專利名稱：一種功能蓄電池的構造與控制方法
技術領域：
本發明屬于蓄電及其控制技術領域，具體涉及ー種功能蓄電池的構造與控制方法。
背景技術：
目前大力推進清潔能源和低碳減排是全人類的共識，也是技術發展的方向之一。 為之，家庭太陽能供電系統，調峰用電系統，應急用電系統特別是電動車和電動及混合動カ 汽車已經走進人們的生活和工作場所，大有普及化之勢。所有這些有助于人類改善生活質量、改善生活與工作環境的新技術新產品，都離不開電能存儲系統，即蓄電池產品。又如農、林業用的太陽能或風能滅蟲燈，太陽能、風能公路路燈以及其他公共環境的照明及用電器，蓄電池可以說越來越普遍，這樣丟失和挪用的風險加大管理與維護成本也加大。從家庭供電用電系統到社區用電供電系統，從電動車到電動汽車，離不開蓄電池的蓄電和充電，電カ接續是其應用普及的ー個重要瓶頸。目前可解決的方法通常考慮的是如何快速充電或更換同規格蓄電池。充電受現有技術與材料限制，需要一定的充電時間； 而目前快速充電與續電的最好辦法是更換同規格的蓄電池，這樣即快捷又簡便，易于采用； 但是，由于現有技術產品其廠牌與真偽、來源與品質以及現時的運行狀況等，在更換難以確認，更無法追溯，所以無法推廣；而且蓄電池本身的性能狀況及使用壽命的記錄與識別是更換蓄電池的使用方式的關鍵。如果用于蓄電池充電站并以更換蓄電池的方法代替現場充電方式，可以大大減少用戶等待充電的時間，極大提高蓄電池充電站的服務效率，不過那就需要快捷知曉所要更換電池的基本狀況，主要更換履歷，運行的主要參數、質量狀況，特別是蓄電池本身的身份信息，為產品的追溯以及服務與收費提供依據，并可與身份信息及客戶服務卡(證)掛鉤。 而對現有技術與產品之言，蓄電池產品本身缺少身份標識和運行主要狀態參數的記錄，俗稱“黑匣子”。可見，蓄電池的現有技術與產品所存在的缺陷和不足，嚴重影響了蓄電池市場的和諧有序發展。
發明內容
為了克服現有技術與產品的上述缺陷和不足，本發明提出了ー種功能蓄電池的構造與控制方法。其具體技術方案和實現方法為，本發明的一種功能蓄電池的構造與控制方法，其功能蓄電池是由電池芯體及接線柱(+扱、-扱)、電池殼體接線柱(+扱、-扱)、智能控制器、信號傳感器、可電控開關、電極連線、設有獨立控制電路倉室的電池殼體構成并配套無線檢測器或智能充電器，可電控開關通過電極連線與電池殼體接線柱+極相連，另ー 端通過電極連線與電池芯體接線柱+極相連同時連接信號傳感器，可電控開關的受控端及信號傳感器的信號輸出端分別與智能控制器的開關驅動接ロ及傳感器接ロ相連。
本發明所述設有獨立控制電路倉室的電池殼體的特征是具有兩個獨立倉室，分別為獨立放置電池芯體的倉室和放置智能控制器、信號傳感器、可電控開關的倉室，特別是倉室以密閉形式設置在蓄電池殼體的上部，以減少對智能控制器、信號傳感器、可電控開關的損害為原則。本發明所述智能控制器的特征是由微處理器、存儲器、時鐘電路、通信接ロ電路、 I/O驅動電路、模數轉換電路、電源供應電路、總線、專用數據模塊和標準通信接ロ、無線收發器、開關驅動接ロ、指示器及傳感器接ロ組成。本發明所述無線檢測器由微處理器、存儲器、時鐘電路、專用數據模塊、I/O驅動電路、通信接ロ電路、電源、總線、操控面板、顯示器、標準通信接ロ及無線收發器組成。其特征是無線檢測器與智能控制器以無線方式和有線兩種方式之ー相連通，雙方交互信息，其接收的信息可以直接輸出到顯示器上顯示，也可以通過標準通信接ロ與電腦的USB及RS-232 標準通信接ロ連接，在電腦上顯示相應信息。本發明所述智能充電器是在常規充電器基礎上增加智能通信與控制模塊，其智能通信與控制模塊由微處理器、存儲器、時鐘電路、通信接ロ電路、I/O驅動電路、專用數據模塊、電源、總線、標準通信接ロ及無線收發器并由I/O驅動電路連接充電器電路組成，其特征是智能充電器至少設有標準通信接ロ及無線收發器兩者之一，并可以通過標準通信接ロ 或無線收發器與智能控制器3相連通，雙方交互信息，并可通過標準通信接ロ與電腦的USB 及RS-232標準通信接ロ連接，在電腦上顯示相應信息。本發明所述的專用數據模塊的特征是每個專用數據模塊設有統一的動態加密標識數據和唯一的產品標識數據并預先存儲相應的標準電性能參數和用于判斷使用性能的電參數以及優選充控制和識別數據。本發明所述控制方法的特征是①無線檢測器與智能控制器的無線收發器或通過兩者的標準通信接ロ相連進行通信，互驗身份標識后雙方按操作和約定方式交互信息，并可將人工在無線檢測器的操控面板設置新的標志信息和使用方式及鎖閉充放電功能的信息發送給智能控制器；當使用方式設置為受控使用吋，即每次使用均需無線檢測器發送授權開啟的指令，否則為非受控使用方式，在授權使用方式下，沒有對應的無線檢測器發送授權指令吋，功能蓄電池不能開啟工作。②功能蓄電池在毎次接入充電器吋，智能控制器按設置約定，識別充電器的相應標識數據，符合預置數據要求吋，才確認為是合法的智能充電器，通過可電控開關接通電極連線，同時相應智能充電器及無線檢測器也可以讀取功能蓄電池的標識和電特性記錄判斷蓄電池的實際狀況。③功能蓄電池在出品和每次充、放電過程設結束吋，智能控制器通過信號傳感器及時鐘電路對功能蓄電池的充、放電進行采集的電參數和溫度參數，通過與專用數據模塊預置的相應數據進行比對和判斷，生成并存儲相應功能蓄電池狀況信息記錄，供下次功能蓄電池充、放電和查驗功能蓄電池狀況時調用。④在功能蓄電池充、放電過程中，智能控制器按設置的時間節拍，實時通過信號傳感器采集電特性參數及溫度參數，通過指示器按約定方式給予實時指示，同時通過與專用數據模塊預置的相應數據進行比對和判斷，生成控制指令并控制可電控開關的通、斷，在發現使用異常時會通過指示器報警并記錄相應異常信息，并在每次使用結束時生成蓄電池狀況信息記錄，供無線檢測器和智能充電器讀取和查詢。通過上述本發明提供的技術方案實現的功能蓄電池，可以有效克服現有技術與產品的缺陷和不足，為蓄電池更安全、更有效、更方便、更快捷的應用創造了條件，為蓄電池更廣泛的應用和普及提供了保障，使蓄電池市場的和諧有序發展成為可能。顯然，本發明的技術方案實現的功能蓄電池有顯著的有益效果，可以實現1.防止挪用、盜用等不法行為，維護公共利益和社會和諧。2.提高使用的安全性，保護用戶利益。3.有利于蓄電池產品的防偽和劣質產品在市場的流通，減少對用戶的損害。4.有利于蓄電池產品的質量跟蹤，促進市場規范健康發展。5.為產品改進和技術進步提供實測數據與依據。6.有利于蓄電池產品的合理使用，提高使用壽命。7.有利于換用方式的應用維護，促進清潔能源驅動的移動動カ源的應用。
圖1為功能蓄電池構造示意2為智能控制器3原理示意框3為無線檢測器8功能原理示意框4為智能充電器9功能原理示意圖
具體實施方式
作為實施例子，結合附圖對ー種功能蓄電池的構造與控制方法給予說明，但是，本發明的技術與方案不限于本實施例子給出的內容。如圖1功能蓄電池構造示意圖所示，一種功能蓄電池的構造與控制方法，其功能蓄電池是由電池芯體及接線柱(+扱、-極)1、電池殼體接線柱(+扱、-極)2、智能控制器 3、信號傳感器4、可電控開關5、電極連線6、設有獨立控制電路倉室72的電池殼體7構成并配套無線檢測器8或智能充電器9，可電控開關5通過電極連線6與電池殼體接線柱+極2 相連，另一端通過電極連線6與電池芯體接線柱1+極相連同時連接信號傳感器4，可電控開關5的受控端及信號傳感器4的信號輸出端分別與智能控制器3的開關驅動接ロ 351及傳感器接ロ 361相連。如圖1功能蓄電池構造示意圖所示，有獨立控制電路倉室72的電池殼體7的特征是具有兩個獨立倉室，分別為獨立放置電池芯體1的倉室71和放置智能控制器3、信號傳感器4、可電控開關5的倉室72，特別是倉室72以密閉形式設置在蓄電池殼體的上部，以減少對智能控制器3、信號傳感器4、可電控開關5的損害為原則。如圖2智能控制器3原理示意框圖所示，智能控制器3的特征是由微處理器31、存儲器32、時鐘電路33、通信接ロ電路34、I/O驅動電路35、模數轉換電路36、電源供應電路 37、總線38、專用數據模塊39和標準通信接ロ 341、無線收發器342、開關驅動接ロ 351、指示器352及傳感器接ロ 361組成。如圖3無線檢測器8功能原理示意框圖所示，無線檢測器8由微處理器81、存儲器
682、時鐘電路83、專用數據模塊84、I/O驅動電路85、通信接ロ電路86、電源87、總線88、操控面板851、顯示器852、標準通信接ロ 861及無線收發器862組成。其特征是無線檢測器 8與智能控制器3以無線方式和有線兩種方式之ー相連通，雙方交互信息，其接收的信息可以直接輸出到顯示器852上顯示，也可以通過標準通信接ロ 861與電腦的USB及RS-232標準通信接ロ連接，在電腦上顯示相應信息。如圖4智能充電器9功能原理示意圖所示，智能充電器9是在常規充電器基礎上増加智能通信與控制模塊90，其智能通信與控制模塊90由微處理器91、存儲器92、時鐘電路93、通信接ロ電路94、I/O驅動電路95、專用數據模塊96、電源97、總線98、標準通信接 ロ 941及無線收發器942并由I/O驅動電路95連接充電器電路951組成，其特征是智能充電器9至少設有標準通信接ロ 941及無線收發器942兩者之一，并可以通過標準通信接ロ 941或無線收發器942與智能控制器3相連通，雙方交互信息，并可通過標準通信接ロ 941 與電腦的USB及RS-232標準通信接ロ連接，在電腦上顯示相應信息。本發明技術方案為了使產品具有唯一的身份信息并具有保密和便于驗證以及實施最優化控制的功能，設計了專用數據模塊39、84及96，其特征是每個專用數據模塊設有統ー的動態加密標識數據和唯一的產品標識數據并預先存儲相應的標準電性能參數和用于判斷使用性能的電參數以及優選充控制和識別數據。本發明技術方案實現所采取的控制方式為①無線檢測器8與智能控制器3的無線收發器342或通過兩者的標準通信接ロ 861與341相連進行通信，互驗身份標識后雙方按操作和約定方式交互信息，并可將人工在無線檢測器8的操控面板851設置新的標志信息和使用方式及鎖閉充放電功能的信息發送給智能控制器3 ；當使用方式設置為受控使用吋，即每次使用均需無線檢測器8發送授權開啟的指令，否則為非受控使用方式，在授權使用方式下，沒有對應的無線檢測器8發送授權指令吋，功能蓄電池不能開啟工作。②功能蓄電池在毎次接入充電器吋，智能控制器3按設置約定，識別充電器的相應標識數據，符合預置數據要求吋，才確認為是合法的智能充電器9，通過可電控開關5接通電極連線6，同時相應智能充電器9及無線檢測器8也可以讀取功能蓄電池的標識和電特性記錄判斷蓄電池的實際狀況。③功能蓄電池在出品和每次充、放電過程設結束吋，智能控制器3通過信號傳感器4及時鐘電路33對功能蓄電池的充、放電進行采集的電參數和溫度參數，通過與專用數據模塊39預置的相應數據進行比對和判斷，生成并存儲相應功能蓄電池狀況信息記錄，供下次功能蓄電池充、放電和查驗功能蓄電池狀況時調用。④在功能蓄電池充、放電過程中，智能控制器3按設置的時間節拍，實時通過信號傳感器4采集電特性參數及溫度參數，通過指示器352按約定方式給予實時指示，同時通過與專用數據模塊39預置的相應數據進行比對和判斷，生成控制指令并控制可電控開關5的通、斷，在發現使用異常時會通過指示器352報警并記錄相應異常信息，并在每次使用結束時生成蓄電池狀況信息記錄，供無線檢測器8和智能充電器9讀取和查詢。具體應用舉例示例 1 針對受控方式，應用中有無線收發器配套時，通過無線監控器8設置功能蓄電池的智能控制器3為受控方式，當用戶使用功能蓄電池充電時，智能控制器3通過無線收發器 342首先與充電器交互信息，互驗身份，查驗無誤并由無線檢測器8發出充電授權指令吋， 控制可電控開關5接通電極，使充電器能夠正常為功能蓄電池充電，指示器352按約定方式以圖文顯示屏或不同顏色指示燈或語音提示等方式指示功能蓄電池相應的狀態，本例采用不同顏色指示燈和語音共同提示的方式，綠燈為正常、黃燈為關注、紅燈為異常；若查驗發現是非配套的充電器時，可電控開關5為斷開狀態，指示器352發出警示信息。若沒有配套的無線收發器吋，可通過智能控制器3的標準通信接ロ 341與智能充電器9的標準通信接ロ 941相連接進行信息交互，互驗身份，查驗無誤并由無線檢測器8發出充電授權指令(如本例設置為AAA)吋，智能控制器3收到AAA信號解碼確認后，控制可電控開關5接通電極線，使充電器能夠正常為功能蓄電池充電，指示器352顯示蓄電池相應的狀態；若查驗發現是非配套的充電器或沒有收到AAA信號充電授權指令吋，可電控開關 5為斷開狀態，指示器351紅燈閃亮發出警示信息，充電器不能夠正常為功能蓄電池進行充 H1^ ο也就是說，即使每次使用在受控狀態下，沒有用戶的授權蓄電池是不能工作的。本例設定蓄電池的智能控制器3具有用戶授權密碼(用戶可以隨時更改)和一次性臨時授權密碼，后者是為了功能蓄電池交由第三方時使用；如果是在充電站更換蓄電池方式使用，無線檢測器8 —井更換，用戶還需使用無線檢測器8將功能蓄電池解密恢復成為出廠時標準加密狀態，此時智能充電器9可以自動識別解密；這樣就使得功能蓄電池既能流通，又能防止盜用和不當使用。示例 2 針對非受控方式，由用戶通過無線檢測器8或通過智能充電器9的操作，可以解除功能蓄電池的受控方式，改為非受控方式使用。在非受控方式下，無須每次使用都要進行授權操作，在使用吋，功能蓄電池的智能控制器3仍然會與充電器交互信息，確定充電器是否為配套的充電器，若是配套的智能充電器9則提供功能蓄電池的狀況記錄，作為智能充電器9控制充電過程的參考數據；若不是配套充電器，智能控制器3自動監測并控制可電控開關5，在出現充電量參數超范圍及過充時斷開電扱，防止不當的充電狀況出現。示例 3 應用時可以實現放電監控功能，功能蓄電池在放電時，智能控制器3通過模數轉換電路36、傳感器接ロ 361和信號傳感器4實時監測功能蓄電池的電性能參數，并通過專用數據模塊39按設置約定控制可電控開關5的通、斷，防止過放和其他使用不當的損害。若是受控方式，則必須在授權吋，智能控制器3控制可電控開關5接通電極，使功能蓄電池進入正常放電使用狀態。由于使用不當或使用不匹配，或有缺陷的充電器給蓄電池造成損害，常規合格蓄電池在合理使用的情況下，理論上能夠使用5-10年，而人們平時大部分只使用兩三年甚至更短就失效了，這主要是使用不當的原因，如果每次都能合理使用，合格蓄電池就能使用5 年以上。示例 4 對于動カ車更換電池，充電站可以通過無線檢測器8或智能充電器9讀取功能蓄電池的身份信息和狀況信息記錄，核對并記錄相關信息，并且可以與用戶卡聯動，根據功能蓄電池狀況信息記錄確定相應服務費用，為服務商和用戶的公平交易創造了條件，保證了服務商和用戶雙方的利益，并且快捷、簡便、安全、可靠。示例 5 對于農業、林業，公共環境中應用功能蓄電池，遭到盜用、挪用時，由于沒有無線檢測器8及相應授權指令，相應的功能蓄電池將無法充電并報警。可知，本發明技術方案實現的功能蓄電池，既可增加流動性，又可提高安全性，既可合法交流共享，又可防止非法挪用、 盜用，確保所有人和使用人的合法權益。
權利要求
1.一種功能蓄電池的構造與控制方法，其功能蓄電池是由電池芯體及接線柱(+ 扱、-極)1、電池殼體接線柱(+扱、-極)2、智能控制器3、信號傳感器4、可電控開關5、電極連線6、設有獨立控制電路倉室72的電池殼體7構成并配套無線檢測器8或智能充電器 9，可電控開關5通過電極連線6與電池殼體接線柱+極2相連，另一端通過電極連線6與電池芯體接線柱1+極相連同時連接信號傳感器4，可電控開關5的受控端及信號傳感器4 的信號輸出端分別與智能控制器3的開關驅動接ロ 351及傳感器接ロ 361相連。
2.權利要求1所述設有獨立控制電路倉室72的電池殼體7的特征是具有兩個獨立倉室，分別為獨立放置電池芯體1的倉室71和放置智能控制器3、信號傳感器4、可電控開關 5的倉室72，特別是倉室72以密閉形式設置在蓄電池殼體的上部，以減少對智能控制器3、 信號傳感器4、可電控開關5的損害為原則。
3.權利要求1所述智能控制器3的特征是由微處理器31、存儲器32、時鐘電路33、通信接ロ電路34、I/O驅動電路35、模數轉換電路36、電源供應電路37、總線38、專用數據模塊39和標準通信接ロ 341、無線收發器342、開關驅動接ロ 351、指示器352及傳感器接ロ 361組成。
4.權利要求1所述無線檢測器8由微處理器81、存儲器82、時鐘電路83、專用數據模塊84、I/O驅動電路85、通信接ロ電路86、電源87、總線88、操控面板851、顯示器852、標準通信接ロ 861及無線收發器862組成。其特征是無線檢測器8與智能控制器3以無線方式和有線兩種方式之ー相連通，雙方交互信息，其接收的信息可以直接輸出到顯示器852上顯示，也可以通過標準通信接ロ 861與電腦的USB及RS-232標準通信接ロ連接，在電腦上顯示相應信息。
5.權利要求1所述智能充電器9是在常規充電器基礎上增加智能通信與控制模塊90， 其智能通信與控制模塊90由微處理器91、存儲器92、時鐘電路93、通信接ロ電路94、I/O 驅動電路95、專用數據模塊96、電源97、總線98、標準通信接ロ 941及無線收發器942并由 I/O驅動電路95連接充電器電路951組成，其特征是智能充電器9至少設有標準通信接ロ 941及無線收發器942兩者之一，并可以通過標準通信接ロ 941或無線收發器942與智能控制器3相連通，雙方交互信息，并可通過標準通信接ロ 941與電腦的USB及RS-232標準通信接ロ連接，在電腦上顯示相應信息。
6.權利要求3-5所述專用數據模塊39、84及96的特征是每個專用數據模塊設有統一的動態加密標識數據和唯一的產品標識數據并預先存儲相應的標準電性能參數和用于判斷使用性能的電參數以及優選充控制和識別數據。
7.權利要求1所述控制方法的特征是①無線檢測器8與智能控制器3的無線收發器342或通過兩者的標準通信接ロ861與標準通信接ロ 341相連進行通信，互驗身份標識后雙方按操作和約定方式交互信息，并可將人工在無線檢測器8的操控面板851設置新的標志信息和使用方式及鎖閉充放電功能的信息發送給智能控制器3 ；當使用方式設置為受控使用吋，即每次使用均需無線檢測器8發送授權開啟的指令，否則為非受控使用方式，在授權使用方式下，沒有對應的無線檢測器8 發送授權指令吋，功能蓄電池不能開啟工作。②功能蓄電池在毎次接入充電器吋，智能控制器3按設置約定，識別充電器的相應標識數據，符合預置數據要求吋，才確認為是合法的智能充電器9，通過可電控開關5接通電極連線6，同時相應智能充電器9及無線檢測器8也可以讀取功能蓄電池的標識和電特性記錄判斷蓄電池的實際狀況。③功能蓄電池在出品和每次充、放電過程設結束吋，智能控制器3通過信號傳感器4及時鐘電路33對功能蓄電池的充、放電進行采集的電參數和溫度參數，通過與專用數據模塊 39預置的相應數據進行比對和判斷，生成并存儲相應功能蓄電池狀況信息記錄，供下次功能蓄電池充、放電和查驗功能蓄電池狀況時調用。④在功能蓄電池充、放電過程中，智能控制器3按設置的時間節拍，實時通過信號傳感器4采集電特性參數及溫度參數，通過指示器352按約定方式給予實時指示，同時通過與專用數據模塊39預置的相應數據進行比對和判斷，生成控制指令并控制可電控開關5的通、 斷，在發現使用異常時會通過指示器352報警并記錄相應異常信息，并在每次使用結束時生成蓄電池狀況信息記錄，供無線檢測器8和智能充電器9讀取和查詢。
全文摘要
本發明屬于蓄電及其控制技術領域，具體涉及一種功能蓄電池的構造與控制方法，其功能蓄電池是由電池芯體及接線柱(+極、-極)、電池殼體接線柱(+極、-極)、智能控制器、信號傳感器、可電控開關、電極連線、設有獨立控制電路倉室的電池殼體構成。可以有效克服現有技術與產品的缺陷和不足，為蓄電池更安全、更有效、更方便、更快捷的應用創造了條件，為蓄電池更廣泛的應用和普及提供了保障，使蓄電池市場的和諧有序發展成為可能。
文檔編號H01M10/04GK102593497SQ20111000269
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月7日 優先權日2011年1月7日
發明者周錫衛 申請人:周錫衛