CN103324180B - 电池组远程监控系统及方法、储能供电装置远程监控系统 - Google Patents

Abstract

一种电池组远程监控系统，包括远程服务器和电池储能模组，电池储能模组包括电池组、电池管理模块以及无线接收发送模块；电池管理模块用于检测电池组的数据并通过无线接收发送模块传输至远程服务器，并接收远程服务器根据电池组的数据发送的控制指令；远程服务器用于根据电池组的数据生成控制指令以无线传输方式发送至电池管理模块，实现对电池组的远程控制。上述电池组远程监控系统，电池储能模组和远程服务器之间以无线传输方式进行数据传输，维护人员可以在远程服务器上对电池组的工作状态进行远程调控，方便维护人员及时对电池组的工作状态进行长期跟踪分析及维护。此外，本发明还提供一种电池组远程监控方法和储能供电装置远程监控系统。

Description

电池组远程监控系统及方法、储能供电装置远程监控系统

技术领域

本发明涉及远程监控技术领域，特别是涉及一种电池组远程监控系统及方法、储能供电装置远程监控系统。

背景技术

采用锂离子电池作为动力电池及储能电池的应用越来越广泛，人们对锂电池的安全监控要求也越来越高，虽然磷酸铁锂电池已经相对安全，但还是时有事故发生。因此，需要对锂离子电池的使用情况进行监测，及时制止事故的发生。

传统的动力电池及储能电池的工作状态需要维护人员在设备所在地才能获取并进行调控，不能及时对电池的工作状态进行跟踪分析及维护。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够及时对电池组的工作状态进行跟踪分析及维护的电池组远程监控系统、电池组远程监控方法和储能供电装置远程监控系统。

一种电池组远程监控系统，包括远程服务器和电池储能模组，所述电池储能模组包括电池组、与所述电池组连接的电池管理模块以及与所述电池管理模块连接的无线接收发送模块；

所述电池管理模块用于检测所述电池组的数据并将所述电池组的数据传输至所述无线接收发送模块，并接收所述无线接收发送模块传输的所述远程服务器根据所述电池组的数据发送的控制指令；

所述无线接收发送模块用于接收将所述电池组的数据并以无线传输方式发送至所述远程服务器，并接收所述远程服务器根据所述电池组的数据发送的控制指令并传输至所述电池管理模块；

所述远程服务器用于接收所述电池组的数据并根据所述电池组的数据生成所述控制指令，以及将所述控制指令以无线传输方式发送至所述无线接收发送模块，实现对所述电池组的远程控制。

在一个实施例中，所述电池组的数据包括所述电池组的电压、所述电池组的电流、所述电池组的温度以及所述电池组中单节电池的电压中的至少一种。

在一个实施例中，所述电池管理模块包括检测单元、电流检测电路和中央控制单元；

所述检测单元与所述中央控制单元连接，所述检测单元用于检测所述电池组的输出电压、所述电池组中单节电池的电压和所述电池组的温度，并将所述电池组的输出电压、所述电池组中单节电池的电压和所述电池组的温度传送至所述中央控制单元；

所述电流检测电路与所述中央控制单元连接，所述电流检测电路用于检测所述电池组的电流，并将所述电池组的电流传送至所述中央控制单元；

所述中央控制单元用于接收所述检测单元与所述电流检测电路传输的数据并将所述数据发送至所述无线接收发送模块。

在一个实施例中，所述电池储能模组还包括保护模块，所述保护模块包括充电保护电路和放电保护电路，所述充电保护电路和所述放电保护电路串联连接；

所述充电保护电路用于在所述电池组充电时调节充电电流，防止过充；

所述放电保护电路用于在所述电池组放电时调节放电电流，防止过放。

在一个实施例中，还包括控制终端，所述控制终端通过因特网与所述远程服务器连接，所述控制终端用于从所述远程服务器获取数据并生成控制指令对所述电池管理模块进行控制。

一种储能供电装置远程监控系统，包括远程服务器和多个连接在母线上的电池储能模组，所述电池储能模组包括电池组、与所述电池组连接的电池管理模块以及无线接收发送模块；

所述电池管理模块用于检测所述电池组的数据并将所述电池组的数据传输至所述无线接收发送模块，并接收所述无线接收发送模块传输的所述远程服务器根据所述电池组的数据发送的控制指令；

所述无线接收发送模块用于接收将所述电池组的数据并以无线传输方式发送至所述远程服务器，并接收所述远程服务器根据所述电池组的数据发送的控制指令并传输至所述电池管理模块；

所述远程服务器用于接收所述电池组的数据并根据所述电池组的数据生成所述控制指令，以及将所述控制指令以无线传输方式发送至所述无线接收发送模块，实现对所述电池组的远程控制。

在一个实施例中，所述电池管理模块包括检测单元、电流检测电路和中央控制单元；

所述检测单元与所述中央控制单元连接，所述检测单元用于检测所述电池组的输出电压、所述电池组中单节电池的电压和所述电池组的温度，并将所述电池组的输出电压、所述电池组中单节电池的电压和所述电池组的温度传送至所述中央控制单元；

所述电流检测电路与所述中央控制单元连接，所述电流检测电路用于检测所述电池组的电流，并将所述电池组的电流传送至所述中央控制单元；

所述中央控制单元用于接收所述检测单元与所述电流检测电路传输的数据并将所述数据发送至所述无线接收发送模块。

在一个实施例中，所述电池管理模块在连接到所述母线之前，所述检测单元还用于检测所述母线的电压，并将所述电池组的输出电压和所述母线的电压传送至所述中央控制单元；

所述中央控制单元用于接收所述母线的电压并计算所述电池组的输出电压与所述母线的电压的差值。

在一个实施例中，所述电池储能模组还包括保护模块，所述保护模块包括预充和预放电路、充电保护电路和放电保护电路，所述充电保护电路和所述放电保护电路串联后与所述预充和预放电路并联；

所述充电保护电路用于在所述电池组充电时调节充电电流，防止过充；

所述放电保护电路用于在所述电池组放电时调节放电电流，防止过放；

当所述电池组的输出电压大于所述母线的电压并且所述差值的绝对值大于预设值时，所述预充和预放电路用于对所述电池组进行放电；当所述母线的电压大于所述电池组的输出电压并且所述差值的绝对值大于所述预设值时，所述预充和预放电路用于对所述电池组进行充电。

一种电池组远程监控方法，包括以下步骤：

电池管理模块检测电池组的数据并将所述电池组的数据传输至无线接收发送模块；

所述无线接收发送模块将所述电池组的数据以无线传输方式发送至远程服务器，并接收所述远程服务器根据所述电池组的数据发送的控制指令；

所述远程服务器接收所述电池组的数据并根据所述电池组的数据生成所述控制指令，以及将所述控制指令以无线传输方式发送至所述无线接收发送模块；

所述无线接收发送模块接收所述控制指令并将所述控制指令传输至所述电池管理模块；以及

所述电池管理模块接收所述无线接收发送模块传输的所述控制指令，实现对所述电池组的远程控制。

上述电池组远程监控系统，电池储能模组和远程服务器之间通过无线接收发送模块以无线传输方式进行数据传输，维护人员可以在远程服务器上对电池组的数据和工作状态进行远程调控，方便维护人员及时对电池组的工作状态进行长期跟踪分析及维护。

附图说明

图1为一实施方式的电池组远程监控系统的结构示意图；

图2为一实施方式的电池组远程监控方法的流程图；

图3为一实施方式的储能供电装置远程监控系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

如图1所示，一实施方式的电池组远程监控系统，包括远程服务器10和电池储能模组20，电池储能模组20包括电池组22、与电池组22连接的电池管理模块24以及与电池管理模块24连接的无线接收发送模块25。

电池管理模块24用于检测电池组22的数据并将电池组22的数据传输至无线接收发送模块25，并接收无线接收发送模块25传输的远程服务器10根据电池组22的数据发送的控制指令。

无线接收发送模块25用于接收将电池组22的数据并以无线传输方式发送至远程服务器10，并接收远程服务器10根据电池组22的数据发送的控制指令并传输至电池管理模块24。

远程服务器10用于接收电池组22的数据并根据电池组22的数据生成控制指令，以及将控制指令以无线传输方式发送至无线接收发送模块25，实现对电池组22的远程控制。

无线传输方式可以是wifi传输方式或红外传输等方式。当然，无线传输方式不限于此。wifi传输方式具有传输距离范围远，传输速度快等优点。

电池组22可以由多个电池通过串联或者并联的方式组成。具体在本实施例中，电池组22由16节磷酸铁锂电池串联组成。当然，电池组22的电池还可以是锂离子电池、镍氢电池和燃料电池等。电池组22用于为负载200提供电能。负载200可以是发动机也可以是双向PCS或逆变器，例如电动汽车的发动机，或者其他类型的负载。

如图1所示，电池管理模块24包括检测单元242、电流检测电路244和中央控制单元246。检测单元242与中央控制单元246连接，电流检测电路244与中央控制单元246连接。

检测单元242包括电压检测电路和温度检测电路。电压检测电路用于检测电池组22的输出电压和电池组22中单节电池的电压，并将电池组22的输出电压和电池组22中单节电池的电压传送至中央控制单元246。温度检测电路用于检测电池组22的温度并传送至中央控制单元246。

电流检测电路244用于检测与电池管理模块24相连的电池组22的电流，并将电池组22的电流传送至中央控制单元246。

中央控制单元246用于接收并处理检测单元242与电流检测电路244传输的数据。该数据包括电池组22的输出电压、电池组22的电流、电池组22的温度以及电池组22中单节电池的电压等。电池组22的电流包括充电电流和放电电流。中央控制单元246包括SOC分析电路、单节电池均衡电路和保护控制电路。SOC(StateofCharge，荷电状态)分析电路用于检测电池组22的荷电状态，即电池剩余电量。单节电池均衡电路用于在电池组22的充电过程中，通过调高补低主动均衡方式，使电池组22内的单个电池的端电压保持一致性。保护控制电路用于控制保护模块26内部电路的开启与关闭。

保护模块26包括放电保护电路和充电保护电路。充电保护电路和放电保护电路串联连接。

放电保护电路在电池组22对负载供电时，用于调节放电电流的大小，防止电池过放。充电保护电路在电池组22充电时用于调节充电电流的大小，防止电池组22过充。

在本实施例中，电池储能模组10还包括液晶显示器28。液晶显示器28与中央控制单元246的显示驱动电路连接。液晶显示器28用于显示电池组22的数据以及电池组22的工作状态。维护人员通过液晶显示器28可以直观的看到电池储能模组10的实时运行参数。该运行参数包括电池组22的输出电压、温度、工作电流、充电或放电状态以及是否出现异常告警等。维护人员可操作液晶显示器28对电池管理模块24的各项数据进行分析查看与调整。当然，在其他实施方式中，电池储能模组10也可以不包括液晶显示器28，此时，中央控制单元246也不包括显示驱动电路。

电池组远程监控系统还可以包括控制终端（图未示），控制终端通过因特网与远程服务器10连接。控制终端用于从远程服务器10获取数据并生成控制指令对电池管理模块24进行控制。维护人员可以从控制终端获取电池组22的数据、故障预报警及历史数据报表查询、打印工作。

当然，在其他实施例中，电池组远程监控系统也可以不包括控制终端，维护人员可以直接通过远程服务器10对电池管理模块24进行控制。维护人员也可以直接从远程服务器10获取电池组22的数据、故障预报警及历史数据报表查询、打印工作。

上述电池组远程监控系统，电池储能模组20和远程服务器10之间通过无线接收发送模块25以无线传输方式进行数据传输，维护人员可以在远程服务器10上对电池组22的数据和工作状态进行远程调控，方便维护人员可以及时对电池组22的工作状态进行长期跟踪分析及维护，对电池组22运行的不正常情况进行处理，减少事故的发生。不需要维护人员在当地实时值守，可以降低电池组22的维护成本。

相比于传统的电池组22需要维护人员在电池组22所在的现场进行数据记录，上述电池组远程监控系统，不需要维护人员到现场进行数据记录，不会出现人为记录错误的情况，提高电池组22安全工作的可靠性。

如图2所示，一实施方式的电池组远程监控方法，包括以下步骤：

S10、电池管理模块检测电池组的数据并将电池组的数据传输至无线接收发送模块。

电池组22可以由多个电池通过串联或者并联的方式组成。该电池组的数据包括电池组22的电压、电池组22的电流、电池组22的温度以及电池组22中单节电池的电压中的至少一种。

S20、无线接收发送模块将电池组的数据以无线传输方式发送至远程服务器，并接收远程服务器根据电池组的数据发送的控制指令。

无线传输方式可以是wifi传输方式或红外传输等方式。当然，无线传输方式不限于此。wifi传输方式具有传输距离范围远，传输速度快等优点。

S30、远程服务器接收电池组的数据并根据电池组的数据生成控制指令，以及将控制指令以无线传输方式发送至无线接收发送模块。

远程服务器10还可以显示电池组22的数据。控制指令可以由维护人员根绝电池组的数据输入的命令生成。

S40、无线接收发送模块接收控制指令并将控制指令传输至电池管理模块。

S50、电池管理模块接收无线接收发送模块传输的控制指令，实现对电池组的远程控制。

上述电池组远程监控方法，以无线传输方式进行数据传输，维护人员可以在远程服务器10上对电池组22的数据和工作状态进行远程调控，方便维护人员及时对电池组22的工作状态进行长期跟踪分析及维护。

上述电池组远程监控系统可以用于储能供电装置远程监控系统。当然，上述电池组远程监控系统还可以用于其他领域。

如图3所示，一实施方式的储能供电装置远程监控系统，包括母线30、与母线30并联的2个电池储能模组20和远程服务器10。电池储能模组20包括电池组22、与电池组22连接的电池管理模块24以及与电池管理模块24连接的无线接收发送模块25。

电池管理模块24用于检测电池组22的数据并将电池组22的数据传输至无线接收发送模块25，并接收无线接收发送模块25传输的远程服务器10根据电池组22的数据发送的控制指令。

无线接收发送模块25用于接收将电池组22的数据并以无线传输方式发送至远程服务器10，并接收远程服务器10根据电池组22的数据发送的控制指令并传输至电池管理模块24。

远程服务器10用于接收电池组22的数据并根据电池组22的数据生成控制指令，以及将控制指令以无线传输方式发送至无线接收发送模块25，实现对电池组22的远程控制。

无线传输方式可以是wifi传输方式或红外传输等方式。当然，无线传输方式不限于此。wifi传输方式具有传输距离范围远，传输速度快等优点。

请参考图1，电池管理模块24包括检测单元242、电流检测电路244和中央控制单元246。检测单元242与中央控制单元246连接，电流检测电路244与中央控制单元246连接。

检测单元242包括电压检测电路和温度检测电路。电压检测电路用于检测电池组22的输出电压以及电池组22中单节电池的电压，并将电池组22的输出电压以及电池组22中单节电池的电压传送至中央控制单元246。温度检测电路用于检测电池组22的温度并传送至中央控制单元246。

电流检测电路244用于检测与电池管理模块24相连的电池组22的电流，并将电池组22的电流传送至中央控制单元246。

中央控制单元246用于接收并处理检测单元242与电流检测电路244传输的数据并将数据发送至无线接收发送模块。该数据包括电池组22的输出电压、电池组22的电流、电池组22的温度以及电池组22中单节电池的电压等。电池组22的电流包括充电电流和放电电流。中央控制单元246包括SOC分析电路、单节电池均衡电路和保护控制电路。SOC(StateofCharge，荷电状态)分析电路用于检测电池组22的荷电状态，即电池剩余电量。单节电池均衡电路用于在电池组22的充电过程中，通过调高补低主动均衡方式，使电池组22内的单个电池的端电压保持一致性。保护控制电路用于控制保护模块26内部电路的开启与关闭。

保护模块26包括预充和预放电路、放电保护电路和充电保护电路。充电保护电路和放电保护电路串联后与预充和预放电路并联。放电保护电路在电池组22对负载供电时，用于调节放电电流的大小，防止电池过放。充电保护电路在电池组22充电时用于调节充电电流的大小，防止电池组22过充。

储能供电装置远程监控系统还可以包括控制终端（图未示），控制终端通过因特网与远程服务器10连接。控制终端用于从远程服务器10获取数据并生成控制指令对电池管理模块24进行控制。维护人员可以从控制终端获取电池组22的数据、故障预报警及历史数据报表查询、打印工作。

当然，在其他实施例中，储能供电装置远程监控系统也可以不包括控制终端，维护人员可以直接通过远程服务器10对电池管理模块24进行控制。维护人员也可以直接从远程服务器10获取电池组22的数据、故障预报警及历史数据报表查询、打印工作。

在本实施例中，电池储能模组20还包括连接电池组22和母线30的保险丝，保险丝用于在电池储能模组20失效时熔断进而保护电池储能模组20。在其他实施例中，也可以没有保险丝，此时，电池组22和母线30直接连接，电池储能模组20可以通过其他方式进行保护。

当然，在实际应用中，与母线30并联的电池储能模组20可以有更多个。每个电池储能模组20独立于其他电池储能模组20进行充电和放电。上述储能供电系统的母线上可以并联有负载200、太阳能充电模块300和市电充电模块400。

当上述储能供电装置远程监控系统所提供的电能不能满足负载200的需求时，可以通过太阳能充电模块300对电池组22进行充电。当然，在太阳能资源不足时，也可以使用市电充电模块400对电池组22进行充电输入。

电池储能模组20在并联到母线30之前，检测单元242还用于检测母线30的电压，并将电池组22的输出电压和母线30的电压传送至中央控制单元246。中央控制单元246接收母线30的电压并计算电池组22的输出电压与母线30的电压的差值。当中央控制单元246通过数据分析得出电池储能模块24的电池组22的输出电压大于母线30的电压并且电池组22的输出电压与母线30的电压的的差值的绝对值大于预设值时，中央控制单元246发送指令到保护模块26的预充和预放电路，预充和预放电路对电池组22进行放电。当中央控制单元246通过数据分析得出母线30的电压大于电池组22的输出电压并且母线30的电压与电池组22的输出电压的差值的绝对值大于预设值时，中央控制单元246发送指令到保护模块26的预充和预放电路，预充和预放电路对电池组22进行充电。预充和预放电路可以是通过保护开关MOS或继电器串联电阻的方式，也可以是通过中央控制单元控制开关MOS或继电器以1KHZ快速开关再与电感二极管组成一个DCDC限流电路的方式。当电池组22的输出电压与母线30的电压的差值的绝对值小于预设值时，中央控制单元246通过控制开关管将电池组22接入储能供电系统的母线30。该开关管可以为保护MOS开关管或继电器等。预设值可以为电池组22的额定电压的大小的1%～12%。通过电池管理模块24和保护模块26对待接入的电池组22的输出电压和母线30的电压进行匹配控制，能够防止接入瞬间冲击电流，提高电池组22的使用寿命。此外，还降低了储能供电装置远程监控系统中提高电池组22一致性的难度，降低了提高电池组22一致性的成本。电池组22的一致性提高了还能够提高对新加入的电池组的有效利用。

上述储能供电装置远程监控系统中多个电池储能模组20并联工作，当某个电池储能模组20出现老化需要更换，或者不能满足负载的需求时，可拆卸或安装其中一组，不影响整机工作。克服了一般储能应用中电池储能模组20工作时无法热插拔的缺点，支持多电池储能模组20热插拔。电池储能模组20可以通过大电池航空插头连接到母线30。使用大电池航空插头允许较高的工作电流且稳定性高，同时方便安装与拆卸。

上述储能供电装置远程监控系统，可应用于电动汽车或混合动力电动汽车。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种储能供电装置远程监控系统，其特征在于，包括远程服务器和多个连接在母线上的电池储能模组，所述电池储能模组包括电池组、与所述电池组连接的电池管理模块以及无线接收发送模块；

所述电池管理模块用于检测所述电池组的数据并将所述电池组的数据传输至所述无线接收发送模块，并接收所述无线接收发送模块传输的所述远程服务器根据所述电池组的数据发送的控制指令；

所述无线接收发送模块用于接收所述电池组的数据并以无线传输方式发送至所述远程服务器，并接收所述远程服务器根据所述电池组的数据发送的控制指令并传输至所述电池管理模块；

所述远程服务器用于接收所述电池组的数据并根据所述电池组的数据生成所述控制指令，以及将所述控制指令以无线传输方式发送至所述无线接收发送模块，实现对所述电池组的远程控制；

所述电池管理模块包括检测单元、电流检测电路和中央控制单元；

所述检测单元与所述中央控制单元连接，所述检测单元用于检测所述电池组的输出电压、所述电池组中单节电池的电压和所述电池组的温度，并将所述电池组的输出电压、所述电池组中单节电池的电压和所述电池组的温度传送至所述中央控制单元；

所述电流检测电路与所述中央控制单元连接，所述电流检测电路用于检测所述电池组的电流，并将所述电池组的电流传送至所述中央控制单元；

所述中央控制单元用于接收所述检测单元与所述电流检测电路传输的数据并将所述数据发送至所述无线接收发送模块；

所述电池管理模块在连接到所述母线之前，所述检测单元还用于检测所述母线的电压，并将所述电池组的输出电压和所述母线的电压传送至所述中央控制单元；

所述中央控制单元用于接收所述母线的电压并计算所述电池组的输出电压与所述母线的电压的差值；

所述电池储能模组还包括保护模块，所述保护模块包括预充和预放电路、充电保护电路和放电保护电路，所述充电保护电路和所述放电保护电路串联后与所述预充和预放电路并联；

所述充电保护电路用于在所述电池组充电时调节充电电流，防止过充；

所述放电保护电路用于在所述电池组放电时调节放电电流，防止过放；

当所述电池组的输出电压大于所述母线的电压并且所述差值的绝对值大于预设值时，所述预充和预放电路用于对所述电池组进行放电；当所述母线的电压大于所述电池组的输出电压并且所述差值的绝对值大于所述预设值时，所述预充和预放电路用于对所述电池组进行充电；

当所述电池组的输出电压与所述母线的电压的差值的绝对值小于预设值时，所述中央控制单元通过控制开关管将所述电池组接入所述母线；

中央控制单元包括SOC分析电路、单节电池均衡电路和保护控制电路；SOC分析电路用于检测电池组的荷电状态；单节电池均衡电路用于在电池组的充电过程中，通过调高补低主动均衡方式，使电池组内的单个电池的端电压保持一致性；保护控制电路用于控制保护模块内部电路的开启与关闭。