以遙感技術對遙控電池組進行實時監控和動態修復的方法
2023-05-11 23:56:56 1
專利名稱：以遙感技術對遙控電池組進行實時監控和動態修復的方法
技術領域：
本發明屬於遙感技術在電化學電池領域的應用範圍，特別涉及一種以遙感技術 對遙控電池組進行實時監控和修復的方法，具體說是在大容量、高倍率的大動力電池組中 應用遙感技術解決了單體電池和模塊在應用時其物理、化學特徵離散度變異而引起安全隱 患，通過建立針對遙控電池組的實時遙感信息獲取、信息處理和信息應用三個系統平臺，極 大地提高了大容量動力電池組在應用時的安全性和使用壽命。
背景技術：
在現階段，節能減排、環境保護、溫室氣體以致全球氣候變暖、石油儲量見底且價 位高的現實情況下，使電動汽車產業化尤顯迫切和必要。然而電動車的性能受制於電池組 的性能，而電池組的性能又與它在工作時間引起單體電池和模塊間物理、化學性能離散度 變異密切相關。目前各電動汽車生產廠家對電池組隨使用時間離散度變化造成安全隱患僅 靠定期維修來解決，該方法無法突破電動車產業化對安全性要求的瓶頸。電動汽車越來越 傾向於比能量高的電池，如大動力鋰電池，但這種電池組對單體電池和模塊間的離散度變 異具有很高的要求。電池組的離散現象主要表現為單體電池的內阻、電壓、容量和溫度的不 一致。由於單體電池內阻，尤其是極化內阻的不一致，個別單體電池在充放電過程中電壓變 化將比較劇烈，導致整個電池組的電壓變化劇烈，影響電池組的調峰能力；由於單體電池容 量存在差異，部分單體電池在使用過程中會比其他單體電池先達到充滿或放空的狀態，導 致這部分單體電池容易處於過充電或過放電的狀態，不但會縮短電池組的使用壽命，還可 能導致電池燃燒、爆炸等不安全因素；由於單體電池在工作中有放熱和吸熱的過程，單體電 池的溫度也會不斷變化，當溫度變化不一致時，部分單體電池將可能超過適用溫度範圍，帶 來性能下降和安全隱患。上述4種不一致現象不是獨立的，而是相互影響，耦合在一起的。 故電動汽車用大動力電池模塊在使用時對離散度控制和修復成為亟待解決的問題。通過對 遙控電池組的遙感監控和修復，使電池組離散度安全性從電池組開始使用到產品回收，其 生命周期處於全程監控，極大的延長了電池組使用壽命，降低了運營成本。
發明內容
本發明的目的是提供一種以遙感技術對遙控電池組進行實時監控和修復的方法， 其特徵在於，該方法通過建立對遙控電池組的實時遙感信息獲取、遙感資料處理和遙感資 料應用三個系統平臺來實施以遙感技術對遙控電池組離散度變異進行實時監控和動態修 復，步驟如下1)遙感信息獲取數字大動力電池組由數字電池組管理單元和多個數字單體電 池組成；在生產大容量電池時，在電池組每個數字單體電池的正負極耳之間的適當位置安 裝一個電流傳感器、一個電壓傳感器和一個溫度傳感器，這些傳感器構成信息採集裝置，採 集到的信息通過數字電池組管理單元進行模數轉換處理，並將得到的遙感數據通過無線發 射傳輸到監控服務中心的資料處理平臺；
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2)遙感資料處理平臺所述監控服務中心由資料庫、伺服器、用戶、防火牆和路由 器構成；包括將採集數字單體電池得到的信號進行時序編碼和加密，一面記錄在相應的存 儲介質中，一面通過GPRS、CDMA或GPS傳至信息處理終端，進行記錄和顯示；收集的信息由 信息處理終端的軟體處理得到當前電池組和電池組中單體電池的當前狀態和變化過程的 歷史記錄，由此判斷電池組的工況和其中單體電池的工況，得到含有地理信息的反應電池 組及電池組中單體電池工況的加密時序信號，通過GIS、GPS、或GPRS定位裝置，通知用戶對 有問題的電池組進行處理；其中用戶包括企業、個人和PDA ；3)遙感資料應用平臺經過處理後的遙感數據指導充電站為遙控電池組定量充 電，如果數據顯示某個單體電池離散度低於整體電池組的3-35%時，系統將自動報警，提示 使用者到指定4S服務中心更換該電池單體。所述單體電池的內阻、電壓、容量和溫度的不一致產生電量、內阻的差異以及電量 和內阻的變化的差異，帶來電池組中離散度變異而產生發熱現象、以及由於發熱而帶來的 爆裂消息。所述遙感數據包括單體電池的內阻、電壓、容量和溫度、充放電等參數的離散度變 異信息。數據還包括遙控電池組全程應用時涉及的實時定位(影像和矢量信息)、運動速率 信息，遠程控制信息(斷電、短路、報警等)所述遙感數據傳輸與主機採用RS232或者485連接，具體通信協議可以根據用戶 定製。所述監控服務中心為採用先進的分布式多層體系架構的開放型系統，支持融合計 算機網絡技術數據處理技術，系統容量大，具有良好的擴容性和擴展性，軟體開發更加靈活。所述遙感器採用GPS數據接收融合數字開關輸入/輸出接口，採用合理的控制技 術，使用了 GPRS數據通道實現電池組位置、離散度狀態信息的實時傳輸。所述資料庫包括企業信息，地圖信息和GPRS信息；所述伺服器採用WEB或GIS資 源。本發明的有益效果是本遙控系統可以應用於Ikm範圍的局域空間中的電池組信 息的近程控制，也可以通過GIS、GPS或GPRS無線通訊網進行遠程消息收集以及向被收集信 息的總控單元發出指令(報警或專用控制信號)。本發明可以克服大容量電池組工作狀態 時離散度變異造成的隱患。解決了大容量電池組在使用時其物理、化學特徵離散度變異難 以控制的安全隱患，極大改善了高容量、大動力電池模塊的應用可靠性，大幅度提高了電池 模塊的安全性和使用壽命。本發明的實施將會促進純電動車輛加快產業化的進程。
圖1為以遙感技術對遙控電池組進行實時監控和修復的工作示意圖。
具體實施例方式本發明提供一種以遙感技術對遙控電池組進行實時監控和修復的方法。包括建立 對遙控電池組的實時遙感信息獲取、遙感資料處理和遙感資料應用三個系統平臺，主要為 了能夠及時的掌握電池組中單體電池的工況，大容量電池在串聯使用情況下，由於電池特性的本真差異，使得電池組中的單體電池可能由於電量、內阻的差異以及電量和內阻的變 化的差異，可能帶來電池組中離散度變異而產生發熱現象、以及由於發熱而帶來的爆裂等 問題。我們特地設計了此技術方案。下面結合附圖對本發明進一步說明。在圖1所示為以遙感技術對遙控電池組進行實時監控和修復的工作示意圖中，1) 遙感信息獲取數字大動力電池組由數字電池組管理單元和多個數字單體電池組成；在生 產大容量電池時，在電池組每個數字單體電池的正負極耳之間的適當位置安裝一個電流傳 感器、一個電壓傳感器和一個溫度傳感器，這些傳感器構成信息採集裝置，採集到的信息通 過數字電池組管理單元進行模數轉換處理，並將得到的遙感數據通過無線發射傳輸到監控 服務中心的資料處理平臺；遙感器採用GPS數據接收融合數字開關輸入/輸出接口，採用合 理的控制技術，使用了 GPRS數據通道實現電池組位置、離散度狀態信息的實時傳輸。遙感數據傳輸與主機採用RS232或者485連接，具體通信協議可以根據用戶定製。 所述遙感數據包括單體電池的內阻、單體電池電壓在2. OV-4. 5V範圍、從30Ah到IOOOAh 的電池組容量和單體電池的工作溫度在-50°C -+70°C之間、充放電等參數的離散度變異信 息。數據還包括遙控電池組全程應用時涉及的實時定位(影像和矢量信息)、運動速率信 息，遠程控制信息(斷電、短路、報警等)GPS電池組監控中心系統採用先進的分布式多層體系架構的開放型系統。系統容 量大，支持融合計算機網絡技術，數據處理技術，具有良好的擴容性和擴展性，軟體開發更 加靈活。2)遙感資料處理平臺所述監控服務中心由資料庫、伺服器、用戶、防火牆和路由 器構成；包括將採集單元得到的信號進行時序編碼和加密，一面記錄在相應的存儲介質中， 一面通過GPRS、CDMA或GPS傳至信息處理終端，進行記錄和顯示。收集的信息通過系統軟 件處理得到當前電池組和電池組中單體電池的當前狀態和變化過程的歷史記錄，由此判斷 電池組的工況和其中單體電池的工況，得到含有地理信息的反應電池組及電池組中單體電 池工況的加密時序信號，通過GIS、GPS、或GPRS定位裝置，通知用戶對有問題的電池組進行 處理；其中用戶包括企業、個人和PDA。3)遙感資料應用平臺經過處理後的遙感數據指導充電站為遙控電池定量充電， 如果數據顯示某個單體電池離散度低於整體電池組3-35%時，系統將自動報警，提示使用 者到指定4S服務中心更換該單體電池。本遙控系統可以應用於Ikm範圍的局域空間中的電池組信息的近程控制，也可以 通過GIS、GPS或GPRS無線通訊網進行遠程消息收集以及向被收集信息的總控單元發出指 令(報警或專用控制信號)。本遙控系統可以克服工作狀態時離散度變異造成的隱患。
權利要求
一種以遙感技術對遙控電池組進行實時監控和動態修復的方法，其特徵在於，該方法通過建立對遙控電池組的實時遙感信息獲取、遙感信息處理和遙感信息應用三個系統平臺來實施以遙感技術對遙控電池組離散度變異進行實時監控和動態修復，步驟如下1)遙感信息獲取數字大動力電池組由數字電池組管理單元和多個數字單體電池組成；在生產大容量電池時，在電池組每個數字單體電池的正負極耳之間的適當位置安裝一個電流傳感器、一個電壓傳感器和一個溫度傳感器，這些傳感器構成信息採集裝置，採集到的信息通過數字電池組管理單元進行模數轉換處理，並將得到的遙感數據通過無線發射傳輸到監控服務中心的資料處理平臺；2)遙感資料處理平臺所述監控服務中心由資料庫、伺服器、用戶、防火牆和路由器構成；包括將採集數字單體電池得到的信號進行時序編碼和加密，一面記錄在相應的存儲介質中，一面通過GPRS、CDMA或GPS傳至信息處理終端，進行記錄和顯示；收集的信息由信息處理終端的軟體處理得到當前電池組和電池組中單體電池的當前狀態和變化過程的歷史記錄，由此判斷電池組的工況和其中單體電池的工況，得到含有地理信息的反應電池組及電池組中單體電池工況的加密時序信號，通過GIS、GPS、或GPRS定位裝置，通知用戶對有問題的電池組進行處理；其中用戶包括企業、個人和PDA；3)遙感資料應用平臺經過處理後的遙感數據指導充電站為遙控電池組定量充電，如果數據顯示某個單體電池離散度低於整體電池組的3 35％時，系統將自動報警，提示使用者到指定4S服務中心更換該電池單體。
2.根據權利要求1所述一種以遙感技術對遙控電池組進行實時監控和修復的方法，其 特徵在於，所述遙感數據包括單體電池的內阻、電壓、容量和溫度、充放電等參數的離散度 變異信息；數據還包括遙控電池組全程應用時涉及的實時定位、運動速率信息及遠程控制 fn息ο
3.根據權利要求1所述一種以遙感技術對遙控電池組進行實時監控和動態修復的方 法，其特徵在於，所述遙感器採用GPS數據接收融合數字開關輸入/輸出接口，使用了 GPRS 數據通道實現遙控電池組定位、離散度狀態信息的實時傳輸。
4.根據權利要求1所述一種以遙感技術對遙控電池組進行實時監控和修復的方法，其 特徵在於，所述資料庫包括企業信息，地圖信息和GPRS信息；電池組管理信息及物流信息； 所述伺服器採用WEB或GIS資源。
5.根據權利要求1所述一種以遙感技術對遙控電池組進行實時監控和修復的方法，其 特徵在於，所述實時定位包括影像定位和矢量信息定位。
6.根據權利要求1所述一種以遙感技術對遙控電池組進行實時監控和修復的方法，其 特徵在於，所述遠程控制信息為斷電、短路和報警。
全文摘要
本發明公開了屬於電化學電池領域的一種以遙感技術對遙控電池組進行實時監控和動態修復的方法，該方法通過建立對遙控電池組的實時遙感信息獲取、遙感信息處理和遙感信息應用三個系統平臺來實施以遙感技術對遙控電池組離散度變異進行實時監控和動態修復。通過對遙控電池組實時動態監測，在實時狀態下包括其單體電壓，容量，溫度、內阻、充放電等參數控制在安全狀態下。隨時修復處於離散度變異的電池組，解決了大容量電池組在使用時其物理、化學特徵離散度變異難以控制的安全隱患，極大改善了高容量、大動力電池模塊的應用可靠性，大幅度提高了電池模塊的安全性和使用壽命。本發明的實施將會促進純電動車輛加快產業化的進程。
文檔編號H02J7/00GK101950991SQ201010246978
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月6日 優先權日2010年8月6日
發明者王曉功 申請人:王大地