CN113049964A - 电池监控网络 - Google Patents

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道格拉斯·C.·坎贝尔
迈克尔·J.·西姆斯
罗杰·W.·艾希
托马斯·H.·莫雷尔
戴尔·A.·戈斯波达雷克
詹姆斯·S.·西曼斯基
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Original Assignee
CPS Technology Holdings LLC
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Abstract

提供一种电池监控网络，其包括电池11。电池监控网络还包括集成于电池11内部的电池监控系统12。电池监控系统12包括被配置为监控或存储电池11的一个或多个电池参数的诊断系统。此外，电池监控系统12包括发送器50，所述发送器被配置为发送指示电池11的一个或多个电池参数的数据。另外，电池监控网络包括基于云的计算网络98、112、122，所述基于云的计算网络具有被配置为接收指示电池11的一个或多个电池参数的数据的远程服务器62。此外，基于云的计算网络98、112、122被配置为与多个电池监控系统12对接并且包括互联网连接。

Description

电池监控网络
本申请是申请日为2014年1月22日、国际申请号为PCT/US2014/012554、国家申请号为201480020563.5、发明名称为“电池监控网络”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年2月12日提交的题为“电池监控网络”、序列号为61/763814的美国临时申请的优先权，其全部内容据此通过引用并入本文。
发明背景
本公开一般涉及电池监控。更为具体地说，本公开涉及使用云计算来监控电池特征的技术。
某些设备(例如，车辆)中包含电池，从而能够激活设备或运行设备中的各种电气系统或发动机。不过，目前的电池在经历各种使用周期或条件后会发生效率损失甚至失效。宜在电池失效前对电池状态进行判定。某些电池测试器使用户能够判定电池是否具有电荷或可运转。不过，这些电池测试器通常通过与电池端子的物理连接来传送电荷信息，但是使用与端子的物理连接进行测试需要用到特殊设备，而这些特殊设备可能无法获得或需要访问维护地点。另外，由于电池运转的环境(例如，发动机舱)，这些端子可能会发生腐蚀或翘曲，使得在移除与端子的连接或将其移动以连接电池测试器时，端子发生失灵。
发明内容
在一个实施例中，电池监控网络包括电池。电池监控网络还包括集成于电池内部的电池监控系统。电池监控系统包括诊断系统，所述诊断系统被配置为监控或存储电池的一个或多个电池参数。此外，电池监控系统包括被配置为发送指示电池的一个或多个电池参数的数据的发送器。此外，电池监控网络包括基于云的计算网络，所述基于云的计算网络具有被配置为接收指示电池的一个或多个电池参数的数据的远程服务器。此外，基于云的计算网络被配置为与多个电池监控系统对接(interface)，并且包括互联网连接。
在另一个实施例中，一种用于监控电池的方法包括经由集成于电池内部的电池监控系统来监控或存储电池的一个或多个电池参数。该方法还包括将指示电池的一个或多个电池参数的数据发送到基于云的计算网络。此外，基于云的计算网络被配置为与多个电池监控系统对接，并且包括互联网连接。
在进一步的实施例中，电池监控网络包括电池。电池监控网络还包括集成于电池内部的电池监控系统。此外，电池监控系统包括诊断系统，所述诊断系统被配置为监控或存储电池的至少一个特征。电池监控系统还包括发送器，所述发送器被配置为发送指示电池的至少一个特征的数据。此外，电池监控网络包括基于云的计算网络。基于云的计算网络包括被配置为接收指示电池至少一个特征的数据的远程服务器。基于云的计算网络被配置为与多个电池监控系统对接，并且包括互联网连接。
附图说明
图1为可以采用电池和电池监控系统的汽车的立体图；
图2为具有电池监控系统的电池的实施例的框图；
图3为可在图2的电池内部采用的电池单体的实施例的示意图，具有自带的测量设备；
图4为电池监控系统的实施例的框图，图示了电池监控单元；
图5是使用电池监控系统来监控电池的流程的实施例的流程图；
图6为通过云网络从电池监控系统经由电池监控系统和蜂窝电话塔之间的直接连接到达用户的通信路径的实施例的流程图；
图7为通过云网络从电池监控系统经由电池监控系统和蜂窝电话之间的连接到达用户的通信路径的替代实施例的流程图；以及
图8为通过云网络从电池监控系统经由WiFi网络到达用户的通信路径的另一个实施例的流程图。
具体实施方式
下面描述本发明的一个或多个具体实施例。为了对这些实施例进行简要描述，可以不在说明书中描述实际实施的所有特征。应当认识到，在任何这种实际实施的开发中，正如在任何工程或设计项目中那样，必需做出大量实施特定的决定，才能实现开发者的特定目标，例如符合系统相关和商业相关的限制，这些限制可能在不同实施方式中有所不同。此外，应当认识到，这种开发工作可能是复杂和耗时的，但是对于那些受益于本公开的普通技术人员来说，却是设计、制造和制作的例行任务。
当介绍本发明的各种实施例的元素时，冠词“一个”，“一种”，“该”和“所述”意在表示存在一个或多个元素。术语“包括”，“包含”和“具有”旨在表示包容性含义，并且表示除所列元素之外还可以有其他元素。运行参数和/或环境条件的任何例子不排除所公开实施例的其他参数/条件。
如下面详细讨论的，诸如交通工具(例如汽车、船只等)等设备的电池可以包括电池监控系统，电池监控系统基于电池的电气参数、时间参数和/或化学参数来监控电池的估计寿命终点。在某些实施例中，监控系统可以经由远程服务器或设备(例如，通过云计算)、经由蜂窝网络(例如，发送到蜂窝电话)、经由电子邮件、经由电视显示器或通过其他通知方法将寿命终点信息发送给用户。此外，电池监控系统可以将其他信息发送给用户，诸如合适的替换电池、合适的替换电池的购买地点和/或实体店和网店中关于合适的替换电池的存货或价格。在其他实施例中，电池监控系统可以经由红外或其他光信号(例如，指示灯)将信息传递给用户。
另外，或作为替代方案，所述电池监控系统可以保持在待机模式，直到有信号被发送到电池监控系统来激活电池监控系统内部的诊断系统。在接收到激活信号后，诊断系统启动对电池参数的监控，并且根据电池参数来判定估计的电池寿命终点。换句话说，在一些实施例中，当用户启动诊断模式时，可以对电池进行测试。在某些实施例中，电池可以在生产之后的一段时间后自动进入诊断模式(例如，在制造工厂进行测试)。电池监控系统随后将预期寿命终点信息和/或其他与电池参数相关联的信息返回给用户。
图1为可以包含电池11和电池监控系统的车辆10的立体图。在一些实施例中，可以将电池11包含在其他设备中，诸如火车、船、工业厂房或者需要电源的其他合适设备。在某些实施例中，电池11包括一个或多个电池单体，电池单体被配置为向车辆10的电子元件供电。例如，车辆10可以包括包含燃气动力发动机和电动机的混合动力推进系统。监控电池11和/或每个电池单体的各种参数可以提供用于有效操作电池11和/或用于判定电池11的估计寿命终点的数据。例如，在某些实施例中，可以监控电池的某些参数，诸如使用时间、出产时间、每个电池单体或每电池组的温度或其他合适的参数。在一些实施例中，这些参数可用于判定电池的估计寿命终点。在一些实施例中，可以测量每个电池单体的电压，以便对电池的电荷状况(例如，充电状态)和/或电池的健康状况提供精确判定，以判定电池的估计寿命终点。
下面描述的某些实施例包括集成于电池11内部的电池监控系统。在某些实施例中，电池监控系统包括具有至少一个传感器的诊断系统，所述传感器被配置为监控电池单体的一个或多个运行参数(例如，电压、温度等)或存储电池的一个或多个其他参数(例如，尺寸、生产日期、生产地点、电池容量、电池形状、电池技术(例如，铅酸电池)等)。一些实施例包括用于基于所监控的参数来判定电池的寿命终点的处理器，以及被配置为输出指示电池的寿命终点和/或运行参数的信号的发送器。在某些实施例中，电池监控系统还包括被配置为接收信号以激活诊断系统的接收器。在一些实施例中，接收器和发送器可以是单个收发器的元件。如下面详细讨论的，在一些实施例中，可以将电池监控系统集成在电池11的密封壳体内部，从而大大减少或消除存在于发动机舱内的烟雾或颗粒干扰电池监控系统运行的可能性。因此，某些实施例包括在电池监控系统和外部设备之间的无线/非接触性通信方法。
在某些实施例中，电池监控系统的发送器被配置为经由无线通信链路输出指示电池的寿命终点和/或电池的运行参数的信号。在这种实施例中，省去了可用于将电池监控系统以通信方式联接到远程接收器的数据电缆。布线的减少可以大大降低电池监控系统的重量和生产成本。此外，连接数量的减少可以提高监控系统在车辆发动机舱的潜在的腐蚀性环境下的可靠性和效率。另外，可以在发送器和蜂窝电话、蜂窝塔、无线局域网连接(例如，WiFi)、专用红外设备(例如，维护设备)、制造商的电池测试设备或其他此类设备之间建立无线链路。
图2为电池11的实施例的框图，其具有设置在在电池壳体13内部的集成电池监控系统12。将理解的是，通过将电池监控系统12定位于电池壳体13内部，电池壳体13保护电池监控系统12及其电气组件免受通常存在于电池周围的恶劣环境侵害。不过，在某些实施例中，电池监控系统12可以远离电池11安置(例如，在单独的壳体内)。如图所示，电池11包括由串联连接到电池监控单元18的电池单体16组成的阵列14。虽然所示的阵列14中包含三块电池单体16，但是应当理解为，在替代阵列配置中可以采用更多或更少的电池单体16。例如，在某些实施例中，可以将多个电池单体16分组形成模块，多个模块形成阵列14。在这种实施例中，第一条母线可以电气联接到模块内每个电池单体16的正极端子21，第二条母线可以电气联接到模块内每个电池单体16的负极端子22。母线进而可以电气联接至电池监控单元18，并且被配置为将电功率信号从电池单体16传输到电池监控单元18。多个模块可以串联起来形成阵列14并且为车辆电气系统提供所需电力输出。在替代实施例中，个体电池单体16和/或模块可以并联连接或者是包括并联和串联配置的任何其他合适布置。
此外，电池监控单元18包括被配置为从外部设备接收和/或发送信号的通信模块19。例如，在一些实施例中，通信模块19可以包括与外部设备进行通信的发光收发器。在这种实施例中，电池壳体13中可以包括半透明/透明的窗口20。该窗口被配置为允许视觉光信号(optical light signal)(例如，红外信号)穿过电池壳体13。例如，在一些实施例中，通信模块19可以接收来自远程设备的视觉光信号，该远程设备指示电池监控单元18从待机模式转换到诊断模式。然后，电池监控单元18可以使用穿过所述半透明/透明窗口20的闪光或红外信号来响应远程设备。作为替代方案，通过构造透明或半透明材质的电池壳体，可以将电池壳体13配置成允许光信号(例如，某些图案或颜色)或红外信号穿过电池壳体13的任何表面而无需包括窗口20。此外，电池监控系统12的某些实施例可以包括通信模块19，该通信模块包括能够通过射频信号进行通信的发送器，诸如经由蓝牙连接、无线局域网连接、蜂窝电话数据连接(例如，码分多址)或其他合适连接。在一些实施例中，电池监控单元18可以在经过一段时间后启动诊断模式。例如，在一些实施例中，在电池监控单元18的追踪时间已经超过阈值(例如在电池11生产后1、2、3、4、5或更多分钟)后，电池监控单元18可进入诊断模式。
在图示的实施例中，测量设备24被安装到每个电池单体16的外表面26上。在某些实施例中，测量设备24被固定到外表面26上。如下面详细讨论的，每个自带的测量设备24包括被配置为监控所述电池单体24的运行参数的一个或多个传感器，以及被配置为向电池监控单元18输出指示运行参数的信号的发送器。
如图所示，每个自带的测量设备24包括联接到相应的电池单体16的正极端子21的第一引线28，以及联接到电池单体16的负极端子22的第二引线30。在某些实施例中，发送器以通信方式联接到第一引线28和第二引线30，并且被配置为经由电池单体16输出的功率信号的调制来输出指示运行参数的信号。在进一步的实施例中，传感器(例如，电压表)可以联接到第一引线28和第二引线30，并且被配置为测量功率信号的参数(例如，电压)。虽然，对于每个电池单体16，所示实施例包括一个自带的测量设备24，但有些实施例则包括更多或更少的自带的测量设备24。例如，一些实施例可包括被配置为监控或存储电池的总体电池参数(例如，电池电压，而不是电池单体的电压，电池温度，电池类型，电池大小，等等)的自带的测量设备24。在一些实施例中，自带的测量设备24可以存放在图示位置以外的合适位置。例如，在一些实施例中，一个或多个自带的测量设备24可位于电池壳体13上，用于监控电池壳体13内的温度。另外，在一些实施例中，一个或多个自带的测量设备24可以包含在电池监控单元18内部，并且可以测量电池阵列14、电池单体16或电池单体组16的电压。
在将自带的测量设备24直接安装于电池单体16的外表面26的实施例中，测量设备24可以监控每个个体电池单体16的温度。例如，在某些实施例中，自带的测量设备24包括温度传感器，诸如热电偶。通过将温度传感器与电池单体16的外表面26直接接触放置，温度传感器可以精确地测量电池单体的温度。在其他实施例中，自带的测量系统24的部件，包括温度传感器，可以联接到集成电路的表面上。在这种实施例中，将集成电路直接安装在电池单体16的外表面26上，使表面贴装的温度传感器能够测量电池单体16的温度。
在将自带的测量设备24安装于电池单体16的实施例中，可以省去将PCB联接到端子21和22的弹簧连接器、线束或柔性电路组件。因此，可以大大减少或消除与连接器磨损相关联的信号衰减的可能性。此外，将测量设备24直接安装到电池单体16，允许单体16在车辆10内部以各个取向和位置安装。
图3为包括自带的测量设备24的电池单体16的实施例的截面图。在示出的实施例中，电池单体16包括外壳32，蓄电组件34和绝缘体36。如将要理解的，所述蓄电组件34包括阳极板、阴极板和位于阳极板和阴极板之间的隔板。在某些配置中，这些板被卷绕成螺旋构造并被放置在电解质内。经由正极端子21和负极端子22，可以将电力传送到蓄电组件34和从蓄电组件34提取电力。
如图所示，自带的测量设备24设在位于绝缘体36和外壳32之间的排气区38内。具体地说，测量设备24被安装至紧邻蓄电组件34的电池单体16的内表面40。在某些实施例中，测量设备24被永久地固定到内表面40。尽管本实施例中的测量设备24被安装在排气区38内，但是应该理解的是，在替代实施例中，测量设备24可以被安装至电池单体16内的其他内部表面。与将测量设备24安装在电池单体16的外表面的配置相比，在电池单体16内部安装自带的测量设备24可以使温度传感器能够提供更精确的测量。另外，由于测量设备24可以接近阳极板和阴极板放置，因此设备24可被配置为直接测量每一个电池单体16内部的充电状态。
如将要理解的，某些电池监控系统将电池单体16的电压与既定的电压分布进行比较来判定充电状态。遗憾的是，因为电压分布根据负载大小而有所不同，因此报告给控制系统或车辆操作员的可能是不精确的充电状态，从而导致电池阵列14的低效运转。为了提供充电状态的更精确的判定，该自带的测量设备24可以包括传感器，该传感器联接到阳极板和阴极板并且被配置为直接测量板上的电荷。其结果是可判定更精确的充电状态，从而有利于电池11寿命终点的有效判定。
图4是电池监控系统12的实施例的示意图，包括自带的测量设备24和电池管理单元18。如图所示，自带的测量设备24包括电气联接到第一引线28和第二引线30的电压表42。由于第一引线28电气连接到电池的正极端子21，第二引线30电气连接到电池的负极端子22，因此电压表42测量电池单体16两端的电压。在图示实施例中，电压表42以通信方式联接到微处理器44。应当指出的是，虽然在目前的讨论中引用了微处理器，不过任何合适的处理电路都可以使用，例如现场可编程门阵列，等等。微处理器44被配置为接收来自电压表42的指示测得电压的信号，并且基于该信号来计算电压。例如，在某些实施例中，电压表42可输出与测得电压成比例的模拟信号。在这种实施例中，微处理器44可被配置为将模拟信号转换为数字信号，并且基于该数字信号来判定电压。
在图示实施例中，测量设备24还包括以通信方式联接到微处理器44的温度传感器46。如前面所讨论的，温度传感器46与电池单体16的内表面40或外表面26直接接触。相应地，温度传感器46输出指示电池单体温度的信号，并且微处理器44基于该信号判定单体温度。例如，在某些实施例中，温度传感器46可输出与测得温度成比例的模拟信号。在这种实施例中，微处理器44可被配置为将模拟信号转换为数字信号，并且基于该数字信号来判定温度。
尽管所示的测量设备24包括电压表42和温度传感器46，但是应当理解到，替代实施例可以包括被配置为监控电池单体16的其他运行参数的附加传感器。例如，在某些实施例中，测量设备24可以包括被配置为测量所述电池单体16内的充电状态的传感器和/或被配置为判定由单体所提供电流的电流表。在其他实施例中，例如，测量设备24可以包括被配置为检测所述排气区38内部的过大压力的压力传感器。在一些实施例中，测量设备24可以包括欧姆表或者被配置为监控电池单体16的电气参数、物理参数或化学参数的其他传感器。
在某些实施例中，所示的测量设备24还包括以通信方式联接到微处理器44的存储器48。存储器48可被配置为存储电池单体标识信息、运行参数历史信息、电池单体类型信息和/或使用信息。例如，每个电池单体16可以有相关联的唯一标识号，该标识号存储在存储器48中。在这种配置中，电池管理单元18可基于所述唯一标识号来识别特定的电池单体16，从而促进测量设备24和电池管理单元18之间的通信。存储器还可被配置为存储所测得运行参数的历史数值。例如，存储器48可存储由电压表42测得的最大电压和/或由温度传感器46测得的最高温度。这种信息可用于诊断电池单体16内部的故障。另外，存储器48可以被配置为存储使用信息，诸如平均负荷、最大负荷、运行持续时间或者可用于监控电池单体16的运行状态的其他参数。
在所示实施例中，测量设备24包括被配置为将运行参数(例如，电压、温度等)输出到电池监控单元18的发送器50。如图所示，发送器50以通信方式联接到第一引线28和第二引线30。因此，发送器50以通信方式联接到在电池单体16的正极端子21和电池管理单元18之间延伸的第一电力传输导体52，以及联接到在电池单体16的负极端子22和电池管理单元18之间延伸的第二电力传输导体54。第一电力传输导体52和第二电力传输导体54被配置为将来自电池单体16的功率信号传送给电池监控单元18。在本实施例中，发送器50被配置为经由功率信号的调制来输出指示运行参数(例如，电压、温度等)的信号。具体而言，电池单体16被配置为将直流(DC)信号输出到电池管理单元18。发送器50被配置为使用指示运行参数数值的交流电流(AC)信号来调制DC信号。任何合适的经功率到数据的调制、叠加或传输方案都可以采用。
例如，电压表42可以向微处理器44输出指示电池单体16两端所测得电压的模拟信号。微处理器44将来自电压表42的模拟信号转换成数字信号，并且基于该数字信号来判定电压。然后，微处理器44将指示所测得电压的数字信号输出到发送器50。发送器将数字信号转换成模拟AC信号，并且基于AC电压信号来调制DC功率信号。类似的过程可运用于输出所测得的温度值或其他运行参数。
在某些实施例中，发送器50可被配置为同时或依次发送指示多个参数的多个信号。例如，发送器50和/或微处理器44可被配置为多路传输(multiplex)电压信号和温度信号，并且将多路传输的信号发送到电池管理单元18。如将要理解的，可将额外的运行参数(例如，压力、安培数、电阻等)包含在多路传输的信号中。在替代实施例中，可以依次发送电压信号和温度信号(例如，电压信号在前，温度信号在后)。此外，在某些实施例中，发送器50可被配置为将来自处理器44的信息无线发送到电池监控单元18。在进一步的实施例中，处理器44可以省略，从各个传感器(例如，电压表42)向在电池监控单元18中的中央处理器发送原始数据。
如图所示，电池管理单元18包括电气联接到电力传输导体52和54的收发器56。收发器56被配置为通过监控所述DC功率信号的调制来接收指示所测得参数的AC信号。所述收发器56还被配置为将AC信号转换成指示所测得参数数值的数字信号，并且配置为将数字信号输出至微处理器58。收发器56被配置为将有关参数和/或电池12的寿命终点的信息经由天线60或其他适当的连接发送给用户或外部设备/远程服务器62。如下面要详细讨论的，在某些实施例中，收发器56可以经由天线60或者与外部设备/远程服务器62的直接连接来发送信息，以使外部设备/远程服务器62能够进一步处理该信息。例如，在一些实施例中，收发器56可以发送红外信号或激活闪烁信号，以显示各种电池状况(例如，指示电池需要更换)。
在某些实施例中，收发器56可被配置为接收来自所述发送器50和/或外部信号源的无线信号。在这种实施例中，发送器50和收发器56之间的无线通信链路可以是双向的。例如，收发器56可被配置为通过天线60或其他适当的连接来扫描激活信号。在一些实施例中，收发器56接收激活信号，并且收发器56被配置为将信号发送给发送器50，以激活测量设备24。在这种实施例中，如果没有接收到激活信号，则每个测量设备24保持在待机模式。在一些实施例中，电池监控系统12可以在通过收发器56接收到来自远程设备(例如，位于生产地点的测试设备)的待机信号后激活待机模式(例如，低功率模式)。在这种实施例中，所述电池监控系统12可以在出现一个或多个因素后停用待机模式。例如，在某些实施例中，当电池监控系统12判定电池的电压发生变化、电池上的电流消耗超过一定阈值(例如，电流尖峰)、待机时间长短(例如，处于待机模式的时间已超过待机模式的时间阈值)、其他合适的因素或者它们的组合时，电池监控系统12可以停用待机模式并返回到正常操作模式。另外或者作为替代方案，电池监控系统12的一些实施例可以在经由收发器56接收到信号(例如，激活信号、导致待机模式的信号重复、不同于激活或待机信号的信号)后停用待机模式。
此外，测量设备24的某些实施例可以在接收到激活信号后进行激活。在一些实施例中，测量设备24的激活可以不需要激活信号。例如，在一些实施例中，测量设备24可以在一定的时间周期后激活。在一些实施例中，此周期可以是固定长度(例如，每天一次，等等)。在其他实施例中，周期可以随时间变化。例如，测量设备24的一些实施例可以在开始时用较短的周期激活，在一定的时间周期后用较长一段周期激活。在某些实施例中，一旦周期超过某个时长阈值(例如，1周)，测量设备24可以保持在待机模式，直到测量设备24被激活。
微处理器58可以向显示器输出运行参数，计算电池单体的充电状态，估计寿命终点，和/或将信息引导到收发器用于无线传输。在某些实施例中，电池管理单元18包括电压表64和电流表66，它们以通信方式联接到微处理器58并且被配置为监控电池阵列14的总电压和安培数。在一些实施例中，温度传感器46可以包括在电池监控单元18中，以测量整个电池壳体13的温度。在这种实施例中，通过使用电压表64和电流表66来判定整个电池阵列14而不是单个电池单体16的电压和安培数参数，可以将个体测量设备24安装在与电池监控单元18分开的位置。如先前所讨论的，电池监控系统12和收发器56位于电池壳体内部，从而保护电子元件免受处理发动机舱环境的侵害。此外，在一些实施例中，一个或多个测量设备24可位于电池监控单元18中而不是电池单体16的外表面26上。
上述测量设备部件可以是安装到PCB的分立部件或是集成电路元件。此外，如前面所讨论的，测量设备24可联接到电池单体16的外表面26、电池单体16的内表面40或者电池壳体13。虽然所示实施例中示出了一个自带的测量设备24，但是应当认识到，替代实施例中可以包括以通信方式联接到电池监控单元18的多个测量设备(例如，每个电池单体16或每组电池单体16配备一个测量设备)。在这种实施例中，每个测量设备24可被配置为将唯一的标识号连同指示运行参数的AC信号一起发送给电池监控单元18。因此，电池监控单元18可以将每个接收到的信号与特定的测量设备24相关联。作为替代方案，一些实施例可以包括包含在电池监控单元18内部的仅一个测量设备24。
图5是用于监控电池的流程70的实施例的流程图。在一些实施例中，诊断部分(例如，测量设备24)保持在待机模式，直到接收到激活信号。因此，收发器56监控诸如激活信号等信号(方框72)。然后，收发信器56接收来自外部源的信号(方框74)。例如，可以使用远离系统的发送器(例如，在车辆10的外部)将激活信号发送出去。在这种实施例中，激活信号可以包括穿过半透明窗口20和/或电池壳体13的各种颜色的闪烁光(例如，红外)和/或频率。在包括有红外激活信号的实施例中，收发器56被配置为激活诊断系统，以响应任何红外信号。例如，可以使用普通的红外电视遥控器来向收发器56发送任何红外信号，以激活测量设备24。在其他实施例中，只有在响应某些红外命令时才启动激活。在这种实施例中，可以使用专用维护设备来激活在各个维护地点、购买地点或生产地点的诊断系统。作为替代方案，可以对具有红外功能的通用设备进行编程，以激活测量设备24。例如，通过编程序列，可以使用具有红外功能或兼容性红外外设(例如，红外软件狗)的蜂窝电话来激活测量设备24。在其他实施例中，可以通过与蜂窝电话、蜂窝塔和/或WiFi网络的无线连接来激活诊断系统。
诊断系统在无激活信号时保持待机模式的实施例中，当收发器56接收到来自外部源(例如，外部设备/远程服务器62)的激活信号时，收发器56将信号发送到测量设备24(例如，直接发送到测量设备24，或者通过发送器46来发送)，以激活所述诊断系统(方框76)。不过，一些实施例可包括被配置为保持连续运行的诊断系统。在这种实施例中，当接通系统或者电池已经充电、接收电流消耗或其他可变因素时，诊断系统被激活。在一些实施例中，电池监控单元18可以在经过一段时间后启动诊断模式。例如，在一些实施例中，在电池监控单元18中的追踪时间已经超过阈值后(例如在电池11被生产后1、2、3、4、5或更多分钟后)，电池监控单元18进入诊断模式。电池监控系统12使用诊断系统来监控电池11的电池参数(例如，电压、电流和温度)和/或存储附加参数(例如，电池尺寸、电池形状等)(方框78)。在一些实施例中，电池监控系统12使用测得的电池参数来判定电池11的寿命终点(方框80)。例如，当电池产生的电压下降了一段时间时，电池监控系统12可以计算直到电池11预计需要更换为止的剩余时间段(例如，天数)。另外或作为替代方案，所述电池监控系统12可以对电池已使用的时间段进行追踪以判定是否应当更换电池11(例如，通过将运行时长与电池预期寿命耦合)。
向用户或向外部设备/远程服务器62发送寿命终点信息(如果先前已被判定)和/或受监控的电池参数(方框82)。在一些实施例中，这种发送可以包括点亮电池12上或系统(例如，车辆10)中的其他位置上的LED。不过，电池监控系统12的某些实施例可将信息发送至远程服务器或者能够对这种发送进行解析的红外设备。这种发送还可包括其他相关信息，例如系统(例如，车辆10)的位置，额外的经确定的电池参数(例如，电池制造商和/或型号)，和/或有关系统的信息(例如，车辆10的车辆型号、位置、发动机尺寸、电池尺寸、其他额外参数等)。这种发送可以按需执行(例如，响应于激活信号或其他查询)，或可以在某些条件下进行发送。例如，可以在预期剩余电池寿命低于某一阈值(例如，3个月)时发送寿命终点/电池参数信息，并且/或者可以在参数超过某些阈值(例如，电压下降低于最小电压阈值)时发送各种电池参数。
在一些实施例中，电池监控系统10不计算并且/或者不发送寿命终点信息。可以使用诸如云网络或远程服务器等远程设备来判定寿命终点(方框84)。在各种实施例中，可以将通知发送给用户，通知用户关于寿命终点的信息和/或电池参数(方框86)。在某些实施例中，可以响应方框82中的发送而自动出现通知。不过，在其他实施例中，可以在这种发送包括某些条件时发送通知，例如当估计的寿命终点小于阈值(例如，1个月)时，或者当运行参数超过一定阈值(例如，电池电压低于最小电压)时。在一些实施例中，该通知可以包括额外信息。例如，该通知可以包括与电池的确定位置(例如，来自在车辆或便携式电子设备中的全球定位系统)有关的服务地点的相关信息。此外，该通知可以包括用于适用于使用在需要更换电池的系统中的(例如，车辆10)电池的优惠券或广告。该通知还可以包括电池漏电信息，以帮助用户判定是否存在可能造成电池11寿命终点提前的其他系统问题。
图6-8示出了通过具有远程服务器的云网络来向用户发送寿命终点和/或电池参数的各种实施例。图6为经由蜂窝电话通信协议将来自电池监控系统12的信息发送到基于云的计算系统的方法的实施例的框图。如图所示，监控信号90由电池监控系统12生成，并且可包括诸如电池11的寿命终点、电池参数、车辆位置、车辆信息和/或电池类型等信息。然后，将监控信号发送到收发器56，收发器然后将该信息作为收发器信号92进行发送。虽然图6-8涉及使用电池的车辆，但有些实施例还可以包括用于任何带有电池(例如，作为辅助电源的电池)的合适运输设备或系统中的电池。因此，涉及车辆的讨论在替代情况下可用于涉及其他合适的系统(例如，生产线)。
在图示的实施例中，收发器56可以使用各种蜂窝电话数据通信标准，诸如码分多址(CDMA)、LTE、高速分组接入(HPSA)、WiMax，或者包括全IP网络通信在内的其他合适的蜂窝电话数据通信标准。在这种实施例中，收发器56可以经由天线60使用蜂窝电话数据通信标准发送信息。然后，广播蜂窝信息被蜂窝塔94接收，并且被引导到蜂窝网络96。蜂窝网络96与因特网对接，并且将信息发送到云网络98。云网络98允许用户通过例如Web浏览器中的基于云的应用或移动应用来访问信息。因此，将信息存储在远离用户的远程服务器62上。在一些实施例中，只有电池参数信息被发送到云网络98，并且云网络98根据电池参数信息来判定电池的寿命终点。虽然数据远离用户被存储，但是用户可以例如使用因特网通过远程服务器上的数据库来访问信息。在一些实施例中，在能够访问信息之前，可以使用需要登录信息或其他识别信息的安全数据连接来使信息保密。在某些实施例中，该信息可以由用户随意访问。作为替代方案，远程服务器可在一定条件下产生发送到用户的信息。例如，在一些实施例中，当电池11的寿命被判定小于阈值(例如，小于1、2、3、4、5或6个月，直至电池寿命终点)时，可以将通知发送给用户。可以以任何合适的格式发送电子通知。例如，远程服务器可以自动生成电子邮件给用户，可以使用短消息服务(SMS)或多媒体消息服务(MMS)来发送信息，个性化的邮件可以打印出来通过邮政服务发送，或者可以将自动语音消息发送给用户。
图7为经由蜂窝电话连接将信息从电池监控系统发送到基于云的计算系统的方法的实施例的框图。如图所示，监控信号102是由电池监控系统12生成的，并且可包括诸如电池11的寿命终点、电池参数、车辆/蜂窝电话的位置、车辆信息(例如，车辆型号、位置、发动机尺寸等)和/或电池类型等信息。然后，将监控信号发送到收发器56，收发器然后将该信息作为收发器信号104发送。收发器使用无线电连接将该信息发送给蜂窝电话106。例如，有些实施例可以使用收发器和蜂窝电话之间的蓝牙连接将信息广播出去。其他实施例可以使用无线红外、超宽带(UWB)连接、近场通信(NFC)、与蜂窝电话的直接连接或通过蜂窝电话外设(例如，软件狗和/或适配器)来将信息广播给蜂窝电话。发送的信息被蜂窝电话所接收(例如，使用蜂窝电话上的应用)。然后，蜂窝电话/应用可以将诸如估计的电池寿命终点、最近的服务位置、有关电池的广告和要更换的电池类型等相关信息通知给用户。此外，蜂窝电话将该信息发送到蜂窝塔108，蜂窝塔108将该信息传达给蜂窝网络110。信息的这种发送可在用户注意或不注意的情况下发生。例如，该应用可以在蜂窝电话的操作系统后台运行，从而使信息的发送无需用户交互。因此，该信息被发送到云网络112中的远程服务器62，在那里可对其进行存储和处理，以发送通知给用户114。在一些实施例中，仅将电池参数信息发送给蜂窝网络110，并且云网络112根据电池参数信息来判定寿命终点。然后，如前面所讨论的，云网络112可使用SMS、MMS、电子邮件、电话或邮件来将相关通知发送给用户。
图8为示出使用电池监控系统12通过无线局域网连接来生成通知以通过远程服务器62来通知用户的框图。如图所示，监控信号116是由电池监控系统12生成，并且可以包括诸如电池11的寿命终点、电池参数、车辆位置、车辆信息和/或电池类型等信息。然后，将监控信号发送到收发器56，收发器然后将该信息作为收发器信号118发送。在示出的实施例中，收发器56被连接到无线局域网(WiFi)120。例如，当车辆10进入WiFi路由器的范围时，例如当车辆10被停放在车库时，收发器56可以连接到用户的WiFi网络。另外，或者作为替代方案，所述收发器56可自动检测并连接到可公开访问的WiFi热点。在一些实施例中，电池监控系统可存储认证信息，以使所述收发器能够连接到位于某个服务和/或生产地点的专用WiFi网络。通过WiFi网络120，将信息发送到云网络122中的远程服务器62。该信息被存储到远程服务器62上的云网络122中的数据库中，供用户访问或以通知的形式发送给用户。因此，该信息被发送到云网络122中的远程服务器62，在那里其被存储和处理以发送通知124给用户。在一些实施例中，只有电池参数信息被发送至云网络122，并且云网络122根据电池参数信息判定寿命终点。然后，如前所述，云网络122使用SMS、MMS、电子邮件、电话或邮件将相关通知发送给用户。另外，在一些实施例中，可以通过家庭WiFi将所述通知显示到在家中同样直接(例如，连接到WiFi路由器)或间接(例如，同轴连接到与路由器相连的电缆盒)连接到WiFi网络的电视机或其他显示设备上。
总之，本公开的各种实施例包括发送用户通知信号100、114和124的云网络98、112和122。在这些实施例中，可以将关于车用电池的广告数据存储在远程服务器62上。另外，可以将关于车辆的相关信息(例如，车辆位置、车辆型号、发动机尺寸等)或关于服务站的相关信息(例如，服务站的位置、库存、可用的特价优惠等)存储在远程服务器62上从而通过云网络98、112或122发送给用户。此外，云网络98、112或122可以追踪先前电池的购买和/或存储电池的确定的估计寿命终点，并且基于所估计的寿命终点、车辆位置、可用的特价优惠、服务站库存和/或其他合适信息将合适的信息发送给用户。

Claims (23)

1.一种电池监控网络，包括：
车辆电池，所述车辆电池包括多个电池单元并且被配置为给车辆的部件供能；
集成在所述车辆电池内部的电池监控系统，其中所述电池监控系统包括：
诊断系统，所述诊断系统被配置为监控所述多个电池单元中的每个电池单元的一个或多个操作参数，并且基于所述每个电池单元的所述一个或多个操作参数来确定所述车辆电池的一个或多个电池参数；以及
发送器，所述发送器被配置为将指示所述一个或多个电池参数的数据发送至用户的蜂窝电话，其中所述用户的蜂窝电话被配置为将所述数据经由蜂窝网络传输至连接至互联网的远程服务器；以及
基于云的计算网络，基于云的计算网络包括所述连接至互联网的远程服务器，所述远程服务器被配置为：
经由所述用户的蜂窝电话、所述蜂窝网络和所述互联网从所述发送器接收指示所述一个或多个电池参数的数据；
至少部分基于所述一个或多个电池参数来确定所述车辆电池的寿命终点；以及
响应于确定所述车辆电池的所述寿命终点小于预定值，经由所述互联网和所述蜂窝网络向所述用户的蜂窝电话发送通知，其中所述通知指示所确定的所述车辆电池的寿命终点。
2.如权利要求1所述的电池监控网络，其中所述通知包括所述车辆电池的所述一个或多个电池参数。
3.如权利要求1所述的电池监控网络，其中所述蜂窝网络包括码分多址(CDMA)、LTE、高速分组接入(HPSA)、或者IEEE 802.16无线链接。
4.如权利要求1所述的电池监控网络，其中所述一个或多个电池参数包括所述车辆电池的使用时长、电压、温度、充电状态、或电流。
5.如权利要求1所述的电池监控网络，其中当所述电池监控系统确定所述车辆电池的电流消耗超过阈值时，所述电池监控系统被激活。
6.如权利要求1所述的电池监控网络，其中所述车辆电池包括包含在所述车辆电池外壳中的透明或半透明的窗户，以允许与由所述发送器发送的所述数据相关联的信号穿过所述电池外壳。
7.如权利要求1所述的电池监控网络，其中所述诊断系统被配置为保持不激活，直至经由来自维护装置的红外发射器的视觉光信号而被激活。
8.如权利要求1所述的电池监控网络，其中所述诊断系统被配置为保持不激活，直至经由来自所述用户的蜂窝电话的红外发射器的视觉光信号而被激活。
9.如权利要求1所述的电池监控网络，其中所述基于云的计算网络被配置为与多个电池监控系统对接并且确定所述多个电池监控系统中每个车辆电池各自的寿命终点。
10.一种监控车辆电池的方法，包括：
经由集成在所述车辆电池内部的电池监控系统来监控所述车辆电池中的多个电池单元中的每个电池单元的一个或多个操作参数，其中所述车辆电池被配置为给所述车辆的部件供能；
基于每个电池单元的所述一个或多个操作参数来确定所述车辆电池的一个或多个电池参数；
将指示所述车辆电池的所述一个或多个电池参数的数据经由所述电池监控系统的发送器发送至用户的蜂窝电话；
利用所述用户的蜂窝电话经由蜂窝网络和互联网将指示所述车辆电池的所述一个或多个电池参数的所述数据发送至基于云的计算网络，所述基于云的计算网络包含连接至互联网的远程服务器；以及
经由所述蜂窝网络和所述互联网在所述用户的蜂窝电话上接收通知，其中所述通知指示由所述连接至互联网的远程服务器所确定的所述车辆电池的寿命终点，并且其中所述车辆的所述寿命终点小于预定值。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述通知包括与替换车辆电池相关联的信息。
12.如权利要求11所述的方法，其中与替换车辆电池相关联的所述信息包括所述车辆电池的购买地点、更换地点、替换车辆电池的相关促销、替换车辆电池的相关折扣、车辆电池更换的激励、从某处购买的激励、替换车辆电池的相关广告，或者它们的组合。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述基于云的计算网络的所述连接至互联网的远程服务器基于所述每个电池单元的所述一个或多个操作参数来诊断车辆故障，其中所述通知包括指示所述车辆故障的数据，并且所述车辆故障包括导致所述车辆电池的电池寿命终点提前的问题。
14.如权利要求10的方法，其中所述基于云的计算网络的所述连接至互联网的远程服务器：
经由所述基于云的计算网络来监控所述车辆电池的位置；以及
将所述车辆电池的所述位置发送至服务点。
15.一种电池监控网络，包括：
车辆电池，所述车辆电池被配置为安装在车辆中以为所述车辆的部件供能，其中所述车辆电池包括多个电池单元；
集成于所述车辆电池内部的电池监控系统，其中所述电池监控系统包括被配置为监控或存储所述车辆电池的至少一个特征的诊断系统以及被配置为发送指示所述电池的所述至少一个特征的数据的发送器，其中所述电池监控系统被配置为基于所述多个电池单元中每个电池单元的一个或多个操作参数来确定所述车辆电池的所述至少一个特征；
用户蜂窝电话，所述用户蜂窝电话被配置为经由蜂窝网络接收所述数据以及将所述数据发送至连接至互联网的远程服务器；以及
基于云的计算网络，所述基于云的计算网络包括连接至互联网的远程服务器，所述远程服务器被配置为：
经由所述用户的蜂窝电话从所述发送器接收所述数据；
至少部分基于所述一个或多个电池参数来确定所述车辆电池的寿命终点；以及
响应于确定所述车辆电池的所述寿命终点小于预定值，经由所述互联网和所述蜂窝网络向所述用户的蜂窝电话发送通知，其中所述通知指示所确定的所述车辆电池的寿命终点。
16.如权利要求15所述的电池监控网络，其中所述发送器被配置为响应用户输入而发送指示所述车辆电池的所述至少一个特征的数据。
17.如权利要求16所述的电池监控网络，其中所述电池监控系统包括被配置为接收所述用户输入的视觉无线装置。
18.如权利要求15所述的电池监控网络，其中所述诊断系统通过到所述用户蜂窝电话的光学无线连接而被激活。
19.如权利要求15所述的电池监控网络，其中所述发送器被配置为将指示所述车辆电池的所述至少一个特征的所述数据经由所述无线连接接口发送至所述用户的蜂窝电话。
20.如权利要求15所述的电池监控网络，其中所述用户的蜂窝电话包括红外软件狗。
21.一种电池监控网络，包括权利要求1-9中的任一项技术特征或技术特征的任意组合。
22.一种监控车辆电池的方法，包括权利要求10-14中的任一项技术特征或技术特征的任意组合。
23.一种电池监控网络，包括权利要求15-20中的任一项技术特征或技术特征的任意组合。
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