CN110416636A - 一种基于云端数据管理的动力电池管理系统及方法 - Google Patents

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何瑢
周思达
华旸
闫啸宇
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Abstract

本发明涉及一种基于云端数据管理的动力电池管理系统及方法，该系统是通过电池数据采集模块监测并记录动力电池全生命周期的使用过程，获得电池的温度、电流、电压等工作状态数据，由电池管理系统采集数据并发送给车载TBOX，由车载TBOX通过wifi或移动数据网络远程发送至电池数据云端分析处理模块，在云端通过大数据分析处理手段为电池的梯次利用评价提供数据支持，通过电池状态判别模块预测和判别梯次利用和拆解回收的时间节点，节省电池复杂费时的检测过程，提高了回收利用效率，使电池产品的使用周期得到了延长，有效降低成本、节省时间，满足动力电池运营模式和使用场景的需求。

Description

一种基于云端数据管理的动力电池管理系统及方法
技术领域
本发明涉及动力电池管理技术领域，尤其涉及一种基于云端数据管理的动力电池管理系统及方法。
背景技术
锂动力电池的性能随着使用次数的增加而衰减，当锂动力电池性能下降到原性能的80％时，将不再满足电动汽车的使用标准，此时，可用在对电池性能要求低的场合，即梯次利用阶段，如储能系统、低速电动交通工具等。锂动力电池的梯次利用一直被认为是新能源汽车锂动力电池退役后的主要去处，随着我国锂动力电池退役潮的临近，以及相关规范的连续公布，锂动力电池的梯次利用将在退役锂动力电池规划和政策方面取得更多支撑，梯次利用势在必行。梯次利用不仅能从商业模式上降低锂动力电池成本，同时也能降低储能电池的成本，推动更多的储能应用场景和市场。
在国家标准GB/T 34015-2017《车用锂动力电池回收利用余能检测》中，规定退役锂动力电池的作业程序应具备严格检测流程和高安全性的要求来进行。该检测流程是进行锂动力电池余能检测最重要的过程，包括外观检查、极性检测、电压判别、充放电电流判别、余能测试等步骤。而我国已成为全球最大的锂电池市场，锂资源消费占全球40％以上，据国金证券《动力锂电池回收行业报告》，到2020年，我国动力锂电池报废量将达32.2GWh，约50万吨；到2023年，报废量将飙升至101GWh，约116万吨。但是由于废旧动力电池性能、规格等方面的差异，需要退役的电池往往需要多重复杂的检测工序才能进行梯次利用回收，数量庞大的报废电池其检测工作耗时耗力，无法高效的预测电池使用寿命，已成为困扰废旧动力电池梯次利用的最大障碍，使得大部分的电池直接当做普通垃圾被填埋、焚烧或者堆肥，对环境造成严重污染。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提出一种基于云端数据管理的动力电池管理系统及方法，通过监测并记录动力电池全生命周期的使用过程，获得电池的工作状态数据，通过云端大数据分析处理手段，预测和判别梯次利用和拆解回收的时间节点，节省电池复杂费时的检测过程，有效降低成本、节省时间，满足动力电池运营模式和使用场景的需求。
为实现以上目的，本发明所采用的技术方案包括：
一种基于云端数据管理的动力电池管理系统，其特征在于，包括车载电池管理系统、电池数据采集模块、电池数据传输模块、电池数据云端分析处理模块和电池状态判别模块；所述车载电池管理系统负责监测、管理动力电池运行状态，所述电池数据采集模块采集动力电池的电压、电流、温度数据并汇总至电池数据传输模块，通过电池数据传输模块将采集到的电池数据发送至电池数据云端分析处理模块进行分析并提取动力电池固有特征参数以及老化状态特征信息，所述电池状态判别模块依据动力电池固有特征参数以及老化状态特征信息判断动力电池健康状态以及动力电池寿命；
所述电池数据采集模块包括若干电池单体检测装置；所述电池单体检测装置包括电池电压检测装置、电池电流检测装置、电池温度检测装置；
所述电池数据传输模块为车载TBOX智能终端，所述车载TBOX智能终端通过wifi或移动数据网络将电池数据发送至电池数据云端分析处理模块。
进一步地，所述电池电压检测装置为继电器阵列电压监测装置；所述继电器阵列电压监测装置包括端电压传感器、由光耦继电器组成的继电器阵列、A/D转换芯片、光电隔离电路、驱动电路、控制器。
进一步地，所述电池电流检测装置为闭环霍尔元件电流传感器；
和/或，所述电池温度检测装置为基于热电偶的集成温度传感器。
进一步地，所述车载TBOX智能终端还会记录司机驾驶信息包括车身系统信息、CAN总线系统信息和车辆故障信息，所述司机驾驶信息通过wifi或移动数据网络发送至电池数据分析处理模块辅助电池状态分析。
进一步地，所述电池数据分析处理模块为建立在云端的服务器体系，包括数据库、基于Linux的操作系统以及基于DeepStream的后端。
进一步地，所述车载电池管理系统为基于云端的车载电池管理系统；所述基于云端的车载电池管理系统包括基础数据层、数据应用层以及应用层；所述基础数据层包括电池数据检测模块、电池数据处理模块、电池数据远程传输模块；所述数据应用层包括电池数据分析模块和自动化配置模块；所述应用层包括用户API模块、统计数据面板模块和车载电池管理系统配置升级模块。
一种基于云端数据管理的动力电池管理方法，包括如下步骤：
A、实时监测并采集动力电池电压、电流、温度数据，并将采集的数据汇总；
B、将汇总的动力电池数据由车载电池管理系统打包发送给车载TBOX，再由车载TBOX通过wifi或移动数据网络传输发送至云端进行电池数据分析处理；
C、在云端依据接收到的电池数据进行分析并提取动力电池固有特征参数以及老化状态特
征信息；
D、依据动力电池固有特征参数以及老化状态特征信息判断动力电池健康状态以及动力
电池寿命，判断动力电池是否达到梯次利用标准/拆解回收条件，并将判别结果通知用户。
进一步地，所述步骤A还包括以下次级步骤：
A1、使用继电器阵列法检测动力电池电压，在测量第n块电池的端电压时，由单片机发
出相应的控制信号，通过多路模拟开关、光耦和继电器驱动电路选择相应的继电器，将
第n和n+1根导线引入到A/D转换芯片；
A2、使用间接测量法检测动力电池电流，包括使用闭环霍尔元件电流传感器将电流流过
传感器中的铁芯时产生的磁场转换为计量电压；
A3、使用温度传感器采集法检测动力电池温度，通过外置温度热电偶实时监测动力电池
外部温度并设置温度阈值，根据位置点评估动力电池温度。
进一步地，所述步骤C包括使用大数据处理方法分析挖掘电池衰减规律特征向量，具体步骤包括使用数据库中数据对象的共同点通过分类模型将电池种类进行粗分类；然后进行回归分析，对电池状态值在时间尺度上的特征产生一个将数据映射到实值变量的函数，并找到电池状态和其他寿命、电压参数之间的特征依赖关系；随后产生聚类分析，在同组数据中，按照相似性和差异性对电池全寿命演变方式进行分类，分析用户使用习惯，提取电池寿命衰减特征式，有针对性的进行趋势分析预测，获得更精准的使用寿命建议指导；最后是关联规则，根据不同用户间数据的隐藏特征，寻找相互关系，关联同类用户与同类电池，为延长电池使用寿命定制优化方案。
进一步地，所述步骤D包括建立多因素电池老化状态学习器；以电池容量状态为目标，基于电池车载终端和远程服务云平台的老化研究，建立电池寿命模型，通过动力电池固有参数、车型品牌、地域、使用过程的积累分析，进行多维整合，大数据画像分析，获得电池的剩余可用容量状态，当判定动力电池剩余容量大于80％时则认定动力电池可以继续正常使用，否则判定动力电池应进入梯次利用/拆解回收阶段。
本发明的有益效果为：
采用本发明所述技术方案对电池进行全生命周期的管理，通过采集电池运行各项数据并整理上传至基于云端的数据分析模块，使用云端大数据处理分析方法对于电池运行历史数据进行挖掘分析得到基于数据的电池固有特征参数以及老化状态特征信息，为电池的梯次利用评价提供数据支持，使电池产品的使用周期得到了延长，创造了经济价值，也减少了垃圾排放以及对环境的污染。车载电池管理系统、电池数据采集模块、电池数据传输模块、电池数据云端分析处理模块和电池状态判别模块这些模块协同工作，采用基于云端的车载电池管理系统(CBMS)能够实现实时了解与被监控电池相关的、授权范围内各种信息，实现电池故障预测、电池生命周期预估、用电量计量等功能；通过数据分析模块以及自动化配置模块能够利用电池数据实时优化车载电池管理系统配置，实现车载电池管理系统配置热切换以及版本升级功能。
附图说明
图1为本发明基于云端数据管理的动力电池管理系统的一种实施例系统示意图。
图2为本发明基于云端数据管理的动力电池管理方法的一种实施例流程示意图。
图3为本发明电池梯次利用流程示意图。
图4为本发明实施例中单体电池电压采集电路原理图。
图5为本发明基于云端的车载电池管理系统逻辑架构图。
图6为本发明基于云端的车载电池管理系统技术方案示意图。
具体实施方式
为了更清楚的理解本发明的内容，将结合附图和实施例详细说明。
如图1所示为本发明基于云端数据管理的动力电池管理系统的一种实施例示意图，包括车载电池管理系统、电池数据采集模块、电池数据传输模块、电池数据云端分析处理模块和电池状态判别模块；进一步地，所述电池数据采集模块包括若干电池单体检测装置，这些电池单体检测装置包括电池电压检测装置、电池电流检测装置、电池温度检测装置，优选地，包括采用继电器阵列的电池电压检测装置(电路原理如图4所示)、采用闭环霍尔元件电流传感器的电池电流检测装置、采用基于热电偶的集成温度传感器的电池温度检测装置等若干电池单体检测装置；所述电池数据传输模块为车载TBOX智能终端，所述车载TBOX智能终端通过wifi或移动数据网络将动力电池数据发送至电池数据云端分析处理模块；所述电池数据云端分析处理模块为建立在云端的服务器体系，包括数据库、基于Linux的操作系统以及基于DeepStream的后端；所述电池状态判别模块包括依据电池健康状态建立的电池老化状态学习器。系统运行过程中，车载电池管理系统负责监测、管理动力电池运行状态，电池数据采集模块采集动力电池的电压、电流、温度数据并汇总至电池数据传输模块，通过电池数据传输模块将采集到的电池数据发送至电池数据云端分析处理模块(也可以成为是云平台，即车载TBOX智能终端远程发送至云平台)，在云平台中进行分析并提取动力电池固有特征参数以及老化状态特征信息，电池状态判别模块依据动力电池固有特征参数以及老化状态特征信息判断动力电池健康状态以及动力电池寿命并反馈给用户得以优化动力电池使用配置。
图2可以理解为是上述基于云端数据管理的动力电池管理系统的工作流程实施例，电池数据采集模块中的各个电池单体检测装置获得电池当前运行状态下的电压、电流、温度等电池数据并汇总至电池数据传输模块由车载TBOX智能终端通过wifi或移动数据网络将电池数据发送至电池数据分析处理模块接收；电池数据经处理分析后提取电池固有特征参数以及老化状态特征信息；电池状态判别模块依据电池固有特征参数以及老化状态特征信息判断电池健康状态以及电池寿命，当判断电池剩余容量大于80％时则认定电池可以继续正常使用，否则判定电池应进入梯次利用阶段并给予用户梯次利用提示。
本发明还涉及一种基于云端数据管理的动力电池管理方法，该方法与上述的基于云端数据管理的动力电池管理系统相对应，可以理解为是实现上述基于云端数据管理的动力电池管理系统的方法，或者说是上述基于云端数据管理的动力电池管理系统的应用方法。也可以参考图2所示的该方法的实施例流程图，包括如下步骤：
A、电池单体数据采集：实时监测并采集动力电池电压、电流、温度数据，并将采集的数据汇总；
B、电池数据发送：将汇总的动力电池数据由车载电池管理系统打包发送给车载TBOX，再由车载TBOX通过wifi或移动数据网络传输发送至云端进行电池数据分析处理；
C、电池数据接收和电池数据处理分析：在云端依据接收到的电池数据进行分析并提取动力电池固有特征参数以及老化状态特征信息；
D、依据动力电池固有特征参数以及老化状态特征信息判断动力电池健康状态以及动力电池寿命，判断动力电池是否达到梯次利用标准/拆解回收条件(梯次利用提示)，并将判别结果通知用户。
如图3所示为本发明电池梯次利用流程示意图，包括生产使用链、梯次利用链、拆解回收链三部分。在生产使用链中，动力电池生产厂商生产出合格的电池产品并提供给新能源汽车车企用以生产新能源汽车，消费者购买到上述新能源汽车并进行使用；当电池剩余容量不足80％时，判定该电池不再适应新能源汽车使用要求，应转入梯次利用链，此时电池将转为储能应用等对电池要求较低的应用环境；当电池进一步衰减时，应将其转入拆解回收链，此时电池将被集中拆解回收并最终返回动力电池生产厂商进行再利用以最大化节约材料同时降低废旧电池对环境的影响。
优选地，如图4所示为基于继电器阵列法的电池电压采集电路原理框图，其由端电压传感器、继电器阵列、A/D转换芯片、光电隔离电路和驱动电路、控制器组成。如果需要测量n块串联成组电池的端电压，就需要将n+1根导线引入电池组中各节点。当测量第n块动力电池的端电压时，控制器发出相应的控制信号，通过多路模拟开关、光耦和继电器驱动电路选择相应的继电器，将第n和n+1根导线引入到A/D转换芯片。通常开关器件的电阻都比较小，配合分压电路之后，由于开关器件的电阻所引起的误差几乎可以忽略不计，而且整个电路结构筒单，同样适用于单体电池电压较高、或者精度要求高的场合。
优选地，可以使用间接测量法检测动力电池电流，包括使用闭环霍尔元件电流传感器将电流流过传感器中的铁芯时产生的磁场转换为计量电压；进一步地，可以使用温度传感器采集法检测动力电池温度，通过外置温度热电偶实时监测动力电池外部温度并设置温度阈值，根据位置点评估动力电池温度。
优选地，在电池数据接收和电池数据处理分析时，可以使用大数据处理方法分析挖掘电池衰减规律特征向量，具体步骤包括使用数据库中数据对象的共同点通过分类模型将电池种类进行粗分类；然后进行回归分析，对电池状态值在时间尺度上的特征产生一个将数据映射到实值变量的函数，并找到电池状态和其他寿命、电压参数之间的特征依赖关系；随后产生聚类分析，在同组数据中，按照相似性和差异性对电池全寿命演变方式进行分类，分析用户使用习惯，提取电池寿命衰减特征式，有针对性的进行趋势分析预测，获得更精准的使用寿命建议指导；最后是关联规则，根据不同用户间数据的隐藏特征，寻找相互关系，关联同类用户与同类电池，为延长电池使用寿命定制优化方案。
优选地，在判断动力电池健康状态以及动力电池寿命时，可以建立多因素电池老化状态学习器；以电池容量状态为目标，基于电池车载终端和远程服务云平台的老化研究，建立电池寿命模型，通过动力电池固有参数、车型品牌、地域、使用过程的积累分析，进行多维整合，大数据画像分析，获得电池的剩余可用容量状态，当判定动力电池剩余容量大于80％时则认定动力电池可以继续正常使用，否则判定动力电池应进入梯次利用/拆解回收阶段。
进一步地，本发明所述车载电池管理系统为基于云端的车载电池管理系统(CBMS)；如图5所示基于云端的车载电池管理系统结构包括基础数据层、数据应用层以及应用层；所述基础数据层包括电池数据检测模块、电池数据处理模块、电池数据远程传输模块；所述数据应用层包括电池数据分析模块和自动化配置模块；所述应用层包括用户API模块、统计数据面板模块和车载电池管理系统配置升级模块。基础数据层是最底层的数据层，由电池管理系统端(BMS端)采集电芯和电池包的数据，进行数据清洗后，经互联网发送，传送至云端监控中心，建立长期的、独立的BMS信息数据库、云端监控中心向BMS端推送数据，实现BMS配置热切换，版本升级等远程功能。从BMS端到云服务端的上、下行信号通路，可独立建立或继承车辆的Telemetry通道。数据应用层处于逻辑构架的中层，包括数据分析和自动化配置两个模块，其中数据分析模块，是本系统的核心模块，是针对收集到的所有被监控的BMS端上传的电池状态数据，对其进行统计和分析，既有对单台BMS的分析，也有对全数据进行分析，统计特征量，清理和规范化，提供对用户API、对自动化配置、对统计数据面板等应用场景的支持、自动化配置模块，是根据统计结果自动化产生BMS优化配置，如行车状态、充电状态、换电状态等，在权限控制下部署到电池BMS或车端。应用层处于逻辑构架的最上层，由用户API模块、统计数据面板模块和BMS配置升级模块组成。其中用户API模块是提供给用户在移动端下载的访问接口，用户通过互联网访问云端监控中心的BMS远程控制软件，实时了解与被监控电池相关的、授权范围内各种信息，实现电池故障预测、电池生命周期预估、用电量计量等功能。统计数据面板模块，是提供云端监控中心的服务器前端，把被监控电池状态的信息结果可视化，根据统计数据分析形成的各种统计曲线、表格和图形等有效的实时电池信息及预警信息，实时的在监控中心人机交互和显示。所统计的数据覆盖到所有被监控范围的BMS产品，同时在线台数可达到百万数量级以上。BMS配置升级模块，是提供部署新版本BMS升级的通道，当BMS软件版本升级时，可以在不停车的状态下远程同步动态升级。如图6所示为本发明基于云端的车载电池管理系统的一种技术方案示意图，其云端服务器体系为典型的C/S的分布式结构，分为前端、客户端和后端。操作系统采用开源Linux，具有UNIX基因的强大的网络功能和开放的平台性，运行安全、对内存和文件的管理能力强、占用内存小、命令行操作高效等优势，也是选择的考量因素。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换等都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于云端数据管理的动力电池管理系统，其特征在于，包括车载电池管理系统、电池数据采集模块、电池数据传输模块、电池数据云端分析处理模块和电池状态判别模块；所述车载电池管理系统负责监测、管理动力电池运行状态，所述电池数据采集模块采集动力电池的电压、电流、温度数据并汇总至电池数据传输模块，通过电池数据传输模块将采集到的电池数据发送至电池数据云端分析处理模块进行分析并提取动力电池固有特征参数以及老化状态特征信息，所述电池状态判别模块依据动力电池固有特征参数以及老化状态特征信息判断动力电池健康状态以及动力电池寿命；
所述电池数据采集模块包括若干电池单体检测装置；所述电池单体检测装置包括电池电压检测装置、电池电流检测装置、电池温度检测装置；
所述电池数据传输模块为车载TBOX智能终端，所述车载TBOX智能终端通过wifi或移动数据网络将电池数据发送至电池数据云端分析处理模块。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池电压检测装置为继电器阵列电压监测装置；所述继电器阵列电压监测装置包括端电压传感器、由光耦继电器组成的继电器阵列、A/D转换芯片、光电隔离电路、驱动电路、控制器。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池电流检测装置为闭环霍尔元件电流传感器；
和/或，所述电池温度检测装置为基于热电偶的集成温度传感器。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车载TBOX智能终端还会记录司机驾驶信息包括车身系统信息、CAN总线系统信息和车辆故障信息，所述司机驾驶信息通过wifi或移动数据网络发送至电池数据分析处理模块辅助电池状态分析。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池数据分析处理模块为建立在云端的服务器体系，包括数据库、基于Linux的操作系统以及基于DeepStream的后端。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车载电池管理系统为基于云端的车载电池管理系统；所述基于云端的车载电池管理系统包括基础数据层、数据应用层以及应用层；所述基础数据层包括电池数据检测模块、电池数据处理模块、电池数据远程传输模块；所述数据应用层包括电池数据分析模块和自动化配置模块；所述应用层包括用户API模块、统计数据面板模块和车载电池管理系统配置升级模块。
7.一种基于云端数据管理的动力电池管理方法，包括如下步骤：
A、实时监测并采集动力电池电压、电流、温度数据，并将采集的数据汇总；
B、将汇总的动力电池数据由车载电池管理系统打包发送给车载TBOX，再由车载TBOX通过wifi或移动数据网络传输发送至云端进行电池数据分析处理；
C、在云端依据接收到的电池数据进行分析并提取动力电池固有特征参数以及老化状态特征信息；
D、依据动力电池固有特征参数以及老化状态特征信息判断动力电池健康状态以及动力电池寿命，判断动力电池是否达到梯次利用标准/拆解回收条件，并将判别结果通知用户。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤A还包括以下次级步骤：
A1、使用继电器阵列法检测动力电池电压，在测量第n块电池的端电压时，由单片机发出相应的控制信号，通过多路模拟开关、光耦和继电器驱动电路选择相应的继电器，将第n和n+1根导线引入到A/D转换芯片；
A2、使用间接测量法检测动力电池电流，包括使用闭环霍尔元件电流传感器将电流流过传感器中的铁芯时产生的磁场转换为计量电压；
A3、使用温度传感器采集法检测动力电池温度，通过外置温度热电偶实时监测动力电池外部温度并设置温度阈值，根据位置点评估动力电池温度。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括使用大数据处理方法分析挖掘电池衰减规律特征向量，具体步骤包括使用数据库中数据对象的共同点通过分类模型将电池种类进行粗分类；然后进行回归分析，对电池状态值在时间尺度上的特征产生一个将数据映射到实值变量的函数，并找到电池状态和其他寿命、电压参数之间的特征依赖关系；随后产生聚类分析，在同组数据中，按照相似性和差异性对电池全寿命演变方式进行分类，分析用户使用习惯，提取电池寿命衰减特征式，有针对性的进行趋势分析预测，获得更精准的使用寿命建议指导；最后是关联规则，根据不同用户间数据的隐藏特征，寻找相互关系，关联同类用户与同类电池，为延长电池使用寿命定制优化方案。
10.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述步骤D包括建立多因素电池老化状态学习器；以电池容量状态为目标，基于电池车载终端和远程服务云平台的老化研究，建立电池寿命模型，通过动力电池固有参数、车型品牌、地域、使用过程的积累分析，进行多维整合，大数据画像分析，获得电池的剩余可用容量状态，当判定动力电池剩余容量大于80％时则认定动力电池可以继续正常使用，否则判定动力电池应进入梯次利用/拆解回收阶段。
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111125914A (zh) * 2019-12-25 2020-05-08 广电计量检测(深圳)有限公司 一种水冷充放电联动方法及联动系统
CN111584952A (zh) * 2020-04-17 2020-08-25 许继集团有限公司 用于储能电站电化学电池在线评估的方法和系统
CN111799523A (zh) * 2020-07-08 2020-10-20 广东邦普循环科技有限公司 基于云计算的动力电池拆解生产线及拆解方法
CN112349975A (zh) * 2020-03-17 2021-02-09 安徽零度新能源科技有限公司 一种动力电池服务器云架构系统
JP2021086654A (ja) * 2019-11-25 2021-06-03 本田技研工業株式会社 バッテリ状態判定システム、およびバッテリ状態判定方法
CN113071373A (zh) * 2021-04-25 2021-07-06 北京新能源汽车股份有限公司 一种基于云端智能互联大数据的温度预测和装置
CN113246796A (zh) * 2021-05-24 2021-08-13 广东技术师范大学 一种基于5g网络的云端车载电池信息数据库
CN113815436A (zh) * 2020-06-17 2021-12-21 丰田自动车株式会社 电动车辆和电动车辆用的电池组
CN113829952A (zh) * 2021-09-29 2021-12-24 华人运通(江苏)技术有限公司 电动汽车的电池控制方法、系统及电动汽车
CN113885475A (zh) * 2021-10-20 2022-01-04 珠海格力电器股份有限公司 动力电池故障预警系统及其控制方法、介质和电动车辆
CN113885428A (zh) * 2021-10-21 2022-01-04 上海电机学院 一种基于plc的电动汽车电池智能监控系统及方法
CN114171809A (zh) * 2021-11-24 2022-03-11 福建巨电新能源股份有限公司 基于云平台的车载电池管理系统、方法、服务器及存储介质
CN115284966A (zh) * 2022-07-01 2022-11-04 安徽比克新动力科技有限公司 一种基于区块链车辆动力电池状态监控及回收系统
CN116691351A (zh) * 2023-08-03 2023-09-05 四川吉利学院 新能源汽车电池安全智能监测及管理方法、装置及系统
CN117748664A (zh) * 2023-12-18 2024-03-22 东莞市维能新能源有限公司 一种基于云端ai控制的bms控制方法及系统
CN111799523B (zh) * 2020-07-08 2024-05-14 广东邦普循环科技有限公司 基于云计算的动力电池拆解生产线及拆解方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015185802A1 (en) * 2014-06-06 2015-12-10 Polar Heater Oy Accumulator state indicator
CN105539187A (zh) * 2016-01-22 2016-05-04 深圳市智锂能源科技有限公司 一种动力锂电池全生命周期智能监管系统
CN105914412A (zh) * 2016-06-24 2016-08-31 北京智慧云行科技有限责任公司 一种可回收电池梯次利用的系统
CN106021923A (zh) * 2016-05-19 2016-10-12 江苏理工学院 纯电动汽车动力电池荷电状态预测方法及预测系统
CN106129491A (zh) * 2016-06-24 2016-11-16 北京智慧云行科技有限责任公司 一种可回收电池采集定位装置
CN106772110A (zh) * 2017-03-23 2017-05-31 北京智慧云行科技有限责任公司 一种直接从电池包取电的动力电池全生命周期跟踪系统
CN107733459A (zh) * 2017-09-15 2018-02-23 中国汽车技术研究中心 基于DSRC及低空卫星通信的车载T‑Box及其应用
CN108749607A (zh) * 2018-05-23 2018-11-06 清华大学深圳研究生院 一种基于云计算的电动汽车动力电池管理和监控系统
CN109299552A (zh) * 2018-09-29 2019-02-01 清华大学 一种电池能量状态的评估方法及其评估系统
CN109459702A (zh) * 2018-11-09 2019-03-12 爱驰汽车有限公司 基于车联网的电池状态分析方法及装置
CN109604186A (zh) * 2018-12-14 2019-04-12 北京匠芯电池科技有限公司 动力电池性能柔性评估分选方法
CN109921110A (zh) * 2019-03-05 2019-06-21 安徽力高新能源技术有限公司 一种基于大数据云平台的电池管理系统及方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015185802A1 (en) * 2014-06-06 2015-12-10 Polar Heater Oy Accumulator state indicator
CN105539187A (zh) * 2016-01-22 2016-05-04 深圳市智锂能源科技有限公司 一种动力锂电池全生命周期智能监管系统
CN106021923A (zh) * 2016-05-19 2016-10-12 江苏理工学院 纯电动汽车动力电池荷电状态预测方法及预测系统
CN105914412A (zh) * 2016-06-24 2016-08-31 北京智慧云行科技有限责任公司 一种可回收电池梯次利用的系统
CN106129491A (zh) * 2016-06-24 2016-11-16 北京智慧云行科技有限责任公司 一种可回收电池采集定位装置
CN106772110A (zh) * 2017-03-23 2017-05-31 北京智慧云行科技有限责任公司 一种直接从电池包取电的动力电池全生命周期跟踪系统
CN107733459A (zh) * 2017-09-15 2018-02-23 中国汽车技术研究中心 基于DSRC及低空卫星通信的车载T‑Box及其应用
CN108749607A (zh) * 2018-05-23 2018-11-06 清华大学深圳研究生院 一种基于云计算的电动汽车动力电池管理和监控系统
CN109299552A (zh) * 2018-09-29 2019-02-01 清华大学 一种电池能量状态的评估方法及其评估系统
CN109459702A (zh) * 2018-11-09 2019-03-12 爱驰汽车有限公司 基于车联网的电池状态分析方法及装置
CN109604186A (zh) * 2018-12-14 2019-04-12 北京匠芯电池科技有限公司 动力电池性能柔性评估分选方法
CN109921110A (zh) * 2019-03-05 2019-06-21 安徽力高新能源技术有限公司 一种基于大数据云平台的电池管理系统及方法

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021086654A (ja) * 2019-11-25 2021-06-03 本田技研工業株式会社 バッテリ状態判定システム、およびバッテリ状態判定方法
US11500023B2 (en) 2019-11-25 2022-11-15 Honda Motor Co., Ltd. Battery state determination system and battery state determination method
CN111125914B (zh) * 2019-12-25 2024-03-22 广电计量检测(深圳)有限公司 一种水冷充放电联动方法及联动系统
CN111125914A (zh) * 2019-12-25 2020-05-08 广电计量检测(深圳)有限公司 一种水冷充放电联动方法及联动系统
CN112349975A (zh) * 2020-03-17 2021-02-09 安徽零度新能源科技有限公司 一种动力电池服务器云架构系统
WO2021208309A1 (zh) * 2020-04-17 2021-10-21 许继集团有限公司 用于储能电站电化学电池在线评估的方法和系统
CN111584952A (zh) * 2020-04-17 2020-08-25 许继集团有限公司 用于储能电站电化学电池在线评估的方法和系统
CN111584952B (zh) * 2020-04-17 2022-04-08 许继集团有限公司 用于储能电站电化学电池在线评估的方法和系统
CN113815436A (zh) * 2020-06-17 2021-12-21 丰田自动车株式会社 电动车辆和电动车辆用的电池组
CN113815436B (zh) * 2020-06-17 2023-09-26 丰田自动车株式会社 电动车辆和电动车辆用的电池组
CN111799523A (zh) * 2020-07-08 2020-10-20 广东邦普循环科技有限公司 基于云计算的动力电池拆解生产线及拆解方法
CN111799523B (zh) * 2020-07-08 2024-05-14 广东邦普循环科技有限公司 基于云计算的动力电池拆解生产线及拆解方法
CN113071373B (zh) * 2021-04-25 2022-07-29 北京新能源汽车股份有限公司 一种基于云端智能互联大数据的温度预测和装置
CN113071373A (zh) * 2021-04-25 2021-07-06 北京新能源汽车股份有限公司 一种基于云端智能互联大数据的温度预测和装置
CN113246796A (zh) * 2021-05-24 2021-08-13 广东技术师范大学 一种基于5g网络的云端车载电池信息数据库
CN113829952A (zh) * 2021-09-29 2021-12-24 华人运通(江苏)技术有限公司 电动汽车的电池控制方法、系统及电动汽车
CN113885475A (zh) * 2021-10-20 2022-01-04 珠海格力电器股份有限公司 动力电池故障预警系统及其控制方法、介质和电动车辆
CN113885428A (zh) * 2021-10-21 2022-01-04 上海电机学院 一种基于plc的电动汽车电池智能监控系统及方法
CN114171809A (zh) * 2021-11-24 2022-03-11 福建巨电新能源股份有限公司 基于云平台的车载电池管理系统、方法、服务器及存储介质
CN115284966A (zh) * 2022-07-01 2022-11-04 安徽比克新动力科技有限公司 一种基于区块链车辆动力电池状态监控及回收系统
CN116691351A (zh) * 2023-08-03 2023-09-05 四川吉利学院 新能源汽车电池安全智能监测及管理方法、装置及系统
CN116691351B (zh) * 2023-08-03 2023-10-17 四川吉利学院 新能源汽车电池安全智能监测及管理方法、装置及系统
CN117748664A (zh) * 2023-12-18 2024-03-22 东莞市维能新能源有限公司 一种基于云端ai控制的bms控制方法及系统

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