一種電池充電管理機櫃的製作方法
2024-02-19 14:38:15 3
專利名稱：一種電池充電管理機櫃的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於給充電電池充電的機器，尤其涉及同時給多個充電電池進行充電和管理的機櫃。
背景技術：
隨著科技的發展和現實的需要，現在的郵政送信送報員或送件員基本是騎著電動車出去送信送報或送件的。而在一個郵政所或郵政分局內，都會有一批這樣的人，因此都會配備一批電動車。電動車節能環保，使用方便，又比原來的自行車節省人力，可以攜帶較多的信件或報紙或小物件，因此推廣很快。但是，電動車有個缺點，就是電動車的電池需要充電，而充電一次能夠跑的距離也是一定的，另外就是電池的電用完後，充電時間也需要較長的時間。因此實際上，郵局都會購買多一些電池以供隨時更換或回收需要。這樣除了電動車上自帶的電池加上多出的電池，一個郵政所或郵政分局內需要充電和管理的電池數量就很多了，充電不方便，而且電動車有時是分配到個人的，管理的問題也很突出，一旦將有損壞的電池和其他電池同時充電而造成斷電或其它情況，就會影響郵政所或郵政分局的正常營業環境。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種電池充電管理機櫃，解決現在對多個電池同時充電不方便，充電和換電不好管理的缺陷。技術方案一種電池充電管理機櫃，其特徵在於包括機櫃的櫃體，在所述櫃體內部設置有若干個充電電池槽，櫃體正面設置有控制操作面板，櫃體內部還設置有強電控制部分和弱電控制部分，所述強電控制部分包括開關電源模塊與各充電電池槽的充電電源控制模塊，所述弱電控制部分包括充換電控制與管理系統，及與該系統連接並進行具體控制的環境監測與控制子系統，充電控制子系統和執行機構子系統；所述充換電控制與管理系統包括工業控制主機和控制系統，所述環境監測與控制子系統包括溫度傳感器，溼度傳感器，震動傳感器和環境控制電路單元及相應調節裝置，所述充電控制子系統包括充電控制單元和多個充電模塊，所述執行機構子系統包括電池槽開關控制模塊和電池識別及處理模塊；所述充換電控制與管理系統根據操作面板輸入的要求信號，分配執行機構子系統開關相應電池槽進行換電處理或分配充電控制子系統對相應電池進行充電，所述環境監測與控制子系統對櫃體內環境變量進行控制。所述弱電控制部分還包括充電收費與交易子系統，該子系統也與所述充換電控制與管理系統連接，所述充電收費與交易子系統包括讀卡器和/或POS機。所述執行機構子系統的電池識別及處理模塊包括執行機構控制板，所述電池槽開關控制模塊與執行機構控制板電連接，電池槽內放置有充電電池後，將信號傳送到執行機構控制板，然後對充電電池進行狀態識別和放電或充電處理。
或所述執行機構子系統的電池槽開關控制模塊與對應的充電模塊相連接，電池槽內放置有充電電池後，將充電電池的生命信號傳送到充電模塊，充電模塊將信號傳遞給所述充換電控制與管理系統，然後對充電電池進行狀態識別或充電處理。所述執行機構子系統的電池槽開關控制模塊包括各電池槽編號控制單元和設置在各電池槽後的電磁鎖，所述電磁鎖主要由設置在各電池槽後櫃體上的電磁鐵帶動卡鉤，與設置在電池槽後背板上的卡口對應，當各電池槽編號控制單元傳送信號給電磁鐵並使之通電或斷電時，卡鉤卡住或鬆開卡口，從而開關電池槽。所述若干個充電電池槽為刀片式分組設置，每個充電電池槽採用抽屜式，對應安裝一個充電模塊，所述充電控制單元包括充電控制器和AC/DC輸入濾波器模塊及與每個充電模塊連接的DC/DC模塊。所述充電控制器採用嵌入式系統，與充電模塊連接，傳送控制信號給充電模塊，判斷充電模塊和電池組的工作狀態，與所述充換電控制與管理系統的工業控制主機相連，發送和接收信號。所述充電電池槽安裝有8組，每組4個，所述充電控制單元包括4個AC/DC輸入濾波器模塊和32個DC/DC模塊。所述充電電池槽包括框架式電池倉和抽拉式電池屜格，電池屜格安裝在電池倉的側導軌上，每個電池屜格內有電池定位結構和電池連接器，所述電池連接器一端設置在電池屜格內，與放置在電池屜格內的充電電池連接，另一端與設置在各電池槽後櫃體上的接插件相連，所述接插件與充電控制子系統和/或執行機構子系統連接。所述電池屜格內安裝有接近開關。有益效果本發明的電池充電管理機櫃能自主檢測充電電池狀態，同時對多個充電電池進行充電，而且能自動開關充電電池槽，實現對充電電池的狀態和充電管理，電費管理，使用狀態管理，充分合理的利用時間，不僅提高了充電和使用效率，而且對充電電池的狀態進行了監控，提高了電池的長期使用壽命，實現了對多個電池的高效自主管理，有益於推廣充電電池的廣泛應用。
圖1為本發明主視示意圖。圖2為本發明後視示意圖。圖3為本發明充電電池槽拉開立體示意圖。圖4為本發明櫃體外殼打開後的立體示意圖。圖5為本發明電氣拓撲示意圖。圖6為本發明中充換電控制與管理系統與其他各子系統交互模式示意圖。圖7為本發明中充電電池槽後的帶電磁鎖的後背板的側視示意圖。圖8為本發明中充電電池槽後的帶電磁鎖的後背板的立體示意圖。其中1-櫃體，2-充電電池槽，3-控制操作面板，4-強電控制箱，5-弱電控制箱，6-充電模塊，7-UPS，8-框架式電池倉，9-抽拉式電池屜格，10-電磁鐵，11-卡鉤，12-接插件。
具體實施例方式下面結合具體實施例和附圖，進一步闡述本發明。附圖1和圖2為依據本發明方案設計的電池充電管理機櫃，包括機櫃的櫃體1，在所述櫃體內部設置有若干個充電電池槽2，櫃體I正面設置有控制操作面板3，櫃體I內部還設置有強電控制部分和弱電控制部分，所述強電控制部分包括開關電源模塊與各充電電池槽的充電電源控制模塊，所述弱電控制部分包括充換電控制與管理系統，及與該系統連接並進行具體控制的環境監測與控制子系統，充電控制子系統和執行機構子系統；所述充換電控制與管理系統包括工業控制主機和控制系統，所述環境監測與控制子系統包括溫度傳感器，溼度傳感器，震動傳感器和環境控制電路單元及相應調節裝置，所述充電控制子系統包括充電控制單元和多個充電模塊6，所述執行機構子系統包括電池槽開關控制模塊和電池識別及處理模塊；所述充換電控制與管理系統根據操作面板輸入的要求信號，分配執行機構子系統開關相應電池槽進行換電處理或分配充電控制子系統對相應電池進行充電，所述環境監測與控制子系統對櫃體內環境變量進行控制。所述弱電控制部分還包括充電收費與交易子系統，該子系統也與所述充換電控制與管理系統連接，所述充電收費與交易子系統包括讀卡器和/或POS機。執行機構可以有兩種設計方案一種是執行機構由控制板控制所述執行機構子系統的電池識別及處理模塊包括執行機構控制板，所述電池槽開關控制模塊與執行機構控制板電連接，電池槽內放置有充電電池後，將信號傳送到執行機構控制板，然後對充電電池進行狀態識別和放電或充電處理。抽屜打開時，電池槽內設有定位槽,保證電池放入後能準備定位,並通過抽屜式電池槽底部的連接器與抽屜式電池槽後面的接插件公頭相連，實現信號的傳遞。抽屜式電池槽關閉後接插件結合，同時可以在電池槽內設置一組定位銷閉合，保證抽屜式電池槽的準備定位。當電池槽推到一定位置，執行機構閉合，電池槽鎖緊。執行機構的電磁鎖部門與執行控制板相連，當中央控制板向執行控制板發出開鎖命令後，執行控制板向對應的電磁鎖發信號，電磁鎖打開抽屜式電池槽彈出，實現換電。或者是執行機構由充電模塊控制所述執行機構子系統的電池槽開關控制模塊與對應的充電模塊相連接，電池槽內放置有充電電池後，將充電電池的生命信號傳送到充電模塊，充電模塊將信號傳遞給所述充換電控制與管理系統，然後對充電電池進行狀態識別或充電處理。當抽屜式電池槽打開放入電池後，電池通過電池槽內的連接器將信號傳給充電模塊，當充電模塊收到電池的生命幀時，說明抽屜已放好電池。手動推進抽屜式電池槽到關閉，抽屜式電池槽後設置限位開關並壓緊，充電模塊可以收到限位開關的信號後啟動電磁鎖，電池槽鎖緊，同時向主控板發送充電請求，準備充電。所述執行機構子系統的電池槽開關控制模塊包括各電池槽編號控制單元和設置在各電池槽後的電磁鎖，所述電磁鎖主要由設置在各電池槽後櫃體上的電磁鐵10帶動卡鉤11，與設置在電池槽後背板上的卡口對應，當各電池槽編號控制單元傳送信號給電磁鐵並使之通電或斷電時，卡鉤11卡住或鬆開卡口，從而開關電池槽，如附圖7和附圖8所示為帶電磁鎖的後背板示意圖，所述電磁鐵10通過連杆上下帶動拉杆再拉動卡鉤11卡住電池槽後背板上的卡口，使每個充電電池槽關緊或鬆開。
所述若干個充電電池槽為刀片式分組設置，每個充電電池槽採用抽屜式，對應安裝一個充電模塊，所述充電控制單元包括充電控制器和AC/DC輸入濾波器模塊及與每個充電模塊連接的DC/DC模塊，採用AC-DC輸入濾波器加上DC-DC功率變換方式設計。輸入濾波器，輸入濾波器的作用有兩點，一是慮除掉輸入線上的雜波和高頻幹擾信號進入電源模塊，而影響模塊的正常工作；二是慮除掉模塊的高頻信號串到輸入端，而影響其它設備正常工作。功率變換採用電壓諧振軟開關技術，包括PFM高頻諧振逆變橋、高頻隔離變壓器、高頻整流、平滑濾波四個環節。充電控制子系統由4個AC-DC模塊和32個DC-DC模塊組成。充電控制子系統通過內部總線實時採集各充電模塊的工作狀態數據，控制各充電模塊的工作模式並與各電池組的BMS通信；對整個系統的充電過程實時監控；存儲充電過程中的數據並發送至中央控制與管理子系統；能及時響應中央控制系統下發的控制指令。所述充電控制器採用嵌入式系統，與充電模塊連接，傳送控制信號給充電模塊，判斷充電模塊和電池組的工作狀態，與所述充換電控制與管理系統的工業控制主機相連，發送和接收信號。能及時向充電模塊下發控制命令，調整充電模塊的工作狀態；充電控制器還能夠按照用戶設定的門限自動判斷電池組和充電模塊的工作狀態，具有輸入過壓欠壓、輸出短接、電池反接、輸出過壓過溫等判斷保護功能，一旦出現異常，自動向中央控制器發送故障信息。附圖1和2中依照本技術方案製作的充電電池槽安裝有8組，每組4個，採用了所述充電控制單元包括4個AC/DC輸入濾波器模塊和32個DC/DC模塊。如附圖3和4所示,所述充電電池槽包括框架式電池倉8和抽拉式電池屜格9，電池屜格安裝在電池倉的側導軌上，每個電池屜格內有電池定位結構和電池連接器，所述電池連接器一端設置在電池屜格內，與放置在電池屜格內的充電電池連接，另一端與設置在各電池槽後櫃體上的接插件12相連,所述接插件12與充電控制子系統和/或執行機構子系統連接，如附圖8所示。所述電池屜格內安裝有接近開關，通過接近開關或通過電池的生命幀可以檢測電池槽內電池的放入與取出並判斷電池位置擺放是否正確。所述的充換電控制與管理系統通過系統的通信網絡與其他子系統進行數據的交互，採集各子系統的狀態，控制各子系統的協調運轉，存儲各子系統的狀態、交易數據、電池數據和操作日誌，通過外部的網絡接口將數據上傳至監控中心。充換電控制與管理系統與其他各子系統交互模式如附圖6所示。整個充電管理機櫃能夠實現的應用和運轉方法如下當系統加電後，應用程式自動檢測外圍設備，並將檢測的信息通過工業乙太網或其它通訊方式上傳至監控中心；系統運行過程中，協調各個子系統正常運轉，實時採集各個設備的運行數據，並能夠按照設定的時間間隔主動上報到監測中心，一旦系統中某個設備出現異常，控制程序立即採取相應的保護措施，系統隨之進入故障狀態，使用聲光報警裝置警示，並將報警信息上傳至監控中心；系統配備有彩色觸控螢幕、高性能的處理器和大容量的存儲介質，在交易過程中，能提供良好的人機互動界面提示可引導用戶進行操作，完成充電或換電的功能，保存用戶的數據；應用軟體能夠接收和解析遠程的控制命令，執行相應的動作或返回相應的數據。帶有RFID讀卡器，可以進行身份認證並安全可靠地完成收費或充值，能夠列印相關的消費憑據。系統還可根據用戶的需求配置條碼掃描器等，為用戶提供電池充儲服務。鑑於以上要求本系統採用充電模塊控制器控制，用I/O 口與執行機構和電磁鎖相連。分別將32個電池槽進行編號(按32個電池槽設計)，每個電池槽設置一個彈出機構和一個電磁鎖，當執行機構接收到控制信號時，相應電池槽的電磁鎖鬆開，彈出機構將電池槽推出，裝入電池以後將電池槽手動推入充電櫃，電磁鎖關閉。該執行機構還對32個電池槽編號管理實時將各個電池槽狀態傳給主機，確保主機能掌握各個電池槽的狀態，並根據電池槽的狀態進行充電控制環境監測與控制子系統主要負責監測充儲櫃的環境變量，包括溫度、溼度、煙霧、電氣安全、監控視頻等信息，並將根據採集的數據上報至中央控制系統，自動調節相應的設備或按照中央控制系統下發的指令調節相應的設備。在系統中環境控制器實時採集環境溫度數據、櫃內煙霧數據和配電信息；根據環境溫度實時啟動加熱裝置或風機；當環境溫度、煙霧異常時，自動啟動聲光報警裝置；在系統供配電異常時可緊急停機煙霧報警，若整機內產生由於起火發生的煙霧，由機內煙霧傳感器產生信號傳遞給環境控制板，由環境控制板將告警信號傳遞給上位機。閃光報警，整機內發生打火現象時，由機內閃光傳感器產生信號傳遞給環境控制板，由環境控制板將告警信號傳遞給上位機。溫度報警，整機溫度超過許可範圍，由機內溫度傳感器產生信號傳遞給環境控制板，由環境控制板將告警信號傳遞給上位機。震動報警，整機受到不正常外力衝擊，引起震動，由機內震動傳感器產生信號傳遞給環境控制板，達到一定閥值後由環境控制板將告警信號傳遞給上位機。防盜報警，整機後部有開門，門上配有電磁鎖和門禁開關。若是獲得許可的開門動作，比如檢修員使用鑰匙將門打開，則由電磁鎖檢測到是鑰匙導致的開門動作，門禁開關觸發後不作任何動作；若是非法開門，比如外力強行將門打開，則門禁開關觸發後將告警信號傳遞給工控機，進行告警，並由整機前面板配置的音頻設備發出強力蜂鳴報警聲整機後門、側門及上蓋均開有散熱孔，安裝有散熱風扇，且風道正對著整機發熱量最大得充電模塊，保證整體散熱效果良好。底部有散熱風扇，對強電部分散熱，並形成風道。前面板上配備的觸控螢幕，讀卡機，印表機，密碼輸入鍵盤，音響等，以斜角20度安裝，符合人體視覺習慣。安裝高度以人體平均身高170cm為基準，使之平視即可看到屏幕。當環境溫度低於設定值時，位於底部的PTC加熱組件可以對電池進行加熱；由於整機尺寸較大，溫度探頭僅能探測點溫度，不能很好的反應整機溫度，故機柜上下配置2個溫度探頭，配合電池中的溫度探頭以全面監控整機溫度。用於檢測整機內部煙霧情況的煙霧探測器，由於煙霧產生具有上升趨勢，故將煙霧探測器放置於整機上部。本發明的電池充電機櫃採用高度集成的智能化設計，將充電、自動監測控制、環境控制、自動收費和網絡通信等功能集於一體，實現無人值守式的電動車或電動小車(電動二輪車及電動三輪車)的電池充換服務及收費。
權利要求
1.一種電池充電管理機櫃，其特徵在於:包括機櫃的櫃體，在所述櫃體內部設置有若干個充電電池槽，櫃體正面設置有控制操作面板，櫃體內部還設置有強電控制部分和弱電控制部分，所述強電控制部分包括開關電源模塊與各充電電池槽的充電電源控制模塊，所述弱電控制部分包括充換電控制與管理系統，及與該系統連接並進行具體控制的環境監測與控制子系統，充電控制子系統和執行機構子系統；所述充換電控制與管理系統包括工業控制主機和控制系統，所述環境監測與控制子系統包括溫度傳感器，溼度傳感器，震動傳感器和環境控制電路單元及相應調節裝置，所述充電控制子系統包括充電控制單元和多個充電模塊，所述執行機構子系統包括電池槽開關控制模塊和電池識別及處理模塊；所述充換電控制與管理系統根據操作面板輸入的要求信號，分配執行機構子系統開關相應電池槽進行換電處理或分配充電控制子系統對相應電池進行充電，所述環境監測與控制子系統對櫃體內環境變量進行控制。
2.如權利要求1所述的電池充電管理機櫃，其特徵在於:所述弱電控制部分還包括充電收費與交易子系統，該子系統也與所述充換電控制與管理系統連接，所述充電收費與交易子系統包括讀卡器和/或POS機。
3.如權利要求1或2所述的電池充電管理機櫃，其特徵在於:所述執行機構子系統的電池識別及處理模塊包括執行機構控制板，所述電池槽開關控制模塊與執行機構控制板電連接，電池槽內放置有充電電池後，將信號傳送到執行機構控制板，然後對充電電池進行狀態識別和放電或充電處理。
4.如權利要求1或2所述的電池充電管理機櫃，其特徵在於:所述執行機構子系統的電池槽開關控制模塊與對應的充電模塊相連接，電池槽內放置有充電電池後，將充電電池的生命信號傳送到充電模塊，充電模塊將信號傳遞給所述充換電控制與管理系統，然後對充電電池進行狀態識別或充電處理。
5.如權利要求1所述的電池充電管理機櫃，其特徵在於:所述執行機構子系統的電池槽開關控制模塊包括各電池槽編號控制單元和設置在各電池槽後的電磁鎖，所述電磁鎖主要由設置在各電池槽後櫃體上的電磁鐵帶動卡鉤，與設置在電池槽後背板上的卡口對應，當各電池槽編號控制單元傳送信號給電磁鐵並使之通電或斷電時，卡鉤卡住或鬆開卡口，從而開關電池槽。
6.如權利要求1所述的電池充電管理機櫃，其特徵在於:所述若干個充電電池槽為刀片式分組設置，每個充電電池槽採用抽屜式，對應安裝一個充電模塊，所述充電控制單元包括充電控制器和AC/DC輸入濾波器模塊及與每個充電模塊連接的DC/DC模塊。
7.如權利要求6所述的電池充電管理機櫃，其特徵在於:所述充電控制器採用嵌入式系統，與充電模塊連接，傳送控制信號給充電模塊，判斷充電模塊和電池組的工作狀態，與所述充換電控制與管理系統的工業控制主機相連，發送和接收信號。
8.如權利要求6所述的電池充電管理機櫃，其特徵在於:所述充電電池槽安裝有8組，每組4個，所述充電控制單元包括4個AC/DC輸入濾波器模塊和32個DC/DC模塊。
9.如權利要求1或6所述的電池充電管理機櫃，其特徵在於:所述充電電池槽包括框架式電池倉和抽拉式電池屜格，電池屜格安裝在電池倉的側導軌上,每個電池屜格內有電池定位結構和電池連接器，所述電池連接器一端設置在電池屜格內，與放置在電池屜格內的充電電池連接，另一端與設置在各電池槽後櫃體上的接插件相連，所述接插件與充電控制子系統和/或執行機構子系統連接。
10.如權利要求 9所述的電池充電管理機櫃，其特徵在於:所述電池屜格內安裝有接近開關。
全文摘要
本發明涉及一種用於給充電電池充電的機器，屬於電池管理領域。一種電池充電管理機櫃，其特徵在於包括機櫃的櫃體，在所述櫃體內部設置有若干個充電電池槽，櫃體正面設置有控制操作面板，櫃體內部還設置有強電控制部分和弱電控制部分，所述強電控制部分包括開關電源模塊與各充電電池槽的充電電源控制模塊，所述弱電控制部分包括充換電控制與管理系統，及與該系統連接並進行具體控制的環境監測與控制子系統，充電控制子系統和執行機構子系統；所述充換電控制與管理系統根據操作面板輸入的要求信號，分配執行機構子系統開關相應電池槽進行換電處理或分配充電控制子系統對相應電池進行充電。本發明能自動開關充電電池槽和同時對多個充電電池進行充電。
文檔編號H01M2/10GK103078382SQ20131003224
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月28日 優先權日2013年1月28日
發明者吳毅, 張叢, 焦秉剛, 毛潤生, 黃振華 申請人:上海普天能源科技有限公司