一种智能电池制造技术

一种智能电池，由电芯、充放电自适应模块和外电极组成；所述电芯为二次电芯；所述充放电自适应模块包括处理器和与该处理器连接的充电电路、放电电路、通讯电路、电芯检测电路和外电路检测电路；所述充电电路包括充电电压调整电路、充电电压检测电路和充电开关；所述放电电路包括放电电压调整电路、放电电压检测电路和放电开关；所述通讯电路负责处理器与外电路的通讯电平转换；所述电芯检测电路包括电芯电压检测电路和电芯充放电电流检测电路；所述外电路检测电路包括电压检测电路、放电电流检测电路。本发明专利技术输出电压稳定，适用于不同荷电设备及不同荷电状态下的供电。

A kind of smart battery

【技术实现步骤摘要】
一种智能电池
本专利技术属于电池
，具体涉及一种智能电池。
技术介绍
现在生活生产中，电池无处不在，从儿童玩具、遥控器、手机、电脑、电动工具，到电动自行车、电动汽车、电力储能电站，都离不开电池。电池的种类很多，按照电池的使用次数分类，可分为一次性电池和二次电池，一次性电池只能放电一次，二次电池可反复充/放电循环使用多次。近年来，随着电池技术的不断革新以及人们节能环保意识的增强，二次电池的应用更加普遍，常见的有镍氢电池、镍镉电池、铅酸电池、锂离子电池和聚合物锂电池等。不同种类的电池，其输出电压均不相同，且同一类型的电池，其荷电状态不同时，其输出电压也不同。二次电池的实际应用中，都包含有充电电路和放电电路，多数情况下，充电电路和放电电路独立工作，即充电回路工作时，放电回路断开，放电回路工作时，充电回路断开，如电动工具、电动自行车、电动汽车等，有些应用是充电回路和放电回路可同时工作，如有UPS电源，太阳能充电与电池组合的物联网应用等。从整个二次电池的应用来看，普遍存在着这几个方面问题：1)不同类型的电池输出电压不统一，如单节铅酸电池额定输出电压为2V，单节磷酸铁锂电池额定输出电压为3.2V；2)同一类型的电池，不同荷电状态下，电池的输出电压波动范围很大，如磷酸铁锂电池的输出电压在2.0V至3.6V之间波动，将电池作为电源使用，都必须增加稳压电路；3)二次电池的使用有一定的专业要求，其充放电循环次数(使用寿命)与电池保护电路，充电电路和放电电路有密切关系，使用不当还有一定的危险性，而要把这些电路设计好，既要了解电池的电化学特性，还要考虑电池在使用中的节能、效率、经济等诸多因素，技术的参差不齐带来了电池应用的各种问题，如电池寿命短、电池起火甚至爆炸。以上这些问题在一定程度上阻碍了二次电池的应用和推广。CN109638929A公开了一种智能电池，主要解决了二次电池中的软包电池在电子锁行业中，在结构上电池与其他组件相互配合的问题。CN109713183A公开了一种智能电池，主要解决了二次电池在无人机行业中，常用的6串电池串联与无人机需要的12串电池串联不匹配的问题，该专利是从结构设计的角度解决问题。CN107221998A公开了一种智能电池，主要解决了二次电池在电压检测中，采用传统技术容易烧毁电压检测IC和MOS管控制开关的问题，专利采用了一种新的电压检测方法，同时增加了电池的定位功能。CN103227502A公开了一种智能电池，提供了一种主、副电池组合的方式，在主电池电量不足时，给出报警信号，提示用户及时充电。CN104104119B公开了一种智能电池，解决了现有技术中电池无法独立自检的问题，包括电量检测、电池老化检测等。上述专利主要是就某个行业，某个具体的问题提出的一些解决方法，有一定的局限性。二次电池的正确使用要满足安全性、合理性要求，使用过程中既要保证电池电气安全性、化学安全性，同时还不损伤电池，保证电池的使用寿命。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种智能电池。通过将电芯、充放电自适应模块封装在一起，有外接的电池正极、电池负极、通讯电极。电芯的正、负极通过充放电自适应模块与外接的电池正极、外接电池负极相连。该智能电池具有输出电压稳定、输出电压可设定，同时具有电池过充保护、电池过放保护、电池短路保护功能，允许电池与充电电源及负载同时连接，由电池来决定其何时处于充电状态，何时处于放电状态。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种智能电池，由电芯、充放电自适应模块和外电极组成，其输出电压可任意设定；所述电芯是指普通的二次电芯；所述充放电自适应模块包括处理器和与该处理器连接的充电电路、放电电路、通讯电路、电芯检测电路和外电路检测电路；所述处理器与充电电路、放电电路、通讯电路、电芯检测电路和外部检测电路相连，实时检测充电电路电压，放电电路电压、电芯的电压和电芯充放电电流、外电路电压及电池对外电路的放电电流等电气参数并作分析处理，并根据结果控制充电电路、放电电路与外电路接通或关断；所述充电电路包括充电电压调整电路、充电电压检测电路和充电开关，所述充电电压调整电路负责将充电电压调整为适合给电芯充电的电压，所述充电电压检测电路负责将充电电压调整为处理器可检测的电压，所述充电开关执行充电回路与外电路的接通或关断；所述放电电路包括放电电压调整电路、放电电压检测电路和放电开关，所述放电电压调整电路负责将电芯电压调整为放电电压，所述放电电压检测电器负责将放电电压调整为处理器可检测的电压，所述放电开关执行放电回路与外电路的接通或关断；所述通讯电路负责处理器与外电路的通讯电平转换；所述电芯检测电路包括电芯电压检测电路、电芯充放电电流检测电路，所述电芯电压检测电路负责将电芯电压调整为处理器可检测的电压，所述电芯充放电电流检测电路负责将电芯充放电电流转换为处理器可检测的电压；所述外电路检测电路包括外电路电压检测电路、放电电流检测电路，所述外电路电压检测电路负责将外电路电压调整为处理器可检测的电压，所述放电电流检测电路负责将电池对外电路的放电电流转换为处理器可检测的电压。具体地，所述充放电自适应模块具有以下单元与相应功能：参量值保存单元，所述参量值包括电池充电截止电压门限值U1a、电池充电截止解除电压门限值U1a’、电池放电截止电压门限值U1b、电池放电截止解除电压门限值U1b’、电池输出额定电压值U2和短路电流值Imax，这些参量值可设定。电池防过充保护单元，其功能通过以下工作方式实现：所述处理器实时检测所述电芯电压，并与电池充电截止电压门限值U1a和电池充电截止解除电压门限值U1a’对比，当所述电芯电压大于或等于电池充电截止电压门限值U1a时，所述处理器控制所述充电开关关断，断开充电回路，防止所述电芯被过充电；当所述电芯电压小于电池充电截止解除电压门限值U1a’时，所述处理器控制所述充电开关接通，允许充电回路给电芯充电。电池防过放保护单元，其功能通过以下工作方式实现：所述处理器实时检测所述电芯电压，并与电池放电截止电压门限值U1b和电池放电截止解除电压门限值U1b’对比，当所述电芯电压小于或等于电池放电截止电压门限值U1b时，所述处理器控制所述放电开关关断，断开放电回路，防止所述电芯被过放电；当所述电芯电压大于电池放电截止解除电压门限值U1b’时，所述处理器控制放电开关接通，允许电芯通过放电回路放电。电池防短路保护单元，其功能通过以下工作方式实现：所述处理器实时检测所述电芯充放电电流，并与短路电流门限值Imax对比，当所述电芯充放电电流大于等于短路电流门限值Imax时，所述处理器控制所述充电开关和放电开关同时关断，断开充电回路、放电回路与外电路的连接，防止短路故障。电池充放电管理单元，其功能通过以下工作方式实现：所述处理器根据电池输出额定电压值U2，控制放电电压调整输出电压，所述处理器实时检测外电路电压，若外电路电压小于或等于电池输出额定电压值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能电池，其特征是由电芯、充放电自适应模块和外电极组成；/n所述电芯为二次电芯；/n所述充放电自适应模块包括处理器和与该处理器连接的充电电路、放电电路、通讯电路、电芯检测电路和外电路检测电路；/n所述充电电路包括充电电压调整电路、充电电压检测电路和充电开关；/n所述放电电路包括放电电压调整电路、放电电压检测电路和放电开关；/n所述通讯电路负责处理器与外电路的通讯电平转换；/n所述电芯检测电路包括电芯电压检测电路和电芯充放电电流检测电路；/n所述外电路检测电路包括电压检测电路、放电电流检测电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能电池，其特征是由电芯、充放电自适应模块和外电极组成；
所述电芯为二次电芯；
所述充放电自适应模块包括处理器和与该处理器连接的充电电路、放电电路、通讯电路、电芯检测电路和外电路检测电路；
所述充电电路包括充电电压调整电路、充电电压检测电路和充电开关；
所述放电电路包括放电电压调整电路、放电电压检测电路和放电开关；
所述通讯电路负责处理器与外电路的通讯电平转换；
所述电芯检测电路包括电芯电压检测电路和电芯充放电电流检测电路；
所述外电路检测电路包括电压检测电路、放电电流检测电路。


2.如权利要求1所述的一种智能电池，其特征是所述充放电自适应模块具有参量保存单元，所述参量包括电池充电截止电压门限值U1a、电池充电截止解除电压门限值U1a’、电池放电截止电压门限值U1b，电池放电截止解除电压门限值U1b’、电池输出额定电压U2值和短路电流值Imax。


3.如权利要求1所述的一种智能电池，其特征是所述充放电自适应模块具有电池防过充保护单元，所述防过充保护单元其功能通过以下工作方式实现：
所述处理器实时检测所述电芯电压，并与电池充电截止电压门限值U1a和电池充电截止解除电压门限值U1a’对比，当所述电芯电压大于等于电池充电截止电压门限值U1a时，所述处理器控制所述充电开关关断，断开充电回路，防止所述电芯被过充电；当所述电芯电压小于电池充电截止解除电压门限值U1a’时，所述处理器控制所述充电开关接通，允许充电回路给电芯充电。


4.如权利要求1所述的一种智能电池，其特征是所述充放电自适应模块具有电池防过放保护单元，所述防过放保护单元其功能通过以下工作方式实现：
所述处理器实时检测所述电芯电压，并与电池放电截止电压门限值U1b和电池放电截止解除电压门限值U1b’对比，当所述电芯电压小于等于电池放电截止电压门限值U1b时，所述处理器控制所述放电开...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡淼龙，张芳江，钱国峰，赵学峰，段战利，施超，莫良，赵鑫，吴金其，张晓忠，
申请(专利权)人：浙江安美科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33