一种本质安全型防爆手机双节串联电池的智能监测方法与流程

1.本发明属于智能监测技术改进领域，尤其涉及一种本质安全型防爆手机双节串联电池的智能监测方法。


背景技术：

2.现有的电池本质安全防爆要求，依据gb3836.1/4-2010的要求，保护电路除了正常的限流过压保护外，还特地要求做双重电路予以保护。
3.现阶段的防爆电池保护手段，既是在常规锂电池保护的基础上，再增加一重电池保护电路，即双重电路保护；同时限制电池的充放电电流。同时锂电池正极材料选用一些稳定性更好的材料，比如钴酸锂等。来达到防爆需求。
4.现有的技术只能被动的防护，即电池过放、过充、过流、短路等情况发生时，芯片关断mosfet来切断通路。双重电路板的目的是为了其中一级保护电路失效时，起到候补保护的作用。
5.以上的保护机制都是基于异常操作后的补救措施，不能提前做好设备的维护工作。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种本质安全型防爆手机双节串联电池的智能监测方法，旨在解决上述的技术问题。
7.本发明是这样实现的，一种本质安全型防爆手机双节串联电池的智能监测方法，所述安全防爆手机电池的智能监测方法包括以下步骤：s1、对安全防爆电池进行使用数据信息进行采样；s2、将采样数据信息储存本地并利用通讯网络传输到后台管理服务器上；s3、对接收的采样数据信息进行行业需求分析处理并进行分类；s4、根据数据分析结果对监测的安全防爆电池进行预处理和事后处理。
8.本发明的进一步技术方案是：所述步骤s1中在对安全防爆电池进行采样中对其需求采样数据根据不同行业进行行业参数设置，根据设置的参数范围对安全防爆电池进行使用数据信息采样。
9.本发明的进一步技术方案是：所述步骤s1中通过芯片bq28z610对电池组进行电源管理，主控设备可实时调用电源管理芯片中的工作数据，采样数据为过放保护数据、过充保护数据、过流保护数据及短路保护数据，采样iic通信信号传输方式完成数字通信。
10.本发明的进一步技术方案是：所述主控设备获取电池的工作数据后通过移动通信网络或wifi方式上传到后台服务器。
11.本发明的进一步技术方案是：所述步骤s3中对采样的电池数据进行分类处理，将处理过的数据与电池正常工作状态下的数据进行比对，当对比结果中监测数据超出预设值时，记录时间、整机工作状态及电池相关信息，在本地通过应用程序提醒或处理，并在本地
和服务器记录相关数据信息。
12.本发明的进一步技术方案是：所述步骤s4中根据监测分析结果数据预处理做截至电池充放电及停止终端工作；在事后处理中依据采集数据分析的结果，根据电池工作异常的分类，如果是电池本身的故障，就更换电池处理、如果是充电设备故障就更换充电设备，如果是非电池和充电设备原因，就根据具体的终端排查导致电池数据异常的原因，进而解决问题。
13.本发明的另一目的在于提供一种安全防爆手机电池的智能监测系统，所述安全防爆手机电池的智能监测系统包括采样模块，用于对安全防爆电池进行使用数据信息进行采样；存储传输模块，用于将采样数据信息储存本地并利用通讯网络传输到后台管理服务器上；分析处理模块，用于对接收的采样数据信息进行行业需求分析处理并进行分类；结果处理模块，用于根据数据分析结果对监测的安全防爆电池进行预处理和事后处理。
14.本发明的进一步技术方案是：所述采样模块中在对安全防爆电池进行采样中对其需求采样数据根据不同行业进行行业参数设置，根据设置的参数范围对安全防爆电池进行使用数据信息采样。
15.本发明的进一步技术方案是：所述采样模块中通过芯片bq28z610对电池组进行电源管理，主控设备可实时调用电源管理芯片中的工作数据，采样数据为过放保护数据、过充保护数据、过流保护数据及短路保护数据，采样iic通信信号传输方式完成数字通信。
16.本发明的进一步技术方案是：所述主控设备获取电池的工作数据后通过移动通信网络或wifi方式上传到后台服务器。
17.所述分析处理模块中在进行行业分析中根据不同行业设置的不同参数进行数据信息比对，将部分要求的数据信息与对应电池建立不符合项的安全隐患数据列表索引关系在数据库中保存。
18.所述结果处理模块中根据监测分析结果数据作对具有安全隐患的电池使用者进行信息推送或强制关闭电池输出不能使用。
19.所述分析处理模块中对采样的电池数据进行分类处理，将处理过的数据与电池正常工作状态下的数据进行比对，当对比结果中监测数据超出预设值时，记录时间、整机工作状态及电池相关信息，在本地通过应用程序提醒或处理，并在本地和服务器记录相关数据信息。
20.所述结果处理模块中根据监测分析结果数据预处理做截至电池充放电及停止终端工作；在事后处理中依据采集数据分析的结果，根据电池工作异常的分类，如果是电池本身的故障，就更换电池处理、如果是充电设备故障就更换充电设备，如果是非电池和充电设备原因，就根据具体的终端排查导致电池数据异常的原因，进而解决问题。
21.本发明的有益效果是：该方法简单，使用方便，通过该方法能够及时的对安全防爆电池进行维护，排除隐患，保障安全生产。主要优点是实时监测和维护设备、事后可追溯、同时为设备故障排查提供了更多的判断和分析线索。传统的电池管理方式，只能对电池本身进行充放电管理，比如当电池长时间超负荷运行等无法即时报告上来相关数据，通知设备
管理人员处理。本发明的方法，不仅能够管理电池本身的充放电，而且能够实时监测电池工作状态，同时能够在第一时间就将这些电池工作状态数据提交给设备管理人员和终端应用程序，实时的进行处理。因为数据都是可以实时采集和备份，为设备维护和业务优化都提供数据支撑。
附图说明
22.图1是本发明实施例提供的本质安全型防爆手机双节串联电池的智能监测方法的流程图。
23.图2是本发明实施例提供的防爆电池组的结构框图。
24.图3是本发明实施例提供的防爆电池保护电路的原理图。
25.图4是本发明实施例提供的监测电路的原理图。
26.图5是本发明实施例提供的电池监测保护和iic通信的结构框图。
具体实施方式
27.如图1-5所示，本发明提供的本质安全型防爆手机双节串联电池的智能监测方法，其详述如下：步骤s1，对安全防爆电池进行使用数据信息进行采样；在安装有安全防爆电池的设备上均设置有采样电路，对电池电源进行管理，其采样电路会对过放保护/过充保护/过流保护/短路保护等数据采样，在对安全防爆电池进行采样中对其需求采样数据根据不同行业进行行业参数设置，根据设置的参数范围对安全防爆电池进行使用数据信息采样；通过芯片bq28z610对电池组进行电源管理，主控设备可实时调用电源管理芯片中的工作数据，采样数据为过放保护数据、过充保护数据、过流保护数据及短路保护数据，采样iic通信信号传输方式完成数字通信。采集数据包括：电池充电电流、电池放电电流、电池工作温度、电池充放电循环次数、采样时间等信息。
28.设置采样参数主要是依据设备的工作需要来设置的，可以根据终端应用程序和后台数据需要自由设定的，可以自由选择。另外采样时间会影响到设备耗电，实际应用中会做一个平衡处理。
29.步骤s2，将采样数据信息储存本地并利用通讯网络传输到后台管理服务器上；主控设备将对电池的采样数据在本地进行储存，并且将采集的数据通过主控设备上的移动通讯或wifi通讯或蓝牙通讯传输到后台服务器上。采用数据的上传分本地和后台服务器。本地数据的采集，本地应用程序可以调用安卓设备的iic数据自由选择采样的参数类别和采样时间。采样数据也可以通过外围无线链路来上传数据，比如wifi、4g网络等。
30.步骤s3，对接收的采样数据信息进行行业需求分析处理并进行分类；后台服务器接收上传的采样数据，对采样数据进行分析处理，将分析输处理的数据进行分类并建立其数据存储的索引关系。电池管理分电池充电和放电管理两个主要部分。充电过程中，充电电流、充电电压、充电时温度、充电时间、充电次数、充电截至的状态等信息。放电过程，即是终端设备使用电池的过程，电池管理包括放电电流、峰值电流、放电电压、放电时的温度、放电时间、放电次数、放电截至的状态等信息。
31.该专利会利用电池内置的芯片，通过iic接口，将电池实时工作的这些数据采集出
来，然后和该设备终端电池正常工作时的设计参数相比对，当某一项出现异常时，在应用程序上进行提示、或者将异常时间内的参数信息上传后台服务器。比如在正常使用中，电池温度超过正常工作温度，那么应用程序会弹窗提示使用者现在温度过高，请降温处理。同时cpu会降低主频工作。如果一段时间后异常消除，设备会恢复正常工作，如果持续一段时间异常依然存在，设备可能就强行关机。当然这些机制是根据设计需求来设置的。
32.步骤s4，根据数据分析结果对监测的安全防爆电池进行预处理和事后处理。在电池的充放电管理过程中，除了维护设备的正常运行外，还需要监测设备工作状态，防止设备意外，确保安全生产。比如有防爆要求的石油石化行业，需要严格限制设备的工作温度，如果有异常就要即使终止设备运行，并排除出原因。假如我们的设备在石化行业的应用中，监测到某一台设备存在大电流工作的情况，这些数据会被上传到后台服务器。设备维护人员在设备数据监测时，发现这台大电流工作的设备，可以准确的调出这台设备，结合抓取的时间数据，详细了解当时设备的工情况，即时排查故障原因，如果电池确实损坏，可以即时更换电池；如果时设备异常，可以即时维修或者更换设备，既能保障安全生产、也能保障生产效率。。
33.接下来手机终端在获取到这些电池工作数据后，也可以将这些数据通过移动通信网络/wifi等方式上传到后端服务器，供设备管理平台使用。
34.举例说明，比如在管理平台上，我们发现某台手持终端，长时间未使用设备，可能导致电池过放风险，那么可以及时通知设备维护；如果发现电池经常大电流充电，那么可以通知设备维护方检查相关充电设备是否使用正常，以便及时维护，排除隐患，保障安全生产。
35.本发明的另一目的在于提供一种安全防爆手机电池的智能监测系统，所述安全防爆手机电池的智能监测系统包括采样模块，用于对安全防爆电池进行使用数据信息进行采样；存储传输模块，用于将采样数据信息储存本地并利用通讯网络传输到后台管理服务器上；分析处理模块，用于对接收的采样数据信息进行行业需求分析处理并进行分类；结果处理模块，用于根据数据分析结果对监测的安全防爆电池进行预处理和事后处理。
36.所述采样模块中在对安全防爆电池进行采样中对其需求采样数据根据不同行业进行行业参数设置，根据设置的参数范围对安全防爆电池进行使用数据信息采样。
37.所述采样模块中通过芯片bq28z610对电池组进行电源管理，主控设备可实时调用电源管理芯片中的工作数据，采样数据为过放保护数据、过充保护数据、过流保护数据及短路保护数据，采样iic通信信号传输方式完成数字通信。
38.所述主控设备获取电池的工作数据后通过移动通信网络或wifi方式上传到后台服务器。
39.所述分析处理模块中在进行行业分析中根据不同行业设置的不同参数进行数据信息比对，将部分要求的数据信息与对应电池建立不符合项的安全隐患数据列表索引关系在数据库中保存。
40.所述结果处理模块中根据监测分析结果数据作对具有安全隐患的电池使用者进
行信息推送或强制关闭电池输出不能使用。
41.所述分析处理模块中对采样的电池数据进行分类处理，将处理过的数据与电池正常工作状态下的数据进行比对，当对比结果中监测数据超出预设值时，记录时间、整机工作状态及电池相关信息，在本地通过应用程序提醒或处理，并在本地和服务器记录相关数据信息。
42.所述结果处理模块中根据监测分析结果数据预处理做截至电池充放电及停止终端工作；在事后处理中依据采集数据分析的结果，根据电池工作异常的分类，如果是电池本身的故障，就更换电池处理、如果是充电设备故障就更换充电设备，如果是非电池和充电设备原因，就根据具体的终端排查导致电池数据异常的原因，进而解决问题。
43.防爆电池智能监测过程：监测保护电路，大致分为保护和监测两部分：第一部分是传统的本质安全防爆电路保护板，第二部分是监测电路，如图2所示，双节电芯 保护电路板 监测电路组成防爆电池组。
44.防爆电池保护电路，如图3所示，电路中u1/q1/r1/r2/c1/c2/c3/r3组成一级保护电路，u2/q2/r4/r5/c4/c5/c6/r6组成二级保护电路。两级电路同样的功能，组成一个双重保护电路。
45.锂电池充放电控制芯片u1/u2(hy2120)锂电池组(cell1/cell2)提供过充、过放、过流等保。u1/u2对每一节电池电压进行采样，与内部的基准电压进行比较，当任意一节电池处于过压或欠压状态时，芯片就会进行相应的控制，关断电池组回路，防止过充电、过放电、过电流等对电池组的伤害，进而避免引发电池鼓包、冒烟等事故。图中q1/q2内置两路n沟道mosfet管，分别控制充电和放电电流。
46.（1）电池组cell1/cell2单节电池cell1和cell2串联组成电池组，cell1的正极和cell2的负极相连，cell1的负极即是电池组的负极，cell2的正极即是电池组的正极；（2）正常工作状态u1/u2持续检测vdd和vc之间电压，以及cs与vss之间的电压差，进而控制电池充电和放电。当电池cell1和cell2电压都在正常范围内时，u1/u2同时使能（导通）q1/q2内部的两个mosfet，这种状态即为正常工作状态，电池可以进行正常的充电和放电；（3）过充电状态正常工作状态下的电池组，在充电过程中，连接在vdd与vc端子之间电池cell2的电压或连接在vc与vss端子之间电池cell1的电压，超过过充电检测电压，并且这种状态持续的时间超过过充电检测延迟时间时， u1的co端子输出电压由高电平变为低电平，关闭充电控制用的mosfet，停止充电。二级保护电路u2执行类似的操作；（4）过放电状正常工作状态下的电池组，在放电过程中，连接在vdd与vc端子之间电池 cell2的电压或连接在vc与vss端子之间电池cell1的电压，降低到过放电检测电压以下，并且这种状态持续的时间超过过放电检测延迟时间时， u1的do端子输出电压由高电平变为低电平，关闭放电控制用的mosfet，停止放电。二极保护电路u2执行类似的操作；（5）放电过流状态
正常工作状态下的电池组， u1通过检测第3脚v-端电压持续侦测放电电流。一旦v-端电压超过放电过流检测电压，并且这种状态持续的时间超过放电过流检测延迟时间，则do端子输出电压由高电平变为低电平，关闭放电控制用的mosfet，停止放电。二级保护电路u2执行类似操作；（6）充电过流状态正常工作状态下的电池组，在充电过程中，u1检测第3脚v-端子电压低于充电过流检测电压，并且这种状态持续的时间超过充电过流检测延迟时间，则co端子输出电压由高电平变为低电平，关闭充电控制用的mosfet,停止充电。二极保护电路u2执行类似操作。
47.监测电路监测电路由芯片u2(bq28z610)组成，u2除了正常的管理电池充放电外，还可以实时的将电池充放电时的工作状态信息以iic通信接口上传出去。如图4所示，图中p /p-是本安型防爆电池给出的电池正负极，bi /bi-连接到保护电路的同名网络，q1/q2两个mos管负责电池放电/充电通断，芯片u2负责总体管理电池充放电过程。u2是一款高度集成且精密的2节电池电量监测计和保护解决方案芯片，具备自主充电器控制和电量均衡功能。其中iic通信接口iic_scl和iic_sda将充放电电流信息、电压信息、电池温度等信息上传给手机cpu。
48.数据采集和处理部分防爆电池监测保护电路将电池充放电信息通过iic接口传给手机cpu，可以本地存储和外发这些数据进行分析处理，如图5所示，图中，“电池监测保护”和iic通信上报数据的方式，为设备管理和维护提供了一种智能、超前的设备管理方法，在设备维护管理方面做到了防患于未然。
49.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。