CN108924236A - 电池蜂巢网络交互系统及其交互方法 - Google Patents

电池蜂巢网络交互系统及其交互方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了电池蜂巢网络交互系统及其交互方法，包括若干个电池组个体，任意电池组设有交互单元和电池管理系统，交互单元包括NB‑IoT通信模块、电池数据存储器、电池数据寄存器和处理芯片，任意电池组之间通过NB‑IoT通信模块建立通讯，并且建立通讯电池组的电池数据存储器、电池数据寄存器共同形成分布式数据库，处理芯片用于建立通讯的电池组形成对等数据交互，电池组之间实现频繁密集的数据互通。本发明通过在电池组之间构建蜂巢物联网，能实现无互联网的数据互通，满足电池组的数据更新。能提高电池组的安全性，通过频繁的物联网络沟通能起到及时预警的作用。采用分布式数据库及对等优化运算的设计，能缩短电池组数据处理周期，实现高效地数据互通。

Description

电池蜂巢网络交互系统及其交互方法
技术领域
本发明涉及电池物联网系统，尤其涉及电池蜂巢网络交互系统及其交互方法，属于电池物联网交互的技术领域。
背景技术
电池通讯有通过蓝牙的、有通过跳线的。其中跳线的最为常见，毕竟电池组之类的都不会单独使用，一般可以通过跳线连接到车载系统上面，然后车载系统搭载其他硬件设备提供多功能服务。
现在的技术不能运用在无互联网环境下，比如sim卡没流量了那就脱离了服务范围。无法联网就无法同步最新信息和功能。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，针对传统的电池组在无互联网环境下无法获得数据更新的问题，提出电池蜂巢网络交互系统及其交互方法。
本发明所采用的技术方案为：
电池蜂巢网络交互系统，包括若干个电池组个体，任意所述电池组设有交互单元和电池管理系统，所述交互单元包括NB-IoT通信模块、电池数据存储器、电池数据寄存器和处理芯片，
所述交互单元与所述电池管理系统相通讯连接、或集成在所述电池管理系统内，
任意电池组之间通过所述NB-IoT通信模块建立通讯，并且建立通讯电池组的电池数据存储器、电池数据寄存器共同形成分布式数据库，
所述处理芯片用于建立通讯的电池组形成对等数据交互。
优选地，还包括云端服务器，所述交互单元与云端服务器相通讯连接。
优选地，还包括可视化移动端，所述交互单元与可视化移动端相通讯连接。
本案还提出了电池蜂巢网络交互系统的交互方法，
S1通讯建立步骤，
电池组通过NB-IoT通信模块持续发出交互请求，当遇到临近电池组时通过NB-IoT通信模块实现握手；
S2对比特征步骤，
通过处理芯片对建立通讯电池组之间的电池数据特征值进行对比，
特征值无差别进入S1步骤；
S3不对称条目列项步骤，
处理芯片列出特征值之间的所有不对称条目，并寄存至电池数据寄存器；
S4穿插同步步骤，
闲置时间段，处理芯片根据电池数据寄存器中的所有不对称条目进行逻辑关系判断，筛选出有效数据穿插式同步至电池数据存储器中，同步完成进入S1步骤；
S5触发预警步骤，
交互单元检测到电池管理系统异常触发预警；
S6致命预警步骤，
交互单元检测到电池管理系统严重异常触发致命预警；
S7明码全域广播步骤，
交互单元通过NB-IoT通信模块发送错误报告和信息的明码全域广播。
优选地，所述步骤S1包括交互单元与云端服务器构建通讯；
所述步骤S2包括通过处理芯片对比云端服务器数据与本地电池数据特征值进行对比；
所述步骤S3包括处理芯片列出与云端服务器数据特征值之间的所有不对称条目，直接穿插式同步至电池数据存储器中；
所述步骤S4包括将同步完成后电池数据存储器内数据上传至云端服务器。
优选地，所述步骤S5包括触发预警发送至可视化移动端，
所述步骤S6包括触发致命预警发送至可视化移动端。
优选地，所述步骤S4的电池管理系统异常包括：
本地电池组出现电池温度过高、电芯损坏、蓄电低于阀值、电芯老化超过标准值，
及其它建立通讯电池组出现电池温度过高、电芯损坏、蓄电低于阀值、电芯老化超过标准值。
优选地，所述步骤S6的电池管理系统严重异常包括：
本地电池出现电池燃烧、电芯漏液、遭受超出指标的冲击力、电池放电超过指标、电流峰谷变化超长，
及其它建立通讯电池组出现电池燃烧、电芯漏液、遭受超出指标的冲击力、电池放电超过指标、电流峰谷变化超长。
优选地，S8策略价值步骤，云端服务器根据全部电池组上传的同步优化数据进行分类及价值筛选，生成若干套优化数据方案。
本发明的有益效果主要体现在：
1.通过在电池组之间构建蜂巢物联网，能实现无互联网的数据互通，满足电池组的数据更新。
2.能提高电池组的安全性，通过频繁的物联网络沟通能起到及时预警的作用。
3.采用分布式数据库及对等优化运算的设计，能缩短电池组数据处理周期，实现高效地数据互通。
附图说明
图1是本发明电池蜂巢网络交互系统的交互方法的原理示意图。
具体实施方式
本发明提供电池蜂巢网络交互系统及其交互方法。以下结合附图对本发明技术方案进行详细描述，以使其更易于理解和掌握。
电池蜂巢网络交互系统，包括若干个电池组个体，任意电池组设有交互单元和电池管理系统，交互单元包括NB-IoT通信模块、电池数据存储器、电池数据寄存器和处理芯片，交互单元与电池管理系统相通讯连接、或集成在电池管理系统内。
更具体地，交互单元还包括控制母排、小母排、定时器、WiFi继电器等必要元器件。
任意电池组之间通过NB-IoT通信模块建立通讯，并且建立通讯电池组的电池数据存储器、电池数据寄存器共同形成分布式数据库。
所谓的分布式数据库即可以应用在任意有存储、处理、和通讯的硬件系统上，其差别只是算力与存储数据上限的区别。如有符合要求的数据传感器进行数据采集，该系统可以更好地运作，若只有存储和通讯两个功能，也可以作为电池健康数据的存储和积累。
电池属于化学制品，电池内部无法搭载传感器获取电池原材料状态，只能通过电池的电压、电流和内阻等数据的细微变化凭借经验推测电池的状态。比如通过电池的电压和电流判断电池充电程度，通过数据的收集和计算积累出的经验拥有很大的价值。
处理芯片用于建立通讯的电池组形成对等数据交互。该对等数据交互为电池组之间形成对等优化运算，以及芯片计算阵列的方式让多个电池组形成计算阵列进行无互联网状态下的对等优化运算。
具体地说明，将硬件定义为可以读取到电池信息，拥有存储、通讯并且有一定数据处理能力的搭载到电池上的硬件设备。任意硬件设备可以通过通讯的方式同步内部数据，此数据的加解密过程也是一种简单的计算过程。比如：使用Hitag2防盗加密算法（非只能使用此算法）控制BS发出START_AUTH指令->TP返回（MSB）其keyID；生成一个随机数RandomNumber。然后用Random Number、keyID和Secret key三者，利用HITAG2加密算法，生产[Signature]CIPHER密文；Random Number加密文一起发送给TP；TP利用Random Number，keyID和Secret key用同样的HITAG2算法，进行加密，求得密文。求得的密文和收到的密文相对比，相同即验证通过。同时将TP的存储页的内容，即TMCF和PSW的内容加密后返回。
抛开加解密计算的逻辑，当前系统中可以理解为每个电池设备是一个TP，每个电芯或者其他硬件信息是一个SK。当设备从TP和SK两个角色，变成多个TP公用一个SK的时候，该算法就变成了一个TP将一个SK广播出去，多个TP同时接收，并且开始运算。这就是一个简单的阵列处理方式。
更进一步，当数据组，根据附近TP的数量（N），拆分成N个SK后分发给N个TP进行计算，最终每个TP将会广播自己计算的一个SK结果。TP可以通过对多个SK的拼接获得一个处理后的数据组。这样一个庞大的数据计算就通过阵列计算的方式变成了多个小规模计算，并且计算结果同时共享给每个硬件之后所有硬件都获得了最新的计算结果。
由于每个电池组至少拥有22个电芯，所以分割的SK最小单位为一个电芯的全部数据，也就是说，一个数据组最大分割数为22个。同时也意味着一个TP每个时间单位下至少能够产生22条SK形成一个数据组。
本系统目前只能通过阵列计算的方式缩减计算时间，并不能降低计算难度或者增加处理能力。
优选地，还包括云端服务器，交互单元与云端服务器相通讯连接。
优选地，还包括可视化移动端，交互单元与可视化移动端相通讯连接，可视化移动端可以为手机或PC端。
如图1所示，对电池蜂巢网络交互系统的交互方法进行展开描述，在无互联网通讯状态下：
S1通讯建立步骤，
电池组通过NB-IoT通信模块持续发出交互请求，当遇到临近电池组时通过NB-IoT通信模块实现握手；交互请求为广播，广播内容为随即内容通过固定方式加密后的十六位唯一协议广播码。比如：U2FsdGVkX1+4jYVy+Jf9QSQdWXRDc+75330Iwh/RP3s=；明文为0x72456E65。加密协议和密码固定不变，明文会根据预先写入的公共协议变化。
S2对比特征步骤，
通过处理芯片对比建立通讯电池组之间的电池数据存储器内电池数据对比，分为对比特征项和对比特征值对比，
确认对方可信后，开始同步信息。每个数据条目分为四个字段：a.数据组ID；b.分段ID；c.分段数据；d.每个分段数据的状态。其中每个字段都带有生成该字段的时间和硬件唯一序列号。
数据组ID由时间、GPS信息、生成者硬件序列号构成。数据组ID有唯一性。
由于数据组ID拥有唯一性，所以通过比对可以根据数据组ID判断哪些信息为不对称信息。所有信息只新增不修改，同步数据时不对信息逻辑关系进行判断。
所以，本步骤只判断哪些数据组本机不存在。
数据组ID列表内容完全一致，才会被当做数据已经对称。
对比特征项和对比特征值无差别进入S1步骤；
S3不对称条目列项步骤，
电池数据对比存在差别，处理芯片列出不对称对比特征项及不对称对比特征值，并寄存至电池数据寄存器；
获取所有本机存储器中不存在的信息。此步骤中，除了记录数据组ID之外，还要记录此ID记录下的所有信息，包括信息状态。
数据保存到本地的过程中，只对数据进行初步识别，但不进行数据之间的逻辑关系判断。
S4穿插同步步骤，
闲置时间段，处理芯片根据电池数据寄存器中的不对称对比特征项和不对称对比特征值进行逻辑关系判断，筛选出有效数据穿插式同步至电池数据存储器中，同步完成进入S1步骤；
S5触发预警步骤，
交互单元检测到电池管理系统异常触发预警；
S6致命预警步骤，
交互单元检测到电池管理系统严重异常触发致命预警；
S7明码全域广播步骤，
交互单元通过NB-IoT通信模块发送错误报告和信息的明码全域广播。
一旦触发致命预警，则利用全部通信信道发送错误报告和信息，包括且不限于已经授权的电池和车机互联系统，附近的同类产品最优先级响应，以及全部可搜索到的通讯（不论加密还是未加密）。
本案的另一个实施例中，即存在互联网时：
步骤S1包括交互单元与云端服务器构建通讯；
步骤S2包括通过处理芯片对比云端服务器数据与本地电池数据存储器中电池数据对比，分为对比特征项和对比特征值对比；
步骤S3包括与云端服务器电池数据对比存在差别，处理芯片列出不对称对比特征项及不对称对比特征值，直接穿插式同步至电池数据存储器中；
步骤S4包括将同步完成后电池数据存储器内数据上传至云端服务器。
对触发预警进行说明，步骤S5包括触发预警发送至可视化移动端，可视化移动端可设置执行风控策略，比如降低车速提醒、停车自检提醒等。
对致命预警进行说明，步骤S6包括触发致命预警发送至可视化移动端，可视化移动端可设置执行风控策略，比如降低车速提醒、停车自检提醒等。
细化地，步骤S4的电池管理系统异常包括：
本地电池组出现电池温度过高、电芯损坏、蓄电低于阀值、电芯老化超过标准值，
及其它建立通讯电池组出现电池温度过高、电芯损坏、蓄电低于阀值、电芯老化超过标准值。
细化地，步骤S6的电池管理系统严重异常包括：
本地电池出现电池燃烧、电芯漏液、遭受超出指标的冲击力、电池放电超过指标、电流峰谷变化超长，
及其它建立通讯电池组出现电池燃烧、电芯漏液、遭受超出指标的冲击力、电池放电超过指标、电流峰谷变化超长。
最后，还包括S8策略价值步骤，云端服务器根据全部电池组上传的同步优化数据进行分类及价值筛选，生成若干套优化数据方案。
通过以上描述可以发现，本发明电池蜂巢网络交互系统及其交互方法，通过在电池组之间构建蜂巢物联网，能实现无互联网的数据互通，满足电池组的数据更新。能提高电池组的安全性，通过频繁的物联网络沟通能起到及时预警的作用。采用分布式数据库及对等优化运算的设计，能缩短电池组数据处理周期，实现高效地数据互通。
以上对本发明的技术方案进行了充分描述，需要说明的是，本发明的具体实施方式并不受上述描述的限制，本领域的普通技术人员依据本发明的精神实质在结构、方法或功能等方面采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.电池蜂巢网络交互系统，包括若干个电池组个体，其特征在于：
任意所述电池组设有交互单元和电池管理系统，所述交互单元包括NB-IoT通信模块、电池数据存储器、电池数据寄存器和处理芯片，
所述交互单元与所述电池管理系统相通讯连接、或集成在所述电池管理系统内，
任意电池组之间通过所述NB-IoT通信模块建立通讯，并且建立通讯电池组的电池数据存储器、电池数据寄存器共同形成分布式数据库，
所述处理芯片用于建立通讯的电池组形成对等数据交互。
2.根据权利要求1所述的电池蜂巢网络交互系统，其特征在于：还包括云端服务器，所述交互单元与云端服务器相通讯连接。
3.根据权利要求1所述的电池蜂巢网络交互系统，其特征在于：还包括可视化移动端，所述交互单元与可视化移动端相通讯连接。
4.基于权利要求1~3所述的电池蜂巢网络交互系统的交互方法，其特征在于：
S1通讯建立步骤，
电池组通过NB-IoT通信模块持续发出交互请求，当遇到临近电池组时通过NB-IoT通信模块实现握手；
S2对比特征步骤，
通过处理芯片对建立通讯电池组之间的电池数据特征值进行对比，
特征值无差别进入S1步骤；
S3不对称条目列项步骤，
处理芯片列出特征值之间的所有不对称条目，并寄存至电池数据寄存器；
S4穿插同步步骤，
闲置时间段，处理芯片根据电池数据寄存器中的所有不对称条目进行逻辑关系判断，筛选出有效数据穿插式同步至电池数据存储器中，同步完成进入S1步骤；
S5触发预警步骤，
交互单元检测到电池管理系统异常触发预警；
S6致命预警步骤，
交互单元检测到电池管理系统严重异常触发致命预警；
S7明码全域广播步骤，
交互单元通过NB-IoT通信模块发送错误报告和信息的明码全域广播。
5.根据权利要求4所述的电池蜂巢网络交互系统的交互方法，
其中电池蜂巢网络交互系统还包括云端服务器，所述交互单元与云端服务器相通讯连接，
其特征在于：
所述步骤S1包括交互单元与云端服务器构建通讯；
所述步骤S2包括通过处理芯片对比云端服务器数据与本地电池数据特征值进行对比；
所述步骤S3包括处理芯片列出与云端服务器数据特征值之间的所有不对称条目，直接穿插式同步至电池数据存储器中；
所述步骤S4包括将同步完成后电池数据存储器内数据上传至云端服务器。
6.根据权利要求4所述的电池蜂巢网络交互系统的交互方法，
其中电池蜂巢网络交互系统还包括可视化移动端，所述交互单元与可视化移动端相通讯连接，
其特征在于：
所述步骤S5包括触发预警发送至可视化移动端，
所述步骤S6包括触发致命预警发送至可视化移动端。
7.根据权利要求4所述的电池蜂巢网络交互系统的交互方法，其特征在于所述步骤S4的电池管理系统异常包括：
本地电池组出现电池温度过高、电芯损坏、蓄电低于阀值、电芯老化超过标准值，
及其它建立通讯电池组出现电池温度过高、电芯损坏、蓄电低于阀值、电芯老化超过标准值。
8.根据权利要求4所述的电池蜂巢网络交互系统的交互方法，其特征在于所述步骤S6的电池管理系统严重异常包括：
本地电池出现电池燃烧、电芯漏液、遭受超出指标的冲击力、电池放电超过指标、电流峰谷变化超长，
及其它建立通讯电池组出现电池燃烧、电芯漏液、遭受超出指标的冲击力、电池放电超过指标、电流峰谷变化超长。
9.根据权利要求5所述的电池蜂巢网络交互系统的交互方法，其特征在于还包括：
S8策略价值步骤，云端服务器根据全部电池组上传的同步优化数据进行分类及价值筛选，生成若干套优化数据方案。
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