CN110254269A - 一种智能换电柜 - Google Patents
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Abstract
一种智能换电柜，包括换电柜柜体、电池，换电柜柜体上设置有控制仓室，控制仓室内安装有控制单元，换电柜柜体上设有电池盛放仓，电池盛放仓内设有电磁防盗拆装置，电磁防盗拆装置与控制单元电性连接，电池盛放仓内设有充电接头，电池盛放仓内设有温度检测器，温度检测器与控制单元电性连接，电池设置在电池盛放仓内部，电池的底部设有吸附装置，电池的顶部设有充电接口。用户可将没电电池放置在换电柜内进行安全充电，并快速更换为满电的电池，实现电动车持续续航；通过设置的温度检测器，可实时监测电池盛放仓内的温度，保证电池在充电时不会出现过充发热爆炸的事故；通过设置的电磁防盗拆装置，可保护电池不会被盗拆，有效的保护电池的安全。
Description
技术领域
本发明涉及换电柜设备技术领域，尤其涉及一种智能换电柜。
背景技术
大力发展节能与新能源车是解决能源环境问题的有效途径，同时也是实现国家生态文明建设的有力举措。现阶段我国老百姓骑电动车出行的数量越来越多，由于电池的续航距离有限，当出门骑行较长的距离时，用户会担心电动车的电池半路没电，给大家骑电动车出行造成很大的困扰；目前，市场上出现了一些用于更换电池的换电柜，但是这些换电柜在使用时，对于电池的充电安全方面及电池的防盗方面并没有得到有效的保障。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种充电安全、更换电池方便、防止电池盗拆的智能换电柜。
一种智能换电柜，包括换电柜柜体、电池，所述换电柜柜体前表面的中间位置设置有控制仓室，控制仓室内安装有控制单元及备用电源，换电柜柜体前表面上设置有至少两个电池盛放仓，电池盛放仓位于控制仓室的两侧，且电池盛放仓沿换电柜柜体前表面自上而下依次设置，所述电池盛放仓内的后表面上固定设置有电磁防盗拆装置，电磁防盗拆装置通过导线与控制单元电性连接，电池盛放仓内的顶部靠近电池盛放仓入口端固定设置有充电接头，充电接头通过导线与控制单元电性连接，电池盛放仓内的顶部固定设置有用于检测电池盛放仓内温度的温度检测器，温度检测器通过导线与控制单元电性连接，温度检测器将检测得到的温度数据传输给控制单元，控制单元将接收到的温度数据与预先设定的温度数据进行比对，如果其中的一个电池盛放仓内测定的温度数值高于预先设定的温度数值，控制单元会断开温度超标的电池盛放仓内的电路，终止对这个电池盛放仓内存放的电池继续充电，所述电池设置在电池盛放仓内部，电池的底部固定设置有吸附装置，控制单元识别用户需要存放的电池信息，用户将电池放入电池盛放仓内后，控制单元发出接通电磁防盗拆装置电源的信号，电磁防盗拆装置接通电源，具有磁性吸力，吸附装置与电磁防盗拆装置相互吸附在一起，使电磁防盗拆装置将电池牢固锁定，电池的顶部设置有充电接口，用户通过将充电接头插入充电接口，对电池进行充电；然后，控制单元发出断开电磁防盗拆装置电源的信号，电磁防盗拆装置断开电源，其中一个充满电电池的吸附装置与电磁防盗拆装置短开，用户此时可取走该充满电的电池。
优选的，所述电磁防盗拆装置包括电磁锁、安装座，安装座固定设置在电池盛放仓的后表面上，安装座远离电池盛放仓后表面的一侧表面中间位置向内凹陷，使安装座的四周凸起，形成凸边，且在安装座凹陷位置的表面上开设有凹槽，凹槽的四个侧壁上沿处设置有紧固压片，电磁锁的四个侧壁的中间位置上分别固定有定位凸块，定位凸块与凹槽的侧壁相接触，电磁锁嵌入在凹槽内，并通过紧固压片将电磁锁固定在凹槽内，安装座的底部开设有导线孔，导线孔与凹槽的内部连通，电磁锁通过导线与控制单元电性连接。
优选的，所述吸附装置包括金属板、缓冲块，金属板固定设置在电池底部的中间位置，且金属板与电磁锁相匹配，以使金属板可以吸附在电磁锁上，缓冲块固定设置在电池的底部，缓冲块沿金属板的四周设置，并紧贴金属板，且缓冲块正对安装座四周凸起后形成的凸边。
优选的，所述缓冲块的厚度大于金属板的厚度，缓冲块的四周还设置有橡胶垫圈，橡胶垫圈贴合在电池的底部，且橡胶垫圈的厚度大于缓冲块的厚度。
优选的，所述换电柜柜体前表面的上部设置有用于监控的摄像头，通过导线与控制单元电性连接，以将摄像头拍摄的视频画面传输给控制单元。
优选的，所述换电柜柜体上的控制仓室设置有闭合门，闭合门的表面上设置有第一显示屏，电池盛放仓上设置有仓门，仓门上设置有控制锁，控制锁通过导线与控制单元电性连接。
优选的，所述换电柜柜体的顶部固定设置有挡雨棚。
优选的，所述换电柜柜体前表面上设置有第二显示屏，第二显示屏位于每个电池盛放仓的上部。
优选的，所述电池盛放仓的两个侧壁上固定设置有用于引导电池进入电池盛放仓的引导机构，所述导向机构包括固定槽、导向轮，固定槽对向固定设置在电池盛放仓的两个侧壁上，且固定槽沿电池盛放仓的长边方向设置，并与电池盛放仓的底部平行，导向轮沿固定槽的长边方向等距设置，导向轮位的一部分位于固定槽内，另一部分位于固定槽外部，且导向轮与固定槽通过转轴连接。
优选的，所述电池的内部设置有定位模块、电池管理模块，定位模块、电池管理模块均与电池本体电性连接，以通过电池为定位模块、电池管理模块提供所需电源。
优选的，该换电柜能够根据用户实际使用的电池电量进行计费，控制单元从云端后台获取用户取走时电池的电量数据及目前需要更换电池的电量数据，控制单元计算用户取走时电池的电量数据与目前需要更换电池的电量数据的电量数据差值，并将该电量数据差值发送至云端后台，云端后台将该电量数据差值进行费用核算，计算出用户的实际使用费用，并通过微信小程序扣除相应的使用费用，从而完成扣费。
发明采用上述技术方案，其有益效果在于：该发明包括换电柜柜体、电池，所述换电柜柜体前表面的中间位置设置有控制仓室，控制仓室内安装有控制单元，换电柜柜体前表面上设置有至少两个电池盛放仓，电池盛放仓位于控制仓室的两侧，且电池盛放仓沿换电柜柜体前表面自上而下依次设置，所述电池盛放仓内的后表面上固定设置有电磁防盗拆装置，电磁防盗拆装置通过导线与控制单元电性连接，电池盛放仓内的顶部靠近电池盛放仓入口端固定设置有充电接头，充电接头通过导线与控制单元电性连接，电池盛放仓内的顶部固定设置有用于检测电池盛放仓内温度的温度检测器，温度检测器通过导线与控制单元电性连接，所述电池设置在电池盛放仓内部，电池的底部固定设置有吸附装置，吸附装置与电磁防盗拆装置相互配合，将电池与电磁防盗拆装置固定，电池的顶部设置有充电接口，通过将充电接头插入充电接口，对电池进行充电；然后，控制单元发出断开电磁防盗拆装置电源的信号，电磁防盗拆装置断开电源，其中一个充满电电池的吸附装置与电磁防盗拆装置短开，用户此时可取走该充满电的电池。本发明结构简单，操作方便，用户可以将没电电池放置在换电柜内进行安全充电，并快速的利用该换电柜将没电的电池更换为满电的电池，从而实现电动车的持续续航；通过设置的温度检测器，可以实时监测电池盛放仓内的温度，从而保证电池在充电的过程中不会出现过充发热爆炸的事故发生；通过设置的电磁防盗拆装置，可以保护电池不会被人为盗拆，有效的保护了电池的安全。
附图说明
图1为发明的结构示意图。
图2为发明换电柜柜体内部的结构示意图。
图3为发明电磁防盗拆装置的结构示意图。
图4为图3的剖视结构示意图。
图5为发明引导机构的结构示意图。
图6为发明电池的结构示意图。
图7为图6另一角度的结构示意图。
图8为本发明的控制原理图。
图9为本发明费用核算的流程图。
图中：换电柜柜体10、电磁防盗拆装置101、电磁锁1011、凸块10111、安装座1012、紧固压片10121、导线孔10122、凹槽10123、充电接头102、摄像头103、闭合门104、第一显示屏1041、仓门105、挡雨棚106、第二显示屏107、引导机构108、固定槽1081、导向轮1082、控制仓室109、电池盛放仓100、控制单元20、电池30、吸附装置301、金属板3011、缓冲块3012、橡胶垫圈3013、充电接口302。
具体实施方式
请参看图1至图8，发明实施例提供了一种智能换电柜，包括换电柜柜体10、控制单元20、电池30，所述换电柜柜体10的顶部固定设置有挡雨棚106，以防止雨水滴落到换电柜上。换电柜柜体10前表面上设置有第二显示屏107，第二显示屏107位于每个电池盛放仓100的上部，换电柜柜体10前表面的中间位置设置有控制仓室109，控制仓室109内安装有控制单元20及备用电源，备用电源通过导线与控制单元20连接，备用电源通过导线与换电柜主电路连接，以防止换电柜主电路断电后，继续为换电柜提供电源，保证整个换电柜依然能够继续使用。控制单元20包括处理模块、存储模块、通信模块、输入信号模块、输出信号模块、电源控制模块，处理模块与存储模块、通信模块、输入信号模块、输出信号模块、电源控制模块连接，其中，处理模块为中央处理器CPU或微处理器等，存储模块是存储器，用于存储数据，通信模块能够进行有线或者无线通信，通信模块与云端后台连接，以将云端后台数据通过通信模块传输给处理模块，输入信号模块可以是输出信号的装置。换电柜柜体10前表面上设置有至少两个电池盛放仓100，电池盛放仓100位于控制仓室109的两侧，且电池盛放仓100沿换电柜柜体10前表面自上而下依次设置。所述电池盛放仓100内的后表面上固定设置有电磁防盗拆装置101，电磁防盗拆装置101的控制终端为控制单元20，电池盛放仓100内的顶部靠近电池盛放仓100入口端固定设置有充电接头102，电池盛放仓100内的顶部固定设置有温度检测器，温度检测器是温度检测仪的一种，温度检测器通过导线与控制单元20电性连接，温度检测器用于检测每个电池盛放仓内的温度信号数据，并将这些温度信号数据传输给控制单元20的输入信号模块，输入信号模块接收到这些温度信号数据后，将这些温度信号数据传输给处理模块，处理模块获取这些温度信号数据后，处理模块将每个电池盛放仓内的温度信号数据与预先设定的温度数据进行比对，如果其中的一个电池盛放仓100内测定的温度数值高于预先设定的温度数值，控制单元20的处理模块会给电源控制模块发出断开电源的信号，电源控制模块可断开温度超标的电池盛放仓100内的电路，终止对这个电池盛放仓100内的电池30充电，从而保证电池30充电安全，防止电池30充电温度过高导致电池30爆炸等事故发生；温度检测器检测到的温度数据可通过每个电池盛放仓100上设置的第二显示屏107显示；所述电池30设置在电池盛放仓100内部，电池30的底部固定设置有吸附装置301，控制单元20识别用户需要存放的电池30信息，用户将电池30放入电池盛放仓内后，控制单元20发出接通电磁防盗拆装置101电源的信号，电磁防盗拆装置101接通电源，具有磁性吸力，吸附装置301与电磁防盗拆装置101相互吸附在一起，使电磁防盗拆装置101将电池30牢固锁定，吸附装置301与电磁防盗拆装置101相配合，将电池30与电磁防盗拆装置101固定，电池30的顶部设置有充电接口302，用户可通过将充电接头102插入到充电接口302，以对电池30进行充电；然后，控制单元20发出断开电磁防盗拆装置101电源的信号，电磁防盗拆装置101断开电源，其中一个充满电电池30的吸附装置301与电磁防盗拆装置101短开，用户此时可取走该充满电的电池30。
请参看图3、图4，电磁防盗拆装置101包括电磁锁1011、安装座1012，安装座1012固定设置在电池盛放仓100的后表面上，安装座1012远离电池盛放仓100后表面的一侧表面中间位置向内凹陷，使安装座1012的四周凸起，形成凸边，且在安装座1012凹陷位置的表面上开设有凹槽10123，凹槽10123的四个侧壁上沿处设置有紧固压片10121，电磁锁1011的四个侧壁的中间位置上分别固定有定位凸块10111，定位凸块10111与凹槽10123的侧壁相接触，该定位凸块10111为半球状或者月牙状，一方面可以防止电磁锁1011不会在凹槽10123内发生位移，产生晃动，使电磁锁1011更好的被定位在凹槽10123内，另一方面，凸块10111呈半球状，可以在安装、拆卸电磁锁1011时，使电磁锁1011更好的从凹槽10123内取出，或者推入凹槽10123内，电磁锁1011嵌入在凹槽10123内，并通过紧固压片10121将电磁锁1011固定在凹槽10123内，安装座1012的底部开设有导线孔10122，导线孔10122与凹槽10123的内部连通，以使电磁锁1011的导线可以穿过，并与换电柜内的电源连通。吸附装置301包括金属板3011、缓冲块3012，金属板3011固定设置在电池30底部的中间位置，且金属板3011与电磁锁1011相匹配，以使金属板3011可以吸附在电磁锁1011上，缓冲块3012固定设置在电池30的底部，缓冲块3012沿金属板3011的四周设置，并紧贴金属板3011，且缓冲块3012正对安装座1012四周凸起后形成的凸边。在将电池30向电池盛放仓100内推送时，缓冲块3012的厚度大于金属板3011的厚度，缓冲块3012与安装座1012四周凸起后形成的凸边接触后，缓冲块3012被压缩，然后金属板3011与电磁锁1011吸合，将电池30牢固锁定，这样可以减缓电池30整体与安装座1012的冲击，损坏电池30。缓冲块3012的四周还设置有橡胶垫圈3013，橡胶垫圈3013贴合在电池30的底部，橡胶垫圈3013的厚度大于缓冲块3012的厚度，可进一步减少电池30的磨损及冲击损伤。
换电柜柜体10前表面的上部设置有用于监控的摄像头103，摄像头103通过导线与控制单元20电性连接，控制单元20的存储模块可以将摄像头103监控的视频画面存储，保证换电柜可以安全放置。
换电柜柜体10上的控制仓室109设置有闭合门104，闭合门104的表面上设置有第一显示屏1041，可通过第一显示屏1041选择播放不同的广告画面，电池盛放仓100上设置有仓门105，仓门105上设置有控制锁，控制锁通过导线与控制单元20电性连接。为了使换电柜移动更加的方便，还可以在换电柜柜体10的底部设置万向滚轮。
请参看图2、图5，电池盛放仓100的两个侧壁上固定设置有用于引导电池30进入电池盛放仓100的引导机构108，可引导电池30向电池盛放仓100内滑动，并使电池30底部设置的金属板3011能够正对电池盛放仓100内的电磁锁1011，从而保证电磁锁1011能够将电池30牢固锁住。导向机构包括固定槽1081、导向轮1082，固定槽1081对向固定设置在电池盛放仓100的两个侧壁上，且固定槽1081沿电池盛放仓100的长边方向设置，并与电池盛放仓100的底部平行，导向轮1082沿固定槽1081的长边方向等距设置，导向轮1082位的一部分位于固定槽1081内，另一部分位于固定槽1081外部，且导向轮1082与固定槽1081通过转轴连接，导向轮1082可以是橡胶材质，这样就可以使导向轮1082沿电池30的两个侧壁之间切向滑动的时候，可以减少对电池30侧壁的磨损，同时又可以减少电池30向内推送时的阻力，使电池30更加顺畅的推入电池盛放仓100内。
电池30的内部设置有定位模块、电池管理模块，定位模块为GPS定位器，电池管理模块为电池管理系统，即BMS；定位模块、电池管理模块通过导线与电池30电性连接，以通过电池30为其供电，定位模块、电池管理模块与后台远端实时建立信息传输联系，将电池30的使用情况及位置信息传输给云端后台，并通过云端后台将这些信息传输给控制单元20。
请参看图9，用户在更换电池的过程中，用户通过微信小程序扫描换电柜上的二维码，云端后台获取用户取走时电池30的电量数据及目前需要更换电池30的电量数据，控制单元20的通信模块接收到云端后台传输来的用户取走时电池30的电量数据及目前需要更换电池30的电量数据，并将用户取走时电池30的电量数据及目前需要更换电池30的电量数据传输给处理模块，存储模块获取用户取走时电池30的电量数据及目前需要更换电池30的电量数据，处理模块计算用户取走时电池30的电量数据与目前需要更换电池30的电量数据的电量数据差值，并将该电量数据差值通过通信模块发送至云端后台，云端后台将该电量数据差值进行费用核算，计算出用户的实际使用费用，并通过微信小程序扣除相应的使用费用，从而完成扣费。在使用的过程中，只针对用户实际使用的电量来进行收费，这样便可极大的提高用户的使用体验感。
本发明的工作方式如下：用户电动车上的电池30没电时，可通过微信小程序搜索到附近的换电柜位置，用手机扫描换电柜上标贴的二维码，云端后台获取用户的信息，该信息包括电池30的ID编号、型号、类别、电量数据，控制单元20的通信模块接收云端后台的电池30的信息，并将电池30的信息传输给控制单元20的处理模块，控制单元20的处理模块接收到该用户的信息，并读取成功后，控制单元20的处理模块通过输出信号模块向控制锁发出打开控制锁的信号，此时会自动弹开一个空的电池盛放仓100的仓门105，用户将没电的电池30放入空的电池盛放仓100内，使电池30的侧边与导向轮1082接触，然后将电池30沿导向轮1082向电池盛放仓100内推送，直至电池30底部的金属板3011与电磁锁1011接触，电磁锁1011将用户放入的需要充电的电池30牢固锁住，然后用户将充电接头102插入到充电接口302，对需要充电的电池30进行充电，并关闭仓门105；同时，控制单元20的处理模块通过输出信号模块向控制锁发出打开控制锁的信号，此时会自动弹开一个满电电池30的仓门105，与此同时，控制单元20的处理模块通过输出信号模块向电源控制模块发出断开信号，电磁锁1011与电源断开，电磁锁1011处于无电状态，不具有磁力，使电磁锁1011与充满电的电池30上的金属板3011断开，用户可从电池盛放仓100内取出充满电的电池30，然后关闭仓门105，将满电电池30装入自己电动车内继续行驶，整个过程仅需20秒即可完成，整体操作简洁化、自动化、智能化、节约时间和空间，符合现代化生活的节奏和步伐。
以上所揭露的仅为发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种智能换电柜，包括换电柜柜体、电池，其特征在于：所述换电柜柜体前表面的中间位置设置有控制仓室，控制仓室内安装有控制单元及备用电源，换电柜柜体前表面上设置有至少两个电池盛放仓，电池盛放仓位于控制仓室的两侧，且电池盛放仓沿换电柜柜体前表面自上而下依次设置，所述电池盛放仓内的后表面上固定设置有电磁防盗拆装置，电磁防盗拆装置通过导线与控制单元电性连接，电池盛放仓内的顶部靠近电池盛放仓入口端固定设置有充电接头，充电接头通过导线与控制单元电性连接，电池盛放仓内的顶部固定设置有用于检测电池盛放仓内温度的温度检测器，温度检测器通过导线与控制单元电性连接，温度检测器将检测得到的温度数据传输给控制单元，控制单元将接收到的温度数据与预先设定的温度数据进行比对，如果其中的一个电池盛放仓内测定的温度数值高于预先设定的温度数值，控制单元会断开温度超标的电池盛放仓内的电路，终止对这个电池盛放仓内存放的电池继续充电，所述电池设置在电池盛放仓内部，电池的底部固定设置有吸附装置，控制单元识别用户需要存放的电池信息，用户将电池放入电池盛放仓内后，控制单元发出接通电磁防盗拆装置电源的信号，电磁防盗拆装置接通电源，具有磁性吸力，吸附装置与电磁防盗拆装置相互吸附在一起，使电磁防盗拆装置将电池牢固锁定，电池的顶部设置有充电接口，用户通过将充电接头插入充电接口，对电池进行充电；然后，控制单元发出断开电磁防盗拆装置电源的信号，电磁防盗拆装置断开电源，其中一个充满电电池的吸附装置与电磁防盗拆装置短开，用户此时可取走该充满电的电池。
2.根据权利要求1所述的一种智能换电柜，其特征在于：所述电磁防盗拆装置包括电磁锁、安装座，安装座固定设置在电池盛放仓的后表面上，安装座远离电池盛放仓后表面的一侧表面中间位置向内凹陷，使安装座的四周凸起，形成凸边，且在安装座凹陷位置的表面上开设有凹槽，凹槽的四个侧壁上沿处设置有紧固压片，电磁锁的四个侧壁的中间位置上分别固定有定位凸块，定位凸块与凹槽的侧壁相接触，电磁锁嵌入在凹槽内，并通过紧固压片将电磁锁固定在凹槽内，安装座的底部开设有导线孔，导线孔与凹槽的内部连通。
3.根据权利要求2所述的一种智能换电柜，其特征在于：所述吸附装置包括金属板、缓冲块，金属板固定设置在电池底部的中间位置，且金属板与电磁锁相匹配，以使金属板可以吸附在电磁锁上，缓冲块固定设置在电池的底部，缓冲块沿金属板的四周设置，并紧贴金属板，且缓冲块正对安装座四周凸起后形成的凸边，缓冲块的厚度大于金属板的厚度，缓冲块的四周还设置有橡胶垫圈，橡胶垫圈贴合在电池的底部，且橡胶垫圈的厚度大于缓冲块的厚度。
4.根据权利要求1所述的一种智能换电柜，其特征在于：所述换电柜柜体前表面的上部设置有用于监控的摄像头，通过导线与控制单元电性连接，以将摄像头拍摄的视频画面传输给控制单元。
5.根据权利要求4所述的一种智能换电柜，其特征在于：所述换电柜柜体上的控制仓室设置有闭合门，闭合门的表面上设置有第一显示屏，电池盛放仓上设置有仓门，仓门上设置有控制锁，控制锁通过导线与控制单元电性连接。
6.根据权利要求5所述的一种智能换电柜，其特征在于：所述换电柜柜体的顶部固定设置有挡雨棚。
7.根据权利要求6所述的一种智能换电柜，其特征在于：所述换电柜柜体前表面上设置有第二显示屏，第二显示屏位于每个电池盛放仓的上部。
8.根据权利要求1所述的一种智能换电柜，其特征在于：所述电池盛放仓的两个侧壁上固定设置有用于引导电池进入电池盛放仓的引导机构，所述导向机构包括固定槽、导向轮，固定槽对向固定设置在电池盛放仓的两个侧壁上，且固定槽沿电池盛放仓的长边方向设置，并与电池盛放仓的底部平行，导向轮沿固定槽的长边方向等距设置，导向轮位的一部分位于固定槽内，另一部分位于固定槽外部，且导向轮与固定槽通过转轴连接。
9.根据权利要求1所述的一种智能换电柜，其特征在于：所述电池的内部设置有定位模块、电池管理模块，定位模块、电池管理模块均与电池本体电性连接，以通过电池为定位模块、电池管理模块提供所需电源。
10.根据权利要求1所述的一种智能换电柜，其特征在于：该换电柜能够根据用户实际使用的电池电量进行计费，控制单元从云端后台获取用户取走时电池的电量数据及目前需要更换电池的电量数据，控制单元计算用户取走时电池的电量数据与目前需要更换电池的电量数据的电量数据差值，并将该电量数据差值发送至云端后台，云端后台将该电量数据差值进行费用核算，计算出用户的实际使用费用，并通过微信小程序扣除相应的使用费用，从而完成扣费。
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