一种锂离子动力电池预警与诊断方法与流程

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种锂离子动力电池预警与诊断方法。

背景技术：

锂电池具有体积小、质量轻、绿色环保、能量密度高、无记忆效应、循环使用寿命长等特点。伴随着数字化社会的深度发展，它的应用趋于广泛，小到笔记本、手机、手持GPS等设备，大到电动自行车，甚至电动汽车等交通工具。在实际应用中，锂电池有时会发生过流、过压、过温等情况而导致其性能下降、使用寿命大幅缩短；情况严重时会发生剧烈爆炸等事故，危及人身安全并造成财产损失。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是开发一种能够对锂电池进行在线监测、保护、故障预警、故障诊断的方法。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，一种锂离子动力电池预警与诊断方法，所述方法包括依次连接的RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)保护板，RFID阅读器以及服务器应用模块，所述RFID保护板设在动力电池内，所述RFID保护板包括主控模块、电池保护模块、高频通信模块、低频激活唤醒模块，所述RFID阅读器包括网络接入模块、RF射频通信模块以及低频激活唤醒模块。

进一步地，所述RFID保护板和RFID阅读器在射频通信时采用IEEE802.15.4标准，整个通讯过程采用RFID保护板被动——RFID阅读器主动的方式。

进一步地，RFID阅读器在网络层传输数据时需实现TCP客户端功能，同时采用带有ACK返回确认机制的TCP/IP套接字方式。

进一步地，服务器应用模块包括服务器端软件与管理应用软件，所述服务器端软件包括通信软件和知识库，用于实现锂电池参数指标的存储、分析、故障诊断功能；所述管理应用软件是面向用户的客户端，用于和服务器建立通信的软件。

进一步地，所述主控模块包括时钟芯片、EEPROM数据存储模块、MCU单元，所述时钟芯片用于同步脉冲信号、同时指示数据存储时间；所述EEPROM数据存储模块用于存储与修改电池使用过程中的数据；所述MCU单元用于实时监测动力电池。

进一步地，所述通信软件为TCP/IP结合socket套接字技术。

进一步地，所述知识库包括数据库与诊断规则库。

进一步地，所述RFID保护板和RFID阅读器在RF通信时采用自定义通信协议，所述自定义通信协议包括包括帧的结构与格式、帧的存储内容、操作指令、保护板与阅读器的通信流程。

本方法由感知层、网络层和应用层三个部分组成。感知层完成锂电池保护和数据采集功能，包括RFID保护板和RFID阅读器的软硬件设计。网络层通过Internet完成动力电池数据传输。应用层完成锂电池远程监测和管理功能。

本发明的有益效果是：当电池出现故障时，动力电池的RFID保护板会主动发送故障信息给系统，用户可通过管理系统查询对应的故障信息，开展基于数据的故障诊断，找出故障根源，维修后维修记录写入系统的数据库；本方法可实现动力电池生命周期管理，当电池寿命到期或电池故障不可维修，则进入自动回收模式，通过系统找出电池类型和对应供应商，从而进入电池回收流程，并将回收记录写入数据库。本方法可解决锂动力电池的安全保护、故障分析诊断等问题。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明RFID阅读器节点与RFID保护板通讯交互流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，为本发明一较佳实施例，一种锂离子动力电池预警与诊断方法，方法包括依次连接的RFID保护板，RFID阅读器以及服务器应用模块，RFID保护板设在动力电池内，RFID保护板包括主控模块、电池保护模块、高频通信模块、低频激活唤醒模块，RFID阅读器包括网络接入模块、RF射频通信模块以及低频激活唤醒模块。RFID阅读器相当于服务器应用模块与RFID保护板之间进行数据传输的桥梁。

如图2所示，RFID保护板和RFID阅读器在射频通信时采用IEEE802.15.4标准，整个通讯过程采用RFID保护板被动——RFID阅读器主动的方式，RFID保护板被唤醒之后快速读取来自RFID阅读器的激活唤醒码，即用于标识RFID阅读器ID的一组字节，然后获取RFID阅读器的模块通信。

RFID阅读器在网络层传输数据时需实现TCP客户端功能，同时采用带有ACK返回确认机制的TCP/IP套接字方式。

服务器应用模块包括服务器端软件与管理应用软件，服务器端软件包括通信软件和知识库，用于实现锂电池参数指标的存储、分析、故障诊断功能；管理应用软件是面向用户的客户端，用于和服务器建立通信的软件。通信软件为TCP/IP结合socket套接字技术。知识库包括数据库与诊断规则库。

主控模块包括时钟芯片、EEPROM数据存储模块、MCU单元，时钟芯片用于同步脉冲信号、同时指示数据存储时间；EEPROM数据存储模块用于存储与修改电池使用过程中的数据；MCU单元用于实时监测动力电池。RFID阅读器发射出的低频信号，激活处于休眠状态的主控芯片，从而实现RFID阅读器节点与RFID保护板之间数据传输。RFID保护板通过读取激活码便能获知RFID阅读器通信地址。

RFID保护板和RFID阅读器在RF通信时采用自定义通信协议，自定义通信协议包括包括帧的结构与格式、帧的存储内容、操作指令、保护板与阅读器的通信流程。

RFID技术是一项利用射频信号通过耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。RFID能够满足较大的数据记忆容量,可以实现无屏障的交换数据、识别对象信息。射频标签可以在高温环境或粉尘环境下工作，且使用寿命长，并可循环使用，与传统的识别技术比较，无需人工操作，可实现完全自动化控制。

本方法由感知层、网络层和应用层三个部分组成。感知层完成锂电池保护和数据采集功能，包括RFID保护板和RFID阅读器的软硬件设计。网络层通过Internet完成动力电池数据传输。应用层完成锂电池远程监测和管理功能。

动力电池在运行过程中产生相关参数指标都会寄存在RFID保护板中，当RFID保护板被RFID阅读器节点信号激活唤醒后，RFID保护板通过无线电通信将数据上传至RFID阅读器存储器中，然后RFID阅读器节点再利用网络(因特网、GRRS或者第三方ISP)将数据上传给服务器端数据库，经故障诊断规则库对原始数据进行分析处理，最后将分析报告提供给用户。

RFID保护板中记录着电池组运行过程中各类事件与电池参数指标信息等。这些数据信息按照帧的结构与格式要求存储进EEPROM数据存储模块，为后期数据处理加工提供原始依据。

EEPROM数据存储模块除记录上述信息外，EEPROM数据存储模块中也存储者动力电池的相关信息，如电池组出厂时间、生产厂商、使用时间、序列号、车辆车牌号等信息。EEPROM数据存储模块中存储的信息将为动力电池的在线监测、保护、管理与故障预警诊断等应用提供依据。动力电池在使用过程中，平台通过射频阅读器节点实时在线采集电池各项参数指标并上传存储到数据库中，然后依据诊断知识库中存储的模糊矩阵与推理规则实现在线故障诊断。

本发明可广泛应用于电动自行车、电动摩托车、观光车等低速电动车领域。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。