CN108832693A - 共享电池模式的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种共享电池模式的系统及方法。该系统，包括电池、用于给电池充电的充电桩、用户终端及云端服务器；所述电池、充电桩、用户终端分别通过网络与云端服务器连接；云端服务器还与一用于存放云端服务器得到的有关大数据的网络存储器连接。本发明当电池电用完后，无需长时间的等待充电，只需要更换一个有电的电池，并且电池上的定位系统、能量管理系统、通信系统、控制系统可以显示目前电池位于何处，也可以告诉车主哪里有可用的充满电的电池，依托用户终端及云端服务器、网络存储器的大数据和云计算资源，帮助车主制定出行路线方案，以及提前规划何时何处更换电池，省时省力，方便电池使用，同时也使电池的管理更加精准，维护更加可靠。

Description

共享电池模式的系统及方法

技术领域

本发明总体涉及电池及大数据、云计算、物联网、移动互连领域，具体而言，通过“大云物移”，方便了电池的管理与使用。

背景技术

当前，大数据、云计算、物联网、移动互连技术发展突飞猛进，个人计算已成为每个人生活不可或缺的部分，存储技术日新月异，通信方式更加多元化，带宽也越来越大。以“共享单车”等把传统行业和“大云物移”结合出现的新商业模式，极大的便利了人们的生活。

现有的电动车(如电动汽车、电动自行车等)，均是采用直充的方式给电池充电。采用这种方式，充电时间长，并且，在充电功率比较大的充电桩，过大的充电电流，不得不对现有的配电网络进行改造(如，更换大容量的配变，更换截面积更大的电缆等)，这不利于电动车的使用推广，不利于新能源替代，不利于可再生能源的使用，不利于避免弃风弃光问题，空气质量得不到改善，环境污染得不到缓解，长此以往会造成能源危机。

发明内容

因此，本发明提供一种共享电池模式的系统及方法，电动车的车身与电池资产归属分离，车身归车主所有，电池归“共享电池”运营企业所有。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种共享电池模式的系统，其包括电池、用于给电池充电的充电桩、用户终端及云端服务器；所述电池、充电桩、用户终端分别通过网络与云端服务器连接；所述云端服务器还与一用于存放云端服务器得到的有关大数据的网络存储器连接。

在本发明一实施例中，所述电池包括作为储存能量的载体的电池本体、定位系统、用于监测电池信息的能量管理系统、用于与云端服务器通信的电池通信系统及电池控制系统；所述电池控制系统分别与电池本体、定位系统、能量管理系统、电池通信系统、充电桩连接。

在本发明一实施例中，所述的能量管理系统包括：保护功能模块，根据电池的各项性能指标，对电池进行保护；数据存储模块，作为电池各项数据的储存介质；电压、电流检测模块，实时检测电池的放电电压、放电电流或是充电电压、充电电流；温度检测模块，实时检测电池的温度，有缺陷及时告警，保护电池以及用户的安全；功率检测模块，实时检测电池的放电功率或者充电功率；内置充电管理模块，对充电过程进行管理，根据电池温度各项指标，实时调整充电速度；后备态管理，当有多个电池组成电池组使用时，根据各个电池的电量多少、需要出力多少，实时切换电池的后备态状态，获得不同情况下的输出功率，并且当电池电量不足时，由电量充足的后备电池转为使用电池，电量不足的电池转为后备电池；电量计量模块，用于计量输入的或者输出的电量，以及电池自身所保有的电量；健康状态检测模块，根据各项性能指标数据，检测电池的健康状态，给出保养、护理建议，以及电池寿命预测；以及均衡管理模块，通过主动均衡、被动均衡、基于变压器、双向DCDC、电感、电容或电阻实现均衡管理。

在本发明一实施例中，所述充电桩包括充电桩本体、锁体及充电桩控制系统；所述充电桩控制系统与电池连接；所述锁体设置在充电桩本体上或电池上。

在本发明一实施例中，所述充电桩还包括充电桩通信模块；所述充电桩通信模块与云端服务器连接。

在本发明一实施例中，所述用户终端包括：身份识别功能模块，用于识别电池的身份；地图展示及识别功能模块，用于在电子地图上展示电池所处的位置以及剩余电量等信息；路径规划功能模块，根据用户的位置以及将要去的目的地点，规划出合理、快捷的出行路径，并通知车主哪里有可用的充满电的电池，并且依托大数据和云计算资源，提前规划何时何处更换电池，方便电池使用、更换；已用电池基本信息展示模块，用于展示过去已经使用过的电池信息；在用电池基本信息展示模块，用于展示正在使用的电池的信息；可用电池基本信息展示模块，用于展示可用电池的信息；以及计费模块，主要用于结算使用电池的费用。

较佳的，所述的身份识别功能模块以采用扫描二维码、蓝牙、射频识别RFID，或者近场通讯NFC进行电池身份的识别。

本发明还提供一种共享电池模式的方法，其包括以下步骤：步骤S1：电池上的定位系统、能量管理系统、电池通信系统、电池控制系统可以把目前电池数据信息发送给云端服务器，云端服务器在线监控实时评估电池的健康状态；云端服务器接收用户终端发出的用电请求，根据用户的位置以及将要去的目的地点，规划出合理、快捷的出行路径，通知车主哪里有可用的充满电的电池，并且依托用户终端、云端服务器、网络存储器的大数据和云计算资源，根据在用电池的剩余电量、放电功率、行车速度，以及充满电的可用电池的位置，帮助车主制定出行路线方案，提前规划何时何处更换电池的合理路径；同时，依托云端服务器、网络存储器记录的各项电池数据信息，实时监控每个电池的健康状态并规划检修周期；步骤S2：电池在不使用时，放在专用的充电桩上充电，并锁住；步骤S3：当需要使用电池时，使用用户终端识别并获取电池的身份信息，并向云端服务器发送使用电池的请求；云端服务器接到请求后，向电池下发相关指令；指令下发到电池欧电池桩后，锁体打开；步骤S4：锁体打开后，车主取下电池使用；步骤S5：电池使用完后需要归还电池，归还电池时需要将电池放置在充电桩指定位置上，连接好电池与充电桩之间的充电线与控制线，当电池与充电桩之间的充电线与控制线连接好后，拨动锁开关，锁上电池，电池锁好后，向云计算服务平台发送命令，通知云端服务器电池已经完成了归还，云计算服务平台接到电池已经完成归还的命令后，根据电池的使用时间以及使用的电能量进行费用的结算，费用结算完成后，将本次使用电池数据信息及费用返回用户终端，并显示给用户。

与现有技术相比，本发明的有益效果是，当电池电用完后，无需长时间的等待充电，只需要更换一个有电的电池，并且电池上的定位系统、能量管理系统、通信系统、控制系统可以显示目前电池位于何处，也可以告诉车主哪里有可用的充满电的电池，并且依托用户终端及云端服务器、网络存储器的大数据和云计算资源，还可以帮助车主制定出行路线方案，以及提前规划何时何处更换电池，省时省力，方便电池使用，同时也使电池的管理更加精准，维护更加可靠。

附图说明

图1为本发明系统一个具体实施例的系统结构示意图。

图2为本发明系统一个具体实施例电池主要组成部分示意图。

图3为本发明系统一个具体实施例电池中能量管理系统的主要组成部分示意图。

图4为本发明共享电池模式的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的模式，电动车的车身与电池资产归属分离，车身归车主所有，电池归“共享电池”运营企业所有。

图1为本发明系统一个具体实施例的系统结构100。

该系统结构包括电池105，具体地，图2为了电池105的一种示例性结构，主要包含电池本体310，作为储存能量的载体；定位系统315(如GPS全球定位系统，北斗卫星定位系统，但不限于此)，用于确定电池的地理位置；能量管理系统320，用于监测电池信息(如电量，电池温度、充电电流、充电电压、充电功率、放电电流、放电电压、放电功率等，但不限于此)，通过在线监控实时评估电池的健康状态；还具备数据存储、均衡管理、电量计量、充电管理、后备管理及保护功能等；电池通信系统325(优选的，采用无线通信方式)，用于与云端服务器进行通信；电池控制系统330，用于整体控制及与充电桩进行交互。

具体地，图3以框图形式为了电池105中能量管理系统320的主要组成部分的一种示例性系统结构图，主要包含保护功能模块410，根据电池的各项性能指标，对电池进行保护；数据存储模块415，作为电池各项数据的储存介质；电压、电流检测模块420，实时检测电池的放电电压、放电电流或是充电电压、充电电流；温度检测模块425，实时检测电池的温度，有缺陷及时告警，保护电池以及用户的安全；功率检测模块430，实时检测电池的放电功率或者充电功率等；内置充电管理模块435，对充电过程进行管理，根据电池温度等各项指标，实时调整充电速度等；后备态管理440，当有多个电池组成电池组使用时，根据各个电池的电量多少、需要出力多少，实时切换电池的后备态状态，获得不同情况下的输出功率，并且当电池电量不足时，由电量充足的后备电池转为使用电池，电量不足的电池转为后备电池等管理功能；电量计量模块445，用于计量输入的或者输出的电量，以及电池自身所保有的电量等；健康状态检测模块450，根据各项性能指标数据，检测电池的健康状态，给出保养、护理建议，以及电池寿命预测等；均衡管理模块455，由于电池在生产制造和使用过程的差异性，造成电池单体容量、内阻、自放电率、充放电效率等方面存在不一致性，这种不一致性，导致电池组容量的损失，造成使用寿命的下降，并且这种不一致性，会随着时间的推移，在温度以及振动条件等随机因素的影响下进一步恶化，均衡管理通过主动均衡、被动均衡、基于变压器、双向DCDC、电感、电容、电阻等手段，实现均衡管理；除以上功能模块，能量管理系统还可以按需引入其他功能模块。

在图1中，所述的电池105数量需足够多，并分布于不同的位置便于用户使用，每个电池105都有唯一的身份标识，并提供识别电池身份的手段(可以采用扫描二维码，或者蓝牙，或者射频识别RFID，或者近场通讯NFC等方式，但不限于此)。

电池105在不使用时，放在充电桩110上充电，所述充电桩主要包含充电桩本体，用于给电池充电；锁体(锁体也可以设置在电池上，当设置在电池上时，充电桩可以没有锁体，优选的，锁体位于充电桩上)，用于锁住电池；控制系统，用于整体控制及与电池进行交互；通信系统(优选的，采用无线通信方式)，用于与服务器进行通信，但通信系统作为可选项，不是必须存在的。

所述的充电桩110数量也需足够多，并分布于不同的位置便于用户使用，较佳地，每个充电桩110也拥有唯一的身份标识，但这一点不是必须的。

用户终端115给用户提供使用界面，接受用户的操作指令，通过网络120，把用户指令发送到云端服务器125，云端服务器125把信息储存在网络储存器130中；同样云端服务器125可以读取网络储存器130中的数据，并通过网络120把信息发送给用户终端115，以显示给用户。用户终端115可以获得电池的身份信息。

云端服务器125可以通过网络120与电池105进行信息交互，获得电池的位置，以及电池的信息(如电池身份、电池位置、电量、电池温度、充电电流、充电电压、充电功率、放电电流、放电电压、放电功率、数据存储、均衡管理、电量计量、充电管理、后备管理及保护等，但不限于此)等信息，通过在线监控实时评估电池的健康状态。

较佳地，云端服务器125也可以通过网络120与充电桩110进行信息交互，以获得充电桩110的相关信息(如充电桩身份、充电桩位置、充电电流、充电电压、充电功率、电量计量、充电管理、后备管理及保护等，但不限于此)，较佳地，充电桩与电网调度信息关联，在用电负荷较轻时进行充电，起到一定的削峰填谷作用，有利于吸纳可再生能源发出的不确定的电能量，避免弃风弃光问题。但这一点作为可选项，也不是必须的。

网络存储器130，用于存放云端服务器125得到的有关大数据，比如大量的电池各项数据、充电桩各项数据，用户的各项数据等信息。

本发明还提出一种使用方法。主要流程示意图参见图4。主要包括以下步骤：

步骤S1：:电池上的定位系统(具体地，可以采用GPS全球定位系统，北斗卫星定位系统等，但不限于此)、能量管理系统、通信系统、控制系统可以把目前电池的信息(如电池位置、电池身份、电量，电池温度、放电电流、放电电压、放电功率、数据存储、均衡管理、电量计量、充电管理、后备管理及保护等，但不限于此)等信息发送给云端服务器，通过在线监控实时评估电池的健康状态。并且，根据用户的位置以及将要去的目的地点，规划出合理、快捷的出行路径，并告诉车主哪里有可用的充满电的电池，并且依托大数据和云计算资源，根据在用电池的剩余电量、放电功率、行车速度，以及充满电的可用电池的位置，帮助车主制定出行路线方案，提前规划何时何处更换电池的合理路径，省时省力，方便电池使用、更换，给车主带来最舒适、便捷的用户体验。同时，依托云端服务器、网络存储器记录的各项电池数据信息，实时监控每个电池的健康状态并规划检修周期，使电池的管理更加精准，维护更加可靠。

步骤:S2：电池在不使用的状态，放在专用的充电桩上充电，并锁住。

步骤S3：当需要使用电池时，使用用户终端识别并获取电池的身份信息(可以采用扫描二维码，或者蓝牙，或者射频识别RFID，或者近场通讯NFC等方式进行电池身份的识别，但不限于此)，并向云端服务器发送使用电池的请求；云端服务器接到请求后，向电池下发相关指令；指令下发到电池后，由能量管理系统判断是否电量满，若不满提示“电量未满，请使用其他电池”；若充满，则将锁打开(具体地，若锁为机械锁，可以用密码锁形式打开，若为电动锁，以电动方式打开，当然也可以采用其他的方式)。

步骤S4：锁打开后，车主可以取下电池使用。

步骤S5：电池使用完归还电池时，电池放置在充电桩指定位置上，连接好电池与充电桩之间的充电线与控制线，当电池与充电桩之间的充电线与控制线连接好后，可以上锁的指示灯亮起，提示用户可以关锁，用户在可以上锁指示灯亮起后，拨动锁开关，锁上电池，电池锁好后，向云计算服务平台发送命令，通知服务器电池已经完成了归还，云计算服务平台接到电池已经完成归还的命令后，根据电池的使用时间以及使用的电能量进行费用的结算，费用结算完成后，将本次使用电池的行程详情、使用时间、消耗电能量、花费金额、放电电流、放电电压、放电功率等相关信息返回用户终端，并显示给用户。

电池完成归还后，电池重新进入不使用状态，即流程回到步骤S2。

值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读存储介质中，所述的存储介质，可以是ROM/RAM，磁盘、光盘等。

虽然本发明已经参考各种实施方式说明，但是本领域技术人员可以意识到在不脱离本发明范围的情况下可以做出改变以及相当的可以被代替的原件。另外，在不脱离本发明的实质范围的情况下根据本发明的教导可以做出适应特定情况或材料的许多修改。因此，意思是本发明不限于用于执行本发明的作为预期最佳模式说明的特定实施方式，而是本发明包括落在本发明范围内的所有实施方式。

Claims (8)

1.一种共享电池模式的系统，其特征在于：包括电池、用于给电池充电的充电桩、用户终端及云端服务器；所述电池、充电桩、用户终端分别通过网络与云端服务器连接；所述云端服务器还与一用于存放云端服务器得到的有关大数据的网络存储器连接。

2.根据权利要求1所述的共享电池模式的系统，其特征在于：所述电池包括作为储存能量的载体的电池本体、定位系统、用于监测电池信息的能量管理系统、用于与云端服务器通信的电池通信系统及电池控制系统；所述电池控制系统分别与电池本体、定位系统、能量管理系统、电池通信系统、充电桩连接。

3.根据权利要求2所述的共享电池模式的系统，其特征在于：所述的能量管理系统包括：

保护功能模块，根据电池的各项性能指标，对电池进行保护；

数据存储模块，作为电池各项数据的储存介质；

电压、电流检测模块，实时检测电池的放电电压、放电电流或是充电电压、充电电流；

温度检测模块，实时检测电池的温度，有缺陷及时告警，保护电池以及用户的安全；

功率检测模块，实时检测电池的放电功率或者充电功率；

内置充电管理模块，对充电过程进行管理，根据电池温度各项指标，实时调整充电速度；

后备态管理，当有多个电池组成电池组使用时，根据各个电池的电量多少、需要出力多少，实时切换电池的后备态状态，获得不同情况下的输出功率，并且当电池电量不足时，由电量充足的后备电池转为使用电池，电量不足的电池转为后备电池；

电量计量模块，用于计量输入的或者输出的电量，以及电池自身所保有的电量；

健康状态检测模块，根据各项性能指标数据，检测电池的健康状态，给出保养、护理建议，以及电池寿命预测；

以及均衡管理模块，通过主动均衡、被动均衡、基于变压器、双向DCDC、电感、电容或电阻实现均衡管理。

4.根据权利要求1所述的共享电池模式的系统，其特征在于：所述充电桩包括充电桩本体、锁体及充电桩控制系统；所述充电桩控制系统与电池连接；所述锁体设置在充电桩本体上或电池上。

5.根据权利要求4所述的共享电池模式的系统，其特征在于：所述充电桩还包括充电桩通信模块；所述充电桩通信模块与云端服务器连接。

6.根据权利要求1所述的共享电池模式的系统，其特征在于：所述用户终端包括：

身份识别功能模块，用于识别电池的身份；

地图展示及识别功能模块，用于在电子地图上展示电池所处的位置以及剩余电量；

路径规划功能模块，根据用户的位置以及将要去的目的地点，规划出合理、快捷的出行路径，并通知车主哪里有可用的充满电的电池，并且依托大数据和云计算资源，提前规划何时何处更换电池，方便电池使用、更换；

已用电池基本信息展示模块，用于展示过去已经使用过的电池信息；

在用电池基本信息展示模块，用于展示正在使用的电池的信息；

可用电池基本信息展示模块，用于展示可用电池的信息；

以及计费模块，主要用于结算使用电池的费用。

7.根据权利要求6所述的共享电池模式的系统，其特征在于：所述的身份识别功能模块采用扫描二维码、蓝牙、射频识别RFID，或者近场通讯NFC进行电池身份的识别。

8.一种共享电池模式的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：电池上的定位系统、能量管理系统、电池通信系统、电池控制系统可以把目前电池数据信息发送给云端服务器，云端服务器在线监控实时评估电池的健康状态；云端服务器接收用户终端发出的用电请求，根据用户的位置以及将要去的目的地点，规划出合理、快捷的出行路径，通知车主哪里有可用的充满电的电池，并且依托用户终端、云端服务器、网络存储器的大数据和云计算资源，根据在用电池的剩余电量、放电功率、行车速度，以及充满电的可用电池的位置，帮助车主制定出行路线方案，提前规划何时何处更换电池的合理路径；同时，依托云端服务器、网络存储器记录的各项电池数据信息，实时监控每个电池的健康状态并规划检修周期；

步骤S2：电池在不使用时，放在专用的充电桩上充电，并锁住；

步骤S3：当需要使用电池时，使用用户终端识别并获取电池的身份信息，并向云端服务器发送使用电池的请求；云端服务器接到请求后，向电池下发相关指令；指令下发到电池欧电池桩后，锁体打开；

步骤S4：锁体打开后，车主取下电池使用；

步骤S5：电池使用完后需要归还电池，归还电池时需要将电池放置在充电桩指定位置上，连接好电池与充电桩之间的充电线与控制线，当电池与充电桩之间的充电线与控制线连接好后，拨动锁开关，锁上电池，电池锁好后，向云计算服务平台发送命令，通知云端服务器电池已经完成了归还，云计算服务平台接到电池已经完成归还的命令后，根据电池的使用时间以及使用的电能量进行费用的结算，费用结算完成后，将本次使用电池数据信息及费用返回用户终端，并显示给用户。