CN110456280B - 一种电池使用数据在线监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电池使用数据在线监测装置及方法，包括开关单元,以及内置于电池内部的电池监控芯片和内置NFC天线；其中，电池监控芯片，用于对电池的电量进行检测，采集电池的电压值和/或电流值，获得电池电量数据，以确定电池充放电数据；内置NFC天线，用于采用非接触式点对点数据传输的方式读取电池的电压值和/或电流值、电池电量数据和电池充放电数据；电池包含若干个携带编号标识的电池单体；所述电池单体与开关单元并联连接。通过上述方案完成电池的电量检测，电池的电压值和/或电流值采集，以及电池电量数据获得；并基于电池电量数据，确定电池充放电数据。
Description
技术领域
本发明属于储能技术领域，具体涉及一种电池使用数据在线监测装置及方法。
背景技术
随着不可再生的化石能源价格的上涨，以及不可避免的空气污染问题，寻找更加节能环保的代替方案一直在进行，随着风力发电和太阳能发电等环保发电技术和电池蓄能技术的成熟，节能环保的出行方式正在被这个社会慢慢重视，电池的应用也越来越多。
电池作为构成储能系统基本单元，直接影响储能系统的安全性与稳定性乃至电力设备及整个电力系统的安全与稳定，因此对电池状态进行研究具有重要意义。
电池在成组使用前，会进行严格的一致性筛查，挑选出一致性好的单体电池组成电池组；或者用外加电路来管理和均衡电池组中的电池的充放电状态，通过释放回路把处在较高电压状态的电池的电压降下来从而达到均衡。
现有的铅酸电池和电池组，在使用过程中，没有对电池进行监测和维护，无法知道电池的状态。通过单一的容量、电压或者内阻法对电池进行状态评估是在一个特定的相同状态下进行的，如电池组各电池的电压是否平衡，各电池电压的变化情况等，无法及时对电池进行有效的维护，特别是电池组中的单个电池出现不良时，或存在不良趋势时，静态的测量无法反映电池内部的反应带来的动态差异，导致在后期的使用过程中会加速电池组的损坏。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种电池使用数据在线监测装置及方法，通过对使用中电池的参数检查，可以提前预知电池或电池组在使用中存在的参数变化趋势，预知电池或电池组的品质情况。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种电池使用数据在线监测装置，包括开关单元,以及内置于电池内部的电池监控芯片和内置NFC天线；其中，
所述电池监控芯片，用于对电池的电量进行检测，采集电池的电压值和/或电流值，获得电池电量数据，以确定电池充放电数据；
所述内置NFC天线，用于采用非接触式点对点数据传输的方式读取电池的电压值和/或电流值、电池电量数据和电池充放电数据；
所述电池包含若干个携带编号标识的电池单体；所述电池单体与开关单元并联连接。
优选的，所述装置还包括：控制器；所述控制器与所述电池监控芯片和所述开关单元的控制端连接，用于根据所述电池电量数据控制所述开关单元的工作状态。
进一步地，所述开关单元包括二极管和继电器，所述继电器与所述二极管并联连接，且所述继电器的控制端与所述控制器连接，所述开关单元的默认工作状态为所述二极管的导通方向与所述电池单体放电电流的方向相反；
所述控制器，用于在所述电池监控芯片的目标电压采集通道采集到的电压小于或等于预设电压阈值时，控制所述电池单体对应的开关单元的继电器将二极管短路。
进一步地，所述控制器与所述开关单元直连，或者通过转换芯片连接。
优选的，所述电池监控芯片包括：
电量检测单元、电池管理单元和计算单元；其中，
所述电池管理单元的一端与所述电量检测单元连接，另一端与所述计算单元连接；
所述电池管理单元，用于根据所述电池的电压值和/或所述电流值进行储存并计算，得到电池电量数据；
所述计算单元，用于对所述电池电量数据进行读取，计算电池剩余寿命平均每年的完全充放电次数，获得电池充放电数据；
所述内置NFC天线与所述计算单元、所述电池管理单元连接，所述内置NFC天线向手持巡检设备发送所述电压值、所述电流值、所述电池电量数据和电池充放电信息中的至少一种。
一种电池使用数据在线监测方法，所述方法包括：
对电池的电量进行检测，采集电池的电压值和/或电流值，获得电池电量数据；
基于所述电池电量数据，确定电池充放电数据；其中，
所述电池电量数据包括：额定功率、电池容量、功率成本系数和电池容量成本系数；
所述电池充放电数据包括：电池剩余的完全充放电次数和电池剩余寿命平均每年的完全充放电次数。
优选的，所述基于电池电量数据，确定电池充放电数据包括：
读取电池电量数据，计算电池的投资成本和电池全寿命周期成本等年值；
将电池剩余的完全充放电次数平摊到电池的剩余寿命周期，获得在剩余寿命周期内，电池平均每年的充放电次数。
进一步地，通过下式确定所述电池的投资成本：
CIN,total＝KINPPmax+KINCCS
其中，KINP为电池输入、输出的功率成本系数；KINC为电池容量的成本系数；Pmax为电池对外功率的最大值；CS为电池容量。
进一步地，所述计算蓄电池剩余寿命周期成本的等年值为：
式中，pA(i,n)为资金回收系数，i为年利率，n为电池的剩余寿命。
进一步地，所述在剩余寿命周期内，电池平均每年的充放电次数的表达式为：
m＝[M/n]
式中，M为电池剩余的充放电次数，[]为向正无穷大方向取整，n为电池的剩余寿命。
与最接近的现有技术比，本发明的有益效果为：
本发明提出的一种电池使用数据在线监测装置及方法，包括开关单元,以及内置于电池内部的电池监控芯片和内置NFC天线；其中，电池监控芯片，用于对电池的电量进行检测，采集电池的电压值和/或电流值，获得电池电量数据，以确定电池充放电数据；内置的监控芯片使得检测过程简单、快速，且通过实时监控电池的电压、电流参数，可以根据检查到的参数提前预知电池或电池组在使用中存在的问题，确定被检查电池或电池组的状态，有利于电池或电池组出现问题时进行快速的维护或更换。
内置NFC天线，用于采用非接触式点对点数据传输的方式读取电池的电压值和/或电流值、电池电量数据和电池充放电数据；电池包含若干个携带编号标识的电池单体；所述电池单体与开关单元并联连接。通过上述方案完成电池的电量检测，电池的电压值和/或电流值采集，以及电池电量数据获得；并基于电池电量数据，确定电池充放电数据；从而实现对电池使用寿命的判断与评估。
附图说明
图1为本发明具体实施方式提供的电池使用数据在线监测方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
实施例1：本发明提供的一种电池使用数据在线监测装置，包括开关单元,以及内置于电池内部的电池监控芯片和内置NFC天线；其中，
电池监控芯片，用于对电池的电量进行检测，采集电池的电压值和/或电流值，获得电池电量数据，以确定电池充放电数据；
内置NFC天线，用于采用非接触式点对点数据传输的方式读取电池的电压值和/或电流值、电池电量数据和电池充放电数据；
电池包含若干个携带编号标识的电池单体；所述电池单体与开关单元并联连接。
电池携带的编号标识是预先设定的，管理员通过NDEF通讯格式将标识信息写入编号标识，不同的编号标识能够反映电池编号、出厂日期、操作员等信息。
此外，电池使用数据在线监测装置还包括：控制器；所述控制器与所述电池监控芯片和所述开关单元的控制端连接，用于根据所述电池电量数据控制所述开关单元的工作状态。
开关单元包括二极管和继电器，所述继电器与所述二极管并联连接，且所述继电器的控制端与所述控制器连接，所述开关单元的默认工作状态为所述二极管的导通方向与所述电池单体放电电流的方向相反；
控制器，用于在所述电池监控芯片的目标电压采集通道采集到的电压小于或等于预设电压阈值时，控制所述电池单体对应的开关单元的继电器将二极管短路。
控制器与所述开关单元直连，或者通过转换芯片连接。
电池监控芯片包括：
电量检测单元、电池管理单元和计算单元；其中，
电池管理单元的一端与电量检测单元连接，另一端与计算单元连接；
电池管理单元，用于根据所述电池的电压值和/或所述电流值进行储存并计算，得到电池电量数据；
计算单元，用于对所述电池电量数据进行读取，计算电池剩余寿命平均每年的完全充放电次数，获得电池充放电数据；
内置NFC天线与所述计算单元、所述电池管理单元连接，所述内置NFC天线向手持巡检设备发送所述电压值、所述电流值、所述电池电量数据和电池充放电信息中的至少一种。
实施例2：基于同一发明构思，本申请还提出一种电池使用数据在线监测方法，如图1所示，包括：
S1对电池的电量进行检测，采集电池的电压值和/或电流值，获得电池电量数据；
S2基于所述电池电量数据，确定电池充放电数据。
其中，所述电池电量数据包括：额定功率、电池容量、功率成本系数和电池容量成本系数；所述电池充放电数据包括：电池剩余的完全充放电次数和电池剩余寿命平均每年的完全充放电次数。
步骤S2中，基于电池电量数据，确定电池充放电数据包括：
读取电池电量数据，计算电池的投资成本和电池全寿命周期成本等年值；
将电池剩余的完全充放电次数平摊到电池的剩余寿命周期，获得在剩余寿命周期内，电池平均每年的充放电次数。
通过下式确定所述电池的投资成本：
CIN,total＝KINPPmax+KINCCS
其中，KINP为电池输入、输出的功率成本系数；KINC为电池容量的成本系数；Pmax为电池对外功率的最大值；CS为电池容量。
所述计算蓄电池剩余寿命周期成本的等年值为：
式中，pA(i,n)为资金回收系数，i为年利率，n为电池的剩余寿命。
所述在剩余寿命周期内，电池平均每年的充放电次数的表达式为：
m＝[M/n]
式中，M为电池剩余的充放电次数，[]为向正无穷大方向取整，n为电池的剩余寿命。
后续，可以将本通过实施例获得的电池电量数据和电池充放电数据导入储能评价与风险分析系统，结合后续政策的执行情况评估储能政策的执行效果，进而帮助调整政策提供依据。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，这些变更、修改或者等同替换，其均在其申请待批的权利要求范围之内。
Claims (2)
1.一种铅酸电池使用数据在线监测装置，其特征在于，包括开关单元,以及内置于电池内部的电池监控芯片和内置NFC天线；其中，
所述电池监控芯片，用于对电池的电量进行检测，采集电池的电压值和/或电流值，获得电池电量数据，以确定电池充放电数据；
所述内置NFC天线，用于采用非接触式点对点数据传输的方式读取电池的电压值和/或电流值、电池电量数据和电池充放电数据；
所述电池包含若干个携带编号标识的电池单体；所述电池单体与开关单元并联连接；
所述电池监控芯片包括：
电量检测单元、电池管理单元和计算单元；其中，
所述电池管理单元的一端与所述电量检测单元连接，另一端与所述计算单元连接；
所述电池管理单元，用于根据所述电池的电压值和/或所述电流值进行储存并计算，得到电池电量数据；
所述计算单元，用于对所述电池电量数据进行读取，计算电池剩余寿命平均每年的完全充放电次数，获得电池充放电数据；
所述内置NFC天线与所述计算单元、所述电池管理单元连接，所述内置NFC天线向手持巡检设备发送所述电压值、所述电流值、所述电池电量数据和电池充放电信息中的至少一种；
所述装置还包括：控制器；所述控制器与所述电池监控芯片和所述开关单元的控制端连接，用于根据所述电池电量数据控制所述开关单元的工作状态；
所述开关单元包括二极管和继电器，所述继电器与所述二极管并联连接，且所述继电器的控制端与所述控制器连接，所述开关单元的默认工作状态为所述二极管的导通方向与所述电池单体放电电流的方向相反；
所述控制器，用于在所述电池监控芯片的目标电压采集通道采集到的电压小于或等于预设电压阈值时，控制所述电池单体对应的开关单元的继电器将二极管短路；
所述控制器与所述开关单元直连，或者通过转换芯片连接。
2.一种铅酸电池使用数据在线监测方法，其特征在于，使用根据权利要求1所述的铅酸电池使用数据在线监测装置，所述方法包括：
对电池的电量进行检测，采集电池的电压值和/或电流值，获得电池电量数据；
基于所述电池电量数据，确定电池充放电数据；其中，
所述电池电量数据包括：额定功率、电池容量、功率成本系数和电池容量成本系数；
所述电池充放电数据包括：电池剩余的完全充放电次数和电池剩余寿命平均每年的完全充放电次数；
所述基于电池电量数据，确定电池充放电数据包括：
读取电池电量数据，计算电池的投资成本和电池全寿命周期成本等年值；
将电池剩余的完全充放电次数平摊到电池的剩余寿命周期，获得在剩余寿命周期内，电池平均每年的充放电次数；
通过下式确定所述电池的投资成本：
CIN，total＝KINPPmax+KINCCS
其中，KINP为电池输入、输出的功率成本系数；KINC为电池容量的成本系数；Pmax为电池对外功率的最大值；CS为电池容量；
所述计算蓄电池剩余寿命周期成本的等年值为：
式中，pA(i，n)为资金回收系数，i为年利率，n为电池的剩余寿命；
所述在剩余寿命周期内，电池平均每年的充放电次数的表达式为：
m＝[M/n]
式中，M为电池剩余的充放电次数，[]为向正无穷大方向取整，n为电池的剩余寿命。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Effective date of registration: 20210128 Address after: 100089 no.1702, high 2 / F, Tsinghua University, Haidian District, Beijing Applicant after: Luo Yiheng Applicant after: Yang Fagen Applicant after: Li Youde Address before: 100089 no.1702, high 2 / F, Tsinghua University, Haidian District, Beijing Applicant before: Luo Yiheng |
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| GR01 | Patent grant | ||
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