CN109742829A - 基于物联网的电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于物联网的电池管理系统，其包括云服务器端、通信连接到云服务器的操作端以及电池端；电池端包括若干个电池单体、数据采集模块、GPS定位器以及控制器；数据采集模块设有通信连接到每个电池单体和控制器的电压采集电路，其采集每个电池单体的实时电压发送给控制器进行实时电池容量计算；控制器对每个电池单体进行编号并控制GPS定位器获得电池单体的位置信息；控制器将每个电池单体的位置信息、编号、实时电压以及实时电池容量依次编辑成电池数据包发送给云服务器；操作端向云服务器发出查询请求，即可获得电池数据包并显示。本发明可智能化、远程地实时了解每个电池单体的电池容量，操作便利。

Description

基于物联网的电池管理系统

技术领域

本发明涉及电池管理的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于物联网的电池管理系统。

背景技术

随着通信技术以及物联网技术的不断发展，通信储能产品的运用得到广泛推广，而通信储能产品大多数采用的是锂离子电池组，电池组由多个单体电池构成，由于电池组的在过充保护、过放保护、过流保护、过温保护、短路保护等极端情况下寿命容易缩短和损坏，若某个电池早衰或失效，则会使得整个电池组的性能大大降低，因此，为了避免单体电池给整个电池组带来的影响，需要对单体电池进行监控，从而对整个电池组性能进行监控，基于物联网对电池组进行实时监控管理的电池管理系统十分必要。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种基于物联网的电池管理系统，可智能化、远程地实时了解每个电池单体的电池容量，操作便利。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明通过以下技术方案实现：

本发明提供一种基于物联网的电池管理系统，其包括：

云服务器端，其提供数据处理与传输服务；

操作端，其通信连接到所述云服务器；以及，

电池端，其包括若干个电池单体、数据采集模块、GPS定位器以及控制器；

其中，所述数据采集模块设有通信连接到每个所述电池单体以及所述控制器的电压采集电路，所述电压采集电路采集每个所述电池单体的实时电压发送给所述控制器进行实时电池容量计算；

所述控制器对每个所述电池单体进行编号；所述控制器控制所述GPS定位器获得所述电池单体的位置信息；

所述控制器将每个所述电池单体的位置信息、编号、实时电压以及实时电池容量依次编辑成电池数据包发送给所述云服务器；

所述操作端向所述云服务器发出查询请求，获得每个所述电池单体的位置信息、编号、实时电压以及实时电池容量并显示。

优选的是，所述电池端还包括分类器；

所述分类器设有预先根据所述电压采集电路采集的实时电压训练获得的电压分类器；

所述控制器控制所述电压分类器对所述电压采集电路采集的实时电压进行分类，输出每个所述电池单体分类后的实时电压至所述控制器进行实时电池容量计算。

优选的是，所述数据采集模块还包括：

电流采集电路，其分别通信连接到每个所述电池单体和所述控制器；所述控制器控制所述电流采集电路采集每个所述电池单体的实时电流；

所述控制器根据所述电压采集电路采集的实时电压和所述电流采集电路采集的实时电流进行实时电池容量计算；

所述控制器将每个所述电池单体的位置信息、编号、实时电压、实时电流以及实时电池容量依次编辑成电池数据包发送给所述云服务器。

优选的是，所述分类器还包括预先根据所述电流采集电路采集的实时电流训练获得的电流分类器；

所述控制器控制所述电流分类器对所述电流采集电路采集的实时电流进行分类，输出每个所述电池单体分类后的实时电流至所述控制器进行实时电池容量计算。

优选的是，所述数据采集模块还包括：

第一温度采集电路，其分别通信连接到每个所述电池单体和所述控制器；所述控制器控制所述第一温度采集电路采集每个所述电池单体的实时温度；

第二温度采集电路，其通信连接到所述控制器；所述控制器控制所述第二温度采集电路采集实时环境温度；

其中，所述控制器将每个所述电池单体的位置信息、编号、实时电池容量、实时温度以及实时环境温度依次编辑成电池数据包发送给所述云服务器。

优选的是，所述电池端还包括：

预警器，其与所述控制器通信连接；

其中，所述控制器将所述电池单体的实时电压两两相减获得实时电压差与预存的电压差阈值做比较，若所述实时电压差大于所述电压差阈值，所述控制器发出预警信息给所述预警器以及所述云服务器。

优选的是，所述操作端至少包括计算机、平板电脑以及手机中的一种。

本发明至少包括以下有益效果：

1)本发明提供的基于物联网的电池管理系统，设置云服务器端、操作端以及电池端；电池端包括若干个电池单体、数据采集模块、GPS定位器以及控制器；其中，数据采集模块设有通信连接到每个电池单体以及控制器的电压采集电路，其采集每个电池单体的实时电压发送给控制器进行实时电池容量计算；控制器对每个电池单体进行编号，控制器控制GPS定位器获得电池单体的位置信息；控制器将每个电池单体的位置信息、编号、实时电压以及实时电池容量依次编辑成电池数据包发送给云服务器；通过操作端与云服务器通信连接向云服务器发出查询请求，可获得每个电池单体的位置信息、编号、实时电压以及实时电池容量并显示，从而实现对整个电池组性能进行远程、实时监控，操作便利，智能化程度高；

2)本发明的电池端还设有分类器，其设有预先根据电压采集电路采集的实时电压训练获得的电压分类器，控制器控制电压分类器对电压采集电路采集的实时电压进行分类，输出每个电池单体分类后的实时电压至控制器进行实时电池容量计算；相对于不同工况条件下电压参数不能用数学模型精确描述而影响容量预测精度问题，经电压分类器分类后的电压变化趋势较稳定，提高电池容量的预测精度；

3)本发明的数据采集模块还设有分别通信连接到每个电池单体和控制器的电流采集电路，一方面，控制器控制电流采集电路采集每个电池单体的实时电流，提供了电池充放电状态中电流参数的变化动态，是对电压参数的补充；另一方面，控制器根据电压采集电路采集的实时电压和电流采集电路采集的实时电流进行实时电池容量计算；控制器将每个电池单体的位置信息、编号、实时电压、实时电流以及实时电池容量依次编辑成电池数据包发送给云服务器；有利于提高实时电池容量计算的精确性；

4)本发明的分类器还包括预先根据电流采集电路采集的实时电流训练获得的电流分类器；控制器控制电流分类器对电流采集电路采集的实时电流进行分类，输出每个电池单体分类后的实时电流至控制器进行实时电池容量计算；电流分类器的设置，相对于不同工况条件下电流参数不能用数学模型精确描述而影响容量预测精度问题，经电流分类器分类后的电流变化趋势较稳定，提高电池容量的预测精度；

5)本发明的数据采集模块还设有分别通信连接到每个电池单体和控制器的第一温度采集电路以及通信连接到控制器的第二温度采集电路，控制器控制第一温度采集电路采集每个电池单体的实时温度，控制器控制第二温度采集电路采集实时环境温度；控制器再将每个电池单体的位置信息、编号、实时电池容量、实时温度以及实时环境温度依次编辑成电池数据包发送给云服务器，从而通过操作端可以实时获得每个电池单体的实时温度以及环境温度，同时为每个电池单体的实时温度以及环境温度分别对电池容量影响的研究做准备；

6)本发明的电池端还包括与所述控制器通信连接的预警器；控制器将电池单体的实时电压两两相减获得实时电压差与预存的电压差阈值做比较，若实时电压差大于电压差阈值，控制器发出预警信息给预警器进行警示，同时控制器将预警信息发送给云服务器，操作端也可以从云服务器实时获得预警信息，掌握多个电池单体之间实时电压的差异性。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的基于物联网的电池管理系统的通信示意图。

图中：

10-操作端；

20-云服务器；

30-电池端；

31-电池单体；

32-数据采集模块；

321-电压采集电路；322-电流采集电路；

33-GPS定位器；

34-控制器；

351-电压分类器；352-电流分类器；

36-预警器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1所示，本发明提供一种基于物联网的电池管理系统，其包括操作端10、云服务器端20以及电池端30。操作端10通信连接到云服务器20，云服务器端20用于提供数据处理与传输、网络通信等服务。电池端30包括若干个电池单体31、数据采集模块32、GPS定位器33以及控制器34。

其中，数据采集模块32设有通信连接到每个电池单体31以及控制器34的电压采集电路321，电压采集电路321采集每个电池单体31的实时电压发送给控制器34进行实时电池容量计算。控制器34对每个电池单体31进行编号。控制器34控制GPS定位器33获得电池单体31的位置信息。控制器34将每个电池单体31的位置信息、编号、实时电压以及实时电池容量依次编辑成电池数据包发送给云服务器20进行存储和数据传输。

上述实施方式中，实时电池容量是控制器34通过电压采集电路321采集的实时电压计算获得的。基于物联网的电池管理系统采集了多个参数，包括每个电池单体31的位置信息、编号、实时电压以及实时电池容量。因此，通过操作端10向云服务器20发出查询请求，即可远程、实时地获得每个电池单体31的位置信息、编号、实时电压以及实时电池容量并显示，从而实现对整个电池组性能进行远程、实时监控，操作便利，智能化程度高。

需要说明的是，电压采集电路321、GPS定位器33、控制器34的具体形式，本发明不做具体限制，能实现对应功能即可。至于操作端10，可以是计算机、平板电脑以及手机中的至少一种。

作为上述实施方式的优选，电池端30还包括分类器。具体地，分类器设有预先根据电压采集电路321采集的实时电压训练获得的电压分类器1。控制器34控制电压分类器1对电压采集电路321采集的实时电压进行分类，输出每个电池单体31分类后的实时电压至控制器34进行实时电池容量计算。

该实施方式中，作为实时电池容量的计算参数，实时电压的精确性显得尤为重要。但是，在电池充、放电等不同工况中，电压参数并不能用数学模型精确描述，而通过本发明设置的电压分类器1对电压采集电路321采集的实时电压进行分类后，实时电压的变化趋势较稳定，提高实时电池容量的预测精度。

作为进一步地优选，充分考虑充放电状态的不同，电压呈增长或降低的不同趋势，本发明的电压分类器1还包括第一电压分类器、第二电压分类器以及分别通信连接到控制器34、电压采集电路321、第一电压分类器以及第二电压分类器的选择器。其中，第一电压分类器预先根据电压采集电路321采集每个电池单体31充电状态对应的第一电压训练获得。第二电压分类器预先根据电压采集电路321采集每个电池单体31放电状态对应的第二电压训练获得。控制器34根据电压采集电路321采集实时电压的充放电状态，控制选择器对应在第一电压分类器以及第二电压分类器之间切换。因此，控制器34根据电压采集电路321采集实时电压的充放电状态，控制选择器对应在第一电压分类器以及第二电压分类器之间切换，有利于进一步提高分类的精确性。

作为上述实施方式的优选，数据采集模块32还包括分别通信连接到每个电池单体31和控制器34的电流采集电路322。其中，控制器34控制电流采集电路322采集每个电池单体31的实时电流；控制器34根据电压采集电路321采集的实时电压和电流采集电路322采集的实时电流进行实时电池容量计算；控制器34将每个电池单体31的位置信息、编号、实时电压、实时电流以及实时电池容量依次编辑成电池数据包发送给云服务器20。

该实施方式中，一方面，控制器34控制电流采集电路322采集每个电池单体31的实时电流，提供了电池充放电状态中电流参数的变化动态，是对电压参数的补充；另一方面，控制器34根据电压采集电路321采集的实时电压和电流采集电路322采集的实时电流进行实时电池容量计算；控制器34将每个电池单体31的位置信息、编号、实时电压、实时电流以及实时电池容量依次编辑成电池数据包发送给云服务器20；有利于提高实时电池容量计算的精确性。

作为上述实施方式的优选，分类器还包括预先根据电流采集电路322采集的实时电流训练获得的电流分类器2。其中，控制器34控制电流分类器2对电流采集电路322采集的实时电流进行分类，输出每个电池单体31分类后的实时电流至控制器34进行实时电池容量计算。

上述实施方式中，电流分类器2的设置，相对于不同工况条件下电流参数不能用数学模型精确描述而影响容量预测精度问题，经电流分类器2分类后的电流变化趋势较稳定，提高电池容量的预测精度。

作为上述实施方式的优选，数据采集模块32还包括分别通信连接到每个电池单体31和控制器34的第一温度采集电路和通信连接到控制器34的第二温度采集电路。其中，控制器34控制第一温度采集电路采集每个电池单体31的实时温度；控制器34控制第二温度采集电路采集实时环境温度；控制器34将每个电池单体31的位置信息、编号、实时电池容量、实时温度以及实时环境温度依次编辑成电池数据包发送给云服务器20。

上述实施方式中，通过操作端10可以实时获得每个电池单体31的实时温度以及环境温度，同时为每个电池单体31的实时温度以及环境温度分别对电池容量影响的研究做准备。

作为上述实施方式的优选，电池端30还包括与控制器34通信连接的预警器36。控制器34将电池单体31的实时电压两两相减获得实时电压差与预存的电压差阈值做比较，若实时电压差大于电压差阈值，控制器34发出预警信息给预警器36以及云服务器20。

上述实施方式中，如果测出某一个电池单体31的实时电压与其他电池单体31的实时电压之间的差超过预存的电压差阈值，一方面，控制器34发出预警信息给预警器36进行警示，同时控制器34将预警信息发送给云服务器20，操作端10也可以从云服务器20实时获得预警信息，掌握多个电池单体31之间实时电压的差异性，从而进行电池单体31的更换，避免每个电池单体31的电压测量误差对电池组之间的电量均衡带来误差。至于预警器36的预警方式，本发明不做具体限制，例如烟雾、铃声等等。

需要进一步补充说明的是，电压分类器1或电流分类器2的分类器类型及分类方法，本发明不做具体限制，例如贝叶斯、人工神经网络、支持向量机等等。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种基于物联网的电池管理系统，其特征在于，其包括：

云服务器端，其提供数据处理与传输服务；

操作端，其通信连接到所述云服务器；以及，

电池端，其包括若干个电池单体、数据采集模块、GPS定位器以及控制器；

其中，所述数据采集模块设有通信连接到每个所述电池单体以及所述控制器的电压采集电路，所述电压采集电路采集每个所述电池单体的实时电压发送给所述控制器进行实时电池容量计算；

所述控制器对每个所述电池单体进行编号；所述控制器控制所述GPS定位器获得所述电池单体的位置信息；

所述控制器将每个所述电池单体的位置信息、编号、实时电压以及实时电池容量依次编辑成电池数据包发送给所述云服务器；

所述操作端向所述云服务器发出查询请求，获得每个所述电池单体的位置信息、编号、实时电压以及实时电池容量并显示。

2.如权利要求1所述的基于物联网的电池管理系统，其特征在于，所述电池端还包括分类器；

所述分类器设有预先根据所述电压采集电路采集的实时电压训练获得的电压分类器；

所述控制器控制所述电压分类器对所述电压采集电路采集的实时电压进行分类，输出每个所述电池单体分类后的实时电压至所述控制器进行实时电池容量计算。

3.如权利要求2所述的基于物联网的电池管理系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括：

电流采集电路，其分别通信连接到每个所述电池单体和所述控制器；所述控制器控制所述电流采集电路采集每个所述电池单体的实时电流；

所述控制器根据所述电压采集电路采集的实时电压和所述电流采集电路采集的实时电流进行实时电池容量计算；

所述控制器将每个所述电池单体的位置信息、编号、实时电压、实时电流以及实时电池容量依次编辑成电池数据包发送给所述云服务器。

4.如权利要求3所述的基于物联网的电池管理系统，其特征在于，所述分类器还包括预先根据所述电流采集电路采集的实时电流训练获得的电流分类器；

所述控制器控制所述电流分类器对所述电流采集电路采集的实时电流进行分类，输出每个所述电池单体分类后的实时电流至所述控制器进行实时电池容量计算。

5.如权利要求1所述的基于物联网的电池管理系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括：

第一温度采集电路，其分别通信连接到每个所述电池单体和所述控制器；所述控制器控制所述第一温度采集电路采集每个所述电池单体的实时温度；

第二温度采集电路，其通信连接到所述控制器；所述控制器控制所述第二温度采集电路采集实时环境温度；

其中，所述控制器将每个所述电池单体的位置信息、编号、实时电池容量、实时温度以及实时环境温度依次编辑成电池数据包发送给所述云服务器。

6.如权利要求1所述的基于物联网的电池管理系统，其特征在于，所述电池端还包括：

预警器，其与所述控制器通信连接；

其中，所述控制器将所述电池单体的实时电压两两相减获得实时电压差与预存的电压差阈值做比较，若所述实时电压差大于所述电压差阈值，所述控制器发出预警信息给所述预警器以及所述云服务器。

7.如权利要求1所述的基于物联网的电池管理系统，其特征在于，所述操作端至少包括计算机、平板电脑以及手机中的一种。