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      電池組智能管理系統(tǒng)及管理方法

      文檔序號:9434775閱讀:521來源:國知局
      電池組智能管理系統(tǒng)及管理方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及到一種電池組智能管理系統(tǒng)及管理方法。具體為采用信息采集與傳輸裝置將電池工作信息傳輸?shù)皆破脚_,以便給電池的設(shè)計與生產(chǎn)商標(biāo)提供電池工作參數(shù)。同時對電池早期故障進行干預(yù),以提高電池的使用的壽命。
      【背景技術(shù)】
      [0002]當(dāng)今人類已進入能源與環(huán)境的矛盾時代。一方面,會產(chǎn)生大量有害排放的能源被大量使用,造成了環(huán)境的嚴(yán)重破壞,對人類的生存環(huán)境造成威脅;另一方面,為了人類經(jīng)濟的發(fā)展與生活的便利還不得不使用這些高污染的能源,比如說石油。為了扭轉(zhuǎn)這種局面,清潔能源已成為未來發(fā)展的驅(qū)動力。目前,電能是最被看好的清潔能源之一,由于其二氧化碳排放量非常低,而且為可再生能源,被認為是在絕大部分領(lǐng)域替代石油的一種很好的能源。因此,可充電式電池尤其是動力型電池的應(yīng)用得到空前擴大,而人們對于電池的質(zhì)量要求也越來越高。
      [0003]但現(xiàn)目前充電電池卻遇到發(fā)展瓶頸,使用壽命不佳就是發(fā)展瓶頸之一,因為充電電池的造價成本較高,所以希望其使用時間能夠更長,以抵消高額的制造成本。電池壽命的下降最顯著的表現(xiàn)就是其電池容量明顯降低,容量降低后造成可用的時間變短,需要更頻繁地進行充電才能使用。反應(yīng)在車輛電池上就表現(xiàn)為車輛可巡航的里程變少,設(shè)備可持續(xù)工作的時間變短。
      [0004]因此提高電池的使用壽命非常關(guān)健,如何能提高電池的使用壽命,這當(dāng)然必須得從電池的設(shè)計和生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行把控。由于電池都是基于電化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)用,而在生產(chǎn)過程中由于電化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性和無法再現(xiàn)性而變得對電池質(zhì)量難于管控。由于制造的變異性,無法確保每只電池的性能完全一致,所以就導(dǎo)致了這種稱為“單只落后”的現(xiàn)象存在。動力電池往往都是以并聯(lián),串聯(lián)或者混合的連接方式成組使用,而在使用與維修環(huán)節(jié),由于一只或者幾只性能與組內(nèi)其它差異(內(nèi)阻、充電接受能力等),就會造成電池組內(nèi)的一個或數(shù)只電池性能迅速下降,即使更換新的單只電池組成新的電池組,由于與組內(nèi)其他電池的性能存在差異,所以在很短時間內(nèi)又會出現(xiàn)性能不同現(xiàn)象,給整個電池組造成影響。電池在使用過程中由于種種原因?qū)е路钦A踊?,使用戶、維修商和生產(chǎn)廠商蒙受損失;目前的檢測方法和手段,故障電池檢測時間長,用戶、維修商無法承受因電池檢修而帶來的宕機時間,只好盲目以新?lián)Q舊,人為造成價值損失。隨著電池應(yīng)用規(guī)模的擴大,以上現(xiàn)象不僅造成用戶的嚴(yán)重不滿意,也導(dǎo)致生產(chǎn)廠商的成本升高,而且電池本身在非正常壽命終結(jié)情況下被淘汰,也造成了一定的環(huán)境負荷以及社會經(jīng)濟價值的損失等等。
      [0005]對于電池生產(chǎn)廠商來講,能夠完整的把握包括電池生產(chǎn)、使用過程中的信息,不斷對產(chǎn)品質(zhì)量進行rocA循環(huán),可以確保為用戶提供性能更佳的電池;而對于經(jīng)銷商或者售后服務(wù)來講,能夠及時了解用戶在使用過程中電池的質(zhì)量表現(xiàn),一則可以在電池出現(xiàn)問題時快速進行判斷以提高時效性,二則甚至在用戶使用過程中及時發(fā)現(xiàn)潛在問題或者初期小問題從而做到提前干預(yù),進行初期的補救措施以提高電池的使用壽命來提高客戶的滿意度。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0006]為了解決上述問題,本發(fā)明提供了電池組智能管理系統(tǒng)及管理方法,不僅能在電池的使用過程中有效地對電池進行保護,而且可以將電池的使用信息數(shù)據(jù)提供到云平臺,讓電池生產(chǎn)與銷售廠家掌握電池使用情況,以對生產(chǎn)、使用環(huán)節(jié)進行干預(yù),提高電池質(zhì)量。
      [0007]本發(fā)明的電池組智能管理系統(tǒng),設(shè)置在電池組與充/用電器電路單元中,由設(shè)置在電池組與充/用電器之間的分流器、記錄儀、均衡器、MCU、儲存單元、數(shù)據(jù)傳輸單元組成,在單只電池內(nèi)設(shè)置有電池芯片;記錄儀設(shè)置在單只電池的正負極之間,對電池參數(shù)進行采樣;均衡器設(shè)置在兩只電池之間,對電池組進行電量均衡;電池芯片與MCU連接,電池芯片采集電池相關(guān)信息并傳輸?shù)組CU。
      [0008]MCU分別與記錄儀、均衡器、微控制單元、數(shù)據(jù)傳輸單元連接。
      [0009]所述的數(shù)據(jù)傳輸單元包括與MCU連接的傳輸模塊,帶有數(shù)據(jù)傳輸功能的手機,以及云服務(wù)器;傳輸模塊與手機連接,手機與云服務(wù)器連接。
      [0010]如上所述的電池組智能管理系統(tǒng),具體為:所述的記錄儀連接在分流器兩端,對分流器兩極的電流參數(shù)取樣。
      [0011 ] 如上所述的電池組智能管理系統(tǒng),具體為:所述的記錄儀采用ADC電壓/電流測量芯片。
      [0012]如上所述的電池組智能管理系統(tǒng),具體為:所述的數(shù)據(jù)存儲單元為SD卡。
      [0013]如上所述的電池組智能管理系統(tǒng),具體為:所述的數(shù)據(jù)傳輸單元為藍牙模塊。
      [0014]本發(fā)明的電池組智能管理方法,按以下過程實現(xiàn):
      1、MCU向電池芯片發(fā)出采集電池溫度、電池ID號碼指令,記錄儀采集每只電池兩極的電壓數(shù)據(jù),采集分流器兩端的電壓數(shù)據(jù),用于間接測量充電/用電電流。
      [0015]2、MCU將采集到的數(shù)據(jù)對應(yīng)上時間標(biāo)簽;并通過計算電流方向確定所采集的數(shù)據(jù)是充電過程數(shù)據(jù)或用電過程數(shù)據(jù);通過時間標(biāo)簽和電流方向確定充電/放電時間,對照該電池容量規(guī)格判斷是否過充/過放電。
      [0016]3、 MCU根據(jù)采集到的充電電流大小和時間長短,判斷充電器的工作狀態(tài)是否正常。
      [0017]4、MCU根據(jù)采集到的溫度數(shù)據(jù)判斷是否發(fā)生熱失控。
      [0018]5、均衡器對比相連的兩只電池的電壓,當(dāng)兩只電池之間的電壓差超過設(shè)定的規(guī)格值,電壓高的電池通過均衡器開始向電壓低的電池充電直到電壓平衡,因此使整個充電/放電過程中整組電池保持電壓平衡,避免單只電池電壓落后現(xiàn)象發(fā)生。
      [0019]6、MCU將一次采集數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲單元,以備將該數(shù)據(jù)調(diào)取。
      [0020]7、按上述步驟1-5,MCU完成多次數(shù)據(jù)的采集與存儲,并做成數(shù)據(jù)包。
      [0021]8、MCU確認與手機連接后,將數(shù)據(jù)包通過藍牙傳輸模塊傳輸?shù)绞謾C。
      [0022]9、手機按收到數(shù)據(jù)后,確認與云平臺連接,然后將該數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_,在傳輸完成后,刪除該數(shù)據(jù)包;同時MCU指示刪除儲存單元中的數(shù)據(jù)包。
      [0023]如上所述的電池組智能管理方法,具體為,所述的充電與用電時長數(shù)據(jù)通過與MCU內(nèi)的時鐘信息比對,計算出充電與用電的時長數(shù)據(jù),并通過充電與用電的時長、電池電壓電流數(shù)據(jù),計算出電池做功,其計算公式為:Wh=n f oY (t) dt式中:
      η一一電池只數(shù) t——電池總的放電時間,h / (t)——電池放電曲線函數(shù)
      如上所述的電池組智能管理方法,具體為,所述的電池芯片與MCU采用單總線方式進行通訊,MCU與手機之間采用藍牙協(xié)議進行通訊。
      [0024]有益效果:
      1、本發(fā)明在電池組內(nèi)的每兩只電池之間設(shè)置均衡器,通過對兩只電池的電壓進行比較,當(dāng)電壓差超過設(shè)定的規(guī)格值時,連接電池的MOSFET開啟使電壓高的電池開始對電壓低的電池進行充電直到兩只電池的電壓差低于設(shè)定規(guī)格,從而使兩只電池的充/放電保持一致,以提尚電池的整體質(zhì)量,從而提尚電池的使用壽命。
      [0025]2、本發(fā)明能將電池的使用信息(包括電池的充電/用電電流、單只電池電壓、溫度等配合時間標(biāo)簽)進行存儲,并通過傳輸模塊與手機連接,利用手機的信息交換功能將電池的使用信息數(shù)據(jù)上傳到云平臺。電池的生產(chǎn)廠商可以根據(jù)讀取到的云平臺數(shù)據(jù),優(yōu)化電池設(shè)計,把控生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量,從而提供性能更佳的電池。
      [0026]電池的維護商可以在用戶使用過程中及時發(fā)現(xiàn)潛在問題或者初期小問題從而做到提前干預(yù),進行初期的補救措施以提高電池的使用壽命。當(dāng)用戶電池發(fā)生故障送修時,可以快速準(zhǔn)確的進行判斷,極大地縮短檢測時間,降低誤判率;
      3、可以根據(jù)收集到的充電電流和充電時間,對充電器性能進行判斷;
      4、通過電池芯片的溫度探測功能,對充電過程中的熱失效進行控制,防止電池過充電。說明書附圖
      圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)圖。
      【具體實施方式】
      [0027]本發(fā)明的電池組智能管理系統(tǒng),設(shè)置在電池組與充/用電器電路單元中,電池組與充/用電器電路包括設(shè)置在電池組與充/用電器之間的分流器、記錄儀、均衡器、MCU、儲存單元、數(shù)據(jù)傳輸單元組成;記錄儀為ADC電壓測量芯片,記錄儀被連接在高精度分流器和電池兩端,對分流器兩極的電流參數(shù)取樣。MCU為編程后的C51MCU。
      [0028]記錄儀接在每只電池的正負極之間和分流器的兩端,MCU與記錄儀相連進行通訊。MCU按照
      電池內(nèi)還設(shè)置有電池芯片(D S18 2 O ),電池芯片的體積小,并植入電池內(nèi)部,該芯片具有-55~125°C,精度0.50C的溫度檢測功能,能夠?qū)﹄姵剡M行溫度測量。電池芯片通過連接線與MCU相連,采用單總線方式與MCU通訊
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