一种电动车电池监测智能系统

技术领域

本发明涉及车联网技术领域，更具体地说，是涉及一种电动车电池监测智能系统。

背景技术

电动车因符合国家的节能环保趋势，能够满足短途交通的需求，在我国受到一定的政策保护与支持，故而无论在经济上还是技术上都得到快速发展，其中，两轮电动车由于其环保、便捷、价格低廉、灵活等特点，逐渐在全国各大小城镇之间普及、流行。

行驶在道路上的两轮电动车数量逐日增加，两轮电动车的安全行驶与监管逐渐成为两轮电动车用户及相关部门关注的重点，用户或相关部门需要实时获知两轮电动车的状态参数、行车记录、所处位置等等。现有技术中，部分功能多设置在车体内部，通过两轮电动车启动后提供动力后开始监测，这种方式在增加车体成本的同时，也无法实时反馈信息，实现远程监测，且在有需求时，难以查询相关行车记录等，给用户及相关部门带来不便。

以上不足，有待改进。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种电动车电池监测智能系统。

本发明技术方案如下所述：

一种电动车电池监测智能系统，包括设置在远端服务器的监测系统与监测终端，所述监测终端设置在车体内部并与充电电池连接，所述监测终端通过无线通讯模块与所述监测系统连接，所述监测系统通过网络通讯单元连接服务终端；

所述监测系统内置多个终端集合，所述终端集合与所述监测终端为一一映射关系，所述监测终端通过内置的第一身份信息与所述终端集合连接，所述服务终端经第二身份信息与所述监测系统连接。

上述的一种电动车电池监测智能系统，所述监测终端包括定位监测模块，所述定位监测模块内置定位天线，所述定位天线与定位服务平台连接，所述监测系统经所述无线通讯模块连接所述定位服务平台，

所述定位天线向所述定位服务平台发送实时定位信息，所述监测系统根据第三身份信息自所述定位服务平台获得所述实时定位信息。

进一步的，所述终端集合设置电子围栏信息子集，所述监测系统接收所述实时定位信息并将其与所述电子围栏子集对比，若所述实时定位信息不从属于所述电子围栏信息子集时，所述监测系统触发报警单元，所述报警单元经所述网络通讯单元向所述服务终端发送报警信息。

进一步的，所述终端集合存储所述实时定位信息，所述监测系统根据所述服务终端发送的控制命令提取所述定位信息并反馈至所述服务终端。

上述的一种电动车电池监测智能系统，所述监测终端包括电压监测模块，所述监测系统包括电池监测单元，所述终端集合内置电压-电量关系函数，所述电压监测模块自所述充电电池获取实时电压值并经所述无线通讯模块发送至所述电池监测单元，所述电池监测单元提取对应的所述电压-电量关系函数并结合所述实时电压值计算获得实时剩余电量值，所述监测系统将所述实时剩余电量值经所述网络通讯单元发送至所述服务终端。

进一步的，所述充电电池出厂时，所述监测系统自所述充电电池获取预设零电电压值与预设满电电压值所述电池监测单元根据所述预设零电电压值与所述预设满电电压值计算获得所述电压-电量关系函数。

再进一步的，所述电压-电量关系函数为

Q

其中，实时剩余电量值Q

函数参数a、b通过下面函数计算：

Q

Q

其中，零电电量值Q

更进一步的，Q

再进一步的，所述电池监测单元对所述实时剩余电量值的自动校准方法如下：

步骤S1.所述电池监测单元内设定所述监测系统的自动校准周期，所述终端集合接收并保存在所述自动校准周期内的所有所述实时电压值；

步骤S2.每间隔一个所述自动校准周期，所述电池监测单元提取存储在所述终端集合中内处于校准区间内的所有所述实时电压值；

步骤S3.所述电池监测单元将提取的所有所述实时电压值使用平均加权法分别获得最大电压值与最小电压值；

步骤S4.所述电池监测单元将所述最大电压值替代所述预设满电电压值形成校准满电电压值，所述最小电压值替代所述预设零电电压值形成校准零电电压值，重新计算得出校准电压-电量关系函数；

步骤S5.所述电池监测单元将所述校准满电电压值、所述校准零电电压值及所述校准电压-电量关系函数发送至所述终端集合替代原有数据。

再进一步的，在步骤S2中，所述校准区间为[V

进一步的，所述终端集合设置电池异常条件子集，所述电池监测单元对比所述实时电压值是否从属于所述电池异常条件子集，若所述实时电压值从属于所述电池异常条件子集，所述电池监测单元触发报警单元，所述报警单元经所述网络通讯单元向所述服务终端发送报警信息。

上述的一种电动车电池监测智能系统，所述监测终端包括与所述充电电池连接的休眠模块，所述休眠模块经所述无线通讯模块连接所述监测系统，所述休眠模块分别连接并根据所述充电电池的工作状态控制所述定位监测模块或所述电压监测模块。

上述的一种电动车电池监测智能系统，所述监测系统包括报警单元，所述报警单元经所述网络通讯单元连接所述服务终端。

上述的一种电动车电池监测智能系统，所述充电电池设置安装槽，所述监测终端固定在所述安装槽内。

上述的一种电动车电池监测智能系统，所述监测终端包括防拆模块，所述防拆模块设置在所述监测终端的结构连接点，所述防拆模块通过所述无线通讯模块与所述监测系统连接，所述监测系统与所述充电电池的保护板连接，所述保护板连接并控制所述充电电池的输出电路。

根据上述方案的本发明，其有益效果在于，

1.将数据获取端与数据计算端分离，分别放置在近端的充电电池与远端的服务平台上，二者通过成型的无线通讯系统连接，并利用该无线通讯系统连接移动式服务终端，减少电动车机体上的显示装置、运算装置等结构，简化机体结构，降低机体成本，并提供远程监测服务，令用户及相关部门能够实时获取电动车的相关状态信息与位置信息，有利于用户的出行计划以及后续监管平台的建立。

2.监测终端上不包含数据计算端，数据获取等功能性耗电低，相较于现有技术的电量表等仪表设备对充电电池的电量需求小，有利于将充电电池电量充分应用于行车上，提高充电电池利用率。

3.本发明仅需采集充电电池的零电电压值、满电电压值及实时电压值即可计算出充电电池的剩余电量，与传统电量测量方法相比，实施技术门槛低，可操作性高，适用于各类电池，普适性高，通用性强。

4.本发明设置定位监测模块连接定位服务平台，监测系统通过定位服务平台获取相关的行车路径，令用户自服务终端获得相关的行车记录，实现多种位置相关功能，如导航寻车、电子围栏、轨迹回放、里程统计等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为本发明的模块结构示意图。

图2为本发明中防拆模块的工作模块结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当部件被称为“固定”或“设置”或“连接”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。术语“内”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”等仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多”的含义是二或二以上，除非另有明确具体的限定。

一种电动车电池监测智能系统，如图1所示，包括设置在远端服务器的监测系统与监测终端，监测终端设置在车体内部并与充电电池连接，监测终端通过无线通讯模块与监测系统连接，监测系统通过网络通讯单元连接服务终端。监测系统内置多个终端集合，终端集合与监测终端为一一映射关系，监测终端通过内置的第一身份信息与终端集合连接，服务终端经第二身份信息与监测系统连接。监测终端与监测系统通过第一身份信息实现信息关联，用户或相关部门通过第二身份信息登录监测系统关联对应的监测终端，从而获得充电电池信息以及电动车车体信息，监测终端、监测系统及服务终端通过无线通讯网络连接，从而实现远程实时监测，获取实时电动车信息。

监测终端包括定位监测模块，定位监测模块内置定位天线，定位天线与定位服务平台连接，监测系统经无线通讯模块连接定位服务平台，定位天线向定位服务平台发送实时定位信息，监测系统根据第三身份信息自定位服务平台获得实时定位信息。在一种实施例中，监测终端内置GPRS天线，监测终端通过GPRS天线向卫星定位系统发送定位信号，监测系统通过无线通讯单元，即移动互联网，连接卫星定位服务平台获取该GPRS天线所在的实时定位信息，确定监测终端(电动车)所在位置。

在充电电池出厂时，该监测终端与充电电池安装并关联，并与监测系统中的终端集合实现关联，即第一身份信息与第三身份信息关联，该关联信息存储在监测系统的终端集合中。如此，第一身份信息、第二身份信息、第三身份信息及终端集合两两之间均为一一映射关系。监测系统可通过任意身份信息锁定监测终端的唯一终端集合信息与唯一的实时定位信息。根据这种关联方法，监测系统可实现多车管理，在监测系统的服务器端存储多个终端集合，其服务器根据接收的身份信息提取或读写对应的终端集合从而实现监测系统的多车管理。

监测系统获得实时定位信息后，将该实时定位信息存储于终端集合中，待服务终端发送相对应的查询命令后，监测终端提取对应实时定位信息反馈至服务终端，以实现各种电动车位置相关功能：(1)实时定位；(2)导航寻车；(3)街景寻车；(4)电子围栏；(5)轨迹回放；(6)里程统计。

其中，关于电子围栏功能，用户通过服务终端设置电子围栏信息后，服务终端通过移动互联网将其发送至监测系统，监测系统将该电子围栏信息内置于终端集合的电子围栏信息子集，监测系统接收实时定位信息并将其与电子围栏子集对比，若实时定位信息不从属于电子围栏信息子集时，监测系统触发报警单元，报警单元经网络通讯单元向服务终端发送报警信息。

监测终端包括电压监测模块，监测系统包括电池监测单元，终端集合内置电压-电量关系函数，电压监测模块自充电电池获取实时电压值并经无线通讯模块发送至电池监测单元，电池监测单元提取对应的电压-电量关系函数并结合实时电压值计算获得实时剩余电量值，监测系统将实时剩余电量值经网络通讯单元发送至服务终端。电压监测模块为常见的电压测量设备，包括电压表、比重计、电压检测仪等等设备，具体设备为现有技术，在本申请中不赘述。

电压监测模块连接充电电池获得电压信号发送至电压监测模块，电压监测模块根据既定协议对电压信号分析、处理后形成电子信号，通过无线通讯模块将该电子信号发送至电池监测单元。电压监测模块根据既定协议内容将电压的模拟信号转化为可传送的数字信号类型，无线通讯模块在传送数字信号时附加第一身份信息，监测系统根据第一身份信息提取与读写对应的终端集合，以便提取正确的预设电压-电量关系函数、预设零电电压值与预设满电电压值。

充电电池出厂时，监测系统自充电电池获取预设零电电压值与预设满电电压值，预设零电电压值与预设满电电压值可根据生产标准参数，也可以进行电压测量后统计，或者是采用放电测试对每一个充电电池进行测试并获得电池参数。获得预设零电电压与预设满电电压后，电池监测单元根据预设零电电压值与预设满电电压值计算获得电压-电量关系函数，并将对应的预设零电电压值、预设满电电压值及电压-电量关系函数存储至相应的终端集合中。

根据现有技术与大量实验数据可知，电动车的充电电池，其电量-电压曲线，无论是放电曲线还是充电曲线，其图形两端近似于抛物线，中间部分基本可视为直线，两端抛物线分别为低电量状态下的不稳定区间与高电量状态下的不稳定区间，中间直线为稳定输出区间。从充电电池使用角度理解，当电量处于低电量状态下的不稳定区间时，充电电池的电能供应不足以支撑电动车运行；当电量处于高电量状态下的不稳定区间时，充电电池的放电速度极快且不稳定，电量下降速度快，利用率低；当充电电池的电量处于直线段，即稳定输出区间时，电动车的运行稳定，电能利用率高，在电动车使用时，充电电池电量基本处于为稳定输出区间。因此，在实际使用时，可认为充电电池的电量与电压值呈线性关系。

在本申请中，根据实验数据，将总电量的[0％，10％]视为低电量状态下的不稳定区间，(10％，90％)视为稳定输出区间，[90％，100％]视为高电量状态下的不稳定区间。

电池监测单元接收到预设零电电压值与预设满电电压值后，根据电池充放电的电量-电压曲线可得出如下函数关系：

Q

Q

其中，零电电量值Q

电池监测单元将出厂时获得的预设零电电压值与预设满电电压值代入上述两个函数，可获得函数参数a与b的值，从而获得电压-电量关系函数：

Q

其中，实时剩余电量值Q

经过上述计算后，电池监测单元将电压-电量关系函数、a值、b值反馈至相对应的终端集合中。

充电电池在使用过程中，电压监测模块实时测量得出充电电池的实时电压值，电压监测模块将实时电压值经由无线通讯模块添加第一身份信息后发送至监测系统的网络通讯单元，监测系统根据第一身份信息识别对应的终端集合，并将其发送至电池监测单元，电池监测单元自终端集合中获得电压-电量关系函数与确定的函数参数值a、函数参数值b，电池监测单元将实时电压值代入电压-电量关系函数后获得实时剩余电量，并将其转存储至终端集合中。服务终端向监测系统发送查询命令后，监测系统根据第二身份信息提取对应的实时剩余电量，并经网络通讯单元发送至服务终端。在本申请中，服务终端包括移动电子设备的手机、平板电脑等，手机或平板电脑上安装有相关的查询app，查询app获得实时剩余电量值后显示在服务终端的显示屏上。

由于现有的电动车充电电池均通过不可逆化学反应实现供电功能，在使用一段时间后，充电电池的性能受到影响，包括电池总电量也会降低，与充电电池出厂时存在差异。若监测系统自始至终使用刚出厂的电池参数数据进行计算的话，到充电电池使用中后期阶段，监测系统反馈至服务终端的实时剩余电量不准确，影响用户的判断，误导用户需求，故监测系统需要备置校准功能。

电池监测单元对实时剩余电量值的自动校准方法如下：

步骤S1.电池监测单元内设定监测系统的自动校准周期，终端集合接收并保存在自动校准周期内的所有实时电压值。由于自动校准的参数取自电压监测模块测量的实时电压值，故需要设定一个固定的时间段，以便获取得到一定量的实时电压值，该自动校准周期可根据电动车的使用频率决定，操作上可以在出厂时根据充电电池性质决定，也可以是让用户通过查询app自行设定。监测系统在与充电电池相对应的终端集合内建立实时电压值子集，将接收的实时电压值保存在该子集内。

步骤S2.每间隔一个自动校准周期，电池监测单元提取存储在终端集合中内处于校准区间内的所有实时电压值。根据电量-电压曲线特征，在本申请中，校准区间为[V

步骤S3.电池监测单元将提取的所有实时电压值使用平均加权法分别获得最大电压值与最小电压值。

步骤S4.电池监测单元将最大电压值替代预设满电电压值形成校准满电电压值，最小电压值替代预设零电电压值形成校准零电电压值，重新计算得出校准电压-电量关系函数。

步骤S5.电池监测单元将新的校准满电电压值、校准零电电压值及校准电压-电量关系函数发送至终端集合替代原有数据。

如此，在充电电池的使用过程中，根据自动校准周期不断调整数据存储单元中的电池参数，以便后续计算实时剩余电量时获得更为精准的数值，以满足用户需求。该自动校准方式在另一方面需要用户配合使用习惯，尽量减少充放电次数，令充电电池得到充分使用后再行充电，有利于延长充电电池的使用寿命。

此外，终端集合可预先设置电池异常条件子集，根据电池异常情况或故障情况，分析对应的电压值变化条件，将其内置于终端集合中。监测终端与监测系统处于实时信号传输的状态，电池监测单元能够实时对比实时电压值是否从属于电池异常条件子集，即判断电压值变化是否属于异常情况或故障情况，若实时电压值从属于电池异常条件子集，电池监测单元触发报警单元，报警单元经网络通讯单元向服务终端发送报警信息。

为节省充电电池电量，监测终端中设置与充电电池连接的休眠模块。休眠模块经无线通讯模块连接监测系统，休眠模块分别连接并根据充电电池的工作状态控制定位监测模块或电压监测模块，令定位监测模块、电压监测模块与充电电池工作状态同步。当充电电池处于供电状态时，定位监测模块或电压监测模块工作；当充电电池处于充电状态时，电压监测模块工作，定位监测模块不工作；当充电电池处于不工作状态，定位监测模块与电压监测模块不工作。但为了保证远程监测正常进行，令无线通讯模块实时处于低能耗工作状态，当服务终端发送命令后，根据所需启动定位监测模块与电压监测模块。

监测系统包括报警单元，报警单元经网络通讯单元连接服务终端，报警单元通过网络通讯单元向服务终端发送报警信息。如上述的电子围栏功能，当实时定位信息不从属于电子围栏信息子集时，监测系统触发报警单元，报警单元经网络通讯单元向服务终端发送报警信息，该报警信息可以是向服务终端发送通知信息实现报警提醒。又如上述的电池异常情况触发报警单元，由于电池发生异常情况时多为紧急情况，故报警单元触发的报警信息需快速反馈至用户处，故网络通讯单元连接网络电话系统，通过网络电话系统拨通智能手机等服务终端，通过预制的报警信息内容向用户提供语音报警信息。

监测终端与充电电池为一一映射关系，故充电电池出厂时，监测终端需安装至充电电池上。充电电池设置安装槽，监测终端固定在安装槽内，固定方式可采用螺钉连接、卡扣扣合连接或粘黏剂粘贴连接。该安装槽与现有技术中电量表等测量设备安装槽一致，包括其标准的螺钉孔位，故可直接替代现有的充电电池安装，不影响已有的生产体系，更好地实现技术变更。

在本申请中，为保护监测终端正常工作，监测终端设置防拆模块。如图2所示，防拆模块设置在监测终端的结构连接点，防拆模块通过无线通讯模块与监测系统无线通讯连接。监测系统与充电电池的保护板无线通讯连接，充电电池的保护板连接并控制控制继电器，控制继电器连接充电电池的输出电路。当监测终端的机械结构被拆除时，触动设置在监测终端机械结构连接点的防拆模块，防拆模块通过无线通讯模块发送防拆信号至监测系统，监测系统接受防拆信号后发送负电信号至保护板，保护板发送控制信号至控制继电器，控制继电器接收控制信号后断开充电电池的输出电路，阻断充电电池的电量输出，或者根据电池电路情况，保护板直接与充电电池的输出电路连接，直接阻断充电电池的电量输出。

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。