电池模组、电池信息采集板和电池信息采集方法与流程

1.本发明涉及电池的技术领域，尤其涉及一种电池模组、电池信息采集板和电池信息采集方法。


背景技术：

2.传统的电池模组内，为了获取电池组内的各种信息，需要设置多个传感器，以获取相应的信息，从而进一步得到检测数据，该方式复杂，且电池模组内需要通过许多线束将传感器与输出端相连，电池模组内线束多，占用空间大，连接关系凌乱，结构复杂，使得装配难度大和成本高，并且存在故障率高、安全隐患大等问题。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种电池模组、电池信息采集板和电池信息采集方法，旨在解决电池模组内结构复杂的技术问题。
4.为实现上述目的，本发明提供一种电池模组，所述电池模组包括：
5.多个电池，多个所述电池之间串联连接，并堆叠设置形成电池组，相邻的两个所述电池的正极和负极的位置相反；
6.多个电池信息采集板，用于收集所述电池的信息数据，所述电池信息采集板设置于所述电池组的一侧面上，所述电池信息采集板与所述电池信息采集板之间通讯连接；
7.每个所述电池信息采集板上设有两个连接端子，一个所述电池信息采集板的两个所述连接端子分别电连接于一个所述电池的正极和负极；
8.和/或，一个所述电池信息采集板的两个所述连接端子分别电连接于相邻的两个所述电池，其中一个所述连接端子电连接于一个所述电池的正极，另一个所述连接端子电连接于另一个所述电池的正极。
9.可选的，在一实施方式中，所述电池信息采集板之间以菊花链通讯的方式连接，以进行信息数据的传输。
10.可选的，在一实施方式中，所述电池信息采集板上设有无线通讯模块，相邻的所述电池信息采集板之间通过所述无线通讯模块以无线的方式连接，以进行信息数据的传输。
11.可选的，在一实施方式中，所述电池信息采集板贴合固定于相邻的两个所述电池的连接处。
12.可选的，在一实施方式中，所述电池模组还包括铝巴，所述铝巴的两端分别连接于相邻两个所述电池的正极和负极，使所述电池之间形成串联，并且所述铝巴与所述电池信息采集板电连接。
13.可选的，在一实施方式中，第1个所述电池信息采集板的两个所述连接端子分别电连接于第一个所述电池的正极和负极；
14.第n个所述电池信息采集板的其中一个所述连接端子电连接于第n-1个所述电池的负极，另一个所述连接端子电连接于第n个所述电池的正极，其中，n为整数且n≥2。
15.可选的，在一实施方式中，所述连接端子通过镍片与所述电池的正极或负极连接。
16.本发明还提供了一种电池信息采集板，应用于上述的电池模组，所述电池信息采集板包括板体、微控制单元和两个连接端子，所述微控制单元设置于所述板体上，所述连接端子的一端设置于所述板体的边缘，并与所述微控制单元电连接；
17.两个所述连接端子的另一端分别电连接于所述电池的正极和负极；
18.和/或，其中一个所述连接端子的另一端电连接于一个所述电池的负极，另一个所述连接端子的另一端电连接于相邻的另一个所述电池的正极。
19.可选的，在一实施方式中，所述电池信息采集板还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述板体上，并与所述微控制单元电连接。
20.本发明还提供了一种基于电池信息采集板的电池信息采集方法，应用于上述的电池模组，所述采集方法包括：
21.通过第一个所述电池信息采集板t1的微控制单元获取第一个所述电池两端的电压u1，并传输至主控板，获得第一个所述电池两端的电压信息s1；
22.通过第二个所述电池信息采集板t2的微控制单元获取第二个所述电池与第一个所述电池串联后的两端电压u2，并经过所述电池信息采集板t1传输至主控板，所述主控板通过将u2电压减去u1电压获得第二个所述电池两端的电压信息s2；
23.以此类推，通过第n个所述电池信息采集板tn的微控制单元获取第n个所述电池与第n-1个所述电池串联后的两端电压un，并经过所述电池信息采集板t
(n-1)
、t
(n-2)
、
……
、t1传输至主控板，所述主控板通过将un电压减去u
(n-1)
电压获得到第n个所述电池两端的电压信息sn；其中，n≥2且为整数；第一个所述电池两端的电压信息s1＝u1。
24.本发明提供的技术方案中，通过一个电池信息采集板对电池组中的一个电池进行信息采集，或者通过一个电池信息采集板对电池组中的两个电池进行信息采集，然后电池信息采集板对收集到的信息进行处理计算之后传递给下一个电池信息采集板，以此类推，到最后一个电池信息采集板的时候就将所有的电池的信息收集完毕，然后再输出到外部设备供用户参考。本发明中的电池模组结构简单，各种信息采集元件集成到电池信息采集板上，只需将电池信息采集板与电池连接，并将各电池信息采集板之间进行有线或无线的连接即可，从而大大减少电池模组内的线束，使得连接关系更为简洁，并且省去了从控板和外壳等其他结构，减少占用空间，从而可以降低电池模组的装配难度、成本、故障率和安全隐患。其次，电池串联连接，根据串联电路的电压特性，方便于收集和计算每个电池的电压数据。
附图说明
25.一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
26.图1为本发明电池模组的一个实施例的结构简图；
27.图2为本发明电池模组的一个实施例的结构示意图；
28.图3为本发明电池模组的一个实施例的电路结构示意图；
29.图4为本发明电池信息采集板的一个实施例的结构示意图；
30.图5为本发明电池信息采集方法的一个实施例的流程示意图；
31.图6为本发明电池信息采集板的通讯连方式的一个实施例的流程示意图；
32.图7为本发明电池信息采集板的通讯连方式的另一个实施例的流程示意图。
33.其中，100、电池模组；110、电池；111、正极；112、负极；120、电池信息采集板；121、板体；122、微控制单元；123、连接端子；124、温度传感器；125、均衡电路；130、铝巴；140、镍片。
具体实施方式
34.为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
35.此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
36.此外，下面所描述的本发明不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
37.如图1至图4所示，本发明实施例公开了一种电池模组100，所述电池模组100包括多个电池110和多个电池信息采集板120，多个所述电池110之间串联连接，并堆叠设置形成电池110组，相邻的两个所述电池110的正极111和负极112的位置相反；所述电池信息采集板120设置于所述电池110组的一侧面上，所述电池信息采集板120与所述电池信息采集板120之间通讯连接，所述电池信息采集板120用于收集所述电池110的信息数据；每个所述电池信息采集板120上设有两个连接端子123，一个所述电池信息采集板120的两个所述连接端子123分别电连接于一个所述电池110的正极111和负极112；和/或，一个所述电池信息采集板120的两个所述连接端子123分别电连接于相邻的两个所述电池110，其中一个所述连接端子123电连接于一个所述电池110的正极111，另一个所述连接端子123电连接于另一个所述电池110的正极111。其中所述的电池110只要符合上述的设置方式，都可适用于本发明中，例如刀片电池，但并不限制于刀片电池。
38.在本实施例中，通过一个电池信息采集板120对电池110组中的一个电池110进行
信息采集，或者通过一个电池信息采集板120对电池110组中的两个电池110进行信息采集，然后电池信息采集板120对收集到的信息进行处理计算之后传递给下一个电池信息采集板120，以此类推，到最后一个电池信息采集板120的时候就将所有的电池110的信息收集完毕，然后再输出到外部设备供用户参考。本发明中的电池模组100支持两个电池110的数据采集，并且结构简单，各种信息采集元件集成到电池信息采集板120上，只需将电池信息采集板120与电池110连接，并将各电池信息采集板120之间进行有线或无线的连接即可，从而大大减少电池模组内的线束，使得连接关系更为简洁，并且省去了从控板和外壳等其他结构，减少占用空间，从而可以降低电池模组100的装配难度、成本、故障率和安全隐患。其次，电池110串联连接，根据串联电路的电压特性，方便于收集和计算每个电池110的电压数据。
39.其中，所述连接端子123通过镍片140与所述电池110的正极111或负极112连接。镍片140有好的耐腐蚀性，在汽车的电池模组100中这种较恶劣的环境中能有较好的使用稳定性，并且镍片140硬而有较好的延展性，在汽车这种容易产生震动的载体上使用不容易断裂，能有效提高电池模组100的品质和使用寿命。
40.具体的，所述电池信息采集板120之间以菊花链通讯的方式连接，以进行信息数据的传输。采用菊花链通讯方式，简化并减少了电池模组100间线束，并且可以降低成本。
41.当然，所述电池信息采集板120之间还可以以无线连接的方式来通讯，进行数据传输，例如在所述电池信息采集板120上设置无线通讯模块(图未示)，相邻的所述电池信息采集板120之间通过所述无线通讯模块以无线的方式连接，以进行信息数据的传输。这样可以将电池信息采集板120之间连接的线束去掉，使得电池模组100内的结构更为简单，整洁，同时还可以避免由于线束老化损伤所带来的问题。
42.进一步地，所述电池模组100还包括铝巴130，所述铝巴130的两端分别连接于相邻两个所述电池110的正极111和负极112，即铝巴130的一端连接到一个电池110的正极111，另一端连接到相邻的电池110的负极112，将多个所述电池110之间形成串联，由于串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和，这样方便于后续采集每个电池110的电压；并且所述铝巴130与所述电池信息采集板120电连接，通过铝巴130可以检测充放电电流测，具体为，把铝巴130当作电阻，通过电池信息采集板120采集铝巴130两端的电压压差，从而可以通过电流的计算公式计算出充放电的电流大小，使得电池模组100支持充放电的电流数据采集，并且铝巴130还具有耐高温、耐气候性和过载能力强的特点，使得电池模组100的汽车内这样的工作环境具有更好的稳定性；并且通过铝巴130可以更精确的测量出充放电的电流大小。
43.在一实施例中，如图1所示，按照电池110堆叠的顺序将电池110分为第1个、第2个
……
第n个电池110，同样，按照电池110堆叠的顺序将与其连接的电池信息采集板120分别第1个、第2个
……
第n个电池信息采集板120，其中，第1个所述电池信息采集板120的两个所述连接端子123分别电连接于第一个所述电池110的正极111和负极112；在第1个所述电池信息采集板120之后，第n个所述电池信息采集板120的其中一个所述连接端子123电连接于第n-1个所述电池110的负极112，另一个所述连接端子123电连接于第n个所述电池110的正极111，其中，n为整数且大于等于2。
44.其中，第1个所述电池信息采集板120用来采集第1个所述电池110两端的电压，第2个所述电池信息采集板120用来采集第1个所述电池110和第2个所述电池110串联后的电
压，第3个所述电池信息采集板120用来采集第2个所述电池110和第3个所述电池110串联后的电压，以此类推，第n个所述电池信息采集板120用来采集第n-1个所述电池110和第n个所述电池110串联后的电压。
45.在本实施例中，先通过第1个所述电池信息采集板120可以采集到第1个电池110两端的电压t1，然后将电压信息传输到主控板；然后通过第2个所述电池信息采集板120采集第1个和第2个电池110串联后的电压t2，然后将电压信息传输到主控板；第3个电池110电压的采集与第2个电池110同理，直到采集完n个电池110的电压tn，然后通过主控板计算出每个电池110两端的电压t，再统一传输到外部设备供用户参考；其中，通过将多个所述电池信息采集板120之间以菊花链通讯的连接方式将所采集的电池110的电压信息传输至主控板中，当然，多个所述电池信息采集板120之间也可以以无线通讯的方式连接从而将所采集的电池110的电压信息传输至主控板中；所述主控板具体的计算方法为：第1个电池110两端的电压即为第1个所述电池信息采集板120所采集到的电压t，从第2个电池开始到第n个(n≥2且为整数)，其两端的电压为t
n-t
(n-1)
。
46.在一实施例中，如图2所示，所述电池信息采集板120贴合固定于相邻的两个所述电池110的连接处。在电池信息采集板120连接于两个相邻的电池110的时候，通过电池信息采集板120将相邻的两个电池110连接的地方进一步加固，防止两个电池110之间产生相对运动导致电池信息采集板120与电池110的连接损伤或断开，从而保证电池信息采集板120的正常工作和减少电池信息采集板120的故障发生率。
47.如图3和图4所示，本发明实施例还公开了一种电池信息采集板120，所述电池信息采集板120包括板体121、微控制单元122(microcontroller unit，mcu)和两个连接端子123，所述微控制单元122设置于所述板体121上，所述连接端子123的一端设置于所述板体121的边缘，并与所述微控制单元122电连接；两个所述连接端子123的另一端分别电连接于所述电池110的正极111和负极112；和/或，其中一个所述连接端子123的另一端电连接于一个所述电池110的负极112，另一个所述连接端子123的另一端电连接于相邻的另一个所述电池110的正极111。其中，板体121为柔性电路板(flexible printed circuit，fpc)，其他元件安装设置在fpc上以形成电连接，连接端子123通过镍片140与电池110连接。
48.其中，所述板体121上还设有通讯接口，电池信息采集板120之间以通讯接线连接通讯接口，以菊花链通讯的方式进行数据信息的传输。当然，也可以在所述板体121上设置无线通讯模块(例如蓝牙或wifi等)，电池信息采集板120之间以无线通讯的方式进行数据信息的传输。从而可以简化电池信息采集板120的结构以及电池信息采集板120之间的连接线束。
49.进一步地，所述电池信息采集板120还包括温度传感器124，所述温度传感器124设置于所述板体121上，并与所述微控制单元122电连接。具体的，温度传感器124为负温度系数(negative temperature coefficient，ntc)热敏电阻，利用ntc热敏电阻在一定的测量功率下，电阻值随着温度上升而迅速下降，利用这一特性,可将ntc热敏电阻通过测量其电阻值来确定相应的温度，从而达到检测和控制温度的目的。
50.进一步地，所述电池信息采集板120还设有均衡电路125，所述均衡电路125包括功率晶体管q1、电阻r1和电阻r2，所述电阻r1和所述电阻r2并联，所述电阻r1和所述电阻r2的一端连接于其中一个连接端子123，另一端连接于所述功率晶体管q1的漏极并通过电阻r1
连接于所述mcu，所述功率晶体管q1的源极连接于另一个连接端子123，所述功率晶体管q1的栅极通过电阻r7连接于所述mcu，从而提高电池信息采集板120的电路平衡特性，保证电芯充放电过程中的电压平衡，防止在充放电过程中造成电芯压差不一致而导致电芯的性能和寿命衰减。
51.在本实施例中，电池信息采集板120中的微控制单元122通过连接端子123去获得电池的电压数据，然后再计算并将所采集的数据进行传输下一个电池信息采集板120中的微控制单元122中，因此，可以精确的采集到每一个电池110的数据；其次，将采集数据所需要的元件集成到一个fpc上，简化了电池110信息的采样结构，省去了从控板和外壳，减小了体积，降低生产过程中的装配难度和成本，并且提高了设计的灵活性。
52.如图5所示，本发明实施例还公开了一种基于上述电池信息采集板的电池信息采集方法，应用于上述电池模组，所述采集方法包括：
53.s1：通过第一个所述电池信息采集板t1的微控制单元获取第一个所述电池两端的电压u1，并传输至主控板，获得第一个所述电池两端的电压信息s1；
54.s2：通过第二个所述电池信息采集板t2的微控制单元获取第二个所述电池与第一个所述电池串联后的两端电压u2，并经过所述电池信息采集板t1传输至主控板，所述主控板通过将u2电压减去u1电压获得第二个所述电池两端的电压信息s2；
55.s3：以此类推，通过第n个所述电池信息采集板tn的微控制单元获取第n个所述电池与第n-1个所述电池串联后的两端电压un，并经过所述电池信息采集板t
(n-1)
、t
(n-2)
、
……
、t1传输至主控板，所述主控板通过将un电压减去u
(n-1)
电压获得第n个所述电池两端的电压信息sn；
56.其中，n≥2且为整数；第一个所述电池两端的电压信息s1＝u1。
57.其中，多个所述微控制单元之间以菊花链通讯的方式传输信息。当然，也可以以无线通讯的方式传输信息。n个所述微控制单元与所述主控板之间以u型通讯的方式连接，具体为，如图6和图7所示,由于相邻两个电池的正极和负极的位置相反，因此所述电池信息采集板的连接方式会呈现一左一右这样的连接顺序(除去第一个电池会直接连接到电池两端)，即单数的在一侧，双数的在另一侧，因此，将单数侧的连为一条通讯线路，双数侧的连为另一条通讯线路，第一个电池对应的所述微控制单元既可以连接到单数侧的通讯线路中，也可以连接到双数侧的通讯线路中，然后再传输主控板，主控板对所接收到的信息进行计算处理，然后再统一传输到外部设备供操作员参考。
58.进一步地，所述电池信息采集方法还可以采集电池的温度信息，通过所述电池信息采集板采集各个所述电池的温度信息，然后将温度信息传输到主控板，主控板根据所采集的温度进行ad转换，并计算出采样点的温度值。
59.在本实施例中，通过电池信息采集板一对一或一对二的方式获取电池的数据信息，计算简单，并且获得的数据信息更为准确；然后再以菊花链或无线的通讯方式向后传输所收集的数据信息(例如获取的电压、温度和充放电的电流)，以此方式可以节省电池信息采集板的板体材料、从控板和外壳，节省采样所需的线束，并且能更好地避免车辆振动带来的问题；而且，电池的数量可以为任意个，都可以通过此方法计算和获得出数据。其中，对于形成串联的电池电压的采集，通过串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和的原理，可以计算得出各电池两端的电压，使采集和计算的方式更为简单。
60.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。