电池组智能管理系统及管理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到一种电池组智能管理系统及管理方法。具体为采用信息采集与传输装置将电池工作信息传输到云平台，以便给电池的设计与生产商标提供电池工作参数。同时对电池早期故障进行干预，以提高电池的使用的寿命。
【背景技术】
[0002]当今人类已进入能源与环境的矛盾时代。一方面，会产生大量有害排放的能源被大量使用，造成了环境的严重破坏，对人类的生存环境造成威胁；另一方面，为了人类经济的发展与生活的便利还不得不使用这些高污染的能源，比如说石油。为了扭转这种局面，清洁能源已成为未来发展的驱动力。目前，电能是最被看好的清洁能源之一，由于其二氧化碳排放量非常低，而且为可再生能源，被认为是在绝大部分领域替代石油的一种很好的能源。因此，可充电式电池尤其是动力型电池的应用得到空前扩大，而人们对于电池的质量要求也越来越高。
[0003]但现目前充电电池却遇到发展瓶颈，使用寿命不佳就是发展瓶颈之一，因为充电电池的造价成本较高，所以希望其使用时间能够更长，以抵消高额的制造成本。电池寿命的下降最显著的表现就是其电池容量明显降低，容量降低后造成可用的时间变短，需要更频繁地进行充电才能使用。反应在车辆电池上就表现为车辆可巡航的里程变少，设备可持续工作的时间变短。
[0004]因此提高电池的使用寿命非常关健，如何能提高电池的使用寿命，这当然必须得从电池的设计和生产环节进行把控。由于电池都是基于电化学反应的应用，而在生产过程中由于电化学反应的复杂性和无法再现性而变得对电池质量难于管控。由于制造的变异性，无法确保每只电池的性能完全一致，所以就导致了这种称为“单只落后”的现象存在。动力电池往往都是以并联，串联或者混合的连接方式成组使用，而在使用与维修环节，由于一只或者几只性能与组内其它差异(内阻、充电接受能力等)，就会造成电池组内的一个或数只电池性能迅速下降，即使更换新的单只电池组成新的电池组，由于与组内其他电池的性能存在差异，所以在很短时间内又会出现性能不同现象，给整个电池组造成影响。电池在使用过程中由于种种原因导致非正常劣化，使用户、维修商和生产厂商蒙受损失；目前的检测方法和手段，故障电池检测时间长，用户、维修商无法承受因电池检修而带来的宕机时间，只好盲目以新换旧，人为造成价值损失。随着电池应用规模的扩大，以上现象不仅造成用户的严重不满意，也导致生产厂商的成本升高，而且电池本身在非正常寿命终结情况下被淘汰，也造成了一定的环境负荷以及社会经济价值的损失等等。
[0005]对于电池生产厂商来讲，能够完整的把握包括电池生产、使用过程中的信息，不断对产品质量进行rocA循环，可以确保为用户提供性能更佳的电池；而对于经销商或者售后服务来讲，能够及时了解用户在使用过程中电池的质量表现，一则可以在电池出现问题时快速进行判断以提高时效性，二则甚至在用户使用过程中及时发现潜在问题或者初期小问题从而做到提前干预，进行初期的补救措施以提高电池的使用寿命来提高客户的满意度。
【发明内容】
[0006]为了解决上述问题，本发明提供了电池组智能管理系统及管理方法，不仅能在电池的使用过程中有效地对电池进行保护，而且可以将电池的使用信息数据提供到云平台，让电池生产与销售厂家掌握电池使用情况，以对生产、使用环节进行干预，提高电池质量。
[0007]本发明的电池组智能管理系统，设置在电池组与充/用电器电路单元中，由设置在电池组与充/用电器之间的分流器、记录仪、均衡器、MCU、储存单元、数据传输单元组成，在单只电池内设置有电池芯片；记录仪设置在单只电池的正负极之间，对电池参数进行采样；均衡器设置在两只电池之间，对电池组进行电量均衡；电池芯片与MCU连接，电池芯片采集电池相关信息并传输到MCU。
[0008]MCU分别与记录仪、均衡器、微控制单元、数据传输单元连接。
[0009]所述的数据传输单元包括与MCU连接的传输模块，带有数据传输功能的手机，以及云服务器；传输模块与手机连接，手机与云服务器连接。
[0010]如上所述的电池组智能管理系统，具体为:所述的记录仪连接在分流器两端，对分流器两极的电流参数取样。
[0011 ] 如上所述的电池组智能管理系统，具体为:所述的记录仪采用ADC电压/电流测量芯片。
[0012]如上所述的电池组智能管理系统，具体为:所述的数据存储单元为SD卡。
[0013]如上所述的电池组智能管理系统，具体为:所述的数据传输单元为蓝牙模块。
[0014]本发明的电池组智能管理方法，按以下过程实现:
1、MCU向电池芯片发出采集电池温度、电池ID号码指令，记录仪采集每只电池两极的电压数据，采集分流器两端的电压数据，用于间接测量充电/用电电流。
[0015]2、MCU将采集到的数据对应上时间标签；并通过计算电流方向确定所采集的数据是充电过程数据或用电过程数据；通过时间标签和电流方向确定充电/放电时间，对照该电池容量规格判断是否过充/过放电。
[0016]3、 MCU根据采集到的充电电流大小和时间长短，判断充电器的工作状态是否正常。
[0017]4、MCU根据采集到的温度数据判断是否发生热失控。
[0018]5、均衡器对比相连的两只电池的电压，当两只电池之间的电压差超过设定的规格值，电压高的电池通过均衡器开始向电压低的电池充电直到电压平衡，因此使整个充电/放电过程中整组电池保持电压平衡，避免单只电池电压落后现象发生。
[0019]6、MCU将一次采集数据存储到数据存储单元，以备将该数据调取。
[0020]7、按上述步骤1-5，MCU完成多次数据的采集与存储，并做成数据包。
[0021]8、MCU确认与手机连接后，将数据包通过蓝牙传输模块传输到手机。
[0022]9、手机按收到数据后，确认与云平台连接，然后将该数据传输到云平台，在传输完成后，删除该数据包；同时MCU指示删除储存单元中的数据包。
[0023]如上所述的电池组智能管理方法，具体为，所述的充电与用电时长数据通过与MCU内的时钟信息比对，计算出充电与用电的时长数据，并通过充电与用电的时长、电池电压电流数据，计算出电池做功，其计算公式为:Wh=n f oY (t) dt式中:
η一一电池只数 t——电池总的放电时间，h / (t)——电池放电曲线函数
如上所述的电池组智能管理方法，具体为，所述的电池芯片与MCU采用单总线方式进行通讯，MCU与手机之间采用蓝牙协议进行通讯。
[0024]有益效果:
1、本发明在电池组内的每两只电池之间设置均衡器，通过对两只电池的电压进行比较，当电压差超过设定的规格值时，连接电池的MOSFET开启使电压高的电池开始对电压低的电池进行充电直到两只电池的电压差低于设定规格，从而使两只电池的充/放电保持一致，以提尚电池的整体质量，从而提尚电池的使用寿命。
[0025]2、本发明能将电池的使用信息(包括电池的充电/用电电流、单只电池电压、温度等配合时间标签)进行存储，并通过传输模块与手机连接，利用手机的信息交换功能将电池的使用信息数据上传到云平台。电池的生产厂商可以根据读取到的云平台数据，优化电池设计，把控生产环节的质量，从而提供性能更佳的电池。
[0026]电池的维护商可以在用户使用过程中及时发现潜在问题或者初期小问题从而做到提前干预，进行初期的补救措施以提高电池的使用寿命。当用户电池发生故障送修时，可以快速准确的进行判断，极大地缩短检测时间，降低误判率；
3、可以根据收集到的充电电流和充电时间，对充电器性能进行判断；
4、通过电池芯片的温度探测功能，对充电过程中的热失效进行控制，防止电池过充电。说明书附图
图1为本发明结构图。
【具体实施方式】
[0027]本发明的电池组智能管理系统，设置在电池组与充/用电器电路单元中，电池组与充/用电器电路包括设置在电池组与充/用电器之间的分流器、记录仪、均衡器、MCU、储存单元、数据传输单元组成；记录仪为ADC电压测量芯片，记录仪被连接在高精度分流器和电池两端，对分流器两极的电流参数取样。MCU为编程后的C51MCU。
[0028]记录仪接在每只电池的正负极之间和分流器的两端，MCU与记录仪相连进行通讯。MCU按照
电池内还设置有电池芯片(D S18 2 O )，电池芯片的体积小，并植入电池内部，该芯片具有-55~125°C，精度0.50C的温度检测功能，能够对电池进行温度测量。电池芯片通过连接线与MCU相连，采用单总线方式与MCU通讯