智慧电池云管理系统的制作方法

1.本实用新型涉及蓄电池管理技术领域，特别涉及一种智慧电池云管理系统。


背景技术：

2.在现代工业生产日趋发达的当今环境下，ups(uninterruptible power system，不间断电源)电源在生产和生活各方面所体现的重要性也尤为明显，从国内ups的发展历史和现状来看，从早期技术落后，需要完全依赖进口的历史已经不复存在，目前国内ups行业技术已经趋于成熟，今年来ups的发展主要集中在能耗、体积方面。
3.ups是“电力保护神”，它能够通过市电整流，然后给蓄电池充电，再通过蓄电池给逆变器供电，以此达到在市电断电之后，能为负载提供洁净、不间断的供电等目的，避免因市电中断、杂讯干扰、谐波干扰、三相不平衡、雷击或突波、电压过高或过低、频率异常而带来的资料流失、设备故障、硬件损毁、系统宕机等安全隐患。因此，ups的应用越来越广泛，几乎遍布所有的行业，而且因为业务的千差万别，应用场景日趋多样化。
4.近年来，随着互联网络和计算机技术飞速发展，信息系统在企业中被赋予越来越重要的任务，需要不间断为企业各项业务活动提供支持。因此，企业对数据中心的安全性、可靠性提出更高层次的要求。目前ups电源大部分采用的是蓄电池，但是随着锂电池的发展，蓄电池的功能劣势也就凸显了出来。
5.由于ups电源在制造过程中很难确保具有完全的均衡，各串联的电池单体之间会存在充电或放电特性的差异。因此，当使用串联电池单体的电池组时，会存在这样的问题：充电时，同一电池组中，即使某些电池单体被过度充电，也仍然存在某些电池单体尚未达到饱和；又或放电时，同一电池组中，有些电池单体尚未完全放电，但仍有些电池单体被过度放电。此外，如果电池单体长期被过度放电/充电，在构成电池单体的材料中可能会出现显著劣化，使得电池单体的特性变得不同，而这种劣化是加剧电池单体间差异的原因之一。ups电源往往以多个电池组的形式出现，一个电池组由多个电池单体构成，而电池单体的差异对整个电池组的性能会产生较大的影响。同样的，各个电池组之间，若某个电池组早衰或失效，则会使得整个ups电源的电能供应性能大大降低。
6.因此，如何避免某个单体电池或电池组劣化而降低ups电源的电能供应性能，以提高ups电源的电能供应稳定性，已成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

7.本实用新型的主要目的是提出一种智慧电池云管理系统，旨在提高ups电源的电能供应稳定性。
8.为实现上述目的，本实用新型提供一种智慧电池云管理系统，所述智慧电池云管理系统包括：
9.ups电源，所述ups电源包括多个电池组，每个电池组包括多个电池单体；
10.监测传感器，所述监测传感器包括电压传感器、电流传感器、温度传感器和内阻传
感器，所述电压传感器、所述电流传感器、所述温度传感器和所述内阻传感器分别设于各所述电池单体，用于对所述电池单体的单体电压、单体电流、单体温度和单体内阻进行实时监测；
11.测试设备，每个所述电池组对应连接一个所述测试设备，且每个测试设备与对应连接的电池组中各电池单体上的所述电压传感器、所述电流传感器、所述温度传感器和所述内阻传感器电连接，所述测试设备用于接收所述单体电压、所述单体电流、所述单体温度和所述单体内阻，若所述单体电压、所述单体电流、所述单体温度或所述单体内阻存在异常，则对存在异常的电池单体进行定位，得到异常电池单体的异常电池信息；
12.云端服务器，所述云端服务器与所述测试设备无线通信连接，所述云端服务器用于接收所述测试设备发送的异常电池信息；
13.显示设备，所述显示设备与所述云端服务器无线通信连接，所述显示设备用于接收所述云端服务器发送的异常电池信息，并进行实时显示，以供维保专业人员根据实时显示的异常电池信息，对所述ups电源进行维保。
14.可选地，所述智慧电池云管理系统还包括控制器，所述控制器通过线缆与各所述测试设备进行有线通信连接，所述控制器还通过网络与所述云端服务器进行无线通信连接，以供所述控制器接收所述测试设备发送的所述异常电池信息，并将所述异常电池信息进行基于神经网络模型的信息处理，识别所述异常电池的异常原因信息，并将所述异常原因信息发送至所述云端服务器。
15.可选地，所述智慧电池云管理系统还包括继电器，所述控制器和每个所述测试设备的电路之间均串联一个所述继电器，所述控制器用于将接收的所述异常电池信息发送至所述控制器，以供所述控制器控制所述异常电池单体对应电池组串联的继电器断开。
16.可选地，所述智慧电池云管理系统还包括报警提示装置，所述报警提示装置与所述控制器电性连接，以供所述控制器接收到所述异常电池信息时，控制所述报警提示装置输出预警提示信息。
17.可选地，所述报警提示装置为喇叭、显示屏或指示灯。
18.可选地，所述测试设备通过rs232方式与所述控制器进行串口通讯。
19.可选地，所述控制器通过gprs、4g或5g与所述云端服务器进行无线通信连接。
20.可选地，所述测试设备的硬件型号为pite3923t-4路或者pite3923t-6路。
21.可选地，所述控制器的硬件型号为pite3923c。
22.可选地，所述显示设备包括智能手机、电脑、电子阅读器和便携计算机中的一种或多种。
23.在本实用新型的技术方案中，通过将监测传感器分别设于各个电池单体上，该监测传感器包括电压传感器、电流传感器、温度传感器和内阻传感器，从而监测出ups(uninterruptible power system，不间断电源)电池中电池单体的单体电压、单体电流、单体温度和单体内阻(包括欧姆电阻、极化电阻、极化电容)，通过每个电池组对应连接一个测试设备，且每个测试设备与对应连接的电池组中各电池单体上的电压传感器、电流传感器、温度传感器和内阻传感器电连接，从而使测试设备对应读取所连接电池组中各电池单体的单体电压、单体电流、单体温度和单体内阻等数据参数，并根据该数据参数，对存在异常的电池单体进行定位，得到异常电池单体的异常电池信息，再通过将云端服务器与测试设备
无线通信连接，显示设备与云端服务器无线通信连接，从而使云端服务器接收测试设备发送的异常电池信息，显示设备接收云端服务器发送的异常电池信息，并进行实时显示，以供维保专业人员根据实时显示的异常电池信息，对ups电源进行维保，及时发现故障与落后的电池单体，指导实施维修，排除故障，保障机房设备续航时长，避免某个单体电池或电池组劣化而降低ups电源的电能供应性能，提高了ups电源的电能供应稳定性，可广泛应用于机房后备电源系统的电池安全保障管理和电池维保修复。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
25.图1为本实用新型一实施例的智慧电池云管理系统的硬件结构示意图；
26.附图标号说明：
[0027][0028]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0029]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0030]
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0031]
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术
人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0032]
本实用新型中对“上”、“下”、“左”、“右”等方位的描述以图1所示的方位为基准，仅用于解释在图1所示姿态下各部件之间的相对位置关系，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0033]
由于蓄电池在制造过程中很难确保具有完全的均衡，各串联的电池单体之间会存在充电或放电特性的差异。因此，当使用串联电池单体的电池组时，会存在这样的问题：充电时，同一电池组中，即使某些电池单体被过度充电，也仍然存在某些电池单体尚未达到饱和；又或放电时，同一电池组中，有些电池单体尚未完全放电，但仍有些电池单体被过度放电。此外，如果电池单体长期被过度放电/充电，在构成电池单体的材料中可能会出现显著劣化，使得电池单体的特性变得不同，而这种劣化是加剧电池单体间差异的原因之一。蓄电池往往以电池组的形式出现，一个蓄电池由多个单体电池构成，而单体电池的差异对整个电池组的性能会产生较大的影响。同样的，各个电池组之间，若某个电池组早衰或失效，则会使得整个电能供应的性能大大降低。
[0034]
因此，如何避免某个单体电池或电池组劣化而降低ups电源的电能供应性能，以提高ups电源的电能供应稳定性，已成为亟待解决的问题。
[0035]
基于此，本实用新型实施例提出一种智慧电池云管理系统100。
[0036]
请参照图1，本实施例提高一种智慧电池云管理系统100，智慧电池云管理系统100包括ups电源1、监测传感器2、测试设备3、云端服务器4和显示设备5，ups电源1包括多个电池组11，每个电池组11包括多个电池单体111；监测传感器2包括电压传感器21、电流传感器22、温度传感器23和内阻传感器24，电压传感器21、电流传感器22、温度传感器23和内阻传感器24分别设于各电池单体111，用于对电池单体111的单体电压、单体电流、单体温度和单体内阻进行实时监测；每个电池组11对应连接一个测试设备3，且每个测试设备3与对应连接的电池组11中各电池单体111上的电压传感器21、电流传感器22、温度传感器23和内阻传感器24电连接，测试设备3用于接收单体电压、单体电流、单体温度和单体内阻，若单体电压、单体电流、单体温度或单体内阻存在异常，则对存在异常的电池单体111进行定位，得到异常电池单体111的异常电池信息；云端服务器4与测试设备3无线通信连接，云端服务器4用于接收测试设备3发送的异常电池信息；显示设备5与云端服务器4无线通信连接，显示设备5用于接收云端服务器4发送的异常电池信息，并进行实时显示，以供维保专业人员根据实时显示的异常电池信息，对ups电源1进行维保。
[0037]
在本实施例中，通过将监测传感器2分别设于各个电池单体111上，该监测传感器2包括电压传感器21、电流传感器22、温度传感器23和内阻传感器24，从而监测出ups(uninterruptible power system，不间断电源)电池中电池单体111的单体电压、单体电流、单体温度和单体内阻(包括欧姆电阻、极化电阻、极化电容)，通过每个电池组11对应连接一个测试设备3，且每个测试设备3与对应连接的电池组11中各电池单体111上的电压传感器21、电流传感器22、温度传感器23和内阻传感器24电连接，从而使测试设备3对应读取所连接电池组11中各电池单体111的单体电压、单体电流、单体温度和单体内阻等数据参数，并根据该数据参数，对存在异常的电池单体111进行定位，得到异常电池单体111的异常电池信息，再通过将云端服务器4与测试设备3无线通信连接，显示设备5与云端服务器4无
线通信连接，从而使云端服务器4接收测试设备3发送的异常电池信息，显示设备5接收云端服务器4发送的异常电池信息，并进行实时显示，以供维保专业人员根据实时显示的异常电池信息，对ups电源1进行维保，及时发现故障与落后的电池单体111，指导实施维修，排除故障，保障机房设备续航时长，避免某个单体电池或电池组11劣化而降低ups电源1的电能供应性能，提高了ups电源1的电能供应稳定性，可广泛应用于机房后备电源系统的电池安全保障管理和电池维保修复。
[0038]
由于现有技术中无法准确掌握每个电池单体111的电池性能，而是采用整个电池组11的淘汰模式，大量优质电池单体111提早淘汰，造成浪费。在本实施例通过监测传感器2通过将监测传感器2分别设于各个电池单体111上，该监测传感器2包括电压传感器21、电流传感器22、温度传感器23和内阻传感器24，每个电池组11对应连接一个测试设备3，且每个测试设备3与对应连接的电池组11中各电池单体111上的电压传感器21、电流传感器22、温度传感器23和内阻传感器24电连接，从而避免某个电池单体111劣化影响整个电池组11的电能供应性能，使整个电池组11过早淘汰造成的资源浪费(实际上该电池组11中还有其他电池单体111是优质的，并未产生劣化)，达到增强电池安全管理能力、节省费用和减少浪费的目的。
[0039]
本实施例采用多频点交流检测技术，实现定期自动巡检，自动抓取电池放电性能和内阻变化等性能数据，利用维保专业人员根据实时显示的异常电池信息，对ups电源1进行维保，形成ups电源1的状态报告与维保建议，指导电池维护工作有效实施，可克服现有技术中无法对ups电源1进行远程的监测与维保，影响ups电源1正常运作的技术问题。
[0040]
在一种可能的实施方式中，智慧电池云管理系统100还包括控制器6，控制器6通过线缆与各测试设备3进行有线通信连接，控制器6还通过网络与云端服务器4进行无线通信连接，以供控制器6接收测试设备3发送的异常电池信息，并将异常电池信息进行基于神经网络模型的信息处理，识别异常电池的异常原因信息，并将异常原因信息发送至云端服务器4。
[0041]
在本实施例中，可通过控制器6通过线缆与各测试设备3进行有线通信连接，从而使控制器6接收测试设备3发送的异常电池信息，并将异常电池信息进行基于神经网络模型的信息处理，识别异常电池的异常原因信息，该异常原因信息来自于例如电池单体111的电压均衡性、当前容量，以及高温或低温下的单体温度等电池参数是否异常，实时的异常原因信息可通过无线网络上传至云端服务器4，便于维修人员远程对ups电源1进行监控和提供维修建议，解决目前ups电源1在使用中存在的隐患问题，通过云端服务器4的远程后台监控和管理，实现对ups电源1运行状态的实时监控和维保，对发生ups电源1异常现象做出及时的故障现象与故障点的反馈动作，可增强用户对智慧电池云管理系统100的全面管理能力，提升智慧电池云管理系统100进行维护的及时性，进而提高了ups电源1的电能供应稳定性。
[0042]
在本实施例中，本领域技术人员可以理解的是，控制器6，又叫物联网控制器6，是一种可以在设备上运行本地计算、消息通信和数据缓存等功能的工业智能网关，可在无需联网的情况下实现设备的本地联动以及数据处理分析。
[0043]
在本实施例中，该控制器6中神经网络模型的信息处理技术，本领域技术人员已有一定深入的研究，在此不再赘述。例如该神经网络模型预先通过进行训练，直至可根据电池单体111的单体电压、单体电流、单体温度和单体内阻，识别出电池单体111存在故障或者异
常的准确率达到预设比率阈值，例如该预设比率阈值为98％，则确认收敛，停止训练。
[0044]
在一种可能的实施方式中，智慧电池云管理系统100还包括继电器7，控制器6和每个测试设备3的电路之间均串联一个继电器7，控制器6用于将接收的异常电池信息发送至控制器6，以供控制器6控制异常电池单体111对应电池组11串联的继电器7断开。从而避免ups电源1中存在故障的电池组11仍然继续运行，影响ups电源1的正常运作或者电能供应能力，并在维保专业人员根据显示设备5实时显示的异常电池信息，对存在故障的电池组11中劣化的电池单体111进行维修或者更换后，再将该继电器7从断开状态转换回闭合状态，从而避免某个电池单体111劣化影响整个电池组11的电能供应性能，使整个电池组11过早淘汰造成的资源浪费问题。
[0045]
在一种可能的实施方式中，智慧电池云管理系统100还包括报警提示装置8，报警提示装置8与控制器6电性连接，以供控制器6接收到异常电池信息时，控制报警提示装置8输出预警提示信息。从而便于及时提醒管理维保工作人员当前ups电源1存在故障，以使维保专业人员进行远程诊断和指导，准确诊断出ups电源1中是否具有存在故障的电池单体111，并对存在故障的电池单体111进行及时维修或更换，进而避免了电池组11中某个单体电池劣化而降低整个电池组11的电能供应性能，进一步提高了ups电源1的电能供应稳定性。
[0046]
进一步地，报警提示装置8为喇叭、显示屏或指示灯。
[0047]
在本实施例中，可通过喇叭发出报警提示信息对应的声音，可通过显示屏显示报警提示信息对应的文字，可通过指示灯发出报警提示信息对应的光源。
[0048]
在一种可能的实施方式中，测试设备3通过rs232方式与控制器6进行串口通讯。
[0049]
在一种可能的实施方式中，控制器6通过gprs、4g或5g与云端服务器4进行无线通信连接。
[0050]
在一种可能的实施方式中，测试设备3的硬件型号为pite3923t-4路或者pite3923t-6路。
[0051]
在本实施例中，本领域技术人员可知的是，pite3923t-4路主要用于12v的ups电源1的监测，一般可同时监测小于或等于4节的电池单体111，该硬件型号的测试设备3外形尺寸为长为150mm、宽为58mm，以及高为30mm。pite3923t-6路主要用于24v的ups电源1的监测，一般可同时监测小于或等于6节的电池单体111。该硬件型号的测试设备3外形尺寸为长为160mm、宽为62mm，以及高为32mm。
[0052]
在一种可能的实施方式中，控制器6的硬件型号为pite3923c。
[0053]
在本实施例中，本领域技术人员可知的是，pite3923c可进一步分为pite3923c-lv和pite3923c-hv等，其中，pite3923c-lv适用于监测200v以下的电池组11。pite3923c-hv适用于监测200至1000v的电池组11。pite3923c型号的控制器6外形尺寸为长为200mm、宽为124mm，以及高为46mm。
[0054]
在一种可能的实施方式中，其特征在于，显示设备5包括智能手机、电脑、电子阅读器和便携计算机中的一种或多种。
[0055]
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。