一种电池数据的采集与传输方法、装置、设备及存储介质与流程

1.在本发明涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种电池数据的采集与传输方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.在储能领域，电池状态包括soc（state of charge），soh（state of health），soe（state of energy），sos（state of safty）、sol（state of life）等电池状态量的计算是电池管理的基础，只有准确的计算，才能有效的保持电池的效能和安全，有助于电池工作更长时间，为用户提供更持久的能量，以及更小安全隐患。电池状态计算是绝大部分电池管理系统的基本功能。
3.目前电池管理系统一般部署在电池簇和电池模块上，采用嵌入式芯片作为计算设备，通过采样电池单体获得的电池运行数据（包括电流，温度，内阻，电压）等数据，采用各厂家自己的电池状态算法来对电池运行数据进行计算。如果要对电池系统的状态进行计算，则由上一级监控系统查询各个电池簇和电池模块的电池运行数据，进行汇总统计来求值。电池运行数据的采样频率约高，越有助于电池状态量的准确计算。
4.但是，现有的电池管理系统在电池运行数据的采样频率较高时，将增加电池管理系统的负荷，容易在数据传输时造成数据丢失，且对高频采集的电池运行数据传输的实时性低，无法准确且实时了解电池的工作状态，影响对电池状态计算的准确性和实时性。


技术实现要素：

5.有鉴于此，有必要提供一种电池数据的采集与传输方法、装置、设备及存储介质，用以解决现有技术中的电池管理系统在电池运行数据的采样频率较高时，导致系统通讯性能无法承担，造成电池运行数据传输的实时性低，以及容易在数据传输时造成数据丢失，最终影响对电池状态计算的准确性和实时性的问题。
6.为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：第一方面，本发明提供了一种电池数据的采集与传输方法，应用于电池管理系统，包括：获取通过高频采集模块采集的电池运行数据和通过时钟同步模块确定的电池运行数据的采样时间戳；基于预设组合规则，将电池运行数据和采样时间戳进行打包组合得到高频采样数据包；将多个高频采样数据包扩充至低频传输数据包，采用低频组包通讯方式进行数据传输。
7.在一些可能的实现方式中，基于预设组合规则将电池运行数据和采样时间戳进行打包组合，得到高频采样数据包，包括：确定高频采集模块的采样频率和每次采样的数据长度；
根据采样频率和数据长度确定高频采样次数组合；以高频采样次数组合为依据，将电池运行数据和采样时间戳进行打包组合得到高频采样数据包。
8.在一些可能的实现方式中，根据采样频率和数据长度确定高频采样次数组合，还包括：基于预设时间间隔，根据采样时间戳对电池运行数据进行分隔确定分隔次数；根据分隔次数、采样频率和数据长度确定高频采样次数组合。
9.在一些可能的实现方式中，将多个高频采样数据包扩充至低频传输数据包，采用低频组包通讯方式进行数据传输，包括：根据系统通讯性能及负荷以及通讯恢复冗余度确定低频传输数据包中包括的高频采样数据；将多个高频采样数据包扩充至低频传输数据包中；采用低频组包通讯方式将扩充后的低频传输数据包进行数据传输。
10.在一些可能的实现方式中，将多个高频采样数据包扩充至低频传输数据包，采用低频组包通讯方式进行数据传输，还包括：当扩充后低频传输数据包一个或几个丢失时，根据传输正常的其他扩充后的低频传输数据包恢复丢失的低频传输数据包中的高频数据。
11.在一些可能的实现方式中，高频采集模块包括若干个传感器；获取通过高频采集模块采集的电池运行数据，包括：若干个传感器与通过机械安装或电子连接的方式和单体电池连接，通过传感器高频采集电池运行数据。
12.在一些可能的实现方式中，获取通过时钟同步模块确定的电池运行数据的采样时间戳，包括：当传感器高频采集电池运行数据时，通过时钟同步模块记录数据采集的时间，确定电池运行数据的采样时间戳。
13.第二方面，本发明还提供了一种电池数据的采集与传输装置，应用于电池管理系统，包括：数据采集模块，用于获取通过高频采集模块采集的电池运行数据和通过时钟同步模块确定的电池运行数据的采样时间戳；打包模块，用于基于预设组合规则，将电池运行数据和采样时间戳进行打包组合得到高频采样数据包；传输模块，用于将多个高频采样数据包扩充至低频传输数据包，采用低频组包通讯方式进行数据传输。
14.第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，其中，存储器，用于存储程序；处理器，与存储器耦合，用于执行存储器中存储的程序，以实现上述任一种实现方式中的电池数据的采集与传输方法中的步骤。
15.第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机可读取的程序或指令，程序或指令被处理器执行时，能够实现上述任一种实现方式中的电池数据的
采集与传输方法中的步骤。
16.采用上述实施例的有益效果是：本发明提供的一种电池数据的采集与传输方法、装置、设备及存储介质获取通过高频采集模块采集的电池运行数据和通过时钟同步模块确定的所述电池运行数据的采样时间戳；基于预设组合规则，将所述电池运行数据和所述采样时间戳进行打包组合得到高频采样数据包；将所述多个高频采样数据包扩充至低频传输数据包，采用低频组包通讯方式进行数据传输。本发明通过对电池运行数据进行高频采集，同时记录数据的采集时间戳，将电池运行数据和采样时间戳进行打包组合得到高频采样数据包，保证了数据传输的时间准确性，且采用低频组包通讯方式进行数据传输，避免因传输速率过快，导致系统负荷过重使得电池运行数据不能及时传输甚至导致高频采集的数据出现丢失的问题，保证了对电池状态计算的准确性和实时性。
附图说明
17.图1为本发明提供的电池数据的采集与传输方法的一实施例的流程示意图；图2为图1中步骤s102的一实施例的流程示意图；图3为图1中步骤s103的一实施例的流程示意图；图4为本发明提供的电池数据的采集与传输装置的一实施例的结构示意图；图5为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
18.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
19.在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
20.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。
21.本发明提供了一种电池数据的采集与传输方法、装置、设备及存储介质，以下分别进行说明。
22.请参阅图1，图1为本发明提供的电池数据的采集与传输方法的一实施例的流程示意图，本发明的一个具体实施例，公开了一种电池数据的采集与传输方法，应用于电池管理系统，包括：s101、获取通过高频采集模块采集的电池运行数据和通过时钟同步模块确定的电池运行数据的采样时间戳；s102、基于预设组合规则，将电池运行数据和采样时间戳进行打包组合得到高频采样数据包；s103、将多个高频采样数据包扩充至低频传输数据包，采用低频组包通讯方式进行数据传输。
23.在上述实施例中，本发明的电池数据的采集与传输方法是基于电池管理系统使用的，高频采集模块和时钟同步模块都是电池管理系统的组成部分，通过他们实现高频采集
数据并确定数据采集的采样时间戳，高频采样可以有效掌握电池状态的变化情况，而采样时间戳有利于对数据进行打包传输，使得同一时刻采样数据能够准确归一化便于计算设备进行计算，从而进一步大幅度提高整个电池系统状态的计算精度。
24.由于高频采集模块可以对电池运行数据进行高频采样，会采集大量的数据，如果直接进行数据传输，会增加电池管理系统的负担，因此，通过将电池运行数据和采样时间戳进行打包组合得到高频采样数据包，方便数据进行传输，同时也减轻了数据传输的压力。
25.但在数据传输的过程中，由于可能存在因为网络原因而丢失数据传输包的情况，在低频组包通讯的过程中，如果没有其他机制保证，一旦有一包数据包丢失，将一次性丢失同批次采样的传输数据包。本实施例为避免这种情况发生，用冗余数据组包的方式来避免数据丢失。
26.与现有技术相比，本实施例提供的一种电池数据的采集与传输方法，该方法包括：获取通过高频采集模块采集的电池运行数据和通过时钟同步模块确定的所述电池运行数据的采样时间戳；基于预设组合规则，将所述电池运行数据和所述采样时间戳进行打包组合得到高频采样数据包；将所述多个高频采样数据包扩充至低频传输数据包，采用低频组包通讯方式进行数据传输。本发明提供的一种电池数据的采集与传输方法、装置、设备及存储介质，对电池运行数据进行高频采集，同时记录数据的采集时间戳，将电池运行数据和采样时间戳进行打包组合得到高频采样数据包，保证了数据传输的时间准确性，且采用低频组包通讯方式进行数据传输，降低了对系统通讯性能要求，采用低频冗余数据组包的方式，避免了丢包导致的数据丢失，保证了对电池状态计算的准确性和实时性。
27.请参阅图2，图2为图1中步骤s102的一实施例的流程示意图，在本发明的一些实施例中，基于预设组合规则将电池运行数据和采样时间戳进行打包组合，得到高频采样数据包，包括：s201、确定高频采集模块的采样频率和每次采样的数据长度；s202、根据采样频率和数据长度确定高频采样次数组合；s203、以高频采样次数组合为依据，将电池运行数据和采样时间戳进行打包组合得到高频采样数据包。
28.在上述实施例中，高频采集模块的采样频率和每次采样的数据长度可以根据实际情况进行设置，本发明对此不做进一步限制。可以理解的是，采样频率和每次采样的数据长度与高频采集模块有关，可以直接获取得到。
29.根据采样频率和数据长度确定高频采样次数组合是为了将采集到的电池运行数据进行处理，确定如何将高频采集的电池运行数据进行分隔，以方便将其打包。
30.在确定了高频采样次数组合后，基于高频采样次数组合，通过采样时间戳实现对电池状态数据进行分隔和打包处理，得到采样数据长度和采样次数的高频采样数据包。
31.作为优选的实施例，假设高频采样频率为每秒进行n次采样，每次采样的数据内容长度为m，在保证计算精度的前提下，可以将a次高频采样数据组合，形成一个m
×
a的内容长度的数据包，这样就可以将传输频度降低为每秒n/a次传输，降低了传输频度，但仍然保证了传输数据的完整性。
32.在本发明的一些实施例中，根据采样频率和数据长度确定高频采样次数组合，还包括：
基于预设时间间隔，根据采样时间戳对电池运行数据进行分隔确定分隔次数；根据分隔次数、采样频率和数据长度确定高频采样次数组合。
33.在上述实施例中，为了降低电池管理系统的负担，传输的电池状态数据以预设时间间隔为依据进行分隔，也即进行打包组合处理，在确定电池状态数据的长度的情况下，可以根据采样时间戳对电池运行数据进行分隔确定分隔次数。
34.根据分隔次数、采样频率和数据长度可以确定如何对电池状态数据进行分隔，也即确定了高频采样次数组合。
35.请参阅图3，图3为图1中步骤s103的一实施例的流程示意图，在本发明的一些实施例中，将多个高频采样数据包扩充至低频传输数据包，采用低频组包通讯方式进行数据传输，包括：s301、根据系统通讯性能及负荷以及通讯恢复冗余度确定低频传输数据包中包括的高频采样数据；s302、将多个高频采样数据包扩充至低频传输数据包中；s303、采用低频组包通讯方式将扩充后的低频传输数据包进行数据传输。
36.在上述实施例中，采用低频组包通讯方式进行通讯时，包含了低频传输数据包，因此，原始每个低频数据包中包含若干次采样的高频采样数据，根据系统通讯性能及负荷以及通讯恢复冗余度确定低频传输数据包中包括的高频采样数据包个数，从而确定需要传输的数据。
37.将多个高频采样数据包扩充至低频传输数据包中，为避免低频传输数据包中的丢包情况，需要采取冗余组包方式，不仅包含当次低频传输数据包在通讯频次上应该包含的i次高频采样数据包，还同时冗余包含此前m次采样的高频数据一般建议m《3，这样，采用低频组包通讯方式将扩充后的低频传输数据包进行数据传输，在通讯的过程中，即使发生低频传输数据包丢失，导致丢失了m次高频采样数据数据包，也可以根据已经收到的前一个低频传输数据包和后一个低频传输数据包中的冗余数据还原出原始数据。
38.在本发明的一些实施例中，将多个高频采样数据包扩充至低频传输数据包，采用低频组包通讯方式进行数据传输，还包括：当扩充后低频传输数据包一个或几个丢失时，根据传输正常的其他扩充后的低频传输数据包恢复丢失的低频传输数据包中的高频数据。
39.在上述实施例中，采用上述低频组包通讯方式进行数据传输时，采用了冗余组包的方式，每个传输的扩充后的低频数据包都包括前一个传输的低频数据包中的一部分高频数据，因此，在数据传输的过程中，即使中间数据存在丢失，如果发生了一个或多个低频数据包丢失的情况，可以通过丢失的一个或多个低频数据包的前一个接受正常的扩充后的低频传输数据包和丢失的一个或多个低频数据包的后一个接受正常的扩充后的低频传输数据进行恢复，可以恢复出丢失的全部的高频数据，保证了电池运行数据的准确性，有利于对电池的状态进行精确计算。
40.在本发明的一些实施例中，高频采集模块包括若干个传感器；获取通过高频采集模块采集的电池运行数据，包括：若干个传感器与通过机械安装或电子连接的方式和单体电池连接，通过传感器高频采集电池运行数据。
41.在上述实施例中，传感器的数量可以根据单体电池的数量或实际需要进行调整，高频采集模块根据若干个传感器实现对所有单体电池运行数据的高频采集，能够得到大量的电池运行数据，包括电压、电流、温度等数据。
42.在本发明的一些实施例中，获取通过时钟同步模块确定的电池运行数据的采样时间戳，包括：当传感器高频采集电池运行数据时，通过时钟同步模块记录数据采集的时间，确定电池运行数据的采样时间戳。
43.在上述实施例中，时钟同步模块为时钟同步网络，通过时钟同步网络记录电池运行数据的采样时间戳，并在数据传输时，将采样时间戳进行组合打包传输，使得同一时刻采样数据能够准确归一化便于计算设备进行计算，从而进一步大幅度提高整个电池系统状态的计算精度。
44.为了更好实施本发明实施例中的电池数据的采集与传输方法，在电池数据的采集与传输方法基础之上，对应的，请参阅图4，图4为本发明提供的电池数据的采集与传输装置的一实施例的结构示意图，本发明实施例提供了一种电池数据的采集与传输装置400，包括：数据采集模块410，用于获取通过高频采集模块采集的电池运行数据和通过时钟同步模块确定的电池运行数据的采样时间戳；打包模块420，用于基于预设组合规则，将电池运行数据和采样时间戳进行打包组合得到高频采样数据包；传输模块430，用于将多个高频采样数据包扩充至低频传输数据包，采用低频组包通讯方式进行数据传输。
45.这里需要说明的是：上述实施例提供的装置400可实现上述各方法实施例中描述的技术方案，上述各模块或单元具体实现的原理可参见上述方法实施例中的相应内容，此处不再赘述。
46.请参阅图5，图5为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。基于上述电池数据的采集与传输方法，本发明还相应提供了一种电池数据的采集与传输设备，电池数据的采集与传输设备可以是移动终端、桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及服务器等计算设备。该电池数据的采集与传输设备包括处理器510、存储器520及显示器530。图5仅示出了电子设备的部分组件，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
47.存储器520在一些实施例中可以是电池数据的采集与传输设备的内部存储单元，例如电池数据的采集与传输设备的硬盘或内存。存储器520在另一些实施例中也可以是电池数据的采集与传输设备的外部存储设备，例如电池数据的采集与传输设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡（smart media card, smc），安全数字（secure digital, sd）卡，闪存卡（flash card）等。进一步地，存储器520还可以既包括电池数据的采集与传输设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器520用于存储安装于电池数据的采集与传输设备的应用软件及各类数据，例如安装电池数据的采集与传输设备的程序代码等。存储器520还可以用于暂时的存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，存储器520上存储有电池数据的采集与传输程序540，该电池数据的采集与传输程序540可被处理器510所执行，从而
实现本技术各实施例的电池数据的采集与传输方法。
48.处理器510在一些实施例中可以是一中央处理器（central processing unit, cpu），微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器520中存储的程序代码或处理数据，例如执行电池数据的采集与传输方法等。
49.显示器530在一些实施例中可以是led显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及oled（organic light-emitting diode，有机发光二极管）触摸器等。显示器530用于显示在电池数据的采集与传输设备的信息以及用于显示可视化的用户界面。电池数据的采集与传输设备的部件510-530通过系统总线相互通信。
50.在一实施例中，当处理器510执行存储器520中电池数据的采集与传输程序540时实现如上的电池数据的采集与传输方法中的步骤。
51.本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有电池数据的采集与传输程序，该电池数据的采集与传输程序被处理器执行时实现以下步骤：获取通过高频采集模块采集的电池运行数据和通过时钟同步模块确定的电池运行数据的采样时间戳；基于预设组合规则，将电池运行数据和采样时间戳进行打包组合得到高频采样数据包；将多个高频采样数据包扩充至低频传输数据包，采用低频组包通讯方式进行数据传输。
52.综上，本实施例提供的一种电池数据的采集与传输方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：获取通过高频采集模块采集的电池运行数据和通过时钟同步模块确定的所述电池运行数据的采样时间戳；基于预设组合规则，将所述电池运行数据和所述采样时间戳进行打包组合得到高频采样数据包；将所述多个高频采样数据包扩充至低频传输数据包，采用低频组包通讯方式进行数据传输。本发明提供的一种电池数据的采集与传输方法、装置、设备及存储介质，对电池运行数据进行高频采集，同时记录数据的采集时间戳，将电池运行数据和采样时间戳进行打包组合得到高频采样数据包，保证了数据传输的时间准确性，且采用低频组包通讯方式进行数据传输，降低了对系统通讯性能要求，采用低频冗余数据组包的方式，避免了丢包导致的数据丢失，保证了对电池状态计算的准确性和实时性。
53.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种电池数据的采集与传输方法，应用于电池管理系统，其特征在于，包括：获取通过高频采集模块采集的电池运行数据和通过时钟同步模块确定的所述电池运行数据的采样时间戳；基于预设组合规则，将所述电池运行数据和所述采样时间戳进行打包组合得到高频采样数据包；将多个所述高频采样数据包扩充至低频传输数据包，采用低频组包通讯方式进行数据传输；其中，所述将多个所述高频采样数据包扩充至低频传输数据包，采用低频组包通讯方式进行数据传输，包括：根据系统通讯性能及负荷以及通讯恢复冗余度确定所述低频传输数据包中包括的高频采样数据包个数；将多个所述高频采样数据包扩充至所述低频传输数据包中；采用低频组包通讯方式将扩充后的低频传输数据包进行数据传输；其中，所述将多个所述高频采样数据包扩充至低频传输数据包，采用低频组包通讯方式进行数据传输，还包括：当所述扩充后低频传输数据包一个或几个丢失时，根据传输正常的其他扩充后的低频传输数据包恢复丢失的低频传输数据包中的高频数据。2.根据权利要求1所述的电池数据的采集与传输方法，其特征在于，所述基于预设组合规则将所述电池运行数据和所述采样时间戳进行打包组合，得到高频采样数据包，包括：确定高频采集模块的采样频率和每次采样的数据长度；根据所述采样频率和所述数据长度确定高频采样次数组合；以所述高频采样次数组合为依据，将所述电池运行数据和所述采样时间戳进行打包组合得到高频采样数据包。3.根据权利要求2所述的电池数据的采集与传输方法，其特征在于，所述根据所述采样频率和所述数据长度确定高频采样次数组合，还包括：基于预设时间间隔，根据所述采样时间戳对所述电池运行数据进行分隔确定分隔次数；根据所述分隔次数、所述采样频率和所述数据长度确定高频采样次数组合。4.根据权利要求1所述的电池数据的采集与传输方法，其特征在于，所述高频采集模块包括若干个传感器；所述获取通过高频采集模块采集的电池运行数据，包括：所述若干个传感器与通过机械安装或电子连接的方式和单体电池连接，通过所述传感器高频采集所述电池运行数据。5.根据权利要求4所述的电池数据的采集与传输方法，其特征在于，获取通过时钟同步模块确定的所述电池运行数据的采样时间戳，包括：当所述传感器高频采集所述电池运行数据时，通过所述时钟同步模块记录数据采集的时间，确定所述电池运行数据的采样时间戳。6.一种电池数据的采集与传输装置，应用于电池管理系统，其特征在于，包括：数据采集模块，用于获取通过高频采集模块采集的电池运行数据和通过时钟同步模块确定的所述电池运行数据的采样时间戳；
打包模块，用于基于预设组合规则，将所述电池运行数据和所述采样时间戳进行打包组合得到高频采样数据包；传输模块，用于将多个所述高频采样数据包扩充至低频传输数据包，采用低频组包通讯方式进行数据传输；其中，所述将多个所述高频采样数据包扩充至低频传输数据包，采用低频组包通讯方式进行数据传输，包括：根据系统通讯性能及负荷以及通讯恢复冗余度确定所述低频传输数据包中包括的高频采样数据包个数；将多个所述高频采样数据包扩充至所述低频传输数据包中；采用低频组包通讯方式将扩充后的低频传输数据包进行数据传输；其中，所述将多个所述高频采样数据包扩充至低频传输数据包，采用低频组包通讯方式进行数据传输，还包括：当所述扩充后低频传输数据包一个或几个丢失时，根据传输正常的其他扩充后的低频传输数据包恢复丢失的低频传输数据包中的高频数据。7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，其中，所述存储器，用于存储程序；所述处理器，与所述存储器耦合，用于执行所述存储器中存储的所述程序，以实现上述权利要求1至5中任一项所述电池数据的采集与传输方法中的步骤。8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机可读取的程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时，能够实现上述权利要求1至5中任一项所述电池数据的采集与传输方法中的步骤。

技术总结
本发明涉及一种电池数据的采集与传输方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：获取通过高频采集模块采集的电池运行数据和通过时钟同步模块确定的所述电池运行数据的采样时间戳；基于预设组合规则，将所述电池运行数据和所述采样时间戳进行打包组合得到高频采样数据包；将多个所述高频采样数据包扩充至低频传输数据包，采用低频组包通讯方式进行数据传输。本发明提供的一种电池数据的采集与传输方法、装置、设备及存储介质，将电池运行数据和采样时间戳进行打包组合得到高频采样数据包，保证了采集数据的准确性，且采用低频组包通讯方式进行数据传输，降低了对通讯设备的性能要求，同时保证了数据传输的实时性和对电池状态计算的准确性和实时性。计算的准确性和实时性。计算的准确性和实时性。


技术研发人员：徐萌飞 杨一鹏 汪丁泉 陈雪亮 徐鸿
受保护的技术使用者：武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶集团有限公司第七一二研究所）
技术研发日：2023.08.29
技术公布日：2023/10/8