CN111682600A - 一种可探测电单车锂电池异常的物联网充电柜 - Google Patents

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Abstract

本发明属于针对电单车锂电池开发的充电装置技术领域，尤其为一种可探测电单车锂电池异常的物联网充电柜，包括用于传输数据、监测电池状态的服务器以及与所述服务器输入端信号连接的充电柜柜体，所述充电柜柜体包括主控板、AC‑DC模板、充电单元和锂电池，所述AC‑DC模板、所述充电单元以及所述锂电池的输出端均与所述主控板输入端信号连接；利用服务器通过锂电池状态离群识别以及锂电池状态突变识别两种方式对充电柜进行异常识别监测，一旦异常告警触发，则充电柜执行异常处理操作，立即停止对隐患锂电池的充电，并启动放电功能，确保隐患锂电池在低能量状态存储，降低危害风险，等待运维人员处理锂电池。

Description

一种可探测电单车锂电池异常的物联网充电柜
技术领域
本发明属于针对电单车锂电池开发的充电装置技术领域，具体涉及一种可探测电单车锂电池异常的物联网充电柜。
背景技术
由于锂电池具有更高的能量密度和循环寿命，目前已逐渐代替铅酸锂电池作为电单车主要的储能系统。但锂电池在老化衰减和外力损伤的影响下存在一定的安全隐患。当存在内部缺陷的锂电池处于充电和充满状态时，往往是触发热失控的高危期。因此在充电柜内能预先异常探测非常重要，否则可能引起锂电池热失控并导致严重的危害。而目前在充电柜内对锂电池的保护主要依赖锂电池管理控制器来完成，锂电池管理控制器受到存储和计算能力的限制，普遍采用一种机械的通过设定阈值的方式判断是否存在异常，对隐患的探测能力有限。因此目前锂电池安全隐患未能得到较好的预防和控制。
由于现有的充电柜普遍不具备异常探测能力，而锂电池管理控制器采用的这种较为简单机械的异常识别方式也可能无法检测出锂电池的某些潜在隐患；从而导致具有隐患的锂电池在充电柜内持续充电，甚至继续投入运营使用，最终引发严重的热失控事件；因此需要建立充电柜对锂电池异常的认知能力，并及时对隐患锂电池采取有效措施，降低安全风险。
所以，本技术领域人员提出了一种可探测电单车锂电池异常的物联网充电柜，以解决上述背景中提出的问题。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种可探测电单车锂电池异常的物联网充电柜，具有结构简单合理，使用方便，操作简单，具有良好的锂电池监测功能，能够有效避免锂电池在充电柜内发生热失控的事件，提升充电柜安全性的特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可探测电单车锂电池异常的物联网充电柜，包括用于传输数据、监测电池状态的服务器以及与所述服务器输入端信号连接的充电柜柜体，所述充电柜柜体包括主控板、AC-DC模板、充电单元和锂电池，所述AC-DC模板、所述充电单元以及所述锂电池的输出端均与所述主控板输入端信号连接，所述主控板的输出端与所述服务器的输入端信号连接，所述AC-DC模板与所述充电单元信号连接，所述充电单元与所述锂电池信号连接，所述充电单元由DC-DC模块和采控子板组成，所述DC-DC模块与所述AC-DC模板信号连接，所述采控子板与所述主控板信号连接，所述充电柜柜体与外部电源电性连接。
优选的，所述AC-DC模板用于将V交流转换成直流输出，为所述服务器内的其他部件提供电源。
优选的，所述主控板是智能充电柜的控制中枢，与云端通过标准网络接口进行通讯，向下与所述充电柜柜体内的所述主控板和所述AC-DC模板以总线的方式进行通讯。
优选的，所述采控子板用于采集所述锂电池的充电状态和充电信息。
优选的，所述DC-DC模块用于为所述锂电池充电。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该种可探测电单车锂电池异常的物联网充电柜，利用服务器通过锂电池状态离群识别以及锂电池状态突变识别两种方式对充电柜进行异常识别监测，一旦异常告警触发，则充电柜执行异常处理操作，立即停止对隐患锂电池的充电，并启动放电功能，确保隐患锂电池在低能量状态存储，降低危害风险，等待运维人员处理锂电池；
2、另外，使用具备锂电池异常探测功能的电单车充电柜后，首先有效避免了锂电池在充电柜内发生热失控的事件，提升充电柜的安全性，同时，锂电池异常被探测后避免了锂电池再被安装上电单车，避免由于锂电池问题导致的车辆故障和危害。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中充电柜的流程结构示意图；
图3为本发明中充电过程的流程结构示意图。
图中：1、服务器；2、充电柜柜体；21、主控板；22、AC-DC模板；23、充电单元；231、DC-DC模块；232、采控子板；24、锂电池。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供以下技术方案：一种可探测电单车锂电池异常的物联网充电柜，包括用于传输数据、监测电池状态的服务器1以及与服务器1输入端信号连接的充电柜柜体2，充电柜柜体2包括主控板21、AC-DC模板22、充电单元23和锂电池24，AC-DC模板22、充电单元23以及锂电池24的输出端均与主控板21输入端信号连接，主控板21的输出端与服务器1的输入端信号连接，AC-DC模板22与充电单元23信号连接，充电单元23与锂电池24信号连接，充电单元23由DC-DC模块231和采控子板232组成，DC-DC模块231与AC-DC模板22信号连接，采控子板232与主控板21信号连接，充电柜柜体2与外部电源电性连接。
具体的，AC-DC模板22用于将220V交流转换成直流输出，为服务器1内的其他部件提供电源；AC-DC模板22的最大功率为3000W、主路输出为80V/37A用于提供电源给DC-DC模块231，在电池充电时使用、辅路输出：12V/10A、可以用于主控板21、柜门风扇、人体感应开关、灯带、声光报警灯的供电、输入电压为：176-264V，当交流电输入发生±20％波动时，充电柜不受影响、系统自带保护功能，包括：输入欠压、输入过压，输出过压、过流、短路保护，过温保护电源带有RS485通讯，可用于远程开关机和数据监控，并进行自身故障上报。
具体的，主控板21是智能充电柜的控制中枢，与云端通过标准网络接口进行通讯，向下与充电柜柜体2内的主控板21和AC-DC模板22以485总线的方式进行通讯；主控板21的主要功能包括充电柜设备接入(鉴权/入网)、充电柜基本信息上报、电池充电过程中的信息读取和上报、整柜、采控子板232、AC-DC模块22的异常信息读取和上报、获取云端的各种指令，例如修改阈值、远程控制、OTA(远程升级)功能、打开或关闭柜门风扇、声光报警器温湿度采集和烟雾告警。
具体的，采控子板232用于采集锂电池24的充电状态和充电信息；采控子板232用于采集不同类型电池信息、采集电池仓温度信息、采集DC-DC模块231输出的电流及电压值、控制DC-DC模块231开关和充电曲线、根据电池仓温度控制背包风扇转速、根据充电或告警情况控制充电指示灯闪烁、与主控板21进行交互完成数据上传、完成告警上报、OTA(远程升级)功能。
具体的，DC-DC模块231用于为锂电池24充电；DC-DC模块231的最大输入功率750W，输入电压直流80V、输出电压适配电池的充电电压，结合采控子板232可为36V、48V及60V锂电池进行充电，最大充电电流13.5A、充电方式：可接受CV端口信号进行最高电压设置，实现恒压充电；也可以接受CC端口信号进行恒流设置，实现恒流充电，具有输出过压保护、电池反接保护、过温保护功能。
本发明中充电过程主要由采控子板232控制DC-DC模块231实现，锂电池24与传统铅酸电池充电不同，具有一定的充电逻辑，按照充电逻辑充电，不仅可以提升充电效果，而且可以延长锂电池24的使用寿命。
本发明的工作原理及使用流程：本发明的核心主要由AC-DC模块22、DC-DC模块231、主控板、采控子板232四部分组成，其中AC-DC模块22将220V交流转换成直流输出，为充电柜上的其他部件提供电源；DC-DC模块231的主要功能是为锂电池充电，主控板21是智能充电柜的控制中枢，与云端通过标准网络接口进行通讯，向下与充电柜柜体2内的采控子板232、AC-DC模块22以485总线的方式进行通讯，采控子板232用于采集不同类型锂电池24信息，使用时，首先采控子板232需要对锂电池24是否插入进行判断，当锂电池24插入后，还需要对目前锂电池24电压进行检测，然后决定进入哪种充电阶段；针对不同的充电阶段，采控子板232再控制DC-DC模块231的输出电压或电流值对锂电池24充电；正常的充电顺序是先恒流，电压逐渐上升；再恒压，电流逐渐下降；当电流低于一定数值时，认为已经充满，停止充电，如果锂电池24电量特别低，会先进入锂电池24修复阶段，再进入恒流充电阶段和恒压充电阶段，如果锂电池24电量高，也有可能跳过恒流充电阶段，直接进入恒压充电阶段，甚至直接显示满电，本发明利用服务器1通过锂电池24状态离群识别(服务器1根据收到的全量锂电池24状态信息得到该状态的分布情况，若有某锂电池24的状态持续处于离群状态时，立即触发异常告警，并发信息通知运维人员)以及锂电池24状态突变识别(服务器1将锂电池24本次在充电柜柜体2内的充电状态与历史充电状态进行对比，若有某锂电池24的充电状态发生了突变，立即触发异常告警，并发信息通知运维人员)两种方式对充电柜柜体2进行异常识别监测，一旦异常告警触发，则充电柜执行异常处理操作，立即停止对隐患锂电池24的充电，并启动放电功能，确保隐患锂电池24在低能量状态存储，降低危害风险，等待运维人员处理锂电池24，使用本发明设计的具备锂电池24异常探测功能的电单车充电柜后，首先有效避免了锂电池24在充电柜柜体2内发生热失控的事件，提升充电柜的安全性；同时，锂电池24异常被探测后避免了锂电池24再被安装上电单车，避免由于锂电池24问题导致的车辆故障和危害。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种可探测电单车锂电池异常的物联网充电柜，包括用于传输数据、监测电池状态的服务器(1)以及与所述服务器(1)输入端信号连接的充电柜柜体(2)，其特征在于：所述充电柜柜体(2)包括主控板(21)、AC-DC模板(22)、充电单元(23)和锂电池(24)，所述AC-DC模板(22)、所述充电单元(23)以及所述锂电池(24)的输出端均与所述主控板(21)输入端信号连接，所述主控板(21)的输出端与所述服务器(1)的输入端信号连接，所述AC-DC模板(22)与所述充电单元(23)信号连接，所述充电单元(23)与所述锂电池(24)信号连接，所述充电单元(23)由DC-DC模块(231)和采控子板(232)组成，所述DC-DC模块(231)与所述AC-DC模板(22)信号连接，所述采控子板(232)与所述主控板(21)信号连接，所述充电柜柜体(2)与外部电源电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种可探测电单车锂电池异常的物联网充电柜，其特征在于：所述AC-DC模板(22)用于将220V交流转换成直流输出，为所述服务器(1)内的其他部件提供电源。
3.根据权利要求1所述的一种可探测电单车锂电池异常的物联网充电柜，其特征在于：所述主控板(21)是智能充电柜的控制中枢，与云端通过标准网络接口进行通讯，向下与所述充电柜柜体(2)内的所述主控板(21)和所述AC-DC模板(22)以485总线的方式进行通讯。
4.根据权利要求1所述的一种可探测电单车锂电池异常的物联网充电柜，其特征在于：所述采控子板(232)用于采集所述锂电池(24)的充电状态和充电信息。
5.根据权利要求1所述的一种可探测电单车锂电池异常的物联网充电柜，其特征在于：所述DC-DC模块(231)用于为所述锂电池(24)充电。
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