一种物联网电池修复管理方法、装置、设备和存储介质与流程

本发明涉及电能存储，且更具体地涉及一种物联网电池修复管理方法、装置、设备和存储介质。

背景技术：

1、在供电或配电的电路装系统中，电能的存储方式主要可分为机械储能、电磁储能、电化学储能和相变储能等多种方式，少量的电能可以用电容来储存，其基本原理就是让电荷在电场的作用下在导体上富集。在配电网系统中，以及交流或直流干线或配电网络中，这种大规模的电能存储，对硬配件等提出更高的技术要求。随着电池的广泛应用，电池的寿命和效率已成为制约其应用的瓶颈。目前，电池管理主要通过手动检查、更换等方式来实现，这种方式效率低下、成本高昂、管理不精细等问题限制了电池的发展和应用。

2、为了解决上述问题，近年来提出了一些电池监测、诊断、修复和管理的方法和装置。但是，这些方法和装置大多只能针对单个电池进行操作，缺乏对整个电池组的管理，且难以满足物联网时代对电池管理的需求，尤其是大规模的电能存储，如果仍旧采用常规技术中的电池存储，就容易出现电池修复管理滞后，成本高。

3、因此，需要提供一种适用于物联网时代的电池修复管理方法、装置、设备和存储介质，以实现电池的精细化管理、智能化维护和有效延长电池使用寿命。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明公开了一种物联网电池修复管理方法、装置、设备和存储介质，能够实现对电池组的全面监测、诊断、修复和管理；采用低功耗动态工作方式实现电池组数据信息的实时低功耗采集；采集的数据信息通过无线通信模块与云端服务器进行数据传输和加密，提高数据传输的安全性；通过电池修复算法对电池组内部的化学反应进行调节，以恢复电池组原有的电荷容量和放电性能实现电池组的修复，电池管理系统对电池组进行有效管理和调度，以延长电池的使用寿命，本发明提供的物联网电池修复管理方法、装置、设备和存储介质，具有精细化管理、智能化维护、全面监测、诊断、修复和管理等优点，适用于物联网时代对电池管理的需求。

2、作为本发明进一步的技术方案，一种物联网电池修复管理方法，包括以下步骤：

3、步骤一、在电池组中安装传感器节点，并采集电池组的相关数据信息；

4、在步骤一中，传感器节点采用低功耗动态工作方式实现电池组数据信息的实时低功耗采集，电池组的相关数据信息包括电池组充放电电压、充放电电流、温度、内阻和荷电状态；

5、步骤二、通过物联网架构将采集的数据信息上传至云端服务器进行分析和处理，采集的数据信息通过无线通信模块与云端服务器进行数据传输和加密；其中物联网架构包括物联网包括感知层、网络层和应用层，其中所述感知层中设置有最大存储约束函数模型；

6、步骤三、对电池组进行实时监测和诊断，并根据监测和诊断结果采取相应的修复措施；

7、在步骤三中，控制器基于数据故障诊断方法对电池组故障进行分类和识别，并通过电池修复算法对电池组内部的化学反应进行调节，以恢复电池组原有的电荷容量和放电性能实现电池组的修复；

8、步骤四、电池管理系统根据修复后的电池组状态，对电池组进行有效管理和调度，以延长电池的使用寿命。

9、作为本发明进一步的技术方案，所述传感器节点包括传感器模块、储存器、电源模块和微核心处理器，传感器模块用于采集电池组充放电电压、充放电电流、温度和内阻数据信息，采集的数据信息存放至储存器中，电源模块用于给传感器节点供电，以调节传感器节点的工作状态，微核心处理器用于控制传感器节点工作，所述传感器模块的输出端与所述储存器的输入端连接，所述储存器的输出端与所述微核心处理器的输入端连接，所述微核心处理器的输出端与所述电源模块的输入端连接；其中所述微核心处理器采用gd32e230c8t6控制芯片设定电源模块的睡眠和唤醒周期，以控制传感器节点服务周期实现低功耗动态工作方式。

10、作为本发明进一步的技术方案，所述最大存储约束函数模型的最大功率的表达式为：

11、 （1）

12、在公式（1）中，为电池储能过程中的功率峰值，为电池储能过程中的电流最大值，为电池储能过程中的短路电流，为电池储能填充因子，为电池储能过程中的电压最大值，为电池放电的开路电压；

13、电池放电过程中的放电功率为：

14、 （2）

15、在公式（2）中，p是电池放电过程中的输出功率，为电池工作过程中的辐射强度，t是电池放电过程中的温度，最大存储约束函数模型输出函数为：

16、（3）

17、在公式（3）中，q为电池储能的电荷量，为电池储能过程中开路电压，为电池储能过程中闭路电压，为电池储能过程中光照电流量，为电能储能电路中截止储能的二极管电流，为串联的电阻，为电能储能过程中电池串联的数量，k是波尔兹曼常数，为储能短路电流，为理想单相导电电流，是理想单相导电电压，是归一化后的电池开路电压，。

18、作为本发明进一步的技术方案，所述通信模块基于移动通信ec200s-cn芯片和微消息队列mqtt协议实现低功耗无线数据上传，在通讯过程中微消息队列mqtt协议的协议栈启用aes/ccm安全算法并匹配移动通信ec200s-cn芯片保存的数据加密密码，以保障数据传输和通信过程中的数据安全。

19、作为本发明进一步的技术方案，数据故障诊断方法包括故障检测方法、故障数据管理方法和诊断服务接口方法；

20、1）故障检测方法，控制器根据电池组部件的失效模式识别电池组部件的故障数据，电池组部件的失效模式包括热失控、早期容量损失、蓄电池组失水和单体电池质量不平衡；

21、2）故障数据管理方法，控制器通过电池rfid保护板监测和记录电池组故障时的电流、电压和温度参数，为电池组的故障分析和维修提供决策依据；

22、3）诊断服务方法：控制器通过诊断服务接口与外部诊断设备通讯，所述诊断服务接口储存与外部诊断设备通讯的底层驱动以及协议。

23、作为本发明进一步的技术方案，电池修复算法通过调节电池内部的化学反应，使电池恢复原有的电荷容量和放电性能，实现电池的修复，具体步骤如下：

24、（1）清洗电池极板和电解液，去除表面的氧化物和硫酸盐；

25、（2）加入适量的电解液，调节电池的酸碱度和浓度；

26、所述电解液通过粒子群算法计算最优添加比例，以实现电池的酸碱度和浓度最优化，所述电池的酸碱度和浓度样本的集合为d，将集合d分为j个类别的集合为，电池的酸碱度和浓度类别需要经验熵的输出函数公式为：

27、 （4）

28、在公式（4）中，为任意电池组的酸碱度和浓度样本属于类别的概率，为给定样本类别需要的经验熵；

29、添加不同量电解液对电池酸碱度和浓度的调节效果集合为，根据调节效果将池酸碱度和浓度样本的集合d分为，将a划分为子集的经验熵输出函数公式为：

30、 （5）

31、在公式（5）中，为将a划分为子集的经验熵，sij为子集的调节效果类别样本，s为不同量电解液的添加样本数，为给定样本类别需要的经验熵，电解液添加值与电池的酸碱度和浓度成反比；

32、（3）将电池进行放电处理，以消除内部的电化学反应产生的电化学物质；

33、（4）充电处理，以使电池内部的化学反应恢复正常；

34、（5）重复放电充电处理数次，直到电池恢复正常电荷容量和放电性能。

35、作为本发明进一步的技术方案，所述电池管理系统包括阅读器、管理服务器和射频收发器，所述电池管理系统通过射频收发器读写电池组的状态信息、地理信息、时间信息及修复记录，所述阅读器通过内置通信接口向上接入移动通信网络和互联网络连接监管层，将电池组的状态信息、地理信息、时间信息及修复记录压缩发送至管理服务器进行集中管理。

36、作为本发明进一步的技术方案，一种物联网电池修复管理方法的实现采用一种物联网电池修复管理装置，所述一种物联网电池修复管理装置，包括传感器节点、无线通信模块、控制器和电池管理系统，传感器节点用于采集电池组的相关数据信息，通信模块用于与云端服务器进行数据传输和通信，控制器用于对电池组进行实时监测和诊断，电池管理系统用于对修复后的电池组进行管理和调度。

37、作为本发明进一步的技术方案，一种物联网电池修复管理方法的实现采用一种物联网电池修复管理设备，所述一种物联网电池修复管理设备，包括：用于采集电池组的相关数据信息的传感器节点；用于与云端服务器进行数据传输和通信的通信模块；用于对电池组进行实时监测和诊断的控制器；以及用于对修复后的电池组进行管理和调度的电池管理系统。

38、作为本发明进一步的技术方案，一种物联网电池修复管理方法的实现采用一种存储介质，所述存储介质用于存储物联网电池修复管理方法、装置、设备的程序和数据。

39、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明公开了一种物联网电池修复管理方法、装置、设备和存储介质，能够实现对电池组的全面监测、诊断、修复和管理；采用低功耗动态工作方式实现电池组数据信息的实时低功耗采集；采集的数据信息通过无线通信模块与云端服务器进行数据传输和加密，提高数据传输的安全性；通过电池修复算法对电池组内部的化学反应进行调节，以恢复电池组原有的电荷容量和放电性能实现电池组的修复，电池管理系统对电池组进行有效管理和调度，以延长电池的使用寿命，本发明提供的物联网电池修复管理方法、装置、设备和存储介质，具有精细化管理、智能化维护、全面监测、诊断、修复和管理等优点，适用于物联网时代对电池管理的需求。