术方案，所述智能管理器包括还包括：短路及反接保护模块，用于电极短路及反接时进行安全保护；和/或，过温保护模块，用于监测锂电池温度并在温度超过第二预设值时进行安全保护。作为一种优选的技术方案，所述智能管理器内还设有高压超级电容，所述高压超级电容与智能管理器内的充电管理模块或第二电压管理模块连接；或者，所述高压超级电容与智能管理器内的充电管理模块、第二电压管理模块分别连接。作为一种优选的技术方案，所述智能锂电池单元的实际输出电压大于所述锂电池标记的输出电压。一种智能锂电池分布式管理的方法，包括以下步骤：通过智能电池组管理模块选择形成目标容量的电池组的智能锂电池单元的数量；所述智能电池组管理模块控制每个智能锂电池单元独立进行充本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.智能锂电池，其特征在于，包括智能电池组管理模块和多个智能锂电池单元，所述智能电池组管理模块与每个智能锂电池单元连接，所述智能锂电池单元用于储存电能、充电或放电，控制输入及输出的电压大小；所述智能电池组管理模块用于控制多个智能锂电池单元中的一个或多个组成目标容量的电池组，控制电池组的输入及输出电压、充电或放电。

【技术特征摘要】
1.智能锂电池，其特征在于，包括智能电池组管理模块和多个智能锂电池单元，所述智能电池组管理模块与每个智能锂电池单元连接，所述智能锂电池单元用于储存电能、充电或放电，控制输入及输出的电压大小；所述智能电池组管理模块用于控制多个智能锂电池单元中的一个或多个组成目标容量的电池组，控制电池组的输入及输出电压、充电或放电。2.根据权利要求1所述的智能锂电池，其特征在于，所述智能锂电池单元包括锂电池和智能管理器，所述锂电池与智能管理器连接；所述锂电池，用于充电或放电，储存电能；所述智能管理器，用于控制及监测锂电池输入及输出的电压大小、锂电池运行状态。3.根据权利要求2所述的智能锂电池，其特征在于，所述智能电池组管理模块还包括第一通信模块，所述第一通信模块用于与所述智能管理器、物联网应用设备分别通信连接。4.根据权利要求3所述的智能锂电池，其特征在于，所述智能电池组管理模块还包括：第一电压管理模块，所述第一电压管理模块与所述第一通信模块连接；和/或，第一过温保护模块，所述第一过温保护模块与所述第一通信模块连接。5.根据权利要求2-4任一所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑永春，周飞标，陈建苗，胡林，唐雨欣，
申请(专利权)人：杭州利艾智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33