基本信息
- 项目名称：
- 基于物联网和RFID技术的智能电动车电池管理平台
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 电动汽车行业发展迅猛，现今比较成熟的运营模式有充电站模式和换电站模式。 国家电网已经确定了未来电动汽车行业发展的换电站模式。本作品是为解决现有换电站模式下电动汽车电源管理而设计的无线自动识别及管理系统。 系统由嵌入电动汽车电池内部的电子标签和安装于换电站的阅读器以及互联网数据库组成。可实现电动汽车电池信息的自动识别。同时，利用物联网技术实现电池信息的管理和查询。
- 详细介绍：
- 电动汽车的发展步伐正逐步加快，2010年末我国的新能源车保有量达到万辆级水平，到“十二五”末期，我国电动汽车行业将发展到一个新的水平，在可预见的未来，电动汽车必将是主流的交通工具。 然而当今仍有诸多不利因素制约着电动汽车行业规模的扩大。最显著的问题就是基础设施、充电设施的建立不足。近期，为了解决电动汽车电池充电时间较长的问题，租赁式的换电站模式正在兴起。电动汽车在充电站内快速更换电池，节约了充电所用的时间。另外，电网公司有峰谷电之分，在波谷时段用电量较少，充电站内的电池利用波谷时段进行充电，起到削峰填谷的作用，同时又可降低运营成本。 然而，在现有租赁方式下，仍存在以下问题需要解决： 一、电池更换如何体现用户需求。电动汽车电池没有统一的型号、参数的标准，汽车进入充电站之后，如果不能快速的识别电池型号，仍然会花费大量时间来更换电池，而且长期的使用必会造成型号标签的磨损，工作人员有误读的可能，换上型号错误的电池会给用户带来安全隐患。同时，充电站也应该让用户对更换上的电池性能有客观的了解，让用户知道更换的电池能满足他们的需求，保证用户的利益； 二、如何优化电池管理。为了满足大量汽车的更换需要，充电站要备有数量充足的电池，市场上流通的电池数目将非常可观，同时型号繁杂，如果没有一个合适的管理方案，会造成市场混乱，大量假冒伪劣产品流入市场，损害用户的利益。 显然，现有的租赁模式还没有实现上述目标，从而在推广上受到了限制。为改进现有电动汽车充电解决方案的不足，针对突出问题我们提出了以下解决方案： 对于租赁方案存在不能满足用户对便捷快速的需求、用户无法对自己使用的电池有具体的了解这两个问题，我们应用嵌入式电池信息采集系统来解决。嵌入式电池信息采集系统是一套附着于电池之上的小型系统，有检测、记录和通信功能，它的作用是采集和记录电池型号、参数、生产日期、历次充电时间地点、累计工作时间等信息，并且这些信息可以由用户查阅，让用户对所使用的电池有客观的了解。 嵌入式电池信息采集系统记录的信息，在汽车进入充电站之后为快速更换电池发挥作用，RFID无线射频技术的应用能够解决将信息快速准确的传递至充电站的管理系统这个难题。嵌入式电池信息采集系统与充电站都有RFID通信模块，该技术的应用，使充电站能够在较远距离无接触的获得汽车内电池的型号参数，保证充电站能够快速更换对应型号的电池，避免了人工读取造成的误读，提高了工作效率。 电动汽车大规模投入使用之后，为管理市场上流通的数量庞大、型号参数不统一的电动汽车电池，我们以互联网为基础，构建电池与充电站的物联网，利用物联网来管理电动汽车电池，提高电池的管理效率，构建网络化的电池管理平台，方便管理者管理，同时可供用户查询电池换电站和维修站信息弥补现有管理方式的不足。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 随着能源问题、环境问题的日益突出，很多国家把发展电动汽车作为“低碳革命”的核心内容。电动汽车行业发展迅猛，现今比较成熟的运营模式有充电站模式和换电站模式。 在电动车行业蓬勃发展的同时，仍有诸多不利因素制约着电动汽车行业规模的扩大。其中十分重要的一点就是在电动汽车产业规模扩大所伴随的电源管理问题。换电站模式相对于充电站模式在节省时间方面具有相当大的优势，但仍然存在对大量电池管理困难、消费者信息查询不方便、电池进出电站信息采集耗时等缺点。此作品以嵌入式无线射频系统和物联网为载体，使电站可快速自动识别进出电站的电动汽车上电池的信息，识别距离可达10m以上，并可通过物联网共享这些信息，管理人员和用户可通过互联网方便地查询。由此可解决大量电池信息管理难的问题。
科学性、先进性
- 目前，换电站主要靠人工检查、更换电池，随着电动汽车普及率提高，现有方式就会表现出局限性。就目前杭州最大的换电站(充电站)古翠换电站的情况来看，停在充电汽车位的基本上都是一些企事业单位的电动汽车，鲜有私家电动汽车的身影[1]。同时电池的自动化识别技术应用极少。用户对电池的了解渠道不通畅，也是制约电动汽车发展的一道障碍。本系统可实现电池信息的自动识别和联网管理，同时可记录和显示电池的使用及维修情况，可以解决现存模式中存在的问题。据目前了解，此应用尚无先例。 [1]浙江汽车网记者探访古翠路电动汽车“换电站”.[EB/OL].2010-07-07
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 主动许可方式
作品可展示的形式
- 实物、产品，现场演示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 系统包括位于换电站的阅读器、嵌入电池的射频识别模块和物联网数据库。 阅读器自动扫描进入换电站的携带有电子标签的电动车，当电子标签确认阅读器身份以后，记录相应信息，并根据电站指令发送存储于标签中的信息，工作人员仅需对照计算机中显示出来的电池资料换上相同参数的已充满电的电池，即可保证汽车再次运行，阅读器通过串口与计算机物联网数据库连接，实现数据共享。 应用射频技术实现了无接触快速识别，嵌入式系统减小了体积和能耗，物联网技术实现了信息共享。 本系统适用于电动汽车进出换电站时的自动识别及信息管理。同样可适用于其他需要远距离识别信息的场所，如高速公路的自动收费系统等。本产品量产成本50元，按价格80元计算，保守估算电池保有量为电动车的1.2倍。每块电池需安装一块应答器标签，市场十分可观。
同类课题研究水平概述
- 随着石油资源日益紧缺以及人们对环境要求的提高，电动汽车的发展步伐正逐步加快。目前，市场上的电动汽车主要可以分为三大类：混合动力汽车（HEV）、插电式混合动力车（PHEV）和纯电动车（BEV）。目前，电动汽车电池的充电方式主要为充电站和换电站两种模式，充电站模式由于受到充电时间的限制在应用中受到制约，换电站模式虽然可以解决电池充电时间长的问题，但是换电站模式的电源管理方法还不完善。在2008年北京奥运会期间，我国自主研发的奥运纯电动客车曾经在奥运村内运行，这些电动车就是采用在换电站更换电池的方式运营的，但是这是属于国家重点工程层面的电池管理，电池数量少，运行范围小，并且不用考虑更换电池时所存在的电池差异等问题。在管理量巨大的情况下必须对电池管理提供有效的管理方案。国家电网将电动汽车充换电站的基本商业模式确定为：换电为主、插电为辅、集中充电、统一配送【1】，从国家层面确定了换电站的发展地位。目前，国内市场具有代表性的换电站有北京航天桥电动汽车换电站、杭州古翠换电站等，其中北京航天桥电动汽车换电站已装备了自动换电机器人，在电池更换过程中实现了无需人工介入【2】。RFID技术在全球已经有相当广泛的应用，十分有代表性的应用当属无线射频技术在大型超市的仓储管理和现代物流业中的应用。据目前了解，国内外换电站电池的管理模式也在探索和实验阶段，并没有利用物联网和RFID技术来管理电动汽车电池的相关应用。我们认为，用RFID技术和物联网的模式来管理电池，可以很好的解决将来会出现 的电源管理问题。 参考文献： 【1】叶勇 国家电网确定电动汽车充换电站基本商业模式.[EB/OL]. 【2】电动汽车自动化更换电池系统装配北京换电站.[EB/OL].
