CN104868565B - 插拔式网络电池系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种插拔式网络电池系统，解决了现有技术中电动车电池不能形成产业性的管理、阻碍电动车的发展等问题。该插拔式网络电池系统包括：插拔式电池；车用子系统包括电池管理器和车载通信终端；充电站子系统包括充电单元、充电站路由器、光通信接口和与充电单元连接的充电控制器；换电站子系统包括光电转换接口、换电站路由器、换电服务终端和无线通信终端；控制管理中心和服务器群包括电脑控制管理终端、电池身份认证服务器、充电站管理服务器、帐户管理服务器、操作员管理服务器和用户注册查询服务器。本发明通过网络对电池进行跟踪管理，实施应用非常方便。

Description

插拔式网络电池系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种电池系统，具体涉及一种插拔式网络电池系统及其实现方法。

背景技术

随着汽车工业的发展及社会经济的进步，社会上的汽车保有量越来越高，如美国、欧洲等部分发达国家或地区的人均汽车拥有量较高，尤其是在我国，汽车仍然处于高速增长阶段。然而，传统的汽油或柴油汽车的尾气排放对环境的污染愈来愈严重，国际各车企巨头近几年都致力于清洁能源汽车的研发工作，其中，最多的即为电动能源代替传统的汽油或柴油，但是，现在较为成熟的还是混动汽车，电动汽车因其电池成本高、实施应用不便(充电麻烦)等因素一直难以普及和被市场认可。

如何大量使用电动车，减少汽车排出污染气体，成为科技发展的重点之一。而电池的成本高，是制约新能源的发展的主要因素之一。因此，如何有效管理、利用电池，尽量使用每一個电池，减少电池耗损数量，是环保技术的关键难题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种实施应用便利、管理方便的插拔式网络电池系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

插拔式网络电池系统，包括：

插拔式电池，其上设置有充放电接口和光通信接口，用于供电，可以通过插拔方式安装在车上、换电站和充电站内；

车用子系统，装载于汽车上，包括电池管理器和车载通信终端，所述电池管理器收集插拔式电池的电池信息并将电池信息发送至车载通信终端，所述车载通信终端用于与外界通信；

充电站子系统，设置于充电站内，包括充电单元、充电站路由器、光通信接口和与所述充电单元连接的充电控制器，充电站子系统通过网络将充电站的充电信息发送至控制管理中心和服务器群；

换电站子系统，包括光电转换接口、换电站路由器、换电服务终端和无线通信终端，换电站子系统向控制管理中心和服务器群报送站内电池信息；

控制管理中心和服务器群，通过网络连接所述车用子系统、充电站子系统和换电站子系统，其包括电脑控制管理终端、电池身份认证服务器、充电站管理服务器、帐户管理服务器、操作员管理服务器和用户注册查询服务器。

进一步的，所述电池管理器包括有第一处理器和直流电压变换器；其中，直流电压变换器通过电池动力总线与所述插拔式电池并联，使得电池的电压经过升压后供电；所述第一处理器通过CAN总线连接车载通信终端；所述第一处理器通过光电转换接口与所述插拔式电池上的光通信接口连接，所述直流电压变换器通过电池动力总线与所述插拔式电池上的充放电接口连接。

进一步的，所述车用子系统收集并汇总的电池信息包括：用电设备代码、用电设备位置、电池身份信息、放电信息及放电时间。

进一步的，所述充电单元包括有交流直流转换电路和与所述充电站路由器连接的第二处理器，其中，交流直流转换电路将市电转换成直流对电池进行充电，第二处理器通过光电转换接口与插拔式电池连接，所述充电站路由器连接到公共互联网。

进一步的，所述充电信息包括：充电站编号、电池身份信息、充电状态、充电时间。

进一步的，所述换电服务终端通过换电站路由器与所述无线通信终端和所述光电转换接口连接，所述光电转换接口用于连接插拔式电池。

进一步的，所述换电站子系统的站内电池信息包括：换电站编号，电池身份信息，换电状况和收费信息。

插拔式网络电池系统的实现方法，布置对电池进行集中充电的充电站；用于更换车辆使用后的电池的换电站；车载终端；三者的信息通过控制管理中心和服务器群实现收集、交互，其中，充电站内设置充电站子系统，换电站内设置换电站子系统，车载终端设置车用子系统；

充电阶段，充电站的充电单元对插拔式电池进行充电，同时，通过网络将充电站的充电信息发送至控制管理中心和服务器群；

换电阶段，换电站接收充满电的电池后，在车主进行电池更换时，将充满电的电池更换给车主，并接收车主使用后的电池，再将使用后的电池输送至充电站进行充电；同时，通过网络将换电站的站内电池信息发送至控制管理中心和服务器群；

用电阶段，车辆安装电池，电池管理器收集插拔式电池的电池信息并将电池信息发送至车载通信终端，然后由车载通信终端将电池信息发送至控制管理中心和服务器群。

进一步的，所述插拔式电池在充电阶段、换电阶段和用电阶段的使用信息均被上传至控制管理中心和服务器群。

进一步的，所述控制管理中心和服务器群与所述车用子系统、充电站子系统和换电站子系统之间的通讯经过加密后进行。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明将充电、车用、换电、控制管理中心和服务器群通过网络连接为一体，把复杂庞大的控制和资料厍，分解成独立的较小单元，将电池的使用(放电)、充电、换电池三个状态分别独立并统一进行跟踪管理，使多个独立团队能够有效配合，一同完成复杂任务，构成高效益的汽车电池使用和管理技术。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

图2为本发明中车用子系统的系统框图。

图3为本发明中充电站子系统的系统框图。

图4为本发明中换电站的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1至4所示，本实施例提供了一种插拔式网络电池系统，该网络电池系统将电池独立出来，作为一件可更换的产品，在其上设置有充放电接口和光通信接口，同时，配置充电站、换电站，电池在充电站、换电站和车辆上进行使用，一个新出厂的电池，若需要先行充电则先输送至充电站充电，然后再由充电站输送至换电站，电动车在换电站进行电池的更换，而不直接到充电站对电池进行充电。在本实施例中电池不再是一直跟随着电动车，而会在电动车、充电站、换电站之间轮换，电池通过网络被统一集中管理，车主也无需再对电池进行买单，而只需对电池所携带的电量进行付费。

本实施例中，包括有以下四个系统：车用子系统、充电站子系统、换电站子系统和控制管理中心和服务器群，四个子系统分别安装在车辆上、充电站内、换电站内，而控制管理中心和服务器群则为后台服务端。四个子系统分别对电池进行跟踪管理，相关的信息被收集汇总到控制管理中心和服务器群。

本实施例中各子系统的介绍如下：

车用子系统对应电池的使用阶段(用电阶段)，其装载于汽车上，包括电池管理器和车载通信终端，电池管理器收集插拔式电池的电池信息并将电池信息发送至车载通信终端，车载通信终端用于与外界通信；其中，电池管理器设置有第一处理器和直流电压变换器；其中，直流电压变换器通过电池动力总线与插拔式电池并联(最多可以连接256个插拔式电池)，使得电池的电压经过升压后驱动电机和其他车载用电设备；第一处理器通过CAN总线连接车载通信终端；第一处理器通过光电转换接口与插拔式电池上的光通信接口连接，直流电压变换器通过电池动力总线与插拔式电池上的充放电接口连接。在电池使用过程中，处理器收集插拔式电池的电池信息并将收集的电池信息发送至车载通信终端，然后由车载通信终端将电池信息发送至控制管理中心和服务器群，上述的电池信息包括有：用电设备代码、用电设备位置、电池身份信息、放电信息及放电时间。

充电站子系统对应电池的充电阶段，即使用后的电池进行再充电，其设置于充电站内，包括充电单元、充电站路由器、光通信接口和与充电单元连接的充电控制器；其中，充电控制器主要用于控制充电单元对电池的充放电，充电单元包括有交流直流转换电路和与充电站路由器连接的第二处理器，交流直流转换电路将市电转换成直流对电池进行充电，第二处理器通过光电转换接口与插拔式电池连接，充电站路由器连接到公共互联网。充电信息包括：充电站编号、电池身份信息、充电状态、充电时间。在充电阶段，充电站的充电单元对插拔式电池进行充电，同时，通过网络将充电站的充电信息发送至控制管理中心和服务器群。

换电站子系统，包括光电转换接口、换电站路由器、换电服务终端和无线通信终端，换电站子系统向控制管理中心和服务器群报送站内电池信息；其中，换电服务终端通过换电站路由器与无线通信终端和光电转换接口连接，光电转换接口用于连接插拔式电池。换电站子系统的站内电池信息包括：换电站编号，电池身份信息，换电状况和收费信息。换电站相当于一个中转站，其用充满的电池更换使用后的电池，电动车通过插拔式完成电池的拆卸及安装，车主电池更换动作均在换电站进行，而车主不再直接与充电站进行对接，避免了长时间充电对时间的消耗。

控制管理中心和服务器群，属于后台服务端，上述的车用子系统、充电站子系统和换电站子系统均通过网络与控制管理中心和服务器群实现通信。其包括电脑控制管理终端、电池身份认证服务器、充电站管理服务器、帐户管理服务器、操作员管理服务器和用户注册查询服务器。其中，电池身份认证服务器用于对电池身份的认证及记录，对应电池身份信息；充电站管理服务器对应充电站子系统，用于管理充电站；帐户管理服务器、操作员管理服务器和用户注册查询服务器则分别对应账户、操作员及用户的管理工作。在本实施例中，电池的跟踪管理网络化，用户只需通过对应的平台(如：APP)成为注册用户后，即可实现对自身车辆的电池管理，值得说明的是，前述的电池管理，并非对电池的管理，而实质上是对车辆电量的管理，其以电池为载体。

本发明主要具备以下功能：

一、保密认证，要确保能够在公共互联网上，保密与每个带有独立认证功的电池稳定保密通讯。

二、电池明细使用管理，每次充电，电池都会进行详细检查，所有内容都会被编成纪录，由中央贮存系统保存。

三、充电站明细操作与设备详细纪录，操作员的上下岗纪录，所有充电器的配置纪录，每个充电设备的完整使用纪录都会被编成纪录，由服务器保存。

四、实时换电站状态显示，通过互联网页，把每个换电站的位置，电池贮备，视像等讯息提供有需要的用户。

五、账务管理，每个换电站间电池的补充，维修，经营运作资料，作完整全面的管理。

六、车主与移动应用的管理，使每辆与互联网连接的车主，能够通过移动应用程式，对车辆控制和监察。

七、管理中心控制，实时显示重要的内容，容许团队对大型电池系统作全面管理。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.插拔式网络电池系统，其特征在于，包括：

插拔式电池，其上设置有充放电接口和光通信接口，用于供电，插拔式电池既能够通过插拔方式安装在汽车上，又能够安装在换电站内，还能够安装在充电站内；

车用子系统，装载于汽车上，包括电池管理器和车载通信终端，所述电池管理器收集插拔式电池的电池信息并将电池信息发送至车载通信终端，所述车载通信终端用于与外界通信；所述电池管理器包括有第一处理器和直流电压变换器；其中，直流电压变换器通过电池动力总线与所述插拔式电池并联，使得电池的电压经过升压后供电；所述第一处理器通过CAN总线连接车载通信终端；所述第一处理器通过光电转换接口与所述插拔式电池上的光通信接口连接，

所述直流电压变换器通过电池动力总线与所述插拔式电池上的充放电接口连接；

充电站子系统，设置于充电站内，包括充电单元、充电站路由器、光通信接口和与所述充电单元连接的充电控制器，充电站子系统通过网络将充电站的充电信息发送至控制管理中心和服务器群；

换电站子系统，包括光电转换接口、换电站路由器、换电服务终端和无线通信终端，换电站子系统向控制管理中心和服务器群报送站内电池信息；

控制管理中心和服务器群，通过网络连接所述车用子系统、充电站子系统和换电站子系统，其包括电脑控制管理终端、电池身份认证服务器、充电站管理服务器、帐户管理服务器、操作员管理服务器和用户注册查询服务器；

其中，所述车用子系统收集并汇总的电池信息包括：用电设备代码、用电设备位置、电池身份信息、放电信息及放电时间；

所述充电单元包括有交流直流转换电路和与所述充电站路由器连接的第二处理器，其中，交流直流转换电路将市电转换成直流对电池进行充电，第二处理器通过光电转换接口与插拔式电池连接，所述充电站路由器连接到公共互联网。

2.根据权利要求1所述的插拔式网络电池系统，其特征在于，所述充电信息包括：充电站编号、电池身份信息、充电状态、充电时间。

3.根据权利要求1所述的插拔式网络电池系统，其特征在于，所述换电服务终端通过换电站路由器与所述无线通信终端和所述光电转换接口连接，所述光电转换接口用于连接插拔式电池。

4.根据权利要求3所述的插拔式网络电池系统，其特征在于，所述换电站子系统的站内电池信息包括：换电站编号，电池身份信息，换电状况和收费信息。

5.根据权利要求1至4任一项所述的插拔式网络电池系统的实现方法，其特征在于，布置对电池进行集中充电的充电站；用于更换车辆使用后的电池的换电站；车载终端；三者的信息通过控制管理中心和服务器群实现收集、交互，其中，充电站内设置充电站子系统，换电站内设置换电站子系统，车载终端设置车用子系统；

充电阶段，充电站的充电单元对插拔式电池进行充电，同时，通过网络将充电站的充电信息发送至控制管理中心和服务器群；

换电阶段，换电站接收充满电的电池后，在车主进行电池更换时，将充满电的电池更换给车主，并接收车主使用后的电池，再将使用后的电池输送至充电站进行充电；同时，通过网络将换电站的站内电池信息发送至控制管理中心和服务器群；

用电阶段，车辆安装电池，电池管理器收集插拔式电池的电池信息并将电池信息发送至车载通信终端，然后由车载通信终端将电池信息发送至控制管理中心和服务器群。

6.根据权利要求5所述的插拔式网络电池系统的实现方法，其特征在于，所述插拔式电池在充电阶段、换电阶段和用电阶段的使用信息均被上传至控制管理中心和服务器群。

7.根据权利要求6所述的插拔式网络电池系统的实现方法，其特征在于，所述控制管理中心和服务器群与所述车用子系统、充电站子系统和换电站子系统之间的通讯经过加密后进行。