CN1797837B - 电池管理系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大型固定电池的管理。本发明是一种对用作后备电源、并部署在广泛分散位置处的固定电池进行管理的综合方法。优化管理系统(OMS^TM)的解决方案包括大标签(优选为串行的条形码识别标记)、电池测试和数据获取装置，以及基于web的软件。OMS^TM系统使用算法测试来确定某一特定的电池单元是否需要被替换，或者能否方便地重新部署。这些组成部分共同工作，以提供用于管理大量易坏、昂贵和地理分散的资源的平台。

Description

电池管理系统及装置

技术领域

本发明涉及大型固定电池的管理。本发明是一种对用作后备电源、并部署在广泛分散位置处的固定电池进行管理的综合系统和装置。优化管理系统(OMS^TM)的解决方案包括电池标签(有时这里称作“大标签(Mega-Tag)”，它们优选为串行的条形码识别标记)、电池测试和数据获取装置，以及基于web的OMS^TM软件。这些组成部分共同工作，以提供用于管理大量易坏、昂贵并且地理分散的资源的平台。

背景技术

本发明解决与电池相关的许多特有问题。电池是易坏的。也就是说，电池具有有限的保存寿命和有限的使用寿命。得益于OMS^TM解决方案的固定工业电池类型通常是密封的铅酸电池。通常必须从制造日期起6～10个月内安装这些机电装置，否则它们需要重新充电。另外，大多数这些电池设计使用寿命为10年，但在现场一般仅持续使用2～6年。这种设计寿命和实际寿命之间的偏差对于这些电池的用户来说是主要问题。

另外，固定电池大而笨重，而且昂贵。通常大量使用这种电池以提供需要的后备电源。因此，了解这些装置提供了额外的资源管理挑战。

电池包含对环境有害的危险物质。严格的规章制度用于管理电池的废弃处理。这些规章制度还包含提供文件的要求。用户必须能够提供遵守规章制度的足够证据，否则将面临严厉的惩罚。提供文件的过程高度费力和昂贵，并且大部分遵守是事后补充的。

通常将二或四个12伏特的单元连成串、三个12伏特的单元连成串而部署电池，或者将六或十二个2伏特的单元连成串而部署电池，以向24伏特、36伏特或者48伏特的设备供电。电池的这种电组合增加了管理这些存储设备的困难。总之，管理固定电池是困难的，并且通常不是使用这些电池的多数行业的核心能力。

发明内容

OMS^TM(优化管理系统)追踪电池的整个寿命。它使大量部署固定电池的公司能够管理由于易坏、地理分散而难以管理的资源。

OMS^TM包括如下共同工作以提供这种独特服务的项目：第一，大标签(优选为串行的条形码识别标记)被固定到每个单个电池上。包含条形码阅读器和连接到PC的串口的电池测试装置(优选为BatteryCorp BC-T2000或者类似测试装置)扫描大标签，然后对任意给定电池执行测试。电池通常被部署为成“串”的电互连的单元，以增加电压和输出功率。每个电池测试数据点连同与单个电池单元相关联的唯一标识符值被存储起来。用户使用提供的非调制解调器电缆将BatteryCorp BC-T2000(或者类似的测试装置)连接到PC的串口。链接软件(优选为T2000链接软件)使数据从测试和数据获取装置传送到PC内部存储器变得便利。然后，用户登录到专有网址，点击上载数据图标；OMS^TM上载指定的数据文件到专有的web服务器。该web服务器处理该数据文件，存储有关数据到OMS^TM数据库的适当表格中。

本发明提供综合报告和分析选项。这包括运行报告和财务报告，以及详细的再利用文件。OMS^TM自动通知特征通过电子邮件向客户技术人员发送需要测试的提示。这些电子邮件以用户定义的商业规则为基础(测试周期间隔和升级程序，通过营业单位)。

OMS^TM解决方案使固定电池的用户能够管理电池部署的各个方面。它是可以使唯一试别、测试、评估和报告任意给定电池可用状态的过程自动化的唯一可用工具。它提供关于安装、部署、测试、再利用和损坏的信息。它提供总信息和详细格式的信息，以用于内部和外部使用。

该解决方案具有许多优点。它使用户能够高效率、节约成本地管理大型、广泛分散部署的固定电池。它增加了后备电源设备的可靠性，因为操作者现在已有关于电池性能状态的信息。该系统还有利于潜在有毒装置的安全再利用，同时降低与政府规定不相符的风险。

OMS^TM将客户商业规则应用于上载测试数据，并通过序列号自动指示技术人员哪个电池或哪些电池需要被替换。技术人员不再需要做任何决定，因此排除了处理中的主观性。OMS^TM不仅编写报告详细说明需要被替换电池的具体情况，还将自动电子邮件消息和相关的安装指令发送给相应的技术人员。

作为再部署方法发明的OMS^TM的具体应用是OMS^TM将附加的商业规则和算法应用于上载的测试数据，并确定哪些电池，如果有的话，能被重新部署(再使用)到其它地方。电池再部署的可行性取决于许多商业规则，包括但不限于电池的使用时效、位置、重量、核定的使用寿命、通过测量电池内部对电流的阻抗而确定的电池使用状态，以及电池目前的电压读数。OMS^TM确定哪些电池能被重新部署，以及用在哪里。这为用户大大地节约了成本。

本发明另一目的是提供一种电池管理系统，该系统可以容易地应用到现有的电池，而不必改变电池，并且容易地适应由不同的制造商提供的各种电池。

本发明一方面提供一种电池测试和再部署通知方法，包括：识别电池和每个所识别的电池的位置；为每个所识别的电池产生唯一的标识符；使用电池测试装置读取该唯一的标识符，并将该唯一的标识符存储在该电池测试装置中；使用该电池测试装置测试每个所识别的电池，以获取测试结果；从该电池测试装置中的数据端口输出该测试结果和该唯一的标识符，并将该唯一的标识符和该测试结果加载到计算机中；产生一套匹配规则；该套匹配规则具有用于确定电池可用状态的多个基准值；将该套匹配规则应用于测试结果中；基于测试结果和一基准值的比较而生成再部署通知信号。

本发明另一方面提供一种电池测试和再部署通知方法，包括：识别电池和每个所识别的电池的位置；为每个所识别的电池产生唯一的标识符；使用电池测试装置读取该唯一的标识符，并将该唯一的标识符存储在该电池测试装置中；使用该电池测试装置测试每个所识别的电池，以获取测试结果；从该电池测试装置中的数据端口输出该测试结果和该唯一的标识符，并将该唯一的标识符和该测试结果加载到计算机中；产生一套商业规则；应用该套商业规则，以确定电池状态；产生通过信号；产生一套匹配规则；该套匹配规则具有用于确定电池可用状态的一基准值；将该套匹配规则应用于测试结果；基于测试结果和该基准值的比较而生成再部署通知信号。

根据如下公开内容和附带的权利要求，其它目的和优点将变得更明显。

附图说明

参照结合附图对本发明实施例的以下说明，本发明的上述和其它特征与目的、以及实现它的方式将变得明显，并且可以最好地理解本发明，其中：

图1表示本发明使用的标签；

图2是具有与电池相关联的标签的电池单元的透视图；

图3是本发明使用的电池测试和数据获取装置的视图；

图4是表示本发明的处理的流程图。

图5是表示电池替换方法的流程图；

图6是表示举例应用替换方法的流程图；

图7是表示智能再部署框架的流程图；

图8是通过示例规则显示再部署智能匹配的流程图。

具体实施方式

本发明提供和协调电池测试、维护、安装、实现以及电池的废弃处理，并且能够在广泛地理区域内执行这些功能。本发明通过BatteryCorpBC-T2000测试器和基于web的OMS^TM平台无缝地结合这些业务。这种新的解决方案有助于公司改进他们的后备电源系统，同时降低成本。

图1表示与单个电池相关联的优选大标签。该标签与特定电池单元相关联，以使嵌入该标签中的唯一标识号码始终与该特定电池相关联。优选地，为保证这种连续的关联，如图2所示，使用粘合剂将大标签固定到电池5的外壳体上。

大标签优选为包含相关电池的唯一标识符的条形码标记。图1中示出的标签优选具有如下信息：(1)服务提供商名称和电话号码；(2)唯一标识号码的条形码；(3)电池型号；(4)人工可读形式的唯一标识号码。由于优选包含人工可读信息以及条形码标识号码，因此大标签优选固定在人工操作员不用移位电池就可以看到并扫描的地方。

图3表示本系统使用的测试和数据获取装置。所示装置为BatteryCorpBC-T2000装置。但是，可以使用不同的测试器，这种测试器应该能够从条形码阅读器输入数据，并具有输出数据文件的功能。条形码扫描器或阅读器优选与电池测试装置直接通信，以方便使用和可靠的交互。这种方式优选通过使用用于条形码阅读器并用于连接到计算机的端口6来实现。图3还示出了用于两个测试探头的端口7、A/C电流输入端口8和on/off开关9。由于本发明是能够与多种格式的数据文件交互的灵活平台，因此数据文件可以是多种格式。

特别地，电池测试器应该能够在内存中存储测试结果，将每次测试与有关的唯一扫描标识符相关联。该测试器还应该能够以工业标准文件格式，比如ASCII文本或Excel XLS格式输出测试结果。该测试器应该能够执行阻抗或电导测试(IEEE认可的技术)。许多使用固定电池的公司执行阻抗或电导测试。

在可替代的实施例中，该测试器可以协同红外温度计操作，该红外温度计或者集成在电池测试器上，或者与该测试器通信。该温度计将读取各个电池的温度和与该特定电池单元唯一标识符有关的温度。这种温度计将提供关于受测试电池单元的附加信息，该附加信息可以被读取、上载和存储。这种温度计将使得不再需要用分开的温度计来记录电池单元周围的环境温度，其中环境温度与电池测试数据一起被存储，并提供单个单元温度的更为准确的读数。

测试装置文件优选具有如下标题信息。首先，该文件包含位置码。这种码链接本发明的数据库，指示电池的位置。其次，环境温度连同测试信息一起被存储，因为电池温度与预期寿命有关。许多电池制造商由于保修要求也需要该信息。

测试装置文件优选具有如下详细信息。第一，用于标识单个电池单元的唯一标识符。第二，文件中包含测试日期和时间。第三，作为单个电池单元测试结果的测试值，典型为阻抗值或电导值。测试值是电池可用状态的关键标识。阻抗越大或者电导越低(它们是相同属性的相反测量)，电池的可用状态越差。第四，跨接测试(strap test)值，它是可选的。跨接测试是当前电池本身和序列中下一电池(在串中)之间的互连测试。第五，作为电池的电压测定值的电压。电压是电池可用状态的另一标识，并且也是用于对电池充电的装置状态的标识。

数据库管理是本发明的另一组成部分。每个电池测试数据点，连同与该单个电池单元相关联的唯一标识符值一起被存储。这样就使趋势分析报告和单个电池详细报告成为可能。

在操作中，用户使用非调制解调器电缆将电池测试装置连接到个人计算机(PC)的串口，非调制解调器电缆属于容易获得的标准计算机外围设备。链接软件使得将数据从测试和数据获取设备传送到PC的内部存储器变得便利。通常，用户点击在软件的图形用户界面(GUI)上显示的“传送”按钮。响应为“等待数据”。电池测试器上的提示将用户引导到下载数据的菜单选项。

然后用户登录到专有服务提供商网站。用户接着点击在该GUI内显示的上载数据图标。然后链接软件上载指定的数据文件到专有的web服务器。该web服务器处理该数据文件，从而将有关数据存储在OMS^TM数据库的适当表格中。

所存储的数据元素包括：

a.唯一的标识符(ID)

b.执行测试的用户的ID

c.测试日期和时间

d.测试类型(阻抗或电导)

e.测试测量值

f.跨接测量值(如果可用的话)

g.电压

h.环境温度

然后，本发明生成综合报告和分析，优选包括如下：

a.电池测试历史(位置详图)

b.电池测试概要(测试和结果的概述)

c.未测试的电池(验证工具)

d.电池安装时效(基于安装日期)

e.性能状态报告(基于用户定义的状态规则“通过”、“良好”、“警告”和“故障”对电池进行分组的分析)

f.替换预报(基于用户定义的标准估计将要替换的成本的分析)

自动通知是本发明的另一部分。该特征以用户定义的商业规则为基础。这些规则通常测试间隔和升级程序、自动的电池替换间隔和升级程序。这些商业规则可以由客户定义的商业单位规定。商业单位可以是地理区域、产品线分组等。这为用户在如何使用自动通知方法方面提供了极大的灵活性。所有通知优选通过电子邮件或者其它电子传输方式进行。

图4提供本发明处理的高级概述。OMS^TM软件将各个位置需要电池测试的自动电子邮件通知发送给有关技术人员。这种处理称为自动通知。被通知需要测试的人可以是内部(即客户公司雇员)或者外部(第三方)的技术人员。由于用户可能使用自动通知特征失效的OMS^TM软件，并且独自建立测试计划，因此这种自动通知特征并不是运行本发明所必需的。

技术人员使用电池测试器测试电池，并且通过网络连接，优选为例如国际互联网的全球计算机网络，将数据上载到OMS^TM专有数据库，该数据库优选位于服务器上。当接收到上载的数据文件时，OMS^TM软件立即处理该数据并发送自动报告(Auto Report)返回给该技术人员。该报告将指示电池是否全部“通过”，或者是否有“未通过”测试。该报告还可以根据该客户的商业规则(自动替换)，向该技术人员提供是否替换特定电池或者所有电池的指令。如果自动替换是激活的，OMS^TM软件将发送适当信息给有关安装技术人员。OMS^TM软件可以提供再利用文件，以使被替换的电池可以适当地再利用。

自动报告经由电池测试器生成，并且经过网络连接，优选通过例如国际互联网的全球计算机网络，发送到OMS^TM专有软件和OMS^TM数据库。

使用微软的编程工具构建OMS^TM软件平台。这种集成开发环境(IDE)包含加快开发的特征，比如自动语法管理、强大的编辑器、逐行调试、图形设计工具(包括可视的类和子类)和集成的数据库访问。该平台是完全面向对象的，从而向开发者提供完全继承性、封装性和多态性的优点。这就极大地减少了设计、编码和测试时间，从而产生高效率的快速应用开发(RAD)环境。

OMS^TM平台采用的工作方法可以称为商业功能建模(BFM)。开发工作量的全部倾向性都围绕商业规则和方法。这也可以称为对象功能模型。每个功能封装了特定的商业任务，然而从开发的观点来看，它也继承了执行预定任务所必需的任何及所有系统功能。例如，采购单对象将接受请求，访问必要数据，运用所有有关商业规则，验证发出的数据，更新数据库和生成响应，所有这些都在单个软件对象内执行。这是主要的体系结构优点。

图5显示的替换方法框架包括如下步骤：

与客户一起制订标准；

将标准转化为OMS^TM商业规则；

获取数据，识别位置和电池；

为每一个独立的电池箱(jar)/电池产生大标签；

测试电池并上载数据到OMS^TM；

将商业规则应用于测试结果中；

通过电子方式将替换指令通知给与将要替换的电池相关的技术人员。

图6还为替换确定方法列举了示例规则，汇总为：

普通规则是每X月测试电池，X是根据电池的特定型号而分配的值。X值可通过OMS^TM软件自动制定。示例中显示的X值是12个月。通常X值是3个月、6个月和12个月。

第2个X值是使用时效值，如果超过X月，商业规则就要替换电池。示例中的X值是60个月，规则中有根据电池的使用时效不替换电池的选项。

单个电池的测试结果上载到OMS^TM软件中。由将商业规则应用到测试结果而产生的优选状态选项将为：“通过”；“良好”；“警告”；或“故障”。OMS^TM将测试结果与已知的相关电池型号的基准进行比较。根据基准值和实际测试值之间的百分数差异，OMS^TM按照状态做出判定。例如，如果电池测试为1.87毫欧姆而基准是1.0毫欧姆，那么百分数差是87％，电池就是“故障”；如果电池测试为1.05毫欧姆，那么百分数差是5％，电池就是“通过”。测定状态的百分数标准是由客户设定并被输入到OMS^TM中商业规则设置。该方法用于两种欧姆测定形式——阻抗和电导。在图6中，根据被测试的电池的型号和对于“故障”的商业规则设置，示例显示2.87毫欧姆或大于2.87毫欧姆的测试结果将导致OMS^TM认为电池是“故障”状态。在图6中，阻抗值设为2.87毫欧姆，如果从测试结果得到的阻抗值大于2.87毫欧姆，系统将发布“故障”消息。

图6还显示了基于电池组平均差异的商业规则，该差异是通过将组内某一电池测量的欧姆测试值(阻抗或电导值)与电池组平均电导值对比而获得的。示例中，如果单个电池的电导值比电池组的平均电导值低25％，系统将产生替换通知信号。

尽管本系统完全是自动处理可能面临的最多问题，但是应该不要忽略用肉眼检查电池。这类在现场的肉眼检查是用来判定是否存在能影响电池寿命、安全考虑或造成潜在环境危害的不利情况。通常，如果检查发现电解液泄露、电池壳体破裂或其它涉及以上所担心的物理损坏，电池就要被替换了。

警告信号是一种条件消息，它允许用户决定是否应该更换电池。要考虑的一个因素是，与“警告”状态下的电池处于同一位置的其它电池是否要替换，替换警告状态下电池的同时替换其它电池可能更节约、更高效。这种观念还适用于电池组替换，如果事先确定电池故障的一定比例，或者电池组内几乎所有的电池都达到了预定的使用寿命，那么整个电池组应该被替换了。图6中的示例所显示的从安装日起的使用时效为3年，如果组内40％以上的电池产生了“故障”消息，或者至少使用了3年，将要产生替换消息。该商业规则利用了由客户测定和OMS^TM执行的两个设置：(1)引发替换所需的电池组的比例数，和(2)引发替换所需的使用时效。常见的比例范围是25％到50％，使用时效范围是2年到4年。

图7是显示了智能再部署框架的流程图。再部署框架开始于为电池用户制订标准，并将标准转化为OMS^TM软件内的商业规则。然后获取识别位置和电池的数据。为每个独立的电池箱或电池产生唯一的标识符，最好是与单个电池有关联的条形码标识符。然后测试电池并将数据上载给OMS^TM软件，该软件将生成的商业规则应用于测试结果。

由OMS^TM基于将商业规则应用于测试结果而生成的通知信号是再利用失效电池的信号或者是回收可再利用电池的信号。如果结果是再利用信号，OMS^TM系统可以为技术人员提供合理处理失效电池单元的再利用指令和证明文件。如果信号是回收可再利用的电池，那么OMS^TM系统就将电池单元智能匹配为可重新部署的电池组，这将有效地延长电池的使用寿命而不会破坏电源。为了实现这一目的，该信号将包括发给技术人员的正确替换或重新部署单个电池单元的指令。信号将指明被重新部署的电池的序列号，以及重新部署的一个电池或多个电池的位置。

图8是通过示例规则显示重新部署的智能匹配的流程图。检测电池状态，而且当OMS^TM系统处于重新部署的状态下，还要检测电池位置。检测电池的浮动电压(float voltage)，浮动电压是当电池与用于充电的电源，也称作充电器电源，连接时所测量的电压值。最后，检测电池的使用时效，以确定是否还值得被重新部署。

图8中的示例规则反映了实际的方法。就像替换方法中显示的那样，当电池的状态是通过时，才考虑重新部署。一旦确定了电池单元的位置，就关于电池单元能否在同样的位置或者同一市场范围内的其它地方被重新部署做出决定。如果再部署仍然为选项，那么OMS^TM就确定电池是否符合重新部署的浮动电压规范。图8中显示的最后一条规则表示，只有当电池的使用时效低于指定值(示例中为36个月)的时候，才进行再部署，因为只有当电池剩有足够的使用寿命证明再部署的合理性时，重新部署才是有利的。根据电池的类型，电池使用时效的标准从30个月到120个月不等。

最后，OMS^TM平台包含丰富的成套连接工具。它能够容易地输入/输出各种格式的数据，从纯文本到分隔文件到Excel到XML。实际上，电池测试器上载模块接受文本和XLS格式的数据。OMS^TM也可以直接存取任何适应ODBC的数据源，比如Oracle、DB2和其它数据库。但是，我们预期XML类将特别有利于OMS^TM与任何相关系统之间的无缝通信。

用于构建OMS^TM的指定产品包括：

●微软Visual FoxPro 7.0(IDE)

●West Wind Web连接(用于web服务的基本类)

●Macromedia HomeSite(HTML/JavaScript编辑器；任何可以使用的编辑器)

●IDAutomation.com条形码字体

●Adobe Acrobat 5.0

West Wind技术的web连接是用于构建web应用的基本类的框架。这些类执行所有用于认证、请求管理、对话管理、数据格式化和输出的低级功能。

由于其它修改或变化对于本领域技术人员是明显的，因此连同特定装置一起对本发明的原理进行了描述。然而应当理解，这种描述只是通过示例作出的，而不是对本发明范围的局限。

Claims (5)

1.一种电池测试和再部署通知方法，包括：

识别电池和每个所识别的电池的位置；

为每个所识别的电池产生唯一的标识符；

使用电池测试装置读取该唯一的标识符，并将该唯一的标识符存储在该电池测试装置中；

使用该电池测试装置测试每个所识别的电池，以获取测试结果；

从该电池测试装置中的数据端口输出该测试结果和该唯一的标识符，并将该唯一的标识符和该测试结果加载到计算机中；

产生一套匹配规则；

该套匹配规则具有用于确定电池可用状态的多个基准值；

将该套匹配规则应用于测试结果中；

基于测试结果和一基准值的比较而生成再部署通知信号。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括检查每个电池是否有损坏的物理标记。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述多个基准值包括使用时效和浮动电压值。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述使用时效为36个月。

5.如权利要求1所述的方法，其中再部署通知信号包括为将要再部署的电池单元键入的电池替换指令。

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