电池边缘计算终端、数据通信方法、存储介质及电子装置

技术领域

本发明实施例涉及通信领域，具体而言，涉及一种电池边缘计算终端、数据通信方法、存储介质及电子装置。

背景技术

电动自行车以铅酸为主，铅酸电池采用铅作为原料，铅是一种重金属污染物，对人体和环境都有害处。铅酸电池目前已经发挥到了物理极限，而锂电池的优势越来越明显，锂电池产品正在逐步取代铅酸电池产品。

锂电池的安全和寿命还有一定的挑战，因此，需要通过电池管理系统进行管理。在相关技术中，电动自行车锂电池管理系统有保护板(硬件板)和智能板(软件板)两种，保护板没有MCU，仅通过简单的门限比较实现充电和放电的截止，智能板则可以通过MCU实现对电池SOC的估计、温度测量、均衡控制等。电池安全和寿命管理的进一步提升，需要大量的数据存储和复杂的模型计算，锂电池管理系统无法独立完成，需要通过边缘计算终端将车载电池管理系统和云端平台结合，实现锂电池的安全监控和寿命优化控制。

在相关技术中，电动自行车的边缘计算终端仅具有数据传输和GPS定位的功能，无法对车载电池管理系统的功能形成补充，同时仅实现数据转发的功能，数据质量不高，使得锂电池的端云协同管理提升效果有限。

由此可知，相关技术中存在边缘计算终端的功能单一，传输数据的质量差的问题。

针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种电池边缘计算终端、数据通信方法、存储介质及电子装置，以至少解决相关技术中存在的边缘计算终端的功能单一，传输数据的质量差的问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种电池边缘计算终端，包括：数据预处理模块，用于对车载电池管理系统发送的原始数据进行预处理，以得到目标数据，并将所述目标数据发送给物联网模块，其中，所述原始数据包括所述车载电池管理系统采集到的目标电池的参数数据；所述物联网模块，与所述数据预处理模块连接，用于将所述目标数据发送至目标服务器。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种数据通信方法，包括：接收车载电池管理系统发送的原始数据，其中，所述原始数据包括所述车载电池管理系统采集到的目标电池的参数数据；对所述原始数据进行预处理，以得到目标数据；将所述目标数据发送至目标服务器。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项中所述的方法的步骤。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

通过本发明，电池边缘计算终端包括数据预处理模块，数据预处理模块可以对车载电池管理系统发送的原始数据进行预处理，以得到目标数据，并将目标数据发送给目标服务器。由于对原始数据进行了预处理之后，再将目标数据发送给目标服务器，因此，可以解决相关技术中存在的边缘计算终端的功能单一，传输数据的质量差的问题，达到提高数据传输质量，丰富了电池边缘计算终端的功能的效果。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电池边缘计算终端示意图；

图2是根据本发明具体实施例的电池边缘计算终端结构图；

图3是本发明实施例的一种数据通信方法的移动终端的硬件结构框图；

图4是根据本发明实施例的数据通信方法的流程图；

图5是根据本发明具体实施例的数据传输方法流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明的实施例。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

在本实施例中提供了一种电池边缘计算终端，图1是根据本发明实施例的电池边缘计算终端示意图，如图1所示，该电池边缘计算终端包括：

数据预处理模块12，用于对车载电池管理系统发送的原始数据进行预处理，以得到目标数据，并将所述目标数据发送给物联网模块，其中，所述原始数据包括所述车载电池管理系统采集到的目标电池的参数数据；

所述物联网模块14，与所述数据预处理模块连接，用于将所述目标数据发送至目标服务器。

在上述实施例中，物联网模块可以包括NB-IOT模块，即窄带物联网模块，可通过NB-IOT网络将目标数据上传至目标服务器，以及接收目标服务器发送的数据。数据预处理模块可以实现对车载电池管理系统发送的数据进行压缩预处理，以提高数据传输的质量。目标电池可以为电动自行车上的电池。

在上述实施例中，原始数据可以包括车载电池管理系统提供的目标电池的电压、温度、电流信息。数据预处理模块可以将电池边缘计算终端采集到的信息以及原始数据进行压缩处理后，通过NB-IOT模块传输到云端平台，即目标服务器。再通过NB-IOT模块接收云端平台的控制指令，并实现相应的控制功能。

在上述实施例中，数据预处理模块可以按照预定周期向目标服务器发送目标数据，还可以根据发送指令按照要求的发送周期向目标服务器发送目标数据。数据预处理模块还可以对数据进行分析，确定数据的重要程度，自定义向目标服务器发送数据的周期，以实现变频发送数据。

在上述实施例中，数据预处理模块还可以对原始数据以及采集到数据进行提前处理，将处理后的数据发送给目标服务器，以实现向服务器发送高频数据。

通过本发明，电池边缘计算终端包括数据预处理模块，数据预处理模块可以对车载电池管理系统发送的原始数据进行预处理，以得到目标数据，并将目标数据发送给目标服务器。由于对原始数据进行了预处理之后，再将目标数据发送给目标服务器，因此，可以解决相关技术中存在的边缘计算终端的功能单一，传输数据的质量差的问题，达到提高数据传输质量，丰富了电池边缘计算终端的功能的效果。

在一个示例性实施例中，所述物联网模块还用于接收所述目标服务器发送的目标指令，以指示所述物联网模块基于所述目标指令调整所述目标电池的工作状态。在本实施例中，物联网模块还可以接收目标服务器发送的目标指令，其中，目标指令可以是目标服务器基于接收到的数据确定的指令。目标指令用于调整目标电池的工作状态。物联网模块在接收到目标指令后，可以将目标指令发送给与电池管理系统进行通信的通讯模块，由通讯模块将目标指令发送给电池管理系统，以指示电池管理系统基于目标指令调整目标电池的工作状态。

在一个示例性实施例中，所述电池边缘计算终端还包括：第一通讯模块，用于接收所述车载电池管理系统发送的第一数据和/或向所述车载电池管理系统发送第二数据。在本实施例中，电池边缘计算终端可以通过第一通讯模块接收车载电池管理系统发送的原始数据，即第一数据可以为电池管理系统采集到的目标电池的参数数据。电池边缘计算终端可以通过第一讯模块向车载电池管理系统发送目标指令，即，第二数据可以为目标指令。其中，第一通讯模块可以为UART通讯模块，即通过UART通讯模块实现和车载电池管理系统的数据通讯。如通过UART通讯模块从车载电池管理系统中获取单个电池的电压信息数据，电池包的总电流、温度信息数据等。

在一个示例性实施例中，所述电池边缘计算终端还包括：第二通讯模块，用于向外部设备发送第三数据和/或接收所述外部设备发送的第四数据。在本实施例中，电池边缘计算终端可以通过第二通讯模块向外部设备发送数据，也可以通过第二通讯模块接收外部设备发送的数据。其中，外部设备可以为上位机等终端、充电桩等。第二通讯模块可以为CAN通讯模块，电池边缘计算终端可以通过CAN通讯模块从上位机获取控制指令，并根据通信协议实现相关控制功能。电池边缘计算终端还可以通过CAN通讯模块和充电桩进行通讯，完成充电握手并实现充电功能。即CAN通讯模块可以和上位机或充电桩相连，响应上位机的读写指令，或者和充电桩按充电协议协同完成充电控制功能。

在一个示例性实施例中，所述电池边缘计算终端还包括：驱动模块，其中，所述驱动模块与所述目标电池的加热模块连接，其中，所述驱动模块用于基于所述原始数据中包括的温度参数调整所述加热模块的工作状态；和/或，所述驱动模块与所述目标电池的电压输出模块连接，其中，所述驱动模块用于基于所述原始数据中包括的电压参数调整所述电压输出模块的工作状态。在本实施例中，驱动模块可以为高边驱动模块，可以驱动加热模块以及电压输出模块的工作状态。其中，加热模块可以是加热继电器，即驱动模块可以通过控制加热继电器的通断来实现为目标电池加热或停止为目标电池加热。电压输出模块可以是高压回路继电器，即驱动模块可以通过控制高压回路继电器的通断来调整目标电池的电压输出状态。例如，当原始数据中包括的温度参数较低时，此条件对电池放电或充电不利，因此，可以控制加热继电器导通，为目标电池进行加热。在目标电池的温度适合放电或充电时，控制加热继电器断开，停止加热。

在一个示例性实施例中，所述电池边缘计算终端还包括：加速度检测模块，其中，所述加速度检测模块用于执行以下操作：检测所述目标电池的目标加速度；基于所述目标加速度确定所述目标电池的运动状态；在确定所述运动状态满足第一预定条件的情况下，执行第一告警操作。在本实施例中，加速度检测模块可以为三轴加速度检测功能模块，可以探测电池的振动，实现防盗报警。其中，第一预定条件可以为目标电池的三个方向的加速度均大于第一阈值。

在一个示例性实施例中，所述电池边缘计算终端还包括：气体检测模块，其中，所述气体检测模块用于检测所述目标电池所在区域的气体是否满足第二预定条件，在确定所述气体满足所述第二预定条件的情况下，执行第二告警操作。在本实施例中，气体检测模块可以为VOC气体传感器检测模块，可以探测电池发生热失控时释放的气体，实现热失控及时报警。其中，第二预定条件可以为有机气体的浓度超过第二阈值。

在一个示例性实施例中，所述电池边缘计算终端还包括：温度采集模块，其中，所述温度采集模块与温度传感器连接，用于采集连接所述目标电池与其他装置的连接器的温度、加热模块的温度以及所述目标电池所在区域的温度，以得到目标温度，并将采集到的所述目标温度发送给所述物联网模块，其中，所述加热模块为所述目标电池的加热模块；所述物联网模块还用于将所述目标温度发送至所述目标服务器。在本实施例中，温度传感器可以安装在电池与其他状态的连接器上，可以安装在加热模块上，也可以安装在电池内部能够代表环境温度的问题。温度采集模块可以通过获取温度传感器的参数来采集连接器的温度、加热模块的温度以及目标电池所在区域的温度。即温度采集模块可以采集连接器插头的温度、加热膜的温度和环境温度。其中，连接器可以为连接其他设备与目标电池的连接器，其中，其他设备可以包括充电桩，电动机等。温度采集模块可以采集目标电池所在环境的温度。温度采集模块还可以采集加热模块的加热膜的温度，可以通过加热膜的温度调整加热模块的工作状态。即在对电池进行加热时，可以实时采集加热膜的温度，当加热膜的温度达到预定阈值时，断开加热模块，停止加热。物联网模块还可以将采集到的连接器的温度、加热模块的温度以及目标电池所在区域的温度发送给目标服务器，目标服务器可以综合分析目标温度，以调整目标电池的工作状态。

在一个示例性实施例中，所述电池边缘计算终端还包括：电量显示控制模块，用于根据所述目标电池的剩余电量调整目标指示灯的工作状态。在本实施例中，电量显示控制模块可根据电池剩余电量点亮不同数量的LED灯，指示电池剩余电量的状态。电量显示控制模块可以根据车载电池管理系统提供的电池电压、温度和电流信息，计算电池包的剩余荷电状态，并根据剩余荷电状态的比例点亮最接近该比例数量的LED灯。

在一个示例性实施例中，所述电池边缘计算终端还包括：电压检测模块，用于检测所述目标电池中包括的各个子电池的电压和。在本实施例中，电压检测模块可以和电池总正极、总负极相连，采集电池总成的总电压。

在一个示例性实施例中，所述电池边缘计算终端还包括：高压互锁检测模块，用于检测外接充电装置的插入状态。在本实施例中，高压互锁检测模块可以和充电接插件相连，检测充电连接器是否接入。

在一个示例性实施例中，所述电池边缘计算终端还包括：GPS定位模块，可以通过GPS定位电池的位置，提供锂电池系统的定位信息。

下面结合具体实施方式对电池边缘计算终端进行说明：

图2是根据本发明具体实施例的电池边缘计算终端结构图，如图2所示，该电池边缘计算终端包括：NB-IOT模块(对应于上述物联网模块)、GPS定位模块、数据预处理模块、CAN通讯模块(对应于上述第二通讯模块)、UART通讯模块(对应于上述第一通讯模块)、高边驱动模块(对应于上述驱动模块)、电量显示控制功能模块(对应于上述电量显示控制模块)、三轴加速度检测功能模块(对应于上述加速度检测模块)、VOC气体传感器检测模块(对应于上述气体检测模块)、总电压采集模块(对应于上述电压检测模块)、高压互锁检测模块和温度采集模块。

NB-IOT模块可通过NB-IOT网络上传和接收数据。

GPS模块可获取锂电池系统的定位信息。

数据预处理模块，可实现对车载电池管理系统数据的压缩预处理。

UART通讯模块和车载电池管理系统相连，实现和车载电池管理系统的数据通讯。

CAN通讯模块和上位机或充电桩相连，响应上位机的读写指令，或和充电桩按充电协议协同完成充电控制功能。

高边驱动模块和加热继电器及高压回路继电器相连，对加热继电器和高压回路继电器进行控制。

电量显示控制功能模块和LED指示灯相连，根据电池剩余电量点亮不同数量的LED灯，指示电池剩余电量的状态。

三轴加速度检测功能模块，包含三轴加速度传感器，探测电池的振动，实现防盗报警。

VOC气体传感器检测模块，包含VOC气体传感器，探测电池发生热失控时释放的气体，实现热失控及时报警。

总电压采集模块，和电池总正总负相连，采集电池总成的总电压。

高压互锁检测模块，和快充接插件相连，检测快充连接器是否接入。

温度采集模块，和温度传感器相连，采集连接器插头的温度、加热膜的温度和环境温度。

在前述实施例中，电池边缘计算终端，不仅具有定位和数据传输的功能，而且能够进一步完善车载电池管理系统的功能，强化车载安全管理能力；同时可以对现有电池管理系统采集的数据进行预处理后再传输到云端，提高了数据传输质量，可大幅提升锂电池的安全和寿命。

本申请实施例中所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在移动终端上为例，图3是本发明实施例的一种数据通信方法的移动终端的硬件结构框图。如图3所示，移动终端可以包括一个或多个(图3中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，其中，上述移动终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图3所示的结构仅为示意，其并不对上述移动终端的结构造成限定。例如，移动终端还可包括比图3中所示更多或者更少的组件，或者具有与图3所示不同的配置。

存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的数据通信方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备106可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

在本实施例中提供了一种数据通信方法，图4是根据本发明实施例的数据通信方法的流程图，如图4所示，该流程包括如下步骤：

步骤S402，接收车载电池管理系统发送的原始数据，其中，所述原始数据包括所述车载电池管理系统采集到的目标电池的参数数据；

步骤S404，对所述原始数据进行预处理，以得到目标数据；

步骤S406，将所述目标数据发送至目标服务器。

通过本发明，接收车载电池管理系统发送的原始数据，对原始数据进行预处理，以得到目标数据，并将目标数据发送至目标服务器。由于对原始数据进行了预处理之后，再将目标数据发送给目标服务器，因此，可以解决相关技术中存在的边缘计算终端的功能单一，传输数据的质量差的问题，达到提高数据传输质量，丰富了电池边缘计算终端的功能的效果。

在一个示例性实施例中，所述方法还包括：接收所述目标服务器发送的目标指令；基于所述目标指令调整所述目标电池的工作状态。

在一个示例性实施例中，所述方法还包括：接收所述车载电池管理系统发送的第一数据；和/或，向所述车载电池管理系统发送第二数据。

在一个示例性实施例中，所述方法还包括：向外部设备发送第三数据；和/或，接收所述外部设备发送的第四数据。

在一个示例性实施例中，所述方法还包括：基于所述原始数据中包括的温度参数调整所述加热模块的工作状态；和/或，基于所述原始数据中包括的电压参数调整所述电压输出模块的工作状态。

在一个示例性实施例中，所述方法还包括：检测所述目标电池的目标加速度；基于所述目标加速度确定所述目标电池的运动状态；在确定所述运动状态满足第一预定条件的情况下，执行第一告警操作。

在一个示例性实施例中，所述方法还包括：检测所述目标电池所在区域的气体是否满足第二预定条件；在确定所述气体满足所述第二预定条件的情况下，执行第二告警操作。

在一个示例性实施例中，所述方法还包括：采集连接所述目标电池与其他装置的连接器的温度、加热模块的温度以及所述目标电池所在区域的温度，以得到目标温度，其中，所述加热模块为所述目标电池的加热模块；将所述目标温度发送至所述目标服务器。

在一个示例性实施例中，所述方法还包括：确定所述目标电池的剩余电量；根据所述目标电池的剩余电量调整目标指示灯的工作状态。

在一个示例性实施例中，所述方法还包括：检测所述目标电池中包括的各个子电池的电压和。

在一个示例性实施例中，所述方法还包括：检测外接充电装置的插入状态；将所述插入状态发送给所述目标服务器。

下面结合具体实施方式对数据传输方法进行说明：

图5是根据本发明具体实施例的数据传输方法流程图，如图5所示，该方法包括：

步骤S100、通过UART通讯从车载电池管理系统获取单个电池的电压信息数据，电池包的总电流、温度信息数据；

步骤S200、通过CAN通讯从上位机获取控制指令，并根据通信协议实现相关控制功能。

步骤S300、通过CAN通讯模块和充电桩进行通讯，完成充电握手并实现充电功能。

步骤S400、采集三轴加速度传感器的信号、VOC气体传感器的信号、电池总电压信号、高压互锁信号、连接器插头温度信号、电池加热膜和环境温度信号。

步骤S500、根据车载电池管理系统提供的电池电压温度信息和采集的振动信号、气体信号、电池总电压信号、高压互锁信号、温度信号，对高压回路继电器和加热继电器进行控制。

步骤S600、根据车载电池管理系统提供的电池电压温度和电流信息，计算电池包的剩余荷电状态，并根据剩余荷电状态的比例点亮最接近该比例数量的LED灯。

步骤S700、将车载电池管理系统提供的电池电压、温度、电流信息和采集到的信息进行压缩处理后，通过NB-IOT模块传输到云端平台。

步骤S800、通过NB-IOT模块接收云端平台的控制指令，并实现相应的控制功能。

本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项中所述的方法的步骤。

在一个示例性实施例中，上述计算机可读存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

在一个示例性实施例中，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及示例性实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。