CN211702078U - 基于云-端混合状态预估的电池管理器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于云‑端混合状态预估的电池管理器，包括物联网终端电池管理装置和云平台虚拟电池管理装置，云平台虚拟电池管理装置和物联网终端电池管理装置通过无线蜂窝网络或5G网络通信。本实用新型的基于云‑端混合状态预估的电池管理器，解决了现有技术中存在的，关于具有间歇性工作模式的物联网终端在处于休眠期时，无法准确更新相关的电池管理信息服务的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于电池管理装置技术领域，涉及一种基于云-端混合状态预估的电池管理器。
背景技术
电池组作为各种设备提供能量的核心，采用电池管理系统可以延长电池组的使用寿命，保证电池组高效安全运行。目前电池管理系统多数在物联网终端进行本地电池管理，但由于物联网终端存在休眠期长、工作期短的特点，物联网终端处于休眠期时，不能够及时采集终端电池组数据，以至于不能够提供实时的、不间断的电池管理服务。
近年来，物联网技术的迅速发展，有助于实现人与物或物与物之间的通信，利用物联网技术可以实现电池组参数的采集和传输。但是由于电池组会产生大量的数据，而物联网终端的存储和计算能力有限，而且物联网终端存在长时间的待机状态。针对物联网终端的间歇性工作，可以借助云平台强大的存储和计算能力，在物联网终端的休眠阶段实现大量电池数据的存储和传输，提供连续的、高精度的电池状态信息。以虚拟化技术为基础搭建的云平台，相比于自主构建的纯硬件环境，在计算资源和存储资源的廉价性、实用性、灵活性以及扩展性等方面有着诸多的优势。
现有的云平台电池管理仅以云平台实现电池数据存储和电池状态监测，没有充分利用云平台强大的计算能力。而物联网终端具有“休眠期长、工作期短”的特点，若不能利用云平台的计算能力，则在物联网终端处于休眠期时，无法准确更新相关的电池管理信息服务。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于云-端混合状态预估的电池管理器，解决了现有技术中存在的，关于具有间歇性工作模式的物联网终端在处于休眠期时，无法准确更新相关的电池管理信息服务的问题。
本实用新型所采用的技术方案是，基于云-端混合状态预估的电池管理器，包括物联网终端电池管理装置和云平台虚拟电池管理装置，云平台虚拟电池管理装置和物联网终端电池管理装置通过无线蜂窝网络或5G网络通信。
本实用新型的特征还在于，
物联网终端电池管理装置包括终端电池组，终端电池组依次电连接有数据采集模块、终端控制模块、电池状态估算模块，终端控制模块还电连接有均衡保护模块，均衡保护模块电连接终端电池组，终端控制模块电连接有物联网通信模块，物联网通信模块与云平台虚拟电池管理装置通过无线蜂窝网络或5G网络通信。
云平台虚拟电池管理装置包括云平台，云平台上设置有物联网开发平台、云存储模块、电池数据分析模块、电池状态预估模块、预估算法优化模块和电池状态监测模块，物联网开发平台和物联网通信模块通过无线蜂窝网络或5G网络通信，物联网开发平台与云存储模块之间通过云平台数据转发规则实现数据转发与存储，云存储模块与电池数据分析模块之间通过云平台数据转发规则实现数据调用与存储，电池数据分析模块与电池状态预估模块之间通过云平台数据转发规则实现数据传输，电池状态预估模块与预估算法优化模块之间通过云平台数据转发规则实现数据传输，预估算法优化模块和电池状态监测模块分别通过云平台数据转发规则与云存储模块之间实现数据存储和调用；
物联网开发平台用于完成物联网终端电池管理装置的接入并实现与物联网终端电池管理装置的数据传输；
云存储模块用于存储来自于物联网开发平台接收的物联网通信模块的电池数据，以及预估算法优化模块优化后的电池状态数据；
电池数据分析模块能识别电池组的异常电压、电流或温度值；
电池状态预估模块用于估算SoC和SoH电池状态值；
预估算法优化模块利用人工智能算法对电池的大量数据进行模型训练、生成及部署，在物联网终端处于休眠期间，根据历史数据与电池数据模型持续迭代更新电池状态；
电池状态监测模块对电池状态进行可视化管理，实现实时监测功能。
数据采集模块包括电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块，电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块均分别与终端电池组和终端控制模块电连接。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型利用物联网技术和云平台服务可以实现电池参数采集与传输，同时解决物联网终端存储空间、计算能力受限，以及物联网终端休眠期长、工作期短的动作特点所带来的问题。通过物联网通信技术将大量的电池数据传输至云平台进行存储和计算，并将相关命令通过物联网通信技术下发至终端，终端根据云平台的命令下发进行物联网终端电池的控制与管理。能够保证物联网终端处于休眠期时，利用云平台的虚拟电池管理器进行电池状态实时准确预估，提供连续、全面的电池管理服务。
附图说明
图1是本实用新型基于云-端混合状态预估的电池管理器的结构示意图；
图2是本实用新型基于云-端混合状态预估的电池管理器中数据采集模块的结构示意图。
图中，1.物联网终端电池管理装置，2.云平台虚拟电池管理装置，3.终端电池组，4.数据采集模块，5.终端控制模块，6.电池状态估算模块，7.均衡保护模块，8.物联网通信模块，9.云平台，10.物联网开发平台，11.云存储模块，12.电池数据分析模块，13.电池状态预估模块，14.预估算法优化模块，15.电池状态监测模块；
4-1.电压采集模块，4-2.电流采集模块，4-3.温度采集模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型基于云-端混合状态预估的电池管理器，其结构如图1所示，包括物联网终端电池管理装置1和云平台虚拟电池管理装置2，云平台虚拟电池管理装置2和物联网终端电池管理装置1通过无线蜂窝网络或5G网络通信。
物联网终端电池管理装置1包括终端电池组3，终端电池组3依次电连接有数据采集模块4、终端控制模块5、电池状态估算模块6，终端控制模块5还电连接有均衡保护模块7，均衡保护模块7电连接终端电池组3，终端控制模块5电连接有物联网通信模块8，物联网通信模块8与云平台虚拟电池管理装置2通过无线蜂窝网络或5G网络通信。
云平台虚拟电池管理装置2包括云平台9，云平台9上设置有物联网开发平台10、云存储模块11、电池数据分析模块12、电池状态预估模块13、预估算法优化模块14和电池状态监测模块15，物联网开发平台10和物联网通信模块8通过无线蜂窝网络或5G网络通信，物联网开发平台10与云存储模块11之间通过云平台数据转发规则实现数据转发与存储，云存储模块11与电池数据分析模块12之间通过云平台数据转发规则实现数据调用与存储，电池数据分析模块12与电池状态预估模块13之间通过云平台数据转发规则实现数据传输，电池状态预估模块13与预估算法优化模块14之间通过云平台数据转发规则实现数据传输，预估算法优化模块14和电池状态监测模块15分别通过云平台数据转发规则与云存储模块11之间实现数据存储和调用。
物联网开发平台10用于完成物联网终端电池管理装置1的接入并实现与物联网终端电池管理装置1的数据传输；
云存储模块11用于存储来自于物联网开发平台10接受的物联网通信模块8的电池数据，以及预估算法优化模块14优化后的电池状态数据；
电池数据分析模块12能识别电池组的异常电压、电流或温度值；
电池状态预估模块13用于估算SoC和SoH电池状态值；
预估算法优化模块14利用人工智能算法对电池的大量数据进行模型训练、生成及部署，在物联网终端处于休眠期间，根据历史数据与电池数据模型持续迭代更新电池状态；
电池状态监测模块15对电池状态进行可视化管理，实现实时监测功能。
如图2所示，数据采集模块4包括电压采集模块4-1、电流采集模块4-2和温度采集模块4-3，电压采集模块4-1、电流采集模块4-2和温度采集模块4-3均分别与终端电池组3和终端控制模块5电连接。
本实用新型的终端电池组3作为电池管理器的控制对象，为电池管理提供数据支撑。
数据采集模块4分为电压采集、电流采集和温度采集，可直接测量电池的电压、电流和温度等参数，并进行实时监测。具体参数量为单电池电压与串联电池组的总电压、电池充电电流和放电电流，以及电池运行时的自身温度和环境温度。SoC和SoH等电池状态，需要通过对电池电压、电流和温度等直接测量参数进行计算后得出。
终端控制模块5是物联网终端电池管理的核心。终端控制模块5在收到数据采集模块4的电池数据后，将其传输至电池状态估算模块6进行计算。同时将电池数据暂时存储，在电池状态估算模块6计算出电池状态值之后，将所有电池数据传输至物联网通信模块8，另外，终端控制模块5根据云平台反馈的电池状态预估和监测结果，向均衡保护模块下达执行命令。
均衡保护模块7防止电池加速老化、寿命缩短以及燃烧甚至爆炸，以及确保电池组在充放电过程中的任意时刻，各单电池的电量一致。
电池状态估算模块6通过相应的算法，对电池的电压、电流和温度等数据进行计算，得出SoC和SoH等电池状态值。
数据采集模块4、终端控制模块5、电池状态估算模块6和均衡保护模块7可采用Renesas的RAJ240100芯片及其相关外围电路实现。
物联网通信模块8是物联网终端电池管理和云平台虚拟电池管理之间数据传输的桥梁，物联网通信模块将终端控制模块的电池数据上传至云平台的物联网开发平台10，以及接收云平台虚拟电池管理装置2的相关数据和命令下发，物联网通信模块8可采用NB-IoT无线通信模块。
云平台9提供一站式开发工具，用于完成物联网终端电池设备的接入和管理，以及数据存储与分析、算法实现与优化、电池状态监测等电池管理任务。平台9可采用华为云平台。
物联网开发平台10用于完成物联网终端电池管理装置1的接入并实现与物联网终端电池管理装置1的数据传输；物联网开发平台10可在华为云的IOT物联网功能中实现。
云存储模块11主要用于存储来自于物联网终端的电池数据，以及通过云平台虚拟电池管理中预估算法优化后的电池状态数据。云存储模块10可采用华为云的对象存储服务OBS。
电池数据分析模块12是为了识别电池组的异常电压、电流或温度值，通过启动物联网终端保护电路，避免对电池组或设备造成损害。同时，通过对电池数据的分析，掌握电池组的相关情况。电池数据分析模块12可采用华为云的物联网数据分析服务。
电池状态预估模块13用于计算SoC和SoH等电池状态值。由于物联网终端的计算能力有限，所以借助于云平台强大的计算能力和数据分析功能，更有利于提高电池状态预估精度。
预估算法优化模块14通过利用深度学习算法对电池的大量数据进行模型训练、生成及部署，在物联网终端处于休眠期间，根据历史数据与电池数据模型实时准确预估电池状态，提高电池状态的预估精度。
电池状态预估模块13和预估算法优化模块14可在华为云的AI开发平台ModelArts中实现。
电池状态监测模块15对电池状态进行可视化管理，实现实时监测功能。
本实用新型的工作原理为：
数据采集模块4将电池数据传输至终端控制模块5；终端控制模块5将电池数据传输至电池状态估算模块6；电池状态估算模块6计算出电池状态值之后，将电池状态数据返回至终端控制模块5，由终端控制模块5将所有电池数据传输至物联网通信模块8；物联网通信模块8将所有电池数据通过物联网通信协议上传至物联网开发平台10。
物联网开发平台10将收到的电池数据转发至云存储模块11；电池数据分析模块12调用云存储模块11中的电池数据进行分析，并将分析结果返回至云存储模块11；电池状态预估模块13对分析后的电池数据进行计算，得出电池状态值；预估算法优化模块14通过人工智能算法对电池数据进行建模，提高电池状态预估精度；电池状态监测模块15对电池状态信息进行可视化，实现实时监测。
Claims (5)
1.基于云-端混合状态预估的电池管理器，其特征在于，包括物联网终端电池管理装置(1)和云平台虚拟电池管理装置(2)，所述云平台虚拟电池管理装置(2)和物联网终端电池管理装置(1)通过无线蜂窝网络或5G网络通信。
2.根据权利要求1所述的基于云-端混合状态预估的电池管理器，其特征在于，所述物联网终端电池管理装置(1)包括终端电池组(3)，所述终端电池组(3)依次电连接有数据采集模块(4)、终端控制模块(5)、电池状态估算模块(6)，所述终端控制模块(5)还电连接有均衡保护模块(7)，所述均衡保护模块(7)电连接所述终端电池组(3)，所述终端控制模块(5)电连接有物联网通信模块(8)，所述物联网通信模块(8)与云平台虚拟电池管理装置(2)通过无线蜂窝网络或5G网络通信。
3.根据权利要求2所述的基于云-端混合状态预估的电池管理器，其特征在于，所述云平台虚拟电池管理装置(2)包括云平台(9)，所述云平台(9)上设置有物联网开发平台(10)、云存储模块(11)、电池数据分析模块(12)、电池状态预估模块(13)、预估算法优化模块(14)和电池状态监测模块(15)，所述物联网开发平台(10)和物联网通信模块(8)通过无线蜂窝网络或5G网络通信，所述物联网开发平台(10)与云存储模块(11)之间通过云平台数据转发规则实现数据转发与存储，所述云存储模块(11)与电池数据分析模块(12)之间通过云平台数据转发规则实现数据调用与存储，所述电池数据分析模块(12)与电池状态预估模块(13)之间通过云平台数据转发规则实现数据传输，所述电池状态预估模块(13)与预估算法优化模块(14)之间通过云平台数据转发规则实现数据传输，所述预估算法优化模块(14)和电池状态监测模块(15)分别通过云平台数据转发规则与云存储模块(11)之间实现数据存储和调用。
4.根据权利要求3所述的基于云-端混合状态预估的电池管理器，其特征在于，所述物联网开发平台(10)用于完成物联网终端电池管理装置(1)的接入并实现与物联网终端电池管理装置(1)的数据传输；
所述云存储模块(11)用于存储来自于物联网开发平台(10)接受的物联网通信模块(8)的电池数据，以及预估算法优化模块(14)优化后的电池状态数据；
所述电池数据分析模块(12)能识别电池组的异常电压、电流或温度值；
所述电池状态预估模块(13)用于估算SoC和SoH电池状态值；
所述预估算法优化模块(14)利用人工智能算法对电池的大量数据进行模型训练、生成及部署，在物联网终端处于休眠期间，根据历史数据与电池数据模型持续迭代更新电池状态；
所述电池状态监测模块(15)对电池状态进行可视化管理，实现实时监测功能。
5.根据权利要求4所述的基于云-端混合状态预估的电池管理器，其特征在于，所述数据采集模块(4)包括电压采集模块(4-1)、电流采集模块(4-2)和温度采集模块(4-3)，所述电压采集模块(4-1)、电流采集模块(4-2)和温度采集模块(4-3)均分别与终端电池组(3)和终端控制模块(5)电连接。
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| CN115144756A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-10-04 | 深圳市冰旭科技有限公司 | 一种基于5gnb-iot技术的新能源安全预警管理系统及方法 |
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