CN102593497A - 一种功能蓄电池的构造与控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于蓄电及其控制技术领域，具体涉及一种功能蓄电池的构造与控制方法，其功能蓄电池是由电池芯体及接线柱(+极、-极)、电池壳体接线柱(+极、-极)、智能控制器、信号传感器、可电控开关、电极连线、设有独立控制电路仓室的电池壳体构成。可以有效克服现有技术与产品的缺陷和不足，为蓄电池更安全、更有效、更方便、更快捷的应用创造了条件，为蓄电池更广泛的应用和普及提供了保障，使蓄电池市场的和谐有序发展成为可能。

Description

一种功能蓄电池的构造与控制方法

技术领域

本发明属于蓄电及其控制技术领域，具体涉及一种功能蓄电池的构造与控制方法。

技术背景：

目前大力推进清洁能源和低碳减排是全人类的共识，也是技术发展的方向之一。为之，家庭太阳能供电系统，调峰用电系统，应急用电系统特别是电动车和电动及混合动力汽车已经走进人们的生活和工作场所，大有普及化之势。所有这些有助于人类改善生活质量、改善生活与工作环境的新技术新产品，都离不开电能存储系统，即蓄电池产品。

又如农、林业用的太阳能或风能灭虫灯，太阳能、风能公路路灯以及其他公共环境的照明及用电器，蓄电池可以说越来越普遍，这样丢失和挪用的风险加大管理与维护成本也加大。

从家庭供电用电系统到社区用电供电系统，从电动车到电动汽车，离不开蓄电池的蓄电和充电，电力接续是其应用普及的一个重要瓶颈。目前可解决的方法通常考虑的是如何快速充电或更换同规格蓄电池。充电受现有技术与材料限制，需要一定的充电时间；而目前快速充电与续电的最好办法是更换同规格的蓄电池，这样即快捷又简便，易于采用；但是，由于现有技术产品其厂牌与真伪、来源与品质以及现时的运行状况等，在更换难以确认，更无法追溯，所以无法推广；而且蓄电池本身的性能状况及使用寿命的记录与识别是更换蓄电池的使用方式的关键。

如果用于蓄电池充电站并以更换蓄电池的方法代替现场充电方式，可以大大减少用户等待充电的时间，极大提高蓄电池充电站的服务效率，不过那就需要快捷知晓所要更换电池的基本状况，主要更换履历，运行的主要参数、质量状况，特别是蓄电池本身的身份信息，为产品的追溯以及服务与收费提供依据，并可与身份信息及客户服务卡(证)挂钩。而对现有技术与产品之言，蓄电池产品本身缺少身份标识和运行主要状态参数的记录，俗称“黑匣子”。

可见，蓄电池的现有技术与产品所存在的缺陷和不足，严重影响了蓄电池市场的和谐有序发展。

发明内容

为了克服现有技术与产品的上述缺陷和不足，本发明提出了一种功能蓄电池的构造与控制方法。其具体技术方案和实现方法为，本发明的一种功能蓄电池的构造与控制方法，其功能蓄电池是由电池芯体及接线柱(+极、-极)、电池壳体接线柱(+极、-极)、智能控制器、信号传感器、可电控开关、电极连线、设有独立控制电路仓室的电池壳体构成并配套无线检测器或智能充电器，可电控开关通过电极连线与电池壳体接线柱+极相连，另一端通过电极连线与电池芯体接线柱+极相连同时连接信号传感器，可电控开关的受控端及信号传感器的信号输出端分别与智能控制器的开关驱动接口及传感器接口相连。

本发明所述设有独立控制电路仓室的电池壳体的特征是具有两个独立仓室，分别为独立放置电池芯体的仓室和放置智能控制器、信号传感器、可电控开关的仓室，特别是仓室以密闭形式设置在蓄电池壳体的上部，以减少对智能控制器、信号传感器、可电控开关的损害为原则。

本发明所述智能控制器的特征是由微处理器、存储器、时钟电路、通信接口电路、I/O驱动电路、模数转换电路、电源供应电路、总线、专用数据模块和标准通信接口、无线收发器、开关驱动接口、指示器及传感器接口组成。

本发明所述无线检测器由微处理器、存储器、时钟电路、专用数据模块、I/O驱动电路、通信接口电路、电源、总线、操控面板、显示器、标准通信接口及无线收发器组成。其特征是无线检测器与智能控制器以无线方式和有线两种方式之一相连通，双方交互信息，其接收的信息可以直接输出到显示器上显示，也可以通过标准通信接口与电脑的USB及RS-232标准通信接口连接，在电脑上显示相应信息。

本发明所述智能充电器是在常规充电器基础上增加智能通信与控制模块，其智能通信与控制模块由微处理器、存储器、时钟电路、通信接口电路、I/O驱动电路、专用数据模块、电源、总线、标准通信接口及无线收发器并由I/O驱动电路连接充电器电路组成，其特征是智能充电器至少设有标准通信接口及无线收发器两者之一，并可以通过标准通信接口或无线收发器与智能控制器3相连通，双方交互信息，并可通过标准通信接口与电脑的USB及RS-232标准通信接口连接，在电脑上显示相应信息。

本发明所述的专用数据模块的特征是每个专用数据模块设有统一的动态加密标识数据和唯一的产品标识数据并预先存储相应的标准电性能参数和用于判断使用性能的电参数以及优选充控制和识别数据。

本发明所述控制方法的特征是：

①无线检测器与智能控制器的无线收发器或通过两者的标准通信接口相连进行通信，互验身份标识后双方按操作和约定方式交互信息，并可将人工在无线检测器的操控面板设置新的标志信息和使用方式及锁闭充放电功能的信息发送给智能控制器；当使用方式设置为受控使用时，即每次使用均需无线检测器发送授权开启的指令，否则为非受控使用方式，在授权使用方式下，没有对应的无线检测器发送授权指令时，功能蓄电池不能开启工作。

②功能蓄电池在每次接入充电器时，智能控制器按设置约定，识别充电器的相应标识数据，符合预置数据要求时，才确认为是合法的智能充电器，通过可电控开关接通电极连线，同时相应智能充电器及无线检测器也可以读取功能蓄电池的标识和电特性记录判断蓄电池的实际状况。

③功能蓄电池在出品和每次充、放电过程设结束时，智能控制器通过信号传感器及时钟电路对功能蓄电池的充、放电进行采集的电参数和温度参数，通过与专用数据模块预置的相应数据进行比对和判断，生成并存储相应功能蓄电池状况信息记录，供下次功能蓄电池充、放电和查验功能蓄电池状况时调用。

④在功能蓄电池充、放电过程中，智能控制器按设置的时间节拍，实时通过信号传感器采集电特性参数及温度参数，通过指示器按约定方式给予实时指示，同时通过与专用数据模块预置的相应数据进行比对和判断，生成控制指令并控制可电控开关的通、断，在发现使用异常时会通过指示器报警并记录相应异常信息，并在每次使用结束时生成蓄电池状况信息记录，供无线检测器和智能充电器读取和查询。

通过上述本发明提供的技术方案实现的功能蓄电池，可以有效克服现有技术与产品的缺陷和不足，为蓄电池更安全、更有效、更方便、更快捷的应用创造了条件，为蓄电池更广泛的应用和普及提供了保障，使蓄电池市场的和谐有序发展成为可能。显然，本发明的技术方案实现的功能蓄电池有显著的有益效果，可以实现：

1.防止挪用、盗用等不法行为，维护公共利益和社会和谐。

2.提高使用的安全性，保护用户利益。

3.有利于蓄电池产品的防伪和劣质产品在市场的流通，减少对用户的损害。

4.有利于蓄电池产品的质量跟踪，促进市场规范健康发展。

5.为产品改进和技术进步提供实测数据与依据。

6.有利于蓄电池产品的合理使用，提高使用寿命。

7.有利于换用方式的应用维护，促进清洁能源驱动的移动动力源的应用。

附图说明

图1为功能蓄电池构造示意图

图2为智能控制器3原理示意框图

图3为无线检测器8功能原理示意框图

图4为智能充电器9功能原理示意图

具体实施方式

作为实施例子，结合附图对一种功能蓄电池的构造与控制方法给予说明，但是，本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。

如图1功能蓄电池构造示意图所示，一种功能蓄电池的构造与控制方法，其功能蓄电池是由电池芯体及接线柱(+极、-极)1、电池壳体接线柱(+极、-极)2、智能控制器3、信号传感器4、可电控开关5、电极连线6、设有独立控制电路仓室72的电池壳体7构成并配套无线检测器8或智能充电器9，可电控开关5通过电极连线6与电池壳体接线柱+极2相连，另一端通过电极连线6与电池芯体接线柱1+极相连同时连接信号传感器4，可电控开关5的受控端及信号传感器4的信号输出端分别与智能控制器3的开关驱动接口351及传感器接口361相连。

如图1功能蓄电池构造示意图所示，有独立控制电路仓室72的电池壳体7的特征是具有两个独立仓室，分别为独立放置电池芯体1的仓室71和放置智能控制器3、信号传感器4、可电控开关5的仓室72，特别是仓室72以密闭形式设置在蓄电池壳体的上部，以减少对智能控制器3、信号传感器4、可电控开关5的损害为原则。

如图2智能控制器3原理示意框图所示，智能控制器3的特征是由微处理器31、存储器32、时钟电路33、通信接口电路34、I/O驱动电路35、模数转换电路36、电源供应电路37、总线38、专用数据模块39和标准通信接口341、无线收发器342、开关驱动接口351、指示器352及传感器接口361组成。

如图3无线检测器8功能原理示意框图所示，无线检测器8由微处理器81、存储器82、时钟电路83、专用数据模块84、I/O驱动电路85、通信接口电路86、电源87、总线88、操控面板851、显示器852、标准通信接口861及无线收发器862组成。其特征是无线检测器8与智能控制器3以无线方式和有线两种方式之一相连通，双方交互信息，其接收的信息可以直接输出到显示器852上显示，也可以通过标准通信接口861与电脑的USB及RS-232标准通信接口连接，在电脑上显示相应信息。

如图4智能充电器9功能原理示意图所示，智能充电器9是在常规充电器基础上增加智能通信与控制模块90，其智能通信与控制模块90由微处理器91、存储器92、时钟电路93、通信接口电路94、I/O驱动电路95、专用数据模块96、电源97、总线98、标准通信接口941及无线收发器942并由I/O驱动电路95连接充电器电路951组成，其特征是智能充电器9至少设有标准通信接口941及无线收发器942两者之一，并可以通过标准通信接口941或无线收发器942与智能控制器3相连通，双方交互信息，并可通过标准通信接口941与电脑的USB及RS-232标准通信接口连接，在电脑上显示相应信息。

本发明技术方案为了使产品具有唯一的身份信息并具有保密和便于验证以及实施最优化控制的功能，设计了专用数据模块39、84及96，其特征是每个专用数据模块设有统一的动态加密标识数据和唯一的产品标识数据并预先存储相应的标准电性能参数和用于判断使用性能的电参数以及优选充控制和识别数据。

本发明技术方案实现所采取的控制方式为：

①无线检测器8与智能控制器3的无线收发器342或通过两者的标准通信接口861与341相连进行通信，互验身份标识后双方按操作和约定方式交互信息，并可将人工在无线检测器8的操控面板851设置新的标志信息和使用方式及锁闭充放电功能的信息发送给智能控制器3；当使用方式设置为受控使用时，即每次使用均需无线检测器8发送授权开启的指令，否则为非受控使用方式，在授权使用方式下，没有对应的无线检测器8发送授权指令时，功能蓄电池不能开启工作。

②功能蓄电池在每次接入充电器时，智能控制器3按设置约定，识别充电器的相应标识数据，符合预置数据要求时，才确认为是合法的智能充电器9，通过可电控开关5接通电极连线6，同时相应智能充电器9及无线检测器8也可以读取功能蓄电池的标识和电特性记录判断蓄电池的实际状况。

③功能蓄电池在出品和每次充、放电过程设结束时，智能控制器3通过信号传感器4及时钟电路33对功能蓄电池的充、放电进行采集的电参数和温度参数，通过与专用数据模块39预置的相应数据进行比对和判断，生成并存储相应功能蓄电池状况信息记录，供下次功能蓄电池充、放电和查验功能蓄电池状况时调用。

④在功能蓄电池充、放电过程中，智能控制器3按设置的时间节拍，实时通过信号传感器4采集电特性参数及温度参数，通过指示器352按约定方式给予实时指示，同时通过与专用数据模块39预置的相应数据进行比对和判断，生成控制指令并控制可电控开关5的通、断，在发现使用异常时会通过指示器352报警并记录相应异常信息，并在每次使用结束时生成蓄电池状况信息记录，供无线检测器8和智能充电器9读取和查询。

具体应用举例：

示例1：

针对受控方式，应用中有无线收发器配套时，通过无线监控器8设置功能蓄电池的智能控制器3为受控方式，当用户使用功能蓄电池充电时，智能控制器3通过无线收发器342首先与充电器交互信息，互验身份，查验无误并由无线检测器8发出充电授权指令时，控制可电控开关5接通电极，使充电器能够正常为功能蓄电池充电，指示器352按约定方式以图文显示屏或不同颜色指示灯或语音提示等方式指示功能蓄电池相应的状态，本例采用不同颜色指示灯和语音共同提示的方式，绿灯为正常、黄灯为关注、红灯为异常；若查验发现是非配套的充电器时，可电控开关5为断开状态，指示器352发出警示信息。

若没有配套的无线收发器时，可通过智能控制器3的标准通信接口341与智能充电器9的标准通信接口941相连接进行信息交互，互验身份，查验无误并由无线检测器8发出充电授权指令(如本例设置为AAA)时，智能控制器3收到AAA信号解码确认后，控制可电控开关5接通电极线，使充电器能够正常为功能蓄电池充电，指示器352显示蓄电池相应的状态；若查验发现是非配套的充电器或没有收到AAA信号充电授权指令时，可电控开关5为断开状态，指示器351红灯闪亮发出警示信息，充电器不能够正常为功能蓄电池进行充电。

也就是说，即使每次使用在受控状态下，没有用户的授权蓄电池是不能工作的。本例设定蓄电池的智能控制器3具有用户授权密码(用户可以随时更改)和一次性临时授权密码，后者是为了功能蓄电池交由第三方时使用；如果是在充电站更换蓄电池方式使用，无线检测器8一并更换，用户还需使用无线检测器8将功能蓄电池解密恢复成为出厂时标准加密状态，此时智能充电器9可以自动识别解密；这样就使得功能蓄电池既能流通，又能防止盗用和不当使用。

示例2：

针对非受控方式，由用户通过无线检测器8或通过智能充电器9的操作，可以解除功能蓄电池的受控方式，改为非受控方式使用。在非受控方式下，无须每次使用都要进行授权操作，在使用时，功能蓄电池的智能控制器3仍然会与充电器交互信息，确定充电器是否为配套的充电器，若是配套的智能充电器9则提供功能蓄电池的状况记录，作为智能充电器9控制充电过程的参考数据；若不是配套充电器，智能控制器3自动监测并控制可电控开关5，在出现充电量参数超范围及过充时断开电极，防止不当的充电状况出现。

示例3：

应用时可以实现放电监控功能，功能蓄电池在放电时，智能控制器3通过模数转换电路36、传感器接口361和信号传感器4实时监测功能蓄电池的电性能参数，并通过专用数据模块39按设置约定控制可电控开关5的通、断，防止过放和其他使用不当的损害。若是受控方式，则必须在授权时，智能控制器3控制可电控开关5接通电极，使功能蓄电池进入正常放电使用状态。

由于使用不当或使用不匹配，或有缺陷的充电器给蓄电池造成损害，常规合格蓄电池在合理使用的情况下，理论上能够使用5-10年，而人们平时大部分只使用两三年甚至更短就失效了，这主要是使用不当的原因，如果每次都能合理使用，合格蓄电池就能使用5年以上。

示例4：

对于动力车更换电池，充电站可以通过无线检测器8或智能充电器9读取功能蓄电池的身份信息和状况信息记录，核对并记录相关信息，并且可以与用户卡联动，根据功能蓄电池状况信息记录确定相应服务费用，为服务商和用户的公平交易创造了条件，保证了服务商和用户双方的利益，并且快捷、简便、安全、可靠。

示例5：

对于农业、林业，公共环境中应用功能蓄电池，遭到盗用、挪用时，由于没有无线检测器8及相应授权指令，相应的功能蓄电池将无法充电并报警。可知，本发明技术方案实现的功能蓄电池，既可增加流动性，又可提高安全性，既可合法交流共享，又可防止非法挪用、盗用，确保所有人和使用人的合法权益。

Claims (7)

1.一种功能蓄电池的构造与控制方法，其功能蓄电池是由电池芯体及接线柱(+极、-极)1、电池壳体接线柱(+极、-极)2、智能控制器3、信号传感器4、可电控开关5、电极连线6、设有独立控制电路仓室72的电池壳体7构成并配套无线检测器8或智能充电器9，可电控开关5通过电极连线6与电池壳体接线柱+极2相连，另一端通过电极连线6与电池芯体接线柱1+极相连同时连接信号传感器4，可电控开关5的受控端及信号传感器4的信号输出端分别与智能控制器3的开关驱动接口351及传感器接口361相连。

2.权利要求1所述设有独立控制电路仓室72的电池壳体7的特征是具有两个独立仓室，分别为独立放置电池芯体1的仓室71和放置智能控制器3、信号传感器4、可电控开关5的仓室72，特别是仓室72以密闭形式设置在蓄电池壳体的上部，以减少对智能控制器3、信号传感器4、可电控开关5的损害为原则。

3.权利要求1所述智能控制器3的特征是由微处理器31、存储器32、时钟电路33、通信接口电路34、I/O驱动电路35、模数转换电路36、电源供应电路37、总线38、专用数据模块39和标准通信接口341、无线收发器342、开关驱动接口351、指示器352及传感器接口361组成。

4.权利要求1所述无线检测器8由微处理器81、存储器82、时钟电路83、专用数据模块84、I/O驱动电路85、通信接口电路86、电源87、总线88、操控面板851、显示器852、标准通信接口861及无线收发器862组成。其特征是无线检测器8与智能控制器3以无线方式和有线两种方式之一相连通，双方交互信息，其接收的信息可以直接输出到显示器852上显示，也可以通过标准通信接口861与电脑的USB及RS-232标准通信接口连接，在电脑上显示相应信息。

5.权利要求1所述智能充电器9是在常规充电器基础上增加智能通信与控制模块90，其智能通信与控制模块90由微处理器91、存储器92、时钟电路93、通信接口电路94、I/O驱动电路95、专用数据模块96、电源97、总线98、标准通信接口941及无线收发器942并由I/O驱动电路95连接充电器电路951组成，其特征是智能充电器9至少设有标准通信接口941及无线收发器942两者之一，并可以通过标准通信接口941或无线收发器942与智能控制器3相连通，双方交互信息，并可通过标准通信接口941与电脑的USB及RS-232标准通信接口连接，在电脑上显示相应信息。

6.权利要求3-5所述专用数据模块39、84及96的特征是每个专用数据模块设有统一的动态加密标识数据和唯一的产品标识数据并预先存储相应的标准电性能参数和用于判断使用性能的电参数以及优选充控制和识别数据。

7.权利要求1所述控制方法的特征是：

①无线检测器8与智能控制器3的无线收发器342或通过两者的标准通信接口861与标准通信接口341相连进行通信，互验身份标识后双方按操作和约定方式交互信息，并可将人工在无线检测器8的操控面板851设置新的标志信息和使用方式及锁闭充放电功能的信息发送给智能控制器3；当使用方式设置为受控使用时，即每次使用均需无线检测器8发送授权开启的指令，否则为非受控使用方式，在授权使用方式下，没有对应的无线检测器8发送授权指令时，功能蓄电池不能开启工作。

②功能蓄电池在每次接入充电器时，智能控制器3按设置约定，识别充电器的相应标识数据，符合预置数据要求时，才确认为是合法的智能充电器9，通过可电控开关5接通电极连线6，同时相应智能充电器9及无线检测器8也可以读取功能蓄电池的标识和电特性记录判断蓄电池的实际状况。

③功能蓄电池在出品和每次充、放电过程设结束时，智能控制器3通过信号传感器4及时钟电路33对功能蓄电池的充、放电进行采集的电参数和温度参数，通过与专用数据模块39预置的相应数据进行比对和判断，生成并存储相应功能蓄电池状况信息记录，供下次功能蓄电池充、放电和查验功能蓄电池状况时调用。

④在功能蓄电池充、放电过程中，智能控制器3按设置的时间节拍，实时通过信号传感器4采集电特性参数及温度参数，通过指示器352按约定方式给予实时指示，同时通过与专用数据模块39预置的相应数据进行比对和判断，生成控制指令并控制可电控开关5的通、断，在发现使用异常时会通过指示器352报警并记录相应异常信息，并在每次使用结束时生成蓄电池状况信息记录，供无线检测器8和智能充电器9读取和查询。

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