智能鋰電池制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)公開了一種智能鋰電池，其中智能鋰電池包括了智能電池組管理模塊和多個智能鋰電池單元，其中，所述智能鋰電池單元用于儲存電能，能進行充電或放電，控制輸入及輸出的電壓大小；所述智能電池組管理模塊用于控制多個智能鋰電池單元中的一個或多個組成目標容量的電池組，控制電池組的電壓及充電或放電，并對電池組的狀態(tài)進行控制及監(jiān)測。采用本實用新型專利技術(shù)避免了單個鋰電池損壞就使得整個電池組不能使用，把每個鋰電池單元智能化，為每個智能鋰電池單元提供各種安全保護功能，根據(jù)每個智能鋰電池單元的特征進行個性化充放電管理，使其性能保持最優(yōu)狀態(tài)，并使其輸出電壓與最終電池組的電壓匹配。

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.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
智能鋰電池
本技術(shù)屬于鋰電池的
，具體涉及一種智能鋰電池。
技術(shù)介紹
隨著當今科學技術(shù)的不斷發(fā)展，鋰電池已經(jīng)成為了電池中用于移動供電的最主要的類型。鋰電池，由一種鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池，在實用中可以被充電，也就是說鋰電池中的電用完以后可以重新充入使得鋰電池能繼續(xù)使用。鋰電池在使用過程中主要存在兩個問題：使用安全和長期壽命。鋰電池具有電能存儲密度很高的優(yōu)勢，同時也具有爆炸和起火等安全性問題。在過去幾年中，曾經(jīng)發(fā)生多次過鋰電池引起的起火爆炸事件，造成巨大的經(jīng)濟和生命損失。電池生產(chǎn)廠家往往因為個別有缺陷電池單元造成事故而召回數(shù)以百萬計的電池。這些安全性問題主要由過充電，放電電流太大，尤其是短路，溫度過高，或生產(chǎn)缺陷所引起。雖然現(xiàn)在有的高檔鋰電池中加有機械和電子混合的保護器，但這些保護器太簡單，只能起到很有限的保護作用。現(xiàn)有的鋰電池結(jié)構(gòu)最常用的一種是由多個鋰電池單元組成的鋰電池組，單個鋰電池單元的的電壓比較低，通常只有3.6V左右，在很多應用中為了滿足使用電壓的需求，是通過將多個鋰電池單元串接起來構(gòu)成一個電池組，來提高所需要的電壓。如圖1所示，是現(xiàn)有的48V鋰電池組的電路結(jié)構(gòu)示意圖，由于單個原始鋰電池單元的電壓是3.6V，需要把14個這樣的電池單元串接起來才能達到電池組48V的要求。這樣串聯(lián)的結(jié)果是充電和放電時，每個電池都有相同的電流流過。而這些鋰電池單元中，由于出廠時的不一致性，和長期使用中的性能變化，使得每個鋰電池單元有不同的特性，因而在相同的充電電流下，電池單元的充電時間是完全不同的。在充電過程中，有的單元先充滿電壓上升，有的單元還沒有充滿，如果有的電池單元充滿后就停止充電，那么那些沒充滿的電池單元就停留在欠充狀態(tài)；如果繼續(xù)充電則造成有的電池單元過充，而有的電池單元不能充滿。在放電時，每個電池單元都用相同的電流放電，那些沒有充滿電的電池單元很快放完電，造成電池組電壓下降，內(nèi)阻增加，從而阻止別的充滿電的電池放電；這樣就使得那些欠充的電池單元會先放完電，那些原來充滿的電池單元則還有很多余量；如果繼續(xù)放電，那么放完電的電池單元就會過放，造成電池單元損壞，在下次充電時會造成短路，發(fā)生燃燒爆炸等事件；如果停止放電，那么沒放完的電池單元還保留很多電能，進入一個電池組使用的惡行循環(huán)。尤其是在長期使用中，電池單元的不一致性會越來越大，造成電池組性能急劇下降，壽命極大縮短。在很多情況下，1個壽命終結(jié)的電池單元會造成15個串接的電池組失效，從而損失14個好的電池單元。那些長期過充電的電池單元很容易發(fā)熱失控而造成起火爆炸事故，而那些長期欠充電而又深度放電的電池單元壽命會大大縮短，甚至造成內(nèi)部短路而降低電池組電壓使得充電電流劇增，造成整個電池組提前損壞，甚至燃燒。前述問題的存在限制了鋰電池的應用及發(fā)展，尤其是在有高可靠、長壽命要求的應用場合，如電動車和飛機電池、數(shù)據(jù)中心和控制中心的備用電源等，鋰電池的應用受到很大限制，影響了使用者的使用安全和使用方便性。解決這些問題對擴大鋰電池的應用范圍，推動動力鋰電池的市場發(fā)展具有重要意義。目前很多研究機構(gòu)都在從各角度，如材料，結(jié)構(gòu)，工藝，工作原理和電子技術(shù)，來解決這些問題，但還沒有明顯進展。如現(xiàn)有的鋰電池管理器，在一定程度上雖然均衡了鋰電池單元的充放電性能，但這樣的管理還是從電池組的角度進行的，每個鋰電池單元還是原始的3.6V的電池單元，需要將15個甚至更多的電池串聯(lián)組成電池組，不能從根本上解決這種串聯(lián)方式帶來的各種問題。尤其是由于生產(chǎn)過程中的不一致性，或產(chǎn)品的質(zhì)量問題，單個電池單元的缺陷將導致多個電池報廢，甚至帶來的安全隱患。因此，仍需要針對鋰電池進行深入的研究。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是為了解決上述問題，提供一種智能鋰電池及分布式管理的方法。具體地說是把每個智能鋰電池單元智能化，為電池提供各種安全保護功能，根據(jù)每個電池單元的特征進行個性化充放電管理，使其性能保持最優(yōu)狀態(tài)，并使其輸出電壓與最終電池組的電壓匹配，可根據(jù)容量要求直接把多個智能電池單元并聯(lián)起來，從而避免多個電池單元的串接，并能夠在電池單元因生產(chǎn)缺陷損壞或壽命終止時把該單元從電池組中退出而不影響別的電池單元。為了達到上述技術(shù)目的，本技術(shù)采用以下技術(shù)方案：智能鋰電池，包括智能電池組管理模塊和多個智能鋰電池單元，所述智能電池組管理模塊與每個智能鋰電池單元連接，其中，所述智能鋰電池單元用于儲存電能、充電或放電，控制輸入及輸出的電壓大小；所述智能電池組管理模塊用于控制多個智能鋰電池單元中的一個或多個組成目標容量的電池組，控制電池組的輸入及輸出電壓、充電或放電。智能電池組管理模塊同時能并對電池組的狀態(tài)進行控制及監(jiān)測。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述智能鋰電池單元包括鋰電池和智能管理器，所述鋰電池與智能管理器連接，鋰電池，用于充電或放電，儲存電能；智能管理器，用于控制鋰電池輸入及輸出的電壓大小、監(jiān)測鋰電池運行狀態(tài)。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述智能電池組管理模塊還包括第一通信模塊，所述第一通信模塊用于與所述智能管理器、物聯(lián)網(wǎng)應用設備分別通信連接。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述通信通過國際有線通信標準CAN，SMBus或國際無線通信標準Zigbee實現(xiàn)。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述智能電池組管理模塊還包括：第一電壓管理模塊，所述第一電壓管理模塊與所述第一通信模塊連接；和/或，第一過溫保護模塊，所述第一過溫保護模塊與所述第一通信模塊連接。第一電壓管理模塊用于控制整個電池組的輸出電壓。第一過溫保護模塊用于監(jiān)測鋰電池溫度并在溫度超過第一預設值時進行安全保護。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述智能管理器包括性能優(yōu)化模塊，用于檢測當前鋰電池儲能狀態(tài)及在鋰電池不滿足使用要求時從目標電池組移除。所述性能優(yōu)化模塊與智能管理器內(nèi)的其他功能模塊連接并控制其他功能模塊，受到所述智能電池組管理模塊控制。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述性能優(yōu)化模塊還用于當前智能鋰電池單元不符合使用條件時將當前智能鋰電池單元從電池組中隔開，停止充電或放電。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述智能管理器還包括：第二通信模塊，所述第二通信模塊與所述與所述性能優(yōu)化模塊連接。用于實現(xiàn)與所述智能電池組管理模塊通信。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述智能管理器還包括：充電管理模塊，用于控制鋰電池充電，控制充電速度及充電時間；放電管理模塊，用于控制鋰電池放電，控制放電速度及放電時間；第二電壓管理模塊，用于控制鋰電池的輸入及輸出電壓。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述智能管理器包括還包括：短路及反接保護模塊，用于電極短路及反接時進行安全保護；和/或，過溫保護模塊，用于監(jiān)測鋰電池溫度并在溫度超過第二預設值時進行安全保護。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述智能管理器內(nèi)還設有高壓超級電容，所述高壓超級電容與智能管理器內(nèi)的充電管理模塊或第二電壓管理模塊連接；或者，所述高壓超級電容與智能管理器內(nèi)的充電管理模塊、第二電壓管理模塊分別連接。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述智能鋰電池單元的實際輸出電壓大于所述鋰電池標記的輸出電壓。一種智能鋰電池分布式管理的方法，包括以下步驟：通過智能電池組管理模塊選擇形成目標容量的電池組的智能鋰電池單元的數(shù)量；所述智能電池組管理模塊控制每個智能鋰電池單元獨立進行充本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
1.智能鋰電池，其特征在于，包括智能電池組管理模塊和多個智能鋰電池單元，所述智能電池組管理模塊與每個智能鋰電池單元連接，所述智能鋰電池單元用于儲存電能、充電或放電，控制輸入及輸出的電壓大小；所述智能電池組管理模塊用于控制多個智能鋰電池單元中的一個或多個組成目標容量的電池組，控制電池組的輸入及輸出電壓、充電或放電。

【技術(shù)特征摘要】
1.智能鋰電池，其特征在于，包括智能電池組管理模塊和多個智能鋰電池單元，所述智能電池組管理模塊與每個智能鋰電池單元連接，所述智能鋰電池單元用于儲存電能、充電或放電，控制輸入及輸出的電壓大小；所述智能電池組管理模塊用于控制多個智能鋰電池單元中的一個或多個組成目標容量的電池組，控制電池組的輸入及輸出電壓、充電或放電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能鋰電池，其特征在于，所述智能鋰電池單元包括鋰電池和智能管理器，所述鋰電池與智能管理器連接；所述鋰電池，用于充電或放電，儲存電能；所述智能管理器，用于控制及監(jiān)測鋰電池輸入及輸出的電壓大小、鋰電池運行狀態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能鋰電池，其特征在于，所述智能電池組管理模塊還包括第一通信模塊，所述第一通信模塊用于與所述智能管理器、物聯(lián)網(wǎng)應用設備分別通信連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能鋰電池，其特征在于，所述智能電池組管理模塊還包括：第一電壓管理模塊，所述第一電壓管理模塊與所述第一通信模塊連接；和/或，第一過溫保護模塊，所述第一過溫保護模塊與所述第一通信模塊連接。5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭永春，周飛標，陳建苗，胡林，唐雨欣，
申請(專利權(quán))人：杭州利艾智能科技有限公司，
類型：新型
國別省市：浙江,33