CN105914820A - 带有识别功能的分离式移动电源及其认证识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有识别功能的分离式移动电源及其认证识别方法，该移动电源包括电源适配模块、可拆卸连接在电源适配模块上的电池模块及位于电源适配模块或电池模块上的提醒单元；电源适配模块包括第一控制器，电池模块包括第二控制器、与第二控制器连接的电池电芯、及分别与第二控制器、电池电芯连接的充放电识别单元。本发明的电池模块与电源适配模块连接时，充放电识别单元与第一控制器进行通信，对电池模块的状态信息进行识别和计算池电芯充放电的次数或/和充放电的总时长，杜绝盗版电池模块、盗版充放电模块；在电池模块还设置提醒单元，在电池到达使用寿命之前提前预警，最大限度降低移动电源发生危险的几率；使用方便、安全以及用户体验佳。

Description

带有识别功能的分离式移动电源及其认证识别方法

技术领域

本发明涉及移动电源，更具体地说是指带有识别功能的分离式移动电源以及其认证识别方法。

背景技术

随着人们对移动电源容量需求的增大，现有的移动电源体积、重量都越来越大，非常不利于用户的携带及使用。为此，将电池模块(主要包括电池电芯和电池保护电路等)和电源适配模块(主要用于电池充电和放电的管理)分离的分离式移动电源应运而生。分离式移动电源一般配备有多个小容量的电池，当移动电源没电时，只需要更换一节电池就可以马上使用，换下的没电的电池可以插到充电座上充电，极大提升了用户使用的便捷性。

然而，该类分离式移动电源还存在一些缺陷，例如，由于一套分离式移动电源配备多个电池，用户在购买电池时容易买到假货，由于电源适配模块与正品电池的参数是匹配的，而假货的品质难以保证，因此长期对假货电池进行充放电容易出现问题。另外，由于多个备用电池的容量一般较小，因此充电次数较频繁，如果没有提前提醒用户该电池的使用寿命及充电次数限制，则一旦电池失效，用户则需要立即购买新的电池，用户体验不佳。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供带有识别功能的分离式移动电源及其认证识别方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：带有识别功能的分离式移动电源，包括电源适配模块以及电池模块，所述电池模块可拆卸连接在所述电源适配模块上；

所述电源适配模块包括第一控制器，所述电池模块包括第二控制器、与所述第二控制器连接的电池电芯、以及分别与所述第二控制器、所述电池电芯连接的充放电识别单元；所述第一控制器以及所述第二控制器用于完成所述电源适配模块与所述电池模块的信息通信；所述充放电识别单元以及所述第二控制器用于识别并分别计算所述电池电芯的状态信息；

所述分离式移动电源还包括位于所述电源适配模块或所述电池模块上的用于示出所述电池电芯的状态信息的提醒单元，所述状态信息包括所述电池电芯充放电的次数或/和充放电的总时长。

其进一步技术方案为：所述充放电识别单元包括位于所述电池模块外端的USB接头以及所述USB接头连接的电阻电容网路，所述电阻电容网路与所述第一控制器电性连接。

其进一步技术方案为：所述电源适配模块还包括与所述第一控制器连接的充电接入控制单元，以断开外部电源与所述电池电芯的电性连接。

其进一步技术方案为：所述电源适配模块还包括与所述第一控制器连接的负载识别单元，用于检测接入到所述电源适配模块的负载所支持的最大充电电流，而后通过所述第一控制器调整所述电池电芯的放电电流，以满足负载的需求。

其进一步技术方案为：所述电源模块还包括与所述第一控制器连接的加速度传感器，当所述第一控制器检测到所述加速度传感器产生加速度后，会将所述充放电识别单元检测到的电池电量情况发送给所述提醒单元。

其进一步技术方案为：所述电池模块的外端设有连接端口，所述连接端口包括若干个触点，中间的所述触点是信号线，负责所述电池模块与所述电源适配模块之间的通信。

其进一步技术方案为：所述带有识别功能的分离式移动电源还包括电池充电模组，所述电池充电模组包括若干个充电座，所述充电座与所述电池模块可拆卸连接。

本发明还提供了带有识别功能的分离式移动电源的认证识别方法，具体步骤如下：

S1，所述第一控制器、所述第二控制器均存储有一主密钥，所述第二控制器还存储有电池模块ID号；

S2，所述电池模块与所述电源适配模块连接后，所述第一控制器向所述第二控制器发送指令以获取电池模块ID号；

S3，所述第二控制器收到所述第一控制器的请求指令之后，发送电池模块ID号给第一控制器；

S4，所述第一控制器生成一个随机数Ran，将这个随机数Ran同ID号码一起通过第一加密算法加密，所述第一加密算法采用的密钥为所述主密钥；

S5，所述第二控制器收到加密数据包后，用所述第一加密算法和主密钥解密数据，取出数据包中的ID号码跟自身的ID号码进行比较，如果ID相同则认证通过，同时将所述随机数Ran作为后续通信的临时密钥。

其进一步技术方案为：当所述电源适配模块与所述电池模块之间需要传数据时，在所述S1中，第二控制器将需要传输的数据用第二加密算法加密，加密的密钥为所述随机数Ran。

其进一步技术方案为：当所述电源适配模块与所述电池模块之间需要传数据时，在所述S2中，所述第一控制器收到数据后，用第二加密算法和所述随机数Ran解密。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明的带有识别功能的分离式移动电源，通过电池模块设置充放电识别单元，当电池模块与电源适配模块连接时，充放电识别单元与第一控制器进行通信，对电池模块的状态信息进行识别和计算池电芯充放电的次数或/和充放电的总时长，杜绝了盗版电池模块、盗版充放电模块；并且在电池模块还设置提醒单元，在电池到达使用寿命之前可以提前预警，告知使用者需要更换电池，这样最大限度降低移动电源发生危险的几率；使用方便、安全以及用户体验佳。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明具体实施例提供的带有识别功能的分离式移动电源的立体结构示意图；

图2为本发明具体实施例提供的带有识别功能的分离式移动电源的爆炸结构示意图；

图3为本发明具体实施例供的带有识别功能的分离式移动电源的电路示意图；

图4为本发明具体实施例提供的充放电识别单元的电路示意图一；

图5为本发明具体实施例提供的充放电识别单元的电路示意图二；

图6为本发明具体实施例提供的充放电识别单元的电路示意图三；

图7为本发明具体实施例提供的充电接入控制单元的电路示意图；

图8为本发明具体实施例提供的负载识别单元的电路示意图；

图9为本发明具体实施例提供的带有识别功能的分离式移动电源的原理框图。

附图标记

10 电池模块 20 电源适配模块

30 触点 40 充放电识别单元

50 充电接入控制单元 60 负载识别单元

70 电池电芯 80 第二控制器

90 充电座 91 第一控制器

92 提醒单元

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1～9所示的具体实施例，本实施例提供的带有识别功能的分离式移动电源，可以运用在户内或者户外，实现使用方便、安全以及用户体验佳的充电过程。

带有识别功能的分离式移动电源，包括电源适配模块20以及电池模块10，其中，电池模块10可拆卸连接在电源适配模块20上；将电池模块10和电源适配模块20独立成两个不同的部分，因此，称之为“分离式”。

电源适配模块20包括第一控制器91，电池模块10包括第二控制器80、与该第二控制器80连接的电池电芯70、以及分别与第二控制器80、电池电芯70连接的充放电识别单元40；第一控制器91、第二控制器80用于完成电源适配模块20与电池模块10的信息通信；充放电识别单元40、第二控制器80用于识别并分别计算电池电芯70的状态信息。

分离式移动电源还包括位于电源适配模块20或电池模块10上的用于示出电池电芯70的状态信息的提醒单元92，其中，状态信息包括该电池电芯70充放电的次数或/和充放电的总时长。

在电池模块10里面加入了充放电识别单元40，电池模块10跟电源适配模块20对接组成移动电源后，两者之间可以通信，数据可以交互，通过数据的交互设计了一个认证算法，两者之间可以通过认证算法来相互鉴别真伪，这样就杜绝了盗版电池模块10、盗版充放电模块。

电池模块10带有充放电识别单元40，用于识别并分别计算电池电芯70的状态信息，可以实时记录电池当前的使用次数和已充电时长，在电池到达使用寿命之前可以提前预警，告知使用者需要更换电池，这样最大限度降低移动电源发生危险的几率。

上述的带有识别功能的分离式移动电源，通过电池模块10设置充放电识别单元40，当电池模块10与电源适配模块20连接时，充放电识别单元40与第一控制器91进行通信，对电池模块10的状态信息进行识别和计算池电芯充放电的次数或/和充放电的总时长，杜绝了盗版电池模块10、盗版充放电模块；并且在电池模块10还设置提醒单元92，在电池到达使用寿命之前可以提前预警，告知使用者需要更换电池，这样最大限度降低移动电源发生危险的几率；使用方便、安全以及用户体验佳。

更进一步的，上述的提醒单元92为显示器或者语音播放器或指示灯。智能记录电量充放电次数，并报警提醒，由于电池对于充放电次数是有次数限制的，所以当检测到充放电次数超过电池实际使用寿命时，提醒单元92就会发出指示灯闪烁或语音播放器播放语音或显示器显示报警信号来报警，指示此电池已经超过使用寿命。

另外，上述的充放电识别单元40包括位于电池模块10外端的USB接头以及USB接头连接的电阻电容网路，电阻电容网路与第一控制器91电性连接。

如图4至图6所示，当外部手机或负载通过USB接头插入时，与接头外壳连接的电阻电容网路会把PB信号短时间拉低，从而使电源管理IC进入放电状态，开始对外放电。在移动电源对外放电时OUT5V有5伏电压输出，没有放电时OUT5V电压为0，此电压经过电阻分压后OUTDETECT信号供第二控制器80检测，第二控制器80统计放电总时间，超过10小时连续放电时间后，第二控制器80通过控制电阻电容网路输出OUT_PW信号，强制切断对外放电电压输出，起到保护作用。

更进一步的，电源适配模块20还包括与第一控制器91连接的充电接入控制单元50，以断开外部电源与电池电芯70的电性连接。

如图7所示，当给移动电源充电时间超过限定的时间如10小时后，第一控制器91通过控制VIN_PW信号，强制切断输入电源，结束充电过程，起到保护作用。10小时断电保护是指传统的移动电源当给移动电源充电时，充满电后移动电源的充放电芯片会切断充电电流，达到防止电池过充的目的。在原有第一控制器91保护的基础上再多加一重保护：当充电满10小时的时候，不管第一控制器91的保护是否起作用都会强制断电。这样又多加了一重保护。

在本实施例中，电源适配模块20还包括与第一控制器91连接的负载识别单元60，用于检测接入到所述电源适配模块20的负载所支持的最大充电电流，而后通过第一控制器91调整电池电芯70的放电电流，以满足负载的需求。

如图8所示，D-上提供2.0V，D+上提供2.7V电压，支持苹果divider 2模式最大功率10W输出，使智能手机和平板电脑可以使用支持的大功率模式充电，缩短总体充电时间。当手机插上充电时，可以识别出手机能支持的最大充电电流(有些手机是1A电流充电，有些手机是2A电流充电)，并输出与之相匹配的电流。

另外，电源适配模块20还包括与所述第一控制器91连接的加速度传感器，当所述第一控制器91检测到该加速度传感器产生加速度后，会将充放电识别单元40检测到的电池电量情况发送给所述提醒单元92。当摇动电源适配模块20时，加速度传感器会产生加速度，通过单位时间内加速度的变化量来判断，当连续采样10次，有6次超过设置的阀值时则认为模块处于晃动状态，这时候，指示灯显示当前电量。

在本实施例中，上述的电池模块10与电源适配模块20采用磁吸合方式连接。

另外，电池模块10和电源适配模块20的对接头有防反接功能，电池模块10的外端设有连接端口，该连接端口包括若干个触点30，中间的触点30是信号线，负责电池模块10与电源适配模块20之间的通信。电源和地各两个触点30对称分布，这样，电池模块10和电源适配模块20之间可以以任何一个方向对接，防止出现反接。

在本实施例中，该带有识别功能的分离式移动电源还包括电池充电模组，电池充电模组包括若干个充电座90，充电座90与电池模块10可拆卸连接，电池分成小容量之后每块电池可以单独在充电座90上同时充电(充电座90有2块同充、4块同充、6块同充等不同版本)，这种分布式的充电方式使得整体充电时间按照倍数缩短(比如如果是12000mah按照1A电流充电需要12小时充满，分成3节4000mah之后，总容量不变，充电时间缩短到4小时)；当正在使用的移动电源没电时，只需要更换一节电池就可以马上使用，换下的没电的电池可以插到充电座90上充电。这样就解决了上述提到的传统移动电源的第三个问题；电池分成小容量电池之后，使得移动电源整体体积变小，就算是有大容量的需求，只需要多佩戴几块闲置电池即可，使用者在使用时的使用体积是不变的。

具体的，电池模块10和所述充电座90采用磁吸合的方式连接，吸合之后两部分通过插针对接给电池模块10充电。

本实施例中，MICROUSB为电源适配模块对外放电时的连接端口，USB为电源适配模块给电源模块充电时的连接端口。

当外部手机或负载等电池模块通过USB接头插入时，充放电识别单元中与接头外壳连接的电阻电容网路R13 715K以及R12 715K会把PB信号短时间拉低，PB信号会传输到第一控制器91，从而使第一控制器91输出信号驱使NPG信号为低电压，此时Q1打开，OUT_5V输出5V电压，进入放电状态，开始对外放电。

在电源适配模块对外放电时OUT5V有5伏电压输出，没有放电OUT5V电压为0，此电压经过电阻分压后OUTDETECT信号供第一控制器91检测，此时OUTDETECT信号为2.5V，第一控制器91接收到输入检测信号时，开始统计放电总时间，超过10小时连续放电时间后，第一控制器91输出OUT_PW信号，该OUT_PW信号控制放电5V输出开关，经过R32 1K后Q6以及Q4打开，使得OUT5V电压为0，强制切断对外放电电压输出，起到保护作用。当给移动电源充电时间超过限定的时间如10小时后，第一控制器91输出VIN_PW信号，VIN_PW信号控制放电5V输出开关，经过R34 1K后Q5以及Q3打开，使得+5V通道断开，强制切断输入电源，结束充电过程，起到保护作用。

每次外部手机或负载通过USB接头插入时，充放电识别单元40的PB输出信号给第一控制器91反馈充电的信息，第一控制器91依次累计充电次数，当检测到充放电次数超过电池实际使用寿命时，第一控制器91会驱动提醒单元92(即图3中的LED)就会发出指示灯闪烁来报警，指示此电池已经超过使用寿命。

当摇晃电源适配模块40时，电源适配模块40内的加速度传感器会给第一控制器91一个信号，驱动第一控制器91将充放电识别单元40检测到的电池电量情况发送给提醒单元92。

在对电池模块进行充电处理时，需要先进行负载识别，此过程中，J2中的D-上提供2.0V，D+上提供2.7V电压，经过不同的电阻分流后，输出不同的电流，从而使得输出的功率不同，实现对负载进行功率识别，缩短总体充电时间后。

本发明还提供了带有识别功能的分离移动电源的认证识别方法，即第一控制器91、第二控制器80之间的信息通信方法，具体步骤如下：

S1，第一控制器91、第二控制器80均存储有一主密钥，所述第二控制器80还存储有电池模块10ID号；

S2，电池模块10与电源适配模块20连接后，所述第一控制器91向第二控制器80发送指令以获取电池模块10ID号；

S3，第二控制器80收到第一控制器91的请求指令之后，发送电池模块10ID号给第一控制器91；

S4，第一控制器91生成一个随机数Ran，将这个随机数Ran同ID号码一起通过第一加密算法加密，所述第一加密算法采用的密钥为所述主密钥；

S5，第二控制器80收到加密数据包后，用所述第一加密算法和主密钥解密数据，取出数据包中的ID号码跟自身的ID号码进行比较，如果ID相同则认证通过，同时将所述随机数Ran作为后续通信的临时密钥。

更进一步的，当电源适配模块20、电池模块10之间需要传数据时，传数据的具体步骤如下：

在上述的S1中，第二控制器80将需要传输的数据用第二加密算法加密，加密的密钥为所述随机数Ran。

并且，在上述的S2中，第一控制器91收到数据后，用第二加密算法和所述随机数Ran解密。

这样，每次电池模块10和电源适配模块20的通信都是使用临时密钥，这样就避免了数据被复制攻击的风险。有效地保证了数据安全。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.带有识别功能的分离式移动电源，其特征在于，包括电源适配模块以及电池模块，所述电池模块可拆卸连接在所述电源适配模块上；

所述电源适配模块包括第一控制器，所述电池模块包括第二控制器、与所述第二控制器连接的电池电芯、以及分别与所述第二控制器、所述电池电芯连接的充放电识别单元；所述第一控制器以及所述第二控制器用于完成所述电源适配模块与所述电池模块的信息通信；所述充放电识别单元以及所述第二控制器用于识别并分别计算所述电池电芯的状态信息；

所述分离式移动电源还包括位于所述电源适配模块或所述电池模块上的用于示出所述电池电芯的状态信息的提醒单元，所述状态信息包括所述电池电芯充放电的次数或/和充放电的总时长。

2.根据权利要求1所述的带有识别功能的分离式移动电源源，其特征在于，所述充放电识别单元包括位于所述电池模块外端的USB接头以及所述USB接头连接的电阻电容网路，所述电阻电容网路与所述第一控制器电性连接。

3.根据权利要求2所述的带有识别功能的分离式移动电源，其特征在于，所述电源适配模块还包括与所述第一控制器连接的充电接入控制单元，以断开外部电源与所述电池电芯的电性连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的带有识别功能的分离式移动电源，其特征在于，所述电源适配模块还包括与所述第一控制器连接的负载识别单元，用于检测接入到所述电源适配模块的负载所支持的最大充电电流，而后通过所述第一控制器调整所述电池电芯的放电电流，以满足负载的需求。

5.根据权利要求4所述的带有识别功能的分离式移动电源，其特征在于，所述电源模块还包括与所述第一控制器连接的加速度传感器，当所述第一控制器检测到所述加速度传感器产生加速度后，会将所述充放电识别单元检测到的电池电量情况发送给所述提醒单元。

6.根据权利要求1至3任一项所述的带有识别功能的分离式移动电源，其特征在于，所述电池模块的外端设有连接端口，所述连接端口包括若干个触点，中间的所述触点是信号线，负责所述电池模块与所述电源适配模块之间的通信。

7.根据权利要求1至3任一项所述的带有识别功能的分离式移动电源源，其特征在于，所述带有识别功能的分离式移动电源还包括电池充电模组，所述电池充电模组包括若干个充电座，所述充电座与所述电池模块可拆卸连接。

8.带有识别功能的分离式移动电源的认证识别方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1，所述第一控制器、所述第二控制器均存储有一主密钥，所述第二控制器还存储有电池模块ID号；

S2，所述电池模块与所述电源适配模块连接后，所述第一控制器向所述第二控制器发送指令以获取电池模块ID号；

S3，所述第二控制器收到所述第一控制器的请求指令之后，发送电池模块ID号给第一控制器；

S4，所述第一控制器生成一个随机数Ran，将这个随机数Ran同ID号码一起通过第一加密算法加密，所述第一加密算法采用的密钥为所述主密钥；

S5，所述第二控制器收到加密数据包后，用所述第一加密算法和主密钥解密数据，取出数据包中的ID号码跟自身的ID号码进行比较，如果ID相同则认证通过，同时将所述随机数Ran作为后续通信的临时密钥。

9.根据权利要求8所述的带有识别功能的分离式移动电源的认证识别方法，其特征在于，当所述电源适配模块与所述电池模块之间需要传数据时，在所述S1中，第二控制器将需要传输的数据用第二加密算法加密，加密的密钥为所述随机数Ran。

10.根据权利要求8所述的带有识别功能的分离式移动电源认证识别方法，其特征在于，当所述电源适配模块与所述电池模块之间需要传数据时，在所述S2中，所述第一控制器收到数据后，用第二加密算法和所述随机数Ran解密。