CN117293418B - 一种物联网电池修复管理方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种物联网电池修复管理方法、装置、设备和存储介质，本发明涉及电能存储技术领域，解决的问题是电池修复管理，该装置包括传感器节点、通信模块、控制器和电池管理系统，通过在电池组中安装传感器节点，采集电池组的相关数据信息，并将采集的数据信息上传至云端服务器进行分析和处理。根据监测和诊断结果，采取相应的修复措施。最后，根据修复后的电池组状态，对电池组进行有效管理和调度，以延长电池的使用寿命。本发明提供的物联网电池修复管理方法、装置、设备和存储介质，具有精细化管理、智能化维护、全面监测、诊断、修复和管理等优点，适用于物联网时代对电池管理的需求。

Description

一种物联网电池修复管理方法、装置、设备和存储介质
技术领域
本发明涉及电能存储技术领域，且更具体地涉及一种物联网电池修复管理方法、装置、设备和存储介质。
背景技术
在供电或配电的电路装系统中，电能的存储方式主要可分为机械储能、电磁储能、电化学储能和相变储能等多种方式，少量的电能可以用电容来储存，其基本原理就是让电荷在电场的作用下在导体上富集。在配电网系统中，以及交流或直流干线或配电网络中，这种大规模的电能存储，对硬配件等提出更高的技术要求。随着电池的广泛应用，电池的寿命和效率已成为制约其应用的瓶颈。目前，电池管理主要通过手动检查、更换等方式来实现，这种方式效率低下、成本高昂、管理不精细等问题限制了电池的发展和应用。
为了解决上述问题，近年来提出了一些电池监测、诊断、修复和管理的方法和装置。但是，这些方法和装置大多只能针对单个电池进行操作，缺乏对整个电池组的管理，且难以满足物联网时代对电池管理的需求，尤其是大规模的电能存储，如果仍旧采用常规技术中的电池存储，就容易出现电池修复管理滞后，成本高。
因此，需要提供一种适用于物联网时代的电池修复管理方法、装置、设备和存储介质，以实现电池的精细化管理、智能化维护和有效延长电池使用寿命。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种物联网电池修复管理方法、装置、设备和存储介质，能够实现对电池组的全面监测、诊断、修复和管理；采用低功耗动态工作方式实现电池组数据信息的实时低功耗采集；采集的数据信息通过无线通信模块与云端服务器进行数据传输和加密，提高数据传输的安全性；通过电池修复算法对电池组内部的化学反应进行调节，以恢复电池组原有的电荷容量和放电性能实现电池组的修复，电池管理系统对电池组进行有效管理和调度，以延长电池的使用寿命，本发明提供的物联网电池修复管理方法、装置、设备和存储介质，具有精细化管理、智能化维护、全面监测、诊断、修复和管理等优点，适用于物联网时代对电池管理的需求。
作为本发明进一步的技术方案，一种物联网电池修复管理方法，包括以下步骤：
步骤一、在电池组中安装传感器节点，并采集电池组的相关数据信息；
在步骤一中，传感器节点采用低功耗动态工作方式实现电池组数据信息的实时低功耗采集，电池组的相关数据信息包括电池组充放电电压、充放电电流、温度、内阻和荷电状态；
步骤二、通过物联网架构将采集的数据信息上传至云端服务器进行分析和处理，采集的数据信息通过无线通信模块与云端服务器进行数据传输和加密；其中物联网架构包括物联网包括感知层、网络层和应用层，其中所述感知层中设置有最大存储约束函数模型；
步骤三、对电池组进行实时监测和诊断，并根据监测和诊断结果采取相应的修复措施；
在步骤三中，控制器基于数据故障诊断方法对电池组故障进行分类和识别，并通过电池修复算法对电池组内部的化学反应进行调节，以恢复电池组原有的电荷容量和放电性能实现电池组的修复；
步骤四、电池管理系统根据修复后的电池组状态，对电池组进行有效管理和调度，以延长电池的使用寿命。
作为本发明进一步的技术方案，所述传感器节点包括传感器模块、储存器、电源模块和微核心处理器，传感器模块用于采集电池组充放电电压、充放电电流、温度和内阻数据信息，采集的数据信息存放至储存器中，电源模块用于给传感器节点供电，以调节传感器节点的工作状态，微核心处理器用于控制传感器节点工作，所述传感器模块的输出端与所述储存器的输入端连接，所述储存器的输出端与所述微核心处理器的输入端连接，所述微核心处理器的输出端与所述电源模块的输入端连接；其中所述微核心处理器采用GD32E230C8T6控制芯片设定电源模块的睡眠和唤醒周期，以控制传感器节点服务周期实现低功耗动态工作方式。
作为本发明进一步的技术方案，所述最大存储约束函数模型的最大功率的表达式为：
（1）
在公式（1）中，为电池储能过程中的功率峰值，/>为电池储能过程中的电流最大值，/>为电池储能过程中的短路电流，/>为电池储能填充因子，/>为电池储能过程中的电压最大值，/>为电池放电的开路电压；
电池放电过程中的放电功率为：
（2）
在公式（2）中，P是电池放电过程中的输出功率，为电池工作过程中的辐射强度，T是电池放电过程中的温度，最大存储约束函数模型输出函数为：
（3）
在公式（3）中，q为电池储能的电荷量，为电池储能过程中开路电压，/>为电池储能过程中闭路电压，/>为电池储能过程中光照电流量，/>为电能储能电路中截止储能的二极管电流，/>为串联的电阻，/>为电能储能过程中电池串联的数量，K是波尔兹曼常数，为储能短路电流，/>为理想单相导电电流，/>是理想单相导电电压，/>是归一化后的电池开路电压，/>。
作为本发明进一步的技术方案，所述通信模块基于移动通信EC200S-CN芯片和微消息队列MQTT协议实现低功耗无线数据上传，在通讯过程中微消息队列MQTT协议的协议栈启用AES/CCM安全算法并匹配移动通信EC200S-CN芯片保存的数据加密密码，以保障数据传输和通信过程中的数据安全。
作为本发明进一步的技术方案，数据故障诊断方法包括故障检测方法、故障数据管理方法和诊断服务接口方法；
1）故障检测方法，控制器根据电池组部件的失效模式识别电池组部件的故障数据，电池组部件的失效模式包括热失控、早期容量损失、蓄电池组失水和单体电池质量不平衡；
2）故障数据管理方法，控制器通过电池RFID保护板监测和记录电池组故障时的电流、电压和温度参数，为电池组的故障分析和维修提供决策依据；
3）诊断服务方法：控制器通过诊断服务接口与外部诊断设备通讯，所述诊断服务接口储存与外部诊断设备通讯的底层驱动以及协议。
作为本发明进一步的技术方案，电池修复算法通过调节电池内部的化学反应，使电池恢复原有的电荷容量和放电性能，实现电池的修复，具体步骤如下：
（1）清洗电池极板和电解液，去除表面的氧化物和硫酸盐；
（2）加入适量的电解液，调节电池的酸碱度和浓度；
所述电解液通过粒子群算法计算最优添加比例，以实现电池的酸碱度和浓度最优化，所述电池的酸碱度和浓度样本的集合为D，将集合D分为j个类别的集合为，电池的酸碱度和浓度类别需要经验熵的输出函数公式为：
（4）
在公式（4）中，为任意电池组的酸碱度和浓度样本属于类别/>的概率，/>为给定样本类别需要的经验熵；
添加不同量电解液对电池酸碱度和浓度的调节效果集合为，根据调节效果将池酸碱度和浓度样本的集合D分为/>，将A划分为子集的经验熵输出函数公式为：
（5）
在公式（5）中，为将A划分为子集的经验熵，Sij为子集/>的调节效果类别样本，s为不同量电解液的添加样本数，/>为给定样本类别需要的经验熵，电解液添加值与电池的酸碱度和浓度成反比；
（3）将电池进行放电处理，以消除内部的电化学反应产生的电化学物质；
（4）充电处理，以使电池内部的化学反应恢复正常；
（5）重复放电充电处理数次，直到电池恢复正常电荷容量和放电性能。
作为本发明进一步的技术方案，所述电池管理系统包括阅读器、管理服务器和射频收发器，所述电池管理系统通过射频收发器读写电池组的状态信息、地理信息、时间信息及修复记录，所述阅读器通过内置通信接口向上接入移动通信网络和互联网络连接监管层，将电池组的状态信息、地理信息、时间信息及修复记录压缩发送至管理服务器进行集中管理。
作为本发明进一步的技术方案，一种物联网电池修复管理方法的实现采用一种物联网电池修复管理装置，所述一种物联网电池修复管理装置，包括传感器节点、无线通信模块、控制器和电池管理系统，传感器节点用于采集电池组的相关数据信息，通信模块用于与云端服务器进行数据传输和通信，控制器用于对电池组进行实时监测和诊断，电池管理系统用于对修复后的电池组进行管理和调度。
作为本发明进一步的技术方案，一种物联网电池修复管理方法的实现采用一种物联网电池修复管理设备，所述一种物联网电池修复管理设备，包括：用于采集电池组的相关数据信息的传感器节点；用于与云端服务器进行数据传输和通信的通信模块；用于对电池组进行实时监测和诊断的控制器；以及用于对修复后的电池组进行管理和调度的电池管理系统。
作为本发明进一步的技术方案，一种物联网电池修复管理方法的实现采用一种存储介质，所述存储介质用于存储物联网电池修复管理方法、装置、设备的程序和数据。
积极有益效果：
本发明公开了一种物联网电池修复管理方法、装置、设备和存储介质，能够实现对电池组的全面监测、诊断、修复和管理；采用低功耗动态工作方式实现电池组数据信息的实时低功耗采集；采集的数据信息通过无线通信模块与云端服务器进行数据传输和加密，提高数据传输的安全性；通过电池修复算法对电池组内部的化学反应进行调节，以恢复电池组原有的电荷容量和放电性能实现电池组的修复，电池管理系统对电池组进行有效管理和调度，以延长电池的使用寿命，本发明提供的物联网电池修复管理方法、装置、设备和存储介质，具有精细化管理、智能化维护、全面监测、诊断、修复和管理等优点，适用于物联网时代对电池管理的需求。
附图说明
图1为本发明一种物联网电池修复管理方法的整体工作流程示意图；
图2为本发明一种物联网电池修复管理方法的传感器节点工作原理示意图；
图3为本发明一种物联网电池修复管理方法的电压采集电路图；
图4为本发明一种物联网电池修复管理方法的电流采集电路图；
图5为本发明一种物联网电池修复管理方法的故障诊断实现过程示意图。
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。
一种物联网电池修复管理方法，包括以下步骤：
步骤一、在电池组中安装传感器节点，并采集电池组的相关数据信息；
在步骤一中，传感器节点采用低功耗动态工作方式实现电池组数据信息的实时低功耗采集，电池组的相关数据信息包括电池组充放电电压、充放电电流、温度、内阻和荷电状态；
步骤二、通过物联网架构将采集的数据信息上传至云端服务器进行分析和处理，采集的数据信息通过无线通信模块与云端服务器进行数据传输和加密；其中物联网架构包括物联网包括感知层、网络层和应用层，其中所述感知层中设置有最大存储约束函数模型；
步骤三、对电池组进行实时监测和诊断，并根据监测和诊断结果采取相应的修复措施；
在步骤三中，控制器基于数据故障诊断方法对电池组故障进行分类和识别，并通过电池修复算法对电池组内部的化学反应进行调节，以恢复电池组原有的电荷容量和放电性能实现电池组的修复；
步骤四、电池管理系统根据修复后的电池组状态，对电池组进行有效管理和调度，以延长电池的使用寿命。
在上述实施例中，所述传感器节点包括传感器模块、储存器、电源模块和微核心处理器，传感器模块用于采集电池组充放电电压、充放电电流、温度和内阻数据信息，采集的数据信息存放至储存器中，电源模块用于给传感器节点供电，以调节传感器节点的工作状态，微核心处理器用于控制传感器节点工作，所述传感器模块的输出端与所述储存器的输入端连接，所述储存器的输出端与所述微核心处理器的输入端连接，所述微核心处理器的输出端与所述电源模块的输入端连接；其中所述微核心处理器采用GD32E230C8T6控制芯片设定电源模块的睡眠和唤醒周期，以控制传感器节点服务周期实现低功耗动态工作方式。
在具体实施例中，传感器采集单元负责采集电池的电流、电压、温度等电量信息，它包含有电源模块、电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块。
电压采集模块：电压采集则需要先对电压进行放大和滤波，然后直接进行AD转换即可由微处理器进行读取和处理圈，选用科海模块KV50A/P，KV50A/P的被测电流为额定值10mA输出电流为额定值50mA，测量范围为0-15mA，线性度<0.1%，内阻为45OΩ；
电流采集模块：电流采集使用一个霍尔电流传感器芯片，该传感器可将电流转换成与之对应的电压值，电压值再经过一次AD转换，就可以直接被微处理器接收和储存，选用科海模块KV50A/P；
温度采集模块：温度采集模块采用美国Dallas公司生产的DS18820单总线数字式智能型温度传感器，它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围。它的输出电压与摄氏温度成线性比例，而且不需要外部校准或微调，直接将温度物理量转化为数字信号，并以总线方式传送到控制器进行数据处理，对于实测的温度提供了9-12位的数据和报警温度寄存器．测温范围为55-125℃，其中在10-85℃的范围内测量精度为±0.5℃，DS18820的输出电压与摄氏温度呈线性关系，0℃时输出为0V，每升高1℃，输出电压增加10mV,传感器可适用于各种领域、各种环境的自动化测量及控制系统，具有微型化、功耗低、性能高、抗干扰能力强、易配微处理器等优点。此外，每一个DS18820有唯一的系列号，因此多个DS18820可以存在于同一条单线总线。
在上述实施例中，所述最大存储约束函数模型的最大功率的表达式为：
（1）
在公式（1）中，为电池储能过程中的功率峰值，/>为电池储能过程中的电流最大值，/>为电池储能过程中的短路电流，/>为电池储能填充因子，/>为电池储能过程中的电压最大值，/>为电池放电的开路电压；
电池放电过程中的放电功率为：
（2）
在公式（2）中，P是电池放电过程中的输出功率，为电池工作过程中的辐射强度，T是电池放电过程中的温度，最大存储约束函数模型输出函数为：
（3）
在公式（3）中，q为电池储能的电荷量，为电池储能过程中开路电压，/>为电池储能过程中闭路电压，/>为电池储能过程中光照电流量，/>为电能储能电路中截止储能的二极管电流，/>为串联的电阻，/>为电能储能过程中电池串联的数量，K是波尔兹曼常数，为储能短路电流，/>为理想单相导电电流，/>是理想单相导电电压，/>是归一化后的电池开路电压，/>。
在具体实施例中，最大存储约束函数模型在具体应用过程中，约束系数模型 在建立回归模型时，有时需要根据经济理论对模型中变量的参数施加一定的约束。例如，在估计以幂函数的形式表示的生产函数模型时，通过这种约束函数，能够从电池工作过程中提取数据信息，以全面衡量电池的工作能力。
在具体实施例中，无线传感器节点能量受限是限制网络数据传输能力的重要原因之一，对能量消耗进行系统分析并提出低功耗策略是解决能量受限的主要方法。从无线传感器网络的无线通信协议和工作内容出发，对无线传感器节点的工作流程和状态转换的分析，节点能量消耗的主要原因有以下两点：
（1）空闲侦听：节点的主要能量消耗集中在数据的发送和接收部分，射频模块处于接收状态时能量消耗最大，远大于休眠或待机模式下的能量消耗，节点处于接收状态监听远端的指令时并没有执行传输任务，却有大量的能量被消耗；
（2）数据冲突：两个或多个节点同时访问信道，会在接收节点处产生数据冲突，互相干扰对方的无线信号，影响接收节点接收的数据的准确性，重传发生冲突的数据，除了增加传输延迟外，还会造成节点能量消耗。
在上述实施例中，所述通信模块基于移动通信EC200S-CN芯片和微消息队列MQTT协议实现低功耗无线数据上传，在通讯过程中微消息队列MQTT协议的协议栈启用AES/CCM安全算法并匹配移动通信EC200S-CN芯片保存的数据加密密码，以保障数据传输和通信过程中的数据安全。
在具体实施例中，EC200S-CN模块与微控制器之间通过串口进行数据交互，EC200S-CN的发送和接收管脚连接到微控制器的串口对应的管脚进行串口通信，EC200S-CN模块与阿里云服务器进行连接，进而将经过融合处理后的传感器数据传送至云平台，它们之间的连接协议为微消息队列MQTT协议，该协议是面向移动端场景下，具有单设备数据量少可以快速处理的特点。待硬件设备连上阿里云服务器后，可以开通相应的IOT物联网平台，最后通过少量的配置即可定时接收到设备上报的数据信息，在本设计中采用阿里云IOT平台，开发者只需做少量配置即可在数据库中获取底层硬件设备上报的数据，提高开发者的开发效率。
在上述实施例中，据故障诊断方法包括故障检测方法、故障数据管理方法和诊断服务接口方法；
1）故障检测方法，控制器根据电池组部件的失效模式识别电池组部件的故障数据，电池组部件的失效模式包括热失控、早期容量损失、蓄电池组失水和单体电池质量不平衡；
2）故障数据管理方法，控制器通过电池RFID保护板监测和记录电池组故障时的电流、电压和温度参数，为电池组的故障分析和维修提供决策依据；
3）诊断服务方法：控制器通过诊断服务接口与外部诊断设备通讯，所述诊断服务接口储存与外部诊断设备通讯的底层驱动以及协议。
在具体实施例中，需要上报的故障内容：
类型1：温度传感器和检测电路错误
首先的故障诊断，需要判断温度传感器还有在整个系统初始化检查。阻值范围确认：这里需要来确定电阻值是否符合通常的范围要求，通过工作条件和周边的传感器来判断温度的合理性。从FTA可以导出整个问题的来龙去脉，给每个问题的根源来整理一个嵌套的分支，这里我们可以帮我们定位问题的真正原因。涉及的因素主要包括：l5V 参考电压是否正确；采样线是否正确；芯片本身是否存在问题；通信是否有问题；CMU 本身是否有问题；顶层模组里面的两个温度传感器和工作的各个状态点也是可以对应的。
类型2：真实发生了问题，以温度过高故障为例，
在这个故障里面，一般需要判断出电芯的温度高于一定的数值，并持续一段时间。设置和恢复阈值：在温度，特别是过温保护，其实直接与电芯的寿命还有其他特性有关系。我们现在做的，一般是50°起步，从这个数据开始往上抬处理等级。而往下一般是用5°-10°来做恢复数值。
在上述实施例中，电池修复算法通过调节电池内部的化学反应，使电池恢复原有的电荷容量和放电性能，实现电池的修复，具体步骤如下：
（1）清洗电池极板和电解液，去除表面的氧化物和硫酸盐；
（2）加入适量的电解液，调节电池的酸碱度和浓度；
所述电解液通过粒子群算法计算最优添加比例，以实现电池的酸碱度和浓度最优化，所述电池的酸碱度和浓度样本的集合为D，将集合D分为j个类别的集合为，电池的酸碱度和浓度类别需要经验熵的输出函数公式为：
（4）
在公式（4）中，为任意电池组的酸碱度和浓度样本属于类别/>的概率，/>为给定样本类别需要的经验熵；
添加不同量电解液对电池酸碱度和浓度的调节效果集合为，采用免疫性能效果将矿物质元素锌和铁比例样本的集合D分为/>，将A划分为子集的经验熵输出函数公式为：
（5）
在公式（5）中，为将A划分为子集的经验熵，Sij为子集/>的调节效果类别样本，s为不同量电解液的添加样本数，/>为给定样本类别需要的经验熵，电解液添加值与电池的酸碱度和浓度成反比；
（3）将电池进行放电处理，以消除内部的电化学反应产生的电化学物质；
（4）充电处理，以使电池内部的化学反应恢复正常；
（5）重复放电充电处理数次，直到电池恢复正常电荷容量和放电性能。
在具体实施中，铅蓄电池的电解液是稀硫酸溶液，是由浓硫酸和蒸馏水合配制而成。铅蓄电池用的电解液必须采用最纯洁的浓硫酸和蒸馏水按一定的比例进行混合。纯洁的浓硫酸是无色、粘稠、油状、透明的液体。在25℃时,它的密度为1.835，沸点为338℃，它能以任何比例溶于水，硫酸与水混合时放出大量的热量，硫酸和水的亲和力是如此之大，以致它能从若干有机物质，如蓄电池用木隔板中，吸收氢和氧的元素，所以木材浸在中等浓度的硫酸中会烧坏，因为硫酸从木材中吸收氢和氧，就剩下了碳，使木头变成暗黑色。硫酸加热时，它以气体形式放出硫酐，硫酐从空气中吸收水蒸气而形成白色浓雾。
（1）电解液的收缩。在配制电解液时，硫酸与水相混合，所得混合液较原来各体积之和要小。混合液体积的收缩，是随所得混合密度大小而异,在电解液的密度一直达到1.600为止，其收缩量是逐渐增加的,但当密度超过1.600以后，收缩量则随密度的增加反而减少。在配制电解液时,应以质量为计算根据才较准确,因为硫酸和水相混合使体积收缩,而质量是不变的。
（2）电解液的冰点。电解液随浓度的不同,其冰点也不同,所以对某一电池在充电状态与放电状态的冰点也是不同的,电解液在各种密度时的冰点如表1所示。由表中可见电解液的密度与冰点的关系，并非单一的直线关系，而有两个峰谷的曲线。但密度为1.295(25℃)的电解液冰点最低,当密度较此为低的电解液冻结时，从电解液中析出普通的冰块结晶，此密度较大的电解液冻结时析出硫酸四水物(H2S04・4H2)的结晶。普通移动型蓄电池在完全充电时的电解液密度为1.280～1.300，相当硫酸冰点最低，因此，即使蓄电池在最严寒的条件下也不致冰冻。
表1 电解液的冰点
（3）电解液的电阻系数。电解液的电阻系数随其密度和温度的不同而异，但因为电解液的电阻系数在密度1.150～1.300范围内较低，所以蓄电池均采用此范围的电解液。电阻系数最小的电解液为25℃时密度为1.196的电解液。如表2为在25℃时各种密度的电解液的电阻系数为了使蓄电池的内阻减低，所以采用密度1.200左右的电解液。但在放电时浓度逐渐变稀，在此情况下只有提高电解液的浓度，如移动型蓄电池大都采用较浓的电解液，以适应快速放电和防止放电后电解液变稀在冬季发生冻结。电解液的电阻又随温度的升高而降低。
表2 电解液的电阻系数
（4）蒸气压力。硫酸的吸水性很强，浓硫酸强烈地从空气中吸收水蒸气,硫酸溶液具有一定的蒸气压力，此压力随温度和浓度的变化而变化。人们常常发现，有时电解液很容易蒸发，有时却不容易蒸发，我们在维护中发现经常要给电解液添加蒸馏水，其实大部分蓄电池所失去的水分是在充电期间，由于放出气体以及“冒气”时溅出散失的。硫酸并未蒸发，只有当电解液蒸汽压力大于空气的蒸汽压力时，才发生蒸发。当电解液蒸汽压力较小时，反而会从空气中吸收水分，这就告诉我们为什么电槽的电解液有时会无故地多出。了解了硫酸的吸水性质后，就可以清楚地知道,虽然硫酸倾倒出来很久，但长时间不会蒸发，也就是说不会“干枯”的原因了。由于这样，就是涂了防酸漆设备的表面也会被硫酸所腐蚀，所以必须及时把电解液清洗掉。
在上述实施例中，所述电池管理系统包括阅读器、管理服务器和射频收发器，所述电池管理系统通过射频收发器读写电池组的状态信息、地理信息、时间信息及修复记录，所述阅读器通过内置通信接口向上接入移动通信网络和互联网络连接监管层，将电池组的状态信息、地理信息、时间信息及修复记录压缩发送至管理服务器进行集中管理。
在具体实施例中，无论蓄电池用于那个地方，都应有一个与之匹配的RFID电子标签，该电子标签具有唯一的ID，通过该ID可以在电子信息数据库中查询该蓄电池的详细信息。这些数据是实施蓄电池修复和故障诊断的基础。贴有RFID标签的蓄电池构成了生产物联网的基本节点，其在时空上的分布具有不确定性，并且数以万计。为了获取标签内的信息，在特定站点处设置RFID阅读器，阅读器可通过射频识别技术读写标签中的信息。RFID-LIBMS系统的最上层是“监管层”，实施蓄电池的集中监控和管理，阅读器内置4G通信接口，可以向上接入移动通信网络和互联网络连接监管层，阅读器将蓄电池的信息、地理信息、时间信息及修复记录等打包发送给远端的管理服务器。此外，在蓄电池里安装传感器，传感器可以实时地感应电解液的黏度，如果电解液的黏度高于一定值，那么传感器就会通过阅读器来告知用户，用户可以通过阅读器上的信息，及时地对蓄电池进行修复或是回收，这时，就需要系统的维护功能和修复功能，对蓄电池进行电解液的黏度降低，使蓄电池的自损降到最低，延长蓄电池的使用寿命。
在上述实施例中，一种物联网电池修复管理方法的实现采用一种物联网电池修复管理装置，所述一种物联网电池修复管理装置，包括传感器节点、无线通信模块、控制器和电池管理系统，传感器节点用于采集电池组的相关数据信息，通信模块用于与云端服务器进行数据传输和通信，控制器用于对电池组进行实时监测和诊断，电池管理系统用于对修复后的电池组进行管理和调度。
在具体实施例中，电池修复信息管理装置是一种专门用于管理和监控电池修复过程中的各种数据和信息的装置。该装置通过无线通信技术和传感器等设备，可以实时获取电池修复过程中的温度、电压、电流等数据，并进行处理和分析，以便于对电池修复过程进行精确控制和监测。
电池修复信息管理装置主要包括以下几个方面的内容：
传感器技术：通过安装传感器，获取电池修复过程中的温度、电压、电流等数据，确保电池修复过程的数据准确性。
无线通信技术：采用无线通信技术，将获取的数据实时传输到数据处理系统，实现对电池修复过程的实时监控和控制。
数据处理和分析：对传感器采集的数据进行处理和分析，计算出电池修复过程中的能量损失和充电效率等指标，为电池修复过程提供数据支持。
控制和监测：通过数据处理和分析，实现对电池修复过程的精确控制和监测，确保电池修复效果的稳定性和可靠性。
数据管理：对电池修复过程中的数据进行存储和管理，方便对电池修复效果的评估和优化。
电池修复信息管理装置具有以下优势：
实时监测：通过无线通信技术和传感器，实现对电池修复过程的实时监测和控制，提高了修复效率和修复质量。
精确控制：通过数据处理和分析，实现对电池修复过程的精确控制和监测，确保电池修复效果的稳定性和可靠性。
数据支持：通过数据处理和分析，提供电池修复过程的数据支持，为后续的评估和优化提供基础。
数据管理：对电池修复过程中的数据进行存储和管理，方便对电池修复效果的评估和优化。
电池修复信息管理装置可以广泛应用于电池修复行业，提高电池修复效率和修复质量，为电池修复行业的发展提供了有力的支持。
在上述实施例中，一种物联网电池修复管理方法的实现采用一种物联网电池修复管理设备，所述一种物联网电池修复管理设备，包括：用于采集电池组的相关数据信息的传感器节点；用于与云端服务器进行数据传输和通信的通信模块；用于对电池组进行实时监测和诊断的控制器；以及用于对修复后的电池组进行管理和调度的电池管理系统。
在具体实施例中，电池修复信息管理装置是由多个设备组成的系统，主要包括以下几个设备：
传感器：电池修复信息管理装置需要安装多个传感器，用于实时监测电池修复过程中的温度、电压、电流等数据。传感器需要安装在电池表面，以便于获取最真实的数据。传感器的种类和数量根据不同的修复需求而定。
数据处理器：电池修复信息管理装置需要使用一台数据处理器，用于接收传感器获取的数据，并对其进行处理和分析。数据处理器需要能够快速、精准地处理大量的数据，并且具备存储数据的能力。数据处理器的种类和配置根据实际需求而定。
通信模块：电池修复信息管理装置需要使用一种无线通信技术，如蓝牙或Wi-Fi，用于将数据处理器处理的数据传输到监控端。通信模块需要具备快速、稳定、可靠的数据传输能力。
控制器：电池修复信息管理装置需要使用一台控制器，用于根据数据处理器分析出的数据指令，控制电池修复过程中的各个参数。控制器需要具备高精度的控制能力，以确保电池修复过程的稳定性和可靠性。
电源适配器：电池修复信息管理装置需要使用一台电源适配器，用于为数据处理器、通信模块和控制器等设备供电。电源适配器需要稳定、可靠、安全，并且符合相应的电气标准。
以上是电池修复信息管理装置的主要设备，这些设备需要通过专业技术人员进行安装、配置和调试，以确保整个系统能够正常、高效、稳定运行。
在上述实施例中，一种物联网电池修复管理方法的实现采用一种存储介质，所述存储介质用于存储物联网电池修复管理方法、装置、设备的程序和数据。
在具体实施例中，电池修复信息存储介质是指用于存储电池修复过程中产生的数据和信息的介质。电池修复信息管理装置通过采集传感器的数据、进行数据处理和分析，最终得出修复过程中的各种参数和指标，这些数据需要存储到电池修复信息存储介质中，以便于后续的评估和优化。
常见的电池修复信息存储介质包括以下几种：
电子硬盘：电子硬盘是一种常用的电池修复信息存储介质，它通过使用高密度的磁性材料，将数据存储在硬盘上。电子硬盘的优点是容量大、读写速度快，可以存储大量的数据。但是，电子硬盘的缺点是易受到磁场的影响，容易受损，需要备份数据以防数据丢失。
闪存存储器：闪存存储器是一种基于闪存技术的存储介质，它通过使用固态硬盘、USB存储器等设备，将数据存储在闪存芯片中。闪存存储器的优点是容量大、读写速度快、耐用性强，不易受到磁场的影响。但是，闪存存储器的缺点是相对较贵，容易受到电气干扰的影响。
云存储：云存储是一种将数据存储在互联网服务器上的存储方式，它通过使用网络传输技术，将数据传输到云端存储服务器上。云存储的优点是数据安全、备份方便、无需本地存储设备，可以随时随地访问数据。但是，云存储的缺点是需要稳定的网络环境和高速的数据传输速度，且需要付费使用。
根据电池修复信息管理装置的实际需求和使用场景，可以选择合适的电池修复信息存储介质。需要注意的是，在选择电池修复信息存储介质时，需要考虑数据的安全性、稳定性、可靠性和容量等因素，并且需要进行数据备份和维护，以防数据丢失。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (7)

1.一种物联网电池修复管理方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、在电池组中安装传感器节点，并采集电池组的相关数据信息；
在步骤一中，传感器节点采用低功耗动态工作方式实现电池组数据信息的实时低功耗采集，电池组的相关数据信息包括电池组充放电电压、充放电电流、温度、内阻和荷电状态；
步骤二、通过物联网架构将采集的数据信息上传至云端服务器进行分析和处理，采集的数据信息通过无线通信模块与云端服务器进行数据传输和加密；其中物联网架构包括物联网包括感知层、网络层和应用层，其中所述感知层中设置有最大存储约束函数模型；所述最大存储约束函数模型的最大功率的表达式为：
Pmax＝ImVm＝EffIseVoc (1)
在公式(1)中，Pmax为电池储能过程中的功率峰值，Im为电池储能过程中的电流最大值，Ise为电池储能过程中的短路电流，Eff为电池储能填充因子，Vm为电池储能过程中的电压最大值，Voc为电池放电的开路电压；
电池放电过程中的放电功率为：
P＝f(Gs,T) (2)
在公式(2)中，P是电池放电过程中的输出功率，Gs为电池工作过程中的辐射强度，T是电池放电过程中的温度，最大存储约束函数模型输出函数为：
在公式(3)中，q为电池储能的电荷量，Voc为电池储能过程中开路电压，voc为电池储能过程中闭路电压，Iph为电池储能过程中光照电流量，Id为电能储能电路中截止储能的二极管电流，Rs为串联的电阻，Is为电能储能过程中电池串联的数量，K是波尔兹曼常数，Ise为储能短路电流，1I为理想单相导电电流，1V是理想单相导电电压，V是归一化后的电池开路电压，
步骤三、对电池组进行实时监测和诊断，并根据监测和诊断结果采取相应的修复措施；
在步骤三中，控制器基于数据故障诊断方法对电池组故障进行分类和识别，并通过电池修复算法对电池组内部的化学反应进行调节，以恢复电池组原有的电荷容量和放电性能实现电池组的修复；
数据故障诊断方法包括故障检测方法、故障数据管理方法和诊断服务接口方法；
1)故障检测方法，控制器根据电池组部件的失效模式识别电池组部件的故障数据，电池组部件的失效模式包括热失控、早期容量损失、蓄电池组失水和单体电池质量不平衡；
2)故障数据管理方法，控制器通过电池RFID保护板监测和记录电池组故障时的电流、电压和温度参数，为电池组的故障分析和维修提供决策依据；
3)诊断服务方法，控制器通过诊断服务接口与外部诊断设备通讯，所述诊断服务接口储存与外部诊断设备通讯的底层驱动以及协议；
电池修复的具体步骤如下：
(1)清洗电池极板和电解液，去除表面的氧化物和硫酸盐；
(2)加入适量的电解液，调节电池的酸碱度和浓度；
所述电解液通过粒子群算法计算最优添加比例，以实现电池的酸碱度和浓度最优化，所述电池的酸碱度和浓度样本的集合为D，将集合D分为j个类别的集合为D＝(D1,D2,...,Di,...,Dj)，电池的酸碱度和浓度类别需要经验熵的输出函数公式为：
在公式(4)中，pi为任意电池组的酸碱度和浓度样本属于类别Di的概率，H(Di)为给定样本类别需要的经验熵；
添加不同量电解液对电池酸碱度和浓度的调节效果集合为A＝{a1,a2,...,av}，根据调节效果将池酸碱度和浓度样本的集合D分为(D1,D2,...,DV)，将A划分为子集的经验熵输出函数公式为：
在公式(5)中，E(A)为将A划分为子集的经验熵，Sij为子集Dj的调节效果类别样本，s为不同量电解液的添加样本数，H(Di)为给定样本类别需要的经验熵，电解液添加值与电池的酸碱度和浓度成反比；
(3)将电池进行放电处理，以消除内部的电化学反应产生的电化学物质；
(4)充电处理，以使电池内部的化学反应恢复正常；
步骤四、电池管理系统根据修复后的电池组状态，对电池组进行有效管理和调度，以延长电池的使用寿命。
2.根据权利要求1所述的一种物联网电池修复管理方法，其特征在于：所述传感器节点包括传感器模块、储存器、电源模块和微核心处理器，传感器模块用于采集电池组充放电电压、充放电电流、温度和内阻数据信息，采集的数据信息存放至储存器中，电源模块用于给传感器节点供电，以调节传感器节点的工作状态，微核心处理器用于控制传感器节点工作，所述传感器模块的输出端与所述储存器的输入端连接，所述储存器的输出端与所述微核心处理器的输入端连接，所述微核心处理器的输出端与所述电源模块的输入端连接；其中所述微核心处理器采用GD32E230C8T6控制芯片设定电源模块的睡眠和唤醒周期，以控制传感器节点服务周期实现低功耗动态工作方式。
3.根据权利要求1所述的一种物联网电池修复管理方法，其特征在于：所述通信模块基于移动通信EC200S-CN芯片和微消息队列MQTT协议实现低功耗无线数据上传，在通讯过程中微消息队列MQTT协议的协议栈启用AES/CCM安全算法并匹配移动通信EC200S-CN芯片保存的数据加密密码，以保障数据传输和通信过程中的数据安全。
4.根据权利要求1所述的一种物联网电池修复管理方法，其特征在于：所述电池管理系统包括阅读器、管理服务器和射频收发器，所述电池管理系统通过射频收发器读写电池组的状态信息、地理信息、时间信息及修复记录，所述阅读器通过内置通信接口向上接入移动通信网络和互联网络连接监管层，将电池组的状态信息、地理信息、时间信息及修复记录压缩发送至管理服务器进行集中管理。
5.根据权利要求1所述的一种物联网电池修复管理方法，其特征在于：一种物联网电池修复管理方法的实现采用一种物联网电池修复管理装置，所述一种物联网电池修复管理装置，包括传感器节点、无线通信模块、控制器和电池管理系统，传感器节点用于采集电池组的相关数据信息，通信模块用于与云端服务器进行数据传输和通信，控制器用于对电池组进行实时监测和诊断，电池管理系统用于对修复后的电池组进行管理和调度。
6.根据权利要求1所述的一种物联网电池修复管理方法，其特征在于：一种物联网电池修复管理方法的实现采用一种物联网电池修复管理设备，所述一种物联网电池修复管理设备，包括：用于采集电池组的相关数据信息的传感器节点；用于与云端服务器进行数据传输和通信的通信模块；用于对电池组进行实时监测和诊断的控制器；以及用于对修复后的电池组进行管理和调度的电池管理系统。
7.根据权利要求1所述的一种物联网电池修复管理方法，其特征在于：一种物联网电池修复管理方法的实现采用一种存储介质，所述存储介质用于存储物联网电池修复管理方法、装置、设备的程序和数据。
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