專利名稱：電動車電池網(wǎng)絡(luò)式換用的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電動車服務(wù)和蓄電池充放電技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及電動車電池網(wǎng)絡(luò)式換用社會化服務(wù)的方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
電動車是一種無污染的很有發(fā)展前途的交通工具，然而目前的電動車車本身的電池容量小，跑不遠(yuǎn)，要跑遠(yuǎn)，中途必須多次充電，既費(fèi)時(shí)又不方便，因而制約了其廣泛應(yīng)用和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電動車電池網(wǎng)絡(luò)式換用的方法及設(shè)備，其方法簡便易行，其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單合理、測量準(zhǔn)確，用此方法及設(shè)備，電動車根據(jù)需要選擇不同大小容量的電池，可長途行駛，不受電池電量限制，從而從根本解決了電動車電池容量不足這個(gè)電動車發(fā)展中的瓶頸問題。
本發(fā)明之一的主要技術(shù)方案是一種電動車電池網(wǎng)絡(luò)式換用的方法，其特征在于a、在網(wǎng)絡(luò)式電池更換站設(shè)有電池充電電量檢測儀和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，它將各備用電池進(jìn)行充電并進(jìn)行電量檢測，并將檢測數(shù)據(jù)存到網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)中或換電證上；b、電動車的電池盒上設(shè)有電池電量檢測儀；c、換電池時(shí)，將其舊電池從車上取下，讀出即時(shí)電量數(shù)，從換電證上或輸入聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)得知上次開始使用時(shí)的數(shù)與現(xiàn)時(shí)電量數(shù)據(jù)的比較，即兩個(gè)數(shù)據(jù)之間的ΔWH。用戶消費(fèi)的電能即ΔWH＝WH1-WH2；若ΔWH大于一次充電的WH數(shù)，還可根據(jù)K充ΔWH算出用戶自己充電的電費(fèi)，予以剔除；其中W為功率，H為時(shí)間，K充為電費(fèi)系數(shù)。
d、裝上新電池，記下此時(shí)電池盒電量讀數(shù)；上述更換站電池充電電量檢測儀及電池盒電量檢測儀檢測方法為，通過計(jì)算機(jī)在線監(jiān)測(電動車)蓄電池充電或放電的動態(tài)電流、電壓和持續(xù)時(shí)間，然后根據(jù)電能WH＝U·A·ΔT公式，其U為電壓，A為電流，ΔT可取1/N秒，N為自然數(shù)，其N根據(jù)要求精度和計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度等因素確定，然后根據(jù)微積分原理和實(shí)測的放電電流、電壓計(jì)算WH，算出電池組充入或放出的電量。
為了快捷準(zhǔn)確，上述方法中，檢測時(shí)可取N大于10。
上述方法計(jì)算WH時(shí)，在一定精度的前提下，根據(jù)被測電流、電壓變化的速度和計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度，取合適的N數(shù)值。一般在檢測電動車的充電或放電并使用51系列單片機(jī)時(shí)，取N為100，即ΔT為0.01s。不管電池種類、新舊，有無充滿電。
上述的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)中設(shè)有電量消耗收費(fèi)計(jì)算軟件，軟件程序?yàn)橛脩糍徺I電量；計(jì)算機(jī)記入用戶名與金額→用戶領(lǐng)取帶有電量計(jì)價(jià)的電池盒；計(jì)算機(jī)在用戶名下記入電池盒號碼→用戶消費(fèi)；電池盒上儀器走字→用戶交回電池盒；網(wǎng)站記下戶名與電池盒號，進(jìn)而算出用戶消費(fèi)的電池折舊費(fèi)和用戶出的電費(fèi)，并與折舊費(fèi)統(tǒng)算→用戶付費(fèi)或刷卡。也可用人工計(jì)算，人工記卡，程序步驟同計(jì)算機(jī)。
上述的電池盒電量監(jiān)測儀充、放電軟件程序可為電壓、電流采樣轉(zhuǎn)換→充/放電判斷→計(jì)算電量WH值→充/放電判斷→計(jì)算存儲現(xiàn)有電量值和總放電量累加值→顯示電壓、電流、現(xiàn)有電量值和總放電量累加值。
用戶可以根據(jù)里程需要隨意使用不同種類電池、容量、新舊程度的電池，只要電池電壓和外部體積一致即可根據(jù)需要隨時(shí)在任何網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電池變換。
對某些種類電池，為計(jì)算更加準(zhǔn)確，在計(jì)算瓦時(shí)時(shí)，可在公式前于乘以一個(gè)修正系數(shù)，以修正不同電池在不同充、放電電流時(shí)，計(jì)算出的電池的消耗電量和存儲電量誤差。
在放電電流的情況下修正系數(shù)KA計(jì)算方法為可根據(jù)某種電池在不同放電電流的情況下電壓變化的曲線，以某一曲線的放電電流為常量，乘以一個(gè)相對不變的電壓、并乘以放電時(shí)間ΔT，經(jīng)累積(分)出此放電電流情況下一次放電共放出的電量，然后根據(jù)不同放電電流下放出的電量，與不同放電電流之比，據(jù)公式WH＝KAAHU/CA，求出修正系數(shù)KA，然后據(jù)公式WH＝KAAHU/CA求出用戶消耗電量。其中CA為放電電流與電池容量之比。
上述電動車用戶可事先購置用電卡，在網(wǎng)絡(luò)式電池更換站設(shè)的刷卡機(jī)上進(jìn)行刷卡付費(fèi)，也可購電池卡或換電證，隨用隨計(jì)卡。
本發(fā)明在于用戶可在本服務(wù)體系享受刷卡或辦證的便利，用戶可予買一定量的電量，并拿到相應(yīng)的卡，憑此卡或憑本系統(tǒng)認(rèn)可的銀行卡到網(wǎng)內(nèi)任一服務(wù)站卸下用過(帶計(jì)價(jià)器)的電池，根據(jù)個(gè)人需要取走站上有電的、同樣帶計(jì)價(jià)器的電池，而站上只要根據(jù)電池的不同編號和數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，就可算出用戶的消費(fèi)并刷卡。
本發(fā)明之二監(jiān)測儀(設(shè)備)的主要技術(shù)方案是一種上述的電動車電池網(wǎng)絡(luò)式換用的方法所用的專用設(shè)備，其特征在于所述的網(wǎng)絡(luò)式電池更換站和電動車電池盒上的電池電量檢測儀電路結(jié)構(gòu)具有取樣電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)、存貯器電路和顯示接口電路，所述取樣電路的輸出與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端相聯(lián)，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和存貯器的數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的數(shù)據(jù)線相聯(lián)，顯示接口電路與單片機(jī)的數(shù)據(jù)線相聯(lián)；模數(shù)轉(zhuǎn)換器為1543芯片，存貯器為X5045(或X25045)E2PROM芯片，顯示接口電路通過74LS164移位寄存器與四位數(shù)碼管相聯(lián)，構(gòu)成動態(tài)顯示電路；單片機(jī)為89C2051芯片；輸入的電壓、電流信號經(jīng)運(yùn)TLE2022后，傳送到A/D轉(zhuǎn)換器1543的輸入端，A/D將電壓、電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號通過數(shù)據(jù)線送給單片機(jī)89C2051，單片機(jī)將收到的電壓、電流轉(zhuǎn)換值處理、計(jì)算出電量WH值，并通過判斷SW1開關(guān)狀態(tài)以確定充放電狀態(tài)，決定WH累計(jì)值的加減，從而得出現(xiàn)有電量值；如是放電，則總放電量值亦加；然后，單片機(jī)通過數(shù)據(jù)線將處理后電量值存貯到存貯器X5045，亦可將已存的數(shù)據(jù)讀出處理后通過顯示接口電路輸出，在數(shù)碼管顯示屏上顯示出來；顯示接口電路是通過單片機(jī)的串行輸出線把數(shù)據(jù)送到移位寄存器74LS164，通過四位選通線與四位數(shù)碼管選通腳相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示。
為了省去專門的A/D芯片，減少硬件配置，降低成本，同時(shí)縮小儀器體積，更方便的放入電動車電池盒內(nèi)，上述的單片機(jī)可為自帶A/D類的HT46R型單片機(jī)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是其方法簡便易行，其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單合理、測量準(zhǔn)確，用此方法及設(shè)備，電動車可長途行駛，電動車可一日之內(nèi)行駛千公里之上，不受電池電量限制，從而根本解決電動車電池容量不足這個(gè)電動車發(fā)展中的瓶頸問題。隨著電池盒的周轉(zhuǎn)，分戶計(jì)算各用戶的費(fèi)用，而用戶可以隨意使用不同種類(如鉛酸、金屬氧化物電池、鋰電池等等)、容量、新舊程度的電池，只要電池電壓和外部體積一致即可根據(jù)需要隨時(shí)在任何網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電池變換和購電池卡或證。
以下結(jié)合實(shí)施例作詳述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1為本發(fā)明充放電電量檢測儀實(shí)施例1的電路結(jié)構(gòu)方框圖。
圖2為本發(fā)明充放電電量檢測儀實(shí)施例2的電路結(jié)構(gòu)方框圖。
圖3為圖1的電原理圖。
圖4為圖2的電原理圖。
圖5為本發(fā)明方法電池盒電量監(jiān)測儀充、放電軟件程序流程圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1，取樣電路采集被測電池(電池組)兩端電壓和其回路中的電流，經(jīng)運(yùn)放后到模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送給單片機(jī)，單片機(jī)對收到的數(shù)字信號進(jìn)行加工處理后分兩路輸出，一路將處理的結(jié)果輸出到存貯器存貯，另一路輸出到顯示接口電路，對單片機(jī)所輸出的信息進(jìn)行數(shù)字顯示。
參見圖2，為改進(jìn)型設(shè)計(jì)，利用自帶A/D類的HT46R型單片機(jī)，省去專門的A/D芯片，減少硬件配置，降低成本，同時(shí)縮小儀器體積，更方便的放入電動車電池盒內(nèi)。
參見圖3、圖4，輸入的電壓、電流信號經(jīng)運(yùn)放TLE2022后，傳送到A/D轉(zhuǎn)換器1543的輸入端，A/D將電壓、電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號通過數(shù)據(jù)線送給單片機(jī)89C2051。單片機(jī)將收到的電壓、電流轉(zhuǎn)換值處理、計(jì)算出電量WH值，并通過判斷SW1開關(guān)狀態(tài)以確定充放電狀態(tài)，從而決定WH累計(jì)值的加減(充電加，放電減)，從而得出現(xiàn)有電量值；如是放電，則總放電量值亦加。然后，單片機(jī)通過數(shù)據(jù)線將處理后電量值存貯到存貯器X5045，亦可將已存的數(shù)據(jù)讀出處理后通過顯示接口電路輸出，在數(shù)碼管顯示屏上顯示出來。顯示接口電路是通過單片機(jī)的串行輸出線把數(shù)據(jù)送到移位寄存器74LS164，通過四位選通線與四位數(shù)碼管選通腳相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示，減少硬件且節(jié)能。圖中，R為電阻，Q為三極管，D為二極管，C為電容，U為電壓，后面數(shù)字為件序號；RESPACK3為排阻，Z為電壓基準(zhǔn)源，U1單片機(jī)，U2為A/D轉(zhuǎn)換器，U3為存貯器，U4為運(yùn)算放大器，U9為移位寄存器，Vcc為供電電源，X1為振蕩器，E9為顯示器，Q0-7為接腳，BAT為蓄電池。
參見圖5，計(jì)算機(jī)軟件的程序?yàn)殡妷骸㈦娏鞑蓸愚D(zhuǎn)換→充/放電判斷→計(jì)算電量WH值→充/放電判斷→計(jì)算存儲現(xiàn)有電量值和總放電量累加值→顯示電壓、電流、現(xiàn)有電量值和總放電量累加值→結(jié)束。
服務(wù)方法及步驟如下1、在某一區(qū)域(如一個(gè)城市市區(qū))按居民居住情況設(shè)置一定密度的服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，各網(wǎng)點(diǎn)備有裝配有電量監(jiān)測儀的一定品種數(shù)量的電池盒，全部網(wǎng)點(diǎn)實(shí)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)方法或設(shè)備。
2、用戶購買新車(帶一個(gè)電池服務(wù)卡)或另買電池服務(wù)卡，同時(shí)網(wǎng)站為用戶配備標(biāo)準(zhǔn)的帶電量監(jiān)測的電池盒，盒上有電池當(dāng)時(shí)所具備(充入)的準(zhǔn)確的電能顯不。
3、在電動車用戶經(jīng)過任何電動車電池服務(wù)站時(shí)，若認(rèn)為需換電池以增加電量儲備，可用一分鐘左右時(shí)間實(shí)現(xiàn)兩電池組的更換或加電池組，同時(shí)通過電池盒上高精確度的電量監(jiān)測儀表和聯(lián)網(wǎng)通訊，通過一套計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)科學(xué)收費(fèi)刷卡。
4、從用戶回收的電池，經(jīng)檢測認(rèn)為可用或經(jīng)必要的修復(fù)后，使用專門的充電器補(bǔ)充電量，再作為用戶運(yùn)轉(zhuǎn)電池。
權(quán)利要求
1.一種電動車電池網(wǎng)絡(luò)式換用的方法，其特征在于a、在網(wǎng)絡(luò)式電池更換站設(shè)有電池充電電量檢測儀和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，它將各備用電池進(jìn)行充電并進(jìn)行電量檢測，并將檢測數(shù)據(jù)存到網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)中或換電證上；b、電動車的電池盒上設(shè)有電池電量檢測儀；c、換電池時(shí)，將其舊電池上從車上取下，讀出即時(shí)電量數(shù)，從換電證上或輸入聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)得知上次開始使用時(shí)的數(shù)與現(xiàn)時(shí)電量數(shù)據(jù)的比較，即兩個(gè)數(shù)據(jù)之間的ΔWH。用戶消費(fèi)的電能即ΔWH＝WH1-WH2；若ΔWH大于一次充電的WH數(shù)，還可根據(jù)K充ΔWH算出用戶自己充電的電費(fèi)，予以剔除；d、裝上新電池，記下此時(shí)電池盒電量讀數(shù)；上述更換站電池充電電量檢測儀電池盒電量檢測儀檢測方法為，通過計(jì)算機(jī)在線監(jiān)測電動車電池充電或放電的動態(tài)電流、電壓和持續(xù)時(shí)間，然后根據(jù)電能WH＝U·A·ΔT公式，其ΔT可取1/N秒，N為自然數(shù)，其N根據(jù)被測電流、電壓變化速度和計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度而定，然后根據(jù)微積分原理和放電電流、電壓計(jì)算WH，算出電池組充入或放出的電量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車電池網(wǎng)絡(luò)式換用的方法，其特征在于檢測時(shí)取N大于10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車電池網(wǎng)絡(luò)式換用的方法，其特征在于電動車電池檢測、單片機(jī)使用51系列式，取N為100量級，即ΔT為0.01秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車電池網(wǎng)絡(luò)式換用的方法，其特征在于網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)中設(shè)有電量消耗收費(fèi)計(jì)算軟件，軟件程序?yàn)橛脩糍徺I電量；計(jì)算機(jī)記入用戶名與金額→用戶領(lǐng)取帶有電量計(jì)價(jià)的電池盒；計(jì)算機(jī)在用戶名下記入電池盒號碼→用戶消費(fèi)；電池盒上儀器走字——用戶交回電池盒；網(wǎng)站記下戶名與電池盒號，進(jìn)而算出用戶消費(fèi)的電池折舊費(fèi)和用戶出的電費(fèi)，并與折舊費(fèi)統(tǒng)算→用戶付費(fèi)或刷卡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車電池網(wǎng)絡(luò)式換用的方法，其特征在于電池盒電量監(jiān)測儀充、放電軟件程序?yàn)殡妷?、電流采樣轉(zhuǎn)換→充/放電判斷→計(jì)算電量WH值→充/放電判斷→計(jì)算存儲現(xiàn)有電量值和總放電量累加值→顯示電壓、電流、現(xiàn)有電量值和總放電量累加值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車電池網(wǎng)絡(luò)式換用的方法，其特征在于用戶隨意使用不同種類電池、容量、新舊程度的電池，只要電池電壓和外部體積一致即可根據(jù)需要隨時(shí)在任何網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電池變換。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的電動車電池網(wǎng)絡(luò)式換用的方法，其特征在于計(jì)算電量瓦時(shí)時(shí)，在公式前于乘以一個(gè)修正系數(shù)，以修正不同電池在不同充、放電電流時(shí)，計(jì)算出的電池的消耗電量和存儲電量誤差。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動車電池網(wǎng)絡(luò)式換用的方法，其特征在于放電電流較大的情況下修正系數(shù)計(jì)算方法為根據(jù)某種電池在不同放電電流的情況下電壓變化的曲線，乘以放電時(shí)間NΔT，積分出不同放電電流情況下一次放電放出的電量，然后根據(jù)不同放電電流下放出的電量之比，與不同放電電流之比，據(jù)公式WH＝KAAHV/CA，求出修正系數(shù)KA，然后據(jù)公式WH＝KAAHV/CA求出用戶消耗電量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的電動車電池網(wǎng)絡(luò)式換用的方法所用的專用設(shè)備，其特征在于所述的網(wǎng)絡(luò)式電池更換站和電動車電池盒上的電池電量檢測儀電路結(jié)構(gòu)具有取樣電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)、存貯器電路和顯示接口電路，所述取樣電路的輸出與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端相聯(lián)，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和存貯器的數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的數(shù)據(jù)線相聯(lián)，顯示接口電路與單片機(jī)的數(shù)據(jù)線相聯(lián)；模數(shù)轉(zhuǎn)換器為1543芯片，存貯器為X5045E2PROM芯片，顯示接口電路通過74LS164移位寄存器與四位數(shù)碼管相聯(lián)，構(gòu)成動態(tài)顯示電路；單片機(jī)為89C2051芯片；輸入的電壓、電流信號經(jīng)運(yùn)放TLE2022后，傳送到A/D轉(zhuǎn)換器1543的輸入端，A/D將電壓、電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號通過數(shù)據(jù)線送給單片機(jī)89C2051，單片機(jī)將收到的電壓、電流轉(zhuǎn)換值處理、計(jì)算出電量WH值，并通過判斷SW1開關(guān)狀態(tài)以確定充放電狀態(tài)，決定WH累計(jì)值的加減，從而得出現(xiàn)有電量值；如是放電，則總放電量值亦加；然后，單片機(jī)通過數(shù)據(jù)線將處理后電量值存貯到存貯器X5045，亦可將已存的數(shù)據(jù)讀出處理后通過顯示接口電路輸出，在數(shù)碼管顯示屏上顯示出來；顯示接口電路是通過單片機(jī)的串行輸出線把數(shù)據(jù)送到移位寄存器74LS164，通過四位選通線與四位數(shù)碼管選通腳相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電動車電池網(wǎng)絡(luò)式換用的方法所用的專用設(shè)備，其特征在于所述的電池電量檢測儀電路中單片機(jī)可為自帶A/D類的HT46R型單片機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動車電池網(wǎng)絡(luò)式換用的方法及設(shè)備，屬于電動車技術(shù)領(lǐng)域。在網(wǎng)絡(luò)式電池更換站設(shè)有電池充電電量檢測儀和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，它將各備用電池進(jìn)行充電并進(jìn)行電量檢測，并將檢測數(shù)據(jù)存儲到網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)中；電動車的電池盒上設(shè)有電池電量檢測儀；站上根據(jù)電動車的電池盒上的電池電量消耗檢測數(shù)據(jù)、電池編號和聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，算出用戶的電量消耗及收費(fèi)；電池放電電量消耗檢測儀是通過充電或放電的動態(tài)電流、電壓和持續(xù)時(shí)間，然后根據(jù)公式計(jì)算。其方法簡便易行，其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單合理、測量準(zhǔn)確，用此方法及設(shè)備，電動車可一日之內(nèi)行駛千公里之上，從而根本解決電動車電池容量不足這個(gè)電動車發(fā)展中的瓶頸問題。
文檔編號G01R31/36GK1734827SQ20051008430
公開日2006年2月15日 申請日期2005年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月18日
發(fā)明者劉瀏沐, 劉培生 申請人:劉瀏沐, 劉培生