CN115002166B - 基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统及方法 - Google Patents

基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统及方法，涉及电池管理技术领域。目前市面上大部分的电池租赁管理系统功能较为单一，越来越难以满足用户的使用需求，需要大量的工作人员进行终端的维护作业，大大增加了电池的维护成本，提高人工劳动力的问题。基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统及方法，包括终端监控系统和远程租赁管理系统；终端监控系统准确量测租赁电池的使用状况，配合远程租赁管理系统实现对租赁电池的数据监控，帮助电池租赁、共享换电企业加强对电池的安全监控和充放电管理，完善运营体系，扩充系统的功能，满足用户多样化的租赁需求。

Description

基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统及方法
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，特别涉及基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统及方法。
背景技术
电池租赁是一种新兴的电池使用模式，一方面能够充分提高电池利用率，充分节约能源，减轻生态环境压力；另一方面也为广大用户提供便利并有助于节约资金成本。
申请号：CN202110707927.9公开了一种电池管理系统及方法，其中该系统包括：电池信息获取单元、异常监控单元以及信息展示单元；其中，电池信息获取单元用于获取各个租赁电池的当前信息；该信息包括运行信息和位置信息；其中，租赁电池内置有定位模块以及远程通信模块；异常监控单元用于对各个租赁电池的当前信息进行监控，以判断租赁电池当前是否处于异常状态，并针对处于异常状态的目标租赁电池执行告警操作；信息展示单元用于展示各个租赁电池的当前信息。
然而现有的电池管理系统仍存在以下几点问题；
1、目前市面上大部分的电池租赁管理系统无法功能较为单一，越来越难以满足用户的使用需求，需要大量的工作人员进行终端的维护作业，大大增加了电池的维护成本，提高人工劳动力；
2、无法对每一租赁电池进行定位，确定单一租赁电池的移动路线和耗电情况，无法及时对异常情况进行报警。出现电池丢失或失窃的情况，大大增加了供货商的成本，无法为供货商带来良好的经济效益；
3、由于蓄电池容易自放电，通常在租赁站点充满电的蓄电池将会自动停止充电，所以租赁站点经常会出现长时间放置的蓄电池亏电的情况，导致蓄电池的利用率降低，大大缩短了蓄电池的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统及方法，终端监控系统准确量测租赁电池的使用状况，配合远程租赁管理系统实现对租赁电池的数据监控，帮助电池租赁、共享换电企业加强对电池的安全监控和充放电管理，完善运营体系，扩充系统的功能，满足用户多样化的租赁需求，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统及方法，包括终端监控系统和远程租赁管理系统；
所述终端监控系统用于采集终端存放租赁电池终端数据和租赁电池数据，并将所述终端数据和租赁电池数据进行定位传输；
所述远程租赁管理系统用于获取采集到的所述终端数据和租赁电池数据，并对数据进行定位分析，判断租赁电池是否处于异常状态。
进一步的，终端监控系统包括租赁站点采集模块、租赁电池采集模块、BMS管理模块、VCU控制模块和物联网定位传输模块；
所述租赁站点采集模块用于采集存放租赁电池的站点信息；
所述站点信息包括：站点内租赁电池数量、租赁电池存取量、租赁电池存取容量和租赁站点运营商数据；
所述租赁电池采集模块用于采集所述租赁电池信息；
所述租赁电池信息包括：供货商数据和租赁电池的规格、名称、产地；
所述BMS管理模块用于采集所述租赁电池的运行数据；其中，所述运行数据包括：电压数据、电流数据和电容数据；
所述VCU控制模块用于对所述租赁电池发出控制指令，并对租赁电池作出故障判断和信息存储；
所述物联网定位传输模块用于将采集的到的所述站点信息、租赁电池信息和运行数据进行分类打包成数据集，并对数据集标签分类，获取所述数据集的定位数据进行捆绑输送。
进一步的，所述BMS管理模块用于采集所述租赁电池的运行数据之后，还包括：基于所述运行数据对租赁电池的性能进行评估，具体包括：
测试单元，用于：
将租赁电池在预设温度下静置预设时间长度，将所述租赁电池的温度与预设温度的温度差值控制在目标差值允许区间；
当所述温度差值在所述目标差值允许区间时，设置所述租赁电池的放电时刻，并基于所述放电时刻对所述租赁电池进行恒定电流放电直至所述租赁电池的电压值达到截止电压，得到所述租赁电池的运行数据
数据筛选单元，用于获取租赁电池的运行数据，并根据租赁电池的有效运行状态对所述运行数据进行过滤，得到目标运行数据，其中，运行数据与租赁电池的运行状态一一对应；
数据分析单元，用于：
提取所述目标运行数据的数据特征，并基于所述数据特征对所述目标数据进行聚类处理，得到租赁电池的电压运行数据组以及电容运行数据组；
确定所述租赁电池的电压运行数据组以及电容运行数据组的目标取值，并基于所述目标取值绘制租赁电池的电压运行数据组以及电容运行数据组的电压变化曲线以及电容变化曲线；
基于所述电压变化曲线确定所述租赁电池从放电时刻至截止电压时的总电压变化值，同时基于所述电容变化曲线确定所述赁电池从放电时刻至截止电压时的总电容变化值；
构建电池性能衰减评估模型，并确定所述总电压变化值以及总电容变化值的权重值；
基于所述权重值通过所述电池性能衰减评估模型对所述租赁电池的总电压变化值和总电容变化值进行分析，得到所述租赁电池的性能评估值；
处理单元，用于：
将所述性能评估值与第一预设阈值以及第二预设阈值进行比较；
若所述性能评估值小于第一预设阈值，判定所述租赁电池已达到回收标准，并对所述租赁电池进行回收；
若所述性能评估值小大于或等于第一预设阈值小于第二预设阈值，判定所述租赁电池的性能衰减异常，并对所述租赁电池进行维护；
否则，判定所述租赁电池的性能正常。
进一步的，所述BMS管理模块包括电压电流采集子模块、电容分析子模块和RTC定时唤醒子模块；
所述电压电流采集子模块用于采集租赁电池的电压电流，并将采集到的所述电压电流数据进行主动上传；
所述电容分析子模块用于采集租赁电池的电容量，判断所述租赁电池是否需要充电；同时，判断所述租赁电池电压是否满足停止充电的条件和休眠条件；
所述RTC定时唤醒子模块用于系统每日对实时时钟和所述租赁电池进行自动对时；同时，获取所述租赁电池存取时间节点，并不间断的判断长时间存放的租赁电池休眠时间是否已经达到设定的唤醒时长。
进一步的，所述VCU控制模块包括指令处理控制子模块、均衡控制子模块和数据反馈子模块；
所述指令处理控制子模块用于获取从租赁电池采集到的所述电压电流数据，并对所述电压电流数据进行临时储存；
所述指令处理控制子模块还用于根据租赁电池的电容量判断后的目标数据进行控制指令匹配，并发出匹配后的控制指令；
所述均衡控制子模块用于提取所述租赁电池的电池总电压和总电流数据，对所述租赁电池的上下限电压进行限制和保护；
所述均衡控制子模块还用于实现租赁站点电池能量的统一分配，对各租赁电池进行均衡充电；
所述数据反馈子模块用于获取所述处理控制子模块和均衡控制子模块的反馈数据，并将所述反馈数据输入到预设数据轴中，生成保护反馈曲线；
判断所述保护反馈曲线是否在预设数据轴中反馈曲线阈值内，超过所述反馈曲线阈值时记录超出时间节点，同时租赁电池发出警报。
进一步的，物联网定位传输模块包括定位子模块、运营商传输子模块和IP地址管理子模块；
所述定位子模块用于实时获取所述租赁电池的位置信息，并与所述租赁电池进行一一匹配，将所述数据集数据与所述位置信息进行绑定；
所述运营商传输子模块用于获取所述合作运营商提供的网络信号数据，将所述绑定的位置信息和数据集进行传输；
所述IP地址管理子模块用于分别获取所述远程租赁管理系统的管理云平台实用的IP地址和所述租赁电池实用的IP地址。
进一步的，所述远程租赁管理系统包括租赁模式管理模块、计费管理模块、终端异常提醒模块、定位显示模块和终端维护反馈模块；
所述租赁模式管理模块用于依据获取租赁电池的数据信息进行租赁时长单价的制定，提取关键词制定不同租赁模式；
所述计费管理模块用于从物联网定位传输模块提取所述租赁电池的租赁模式，在所述数据集中提取租赁时间，计算出所述租赁电池的租赁费用；
所述终端异常提醒模块用于提取所述租赁电池的所述运行数据和位置数据，判断所述电池租赁是否出现异常，并进行异常警报；
所述定位显示模块用于获取租赁电池的位置数据和租赁站点的位置数据，分别将所述位置数据输入至地图中进行实时显示；
所述终端维护反馈模块用于获取终端使用反馈数据，接收终端故障信息，及时维护处理并生成维护日志。
进一步的，所述终端异常提醒模块提取所述租赁电池的所述运行数据和位置数据，判断所述电池租赁是否出现异常，并进行异常警报，包括：
获取所述物联网定位传输模块输送的数据，才所述数据中提取目标数据；
对所述目标数据建立对应的位置移动范围和电量阈值，将所述目标数据输入到所述移动范围中；
在所述目标数据中提取每一租赁电池对应的初始位置，确定每一租赁电池动态位置在地图的实际位置，分析该电池的移动特征，建立该电池的移动轨迹；
在所述目标数据中提取每一租赁电池对应所述初始位置的电量，确定每一所述实际位置的实际电量，分析该电池的耗电特征；
判断所述移动特征和耗电特征是否与预设特征相匹配，无法匹配相同特征则进行异常警报。
本发明提供另一种技术方案，基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统的管理方法，包括以下步骤：
步骤一：通过终端监控系统采集租赁电池和租赁站点数据；
步骤二：用户进行电池租赁，终端监控系统获取租赁中的电池运行数据、位置数据和租赁时长，分别通过物联网将数据输送至远程租赁管理系统；
步骤三：远程租赁管理系统对获取到的数据进行匹配与处理，计算租赁费用，判断租赁电池是否合规使用，并进行异常提醒，同时对租赁电池进行实时定位；
步骤四：用户依据租赁电池使用故障情况进行维护上报，远程租赁管理系统获取维护数据，进行维护反馈。
进一步的，步骤二中，基于终端监控系统获取租赁中的电池运行数据后，还包括：
对所述租赁中的电池运行数据进行读取，并基于读取结果计算所述租赁中的电池电容量，基于所述电池电容量对所述租赁中的电池的荷电状态进行描述，同时，基于荷电状态的描述结果，确定所述租赁中的电池的放电状态，具体过程为：
获取在租赁中的目标电池，并对所述目标电池的运行数据进行读取，确定所述目标电池在k时刻的电流值；
基于所述目标电池在k时刻的电流值计算所述目标电池的电池电容量；
Figure BDA0003741186810000071
其中，C(t)表示所述目标电池在t时刻的电池电容量；C(to)表示所述目标电池在to时刻的电池电容量；t表示当前时刻；t0表示初始时刻；η(k)表示所述目标电池的放电效率；i(k)表示所述目标电池在k时刻的电流值；k表示在t0时刻到t时刻的自变量；dk表示对自变量进行积分；±表示充放电，且取“+”时表示充电，取“-”时表示放电；
基于所述目标电池的电池电容量，并根据如下公式，对所述目标电池的荷电状态进行描述；
Figure BDA0003741186810000072
其中，soc(t)表示所述目标电池的荷电状态；I表示所述目标电池的电流值；v1表示所述目标电池的开路电压值；v表示所述目标电池的电压值；T表示所述目标电池的温度；
Figure BDA0003741186810000073
表示对所述目标电池的开路电压值求偏导；
Figure BDA0003741186810000074
表示对所述目标电池的温度值求偏导；Q表示所述目标电池工作时所释放的热量；C表示所述目标电池的额定电容量；
根据所述目标电池的荷电状态，确定所述租赁中的电池的放电状态；
当soc(t)→1时，则表示所述目标电池处于满电状态；
当soc(t)→0.5时，则表示所述目标电池处于半满电状态；
当soc(t)→0时，则表示所述目标电池处于放完电状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明提出的基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统及方法，通过终端监控系统准确量测租赁电池的使用状况，配合远程租赁管理系统实现对租赁电池的数据监控，帮助电池租赁、共享换电企业加强对电池的安全监控和充放电管理，完善运营体系，扩充系统的功能，满足用户多样化的租赁需求。
2.本发明提出的基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统及方法，通过BMS管理模块对租赁电池进行充放电监测，避免电池电流过充而导致损坏和寿命的减短，VCU控制模块实现对每一租赁电池进行均衡的充电，更好的促进电池的高效使用，同时便于电池维护人员了解电池情况，管理人员可以根据租赁电池位置信息等数据判断区域内用电频率和情况，合理规划租赁电池和站点的分布，掌握租赁电池的生命周期状态，保障安全用电。
3.本发明提出的基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统及方法，用户根据需要选择不同租赁电池和租赁周期，提供流量池计费方式和按生命周期计费方式，更有效降低了企业流量成本，提高了租赁灵活性，提升电池利用率和周转率，终端异常提醒模块实时监控租赁电池运行情况和消耗情况，方便管理人员进行观察与监控，提高租赁电池的安全使用，终端维护反馈模块有效降低后期的电池维护成本，提升用户体验与满意度，为企业带来了良好的经济效益。
4.本发明提出的基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统及方法，通过对租赁电池的性能进行有效评估，实现对租赁电池的运行状态进行严格有效的把控，且在租赁电池的性能出现异常时，及时对租赁电池进行相应的回收以及维护处理，提高了对租赁电池的监控以及管理效果。
5.本发明提出的基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统及方法，通过对租赁中的电池的运行数据进行读取，从而准确计算租赁中的电池(目标电池)的电池电容量，进而完成对目标电池荷电状态的描述，有利于准确衡量当前租赁中的电池的放电状态，从而及时掌握租赁中的电池的电量状态，有利于提高对电池进行监控的全面性以及管理效率。
附图说明
图1为本发明的终端监控系统模块图；
图2为本发明的BMS管理模块模块图；
图3为本发明的VCU控制模块模块图；
图4为本发明的物联网定位传输模块模块图；
图5为本发明的远程租赁管理系统模块图。
图中：1、终端监控系统；111、租赁站点采集模块；112、租赁电池采集模块；113、BMS管理模块；114、VCU控制模块；115、物联网定位传输模块；2、远程租赁管理系统；211、租赁模式管理模块；212、计费管理模块；213、终端异常提醒模块；214、定位显示模块；215、终端维护反馈模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了解决现有的电池租赁系统不够全面，功能较为单一，无法满足多样化租赁需求的技术问题，请参阅图1，本实施例提供以下技术方案：
基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统及方法，包括终端监控系统1和远程租赁管理系统2；终端监控系统1用于采集终端存放租赁电池终端数据和租赁电池数据，并将所述终端数据和租赁电池数据进行定位传输；终端监控系统1包括租赁站点采集模块111、租赁电池采集模块112、BMS管理模块113、VCU控制模块114和物联网定位传输模块115；租赁站点采集模块111用于采集存放租赁电池的站点信息；站点信息包括：站点内租赁电池数量、租赁电池存取量、租赁电池存取容量和租赁站点运营商数据；租赁电池采集模块112用于采集所述租赁电池信息；租赁电池信息包括：供货商数据和租赁电池的规格、名称、产地；BMS管理模块113用于采集所述租赁电池的运行数据；其中，所述运行数据包括：电压数据、电流数据和电容数据；VCU控制模块114用于对所述租赁电池发出控制指令，并对租赁电池作出故障判断和信息存储；物联网定位传输模块115用于将采集的到的所述站点信息、租赁电池信息和运行数据进行分类打包成数据集，并对数据集标签分类，获取所述数据集的定位数据进行捆绑输送。
具体的，通过获取不同站点和租赁电池的数据，BMS管理模块113判断租赁电池运行中的电压是否需要充电，当电压低于设定值，则VCU控制模块114发出充电指令，用户根据系统指令提示准备进行补电，准确量测租赁电池的使用状况，配合远程租赁管理系统2实现对租赁电池的数据监控，帮助电池租赁、共享换电企业加强对电池的安全监控和充放电管理，完善运营体系，扩充系统的功能，满足用户多样化的租赁需求。
为了解决由于蓄电池容易自放电，通常在租赁站点充满电的蓄电池将会自动停止充电，所以租赁站点经常会出现长时间放置的蓄电池亏电的技术问题，请参阅图2-4，本实施例提供以下技术方案：
BMS管理模块113包括电压电流采集子模块、电容分析子模块和RTC定时唤醒子模块；电压电流采集子模块用于采集租赁电池的电压电流，并将采集到的所述电压电流数据进行主动上传；电容分析子模块用于采集租赁电池的电容量，判断所述租赁电池是否需要充电；同时，判断所述租赁电池电压是否满足停止充电的条件和休眠条件；RTC定时唤醒子模块用于系统每日对实时时钟和所述租赁电池进行自动对时；同时，获取所述租赁电池存取时间节点，并不间断的判断长时间存放的租赁电池休眠时间是否已经达到设定的唤醒时长；
VCU控制模块114包括指令处理控制子模块、均衡控制子模块和数据反馈子模块；指令处理控制子模块用于获取从租赁电池采集到的所述电压电流数据，并对所述电压电流数据进行临时储存；指令处理控制子模块还用于根据租赁电池的电容量判断后的目标数据进行控制指令匹配，并发出匹配后的控制指令；均衡控制子模块用于提取所述租赁电池的电池总电压和总电流数据，对所述租赁电池的上下限电压进行限制和保护；均衡控制子模块还用于实现租赁站点电池能量的统一分配，对各租赁电池进行均衡充电；数据反馈子模块用于获取所述处理控制子模块和均衡控制子模块的反馈数据，并将所述反馈数据输入到预设数据轴中，生成保护反馈曲线；判断所述保护反馈曲线是否在预设数据轴中反馈曲线阈值内，超过所述反馈曲线阈值时记录超出时间节点，同时租赁电池发出警报；
物联网定位传输模块115包括定位子模块、运营商传输子模块和IP地址管理子模块；定位子模块用于实时获取所述租赁电池的位置信息，并与所述租赁电池进行一一匹配，将所述数据集数据与所述位置信息进行绑定；运营商传输子模块用于获取所述合作运营商提供的网络信号数据，将所述绑定的位置信息和数据集进行传输；IP地址管理子模块用于分别获取所述远程租赁管理系统2的管理云平台实用的IP地址和所述租赁电池实用的IP地址。
具体的，通过BMS管理模块113依据租赁电池的电压电容数据进行充放电判断，每日定时对租赁电池的电压数据进行采集，防止长时间放置导致租赁电池亏电的情况，实时监控，避免电池电流过充而导致损坏和寿命的减短，VCU控制模块114通过实现对每一租赁电池进行均衡的充电，更好的促进电池的高效使用，同时便于电池维护人员了解电池情况，物联网定位传输模块115实现了对租赁电池的轨迹追踪和通讯，为远程租赁管理系统2定位显示和异常预警提供重要数据，管理人员可以根据租赁电池位置信息等数据判断区域内用电频率和情况，合理规划租赁电池和站点的分布，掌握租赁电池的生命周期状态，保障安全用电。
为了解决无法对每一租赁电池进行定位，确定单一租赁电池的移动路线和耗电情况，无法及时对异常情况进行报警，无法为供货商带来良好的经济效益的技术问题，请参阅图5，本实施例提供以下技术方案：
远程租赁管理系统2用于获取采集到的所述终端数据和租赁电池数据，并对数据进行定位分析，判断租赁电池是否处于异常状态；远程租赁管理系统2包括租赁模式管理模块211、计费管理模块212、终端异常提醒模块213、定位显示模块214和终端维护反馈模块215；所述租赁模式管理模块211用于依据获取租赁电池的数据信息进行租赁时长单价的制定，提取关键词制定不同租赁模式；所述计费管理模块212用于从物联网定位传输模块115提取所述租赁电池的租赁模式，在所述数据集中提取租赁时间，计算出所述租赁电池的租赁费用；所述终端异常提醒模块213用于提取所述租赁电池的所述运行数据和位置数据，判断所述电池租赁是否出现异常，并进行异常警报；所述定位显示模块214用于获取租赁电池的位置数据和租赁站点的位置数据，分别将所述位置数据输入至地图中进行实时显示；所述终端维护反馈模块215用于获取终端使用反馈数据，接收终端故障信息，及时维护处理并生成维护日志；
终端异常提醒模块213提取所述租赁电池的所述运行数据和位置数据，判断所述电池租赁是否出现异常，并进行异常警报，包括：获取所述物联网定位传输模块115输送的数据，才所述数据中提取目标数据；对所述目标数据建立对应的位置移动范围和电量阈值，将所述目标数据输入到所述移动范围中；在所述目标数据中提取每一租赁电池对应的初始位置，确定每一租赁电池动态位置在地图的实际位置，分析该电池的移动特征，建立该电池的移动轨迹；在所述目标数据中提取每一租赁电池对应所述初始位置的电量，确定每一所述实际位置的实际电量，分析该电池的耗电特征；判断所述移动特征和耗电特征是否与预设特征相匹配，无法匹配相同特征则进行异常警报。
具体的，通过租赁模式管理模块211和计费管理模块212进行租赁多样化租赁模式管理，用户根据需要选择不同租赁电池和租赁周期，提供流量池计费方式和按生命周期计费方式，更有效降低了企业流量成本，提高了租赁灵活性，提升电池利用率和周转率，终端异常提醒模块213有效提高了电池的使用安全性，避免电池丢失，方便远程查找与监控租赁电池，实时监控租赁电池运行情况和消耗情况，方便管理人员进行观察与监控，提高租赁电池的安全使用，终端维护反馈模块215有效降低后期的电池维护成本，提升用户体验与满意度，为企业带来了良好的经济效益。
具体的，所述BMS管理模块113用于采集所述租赁电池的运行数据之后，还包括：基于所述运行数据对租赁电池的性能进行评估，具体包括：
测试单元，用于：
将租赁电池在预设温度下静置预设时间长度，将所述租赁电池的温度与预设温度的温度差值控制在目标差值允许区间；
当所述温度差值在所述目标差值允许区间时，设置所述租赁电池的放电时刻，并基于所述放电时刻对所述租赁电池进行恒定电流放电直至所述租赁电池的电压值达到截止电压，得到所述租赁电池的运行数据
数据筛选单元，用于获取租赁电池的运行数据，并根据租赁电池的有效运行状态对所述运行数据进行过滤，得到目标运行数据，其中，运行数据与租赁电池的运行状态一一对应；
数据分析单元，用于：
提取所述目标运行数据的数据特征，并基于所述数据特征对所述目标数据进行聚类处理，得到租赁电池的电压运行数据组以及电容运行数据组；
确定所述租赁电池的电压运行数据组以及电容运行数据组的目标取值，并基于所述目标取值绘制租赁电池的电压运行数据组以及电容运行数据组的电压变化曲线以及电容变化曲线；
基于所述电压变化曲线确定所述租赁电池从放电时刻至截止电压时的总电压变化值，同时基于所述电容变化曲线确定所述赁电池从放电时刻至截止电压时的总电容变化值；
构建电池性能衰减评估模型，并确定所述总电压变化值以及总电容变化值的权重值；
基于所述权重值通过所述电池性能衰减评估模型对所述租赁电池的总电压变化值和总电容变化值进行分析，得到所述租赁电池的性能评估值；
处理单元，用于：
将所述性能评估值与第一预设阈值以及第二预设阈值进行比较；
若所述性能评估值小于第一预设阈值，判定所述租赁电池已达到回收标准，并对所述租赁电池进行回收；
若所述性能评估值小大于或等于第一预设阈值小于第二预设阈值，判定所述租赁电池的性能衰减异常，并对所述租赁电池进行维护；
否则，判定所述租赁电池的性能正常。
该实施例中，预设温度是提前设定好的，用于对租赁电池的工作温度进行限定，从而便于确定租赁电池在同一温度下的工作性能，排除温度对性能的影响。
该实施例中，预设时间长度是提前设定好的，用于限定租赁电池在预设温度下的静置时长。
该实施例中，目标差值允许区间是提前设定好的，用于表征租赁电池的当前温度与预设温度之间的差值是否满足测试要求。
该实施例中，恒定电流放电可以是对租赁电池的放电电流进行限定，从而便于更加准确的减少影响因素，确保对租赁电池性能确定的准确率。
该实施例中，截止电压可以是用于表征电池的最低电压值。
该实施例中，有效运行转台可以是租赁电池正常充放电时的信息。
该实施例中，目标运行数据可以是对得到的运行数据进行过滤后，得到的租赁电池准确的运行数据，可直接对租赁电池的性能进行评估。
该实施例中，数据特征可以是目标运行数据中不同数据的取值情况以及对应的属性信息，从而便于对目标运行数据进行分类处理。
该实施例中，目标取值可以是电压运行数据组和电容运行数据中对应的数据的具体取值大小情况。
该实施例中，总电压变化值和总电容变化值可以是用于表征租赁电池在温度以及放电电流一定时，从放电时刻到截止电压时，租赁电池的各项电参数的变化情况，从而便于确定租赁电池的性能情况。
该实施例中，性能评估值是用来表征对租赁电池当前的性能评估结果，数值越大，表明租赁电池的性能越好。
该实施例中，第一预设阈值以及第二预设阈值是提前设定好的，用于衡量租赁电池的当前性能是达到维护的标准还是回收的标准，是可以进行调整的。
上述技术方案的工作原理是：通过将租赁电池在预设温度下进行静置，确保将租赁电池的当前温度调整至预设温度，从而实现在对租赁电池的性能测试时对温度进行严格把控，其次，通过设定租赁电池的恒定放电电流，实现对租赁电池的放电电流进行限定，减少了对租赁电池性能的影响因素，最终通过运行数据对租赁电池的电压以及电容进行分析，实现对租赁电池的性能进行有效的评估，且根据评估结果实现对租赁电池进行相应的回收以及维护处理。
上述技术方案的有益效果是：通过对租赁电池的性能进行有效评估，实现对租赁电池的运行状态进行严格有效的把控，且在租赁电池的性能出现异常时，及时对租赁电池进行相应的回收以及维护处理，提高了对租赁电池的监控以及管理效果。
基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统的管理方法，包括以下步骤：
步骤一：通过终端监控系统1采集租赁电池和租赁站点数据，基于物联网将数据进行传输，便于远程租赁管理系统2对终端租赁站点和租赁电池的统一管理和维护；
步骤二：用户进行电池租赁，终端监控系统1获取租赁中的电池运行数据、位置数据和租赁时长，分别通过物联网将数据输送至远程租赁管理系统2，数据清晰，打包分类方便系统运行匹配，减少系统运行压力；
步骤三：远程租赁管理系统2对获取到的数据进行匹配与处理，计算租赁费用，判断租赁电池是否合规使用，并进行异常提醒，同时对租赁电池进行实时定位，方便远程查找与监控租赁电池，提高租赁电池的安全性，防止租赁电池的丢失；
步骤四：用户依据租赁电池使用故障情况进行维护上报，远程租赁管理系统2获取维护数据，进行维护反馈，减少电池维护时间，提高维护效率，降低维护成本。
具体的，步骤二中，基于终端监控系统1获取租赁中的电池运行数据后，还包括：
对所述租赁中的电池运行数据进行读取，并基于读取结果计算所述租赁中的电池电容量，基于所述电池电容量对所述租赁中的电池的荷电状态进行描述，同时，基于荷电状态的描述结果，确定所述租赁中的电池的放电状态，具体过程为：
获取在租赁中的目标电池，并对所述目标电池的运行数据进行读取，确定所述目标电池在k时刻的电流值；
基于所述目标电池在k时刻的电流值计算所述目标电池的电池电容量；
Figure BDA0003741186810000171
其中，C(t)表示所述目标电池在t时刻的电池电容量；C(to)表示所述目标电池在to时刻的电池电容量；t表示当前时刻；t0表示初始时刻；η(k)表示所述目标电池的放电效率；i(k)表示所述目标电池在k时刻的电流值；k表示在t0时刻到t时刻的自变量；dk表示对自变量进行积分；±表示充放电，且取“+”时表示充电，取“-”时表示放电；
基于所述目标电池的电池电容量，并根据如下公式，对所述目标电池的荷电状态进行描述；
Figure BDA0003741186810000172
其中，soc(t)表示所述目标电池的荷电状态；I表示所述目标电池的电流值；v1表示所述目标电池的开路电压值；v表示所述目标电池的电压值；T表示所述目标电池的温度；
Figure BDA0003741186810000173
表示对所述目标电池的开路电压值求偏导；
Figure BDA0003741186810000174
表示对所述目标电池的温度值求偏导；Q表示所述目标电池工作时所释放的热量；C表示所述目标电池的额定电容量；
根据所述目标电池的荷电状态，确定所述租赁中的电池的放电状态；
当soc(t)→1时，则表示所述目标电池处于满电状态；
当soc(t)→0.5时，则表示所述目标电池处于半满电状态；
当soc(t)→0时，则表示所述目标电池处于放完电状态。
该实施例中，目标电池即为租赁中的电池。
上述技术方案的工作原理是：对租赁中的电池运行数据进行读取，并基于读取结果计算租赁中的电池电容量，基于电池电容量对所述租赁中的电池的荷电状态进行描述，同时，基于荷电状态的描述结果，确定租赁中的电池的放电状态。
上述技术方案的有益效果是：通过对租赁中的电池的运行数据进行读取，从而准确计算租赁中的电池(目标电池)的电池电容量，进而完成对目标电池荷电状态的描述，有利于准确衡量当前租赁中的电池的放电状态，从而及时掌握租赁中的电池的电量状态，有利于提高对电池进行监控的全面性以及管理效率。
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披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统，其特征在于：包括终端监控系统(1)和远程租赁管理系统(2)；
所述终端监控系统(1)用于采集终端存放租赁电池终端数据和租赁电池数据，并将所述终端数据和租赁电池数据进行定位传输；
终端监控系统(1)包括租赁站点采集模块(111)、租赁电池采集模块(112)、BMS管理模块(113)、VCU控制模块(114)和物联网定位传输模块(115)；
所述租赁站点采集模块(111)用于采集存放租赁电池的站点信息；
所述站点信息包括：站点内租赁电池数量、租赁电池存取量、租赁电池存取容量和租赁站点运营商数据；
所述租赁电池采集模块(112)用于采集所述租赁电池信息；
所述租赁电池信息包括：供货商数据和租赁电池的规格、名称、产地；
所述BMS管理模块(113)用于采集所述租赁电池的运行数据；其中，所述运行数据包括：电压数据、电流数据和电容数据；
所述VCU控制模块(114)用于对所述租赁电池发出控制指令，并对租赁电池作出故障判断和信息存储；
所述物联网定位传输模块(115)用于将采集的到的所述站点信息、租赁电池信息和运行数据进行分类打包成数据集，并对数据集标签分类，获取所述数据集的定位数据进行捆绑输送；
所述BMS管理模块(113)用于采集所述租赁电池的运行数据之后，还包括：基于所述运行数据对租赁电池的性能进行评估，具体包括：
测试单元，用于：
将租赁电池在预设温度下静置预设时间长度，将所述租赁电池的温度与预设温度的温度差值控制在目标差值允许区间；
当所述温度差值在所述目标差值允许区间时，设置所述租赁电池的放电时刻，并基于所述放电时刻对所述租赁电池进行恒定电流放电直至所述租赁电池的电压值达到截止电压，得到所述租赁电池的运行数据
数据筛选单元，用于获取租赁电池的运行数据，并根据租赁电池的有效运行状态对所述运行数据进行过滤，得到目标运行数据，其中，运行数据与租赁电池的运行状态一一对应；
数据分析单元，用于：
提取所述目标运行数据的数据特征，并基于所述数据特征对所述目标数据进行聚类处理，得到租赁电池的电压运行数据组以及电容运行数据组；
确定所述租赁电池的电压运行数据组以及电容运行数据组的目标取值，并基于所述目标取值绘制租赁电池的电压运行数据组以及电容运行数据组的电压变化曲线以及电容变化曲线；
基于所述电压变化曲线确定所述租赁电池从放电时刻至截止电压时的总电压变化值，同时基于所述电容变化曲线确定所述赁电池从放电时刻至截止电压时的总电容变化值；
构建电池性能衰减评估模型，并确定所述总电压变化值以及总电容变化值的权重值；
基于所述权重值通过所述电池性能衰减评估模型对所述租赁电池的总电压变化值和总电容变化值进行分析，得到所述租赁电池的性能评估值；
处理单元，用于：
将所述性能评估值与第一预设阈值以及第二预设阈值进行比较；
若所述性能评估值小于第一预设阈值，判定所述租赁电池已达到回收标准，并对所述租赁电池进行回收；
若所述性能评估值小大于或等于第一预设阈值小于第二预设阈值，判定所述租赁电池的性能衰减异常，并对所述租赁电池进行维护；
否则，判定所述租赁电池的性能正常；
所述BMS管理模块(113)包括电压电流采集子模块、电容分析子模块和RTC定时唤醒子模块；
所述电压电流采集子模块用于采集租赁电池的电压电流，并将采集到的所述电压电流数据进行主动上传；
所述电容分析子模块用于采集租赁电池的电容量，判断所述租赁电池是否需要充电；同时，判断所述租赁电池电压是否满足停止充电的条件和休眠条件；
所述RTC定时唤醒子模块用于系统每日对实时时钟和所述租赁电池进行自动对时；同时，获取所述租赁电池存取时间节点，并不间断的判断长时间存放的租赁电池休眠时间是否已经达到设定的唤醒时长；
所述VCU控制模块(114)包括指令处理控制子模块、均衡控制子模块和数据反馈子模块；
所述指令处理控制子模块用于获取从租赁电池采集到的所述电压电流数据，并对所述电压电流数据进行临时储存；
所述指令处理控制子模块还用于根据租赁电池的电容量判断后的目标数据进行控制指令匹配，并发出匹配后的控制指令；
所述均衡控制子模块用于提取所述租赁电池的电池总电压和总电流数据，对所述租赁电池的上下限电压进行限制和保护；
所述均衡控制子模块还用于实现租赁站点电池能量的统一分配，对各租赁电池进行均衡充电；
所述数据反馈子模块用于获取所述处理控制子模块和均衡控制子模块的反馈数据，并将所述反馈数据输入到预设数据轴中，生成保护反馈曲线；
判断所述保护反馈曲线是否在预设数据轴中反馈曲线阈值内，超过所述反馈曲线阈值时记录超出时间节点，同时租赁电池发出警报；
所述远程租赁管理系统(2)用于获取采集到的所述终端数据和租赁电池数据，并对数据进行定位分析，判断租赁电池是否处于异常状态。
2.如权利要求1所述的基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统，其特征在于：物联网定位传输模块(115)包括定位子模块、运营商传输子模块和IP地址管理子模块；
所述定位子模块用于实时获取所述租赁电池的位置信息，并与所述租赁电池进行一一匹配，将所述数据集数据与所述位置信息进行绑定；
所述运营商传输子模块用于获取合作运营商提供的网络信号数据，将所述绑定的位置信息和数据集进行传输；
所述IP地址管理子模块用于分别获取所述远程租赁管理系统(2)的管理云平台实用的IP地址和所述租赁电池实用的IP地址。
3.如权利要求1所述的基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统，其特征在于：所述远程租赁管理系统(2)包括租赁模式管理模块(211)、计费管理模块(212)、终端异常提醒模块(213)、定位显示模块(214)和终端维护反馈模块(215)；
所述租赁模式管理模块(211)用于依据获取租赁电池的数据信息进行租赁时长单价的制定，提取关键词制定不同租赁模式；
所述计费管理模块(212)用于从物联网定位传输模块(115)提取所述租赁电池的租赁模式，在所述数据集中提取租赁时间，计算出所述租赁电池的租赁费用；
所述终端异常提醒模块(213)用于提取所述租赁电池的运行数据和位置数据，判断所述电池租赁是否出现异常，并进行异常警报；
所述定位显示模块(214)用于获取租赁电池的位置数据和租赁站点的位置数据，分别将所述位置数据输入至地图中进行实时显示；
所述终端维护反馈模块(215)用于获取终端使用反馈数据，接收终端故障信息，及时维护处理并生成维护日志。
4.如权利要求3所述的基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统，其特征在于：所述终端异常提醒模块(213)提取所述租赁电池的所述运行数据和位置数据，判断所述电池租赁是否出现异常，并进行异常警报，包括：
获取所述物联网定位传输模块(115)输送的数据，在所述数据中提取目标数据；
对所述目标数据建立对应的位置移动范围和电量阈值，将所述目标数据输入到所述移动范围中；
在所述目标数据中提取每一租赁电池对应的初始位置，确定每一租赁电池动态位置在地图的实际位置，分析该电池的移动特征，建立该电池的移动轨迹；
在所述目标数据中提取每一租赁电池对应所述初始位置的电量，确定每一所述实际位置的实际电量，分析该电池的耗电特征；
判断所述移动特征和耗电特征是否与预设特征相匹配，无法匹配相同特征则进行异常警报。
5.如权利要求1-4任一项所述的基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统的管理方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：通过终端监控系统(1)采集租赁电池和租赁站点数据；
步骤二：用户进行电池租赁，终端监控系统(1)获取租赁中的电池运行数据、位置数据和租赁时长，分别通过物联网将数据输送至远程租赁管理系统(2)；
步骤三：远程租赁管理系统(2)对获取到的数据进行匹配与处理，计算租赁费用，判断租赁电池是否合规使用，并进行异常提醒，同时对租赁电池进行实时定位；
步骤四：用户依据租赁电池使用故障情况进行维护上报，远程租赁管理系统(2)获取维护数据，进行维护反馈。
6.如权利要求5所述的基于物联网的电池智能监控、租赁管理系统的管理方法，其特征在于，步骤二中，基于终端监控系统(1)获取租赁中的电池运行数据后，还包括：
对所述租赁中的电池运行数据进行读取，并基于读取结果计算所述租赁中的电池电容量，基于所述电池电容量对所述租赁中的电池的荷电状态进行描述，同时，基于荷电状态的描述结果，确定所述租赁中的电池的放电状态，具体过程为：
获取在租赁中的目标电池，并对所述目标电池的运行数据进行读取，确定所述目标电池在k时刻的电流值；
基于所述目标电池在k时刻的电流值计算所述目标电池的电池电容量；
Figure FDA0004048095120000061
其中，C(t)表示所述目标电池在t时刻的电池电容量；C(to)表示所述目标电池在to时刻的电池电容量；t表示当前时刻；t0表示初始时刻；η(k)表示所述目标电池的放电效率；i(k)表示所述目标电池在k时刻的电流值；k表示在t0时刻到t时刻的自变量；dk表示对自变量进行积分；±表示充放电，且取“+”时表示充电，取“-”时表示放电；
基于所述目标电池的电池电容量，并根据如下公式，对所述目标电池的荷电状态进行描述；
Figure FDA0004048095120000071
其中，soc(t)表示所述目标电池的荷电状态；I表示所述目标电池的电流值；v1表示所述目标电池的开路电压值；v表示所述目标电池的电压值；T表示所述目标电池的温度；
Figure FDA0004048095120000072
表示对所述目标电池的开路电压值求偏导；
Figure FDA0004048095120000073
表示对所述目标电池的温度值求偏导；Q表示所述目标电池工作时所释放的热量；C表示所述目标电池的额定电容量；
根据所述目标电池的荷电状态，确定所述租赁中的电池的放电状态；
当soc(t)→1时，则表示所述目标电池处于满电状态；
当soc(t)→0.5时，则表示所述目标电池处于半满电状态；
当soc(t)→0时，则表示所述目标电池处于放完电状态。
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