电池健康状况检测模块和系统及带有该检测模块的电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电池状况检测和管理技术领域，特别是涉及一种电池健康状况检测模块和系统以及带有该检测模块的电池。
【背景技术】
[0002]目前，用于提供动力电源的电池组已经渗透到公共生活的各个方面，各种基于充电的电动工具、电动车、不间断电源、通讯基站备份电源等已经在广泛应用，尤其是随着电动车的发展，大容量充电电池被大量使用，在应用中必须由多节单体电池来组成电池组作为车辆的动力源。在实际应用中，必须要检测电池组的当前电量、电池组的温度、电压、电流数据来了解电池组的工作状态，更进一步的要求就是要了解电池组随使用时间增长导致的性能老化状况。不同的电池类型对使用温度、充放电的安全要求也不一样。对于能量密度特别高的锂电池就必须要求对过度充电、过度放电要有比较精确的测量，出现上述两种情况时立即切断充放电通道，更完善有效的要求包括对电池工作时自身温度的测量。以上表述虽然是对电池组说的，但是实际上这些测量要针对电池组内每一个单体电池的充放电状态的检测，无论电池组内哪一节单体电池出现了过充电，或者过放电，电池组管理系统都必须视为异常信号，发出关断指令。虽然制造商通常在电池组出厂时已经对电池组的单体电池进行了选择、适配，尽量保持组内单体电池参数的一致性，但是组内单体电池越多，就越不易精确配对，而且随着时间的推移，电池组内单体电池参数会发生分化现象，整体上降低电池组的充放电效率，由于个别单体电池的参数变化，导致电池组的使用寿命变短。以上问题对锂电池来说尤为明显，极大的限制了锂电池组的能量效率水平和使用寿命。解决电池的过充电、过放电、温度异常及单体电池状态不一致问题是各电池组生产厂的核心技术，也是产品核心竞争力的表现，而电池状态的测量是各家厂商首先要解决的技术问题。
[0003]传统的电池状态检测系统是在每节锂电池上加有过充电和过放电的检测电路，然后将这组信号用总线接到外部电池管理系统(BMS)。当电池组中电池数量众多时，有线总线连接就存在布线繁琐、复杂、可扩展性弱的问题，同时线路也容易损坏。由于电池结构、体积的限制，传统的单体电池也不带电池电量检测电路，只能将电池组作为一个整体来测量电池电量，因此很难反映每个单体电池电量状况，也不能对老化严重的单体电池进行定位。如不及时检测找出老化单体电池并给予调整，电池组的容量将变小，效率变低，寿命将缩短，影响整个电池组的高效安全运行。由于无法将电池组中老化严重的单体电池简单标识出来，所以造成了很难通过对老化电池进行日常维护来延长电池组的工作寿命的目的，特别是在很多情况下锂电池组的成本占到整个产品的一半以上。因此造成了明显的浪费。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型针对现有技术存在的缺陷，提供了一种电池健康状况检测模块及带有该检测模块的电池，解决电池组中的每个单体电池的健康状态监测的问题，对电池组中的单体电池的电压、电流、电池电量以及温度状态进行监测，并将检测模块同每个单体电池做成一体形成一体化的带检测模块的电池；
[0005]本实用新型还提供一种电池健康状况检测系统，将检测模块取得的测量、记录数据以无线的方式发送到外部数据接收控制系统，由外部数据接收控制系统进行分析处理，即使电池组已密封，也不影响外部数据接收控制系统对电池组中的每个单体电池的健康状况的监控。
[0006]本实用新型的技术方案是:
[0007]1.一种电池健康状况检测模块，其特征在于，包括电流传感放大器电路、电池电压检测器电路、温度传感放大器电路、RTC时间控制器、微控制单元、无线收发器、以及模块供电电路；所述电流传感放大器电路、电池电压检测器电路、温度传感放大器电路、RTC时间控制器、无线收发器分别连接微控制单元；所述电流传感放大器电路、电池电压检测器电路、温度传感放大器电路分别用于测量电池组中的单体电池的电流、电压和温度，测量得到的温度、电流、电压信号传送给微控制单元，同时RTC时间控制器也将时间数据发送给微控制单元，所述微控制单元对这些测量信号进行处理和存储，并通过充电、放电电流值对时间的积分计算分别得到所述单体电池已充电的电量值和可放电的电量值，同时判断所述单体电池是充电，还是放电状态以及每次充放电的完成的百分比和充放电时间；并控制无线收发器将测量得到的电压、电流、温度数据以及计算得到的电量数据和充放电程度及充放电时间数据以无线的形式发送出去；所述模块供电电路为所述检测模块提供符合要求的工作电源。
[0008]2.所述微控制单元包括MCU微控制器、模数转换器、数据存储器，所述电流传感放大器电路、电池电压检测器电路、温度传感放大器电路分别连接模数转换器，所述模数转换器连接数据存储器，所述数据存储器连接所述无线收发器；所述微控制器分别连接所述RTC时间控制器以及模数转换器、数据存储器、无线收发器；所述电流传感放大器电路、电池电压检测器电路、温度传感放大器电路将测量得到的温度、电流、电压信号传送给模数转换器；模数转换器在微控制器的控制下对这些测量信号进行模拟信号到数字信号的转换，转换完成后发送转换结束信号给微控制器，微控制器发送写信号给数据存储器将转换的测量数据写入数据存储器，数据存储器存储完成后发信号给微控制器，微控制器收到信号后控制内部电路对下一个测量信号进行转换存储工作，所述数据存储器存储经模数转换器转换得到的电压、电流、温度数据和充放电程度及充放电时间数据以及经微控制器计算得到的电量数据，并传送给无线收发器。
[0009]3.所述温度传感放大器电路通过温度传感器的配合对电池温度进行测量，所述电流传感放大器电路通过磁电流传感器的配合采用非接触方式对电池工作电流进行测量，所述电池电压检测器电路连接单体电池的正负极两端，对单体电池的电压进行测量。
[0010]4.所述无线收发器为RF无线收发器，具有PCB隐形天线。
[0011]5.所述微控制单元包括非易失数据存储器，用于存储标识所述电池健康状况检测模块的数字地址信息ID。
[0012]6.一种带有电池健康状况检测模块的电池，其特征在于，还包括温度传感器、电流传感器，所述温度传感器贴装在单体电池的外表面上，所述电流传感器固定在单体电池的一个端子引出线上，通过非接触的方式测量电池的工作电流，所述温度传感器连接所述检测模块的温度传感放大器电路，所述电流传感器连接所述检测模块的电流传感放大器电路；所述检测模块的电池电压检测器电路并联在单体电池的两端子引出线上。
[0013]7.所述电池健康状况检测模块和温度传感器、电流传感器与单体电池封装为一体，单体电池封装体上具有正负极两个端子，用于多个单体电池之间的连接。
[0014]8.一种电池健康状况检测系统，其特征在于，包括将若干所述带有电池健康状况检测模块的单体电池串联在一起组成的电池组以及外部数据接收控制系统，所述电池组串联连接负载和外部数据接收控制系统，所述外部数据接收控制系统包括无线收发器、外部数据接收控制模块和控制开关，所述外部数据接收控制模块通过无线收发器接收电池健康状况检测模块发送的每个单体电池的电压、电流、温度的测量数据以及计算得到的电量数据、充放电程度及充放电时间数据，对接收到的信息进行记录分析监测，如果某个电池存在过充电、过放电、温度超标