带有防过充保护功能的锂电池组监管预警系统的制作方法

1.本发明属于锂电池领域，涉及监管预警技术，具体是带有防过充保护功能的锂电池组监管预警系统。


背景技术：

2.锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池，由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，随着科学技术的发展，锂电池已经成为了主流，锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池，锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的；
3.而现有技术中，锂电池充电时无法做到充电分析和充电监测，锂电池充电过程中的充电环境和充电情况难以掌控，充电完毕后无法进行智能提醒，导致锂电池过度充电，极大的损伤了锂电池的使用寿命；同时，锂电池在使用过程中，其实时电池容量无法做到智能提醒充电；
4.为此，我们提出带有防过充保护功能的锂电池组监管预警系统。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供带有防过充保护功能的锂电池组监管预警系统。
6.本发明所要解决的技术问题为：
7.(1)锂电池充电时如何对充电情况进行分析和监测；
8.(2)锂电池充电完毕如何避免过度充电；
9.(3)如何依据锂电池的实时电池容量做到智能提醒充电。
10.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
11.带有防过充保护功能的锂电池组监管预警系统，包括数据采集模块、充电分析模块、智能预警模块、充电监测模块、智能提充模块、用户终端以及服务器，所述用户终端用于充电人员输入个人信息后注册登录系统，并将个人信息发送至用户终端；所述数据采集模块用于采集锂电池的充电数据和充电环境数据，并将充电数据和充电环境数据发送至服务器，所述服务器将充电数据和充电环境数据发送至充电分析模块，所述充电分析模块用于对锂电池进行充电分析，充电分析得到锂电池的充电结束时间，所述充电分析模块将锂电池的充电结束时间经服务器发送至对应的用户终端；
12.在到达充电结束时间时，所述智能预警模块对锂电池的充电工作进行智能预警，生成充电完成信号、短信提醒信号或强制断电信号并反馈至服务器，同时记录锂电池产生强制断电信号的强断次数，所述智能预警模块将锂电池的强断次数反馈至服务器，所述服务器将锂电池的强断次数进行存储；
13.所述服务器还将充电数据发送至智能提充模块，所述智能提充模块用于对锂电池进行智能提醒充电，生成紧急充电信号、电量殆尽信号或充电充足信号，所述智能提充模块
将紧急充电信号、电量殆尽信号或充电充足信号经服务器发送至对应的用户终端；
14.锂电池在充电过程中，所述服务器还将充电数据和充电环境数据发送至充电监测模块，所述充电监测模块用于对锂电池的充电环境进行监测，监测生成充电正常信号或充电异常信号，所述充电监测模块将充电正常信号和充电异常信号经服务器发送至用户终端，同时依据充电异常信号，充电异常次数增加一次。
15.进一步地，个人信息包括姓名和实名认证的手机号码；
16.充电数据包括充电初始电量、充电开始时间、充电功率、电池容量、充电实时电量和强断次数，充电环境数据包括充电初始温度、充电电流、充电电压和充电实时温度。
17.进一步地，所述充电分析模块的充电分析过程具体如下：
18.步骤一：将锂电池标记为u，u＝1，2，
……
，z，z为正整数；获取锂电池的充电开始时间，并将充电开始时间记为cktu；
19.步骤二：获取锂电池充电时的充电电流，并将充电电流标记为cdlu；获取锂电池的电池容量，并将电池容量标记为dru；
20.步骤三：结合充电时间计算公式ytu＝dru/cdlu
×
60计算得到锂电池的预估充电时长ytu；
21.步骤四：充电开始时间加上预估充电时长得到锂电池的充电结束时间cjtu。
22.进一步地，所述智能预警模块的工作过程具体如下：
23.步骤s1：获取系统当前时间td1和若干个锂电池的充电结束时间；
24.若td＜cjtu，利用公式sytu＝cjtu-td1计算得到锂电池的剩余充电时长sytu，则锂电池经过剩余充电时长sytu后生成充电完成信号并立即反馈至服务器；
25.若td≥cjtu，则生成充电完成信号并立即反馈至服务器，服务器将充电完成信号发送至用户终端，记录充电完成信号的发送时间，记录为信号发送时间；
26.步骤s2：若用户终端查收充电完成信号后则反馈停止充电信号，服务器接收到停止充电信号后控制锂电池停止充电；
27.步骤s3：若用户终端未查收充电完成信号，则经过时间t1后生成短信提醒信号立即反馈至服务器，服务器将短信提醒信号后生成短信发送至用户终端，若用户终端查收短信提醒信号后则反馈停止充电信号，服务器接收到停止充电信号后控制锂电池停止充电；
28.步骤s4：若用户终端未查收短信提醒信号，则经过时间t2后生成强制断电信号反馈至服务器，服务器接收到强制断电信号后控制锂电池停止充电，同时记录锂电池产生强制断电信号的次数，并记为强断次数qdu；其中，t1＞t2。
29.进一步地，所述智能提充模块的工作步骤具体如下：
30.步骤ss1：获取系统时间前一个月内锂电池的充电次数ccu，并将锂电池的每次充电记为ui，i＝1，2，
……
，x，x为正整数，i代表充电次数的编号；
31.步骤ss2：获取锂电池每次充电时的充电开始时间和充电结束时间，相邻两次充电的开始充电时间减去充电结束时间得到锂电池每次充电后的用电时长ytui-1；
32.步骤ss3：结合公式计算得到每次充电后锂电池的用电均时长yjtu；
33.步骤ss4：锂电池的电池容量dru比对用电均时长yjtu得到锂电池的耗电速率hdsu；获取锂电池的实时电量sdu，实时电量除以耗电速率得到锂电池实时电量的剩余使用时长sstu；
34.步骤ss5：若sstu＜x1，则生成紧急充电信号；
35.若x1≤sstu＜x2，则生成电量殆尽信号；
36.若x2≤sstu，则生成充电充足信号；x1和x2均为时间阈值，x1＜x2。
37.进一步地，所述充电监测模块的监测过程具体如下：
38.步骤p1：在锂电池的预估充电时长内设定若干个充电监测时间点to，o＝1，2，
……
，v，v为正整数，o代表充电监测时间点的编号；
39.步骤p2：获取在充电监测时间点时锂电池的充电电流，并将充电电流标记为dluto；获取在充电监测时间点时锂电池的充电实时温度，并将充电实时温度标记为wduto；
40.步骤p3：计算得到锂电池在预估充电时长内的电流波动均速率jblu和温度波动均速率jbwu；
41.步骤p4：电流波动均速率jblu、温度波动均速率jbwu分别与设定阈值计算差值并取绝对值，得到电流波动速率差cjblu和温度波动速率差cjbwu；
42.步骤p5：利用公式bdu＝cjblu
×
d1+cjbwu
×
d2计算得到锂电池在预估充电时长内的波动值bdu；式中，d1和d2均为固定数值的权重系数，且a1和a2的取值均大于零；
43.步骤p6：若bdu＜y1，则生成充电正常信号；
44.若y1≤bdu，则生成充电异常信号；y1为时间阈值。
45.进一步地，锂电池在预估充电时长内的电流波动均速率jblu和温度波动均速率jbwu的计算步骤如下：
46.步骤q1：获取在充电监测时间点t1和充电监测时间点t2时的充电电流，分别标记为dlut1、dlut2，同时充电监测时间点t1至充电监测时间点t2的时间段记为第一时间段j1；
47.步骤q2：结合公式计算得到第一时间段内锂电池的电流波动速率bluj1：
48.步骤q3：以此类推，分别计算得到第二时间段、
……
、第o-1时间段内锂电池的电流波动速率bluj2、blujo-1；
49.步骤q4：统计时间段的数量，各个时间段内锂电池的电流波动速率相加求和除以时间段的数量，得到锂电池在预估充电时长内的电流波动均速率jblu；
50.步骤q5：同时，按照步骤计算得到锂电池在预估充电时长内的温度波动均速率jbwu。
51.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
52.1、本发明通过充电分析模块用于对锂电池进行充电分析，分析得到锂电池的预估充电时长，并通过智能预警模块对锂电池的充电工作进行智能预警，在充电完毕后依据时间点生成充电完成信号、短信提醒信号或强制断电信号，e而后通过充电监测模块对锂电池的充电环境进行监测，通过设定若干个充电监测时间点得到电流波动速率差和温度波动速率差，电流波动速率差、温度波动速率差结合公式计算得到锂电池在预估充电时长内的波动值，波动值比对波动阈值后生成充电正常信号或充电异常信号，本发明在电池充电时对
充电情况进行分析和监测，对锂电池的充电环境进行实时监测，保证锂电池有良好的充电环境，同时锂电池充电完毕时及时断电，避免锂电池过度充电影响使用寿命；
53.2、本发明通过智能提充模块对锂电池进行智能提醒充电，依据用电均时长和耗电速率计算锂电池实时电量的剩余使用时长，剩余使用时长比对阈值后生成紧急充电信号、电量殆尽信号或充电充足信号，锂电池依据锂电池的实时电池容量方便智能提醒充电。
附图说明
54.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
55.图1为本发明的整体系统框图；
56.图2为本发明的又一系统框图。
具体实施方式
57.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
58.请参阅图1-图2所示，带有防过充保护功能的锂电池组监管预警系统，包括数据采集模块、充电分析模块、智能预警模块、充电监测模块、智能提充模块、用户终端以及服务器；
59.用户终端用于充电人员输入个人信息后注册登录系统，并将个人信息发送至用户终端，个人信息包括姓名和实名认证的手机号码；数据采集模块用于采集锂电池的充电数据和充电环境数据，并将充电数据和充电环境数据发送至服务器；
60.其中，充电数据包括充电初始电量、充电开始时间、充电功率、电池容量、充电实时电量、强断次数等，充电环境数据包括充电初始温度、充电电流、充电电压、充电实时温度等；
61.服务器将充电数据和充电环境数据发送至充电分析模块，充电分析模块用于对锂电池进行充电分析，充电分析过程具体如下：
62.步骤一：将锂电池标记为u，u＝1，2，
……
，z，z为正整数；获取锂电池的充电开始时间，并将充电开始时间记为cktu；
63.步骤二：获取锂电池充电时的充电电流，并将充电电流标记为cdlu；获取锂电池的电池容量，并将电池容量标记为dru；
64.步骤三：结合充电时间计算公式计算得到锂电池的预估充电时长ytu，公式具体如下：
65.ytu＝dru/cdlu
×
60；
66.步骤四：充电开始时间加上预估充电时长得到锂电池的充电结束时间cjtu；
67.充电分析模块将锂电池的充电结束时间反馈至服务器，服务器将锂电池的充电结束时间发送至对应的用户终端；
68.在到达充电结束时间时，本发明还通过智能预警模块对锂电池的充电工作进行智能预警，工作过程具体如下：
69.步骤s1：获取系统当前时间td1和若干个锂电池的充电结束时间；
70.若td＜cjtu，利用公式sytu＝cjtu-td1计算得到锂电池的剩余充电时长sytu，则锂电池经过剩余充电时长sytu后生成充电完成信号并立即反馈至服务器；
71.若td≥cjtu，则生成充电完成信号并立即反馈至服务器，服务器将充电完成信号发送至用户终端，记录充电完成信号的发送时间，记录为信号发送时间；
72.步骤s2：若用户终端查收充电完成信号后则反馈停止充电信号，服务器接收到停止充电信号后控制锂电池停止充电；
73.步骤s3：若用户终端未查收充电完成信号，则经过时间t1后生成短信提醒信号立即反馈至服务器，服务器将短信提醒信号后生成短信发送至用户终端，若用户终端查收短信提醒信号后则反馈停止充电信号，服务器接收到停止充电信号后控制锂电池停止充电；
74.步骤s4：若用户终端未查收短信提醒信号，则经过时间t2后生成强制断电信号反馈至服务器，服务器接收到强制断电信号后控制锂电池停止充电，同时记录锂电池产生强制断电信号的次数，并记为强断次数qdu；其中，t1＞t2；
75.智能预警模块将锂电池的强断次数反馈至服务器，服务器将锂电池的强断次数进行存储；
76.服务器还将充电数据发送至智能提充模块，智能提充模块用于对锂电池进行智能提醒充电，工作步骤具体如下：
77.步骤ss1：获取系统时间前一个月内锂电池的充电次数ccu，并将锂电池的每次充电记为ui，i＝1，2，
……
，x，x为正整数，i代表充电次数的编号；
78.步骤ss2：获取锂电池每次充电时的充电开始时间和充电结束时间，相邻两次充电的开始充电时间减去充电结束时间得到锂电池每次充电后的用电时长ytui-1；
79.例如：cu1的充电结束时间为20：00，cu2的充电开始时间为24：00，则锂电池本次充电的用电时长ytu1为4小时(即24：00-20：00)，以此类推，最后一次充电的用电时长为ytui-1；
80.步骤ss3：结合公式计算得到每次充电后锂电池的用电均时长yjtu；
81.步骤ss4：锂电池的电池容量dru比对用电均时长yjtu得到锂电池的耗电速率hdsu；获取锂电池的实时电量sdu，实时电量除以耗电速率得到锂电池实时电量的剩余使用时长sstu；
82.步骤ss5：若sstu＜x1，则生成紧急充电信号；
83.若x1≤sstu＜x2，则生成电量殆尽信号；
84.若x2≤sstu，则生成充电充足信号；x1和x2均为时间阈值，x1＜x2；
85.智能提充模块将紧急充电信号、电量殆尽信号或充电充足信号反馈至服务器，服务器将紧急充电信号、电量殆尽信号或充电充足信号发送至对应的用户终端；
86.锂电池在充电过程中，服务器还将充电数据和充电环境数据发送至充电监测模块，充电监测模块用于对锂电池的充电环境进行监测，监测过程具体如下：
87.步骤p1：在锂电池的预估充电时长内设定若干个充电监测时间点to，o＝1，
2，
……
，v，v为正整数，o代表充电监测时间点的编号；
88.步骤p2：获取在充电监测时间点时锂电池的充电电流，并将充电电流标记为dluto；获取在充电监测时间点时锂电池的充电实时温度，并将充电实时温度标记为wduto；
89.步骤p3：计算得到锂电池在预估充电时长内的电流波动均速率jblu和温度波动均速率jbwu，具体为：
90.步骤q1：获取在充电监测时间点t1和充电监测时间点t2时的充电电流，分别标记为dlut1、dlut2，同时充电监测时间点t1至充电监测时间点t2的时间段记为第一时间段j1；
91.步骤q2：结合公式计算得到第一时间段内锂电池的电流波动速率bluj1：
92.步骤q3：以此类推，分别计算得到第二时间段、
……
、第o-1时间段内锂电池的电流波动速率bluj2、blujo-1；
93.步骤q4：统计时间段的数量，各个时间段内锂电池的电流波动速率相加求和除以时间段的数量，得到锂电池在预估充电时长内的电流波动均速率jblu；
94.步骤q5：同时，按照步骤计算得到锂电池在预估充电时长内的温度波动均速率jbwu；
95.步骤p4：电流波动均速率jblu、温度波动均速率jbwu分别与设定阈值计算差值并取绝对值，得到电流波动速率差cjblu和温度波动速率差cjbwu；
96.步骤p5：利用公式bdu＝cjblu
×
d1+cjbwu
×
d2计算得到锂电池在预估充电时长内的波动值bdu；式中，d1和d2均为固定数值的权重系数，且a1和a2的取值均大于零；
97.步骤p6：若bdu＜y1，则生成充电正常信号；
98.若y1≤bdu，则生成充电异常信号；y1为时间阈值；
99.充电监测模块将充电正常信号和充电异常信号反馈至服务器，服务器将充电正常信号和充电异常信号发送至用户终端，同时依据充电异常信号，充电异常次数增加一次；
100.系统还包括监管划分模块，监管划分模块用于对充电时的锂电池进行监管划分，监管划分过程具体如下：
101.步骤w1：获取锂电池的强断次数qdu和充电异常次数cyu；
102.步骤w2：结合公式ycu＝qdu
×
a1+cyu
×
a2计算得到锂电池的异常值ycu；式中，a1和a2均为固定数值的比例系数，且a1和a2的取值均大于零；
103.步骤w3：获取锂电池的充电总次数czu和充电总时长tzu，利用公式cdu＝czu
×
b1+tzu
×
b2计算得到锂电池的充电值cdu；式中，b1和b2均为固定数值的比例系数，且b1和b2的取值均大于零；
104.步骤w4：若锂电池的异常值和充电值均大于等于对应的预设值，则锂电池的监管等级为一级等级；
105.若锂电池的异常值或者充电值任意一项小于对应的预设值，则锂电池的监管等级为二级等级；
106.若锂电池的异常值和充电值均小于对应的预设值，则锂电池的监管等级为三级等级；
107.监管划分模块将锂电池的监管等级发送至服务器，服务器依据监管等级对锂电池
进行监管，监管包括温度、电流、电压、充电时间等各项数据的监管；
108.其中，一级等级的监管力度大于二级等级的监管力度，二级等级的监管力度大于三级等级的监管力度。
109.带有防过充保护功能的锂电池组监管预警系统，工作时，通过数据采集模块采集锂电池的充电数据和充电环境数据，并将充电数据和充电环境数据发送至服务器，服务器将充电数据和充电环境数据发送至充电分析模块，通过充电分析模块用于对锂电池进行充电分析，获取锂电池的充电开始时间cktu、充电时的充电电流cdlu和电池容量dru，结合充电时间计算公式ytu＝dru/cdlu
×
60计算得到锂电池的预估充电时长ytu，充电开始时间加上预估充电时长得到锂电池的充电结束时间cjtu，充电分析模块将锂电池的充电结束时间反馈至服务器，服务器将锂电池的充电结束时间发送至对应的用户终端；
110.在到达充电结束时间时，通过智能预警模块对锂电池的充电工作进行智能预警，获取系统当前时间td1和若干个锂电池的充电结束时间，若td＜cjtu，利用公式sytu＝cjtu-td1计算得到锂电池的剩余充电时长sytu，则锂电池经过剩余充电时长sytu后生成充电完成信号并立即反馈至服务器，若td≥cjtu，则生成充电完成信号并立即反馈至服务器，服务器将充电完成信号发送至用户终端，记录充电完成信号的发送时间，记录为信号发送时间，若用户终端查收充电完成信号后则反馈停止充电信号，服务器接收到停止充电信号后控制锂电池停止充电，若用户终端未查收充电完成信号，则经过时间t1后生成短信提醒信号立即反馈至服务器，服务器将短信提醒信号后生成短信发送至用户终端，若用户终端查收短信提醒信号后则反馈停止充电信号，服务器接收到停止充电信号后控制锂电池停止充电，若用户终端未查收短信提醒信号，则经过时间t2后生成强制断电信号反馈至服务器，服务器接收到强制断电信号后控制锂电池停止充电，同时记录锂电池产生强制断电信号的强断次数qdu，智能预警模块将锂电池的强断次数反馈至服务器，服务器将锂电池的强断次数进行存储；
111.服务器还将充电数据发送至智能提充模块，通过智能提充模块对锂电池进行智能提醒充电，获取系统时间前一个月内锂电池的充电次数ccu和锂电池的每次充电cui，获取锂电池每次充电时的充电开始时间和充电结束时间，相邻两次充电的开始充电时间减去充电结束时间得到锂电池每次充电后的用电时长ytu
i-1
，结合公式计算得到每次充电后锂电池的用电均时长yjtu，锂电池的电池容量dru比对用电均时长yjtu得到锂电池的耗电速率hdsu；获取锂电池的实时电量sdu，实时电量除以耗电速率得到锂电池实时电量的剩余使用时长sstu，若sstu＜x1，则生成紧急充电信号，若x1≤sstu＜x2，则生成电量殆尽信号，若x2≤sstu，则生成充电充足信号，智能提充模块将紧急充电信号、电量殆尽信号或充电充足信号反馈至服务器，服务器将紧急充电信号、电量殆尽信号或充电充足信号发送至对应的用户终端；
112.锂电池在充电过程中，还通过充电监测模块对锂电池的充电环境进行监测，在锂电池的预估充电时长内设定若干个充电监测时间点to，获取在充电监测时间点时锂电池的充电电流dluto和充电实时温度wduto，计算得到锂电池在预估充电时长内的电流波动均速率jblu和温度波动均速率jbwu，电流波动均速率jblu、温度波动均速率jbwu分别与设定阈
值计算差值并取绝对值，得到电流波动速率差cjblu和温度波动速率差cjbwu，利用公式bdu＝cjblu
×
d1+cjbwu
×
d2计算得到锂电池在预估充电时长内的波动值bdu，若bdu＜y1，则生成充电正常信号，若y1≤bdu，则生成充电异常信号，充电监测模块将充电正常信号和充电异常信号反馈至服务器，服务器将充电正常信号和充电异常信号发送至用户终端，同时依据充电异常信号，充电异常次数增加一次；
113.系统还包括监管划分模块，通过监管划分模块对充电时的锂电池进行监管划分，获取锂电池的强断次数qdu和充电异常次数cyu，结合公式ycu＝qdu
×
a1+cyu
×
a2计算得到锂电池的异常值ycu，而后获取锂电池的充电总次数czu和充电总时长tzu，利用公式cdu＝czu
×
b1+tzu
×
b2计算得到锂电池的充电值cdu，若锂电池的异常值和充电值均大于等于对应的预设值，则锂电池的监管等级为一级等级，若锂电池的异常值或者充电值任意一项小于对应的预设值，则锂电池的监管等级为二级等级，若锂电池的异常值和充电值均小于对应的预设值，则锂电池的监管等级为三级等级，监管划分模块将锂电池的监管等级发送至服务器，服务器依据监管等级对锂电池进行监管。
114.上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；
115.如公式：
116.由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的评级系数；将设定的评级系数和采集的样本数据代入公式，任意两个公式构成二元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到v1与v2取值分别为1.2111和0.14644；
117.系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的湿度系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可。
118.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。