一种智能动力电池的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种智能动力电池，包含外壳，外壳内设有由N个串联连接的电芯组成的电池组，N为大于1的自然数，其特征在于：所述外壳内还设置有与电池组连接的主控模块，该主控模块包含主控MCU，能检测每个电芯温度的温度检测模块，能采集每个电芯电压及整个电池组电压的电压采集模块，能采集每个电芯充电电流及放电电流的电流采集模块，能采集电池组剩余电量的电量采集模块，和显示模块，其中温度检测模块、电压采集模块、电流采集模块、电量采集模块和显示模块均与主控MCU连接与现有技术相比，本实用新型的优点在于：该智能动力电池可以直观的得到想要的电池参数，方便了动力电池的应用。
【专利说明】
一种智能动力电池
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种智能动力电池。
【背景技术】
[0002]随着电池的发展，大容量的动力电池在电瓶车、电动船、电动汽车等领域的应用越来越广。为了让普通的电瓶车、电动船上用上好的动力电池，带均衡模块的动力电池是个很好的选择。
[0003]现有的动力电池一般包含N个串联的电芯，如果想要知道其性能参数必须通过外加电池管理模块才可以读取。
[0004]当动力电池中的某一个电芯异常，内阻增大，那么该电芯放电快，当该电芯放电至低点时，触发动力电池保护，导致整个动力电池不能发挥全部的性能；充电过程中，该电芯充电快，升压快，会导致动力电池中其他电芯还未充满，该电芯已经充满，继续充电后，会导致该电芯过冲，其他电芯欠充。为了解决这一问题，动力电池需要采用均衡模块；目前动力电池中应用最广的一种均衡方式是电阻放电式充电均衡，即当电芯电压达到均衡电压时，开启均衡模式，将放电电阻接入需要均衡的电芯对其进行放电。但是这种方式往往由于电阻会产生热量，属于耗能型的均衡，不节能环保，而且均衡电流往往较小(考虑电阻发热现象，不能将均衡电流做的很大)，又由于动力电池的容量往往很大，有的甚至达到几百安时数(AH)，这么小的均衡电流对于动容量的动力电池来说，起不了多大的作用而，放电过程中又不能做到均衡，因此现有技术有待进一步改进。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种自身能检测并读取电池参数的智能动力电池。
[0006]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种智能动力电池，包含外壳，外壳内设有由N个串联连接的电芯组成的电池组，N为大于I的自然数，其特征在于:所述外壳内还设置有与电池组连接的主控模块，该主控模块包含主控MCU，能检测每个电芯温度的温度检测模块，能采集每个电芯电压及整个电池组电压的电压采集模块，能采集每个电芯充电电流及放电电流的电流采集模块，能采集电池组剩余电量的电量采集模块，和显示模块，其中温度检测模块、电压采集模块、电流采集模块、电量采集模块和显示模块均与主控MCU连接。
[0007]作为改进，所述主控模块还包括数据通讯模块，数据通讯模块与主控MCU连接，数据通讯模块能将电池参数数据通过总线上传至外部设备，以便外部设备了解电池信息。
[0008]再改进，所述主控模块还包括电池保护模块，每个电芯的正负极均与电池保护模块连接，电池保护模块的第一控制端连接第一保护场效应管的栅极，第一保护场效应管的源极与电池组负极连接；电池保护模块的第二控制端连接第二保护场效应管的栅极，第二保护场效应管的源极与第一保护场效应管的漏极连接，第二保护场效应管的漏极连接保护电阻后与主控M⑶连接。电芯充电时，只要电池保护模块监测到某一节电芯电压达到充满的设定值或电池温度过高，就通过主控MCU关闭第一保护场效应管，断开输入;放电时，只要电池保护模块监测到某一节电芯电压达到过放的设定值或放电电流大于设定值或电池温度过高，就通过主控MCU关闭第二保护场效应管，断开输出。
[0009]再改进，所述主控模块还包括主动均衡模块，该主动均衡模块包含N个变压器一一第一变压器、第二变压器、……、第N变压器，2N个场效应管——第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、……第2N场效应管，2N个电阻，其中电池组中每一个电芯配套有一个变压器、两个场效应管和两个电阻，其中电池组中第M个电芯的正极与第M变压器的初级第一端连接，第M变压器的初级第二端连接第2M-1场效应管的漏极，第2M-1场效应管的源极连接第2M-1电阻的第一端，第2M-1电阻的第二端连接第M个电芯的负极;第M变压器的次级第二端连接第2M场效应管的漏极，第2M场效应管的源极连接第2M电阻的第一端，第2M电阻的第二端连接至第一电芯的负极，第2M-1场效应管的源极、第2M场效应管的源极、第2M-1场效应管的栅极、第2M场效应管的栅极均与主控MCU连接;所有变压器的次级第一端相互连接在一起;其中M=l，2，3，……No
[0010]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:该智能动力电池可以读取电池容量，剩余多少容量，充放电电流、电压等常用的电池参数，并通过显示模块进行显示，可抛开电池管理模块，直观的得到想要的电池参数，方便了动力电池的应用。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型实施例中智能动力电池的框图；
[0012]图2为本实用新型实施例中电池保护模块与电池组及主控M⑶之间的连接图；
[0013]图3为本实用新型实施例中主动均衡模块的连接图。
【具体实施方式】
[0014]以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0015]如图1所示智能动力电池，包含外壳，外壳内设有由N个串联连接的电芯组成的电池组，N为大于I的自然数，其中所述外壳内还设置有与电池组连接的主控模块，该主控模块包含主控MCU，能检测每个电芯温度的温度检测模块，能采集每个电芯电压及整个电池组电压的电压采集模块，能采集每个电芯充电电流及放电电流的电流采集模块，能采集电池组剩余电量的电量采集模块，显示模块，数据通讯模块，电池保护模块和主动均衡模块，其中温度检测模块、电压采集模块、电流采集模块、电量采集模块、显示模块、数据通讯模块和主动均衡模块均与主控MCU连接。
[0016]温度检测模块、电压采集模块、电流采集模块、电量采集模块、显示模块和电池保护模块均采用常规技术。
[0017]其中每个电芯的正负极均与电池保护模块连接，电池保护模块的第一控制端连接第一保护场效应管OC的栅极，第一保护场效应管OC的源极与电池组负极连接；电池保护模块的第二控制端连接第二保护场效应管OD的栅极，第二保护场效应管OD的源极与第一保护场效应管OC的漏极连接，第二保护场效应管OD的漏极连接保护电阻R后与主控MCU连接，参见图2所示。电芯充电时，只要电池保护模块监测到某一节电芯电压达到充满的设定值或电池温度过高，就通过主控MCU关闭第一保护场效应管，断开输入;放电时，只要电池保护模块监测到某一节电芯电压达到过放的设定值或放电电流大于设定值或电池温度过高，就通过主控MCU关闭第二保护场效应管，断开输出。
[0018]主动均衡模块包含N个变压器——第一变压器、第二变压器、……、第N变压器，2N个场效应管——第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、……第2N场效应管，2N个电阻，其中电池组中每一个电芯配套有一个变压器、两个场效应管和两个电阻，其中电池组中第M个电芯的正极与第M变压器T-M的初级第一端连接，第M变压器的初级第二端连接第2M-1场效应管IMP的漏极，第2M-1场效应管的源极连接第2M-1电阻的第一端，第2M-1电阻的第二端连接第M个电芯的负极;第M变压器的次级第二端连接第2M场效应管頂S的漏极，第2M场效应管的源极连接第2M电阻的第一端，第2M电阻的第二端连接至第一电芯的负极，第2M-1场效应管的源极、第2M场效应管的源极、第2M-1场效应管的栅极、第2M场效应管的栅极均与主控MCU连接;所有变压器的次级第一端相互连接在一起;其中M= 1,2,3,……N。
[0019]主控M⑶能根据需要将第X电芯的能量转移至第Y电芯，其中，X=I，2，3，……N，Y =1,2,3,……N，且X不等于Y;首先，主控M⑶使第X电芯放电，此时与第X变压器初级第二端连接的第2X-1场效应管接通，电流在第X变压器初级绕组中斜坡上升，直到主控MCU检测到第2X-1场效应管的栅极达到峰值电流为止;随后第2X-1场效应管关断，储存在第X变压器中的能量被转移至次级，从而导致电流在第X变压器的次级绕组中流动，第2X场效应管同步接通，直至主控MCU检测到第2X场效应管的栅极电流降至零为止;一旦第2X场效应管的栅极电流降至零，第2X场效应管断开;主控MCU打开第2Y场效应管，电流在第Y变压器次级绕组上斜率上升，直至主控MCU检测到第2Y场效应管的栅极达到峰值电流为止，断开第2Y场效应管，同时打开第2Y-1场效应管，能量从第Y变压器次级转移到初级，储存在第Y变压器初级的能量再进而转移至第Y电芯。该主动均衡模块采用多个单绕组变压器来实现能量转移，在能量转移过程中通过主控MCU监控场效应管的栅极电流，从而精确控制场效应管的接通或断开，从而最大限度的减少转移过程中出现能量损失。
【主权项】
1.一种智能动力电池，包含外壳，外壳内设有由N个串联连接的电芯组成的电池组，N为大于I的自然数，其特征在于:所述外壳内还设置有与电池组连接的主控模块，该主控模块包含主控MCU，能检测每个电芯温度的温度检测模块，能采集每个电芯电压及整个电池组电压的电压采集模块，能采集每个电芯充电电流及放电电流的电流采集模块，能采集电池组剩余电量的电量采集模块，和显示模块，其中温度检测模块、电压采集模块、电流采集模块、电量采集模块和显示模块均与主控MCU连接。2.根据权利要求1所述的智能动力电池，其特征在于:所述主控模块还包括数据通讯模块，数据通讯模块与主控MCU连接。3.根据权利要求1所述的智能动力电池，其特征在于:所述主控模块还包括电池保护模块，每个电芯的正负极均与电池保护模块连接，电池保护模块的第一控制端连接第一保护场效应管的栅极，第一保护场效应管的源极与电池组负极连接；电池保护模块的第二控制端连接第二保护场效应管的栅极，第二保护场效应管的源极与第一保护场效应管的漏极连接，第二保护场效应管的漏极连接保护电阻后与主控MCU连接。4.根据权利要求1或2或3所述的智能动力电池，其特征在于:所述主控模块还包括主动均衡模块，该主动均衡模块包含N个变压器一一第一变压器、第二变压器、……、第N变压器，2N个场效应管——第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、……第2N场效应管，2N个电阻，其中电池组中每一个电芯配套有一个变压器、两个场效应管和两个电阻，其中电池组中第M个电芯的正极与第M变压器的初级第一端连接，第M变压器的初级第二端连接第2M-1场效应管的漏极，第2M-1场效应管的源极连接第2M-1电阻的第一端，第2M-1电阻的第二端连接第M个电芯的负极;第M变压器的次级第二端连接第2M场效应管的漏极，第2M场效应管的源极连接第2M电阻的第一端，第2M电阻的第二端连接至第一电芯的负极，第2M-1场效应管的源极、第2M场效应管的源极、第2M-1场效应管的栅极、第2M场效应管的栅极均与主控MCU连接;所有变压器的次级第一端相互连接在一起;其中M= 1,2,3,……N。
【文档编号】H02J7/00GK205489684SQ201620218051
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】黄登峰, 谢华伟, 林德标
【申请人】宁波市北仑海伯精密机械制造有限公司