本發(fā)明屬于電池模組數(shù)據(jù)傳輸，特別涉及基于電力線載波通信的電池模組數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、電池模組將多個(gè)電池單體進(jìn)行組合，構(gòu)成完整的能源儲(chǔ)存與供應(yīng)系統(tǒng)。具有高能量密度、高能量轉(zhuǎn)換效率、部署靈活等優(yōu)勢(shì)，已得到廣泛應(yīng)用。在電池模組內(nèi)各電池單體內(nèi)置傳感器(溫度傳感器、氣體傳感器等)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控電池的各種關(guān)鍵參數(shù)，確保電池模組的安全性、性能和壽命。然而，如何通過(guò)一種集成的通信方式，實(shí)現(xiàn)電池模組內(nèi)電池單元和環(huán)境參數(shù)的低時(shí)延傳輸，提升傳輸效率的同時(shí)，簡(jiǎn)化通信的硬件開銷，是一個(gè)亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

2、目前，主要的電池模組傳感數(shù)據(jù)采集方法主要分為有線通信和無(wú)線通信兩種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。有線通信通過(guò)硬連線的方式進(jìn)行通信，每一個(gè)傳感器都需要通過(guò)獨(dú)立的數(shù)據(jù)線與控制器連接。無(wú)線通信方式使用無(wú)線射頻通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。但這兩種方式均存在較大的局限，有線通信方式引入了額外的數(shù)據(jù)線，硬件成本和部署復(fù)雜度較高。無(wú)線通信方式容易受到復(fù)雜電磁環(huán)境的干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量下降。

3、電力線載波通信(power?line?communication,plc)利用現(xiàn)有電力線進(jìn)行有線數(shù)據(jù)傳輸，具有抗干擾能力強(qiáng)、部署成本低、安裝簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，成為重要的有線傳輸方式。然而，如何在包含多個(gè)電池單體的電池模組內(nèi)，使用電力線載波通信，實(shí)現(xiàn)電池單體傳感數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸，從而在不額外引入通信數(shù)據(jù)線的同時(shí)，降低復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?，是一個(gè)需要解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供基于電力線載波通信的電池模組數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、方法及應(yīng)用，以解決上述問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供基于電力線載波通信的電池模組數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括電池單體數(shù)據(jù)采集與傳輸單元、環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸單元和數(shù)據(jù)收發(fā)單元；若干個(gè)電池單體數(shù)據(jù)采集與傳輸單元及環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸單元連接在電池模組的正負(fù)極之間，電池單體數(shù)據(jù)采集與傳輸單元、環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸單元分別通過(guò)電力線載波通信的方式傳輸采集到的電池單體數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)收發(fā)單元連接在電池模組的正負(fù)極之間，用于接收和發(fā)送采集到的電池單體數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

4、進(jìn)一步的，電池單體數(shù)據(jù)采集與傳輸單元包括可編程邏輯控制器plc、微控制單元mcu、ad轉(zhuǎn)換器和傳感器；可編程邏輯控制器plc、微控制單元mcu、ad轉(zhuǎn)換器和傳感器依次連接，傳感器設(shè)置在每個(gè)電池單體上，可編程邏輯控制器plc在電池單體內(nèi)部將數(shù)據(jù)加載到電池的正負(fù)極，電池單體直接與電池模組的正負(fù)極相連。

5、進(jìn)一步的，mcu在接收ad轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送的數(shù)字信號(hào)后，根據(jù)外部上位機(jī)的指令，選擇直接將數(shù)據(jù)加載到plc模塊或者對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。

6、進(jìn)一步的，電池單體數(shù)據(jù)采集與傳輸單元的傳感器為監(jiān)測(cè)電池單體運(yùn)行狀態(tài)的傳感器，具體為電壓傳感器、電流傳感器、氣體傳感器及溫度傳感器。

7、進(jìn)一步的，環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸單元的結(jié)構(gòu)和電池單體數(shù)據(jù)采集與傳輸單元的結(jié)構(gòu)相同，環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸單元的可編程邏輯控制器plc直接與電池模組正負(fù)極相連。

8、進(jìn)一步的，環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸單元的傳感器為電池包運(yùn)行環(huán)境狀態(tài)的傳感器，具體為壓力傳感器、溫度傳感器及濕度傳感器。

9、進(jìn)一步的，數(shù)據(jù)收發(fā)單元包括可編程邏輯控制器plc，微控制單元mcu和傳輸模塊；可編程邏輯控制器plc，微控制單元mcu和傳輸模塊依次連接，數(shù)據(jù)收發(fā)單元的可編程邏輯控制器plc通過(guò)電力線接收電池單體數(shù)據(jù)采集與傳輸單元、環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸單元的傳感數(shù)據(jù)。

10、進(jìn)一步的，傳輸模塊為藍(lán)牙、wifi、4g或有線通信模塊，用于與外部上位機(jī)或遠(yuǎn)程接收單元進(jìn)行通信。

11、第二方面，本發(fā)明提供基于電力線載波通信的電池模組數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的操作方法，包括以下步驟：

12、傳感器負(fù)責(zé)采集電池單體內(nèi)部的傳感信號(hào)以及環(huán)境監(jiān)測(cè)信號(hào)，并轉(zhuǎn)化成模擬電壓信號(hào)，ad轉(zhuǎn)換模塊將傳感器發(fā)出的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并發(fā)送給微控制單元mcu，微控制單元mcu將數(shù)據(jù)加載到可編程邏輯控制器plc；

13、可編程邏輯控制器plc通過(guò)電力線載波通信的方式傳輸?shù)綌?shù)據(jù)收發(fā)單元；

14、數(shù)據(jù)收發(fā)單元與外部上位機(jī)或遠(yuǎn)程接收單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

15、第三方面，本發(fā)明提供所述的基于電力線載波通信的電池模組數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用，基于電力線載波通信的電池模組數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)用于電池模組工作參數(shù)的無(wú)干擾傳輸。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下技術(shù)效果：

17、本發(fā)明所有數(shù)據(jù)的傳輸，包括采集的電池單體內(nèi)部的傳感數(shù)據(jù)，如電壓、電流、溫度等關(guān)鍵參數(shù)，以及電池模組內(nèi)的環(huán)境傳感數(shù)據(jù)，如濕度、溫度等環(huán)境因素，均通過(guò)電池模組的正負(fù)電力線，以電力線載波通信的方式傳輸給數(shù)據(jù)收發(fā)單元。這種方式相較于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式，具有兩個(gè)主要的優(yōu)勢(shì)：

18、(a)避免引入額外通信數(shù)據(jù)線：傳統(tǒng)的電池模組數(shù)據(jù)傳輸往往需要額外的通信線路，這不僅增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，還可能對(duì)電池模組的結(jié)構(gòu)造成破壞。而本發(fā)明利用電池模組自身的電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，無(wú)需額外布線，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了成本，同時(shí)也有助于保持電池模組的完整性和安全性。

19、(b)降低電磁環(huán)境對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母蓴_：在復(fù)雜的電磁環(huán)境中，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式往往容易受到干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定或失真。而本發(fā)明采用的電力線載波通信方式，能夠有效抵抗電磁干擾，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

20、同時(shí)，所有數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)收發(fā)單元與外部進(jìn)行通信，這一設(shè)計(jì)減少了對(duì)電池模組外殼的破壞，無(wú)需在電池模組上開設(shè)額外的通信接口，保持了電池模組的完整性和密封性。此外，硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性和維護(hù)成本，提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。綜上所述，本發(fā)明通過(guò)創(chuàng)新的電力線載波通信方式，實(shí)現(xiàn)了電池模組內(nèi)部及環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的高效、穩(wěn)定傳輸，同時(shí)簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了成本，提高了系統(tǒng)的整體性能和應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.基于電力線載波通信的電池模組數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括電池單體數(shù)據(jù)采集與傳輸單元、環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸單元和數(shù)據(jù)收發(fā)單元；若干個(gè)電池單體數(shù)據(jù)采集與傳輸單元及環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸單元連接在電池模組的正負(fù)極之間，電池單體數(shù)據(jù)采集與傳輸單元、環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸單元分別通過(guò)電力線載波通信的方式傳輸采集到的電池單體數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)收發(fā)單元連接在電池模組的正負(fù)極之間，用于接收和發(fā)送采集到的電池單體數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電力線載波通信的電池模組數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，電池單體數(shù)據(jù)采集與傳輸單元包括可編程邏輯控制器plc、微控制單元mcu、ad轉(zhuǎn)換器和傳感器；可編程邏輯控制器plc、微控制單元mcu、ad轉(zhuǎn)換器和傳感器依次連接，傳感器設(shè)置在每個(gè)電池單體上，可編程邏輯控制器plc在電池單體內(nèi)部將數(shù)據(jù)加載到電池的正負(fù)極，電池單體直接與電池模組的正負(fù)極相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于電力線載波通信的電池模組數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，mcu在接收ad轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送的數(shù)字信號(hào)后，根據(jù)外部上位機(jī)的指令，選擇直接將數(shù)據(jù)加載到plc模塊或者對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于電力線載波通信的電池模組數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，電池單體數(shù)據(jù)采集與傳輸單元的傳感器為監(jiān)測(cè)電池單體運(yùn)行狀態(tài)的傳感器，具體為電壓傳感器、電流傳感器、氣體傳感器及溫度傳感器。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于電力線載波通信的電池模組數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸單元的結(jié)構(gòu)和電池單體數(shù)據(jù)采集與傳輸單元的結(jié)構(gòu)相同，環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸單元的可編程邏輯控制器plc直接與電池模組正負(fù)極相連。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于電力線載波通信的電池模組數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸單元的傳感器為電池包運(yùn)行環(huán)境狀態(tài)的傳感器，具體為壓力傳感器、溫度傳感器及濕度傳感器。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電力線載波通信的電池模組數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)據(jù)收發(fā)單元包括可編程邏輯控制器plc，微控制單元mcu和傳輸模塊；可編程邏輯控制器plc，微控制單元mcu和傳輸模塊依次連接，數(shù)據(jù)收發(fā)單元的可編程邏輯控制器plc通過(guò)電力線接收電池單體數(shù)據(jù)采集與傳輸單元、環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸單元的傳感數(shù)據(jù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于電力線載波通信的電池模組數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，傳輸模塊為藍(lán)牙、wifi、4g或有線通信模塊，用于與外部上位機(jī)或遠(yuǎn)程接收單元進(jìn)行通信。

9.基于電力線載波通信的電池模組數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的操作方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的基于電力線載波通信的電池模組數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括以下步驟：

10.如權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的基于電力線載波通信的電池模組數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用，其特征在于，基于電力線載波通信的電池模組數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)用于電池模組工作參數(shù)的無(wú)干擾傳輸。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電池模組數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，提供基于電力線載波通信的電池模組數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、方法及應(yīng)用，所述系統(tǒng)包括電池單體數(shù)據(jù)采集與傳輸單元、環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸單元和數(shù)據(jù)收發(fā)單元；若干個(gè)電池單體數(shù)據(jù)采集與傳輸單元及環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸單元連接在電池模組的正負(fù)極之間，電池單體數(shù)據(jù)采集與傳輸單元、環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸單元分別通過(guò)電力線載波通信的方式傳輸采集到的電池單體數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)收發(fā)單元連接在電池模組的正負(fù)極之間，用于接收和發(fā)送采集到的電池單體數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。本發(fā)明避免引入額外通信數(shù)據(jù)線，降低電磁環(huán)境對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母蓴_。

技術(shù)研發(fā)人員：劉銘揚(yáng),李振明,徐翀,吳曉康,劉曉彤,楊岑玉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21