CN101887985A - 数字电池网络 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过更换可进行网络数字认证的充电电池，来为电动交通工具补充电能的系统。该系统通过将电动交通工具的充电电池设计为可与交通工具主体分离，且带有数字认证和记录功能的独立体系，实现可以通过更换电池快速为交通工具补充电力，而将电量不足的电池留在充电站内进行长时间的充分充电，从而克服了电动交通工具充电时间过长的弊端；同时，通过在该充电电池内封装存储和处理设备，安装电控锁，以及为充电电池、交通工具和充电设备提供数字认证和加密通讯能力，就可以通过网络数字认证的手段避免电池更换引起的以次充好、偷换电池的可能，也能明确电池损坏的责任确定等问题，并可提供灵活的费用计算方式。

Description

数字电池网络

技术领域

本发明有关一种通过更换可认证的充电电池为电动交通工具提供电能的系统。

背景技术

现今汽车已经成为社会生活必不可少的一部分，对人民生活和生产建设等提供了巨大的便利。但是同时汽车大量消耗石油这种化石能源，排放大量尾气，且能源转换效率不佳，特别是在城市低速行驶的情况下，能源浪费和污染都极其严重。目前，已有大量相关研究及产品问世，如混合动力、燃料电池、氢动力等方案用于解决交通车辆的能源和污染问题。如能实现完全采用电能的充电电动汽车无疑可以有效解决这些问题，但是由于目前任何一种充电电池的充电速度都非常慢，通常需要多个小时才能充满电，快充方式也至少要半个小时以上，而且长期使用这种方式会降低电池寿命，且无法达到最大容量。与只需要几分钟就可顺利完成的加油过程相比，大多数用户很难接受如此漫长的充电过程，且降低充电站效率，容易引发交通堵塞等一系列问题。同时因为成本原因和为了减少充电时间，目前主流的电动车产品都不倾向于设计为拥有较大储电量，只能达到较低的续航里程和速度，这些因素造成虽然纯电动汽车已经被各界专家看好，却至今没有能够被广泛接受、大量投入使用的商用产品出现。而很多提出采用更换电池补充能量的设计，例如专利申请号为CN97109305.9，公开号为CN1217265的设计，又未考虑实际应用中必须解决的电池更换带来的偷换电池的防范，以及费用计算、损坏责任认定等问题，因而也很难投入使用。

发明内容

首先，我们需要将电池充电过程不再处理为像汽车加油一样的充电方式，而是采用类似日用电器更换充电电池的方式就可以解决充电时间过长的问题，只要现有的加油站或甚至路边的其它商店能够提供更换电池的服务，同时在换电池服务点或专门的电站处设立大规模的充电仓库，即可在更换电池服务点通过只需几分钟的更换电池过程，快速为电动汽车加足能源，而将漫长的充电过程放在充电仓库里慢慢完成。

接下来，采用更换电池而不是每辆车固定使用自己的电池就马上带来一系列新的问题：一，电池质量、容量、性能等良莠不齐，大容量电池又价格不菲，如何保证不会出现用户或者充电站以次充好偷换电池；二，电池里的电量如何计算，也就是更换电池时如何计费；三，电池到寿命时或发生损坏时的更换责任如何确认，由谁承担电池更换的费用。由此，我们必须让电池具备可认证、可自行检测、可自行记录使用情况的功能，且电池的信息应可通过网络进行记录和认证，这样，才能保证任何试图偷换电池的行为均因为无法完成认证而无从下手；而电池的电量则可以按照电池内部的信息与网络上的记录结合来确定；至于电池到寿命需要更换的问题，则由于无论是具体每个电池的使用还是每个车辆的电池使用情况都可以有完善的记录，因而我们可以根据市场和用户的需要而确定电池的使用和更换费用究竟是由使用者按照使用量支付，还是充电站的经营者从其所收取的费用中来支付；至于电池的损坏，则可以马上从记录中确定责任方；甚至电池的性能情况，我们也可以根据其充放电的记录轻松了解。

由此，本发明需要解决的问题是提供一种便于电动交通工具可以通过简单方便地更换电池而不是需要长时间等待充电来完成充电过程的系统，同时要求该系统中的电池具备可认证、可自行检测、可自行记录使用情况的能力，且所有信息为加密状态，同时该电池的信息、使用记录均可通过网络进行存储和认证，并且必须通过网络的认证才可进行拆卸、安装、充电和使用，且可以与使用该电池系统的交通工具完成信息传送，并且全部通讯均可在加密的情况下完成；此外通过电控锁，可以在大多数情况下保证一般用户不能随意更换电池。

在本系统中，当用户在使用车辆时，因为电池自身可以通过通讯接口随时与车辆进行通讯，因而用户可以随时掌握电池内的电池电量及使用情况，而在适当时候，如利用电动机反向发电刹车等情况，又可以控制进行反向充电等操作；当用户认为电量不足，打算更换电池，到达换电池站时，电池站工作人员在更换电池时，首先要使用设备通过交通工具的通讯接口，与交通工具的数字电路和充电电池内的数字电路进行加密通讯，通过网络确认电池身份为真实的，且确认目前使用该电池的车辆与网上此前的记录相符，并记录此次使用情况如用电量、充放电数量等后，通过通讯命令让电池开锁，然后更换电池，并根据电池电量的差额及电池的使用情况计算收费数额，具体的收费方式因为有全面的信息记录，可以根据市场灵活掌握；安装上新电池后，同样需要通过网络确认电池的身份并记录使用车辆信息，得到网络确认的信号后，电池才会接通并锁死固定在车上开始使用；当电池到达使用寿命或需要进行修理时，因为电池使用费用已经明确计算或者已经收取过了，所以也就无需再一次分清到底是谁使用的电池，厂商或服务商可以立刻进行更换和修理，并取得该笔收入；在充电站内进行充电时，同样也需要网络认证，并记录充电情况如充电站名称、充电数量、充电时间等备查；如出现电池故障或意外损坏时，可根据记录确认责任方，并根据具体情况确认解决办法和赔偿责任；如不法用户想偷换电池时，首先第一步就必须能够打开电子锁，而这就已经是非常难的，然后他换上的电池将几乎没有可能通过交通工具内的数字电路的认证，即使其有办法篡改交通工具的电路，也最终无法通过网络的认证，由于这一些列防范措施，用户偷换电池的行为将几乎是不可能的且收益过低；充电站如果试图偷换电池，同样需要在每一个步骤上通过网络的认证，同样几乎是不可能的，再加上该电池事实上将无法在市场上流通，就可以完全防止用户或充电站的偷换行为了。

综上所述，本发明将电动汽车充电方式由对汽车直接充电改为可更换电池，汽车直接换上充好电的电池就可以离开，在充电站对卸下来的电量不足的电池充电的方式，同时通过增加电子技术方面的网络认证和加密传输、信息记录，以及机械的锁定装置，这样就既解决了目前电动汽车充电时间过长的问题，又解决了更换电池时必须面对的偷换电池的防范，以及费用计算、损坏责任认定等问题。

附图说明：

图1为本发明的整体原理示意图。

其中，1为充电电池，3为交通工具，2为交通工具3上用于安装充电电池1的承载装置，该承载装置2与交通工具3的带有处理和存储功能，具备加密通讯能力并有独有数字标识的数字电路15连接，该数字电路15可以通过交通工具3的通讯接口10，与具备加密通讯能力并有独有数字标识的数字终端16相连接，数字终端16可以通过互联网络6与远程的数据中心5进行加密通讯，17为带有处理和存储功能，具备加密通讯能力并有独有数字标识的充电站控制主机，该主机17通过数据线路控制和记录充电站内充电电池情况，并可通过互联网络6与远程的数据中心5进行加密通讯。

图2为本发明中充电电池与使用该系统的电动交通工具上用于固定该充电电池的承载装置的原理结构示意图。

其中，1为充电电池的整体，除大部分体积用于储电部分18外，其内还封装有带有处理和存储功能，具备加密通讯能力并有独有数字标识的数字电路11，该数字电路11上带有通电接口12、通讯接口13，充电电池1上还安装有电控锁14，并安装了方便提取搬运的装置7；2为交通工具上用于安装本系统中充电电池1的承载装置，其上还安装有可与充电电池1连接的通电接口8和通讯接口9，并有可与充电电池1上的电控锁14相对应的锁死结构7，且和交通工具3的带有处理和存储功能，具备加密通讯能力并有独有数字标识的数字电路15相连接，该数字电路15与交通工具3的数字通讯接口10相连接。

具体实施方式：

采用本发明的电动交通工具3，当其电量不足时，来到能够更换电池的换电池站，换电池站的工作人员使用数字终端16通过该交通工具的数字通讯接口10与交通工具3和电池1进行加密通讯，获得电池与交通工具的信息，首先核实其数字身份信息，然后通过互联网络6与远程的数据中心5记录的数据，如前次更换电池的记录、电池的使用情况等进行比对验证，当验证通过，证实电池是正常使用的，则通过数字通讯接口10通知汽车的数字电路15，该数字电路15与电池1的数字电路11通讯，控制电池解开电子锁14，并根据电池内的剩余电量、电池的使用情况等数据计算出用户需要支付的电费和电池使用费。用户换下电量不足的旧电池1，更换上充满电的新电池1时，同样需要通过数字终端16经过互联网络6与远程的数据中心5进行加密通讯，记录更换情况后才能通过电池1的数字电路11接通通电接口12，并通过电控锁14确认锁住电池1，最后才可以正常使用储电部分18内的电能，用户就可以离开换电池站了。此时卸下来的旧电池1被送往充电仓库4，在充电仓库4内，旧电池1依然需要通过充电仓库的数据网络与充电仓库的控制主机17进行加密通讯，该控制主机17通过互联网络6与远程的数据中心5验证充电仓库4和旧电池1的数字身份，而且完成记录后，才通过加密通讯通知充电仓库4和旧电池1开始充电工作，并在未完成充电前将电子锁14锁死。充电的情况也会被数据中心5记录，用作未来备查和测算电池1的使用状态。如发现电池1状态已不适合继续使用，则系统中的控制主机17主动发出提示，向厂家提出更换电池。如电池1正常，待充电完成时，控制主机17也自动发出提示并由数据中心5记录相关信息，并将电子锁14解锁。充电完成的电池1就可以放在更换电池处等待下个用户。

Claims (10)

1.一种为电动交通工具提供电能的可更换充电电池系统，其特征在于，使用该系统的电动交通工具中的充电电池部分是一套独立可更换可认证的部件，可以将充电电池取下在外部充电仓库完成充电过程。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，充电电池的储电部分、数字电路、电控锁和通讯接口、通电接口封装在一个整体部件内，并设有便于提取搬运的装置，构成系统的充电电池部分。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，使用该系统的交通工具安装有用于固定充电电池部分的承载装置，该承载装置上有通讯、通电接口和可与电池部分的电控锁相连接锁定的结构。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统的充电电池部分内封装的数字电路，可以测量、控制蓄电池充放电情况、计算蓄电池内电量情况，并将情况记录在自带的存储器中，并且可以控制接通或切断蓄电池与外界的电流，可以控制电控锁的锁死与打开。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统充电电池内封装的数字电路具有加密解密能力，可通过充电电池的通讯接口对外进行加密通讯。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，使用该电池系统的交通工具安装有针对此系统的数字电路，该数字电路可以通过承载装置的通讯接口与电池内的数字控制电路进行加密通讯，并可记录与电池相关的使用和更换信息。

7.根据权利要求1所述的系统，使用该电池系统的交通工具安装有对外的通讯接口，该通讯接口与该交通工具内针对此系统的数字电路相连接，并且对外具备加密通讯能力。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该电池系统的外置充电设备的控制主机可以通过互联网络与远程数据中心进行加密通讯，可以通过本地的数据连接与正在充电的电池进行加密通讯。

9.根据权利要求1所述的系统，使用该系统的交通工具可以通过能够与该交通工具对外通讯接口相连接的专用数字终端，与互联网络相连接，与远程的数据中心进行加密通讯。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统的充电电池部分内的数字电路和使用该电池系统的交通工具，以及提供充电服务的充电设备和用于连接交通工具的数字终端内均有每个设备独有的加密数字身份标识信息。

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