本發(fā)明涉及動(dòng)力電池再利用領(lǐng)域，特別涉及一種可追溯式易回收梯次利用動(dòng)力電池的路燈及方法。

背景技術(shù)：

根據(jù)發(fā)展新能源汽車的相關(guān)規(guī)劃，到2015年，純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量超過50萬輛；到2020年，純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車生產(chǎn)能力達(dá)200萬輛，累計(jì)產(chǎn)銷量超過500萬輛。巨大的增量空間下，作為其核心部件的動(dòng)力電池將大量存在，而隨著動(dòng)力電池壽命的結(jié)束(一般認(rèn)為電池容量衰減至標(biāo)稱容量80％的時(shí)候，就不再適合繼續(xù)在電動(dòng)汽車上使用)，從電動(dòng)汽車上退役下來的電池將越來越多，對退役電池進(jìn)行梯次利用可以實(shí)現(xiàn)廢舊動(dòng)力電池的資源利用最大化。

然而動(dòng)力電池在生產(chǎn)設(shè)計(jì)的時(shí)候并未過多考慮容量80％以下的使用性能，動(dòng)力電池經(jīng)過長時(shí)間的使用，極易出現(xiàn)容量跳水現(xiàn)象，即電池隨機(jī)在某一次的充放電過程中容量出現(xiàn)斷崖式減少。由于電池在使用時(shí)是以多個(gè)電池串聯(lián)起來達(dá)到所需要的電壓平臺(tái)來進(jìn)行使用，當(dāng)電池組其中一個(gè)電池發(fā)生容量跳水時(shí)，整體電池組的容量受到該電池容量的制約，電池組整體容量都發(fā)生倍數(shù)式的減少，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)電池組無法繼續(xù)使用。而更換或維修電池是一項(xiàng)比較麻煩的工程，一般動(dòng)力電池以地埋的方式安裝在路燈的基座上或是懸掛在在燈桿外部或者太陽能電池下方，更換電池時(shí)需要把電池從地下挖出來或者搭載云梯維修，維護(hù)非常不便利。梯次利用動(dòng)力電池在汽車上經(jīng)過長時(shí)間的使用，性能變得沒有保障，常規(guī)來說是不允許用于路燈儲(chǔ)能的。而路燈基數(shù)龐大，將動(dòng)力電池梯次利用于路燈儲(chǔ)能是解決新能源汽車爆發(fā)式增長后退役時(shí)產(chǎn)生大量的廢舊動(dòng)力電池的重要途徑。

《電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池回收利用技術(shù)政策(2015年版)》文件要求梯次利用企業(yè)要負(fù)責(zé)梯次利用產(chǎn)品的回收，動(dòng)力電池進(jìn)行梯次利用制備成太陽能路燈用儲(chǔ)能電池后，如何采用有效的方法對每一個(gè)動(dòng)力電池進(jìn)行追溯并保證每一個(gè)動(dòng)力電池得到有效回收是亟待解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種可追溯式易回收梯次利用動(dòng)力電池的路燈。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種可追溯式易回收梯次利用動(dòng)力電池的方法。

本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種可追溯式易回收梯次利用動(dòng)力電池的路燈，其特征在于：包括燈桿、燈頭，還包括置于燈桿內(nèi)部的電池總成、為燈頭供電的M個(gè)動(dòng)力電池、M個(gè)電壓采集單元、M個(gè)電流采集單元、M個(gè)繼電器、MCU，所述電池總成包括電池卡盤、第一轉(zhuǎn)盤、第二轉(zhuǎn)盤、步進(jìn)電機(jī)，其中電池卡盤、第一轉(zhuǎn)盤、第二轉(zhuǎn)盤從上至下依次同軸設(shè)置，電池卡盤沿著圓心均勻設(shè)置M個(gè)卡槽，M個(gè)卡槽用于放置M個(gè)動(dòng)力電池；第一轉(zhuǎn)盤、第二轉(zhuǎn)盤上分別設(shè)置有通孔槽，MCU控制步進(jìn)電機(jī)分別帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)盤、第二轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)?shù)谝晦D(zhuǎn)盤、第二轉(zhuǎn)盤的通孔槽同時(shí)位于某個(gè)動(dòng)力電池的正下方時(shí)，該動(dòng)力電池脫離電池卡盤；M個(gè)電壓采集單元、M個(gè)電流采集單元、M個(gè)繼電器分別與M個(gè)動(dòng)力電池連接，其中電壓采集單元采集所連接的動(dòng)力電池的電壓信號(hào)并傳輸至MCU，電流采集單元采集所連接的動(dòng)力電池的電流信號(hào)并傳輸至MCU；MCU通過控制繼電器的通斷，進(jìn)而每隔一段時(shí)間控制一定數(shù)量性能相近的動(dòng)力電池串聯(lián)，以保證電池總成輸出電壓在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，M為正整數(shù)。

所述電池總成還包括2M個(gè)第一彈性導(dǎo)電接頭、頂板、電機(jī)，一個(gè)動(dòng)力電池分別與兩個(gè)第一彈性導(dǎo)電接頭連接，所述頂板上開有2M個(gè)用于固定第一彈性導(dǎo)電接頭的通孔，頂板上設(shè)置有一個(gè)以上的插銷及插銷固定件，插銷的一端插入燈桿內(nèi)側(cè)壁，插銷的另一端與電機(jī)相連，插銷通過插銷固定件支撐頂板；當(dāng)MCU檢測到電池卡盤中的動(dòng)力電池?cái)?shù)量少于預(yù)設(shè)值時(shí)，MCU控制電機(jī)帶動(dòng)插銷的一端從燈桿內(nèi)側(cè)壁脫離，電池總成下落至取電池窗；

所述頂板上還設(shè)置有電池取電板，所述可追溯式易回收梯次利用動(dòng)力電池的路燈還包括第二彈性導(dǎo)電接頭；其中燈頭通過導(dǎo)線與第二彈性導(dǎo)電接頭連接，第二彈性導(dǎo)電接頭與電池取電板直接接觸，電池取電板與2M個(gè)第一彈性導(dǎo)電接頭的頂端相連接。

為了防盜及安全考慮，電池總成不會(huì)安裝在人手能夠直接拿取的區(qū)域，同時(shí)為了后續(xù)的維護(hù)方便，電池總成也不會(huì)埋藏在地下，所以本發(fā)明將電池總成設(shè)置在燈桿的中間位置?？紤]到電池卡盤中的動(dòng)力電池?cái)?shù)量少于預(yù)設(shè)值時(shí)，從燈桿的中間位置取回電池總成比較麻煩，需要云梯等設(shè)備才能取回，故通過MCU控制電機(jī)帶動(dòng)插銷的一端從燈桿內(nèi)側(cè)壁脫離，電池總成下落至取電池窗，保證人手能夠直接拿取，既方便且安全。

所述第一彈性導(dǎo)電接頭包括導(dǎo)體金屬、彈簧、固定套，導(dǎo)體金屬的頂端連接有接線導(dǎo)線，下端設(shè)置有導(dǎo)電牙，其中導(dǎo)電牙與動(dòng)力電池的電池極耳相接觸；導(dǎo)體金屬的外側(cè)表面設(shè)置有絕緣層，絕緣層的中部設(shè)置有卡環(huán)，卡環(huán)阻塞彈簧使導(dǎo)體金屬與固定套彈性連接。

所述取電池窗對應(yīng)的燈桿內(nèi)側(cè)壁和底座設(shè)置有絕緣緩沖材料。設(shè)置絕緣緩沖材料的目的是防止電池單體和電池總成從上方落下時(shí)發(fā)生短路或受到損傷。

所述第一轉(zhuǎn)盤設(shè)置的通孔槽，與動(dòng)力電池接觸一面的槽孔四邊做倒角。這樣能夠方便動(dòng)力電池從電池卡盤中脫離。

所述可追溯式易回收梯次利用動(dòng)力電池的路燈，還包括太陽能電池、支架，其中支架設(shè)置在燈桿的頂端，支架用于支撐太陽能電池，太陽能電池用于給動(dòng)力電池充電；

所述頂板上還設(shè)置有電池取電板，所述可追溯式易回收梯次利用動(dòng)力電池的路燈還包括第二彈性導(dǎo)電接頭；其中太陽能電池通過導(dǎo)線與第二彈性導(dǎo)電接頭連接，第二彈性導(dǎo)電接頭與電池取電板直接接觸，電池取電板與2M個(gè)第一彈性導(dǎo)電接頭的頂端相連接。

所述可追溯式易回收梯次利用動(dòng)力電池的路燈，還包括與MCU相連的通訊單元，當(dāng)MCU檢測到某個(gè)動(dòng)力電池發(fā)生容量跳水時(shí)，該動(dòng)力電池從電池卡盤脫離，同時(shí)通訊單元向維護(hù)方發(fā)出對應(yīng)動(dòng)力電池回收的指令和對應(yīng)的路燈的定位信號(hào)；當(dāng)MCU檢測到電池卡盤中的動(dòng)力電池?cái)?shù)量少于預(yù)設(shè)值時(shí)，通訊單元向維護(hù)方發(fā)出對應(yīng)電池總成回收的指令和對應(yīng)的路燈的定位信號(hào)。沒有通訊單元，同樣能完成本發(fā)明目的，只不過動(dòng)力電池是否需要回收，需要維修人員一個(gè)燈桿一個(gè)燈桿地去確認(rèn)，相對來說，耗時(shí)耗力，有了通訊單元之后，維護(hù)方能夠?qū)崟r(shí)知道動(dòng)力電池是否出現(xiàn)異常以及出現(xiàn)異常的具體位置，方便快捷且準(zhǔn)確高效。

所述通訊單元包括GPRS收發(fā)器、WiFi模塊。通訊單元不僅限于GPRS收發(fā)器，也可以為其他類型的無線通訊裝置，或者為有線通訊裝置。

所述第一轉(zhuǎn)盤設(shè)置有開孔的第一傳動(dòng)軸，第二轉(zhuǎn)盤設(shè)置有第二傳動(dòng)軸，第二傳動(dòng)軸插入第一傳動(dòng)軸后以鎖止圈將其限位在電池卡盤下方；第一傳動(dòng)軸上設(shè)置有單向離合器A與步進(jìn)電機(jī)相連，第二傳動(dòng)軸上設(shè)置有單向離合器B與步進(jìn)電機(jī)相連。

本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種可追溯式易回收梯次利用動(dòng)力電池的方法，包含以下步驟：

S1、路燈的燈桿中間內(nèi)置電池卡盤，電池卡盤沿著圓心均勻設(shè)置M個(gè)卡槽，M個(gè)動(dòng)力電池分別放置在卡槽中，MCU通過控制繼電器的通斷，進(jìn)而控制對應(yīng)的動(dòng)力電池是否與其它動(dòng)力電池串聯(lián)，M為正整數(shù)；一個(gè)以上的動(dòng)力電池串聯(lián)起來為燈頭供電；

S2、電壓采集單元采集所連接的動(dòng)力電池的電壓信號(hào)并傳輸至MCU，電流采集單元采集所連接的動(dòng)力電池的電流信號(hào)并傳輸至MCU；動(dòng)力電池在充放電時(shí)，MCU根據(jù)動(dòng)力電池的電流與該動(dòng)力電池的電壓乘積的積分值計(jì)算求得該動(dòng)力電池的容量；

S3、當(dāng)某個(gè)動(dòng)力電池的容量出現(xiàn)跳水時(shí)，MCU發(fā)出信號(hào)，帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)順時(shí)針(或逆時(shí)針)運(yùn)動(dòng)一定的圈數(shù)帶動(dòng)第二轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，使第二轉(zhuǎn)盤的通孔槽旋轉(zhuǎn)到對應(yīng)動(dòng)力電池的下方，然后步進(jìn)電機(jī)以逆時(shí)針(或順時(shí)針)運(yùn)動(dòng)一定的圈數(shù)帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，使第一轉(zhuǎn)盤的通孔槽旋轉(zhuǎn)到對應(yīng)動(dòng)力電池的下方，對應(yīng)動(dòng)力電池脫出電池總成；同時(shí)，MCU并輸出信號(hào)到通訊單元，通訊單元向維護(hù)方發(fā)出對應(yīng)電池編碼的廢舊電池單體回收的指令和路燈的定位信號(hào)；

S4、當(dāng)電池總成中電池單體數(shù)量少于設(shè)定的數(shù)量時(shí)，MCU輸出信號(hào)到通訊單元，通訊單元向維護(hù)方發(fā)出對應(yīng)電池編碼的廢舊電池總成回收的指令和路燈的定位信號(hào)；同時(shí)MCU輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)到電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)插銷向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，電池總成從燈桿中部脫離。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明通過對廢舊動(dòng)力電池的重新利用，形成路燈用儲(chǔ)能電源，規(guī)避了梯次利用電池容量跳水的不利影響。

2、本發(fā)明一種可追溯式梯次利用電池，電池報(bào)廢后可以一一對應(yīng)回收同時(shí)反饋定位信號(hào)，最后實(shí)現(xiàn)全部回收，解決電池難回收，不知所蹤的問題。

3、本發(fā)明一種簡易式梯次利用電池，電池單體損壞后系統(tǒng)自動(dòng)將其與電池總成分離，電池總成損壞后系統(tǒng)自動(dòng)將其與燈桿分離，回收者不需要使用云梯或挖地等復(fù)雜的回收方式即可對故障電池進(jìn)行回收。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述一種可追溯式易回收梯次利用動(dòng)力電池的路燈的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為電池卡盤的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為第一轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為第二轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為電池總成的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為頂板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為第一彈性導(dǎo)電接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為第一彈性導(dǎo)電接頭與動(dòng)力電池連接的示意圖。

圖9為本發(fā)明所述一種可追溯式易回收梯次利用動(dòng)力電池的電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

標(biāo)記含義如下：

燈桿-1、基座-2、燈頭-3、太陽能電池-4、支架-5、電池總成-6、安裝窗-7、取電池窗-8、動(dòng)力電池-9、第一彈性導(dǎo)電接頭-10、頂板-11、電池卡盤-12、第一轉(zhuǎn)盤-13、第二轉(zhuǎn)盤-14、卡槽-15、第一轉(zhuǎn)盤的通孔槽-16、第二轉(zhuǎn)盤的通孔槽-17、第二轉(zhuǎn)盤的傳動(dòng)軸-18、第一轉(zhuǎn)盤的傳動(dòng)軸-19、步進(jìn)電機(jī)-20、接線導(dǎo)線-21、導(dǎo)體金屬-22、絕緣層-23、固定套-24、彈簧-25、卡環(huán)-26和導(dǎo)電牙-27、插銷-28、插銷固定件-29、電機(jī)-30、通孔-31、絕緣緩沖材料-32、取電板33、第二彈性導(dǎo)電接頭-34。

如圖1、9，一種可追溯式易回收梯次利用動(dòng)力電池的路燈，包括：燈桿1、基座2、燈頭3、太陽能電池4、支架5和電池總成6。

燈桿1內(nèi)有安裝窗7、取電池窗8、電池總成6和第一彈性導(dǎo)電接頭排列。安裝窗7位于燈桿1上端，距離基座2兩米以上。取電池窗8位于燈桿1下端，距離基座2有0-1.5米。電池總成6的固定位置與安裝窗7最高開口線平齊。第一彈性導(dǎo)電接頭排列位于電池總成6上方，電池總成6與太陽能電池4、燈頭3、信號(hào)線是通過第一彈性導(dǎo)電接頭彈性壓緊的狀態(tài)與電池總成6的取電板接觸。

電池總成6包括底板托盤、多個(gè)動(dòng)力電池9、第一彈性導(dǎo)電接頭10、頂板11。

如圖2、3、4、5，底板托盤包括電池卡盤12、第一轉(zhuǎn)盤13和第二轉(zhuǎn)盤14。如圖2，電池卡盤12有3-30個(gè)卡槽15，卡槽15的長寬尺寸比梯次利用動(dòng)力電池單體長寬稍大0-3mm。如圖3，第一轉(zhuǎn)盤13直徑與電池卡盤12直徑相等，內(nèi)部有一個(gè)通孔槽16，第一轉(zhuǎn)盤的通孔槽16位于第一轉(zhuǎn)盤的中心距與卡槽15位于電池卡盤12的中心距相同，第一轉(zhuǎn)盤的通孔槽16長寬尺寸與卡槽15的長寬尺寸相同，與動(dòng)力電池9單體接觸的一面開槽四邊做倒角。第二轉(zhuǎn)盤14直徑與電池卡盤12直徑相等，內(nèi)部有一個(gè)通孔槽17，第二轉(zhuǎn)盤的通孔槽17位于第二轉(zhuǎn)盤14的中心距與卡槽15位于電池卡盤12的中心距相同，第二轉(zhuǎn)盤的通孔槽17的長寬尺寸與卡位的長寬尺寸相同。第二轉(zhuǎn)盤14位于第一轉(zhuǎn)盤13的底部，第一轉(zhuǎn)盤13位于電池卡盤12的底部。第二轉(zhuǎn)盤14的中心有1個(gè)傳動(dòng)軸18。第一轉(zhuǎn)盤13中心有1個(gè)傳動(dòng)軸19，第一轉(zhuǎn)盤的傳動(dòng)軸19中部開孔，孔徑比第二轉(zhuǎn)盤的傳動(dòng)軸18外直徑大0.01-1mm。第二轉(zhuǎn)盤的傳動(dòng)軸18插入第一轉(zhuǎn)盤的傳動(dòng)軸19后，以鎖止圈將其限位在電池卡盤12下方。第一轉(zhuǎn)盤的傳動(dòng)軸19上部有單向離合器A與上方的步進(jìn)電機(jī)20相連，第二轉(zhuǎn)盤的傳動(dòng)軸18上部有與單向離合器A安裝方向相反的單向離合器B與上方的步進(jìn)電機(jī)20相連。

如圖7、8，第一彈性導(dǎo)電接頭包括接線導(dǎo)線21、導(dǎo)體金屬22、絕緣層23、固定套24、彈簧25、卡環(huán)26和導(dǎo)電牙27。導(dǎo)體金屬22和絕緣層23下橫截面比上橫截面大，下橫截面表面有金屬導(dǎo)電牙27?？ōh(huán)26在固定套24內(nèi)部，卡環(huán)26內(nèi)空直徑介于導(dǎo)體金屬絕緣層23上下表面的外直徑。

如圖6，頂板11包括插銷28、插銷固定件29、電機(jī)30、通孔31。通孔位置和數(shù)量依據(jù)動(dòng)力電池單體裝入電池卡盤12后正負(fù)極所對應(yīng)的正上方位置而定，插銷28由2個(gè)插銷固定件29固定在頂盤上，插銷運(yùn)動(dòng)長度比頂盤與燈桿壁間距大5-20mm，插銷一端有螺紋，電極旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)4個(gè)插銷同時(shí)運(yùn)動(dòng)。

電池總成6由3-30個(gè)梯次利用動(dòng)力電池9單體串聯(lián)而成，每一個(gè)動(dòng)力電池9單體有獨(dú)立的卡位編碼，每一個(gè)動(dòng)力電池9單體由一個(gè)獨(dú)立的繼電器控制串聯(lián)或者開路，每一個(gè)繼電器動(dòng)作信號(hào)由控制信號(hào)收集單元收集后傳送到MCU，每一個(gè)電動(dòng)力池單體由獨(dú)立的電壓收集單元分別監(jiān)控電壓，電壓收集單元將信號(hào)收集后傳送到MCU。電池在充放電時(shí)，MCU根據(jù)電流與對應(yīng)單體電壓乘積的積分值計(jì)算求得單個(gè)電池單體的容量。電池總成工作時(shí)隨機(jī)將一定數(shù)量的電池單體通過繼電器隨機(jī)串聯(lián)起來達(dá)到設(shè)計(jì)的電壓平臺(tái)使用。當(dāng)某個(gè)電池容量出現(xiàn)跳水時(shí)，MCU發(fā)出信號(hào)，帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)順時(shí)針(或逆時(shí)針)運(yùn)動(dòng)一定的圈數(shù)帶動(dòng)第二轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，使第二轉(zhuǎn)盤的通孔槽旋轉(zhuǎn)到對應(yīng)故障電池單體下方。然后步進(jìn)電機(jī)逆時(shí)針(或順時(shí)針)運(yùn)動(dòng)一定的圈數(shù)帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，使第一轉(zhuǎn)盤的通孔槽旋轉(zhuǎn)到對應(yīng)故障電池單體下方，故障電池脫出電池總成。同時(shí)，MCU并輸出信號(hào)到GPRS收發(fā)器，GPRS收發(fā)器發(fā)出對應(yīng)電池編碼的廢舊電池單體回收的指令和路燈桿定位信號(hào)。當(dāng)電池總成中電池單體數(shù)量少于設(shè)定的數(shù)量時(shí)，MCU輸出信號(hào)到GPRS收發(fā)器，GPRS收發(fā)器發(fā)出對應(yīng)電池編碼的廢舊電池總成回收的指令和路燈桿定位信號(hào)。同時(shí)MCU輸出信號(hào)到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，電機(jī)帶動(dòng)插銷向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，電池總成從路燈桿中部脫離。此時(shí)電池總成6的電池取電板33與第二彈性導(dǎo)電接頭-34直接脫離接觸，斷開連接，如果電池總成6的電池取電板33與燈頭3、太陽能電池4是直接通過導(dǎo)線連接的話，

如圖1，所述取電池窗所在的平面設(shè)置有一層絕緣緩沖材料32。

如圖6，所述頂板11上還設(shè)置有電池取電板33，如圖1，所述可追溯式易回收梯次利用動(dòng)力電池的路燈還包括第二彈性導(dǎo)電接頭34；其中燈頭3、太陽能電池4分別通過導(dǎo)線與第二彈性導(dǎo)電接頭34連接，第二彈性導(dǎo)電接頭34與電池取電板33直接接觸，電池取電板33與2M個(gè)第一彈性導(dǎo)電接頭10的頂端相連接。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。