CN110050377A - 用于监测电池的剩余有效保质期的方法和系统 - Google Patents

用于监测电池的剩余有效保质期的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于监测电池的剩余有效保质期的电池保质期指示器(BSLI)模块、系统和方法。BSLI模块包括：温度传感器，被配置为测量接近电池的环境温度；以及处理器，被配置为基于测量的环境温度确定电池的剩余有效保质期。BSLI模块还包括通信设备，该通信设备被配置为将对应于所确定的剩余有效保质期的电池状态数据发送到服务器计算设备。

Description

用于监测电池的剩余有效保质期的方法和系统
背景技术
本发明描述的实施方式总体上涉及电池保质期，并且更具体地涉及用于监测电池的剩余有效保质期的系统和方法。
至少一些已知的电池具有有限的保质期。保质期是未使用电池的电压下降到其原始电压的预定百分比所需的时间。在一些应用中，例如，在不间断电源(UPS)中，一个或多个电池或备用电池可以长时间存储在仓库或机器运行环境中而无需使用或再充电。这种电池的保质期可能受诸如电池放电率、环境温度和电池寿命等因素的影响。由于这些因素，可能难以确定和监测这些电池的保质期。
一些已知的电池包括“燃料计”，其指示电池上的当前电荷水平。然而，每个电池上的燃料计必须由技术人员手动激活以确定电池的充电水平，然后由技术人员手动记录。一些其他已知的电池监测系统能够跟踪和存储电池数据。然后，技术人员必须使用便携式数据存储介质(例如便携式闪存驱动器)来检索电池数据，将其加载到移动计算设备上。然后，技术人员将电池数据从移动计算设备发送到由制造商或技术支持团队操作的远程服务器系统，以进行进一步分析。结果，已知的电池有效保质期监测系统可能是耗时、复杂和费力的。当各自具有多个电池的一个或多个托盘存储在仓库或机器操作环境中时，这种监测系统变得更加复杂。
发明内容
在一个方面，本发明提供了一种用于监测电池的剩余有效保质期的电池保质期指示器(BSLI)模块。BSLI模块包括：温度传感器，被配置为测量接近电池的环境温度；以及处理器，被配置为基于测量的环境温度确定电池的剩余有效保质期。BSLI模块还包括通信设备，该通信设备被配置为将对应于所确定的剩余有效保质期的电池状态数据发送到服务器计算设备。
在另一方面，提供了一种使用BSLI模块监测电池的剩余有效保质期的方法。BSLI模块与服务器计算设备通信。该方法包括由BSLI模块的温度传感器测量接近电池的环境温度，由BSLI模块的处理器基于由温度传感器测量的环境温度确定电池的剩余有效保质期，以及由BSLI模块的通信设备将与所确定的剩余有效保质期相对应的电池状态数据发送到服务器计算设备。
在另一方面，提供了一种用于监测环境中电池的剩余有效保质期的系统。该系统包括BSLI模块，其被配置为计算电池的剩余有效保质期。BSLI模块包括：温度传感器，被配置为测量接近电池的环境温度；处理器，被配置为基于由温度传感器测量的环境温度确定电池的剩余有效保质期；以及通信设备，被配置为将与所确定的剩余有效保质期相对应的电池状态数据发送到服务器计算设备。该系统还包括服务器计算设备，该服务器计算设备与BSLI模块通信并且被配置为从所述BSLI模块接收电池状态数据，确定电池状态数据是否包括警报条件，将电池状态数据存储在存储设备中，并且在所述服务器计算设备的显示设备上显示警报消息，该警报消息详述了电池的故障模式。
附图说明
图1是包括至少一个电池、BSLI模块、移动计算设备和服务器计算设备的环境的框图。
图2是在图1中所示的环境中使用的示例BSLI模块的框图。
图3是由图1中所示的BSLI模块执行的用于监测一个或多个电池的剩余有效保质期的示例性方法的流程图。
具体实施方式
图1是环境100的框图，环境100包括电池保质期指示器(BSLI)模块102，用于监测存储在环境100中的一个或多个电池104的保质期。例如，在一些实施方式中，环境100是仓库或机器运行环境，其使用和/或存储有多个电池104。或者，环境100可以是使用和/或存储至少一个电池的任何类型的环境。
在示例性实施方式中，电池104是用于不间断电源(UPS)的电池。然而，电池104可以是任何类型的电池，用于使BSLI模块102能够如本文所述那样正常工作的任何环境。
BSLI模块102封装在环境保护的包装中，使得封装密封满足IP44要求并满足适用的UL、CUL和CE EMI发射要求。在一个实施方式中，单个BSLI模块102可以位于电池104附近，用于单独地或作为一组共同地监测电池104的保质期。在另一实施方式中，BSLI模块102可以在特定电池104的封装内被提供并且被配置为监测电池104的保质期。或者，每个电池104可以包括监测每个电池104的保质期的相应的BSLI模块102。BSLI模块102被配置为跟踪电池104存储的保质时间，并且基于环境100的周期性温度测量值计算电池104的剩余有效保质期，本文对此进行更详细的描述。BSLI模块102包括或被耦合到温度传感器106，用于接收温度测量值。
BSLI模块102还包括用于与环境100中的外部设备通信的通信设备107。通信设备107可通信地耦合到诸如移动计算设备108和/或服务器计算设备118的远程设备。例如，通信接口225可以包括有线或无线网络适配器或无线数据收发器，用于移动电话网络、全球移动通信系统(GSM)、3G或其他移动数据网络或全球微波接入互操作性(WIMAX)、802.11无线网络(WLAN)或蓝牙连接。
环境100另外包括通信地耦合到BSLI模块102的移动计算设备108。移动计算设备108包括用于与BSLI模块102通信的通信设备110。例如，通信设备110可以包括视觉传感器112，例如相机或条形码扫描仪，直接接口设备114，例如USB连接，和/或无线通信设备116。为了对BSLI模块102进行编程以监测一个或多个电池104，用户使用通信设备110将电池识别信息发送或推送到BSLI模块102。电池数据可以至少包括序列号，该序列号指示使系统100能够如本文所述那样正常工作的类型、容量或任何其他电池数据。在一个实施方式中，用户可以从BSLI模块102请求电池状态数据，包括电池104的剩余有效保质期。
另外，环境100包括通信地耦合到BSLI模块102和移动计算设备108的服务器计算设备118。服务器计算设备118包括通信设备120，例如有线或无线通信设备，用于与BSLI模块102和/或移动计算设备108通信。服务器计算设备112还与数据库122通信。
实时应用软件优选地由环境100中的设备使用以通过网络进行通信。BSLI软件使BSLI模块102能够输入、输出、打印和/或传送保质期数据、警报和/或历史。服务器软件监测和接收来自网络上的BSLI模块102的数据，提供更新，并管理使用寿命—温度曲线。
在运行期间，BSLI模块102监测接近电池104的环境温度并连续计算电池104的剩余保质期。当计算的电池104的剩余保质期降至预定水平以下时，BSLI模块102产生并向移动计算设备108和/或服务器计算设备112发送警报信号。警报信号被显示给系统管理员，系统管理员然后可以采取适当的步骤来再充电或更换电池104。一旦再充电或更换，系统管理员使用服务器计算设备112来命令BSLI模块102从完全充电状态重新开始计算电池104的保质期。
图2示出了自动操作或由用户201操作的客户端计算设备202的示例性配置。客户端计算设备202代表BSLI模块102和移动计算设备108。客户端计算设备202包括用于执行指令的一个或多个处理器205。在一些实施方式中，可执行指令存储在一个或多个存储设备210中。处理器205可以包括一个或多个处理单元(例如，在多核配置中)。存储设备210是允许存储和检索诸如可执行指令和/或其他数据的信息的任何一个或多个设备。存储设备210可以包括一个或多个计算机可读介质。在存储设备210上存储有各种类型的数据，包括电池序列号、处于服务的时间信息和电池特定性能数据，例如，电池电压—放电曲线和/或电池使用寿命—温度曲线。存储在存储设备210上的其他数据可以包括使得处理器205能够基于环境温度，服务时间和/或当前电压来计算电池保质期的指令或算法。警报数据进一步存储在存储设备210上，定义BSLI计算设备何时应向服务器计算设备118发送警报信号的警报条件。例如，警报条件包括预测的使用寿命小于预期/所需的电池104的寿命、电池104需要再充电、和/或电池104已经放电并且不可再充电。
客户端计算设备202还包括用于向用户201呈现信息的至少一个媒体输出组件215。媒体输出组件215是能够向用户201传达信息的任何组件。在一些实施方式中，媒体输出组件215包括输出适配器，例如视频适配器和/或音频适配器。输出适配器是可操作地耦合到处理器205并可操作地耦合到输出设备，例如显示设备或音频输出设备(例如，扬声器或耳机)。例如，显示设备可以是液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、阴极射线管(CRT)或“电子墨水”显示器。
在一些实施方式中，客户端计算设备202包括用于接收来自用户201的输入的输入设备220。输入设备220可以包括例如键盘、顶点设备、鼠标、触控笔、触敏面板(例如，触摸板或触摸屏)、陀螺仪、加速计、位置检测器、音频输入设备、相机或其他视觉传感器、条形码扫描仪、磁传感器和/或射频传感器。诸如触摸屏的单个组件可以用作媒体输出组件215的输出设备和输入设备220。
客户端计算设备202还可以包括通信接口225，其可通信地耦合到诸如服务器计算设备118和/或移动计算设备108之类的远程设备。例如，通信接口225可以包括用于移动电话网络(例如，全球移动通信系统(GSM)、3G、4G或蓝牙)、802.11无线网络(WLAN)或其他移动数据网络(例如，全球微波接入互操作性(WIMAX))的有线或无线网络适配器或无线数据收发器。
例如，在一个或多个存储设备210中存储有计算机可读指令，所述指令用于基于环境温度监测电池104的电池保质期，经由媒体输出组件215向移动计算设备108进而向用户201提供电池状态数据，以及可选地，接收和处理经由输入设备220从移动计算设备108接收的电池数据。
客户端计算设备202还包括用于为BSLI模块102供电的电源模块230。在一个实施方式中，电源模块230包括可充电电池和电源连接端口，所述电源连接端口用于连接到外部电源以对BSLI模块102再充电。在另一实施方式中，电源模块230包括不可充电电池，例如锂离子电池。选择不可充电电池，使其能够连续为BSLI模块102供电至少3年。
客户计算设备202还包括用于监测接近电池104的环境温度的温度传感器106(图1中所示)。温度传感器106可包括本领域已知的能够测量温度的任何类型的传感器。温度传感器106连续测量环境温度并将环境温度信号发送到处理器205，以用于确定电池104的剩余保质期。
图3是由BSLI模块102执行的用于监测一个或多个电池(例如，电池104)的剩余有效保质期的示例性方法300的流程图。对监测方法流程的步骤编号用于描述目的，不应视为限制步骤必须被完成的顺序。换句话说，任一方法的一些步骤可以以替代顺序执行和/或某些步骤可以基本上同时执行。
为了开始该方法流程并对BSLI模块102进行编程以监测一个或多个新电池104，技术人员或用户将每个电池104的电池识别信息加载302到移动计算设备108上。例如，电池识别信息可包括电池序列号、电池特定的性能数据和/或处于服务的时间信息。
技术人员将移动计算设备108通信地耦合304到BSLI模块102以将电池识别信息发送到BSLI模块102。如上所述，连接可以是有线的或无线的。在由BSLI模块102接收后，处理器205将电池识别信息存储306到存储区域210。在示例性实施方式中，BSLI模块102的存储区域210被提供多个不同类型的电池104的电池特定的性能数据。电池特定的性能数据可以由电池制造商提供，或者可以是最终用户导出的存储温度—保质期性能数据。处理器205存储308开始计时服务，表示电池104被拔出或未被使用的时间。
当监测已经开始时，温度传感器106、235以用户定义的间隔测量310接近电池104的环境温度。例如，温度传感器106周期性地测量自先前测量以来的一段时间内的一个或多个平均或估计温度。该间隔可以设置为每秒多次，或者可以设置为每小时几次。其他采样率是可能的，并且可根据所需的精度进行配置。
基于环境温度测量，处理器205确定312保质期，例如根据由电池制造商提供或由最终用户得到的温度—使用寿命曲线。将放电速率应用于确定应用它的时间和温度，并结合先前的测量，确定电池104的剩余有效保质期。
当处理器205接收或确定错误状态时，电池供电的BSLI模块102将对应于所确定的剩余有效保质期的电池状态数据发送314到服务器计算设备118。电池状态数据指示序列号为xxxx的特定电池104存在问题。在一个实施方式中，BSLI模块102被配置为当电池低于指定的阈值充电水平时生成警报警告。BSLI模块102报告已达到阈值水平并且电池需要被更换、维修、充电等。
应当理解，这里使用的处理器意味着一个或多个处理单元(例如，在多核配置中)。这里使用的术语“处理单元”是指微处理器、微控制器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路、以及能够执行指令以执行本文所述功能的任何其他电路或设备。
应当理解，对存储器的引用意味着可操作以使得诸如处理器可执行指令和/或其他数据的信息能够被存储和/或检索的一个或多个设备。存储器可以包括一个或多个计算机可读介质，例如但不限于硬盘存储器、光盘/磁盘存储器、可移动磁盘存储器、闪存、非易失性存储器、ROM、EEPROM、随机存取存储器(RAM)等。
另外，应当理解，通信地耦合的组件可以通过集成在同一印刷电路板(PCB)上、通过总线、通过共享存储器、通过有线或无线数据通信网络和/或其他数据通信手段来进行通信。另外，应当理解，这里提到的数据通信网络可以使用传输控制协议/网际协议(TCP/IP)、用户数据报协议(UDP)等来实现，并且底层连接可以包括有线连接和相应的协议，例如，电气和电子工程师协会(IEEE)802.3和/或无线连接和相关协议，例如，IEEE 802.11协议、IEEE 802.15协议和/或IEEE 802.16协议。
这里描述的系统和方法的技术效果包括以下中的至少一个：(a)使用BSLI模块的温度传感器测量接近电池的环境温度；(b)由BSLI模块的处理器根据测量的环境温度确定电池的剩余有效保质期；(c)由BSLI模块的通信设备向服务器计算设备发送与所确定的剩余有效保质期相对应的电池状态数据。
与用于监测存储在相同环境中的一个电池或多个电池的剩余有效保质期的已知系统相比，本文描述的系统和方法使BSLI模块能够连续评估和监测电池的保质期，并当电池的电荷水平下降到低于预定阈值时自动向中心服务计算设备发送警报，无需技术人员物理访问监测计算设备以在监测计算设备和服务器计算设备之间移动物理存储介质。
以上详细描述了用于监测电池的剩余有效保质期的系统和方法的示例性实施方式。方法和系统不限于本文描述的特定实施方式，而是系统的组件和/或方法的步骤可以独立地并且与本文描述的其他组件和/或步骤分开使用。例如，这些方法也可以与其他系统和方法结合使用，并且不限于仅用本文所述的系统来实践。
尽管本发明的各种实施方式的具体特征可能在一些附图中示出而在其他附图中未示出，但这仅是为了方便。根据本发明的原理，可以结合任何其他附图的任何特征来参考和/或要求附图的任何特征。
本书面说明书使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言没有差异的结构元素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元素，则这些其他示例落入权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于监测电池的剩余有效保质期的电池保质期指示器(BSLI)模块，所述BSLI模块包括：
温度传感器，所述温度传感器被配置为测量接近所述电池的环境温度；
处理器，所述处理器被配置为基于来自所述温度传感器的测量的环境温度确定所述电池的剩余有效保质期；和
通信设备，所述通信设备被配置为将对应于所确定的剩余有效保质期的电池状态数据发送到服务器计算设备。
2.根据利要求1所述的BSLI模块，其中所述温度传感器被配置为以预定义的时间间隔连续测量所述环境温度。
3.根据权利要求1所述的BSLI模块，其中为了确定所述剩余有效保质期，所述处理器还被配置为：
从存储设备中检索使用寿命—温度曲线；和
将放电速率应用于在所述使用寿命—温度曲线上确定应用所述放电速率的时间和温度。
4.根据权利要求1所述的BSLI模块，其中所述通信设备被配置为在达到预定间隔、接收到来自外部设备的电池状态数据请求、和出现警报条件中的至少一者时发送所述电池状态数据。
5.根据权利要求4所述的BSLI模块，其中当以下一者时所述警报条件出现：所确定的剩余有效保质期小于预期的剩余有效保质期、所述电池需要再充电、和所述电池被放电且所述电池不可再充电。
6.根据权利要求1所述的BSLI模块，其中所述处理器还被配置为：
接收电池识别信息，该电池识别信息包括电池特定的性能数据、电池序列号和处于服务的时间信息中的至少一者；和
将所述电池识别信息存储在耦合到所述处理器的存储设备中。
7.根据权利要求1所述的BSLI模块，其中所述BSLI模块在制造期间被设置于所述电池的封装内。
8.根据权利要求7所述的BSLI模块，还被配置为单独监测接近所述电池的多个附加电池的剩余有效保质期。
9.根据权利要求1所述的BSLI计算设备，其中所述通信设备被配置用于有线或无线通信。
10.一种使用与服务器计算设备通信的BSLI模块监测电池的剩余有效保质期的方法，所述方法包括：
由所述BSLI模块的温度传感器测量接近所述电池的环境温度；
由所述BSLI模块的处理器基于由所述温度传感器测量的所述环境温度确定所述电池的剩余有效保质期；和
由所述BSLI模块的通信设备将对应于所确定的剩余有效保质期的电池状态数据发送到服务器计算设备。
11.根据权利要求10所述的方法，其中测量所述环境温度还包括以预定义的时间间隔连续测量所述环境温度。
12.根据权利要求10所述的方法，其中确定所述剩余有效保质期还包括：
从存储设备中检索使用寿命—温度曲线；和
将放电速率应用于在所述使用寿命与温度曲线上确定应用所述放电速率的时间和温度。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括在达到预定间隔、从外部设备接收到电池状态数据请求、或出现警报条件中的至少一者时发送电池状态数据。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括在出现以下一者时发送所述警报条件：所确定的剩余有效保质期小于预期的剩余有效保质期、所述电池需要再充电、所述电池放电或所述电池不可再充电。
15.根据权利要求10所述的方法，还包括：
接收电池识别信息，该电池识别信息包括电池特定的性能数据、电池序列号和处于服务的时间信息中的至少一者；和
将所述电池识别信息存储在耦合到所述处理器的存储设备中。
16.根据权利要求10所述的方法，还包括以下一者：在制造期间将所述BSLI模块设置在电池的封装内、将所述BSLI模块封装在用于所述电池的运输容器内、或者将BSLI模块封装在用于多个电池的运输容器内。
17.一种用于监测环境中电池的剩余有效保质期的系统，所述系统包括：
BSLI模块，所述BSLI模块被配置为计算所述电池的剩余有效保质期，所述BSLI模块包括：
温度传感器，所述温度传感器被配置为测量接近所述电池的环境温度；
处理器，所述处理器被配置为基于来自所述温度传感器的测量的环境温度确定所述电池的剩余有效保质期；和
通信设备，所述通信设备被配置为将对应于所确定的剩余有效保质期的电池状态数据发送到服务器计算设备；和
服务器计算设备，所述服务器计算设备与所述BSLI模块通信并且被配置为：
接收来自所述BSLI模块的所述电池状态数据；
确定所述电池状态数据是否包括警报条件，
将所述电池状态数据存储在存储设备中；和
在所述服务器计算设备的显示设备上显示警报消息，所述警报消息详述所述电池的所述警报条件。
18.根据权利要求17所述的系统，其中当以下一者时所述电池的所述警报条件出现：所确定的剩余有效保质期小于预期的剩余有效保质期、所述电池需要再充电、所述电池放电或所述电池不可再充电。
19.根据权利要求17所述的系统，还包括移动计算设备，所述移动计算设备被配置为：
接收用户输入到所述移动计算设备中的电池识别信息，所述电池识别信息包括电池特定的性能数据、电池序列号或处于服务的时间信息中的至少一者；
使用通信设备与所述BSLI模块建立通信连接；和
使用所述通信设备将所述电池识别信息发送到所述BSLI模块。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述移动计算设备还被配置为：
基于从所述用户接收的输入请求来自所述BSLI模块的电池状态数据，所述电池状态数据包括电池的剩余有效保质期、自所述BSLI模块监测以来所述电池的保质期历史、和所述电池的警报条件历史中的至少一者；和
在所述移动计算设备的显示屏上显示所接收的电池状态数据。
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