CN110395127A - 一种锂电池换电柜及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锂电池换电柜及系统，该换电柜包括多个配有独立充电器的换电仓及仓控板，还包括：水冷系统，包括多个缠绕于所述充电器外围的水冷单元，且每个充电器至少配有一个所述水冷单元；水冷控制板，用于根据仓控板检测的每个换电仓内的温度信息，控制水冷系统的启闭，以为所述换电仓散热降温。本发明提供的技术方案，通过水冷系统为换电仓散热降温，相比现有技术中换电柜通过风扇散热的技术方案，水冷散热可减小换电柜整机工作过程中风扇的噪音，避免当风扇发生故障不能及时更换时，容易发生火灾的问题，安全性好、可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池换电技术领域，具体涉及一种锂电池换电柜及系统。
背景技术
在城市个人出行中以及外卖和快递行业，低速、轻型的电动车是现在主流交通工具之一，电动车虽然便于出行，但确实也存在着许多痛点：电池续航不给力、充电不方便、充电不安全等。随着电动车用户基数持续增多，越发频繁的电动车充电引发的火灾引起用户和社会各界的广泛关注。
为了解决电池充电容易引发火灾问题，现有技术中给出了通过锂电池换电柜为电动车换下的锂电池进行充电的技术方案。但是现有技术中的换电柜通常采用风扇对锂电池进行散热，风扇散热的缺点在于，第一、噪声大；第二、当风扇发生故障时，容易引发火灾，导致换电柜安全性、可靠性不高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锂电池换电柜及系统，以解决现有技术中换电柜采用风扇对锂电池进行散热，噪声大且当风扇发生故障时，容易引发火灾，导致换电柜安全性、可靠性不高的问题。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种锂电池换电柜，包括多个配有独立充电器的换电仓及仓控板，还包括消防系统，所述消防系统包括：
水冷系统，包括多个缠绕于所述充电器外围的水冷单元，且每个充电器至少配有一个所述水冷单元；
水冷控制板，用于根据仓控板检测的每个换电仓内的温度信息，控制所述水冷系统的启闭，以为所述换电仓散热降温。
优选地，所述消防系统，还包括：
烟雾传感器，每个换电仓内至少设置有一个；
喷水装置，每个换电仓内至少设置有一个，用于喷水灭火；
供电模块，通过一继电器外接电源，用于存储所述电源输出的电能；
所述供电模块内设有备用电池，所述备用电池用于并在所述锂电池换电柜断电后，为所述锂电池换电柜的消防系统供电；
所述水冷控制板，还用于根据所述烟雾传感器的检测结果，通过继电器控制是否断开与所述电源的电气连接，及是否启动换电仓内的喷水装置。
优选地，所述消防系统，还包括：
供水管路，外接市政供水系统，包括多个供水端，每个供水端连通一个所述喷水装置，每个供水端上设有一个电磁阀，每个电磁阀通过一个继电器与所述水冷控制板相连。
优选地，所述消防系统，还包括：
备用水箱，与所述供水管路连通；
第一水泵，设置在所述供水管路上，通过一继电器与所述水冷控制板相连，用于在所述水冷控制板的控制下，将备用水箱内的水泵入到所述喷水装置中。
优选地，所述水冷单元为装有冷水的循环管道；
所述循环管道中设有第二水泵，所述第二水泵通过一继电器与所述水冷控制板相连，用于在所述水冷控制板的控制下，驱动循环管道中的冷水循环散热。
优选地，所述消防系统，还包括：
柜控板，分别与所述仓控板及水冷控制板相连；
4G通信模块，与所述柜控板有线连接，与一远程服务器无线连接，所述远程服务器与用户的智能终端无线连接。
优选地，所述消防系统，还包括：
GPS定位模块，与所述柜控板相连，用于定位所述锂电池换电柜当前所在位置。
优选地，所述水冷控制板包括：主控芯片U5，所述主控芯片U5的型号为STM32F303CB；
所述主控芯片U5的5号引脚和6号引脚连接晶振单元，1号引脚空置，13号引脚通过电感FB1外接3.3V电源，同时通过电容C36接地；32、48、64、19号引脚相连后，外接3.3V电源，同时通过并联的电容C32、C33、C34、C35接地；31、47、63号引脚接地，18号引脚通过电阻R7与电容C35相连；12号引脚通过电阻R30接地；7号引脚通过电阻R31外接3.3V电源，同时通过电容C37接地，60号引脚通过电阻R32接地。
优选地，所述柜控板包括：主控芯片U3，所述主控芯片U3的型号为UBLOX8030；
所述4G通信模块包括：4G芯片EC20及与所述4G芯片相连的GSM卡。
另外，本发明还提出了一种锂电池换电系统，包括：
上述的锂电池换电柜，远程服务器及智能终端，其中，
所述锂电池换电柜与所述远程服务器无线连接；
所述智能终端与所述远程服务器无线连接。
本发明采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
通过水冷系统为换电仓散热降温，相比现有技术中换电柜通过风扇散热的技术方案，水冷散热可减小换电柜整机工作过程中风扇的噪音，避免当风扇发生故障不能及时更换时，容易发生火灾的问题，安全性好、可靠性高。
进一步地，当换电柜因不可抗因素发生火灾时，会触发烟雾传感器工作，水冷控制板能够根据烟雾传感器的检测结果，通过继电器控制是否断开与所述电源的电气连接，及是否启动换电仓内的喷水装置，进一步增强了换电柜防火性能，提高了换电柜的安全性及可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种锂电池换电柜的示意框图；
图2为本发明一实施例提供的一种锂电池换电柜的主视图；
图3为本发明一实施例提供的烟雾传感器插座的电路原理图；
图4为本发明一实施例提供的供电模块将市电转为5V直流电的电路原理图；
图5为本发明一实施例提供的供电模块将5V直流电转为3.3V直流电的电路原理图；
图6A～6C为本发明一实施例提供的水冷控制板外围电路的电路原理图；
图7为本发明一实施例提供的柜控板的电路原理图；
图8为本发明一实施例提供的GPS定位模块的电路原理图；
图9为本发明一实施例提供的锂电池换电系统的示意框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
参见图1和图2，本发明一实施例提供的一种锂电池换电柜，包括多个配有独立充电器的换电仓及仓控板1，还包括消防系统，所述消防系统包括：
水冷系统2，包括多个缠绕于所述充电器外围的水冷单元，且每个充电器至少配有一个所述水冷单元；
水冷控制板3，用于根据仓控板1检测的每个换电仓内的温度信息，控制所述水冷系统2的启闭，以为所述换电仓散热降温。
优选地，所述水冷单元为装有冷水的循环管道；
所述循环管道中设有第二水泵，所述第二水泵通过一继电器与所述水冷控制板3相连，用于在所述水冷控制板3的控制下，驱动循环管道中的冷水循环散热。
需要说明的是，现有技术中仓控板连接有温度传感器，温度传感器检测的温度数据发送给仓控板，本发明提供的技术方案，可以直接复用现有换电柜中的温度传感器检测的温度数据。
可以理解的是，本发明提供的技术方案，通过水冷系统为换电仓散热降温，相比现有技术中换电柜通过风扇散热的技术方案，水冷散热可减小换电柜整机工作过程中风扇的噪音，避免当风扇发生故障不能及时更换时，容易发生火灾的问题，安全性好、可靠性高。
优选地，所述所述消防系统，还包括：
烟雾传感器4，每个换电仓内至少设置有一个；
喷水装置5，每个换电仓内至少设置有一个，用于喷水灭火；
供电模块6，通过一继电器8外接电源7，用于存储所述电源7输出的电能；
所述供电模块6内设有备用电池61，所述备用电池61用于在所述锂电池换电柜断电后，为所述锂电池换电柜的消防系统供电；
所述水冷控制板3，还用于根据所述烟雾传感器4的检测结果，通过继电器8控制是否断开与所述电源7的电气连接，及是否启动换电仓内的喷水装置5。
优选地，所述喷水装置5为喷淋器。
优选地，所述水冷控制板3上设有烟雾传感器插座，所述烟雾传感器通过烟雾传感器插座与所述水冷控制板可拆卸连接。参见图3，P1为烟雾传感器插座，P1的3号引脚和4号引脚与水冷控制板相连。
需要说明的是，所述供电模块的一种实现方式可参见图4和图5，图4为市电转为5V直流电的电路原理图，图5为5V直流电转为3.3V直流电的电路原理图。需要说明的是，图4和图5中，芯片的型号只是一种示例，并不限定本发明提供的技术方案，只能用图4和图5中所示芯片的型号，只要能实现本发明所提及的供电模块功能的技术方案，都在本发明的保护范围内。
参见图6A～6C，优选地，所述水冷控制板3包括：主控芯片U5，所述主控芯片U5的型号为STM32F303CB；
所述主控芯片U5的5号引脚和6号引脚连接晶振单元，1号引脚空置，13号引脚通过电感FB1外接3.3V电源，同时通过电容C36接地；32、48、64、19号引脚相连后，外接3.3V电源，同时通过并联的电容C32、C33、C34、C35接地；31、47、63号引脚接地，18号引脚通过电阻R7与电容C35相连；12号引脚通过电阻R30接地；7号引脚通过电阻R31外接3.3V电源，同时通过电容C37接地，60号引脚通过电阻R32接地。
需要说明的是，图6A～6C中，主控芯片U5的型号只是一种示例，并不限定本发明提供的技术方案，只能用6A～6C所示主控芯片的型号，只要能实现本发明所提及的主控芯片功能的技术方案，都在本发明的保护范围内。
为了便于理解，现将本发明提供的换电柜的喷水灭火原理解释说明如下：
当水冷控制板根据所述烟雾传感器的检测结果，判断出某个换电仓内的烟雾浓度大于阈值时，控制与供电模块相连的继电器断开，从而断开与所述电源的电气连接，此时，整个换电柜断开与电源的电气连接，然后，水冷控制板通过供电模块供电保持正常工作，并控制相应换电仓的喷水装置开启，进行喷水灭火。可见，本发明提供的技术方案，当发生火灾时，先断电，然后再进行喷水灭火，安全性能好、可实施性强、用户体验度好、满意度高。
可以理解的是，本发明提供的技术方案，当换电柜因不可抗因素发生火灾时，会触发烟雾传感器工作，水冷控制板能够根据烟雾传感器的检测结果，通过继电器控制是否断开与所述电源的电气连接，及是否启动换电仓内的喷水装置，进一步增强了换电柜防火性能，提高了换电柜的安全性及可靠性。
优选地，所述消防系统，还包括：
供水管路，外接市政供水系统，包括多个供水端，每个供水端连通一个所述喷水装置5，每个供水端上设有一个电磁阀，每个电磁阀通过一个继电器与所述水冷控制板相连。
可以理解的是，本发明提供的技术方案，当供水管路连接市政供水系统时，可以通过市政供水系统给喷水装置供水。每个换电仓内至少设有一个喷水装置，每个喷水装置通过电磁阀控制启闭，电磁阀通过继电器与水冷控制板相连，当某个换电仓内发生火情时，该换电仓内的烟雾传感器能检测到烟雾浓度信息，水冷控制板判断出烟雾浓度大于阈值时，就会通过电磁阀控制该换电仓内的喷水装置启动，喷水灭火，从而达到防水消灾的效果，提高了换电柜的安全性和可靠性。
优选地，所述消防系统，还包括：
备用水箱，与所述供水管路连通；
第一水泵，设置在所述供水管路上，通过一继电器与所述水冷控制板相连，用于在所述水冷控制板的控制下，将备用水箱内的水泵入到所述喷水装置中。
可以理解的是，由于换电柜会被设置在不同的应用场景下，当换电柜设置在比较偏僻的地方，没有市政供水时，可以通过备用水箱为喷水装置供水，保证了换电柜喷水灭火功能的可靠性。
优选地，所述消防系统，还包括：
柜控板9，分别与所述仓控板1及水冷控制板3相连；优选地，参见图7，所述柜控板9包括：主控芯片U3，所述主控芯片U3的型号为UBLOX8030；
4G通信模块10，与所述柜控板9有线连接，与一远程服务器11无线连接，所述远程服务器11与用户的智能终端12无线连接。
优选地，参见图8，所述消防系统，还包括：
GPS定位模块，与所述柜控板相连，用于定位所述锂电池换电柜当前所在位置。
所述4G通信模块包括：4G芯片EC20及与所述4G芯片相连的GSM卡。
可以理解的是，4G通信模块与远程服务器相连，可以将换电柜发生的火灾情况上报给远程服务器，然后远程服务器发送提醒信息到用户的智能终端，用户通过智能终端了解火情，可以及时了解现场的火灾情况，及时采取防范措施，提高换电柜的使用安全性。
优选地，所述智能终端包括但不限于：台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、手机等。
另外，参见图9，本发明还提出了一种锂电池换电系统，包括：
上述的锂电池换电柜，远程服务器11及智能终端12，其中，
所述锂电池换电柜与所述远程服务器11无线连接；
所述智能终端12与所述远程服务器11无线连接。
可以理解的是，本发明提供的技术方案，通过水冷系统为换电仓散热降温，相比现有技术中换电柜通过风扇散热的技术方案，水冷散热可减小换电柜整机工作过程中风扇的噪音，避免当风扇发生故障不能及时更换时，容易发生火灾的问题，安全性好、可靠性高。
进一步地，当换电柜因不可抗因素发生火灾时，会触发烟雾传感器工作，水冷控制板能够根据烟雾传感器的检测结果，通过继电器控制是否断开与所述电源的电气连接，及是否启动换电仓内的喷水装置，进一步增强了换电柜防火性能，提高了换电柜的安全性及可靠性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
Claims (10)
1.一种锂电池换电柜，包括多个配有独立充电器的换电仓及仓控板，其特征在于，还包括消防系统，所述消防系统：
水冷系统，包括多个缠绕于所述充电器外围的水冷单元，且每个充电器至少配有一个所述水冷单元；
水冷控制板，用于根据仓控板检测的每个换电仓内的温度信息，控制所述水冷系统的启闭，以为所述换电仓散热降温。
2.根据权利要求1所述的锂电池换电柜，其特征在于，所述消防系统，还包括：
烟雾传感器，每个换电仓内至少设置有一个；
喷水装置，每个换电仓内至少设置有一个，用于喷水灭火；
供电模块，通过一继电器外接电源，用于存储所述电源输出的电能；
所述供电模块内设有备用电池，所述备用电池用于在所述锂电池换电柜断电后，为所述锂电池换电柜的消防系统供电；
所述水冷控制板，还用于根据所述烟雾传感器的检测结果，通过继电器控制是否断开与所述电源的电气连接，及是否启动换电仓内的喷水装置。
3.根据权利要求2所述的锂电池换电柜，其特征在于，所述消防系统，还包括：
供水管路，外接市政供水系统，包括多个供水端，每个供水端连通一个所述喷水装置，每个供水端上设有一个电磁阀，每个电磁阀通过一个继电器与所述水冷控制板相连。
4.根据权利要求3所述的锂电池换电柜，其特征在于，所述消防系统，还包括：
备用水箱，与所述供水管路连通；
第一水泵，设置在所述供水管路上，通过一继电器与所述水冷控制板相连，用于在所述水冷控制板的控制下，将备用水箱内的水泵入到所述喷水装置中。
5.根据权利要求1所述的锂电池换电柜，其特征在于，
所述水冷单元为装有冷水的循环管道；
所述循环管道中设有第二水泵，所述第二水泵通过一继电器与所述水冷控制板相连，用于在所述水冷控制板的控制下，驱动循环管道中的冷水循环散热。
6.根据权利要求1所述的锂电池换电柜，其特征在于，所述消防系统，还包括：
柜控板，分别与所述仓控板及水冷控制板相连；
4G通信模块，与所述柜控板有线连接，与一远程服务器无线连接，所述远程服务器与用户的智能终端无线连接。
7.根据权利要求6所述的锂电池换电柜，其特征在于，所述消防系统，还包括：
GPS定位模块，与所述柜控板相连，用于定位所述锂电池换电柜当前所在位置。
8.根据权利要求1所述的锂电池换电柜，其特征在于，所述水冷控制板包括：主控芯片U5，所述主控芯片U5的型号为STM32F303CB；
所述主控芯片U5的5号引脚和6号引脚连接晶振单元，1号引脚空置，13号引脚通过电感FB1外接3.3V电源，同时通过电容C36接地；32、48、64、19号引脚相连后，外接3.3V电源，同时通过并联的电容C32、C33、C34、C35接地；31、47、63号引脚接地，18号引脚通过电阻R7与电容C35相连；12号引脚通过电阻R30接地；7号引脚通过电阻R31外接3.3V电源，同时通过电容C37接地，60号引脚通过电阻R32接地。
9.根据权利要求6所述的锂电池换电柜，其特征在于，
所述柜控板包括：主控芯片U3，所述主控芯片U3的型号为UBLOX8030；
所述4G通信模块包括：4G芯片EC20及与所述4G芯片相连的GSM卡。
10.一种锂电池换电系统，其特征在于，包括：
权利要求1～9任一项所述的锂电池换电柜，远程服务器及智能终端，其中，
所述锂电池换电柜与所述远程服务器无线连接；
所述智能终端与所述远程服务器无线连接。
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