一种电池设备、电池监控设备及电池监控系统的制作方法

本实用新型涉及电子电力技术领域，更具体地，涉及一种电池设备、电池监控设备及电池监控系统。

背景技术：

在各种移动式的用电设备中(如电动自行车、电动汽车等)，电池设备是提供动力的关键部件。由于电池设备安装在移动式用电设备中，因此，为了便于电池管理者的管理维护，通常采用远程监控的方式来管理电池设备。但是现有技术中的电池监控系统通常包括过多的功能模块，增加了电池耗电，同时增加了电池的制造成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种电池设备、电池监控设备及电池监控系统，以实现电池状态的监控，并降低功耗，节约制造成本。

第一方面，本实用新型实施例提供一种电池监控设备，包括：

信息采集单元，被配置为采集获取电池状态参数；

MCU微处理单元，与所述信息采集单元连接，被配置为控制所述信息采集单元采集所述电池状态参数，并根据所述电池状态参数获取电池状态信息；以及

NB-IoT通信单元；

其中，所述MCU微处理单元通过所述NB-IoT通信单元与监控管理平台通信连接。

进一步地，所述NB-IoT通信单元具有定位功能，被配置为获取电池的位置参数。

进一步地，所述电池监控设备还包括GPS单元，被配置为获取电池的位置参数。

进一步地，所述电池状态参数包括电池在充放电时的电压、电流、温度及湿度中的至少一项；

所述电池状态信息包括电池的位置信息、电量信息、警报信息及寿命信息中的至少一项。

进一步地，所述电池监控设备还包括SIM卡，以存储电池设备的标识。

进一步地，所述MCU微处理单元被配置为控制所述信息采集单元每隔预定时间采集一次电池状态参数，并通过NB-IoT通信单元将获取的电池状态参数和/或电池状态信息发送给所述监控管理平台；

所述电池监控设备在数据传输后处于休眠状态。

进一步地，所述信息采集单元、MCU微处理单元和NB-IoT通信单元集成在一个集成电路中。

第二方面，本实用新型实施例提供一种电池设备，包括：

电池；以及

如上所述的电池监控设备。

进一步地，所述电池设备还包括安装部件；

所述安装部件被配置为将所述电池监控设备以可拆卸的方式固定在所述电池上。

第三方面，本实用新型实施例提供一种电池监控系统，包括

如上所述的电池监控设备；以及

监控管理平台，被配置为获取电池状态参数和/或电池状态信息；

其中，所述电池监控设备和所述监控管理平台通过NB-IoT通信单元通信连接。

在本实用新型实施例中，所述电池监控设备包括信息采集单元、MCU微处理单元以及NB-IoT通信单元。在本实施例中，MCU微处理单元通过NB-IoT通信单元将电池状态参数和/或电池状态信息发送给监控管理平台，由此，可以实现电池状态的监控，并降低了功耗，节约了制造成本。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本实用新型第一实施例的电池监控设备的示意图；

图2是本实用新型第二实施例的电池监控设备的示意图；

图3是本实用新型第三实施例的电池监控系统的示意图；

图4是本实用新型第四实施例的电池设备的示意图；

图5是本实用新型第五实施例的电池设备的示意图；

图6是本实用新型第六实施例的电池监控系统的示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

图1是本实用新型第一实施例的电池监控设备的示意图。如图1所示，本实施例的电池电控设备1包括信息采集单元11、MCU微处理单元12和NB-IoT通信单元13。信息采集单元11用于采集获取电池状态参数。电池状态参数包括电池在充放电时的电压、电流、温度及湿度等中的至少一项。MCU微处理单元12与信息采集单元11连接，用于控制信息采集单元11采集电池状态参数，并根据电池状态参数获取电池状态信息。其中，电池状态信息包括电池的电量信息、寿命信息、警报信息及位置信息中的至少一项。警报信息包括电压警报、电流警报、温度警报、湿度警报、寿命警报及电量耗尽警告中的至少一项。MCU微处理单元12通过NB-IoT通信单元13与监控管理平台通信连接。在一种可选的实现方式中，NB-IoT通信单元13具有定位功能，用于获取电池的位置参数。其中，NB-IoT通信单元13可以基于OTDOA(Observed Time Difference of Arrival，到达时间差定位法)等技术实现电池设备的定位功能。由此，电池监控设备可以实现在不配置GPS单元的情况下，也可以实现电池设备的定位，降低了电池监控设备的功耗，节约了电池设备的制造成本。

MCU微处理单元12用于根据电池在充放电时的电压和电流计算电池的电量信息，根据电池的位置参数获取电池的位置信息。MCU微处理单元12还用于根据电池的充放电频率、电池的充放电总次数及电池的使用时间获取电池的寿命信息，并在到达电池的寿命期限时，通过NB-IoT通信单元13向监控管理平台发送寿命警报。MCU微处理单元12还用于响应于电池在充放电时的电压偏离阈值电压的时间或次数超过第一阈值，通过NB-IoT通信单元13向监控管理平台发送电压警报，和/或响应于电池在充放电时的电流偏离阈值电压的时间或次数超过第二阈值，通过NB-IoT通信单元13向监控管理平台发送电流警报，和/或响应于电池在充放电时的温度偏离阈值温度的时间或次数超过第三阈值，通过NB-IoT通信单元13向监控管理平台发送温度警报，和/或响应于电池在充放电时的湿度偏离阈值湿度的时间或次数超过第四阈值，通过NB-IoT通信单元13向监控管理平台发送湿度警报。其中，电压偏离阈值电压的次数指在预设的时间周期内，获取的电压偏离阈值电压的次数。容易理解，在预设的时间周期内，信息采集单元11受控采集多次电池的电池状态参数。在另一种实现方式中，还可以通过判断在预设的时间周期内，电压偏离阈值电压的次数概率(也即在预设的时间周期内电压偏离阈值电压的次数占采集电池状态参数的总次数的比例)来判断是否发出电压警报。并且，在当前的时间周期内，若电压偏离阈值电压的时间/次数/次数概率不大于第一阈值，则将电压统计初始化。其他的电池状态参数(电流、温度、湿度等)的警报判断与电压类似，在此不再赘述。

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things，基于蜂窝的窄带物联网)是物联网的一种重要分支，构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，并且支持待机时间长、对网络连接要求较高的设备的高效连接。NB-IoT具有覆盖广(覆盖范围为164dB)、多连接(一个扇区可以支持10万个连接，避免了网络拥塞)、低成本、低功耗(NB-IoT的休眠是可控的，终端待机时间可以达到10年)等特点。此外，NB-IoT具有双向鉴权机制，使得通信更加安全。由此，本实施例采用NB-IoT通信单元，使得电池监控设备1具有覆盖广、多连接、低功耗、低成本及通信安全等特点。

在一种可选的实现方式中，电池监控设备1还可以包括GPS单元14，用于获取电池的位置参数。其中，可以在电池监控设备1中的NB-IoT通信单元13不支持定位时，启用GPS单元14对电池设备进行定位，在电池监控设备1中的NB-IoT通信单元13支持定位时，控制GPS单元14休眠以降低功耗。还可以电池监控设备1中的NB-IoT通信单元13支持定位时，同时启用GPS单元14，以使得获取的位置信息更加准确。

在一种可选的实现方式中，MCU微处理单元12被配置为控制信息采集单元11每隔预定时间采集一次电池状态参数，并通过NB-IoT通信单元13将获取的电池状态参数和/或电池状态信息发送给监控管理平台。其中，电池监控设备在数据传输后处于休眠状态，以降低功耗。

在另一种可选的实现方式中，MCU微处理单元12被配置为响应于获取电池状态参数和/或电池状态信息的请求，控制信息采集单元采集电池状态参数，并在数据传输后控制电池监控设备处于休眠状态。

在一种可选的实现方式中，电池监控设备1还包括SIM卡，以存储电池设备的标识。在另一种可选的实现方式中，可以在电池监控设备中置入eSIM卡，以存储电池设备的标识。由此，可以不用在电池监控设备中配置SIM卡的卡槽，减少了电池监控设备1的占用空间，节约了制造成本。

图2是本实用新型第二实施例的电池监控设备的示意图。如图2所示，本实施例的电子监控设备2包括集成电路21。其中，集成电路21将信息采集单元、MCU微处理单元和NB-IoT通信单元集成在一起，并通过总线连接以及对应的数据接口进行通信。在一种可选的实施方式中，可以在集成电路21内部预留eSIM卡所需的存储区域与接口，或在集成电路中配置SIM卡的卡槽，以存储电池设备的标识。由此，可以减少电池监控设备1的占用空间，以减小电池设备的体积，同时节约制造成本。

在一种可选的实现方式中，电子监控设备2还可以包括GPS单元22，用于获取电池设备的位置信息。

图3是本实用新型第三实施例的电池监控系统的示意图。如图3所示，本实施例的电池监控系统3包括电池监控设备31和监控管理平台32。电池监控设备31用于获取电池34的电池状态参数和/或电池状态信息，并通过网络100将电池34的电池状态参数和/或电池状态信息发送给监控管理平台32。其中，网络100为基于NB-IoT通信协议的NB-IoT通信网络。电池监控设备31可以为本实用新型第一实施例或本实用新型第二实施例中描述的任意一种实施方式的电池监控设备。

在一种可选的实现方式中，监控管理平台32被动获取电池34的电池状态参数和/或电池状态信息。也就是说，电池监控设备31每隔预定时间向监控管理平台32上报一次电池34的电池状态参数和/或电池状态信息。在上报之后或上报预设的一段时间内未接收到任何指令，电池监控设备31将处于休眠状态，以降低功耗。具体地，电池监控设备31中的信息采集单元采集获取电池34的电池状态参数并上报给MCU微处理单元。其中，电池状态参数至少包括电池在充放电时的电压、电流、温度、湿度中的一项。电池监控设备31中的NB-IoT通信单元和/或GPS单元获取电池34的位置参数并上报给MCU微处理单元。应理解，采集电池状态参数和获取电池的位置参数可以独立分时进行，也可以同时进行。

MCU微处理单元根据获取的电池状态参数和位置参数获取电池状态信息。电池状态信息至少包括电池的电量信息、寿命信息、警报信息及位置信息中的一项。警报信息至少包括电压警报、电流警报、温度警报、湿度警报、寿命警报及电量耗尽警报中的一项。在一种可选的实现方式中，MCU微处理单元根据电池在充放电时的电压和电流计算电池的电量信息，根据电池的位置参数获取电池的位置信息，根据电池的充放电频率、电池的充放电总次数及电池的使用时间获取电池的寿命信息，并在到达电池的寿命期限时，通过NB-IoT通信单元及网络100向监控管理平台发送寿命警报。MCU微处理单元响应于电池在充放电时的电压偏离阈值电压的时间或次数超过第一阈值，通过NB-IoT通信单元及网络100向监控管理平台发送电压警报，和/或响应于电池在充放电时的电流偏离阈值电压的时间或次数超过第二阈值，通过NB-IoT通信单元及网络100向监控管理平台发送电流警报，和/或响应于电池在充放电时的温度偏离阈值温度的时间或次数超过第三阈值，通过NB-IoT通信单元及网络100向监控管理平台发送温度警报，和/或响应于电池在充放电时的湿度偏离阈值湿度的时间或次数超过第四阈值，通过NB-IoT通信单元及网络100向监控管理平台发送湿度警报。由此，监控管理平台32可以被动获取电池34的电池状态参数和/或电池状态信息。在本实施例中，可以设置监控管理平台32被动接收的电池状态信息。例如，每隔预定时间，使得MCU微处理单元只发送电池的警报信息，若没有警报信息，则不必向监控管理平台发送电池34的电池状态参数和/或电池状态信息。

在另一种可选的实现方式中，监控管理平台32主动获取电池34的电池状态参数和/或电池状态信息。也就是说，监控管理平台32通过网络100及电池监控设备31中的NB-IoT通信单元向电池监控设备31中的MCU微处理单元发送获取电池34的电池状态参数和/或电池状态信息的请求。MCU微处理单元响应于该请求控制信息采集单元采集电池状态参数，和/或控制NB-IoT通信单元和/或GPS单元采集电池的位置参数。MCU微处理单元根据该请求的内容将电池状态参数和/或电池状态信息中的至少部分信息通过NB-IoT通信单元及网络100发送给监控管理平台。由此，监控管理平台32可以主动获取指定的电池34的电池状态参数和/或电池状态信息。

在一种可选的实现方式中，电池设备厂商/政府监控机构可以通过监控管理平台32获取对应的电池的数据。例如，电池设备厂商可以通过监控其生产的电池的数据，以实现在电池损坏时及时维修，或及时更换，或回收等。政府监控机构可以通过监控电池设备的位置信息，及时追回被盗窃的电池设备。

在一种可选的实现方式中，电池监控系统3还包括电池状态信息显示单元33，用于显示电池当前的电量信息，还可以电池充电时显示电池正在充电的标识。

由此，本实施例的电池监控系统通过NB-IoT网络实现了电池的远程管理及监控，具有较小的功耗及较低的制造成本。

图4是本实用新型第四实施例的电池设备的示意图。如图4所示，本实施例的电池设备包括电池监控设备41、电池42及安装部件(图中未显示)。其中，电池监控设备41通过安装部件可拆卸的安装在电池的外侧。电池监控设备41可以为本实用新型第一实施例或本实用新型第二实施例中描述的任意一种实施方式的电池监控设备。在一种可选的实现方式中，电池设备4还包括电池状态信息显示单元43，用于显示电池当前的电量信息，还可以电池充电时显示电池正在充电的标识。

图5是本实用新型第五实施例的电池设备的示意图。如图5所示，本实施例的电池设备包括电池51、电池监控设备511及安装部件。其中，其中，电池监控设备51通过安装部件可拆卸的安装在电池的内部，以减小电池设备的占用空间。电池监控设备511可以为本实用新型第一实施例或本实用新型第二实施例中描述的任意一种实施方式的电池监控设备。在一种可选的实现方式中，电池设备5还包括电池状态信息显示单元52，用于显示电池当前的电量信息，还可以电池充电时显示电池正在充电的标识。

图6是本实用新型第六实施例的电池监控系统的示意图。如图6所示，本实施例的电池监控系统6包括电池监控设备61、监控管理平台62和终端设备63。电池监控设备61用于获取电池65的电池状态参数和/或电池状态信息，并通过网络200将电池65的状态参数和/或电池的状态信息发送给监控管理平台62。其中，网络200为基于NB-IoT通信协议的NB-IoT通信网络。电池监控设备61可以为本实用新型第一实施例或本实用新型第二实施例中描述的任意一种实施方式的电池监控设备。监控管理平台62获取电池65的电池状态参数和/或电池状态信息的方式和本实用新型第三实施例中的监控管理平台32获取电池34的电池状态参数和/或电池状态信息的方式类似，在此不再赘述。

终端设备63通过网络300从监控管理平台62获取电池65的电池状态参数和/或电池状态信息。网络300为无线/有线通信网络。如2G/3G/4G/5G等移动通信网络等。

在一种可选的实现方式中，终端设备63被动获取电池65的电池状态参数和/或电池状态信息。也就是说，电池监控设备61每隔预定时间向监控管理平台62上报一次电池65的电池状态参数和/或电池状态信息。在上报之后或上报预设的一段时间内未接收到任何指令，电池监控设备61将处于休眠状态，以降低功耗。监控管理平台62通过网络300将电池65的电池状态参数和/或电池状态信息发送给终端设备63。具体地，电池监控设备61中的信息采集单元采集获取电池65的电池状态参数并上报给MCU微处理单元。其中，电池状态参数至少包括电池在充放电时的电压、电流、温度、湿度中的一项。电池监控设备61中的NB-IoT通信单元和/或GPS单元获取电池34的位置参数并上报给MCU微处理单元。应理解，采集电池状态参数和获取电池的位置参数可以独立分时进行，也可以同时进行。MCU微处理单元根据获取的电池状态参数和位置参数获取电池状态信息。电池状态信息至少包括电池的电量信息、寿命信息、警报信息及位置信息中的一项。警报信息至少包括电压警报、电流警报、温度警报、湿度警报、寿命警报及电量耗尽警报中的一项。在本实施例中，可以设置终端设备63被动接收的电池状态信息。例如，每隔预定时间，使得MCU微处理单元只发送电池的警报信息，若没有警报信息，则不必向终端设备63的电池状态参数和/或电池状态信息。

在另一种可选的实现方式中，终端设备主动获取电池65的电池状态参数和/或电池状态信息。也就是说，终端设备63通过网络300向监控管理平台62发送获取电池65的电池状态参数和/或电池状态信息的请求。监控管理平台62通过网络200及电池监控设备61中的NB-IoT通信单元将该请求发送至电池监控设备61中的MCU微处理单元。MCU微处理单元响应于该请求控制信息采集单元采集电池状态参数，和/或控制NB-IoT通信单元和/或GPS单元采集电池的位置参数。MCU微处理单元根据该请求的内容将电池状态参数和/或电池状态信息中的至少部分信息通过NB-IoT通信单元及网络200发送给监控管理平台62。监控管理平台62将MCU微处理单元反馈的信息通过网络300发送给终端设备63。由此，终端设备63可以主动获取指定的电池65的电池状态参数和/或电池状态信息，以使得终端设备63可以随时管理对应的电池设备，以便及时给电池设备充电，及时维修，及时更换电池，并及时发现电池被盗等。容易理解，监控管理平台62接收所有对应的电池设备(如一个厂商生产的所有电池设备及相关产品)的数据，终端设备63一般只能获取属于自己的电池设备的数据(例如终端设备所有者拥有的电动自行车的数据)。

在一种可选的实现方式中，电池监控系统6还包括电池状态信息显示单元64，用于显示电池当前的电量信息，还可以电池充电时显示电池正在充电的标识。

由此，本实施例的电池监控系统通过NB-IoT网络实现了电池的远程管理及监控，具有较小的功耗及较低的制造成本。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。