CN203520460U

CN203520460U - 基于rfid技术的智能化锂电池综合管理系统

Info

Publication number: CN203520460U
Application number: CN201320584211.5U
Authority: CN
Inventors: 黄福明; 李云飞; 黄俊宁
Original assignee: SUZHOU TERGAR IOT TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: Suzhou Wanjia Electric Co ltd
Priority date: 2013-09-22
Filing date: 2013-09-22
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2023-09-22

Abstract

本实用新型提供一种基于RFID技术的智能化锂电池综合管理系统，包括锂电池保护板单元、阅读器和锂电池服务管理器平台，锂电池保护板单元包括电池组保护模块、锂电池MCU处理器和RFID电子标签，阅读器包括RF射频模块、阅读器MCU处理器、GPS模块和网络通信模块，该管理系统可以实时检测锂电池的状态，并可直接通过RFID电子标签直接传送给阅读器，并直接通过Internet传送至锂电池管理服务器，Internet网络具有连接实时性好、受干扰能力强、部署不收空间限制等优点，操作方式比较便利。使用该阅读器作为锂电池信息收集的节点，能够将锂电池数据实时的收集至上位机服务器管理平台，实现锂电池管理的各种应用。

Description

基于RFID技术的智能化锂电池综合管理系统

技术领域

本实用新型涉及一种锂电池管理系统，特别涉及一种基于RFID技术的智能化锂电池管理系统。

背景技术

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。二十世纪90年代以来，锂电池的研究和生产都取得了重大的进展，在各个领域的应用也越来越广泛。由于锂电池具有放电电压稳定、工作温度范围宽、自放电率低、储存寿命长、无记忆效应、体积小、重量轻及无公害等众多优点，目前已逐渐替代铅酸蓄电池、镍镉蓄电池，成为动力电池的主流产品，在各行各业被广泛使用。然而锂电池由于本身特性比较活跃、能量密度高，使得其安全性难以得到确保。锂电池的过度充电(以下简称“过充”)、过度放电(以下简称“过放”)和电池组间的电量不平衡等异常工作状态都会造成其永久性的损坏，会严重影响锂电池的性能与寿命。锂电池过充甚至可能造成锂电池爆炸造成人员伤亡和财产损失的事故。

传统的锂电池保护方法是使用具有一定处理功能的设备（如单片机）来集中采集、处理电池数据（包括电池电压、电流、温度等），通过这些数据判断电池所处的状态，依据一定的管理方法，对电池采取智能化的管理方式，以求达到最有效使用电池容量和延长电池使用寿命的目的。当前锂电池的管理系统通常都是监控测量的大容量智能化锂电池管理系统。由于某些应用场合，特别是电池容量大，性能要求高的场合，现逐步地采用基于专用芯片的锂电池管理系统。

目前锂电池管理系统实现方案主要有两种，一种是通过为每个锂电池粘贴无源RFID标签来识别管理，通过无源RFID阅读器来读取电池身份信息；另一种是通过有线连接的方式，读取锂电池内部信息，实现锂电池数据管理。上述两种技术方案都存在一定的缺陷：

使用无源RFID标签的管理方案，首先此方案应用范围相当有限，无源RFID标签只能提供电池的id身份信息，至于电池内部的运行状态，锂电池的位置信息无法获知。此方案适用于个数统计，对于锂电池信息管理无能为力；其次无源RFID阅读器的读写距离较短，长距离通信能力有限，在户外部署会受到很大的限制。如果强行增大无源RFID的发射功率，其对人体的伤害是非常大的。

有线通信方案，此方案一般将锂电池运行信息保存在电动车内部，待电动车到达特定节点（例如仓库、维修站点等）后再通过有线的方式将数据上传至管理平台。其管理方式能够实现锂电池内部信息获取，但其问题在于无法满足实时性和移动性的要求，在信息的及时获取、定位等、防盗追踪等应用方面力不从心。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种高效、有序、具备实时数据反馈和主动信息交互能力的锂电池综合管理系统。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种基于RFID技术的智能化锂电池综合管理系统，包括安装在锂电池上的锂电池保护板单元、阅读器和锂电池服务管理器平台，所述锂电池保护板单元包括电池组保护模块、锂电池MCU处理器和RFID电子标签，所述电池组保护模块、RFID电子标签与所述锂电池MCU处理器连接，所述电池组保护模块用于实现对锂电池的工作状态进行管理，并且在锂电池出现故障时发送反馈信息给所述锂电池MCU处理器；所述阅读器包括RF射频模块、阅读器MCU处理器、GPS模块和网络通信模块，所述RF射频模块、GPS模块、网络通信模块与所述阅读器MCU处理器连接，所述RF射频模块与所述RFID电子标签无线通讯连接，所述网络通信模块与所述锂电池服务管理器平台通讯连接。

优选地，所述电子标签为有源电子标签。

优选地，该管理系统还包括用户终端，所述锂电池服务管理器平台与所述用户终端通讯连接。

优选地，所述RF射频模块还与一高频信号放大模块连接，所述高频信号放大模块用于增强所述RF射频模块发出的无线信号强度。

如上所述，本实用新型的基于RFID技术的智能化锂电池综合管理系统具有以下有益效果：该管理系统在锂电池上安装电池组保护模块，通过电池保护模块可以实时检测锂电池的状态，并可直接通过RFID电子标签直接传送给阅读器，阅读器上设有网络通信模块，网络通信模块可通过嵌入的TCP/IP协议直接与Internet连接，这样阅读器读取的锂电池信息就可直接通过Internet传送至锂电池管理服务器，Internet网络具有连接实时性好、受干扰能力强、部署不收空间限制等优点，操作方式比较便利。使用该阅读器作为锂电池信息收集的节点，能够快速建立锂电池管理系统的感知层，将锂电池数据实时的收集至上位机服务器管理平台，从而实现锂电池管理的各种应用。

附图说明

图1为本实用新型实施例智能化锂电池综合管理系统的系统框图

图2实用新型实施例锂电池保护板单元的方框示意图。

图3实用新型实施例阅读器的方框示意图。

元件标号说明

1 电池组保护模块

2 锂电池MCU处理器

3 RFID电子标签

4 RF射频模块

5 阅读器MCU处理器

6 网络通讯模块

7 GPS模块

8 锂电池服务器管理平台

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1、2、3知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示，本发明公开了一种基于RFID技术的智能化锂电池综合管理系统，该管理系统包括安装在锂电池上的锂电池保护板单元、阅读器和锂电池服务管理器平台8，锂电池保护板单元用于采集所在锂电池上的实时状态信息并通过阅读器发送给锂电池服务管理器平台8，这样人们就可通过锂电池服务管理器平台8了解锂电池的状态，并可同时对锂电池进行控制。

如图2所示，锂电池保护板单元包括电池组保护模块1、锂电池MCU处理器2和RFID电子标签3，电池组保护模块1、RFID电子标签3与锂电池MCU处理器2连接。电池组保护模块1主要实现的功能有过压保护、欠压保护、放电过流/短路保护、充电过流/短路保护以及通过一个强健的平衡算法来实现锂电池组的平衡管理，确保整个电池组工作在最佳状态，并且在锂电池出现故障时发送反馈信息给锂电池MCU处理器2，锂电池MCU处理器2可将电池组保护模块1发送的信息送至RFID电子标签3，由RFID电子标签3向外发送给阅读器。

本系统中RFID电子标签3采用2.4GHz特高频段的有源电子标签，符合IEEE802.15.4标准，与无线RFID系统相比，其通信距离远，对人体的影响较小。RFID电子标签3实现与RFID阅读器之间的无线数据通信，锂电池MCU处理器2负责处理与阅读器之间的协议交互。交互协议命令主要有三种：一个是连接请求命令，当收到此命令时，代表有阅读器向其发出连接请求，锂电池MCU处理器2则通过RFID电子标签3返回连接确认数据包，并且进入连接状态。第二种是保持连接命令，收到此命令代表阅读器询问其连接状态，锂电池MCU处理器2返回连接确认数据包。第三种是数据命令，收到此命令代表阅读器请求获取锂电池的信息数据，锂电池MCU处理器2则通过解析获取信息数据类型返回相应的数据内容。

如图3所示，阅读器包括RF射频模块4、阅读器MCU处理器5、GPS模块7和网络通信模块6，RF射频模块4、GPS模块7、网络通信模块6与阅读器MCU处理器连接，网络通信模块6与所述锂电池服务管理器平台通讯连接。GPS模块7用于向阅读器MCU处理器5提供该阅读器的位置信息；RF射频模块4用来与RFID电子标签3进行通信。阅读器MCU处理器5运行一个锂电池侦测和数据采集协议，该协议主要处理连接周围的客户端(锂电池保护板)、判断已连接客户端是否在线，获取客户端数据。网络通信模块可通过嵌入的TCP/IP协议直接与Internet连接，这样阅读器读取的锂电池信息就可直接通过Internet传送至锂电池管理服务器。作为一种优选实施例，RF通信模块4还与一高频信号放大模块连接，高频信号放大模块用于增强RF通信模块4发出的无线信号强度，这样可增加无线信号传输距离。

阅读器与锂电池服务管理器平台8使用TCP（Transmission Control Protocol传输控制协议）协议作为数据通信方式，已确保数据传输的可靠性。锂电池服务管理器平台8将收集的锂电池信息数据存储至数据库，包括锂电池包的运行状态，故障信息，地理位置信息，身份信息。通过这些数据来实现多种锂电池管理应用，如库存管理、车辆定位管理、车辆身份识别、锂电池防盗追踪、锂电池回收管理等等。负责接收数据的软件部分以系统服务形式常驻于服务器中，从而保持与阅读器之间的通信连接。而负责数据分析处理的软件部分则可以通过多种形式来实现，如单机形式或者Web网页形式均可。该管理系统还可设置电脑、手机、Ipad等用户终端，锂电池管理服务器还可通过Internet网络与各用户终端连接，这样用户就可实时了解锂电池的状态。同时通过锂电池管理服务器还可对锂电池的工作状况进行控制，这样可便于锂电池的维护，同时还能起到防盗功能。

该管理系统在锂电池上安装电池组保护模块，通过电池保护模块可以实时检测锂电池的状态，并可直接通过RFID电子标签直接传送给阅读器，阅读器上设有网络通信模块，网络通信模块可通过嵌入的TCP/IP协议直接与Internet连接，这样阅读器读取的锂电池信息就可直接通过Internet传送至锂电池管理服务器，Internet网络具有连接实时性好、受干扰能力强、部署不收空间限制等优点，操作方式比较便利。使用该阅读器作为锂电池信息收集的节点，能够快速建立锂电池管理系统的感知层，将锂电池数据实时的收集至上位机服务器管理平台，从而实现锂电池管理的各种应用。该管理系统将RFID技术与电池管理系统技术相结合，实现了对锂电池更全面更完善的保护以及管理功能。使得系统具有较高的可靠性，能够完成动力锂电池组生命周期管理、电池防盗、电池回收等管理服务。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种基于RFID技术的智能化锂电池综合管理系统，包括安装在锂电池上的锂电池保护板单元、阅读器和锂电池服务管理器平台，其特征在于：

所述锂电池保护板单元包括电池组保护模块、锂电池MCU处理器和RFID电子标签，所述电池组保护模块、RFID电子标签与所述锂电池MCU处理器连接，所述电池组保护模块用于实现对锂电池的工作状态进行管理，并且在锂电池出现故障时发送反馈信息给所述锂电池MCU处理器；

所述阅读器包括RF射频模块、阅读器MCU处理器、GPS模块和网络通信模块，所述RF射频模块、GPS模块、网络通信模块与所述阅读器MCU处理器连接，所述RF射频模块与所述RFID电子标签无线通讯连接，所述网络通信模块与所述锂电池服务管理器平台通讯连接。

2.根据权利要求1所述的基于RFID技术的智能化锂电池综合管理系统，其特征在于：所述电子标签为有源电子标签。

3.根据权利要求1所述的基于RFID技术的智能化锂电池综合管理系统，其特征在于：该管理系统还包括用户终端，所述锂电池服务管理器平台与所述用户终端通讯连接。

4.根据权利要求1所述的基于RFID技术的智能化锂电池综合管理系统，其特征在于：所述RF射频模块还与一高频信号放大模块连接，所述高频信号放大模块用于增强所述RF射频模块发出的无线信号强度。