一种锂电池模块安全监控管理系统及其管理方法与流程

本发明涉及锂电池安全监控技术领域，具体为一种锂电池模块安全监控管理系统及其管理方法。

背景技术：

近年来，随着各种混合动力汽车和电动车的发展，对车载蓄电池的性能要求越来越高。特别是插电式混合动力汽车(phev)和电动车(ev)更是这样；和汽油式混合动力汽车相比，对蓄电池容量的要求更高、而充放电损耗和自放电要求尽量小。因此，锂离子蓄电池的地位则越来越重要。

锂离子电池以能量密度高、功率密度高、循环寿命长、安全性好等优点成为电动汽车首选动力电源。为了达到一定的电压、功率和能量等级，需要将多个单体电池串联或并联成组使用。锂电池组单体一致性好坏是非常重要的，锂电池参数的不一致主要是指容量、内阻、工作温度、开路电压的不一致。因此需要对锂电池进行参数检测。目前，对锂电池模块进行参数监测时普遍存在监测数据精确性低的缺陷，不能及时进行异常报警，稳定性及可靠性较差。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种锂电池模块安全监控管理系统及其管理方法，解决了目前对锂电池模块进行参数监测时普遍存在监测数据精确性低的缺陷，不能及时进行异常报警，稳定性及可靠性较差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种锂电池模块安全监控管理系统，包括现场采集及控制模块、监控计算机、中心应用服务器、预处理服务器、web服务器和数据库服务器，所述现场采集及控制模块是由控制终端、锂电池数据采集模块、储存模块、显示模块、报警模块和无线传输模块组成，所述锂电池数据采集模块、储存模块、显示模块、报警模块和无线传输模块分别与控制终端电性连接，所述控制终端通过无线传输模块与监控计算机无线通信，所述中心应用服务器、预处理服务器、web服务器和数据库服务器分别与中心应用服务器连接，所述中心应用服务器用于接收经由现场采集及控制模块采集到的源数据，并对源数据进行发布管理、以及将源数据与标准测试阈值进行比对分析，所述预处理服务器包含离群值算法，基于离群值算法剔除所属源数据中偏离观测值，计算源数据除偏离观测值的观测数据均值，根据预设取均值数据数量选取观测数据中与观测数据均值最为靠近的相应数量的数据值，计算该数量的数据值的二次均值，所述web服务器用于提供网上信息浏览服务，所述数据库服务器包含标准测试阈值，用于向中心应用服务器提供标准测试阈值，以及对源数据及经预处理服务器处理后的最终数据进行储存与管理，所述中心应用服务器用于提取标准测试阈值并判断二次均值是否处于标准测试阈值内，以判断是否出现数据异常。

作为本发明的一种优选技术方案，所述控制终端采用型号为stm32f103的mcu。

作为本发明的一种优选技术方案，所述锂电池数据采集模块采集数据包括锂电池容量、内阻、开路电压、电流及工作温度，所述锂电池数据采集模块的测量次数为次。

作为本发明的一种优选技术方案，所述报警模块采用声光报警器，用于当数据异常时进行声光报警。

作为本发明的一种优选技术方案，所述无线传输模块采用gprs/gsm/3g网络、rs485总线、光纤通讯方式中的一种。

作为本发明的一种优选技术方案，所述离群值算法采用拉依达准则法。

本发明还提供了一种锂电池模块安全监控管理系统的管理方法，包括以下步骤：

步骤s1、由现场采集及控制模块采集锂电池的容量、内阻、开路电压、电流及工作温度数据，每组数据采集次数为20次，构成源数据，并将源数据传输给监控计算机；

步骤s2、由中心应用服务器接收经由监控计算机传输的源数据，并将源数据传输给预处理服务器；

步骤s3、预处理服务器基于离群值算法剔除所属源数据中偏离观测值，计算源数据除偏离观测值的观测数据均值，根据预设取均值数据数量选取观测数据中与观测数据均值最为靠近的相应数量的数据值，计算该数量的数据值的二次均值，将计算所得的二次均值传输至中心应用服务器；

步骤s4、中心应用服务器提取数据库服务器中的标准测试阈值，判断二次均值是否处于标准测试阈值内；

步骤s5、若二次均值处于标准测试阈值内，则数据正常；

步骤s6、若二次均值处于标准测试阈值外，则数据异常，并将数据异常报警信号发送给现场采集及控制模块，现场采集及控制模块根据异常报警信号发出报警。

作为本发明的一种优选技术方案，所述观测数据均值包含电池容量观测数据均值、内阻观测数据均值、开路电压观测数据均值、电流观测数据均值及工作温度观测数据均值。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种锂电池模块安全监控管理系统及其管理方法，具备以下有益效果：

该锂电池模块安全监控管理系统及其管理方法，通过预处理服务器基于离群值算法剔除所属源数据中偏离观测值，计算源数据除偏离观测值的观测数据均值，根据预设取均值数据数量选取观测数据中与观测数据均值最为靠近的相应数量的数据值，计算该数量的数据值的二次均值，由中心应用服务器提取数据库服务器中的标准测试阈值，判断二次均值是否处于标准测试阈值内，以判断是否出现数据异常，当数据异常时反馈异常报警信号，系统具有报警及时、参数监测精确性高的特点，满足稳定、可靠且高效的锂电池模块安全监测需求。

附图说明

图1为本发明一种锂电池模块安全监控管理系统的系统原理框图；

图2为本发明一种锂电池模块安全监控管理系统中现场采集及控制模块的系统原理框图；

图3为本发明一种锂电池模块安全监控管理系统的管理方法步骤示意图。

图中：1、现场采集及控制模块；101、控制终端；102、锂电池数据采集模块；103、储存模块；104、显示模块；105、报警模块；106、无线传输模块；2、监控计算机；3、中心应用服务器；4、预处理服务器；5、web服务器；6、数据库服务器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1-3，本发明提供以下技术方案：一种锂电池模块安全监控管理系统，包括现场采集及控制模块1、监控计算机2、中心应用服务器3、预处理服务器4、web服务器5和数据库服务器6，现场采集及控制模块1是由控制终端101、锂电池数据采集模块102、储存模块103、显示模块104、报警模块105和无线传输模块106组成，锂电池数据采集模块102、储存模块103、显示模块104、报警模块105和无线传输模块106分别与控制终端101电性连接，控制终端101通过无线传输模块106与监控计算机2无线通信，中心应用服务器3、预处理服务器4、web服务器5和数据库服务器6分别与中心应用服务器3连接，中心应用服务器3用于接收经由现场采集及控制模块1采集到的源数据，并对源数据进行发布管理、以及将源数据与标准测试阈值进行比对分析，预处理服务器4包含离群值算法，基于离群值算法剔除所属源数据中偏离观测值，计算源数据除偏离观测值的观测数据均值，根据预设取均值数据数量选取观测数据中与观测数据均值最为靠近的相应数量的数据值，计算该数量的数据值的二次均值，web服务器5用于提供网上信息浏览服务，数据库服务器6包含标准测试阈值，用于向中心应用服务器3提供标准测试阈值，以及对源数据及经预处理服务器4处理后的最终数据进行储存与管理，中心应用服务器3用于提取标准测试阈值并判断二次均值是否处于标准测试阈值内，以判断是否出现数据异常。

具体的，控制终端101采用型号为stm32f103的mcu。

具体的，锂电池数据采集模块102采集数据包括锂电池容量、内阻、开路电压、电流及工作温度，锂电池数据采集模块102的测量次数为20次。

本实施例中，为保证测量数据的准确性，符合拉依达准则法的要求，因此将测量次数定为20次。

具体的，报警模块105采用声光报警器，用于当数据异常时进行声光报警。

具体的，无线传输模块106采用gprs/gsm/3g网络、rs485总线、光纤通讯方式中的一种。

具体的，离群值算法采用拉依达准则法。

本实施例中，拉依达准则法具有简单、无需查表的特点，测量次数较多或要求不高时用，是最常用的异常值判定与剔除准则，但当测量次数<＝10次时，该准则失效，如果实验数据值的总体x是服从正态分布的，则异常值(outlier)的判别与剔除(rejection)式中，μ与σ分别表示正态总体的数学期望和标准差，此时，在实验数据值中出现大于μ+3σ或小于μ—3σ数据值的概率是很小的，因此，根据上式对于大于μ+3σ或小于μ—3σ的实验数据值作为异常值，予以剔除。

本发明还提供了一种锂电池模块安全监控管理系统的管理方法，包括以下步骤：

步骤s1、由现场采集及控制模块1采集锂电池的容量、内阻、开路电压、电流及工作温度数据，每组数据采集次数为20次，构成源数据，并将源数据传输给监控计算机2；

步骤s2、由中心应用服务器3接收经由监控计算机2传输的源数据，并将源数据传输给预处理服务器4；

步骤s3、预处理服务器4基于离群值算法剔除所属源数据中偏离观测值，计算源数据除偏离观测值的观测数据均值，根据预设取均值数据数量选取观测数据中与观测数据均值最为靠近的相应数量的数据值，计算该数量的数据值的二次均值，将计算所得二次均值传输至中心应用服务器3；

步骤s4、中心应用服务器3提取数据库服务器6中的标准测试阈值，判断二次均值是否处于标准测试阈值内；

步骤s5、若二次均值处于标准测试阈值内，则数据正常；

步骤s6、若二次均值处于标准测试阈值外，则数据异常，并将数据异常报警信号发送给现场采集及控制模块1，现场采集及控制模块1根据异常报警信号发出报警。

具体的，观测数据均值包含电池容量观测数据均值、内阻观测数据均值、开路电压观测数据均值、电流观测数据均值及工作温度观测数据均值。

本发明的工作原理及使用流程：通过现场采集及控制模块1采集锂电池的容量、内阻、开路电压、电流及工作温度数据，每组数据采集次数为20次，构成源数据，并将源数据传输给监控计算机2；由中心应用服务器3接收经由监控计算机2传输的源数据，并将源数据传输给预处理服务器4；预处理服务器4基于离群值算法剔除所属源数据中偏离观测值，计算源数据除偏离观测值的观测数据均值，根据预设取均值数据数量选取观测数据中与观测数据均值最为靠近的相应数量的数据值，计算该数量的数据值的二次均值，将计算所得二次均值传输至中心应用服务器3；中心应用服务器3提取数据库服务器6中的标准测试阈值，判断二次均值是否处于标准测试阈值内；若若二次均值处于标准测试阈值内，则数据正常；若二次均值处于标准测试阈值外，则数据异常，并将数据异常报警信号发送给现场采集及控制模块1，现场采集及控制模块1根据异常报警信号发出报警；另一方面，用户可通过显示模块104查阅检测数据，通过web服务器5提供网上信息浏览服务，用户可在网上进行信息浏览。

最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，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。