基于rfid技術(shù)的智能化鋰電池綜合管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種基于RFID技術(shù)的智能化鋰電池綜合管理系統(tǒng)，包括鋰電池保護(hù)板單元、閱讀器和鋰電池服務(wù)管理器平臺，鋰電池保護(hù)板單元包括電池組保護(hù)模塊、鋰電池MCU處理器和RFID電子標(biāo)簽，閱讀器包括RF射頻模塊、閱讀器MCU處理器、GPS模塊和網(wǎng)絡(luò)通信模塊，該管理系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)檢測鋰電池的狀態(tài)，并可直接通過RFID電子標(biāo)簽直接傳送給閱讀器，并直接通過Internet傳送至鋰電池管理服務(wù)器，Internet網(wǎng)絡(luò)具有連接實(shí)時(shí)性好、受干擾能力強(qiáng)、部署不收空間限制等優(yōu)點(diǎn)，操作方式比較便利。使用該閱讀器作為鋰電池信息收集的節(jié)點(diǎn)，能夠?qū)囯姵財(cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)的收集至上位機(jī)服務(wù)器管理平臺，實(shí)現(xiàn)鋰電池管理的各種應(yīng)用。
【專利說明】基于RFID技術(shù)的智能化鋰電池綜合管理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種鋰電池管理系統(tǒng)，特別涉及一種基于RFID技術(shù)的智能化鋰電池管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。二十世紀(jì)90年代以來，鋰電池的研究和生產(chǎn)都取得了重大的進(jìn)展，在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。由于鋰電池具有放電電壓穩(wěn)定、工作溫度范圍寬、自放電率低、儲(chǔ)存壽命長、無記憶效應(yīng)、體積小、重量輕及無公害等眾多優(yōu)點(diǎn)，目前已逐漸替代鉛酸蓄電池、鎳鎘蓄電池，成為動(dòng)力電池的主流產(chǎn)品，在各行各業(yè)被廣泛使用。然而鋰電池由于本身特性比較活躍、能量密度高，使得其安全性難以得到確保。鋰電池的過度充電(以下簡稱“過充”)、過度放電(以下簡稱“過放”)和電池組間的電量不平衡等異常工作狀態(tài)都會(huì)造成其永久性的損壞，會(huì)嚴(yán)重影響鋰電池的性能與壽命。鋰電池過充甚至可能造成鋰電池爆炸造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的事故。
[0003]傳統(tǒng)的鋰電池保護(hù)方法是使用具有一定處理功能的設(shè)備(如單片機(jī))來集中采集、處理電池?cái)?shù)據(jù)(包括電池電壓、電流、溫度等)，通過這些數(shù)據(jù)判斷電池所處的狀態(tài)，依據(jù)一定的管理方法，對電池采取智能化的管理方式，以求達(dá)到最有效使用電池容量和延長電池使用壽命的目的。當(dāng)前鋰電池的管理系統(tǒng)通常都是監(jiān)控測量的大容量智能化鋰電池管理系統(tǒng)。由于某些應(yīng)用場合，特別是電池容量大，性能要求高的場合，現(xiàn)逐步地采用基于專用芯片的鋰電池管理系統(tǒng)。
[0004]目前鋰電池管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案主要有兩種，一種是通過為每個(gè)鋰電池粘貼無源RFID標(biāo)簽來識別管理，通過無源RFID閱讀器來讀取電池身份信息；另一種是通過有線連接的方式，讀取鋰電池內(nèi)部信息，實(shí)現(xiàn)鋰電池?cái)?shù)據(jù)管理。上述兩種技術(shù)方案都存在一定的缺陷:
[0005]使用無源RFID標(biāo)簽的管理方案，首先此方案應(yīng)用范圍相當(dāng)有限，無源RFID標(biāo)簽只能提供電池的id身份信息，至于電池內(nèi)部的運(yùn)行狀態(tài)，鋰電池的位置信息無法獲知。此方案適用于個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)，對于鋰電池信息管理無能為力；其次無源RFID閱讀器的讀寫距離較短，長距離通信能力有限，在戶外部署會(huì)受到很大的限制。如果強(qiáng)行增大無源RFID的發(fā)射功率，其對人體的傷害是非常大的。
[0006]有線通信方案，此方案一般將鋰電池運(yùn)行信息保存在電動(dòng)車內(nèi)部，待電動(dòng)車到達(dá)特定節(jié)點(diǎn)(例如倉庫、維修站點(diǎn)等)后再通過有線的方式將數(shù)據(jù)上傳至管理平臺。其管理方式能夠?qū)崿F(xiàn)鋰電池內(nèi)部信息獲取，但其問題在于無法滿足實(shí)時(shí)性和移動(dòng)性的要求，在信息的及時(shí)獲取、定位等、防盜追蹤等應(yīng)用方面力不從心。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種高效、有序、具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋和主動(dòng)信息交互能力的鋰電池綜合管理系統(tǒng)。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種基于RFID技術(shù)的智能化鋰電池綜合管理系統(tǒng)，包括安裝在鋰電池上的鋰電池保護(hù)板單元、閱讀器和鋰電池服務(wù)管理器平臺，所述鋰電池保護(hù)板單元包括電池組保護(hù)模塊、鋰電池MCU處理器和RFID電子標(biāo)簽，所述電池組保護(hù)模塊、RFID電子標(biāo)簽與所述鋰電池MCU處理器連接，所述電池組保護(hù)模塊用于實(shí)現(xiàn)對鋰電池的工作狀態(tài)進(jìn)行管理，并且在鋰電池出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)送反饋信息給所述鋰電池MCU處理器；所述閱讀器包括RF射頻模塊、閱讀器MCU處理器、GPS模塊和網(wǎng)絡(luò)通信模塊，所述RF射頻模塊、GPS模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊與所述閱讀器MCU處理器連接，所述RF射頻模塊與所述RFID電子標(biāo)簽無線通訊連接，所述網(wǎng)絡(luò)通信模塊與所述鋰電池服務(wù)管理器平臺通訊連接。
[0009]優(yōu)選地，所述電子標(biāo)簽為有源電子標(biāo)簽。
[0010]優(yōu)選地，該管理系統(tǒng)還包括用戶終端，所述鋰電池服務(wù)管理器平臺與所述用戶終端通訊連接。
[0011]優(yōu)選地，所述RF射頻模塊還與一高頻信號放大模塊連接，所述高頻信號放大模塊用于增強(qiáng)所述RF射頻模塊發(fā)出的無線信號強(qiáng)度。
[0012]如上所述，本實(shí)用新型的基于RFID技術(shù)的智能化鋰電池綜合管理系統(tǒng)具有以下有益效果:該管理系統(tǒng)在鋰電池上安裝電池組保護(hù)模塊，通過電池保護(hù)模塊可以實(shí)時(shí)檢測鋰電池的狀態(tài)，并可直接通過RFID電子標(biāo)簽直接傳送給閱讀器，閱讀器上設(shè)有網(wǎng)絡(luò)通信模塊，網(wǎng)絡(luò)通信模塊可通過嵌入的TCP/IP協(xié)議直接與Internet連接，這樣閱讀器讀取的鋰電池信息就可直接通過Internet傳送至鋰電池管理服務(wù)器，Internet網(wǎng)絡(luò)具有連接實(shí)時(shí)性好、受干擾能力強(qiáng)、部署不收空間限制等優(yōu)點(diǎn)，操作方式比較便利。使用該閱讀器作為鋰電池信息收集的節(jié)點(diǎn)，能夠快速建立鋰電池管理系統(tǒng)的感知層，將鋰電池?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)的收集至上位機(jī)服務(wù)器管理平臺，從而實(shí)現(xiàn)鋰電池管理的各種應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例智能化鋰電池綜合管理系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖
[0014]圖2實(shí)用新型實(shí)施例鋰電池保護(hù)板單元的方框示意圖。
[0015]圖3實(shí)用新型實(shí)施例閱讀器的方框示意圖。
[0016]元件標(biāo)號說明
[0017]1電池組保護(hù)模塊
[0018]2鋰電池MCU處理器
[0019]3 RFID電子標(biāo)簽
[0020]4 RF射頻模塊
[0021]5閱讀器MCU處理器
[0022]6網(wǎng)絡(luò)通訊模塊
[0023]7 GPS 模塊
[0024]8鋰電池服務(wù)器管理平臺
【具體實(shí)施方式】[0025]以下由特定的具體實(shí)施例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0026]請參閱圖1、2、3知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明公開了一種基于RFID技術(shù)的智能化鋰電池綜合管理系統(tǒng)，該管理系統(tǒng)包括安裝在鋰電池上的鋰電池保護(hù)板單元、閱讀器和鋰電池服務(wù)管理器平臺8，鋰電池保護(hù)板單元用于采集所在鋰電池上的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息并通過閱讀器發(fā)送給鋰電池服務(wù)管理器平臺8，這樣人們就可通過鋰電池服務(wù)管理器平臺8 了解鋰電池的狀態(tài)，并可同時(shí)對鋰電池進(jìn)行控制。
[0028]如圖2所示，鋰電池保護(hù)板單元包括電池組保護(hù)模塊1、鋰電池MCU處理器2和RFID電子標(biāo)簽3，電池組保護(hù)模塊1、RFID電子標(biāo)簽3與鋰電池MCU處理器2連接。電池組保護(hù)模塊1主要實(shí)現(xiàn)的功能有過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、放電過流/短路保護(hù)、充電過流/短路保護(hù)以及通過一個(gè)強(qiáng)健的平衡算法來實(shí)現(xiàn)鋰電池組的平衡管理，確保整個(gè)電池組工作在最佳狀態(tài)，并且在鋰電池出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)送反饋信息給鋰電池MCU處理器2，鋰電池MCU處理器2可將電池組保護(hù)模塊1發(fā)送的信息送至RFID電子標(biāo)簽3，由RFID電子標(biāo)簽3向外發(fā)送給閱讀器。
[0029]本系統(tǒng)中RFID電子標(biāo)簽3采用2.4GHz特高頻段的有源電子標(biāo)簽，符合IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，與無線RFID系統(tǒng)相比，其通信距離遠(yuǎn)，對人體的影響較小。RFID電子標(biāo)簽3實(shí)現(xiàn)與RFID閱讀器之間的無線數(shù)據(jù)通信，鋰電池MCU處理器2負(fù)責(zé)處理與閱讀器之間的協(xié)議交互。交互協(xié)議命令主要有三種:一個(gè)是連接請求命令，當(dāng)收到此命令時(shí),代表有閱讀器向其發(fā)出連接請求，鋰電池MCU處理器2則通過RFID電子標(biāo)簽3返回連接確認(rèn)數(shù)據(jù)包，并且進(jìn)入連接狀態(tài)。第二種是保持連接命令，收到此命令代表閱讀器詢問其連接狀態(tài)，鋰電池MCU處理器2返回連接確認(rèn)數(shù)據(jù)包。第三種是數(shù)據(jù)命令，收到此命令代表閱讀器請求獲取鋰電池的信息數(shù)據(jù)，鋰電池MCU處理器2則通過解析獲取信息數(shù)據(jù)類型返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)內(nèi)容。
[0030]如圖3所示，閱讀器包括RF射頻模塊4、閱讀器MCU處理器5、GPS模塊7和網(wǎng)絡(luò)通信模塊6，RF射頻模塊4、GPS模塊7、網(wǎng)絡(luò)通信模塊6與閱讀器MCU處理器連接，網(wǎng)絡(luò)通信模塊6與所述鋰電池服務(wù)管理器平臺通訊連接。GPS模塊7用于向閱讀器MCU處理器5提供該閱讀器的位置信息；RF射頻模塊4用來與RFID電子標(biāo)簽3進(jìn)行通信。閱讀器MCU處理器5運(yùn)行一個(gè)鋰電池偵測和數(shù)據(jù)采集協(xié)議，該協(xié)議主要處理連接周圍的客戶端(鋰電池保護(hù)板)、判斷已連接客戶端是否在線，獲取客戶端數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)通信模塊可通過嵌入的TCP/IP協(xié)議直接與Internet連接，這樣閱讀器讀取的鋰電池信息就可直接通過Internet傳送至鋰電池管理服務(wù)器。作為一種優(yōu)選實(shí)施例，RF通信模塊4還與一高頻信號放大模塊連接，高頻信號放大模塊用于增強(qiáng)RF通信模塊4發(fā)出的無線信號強(qiáng)度，這樣可增加無線信號傳輸距離。
[0031]閱讀器與鋰電池服務(wù)管理器平臺8使用TCP(Transmission Control Protocol傳輸控制協(xié)議)協(xié)議作為數(shù)據(jù)通信方式，已確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴ｄ囯姵胤?wù)管理器平臺8將收集的鋰電池信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫，包括鋰電池包的運(yùn)行狀態(tài)，故障信息，地理位置信息，身份信息。通過這些數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)多種鋰電池管理應(yīng)用，如庫存管理、車輛定位管理、車輛身份識別、鋰電池防盜追蹤、鋰電池回收管理等等。負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)的軟件部分以系統(tǒng)服務(wù)形式常駐于服務(wù)器中，從而保持與閱讀器之間的通信連接。而負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分析處理的軟件部分則可以通過多種形式來實(shí)現(xiàn)，如單機(jī)形式或者Web網(wǎng)頁形式均可。該管理系統(tǒng)還可設(shè)置電腦、手機(jī)、Ipad等用戶終端，鋰電池管理服務(wù)器還可通過Internet網(wǎng)絡(luò)與各用戶終端連接，這樣用戶就可實(shí)時(shí)了解鋰電池的狀態(tài)。同時(shí)通過鋰電池管理服務(wù)器還可對鋰電池的工作狀況進(jìn)行控制，這樣可便于鋰電池的維護(hù)，同時(shí)還能起到防盜功能。
[0032]該管理系統(tǒng)在鋰電池上安裝電池組保護(hù)模塊，通過電池保護(hù)模塊可以實(shí)時(shí)檢測鋰電池的狀態(tài)，并可直接通過RFID電子標(biāo)簽直接傳送給閱讀器，閱讀器上設(shè)有網(wǎng)絡(luò)通信模塊，網(wǎng)絡(luò)通信模塊可通過嵌入的TCP/IP協(xié)議直接與Internet連接，這樣閱讀器讀取的鋰電池信息就可直接通過Internet傳送至鋰電池管理服務(wù)器，Internet網(wǎng)絡(luò)具有連接實(shí)時(shí)性好、受干擾能力強(qiáng)、部署不收空間限制等優(yōu)點(diǎn)，操作方式比較便利。使用該閱讀器作為鋰電池信息收集的節(jié)點(diǎn)，能夠快速建立鋰電池管理系統(tǒng)的感知層，將鋰電池?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)的收集至上位機(jī)服務(wù)器管理平臺，從而實(shí)現(xiàn)鋰電池管理的各種應(yīng)用。該管理系統(tǒng)將RFID技術(shù)與電池管理系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對鋰電池更全面更完善的保護(hù)以及管理功能。使得系統(tǒng)具有較高的可靠性，能夠完成動(dòng)力鋰電池組生命周期管理、電池防盜、電池回收等管理服務(wù)。所以，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0033]上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種基于RFID技術(shù)的智能化鋰電池綜合管理系統(tǒng)，包括安裝在鋰電池上的鋰電池保護(hù)板單元、閱讀器和鋰電池服務(wù)管理器平臺，其特征在于:所述鋰電池保護(hù)板單元包括電池組保護(hù)模塊、鋰電池MCU處理器和RFID電子標(biāo)簽，所述電池組保護(hù)模塊、RFID電子標(biāo)簽與所述鋰電池MCU處理器連接，所述電池組保護(hù)模塊用于實(shí)現(xiàn)對鋰電池的工作狀態(tài)進(jìn)行管理，并且在鋰電池出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)送反饋信息給所述鋰電池MCU處理器；所述閱讀器包括RF射頻模塊、閱讀器MCU處理器、GPS模塊和網(wǎng)絡(luò)通信模塊，所述RF射頻模塊、GPS模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊與所述閱讀器MCU處理器連接，所述RF射頻模塊與所述RFID電子標(biāo)簽無線通訊連接，所述網(wǎng)絡(luò)通信模塊與所述鋰電池服務(wù)管理器平臺通訊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RFID技術(shù)的智能化鋰電池綜合管理系統(tǒng)，其特征在于:所述電子標(biāo)簽為有源電子標(biāo)簽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RFID技術(shù)的智能化鋰電池綜合管理系統(tǒng)，其特征在于:該管理系統(tǒng)還包括用戶終端，所述鋰電池服務(wù)管理器平臺與所述用戶終端通訊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RFID技術(shù)的智能化鋰電池綜合管理系統(tǒng)，其特征在于:所述RF射頻模塊還與一高頻信號放大模塊連接，所述高頻信號放大模塊用于增強(qiáng)所述RF射頻模塊發(fā)出的無線信號強(qiáng)度。
【文檔編號】H02J7/00GK203520460SQ201320584211
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】黃福明, 李云飛, 黃俊寧 申請人:蘇州德佳物聯(lián)科技有限公司