CN114274829A - 一种电池换电柜系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用电池换电柜技术领域，提供了一种电池换电柜系统及其控制方法；本发明的电池换电柜的前端控制系统通过获取绑定的(预先设置的)柜编号、格子编号，通过格子编号顺序，轮询电池格子充电状态；当格子位于正在充电状态时，获取该格子的温度传感器信息以及充电程度的百分比等参数，将数据打包发送给云端管理后台；云端管理后台对数据进行拆包解析，通过预设的算法和阈值参数，计算补偿温度；并将补偿温度的指令回发给该电池换电柜，对相应充电格子进行制冷或者制热；云端后台采用分布式架构设计，能够同时对多个电池换电柜的温度进行监测和控制，满足对电池换电柜的统一管理的控制的需求。其控制方法也具有同样的技术效果。

Description

一种电池换电柜系统及其控制方法
技术领域
本发明属于电池换电柜技术领域，尤其涉及一种电池换电柜系统及其控制方法。
背景技术
电池换电柜用于负责电池设备的存放和充电。其外形类似储物柜，有不同的格子，每个格子存储一个电池，同时每个柜子类别都带充电装置，可自动给电池充电。电动车可以使用换电柜实现自助更换电池。但是目前的电池换电柜温控只限于本地柜体，无法从后台第一时间了解充电格子的实时温度。且温控与充电状态相分离，过冷和过热的温度下进行充电容易导致充电效率不高的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池换电柜系统及其控制方法，旨在通过云端计算来解决由于现有电池换电柜无法有效的通过温控协助电池充电，导致电池换电柜难以有效提高充电效率的问题，以及分布式电池换电柜的管理控制问题。
一方面，本发明提供了一种电池换电柜系统，包括多个接入了充电电路的电池换电柜和阵列设置在所述电池换电柜上的多个充电格子；还包括有云端管理后台；所述电池换电柜内设置有前端控制系统，所述前端控制系统与所述电池换电柜的编号绑定，并通过通信单元与所述云端管理后台通信连接，上传实时信息并接受所述云端管理后台的控制指令；使所述云端管理后台可以识别每一个接入的所述电池换电柜；
所述充电格子内设置有：
充电控制单元，分别与所述充电电路和所述前端控制系统电连接，并与所述充电格子的编号绑定，用于为放入所述充电格子的电池进行充电并计算电池的充电程度；
温度传感器，与所述前端控制系统电连接，用于检测所述充电格子内的实时温度；
温度补偿单元，与所述前端控制系统电连接，用于通过散热或加温控制所述充电格子内的温度，保证其中电池的充电温度符合充电要求。
进一步的，所述云端管理后台包括：
数据解析单元，用于接收所述通信单元发来的各个所述电池换电柜的信息并解析出每个所述充电格子的实时温度、充电中的电池类型和电池充电程度；
计算单元，用于根据所述电池类型和电池充电程度计算电池的最适合充电温度，并与实时温度进行比较得到补偿温度；
指令单元，用于将所述补偿温度发送到对应所述电池换电柜，经所述前端控制系统至相应的所述充电格子，为该充电格子的温度补偿单元工作模式提供相应指令。
进一步的，所述前端控制系统在无法接收所述云端管理后台的指令时，根据所述温度传感器采集的实时温度，来控制所述温度补偿单元和所述充电控制单元的工作模式，保证所述充电格子的实时温度不超过最高工作温度。
进一步的，所述充电格子内还设置有消防单元，所述消防单元与所述前端控制系统电连接，用于当充电格子的实时温度高于火警阈值时进行灭火操作，并同时向所述前端控制系统报警。
进一步的，所述充电格子内还设置有红外探测单元，所述红外探测单元与所述前端控制系统电连接，用于探测充电格子内是否有物体；使所述前端控制系统或者所述云端管理后台可以根据格子内是否有物体，该充电格子是否进行了充电以及格子内的实时温度对充电格子的状态进行判断。
进一步的，所述前端控制系统采用ESP8266主板；所述前端控制系统采用串口接口与各个充电格子进行通行；所述前端控制系统的通信单元采用WiFi与云端管理后台进行通信。
另一方面，本发明还提供了一种基上述任意一项所述电池换电柜系统的控制方法，包括下述步骤：
S1.前端控制系统提取电池换电柜的编号并与获取该电池换电柜中充电格子的编号；
S2.根据所述充电格子的编号逐一采集对应的充电控制单元的信息，若所述充电格子没有进行充电，则检测下一个编号的充电格子；若所述充电格子正在为电池充电，则进入下一步；
S3.获取当前充电格子的实时温度和电池充电程度，与所述充电控制单元返回的信息构成实时信息；
S4.通信单元上传所述实时信息至云端管理后台，并接受所述云端管理后台的控制指令。
进一步的，还包括以下步骤：
S5.所述云端管理后台解析收到的实时信息，并解析出实时温度、电池充电程度和所述充电控制单元返回的信息；
S6.根据所述充电控制单元反馈的电池类型和电池充电程度计算电池的最适合充电温度，并与实时温度进行比较得到补偿温度；
S7.所述云端管理后台的指令单元将所述补偿温度发送到对应所述电池换电柜，经所述前端控制系统至相应的充电格子，为该充电格子的温度补偿单元工作模式提供相应指令。
进一步的，还包括以下步骤：
S8.所述云端管理后台收到所述前端控制系统的报警信息时，根据该电池换电柜的实际地址向消防部门报警。
进一步的，还包括以下步骤：
所述前端控制系统在无法接收所述云端管理后台的指令时，根据所述温度传感器采集的实时温度，来控制所述温度补偿单元和所述充电控制单元的工作模式，保证所述充电格子的实时温度不超过最高工作温度。
本发明的电池换电柜的前端控制系统通过绑定的(获取预先设置的)柜编号、格子编号，通过格子编号顺序，轮询电池格子充电状态。当格子位于正在充电状态时，获取该格子的温度传感器信息以及充电程度的百分比等参数，将数据打包发送给云端管理后台。云端管理后台对数据进行拆包解析，通过预设的算法和阈值参数，计算补偿温度。并将补偿温度的指令回发给该电池换电柜，对相应充电格子进行制冷或者制热。云端后台采用分布式架构设计，能够同时对多个电池换电柜的温度进行监测和控制，满足对电池换电柜的统一管理的控制的需求。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的电池换电柜系统的结构示意图；
图2是本发明实施例二提供的电池换电柜系统的控制方法实现流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：
实施例一：
图1示出了本发明实施例一提供的电池换电柜的分布式控制系统的架构示意，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
一方面，本发明提供了一种电池换电柜系统，包括多个接入了充电电路的电池换电柜和阵列设置在所述电池换电柜上的多个充电格子；还包括有云端管理后台；所述电池换电柜内设置有前端控制系统，所述前端控制系统与所述电池换电柜的编号绑定，并通过通信单元与所述云端管理后台通信连接，上传实时信息并接受所述云端管理后台的控制指令；使所述云端管理后台可以识别每一个接入的所述电池换电柜；
所述充电格子内设置有：
充电控制单元，分别与所述充电电路和所述前端控制系统电连接，并与所述充电格子的编号绑定，用于为放入所述充电格子的电池进行充电并计算电池的充电程度；
温度传感器，与所述前端控制系统电连接，用于检测所述充电格子内的实时温度；
温度补偿单元，与所述前端控制系统电连接，用于通过散热或加温控制所述充电格子内的温度，保证其中电池的充电温度符合充电要求。
进一步的，所述云端管理后台包括：
数据解析单元，用于接收所述通信单元发来的各个所述电池换电柜的信息并解析出每个所述充电格子的实时温度、充电中的电池类型和电池充电程度；
计算单元，用于根据所述电池类型和电池充电程度计算电池的最适合充电温度，并与实时温度进行比较得到补偿温度；
指令单元，用于将所述补偿温度发送到对应所述电池换电柜，经所述前端控制系统至相应的所述充电格子，为该充电格子的温度补偿单元工作模式提供相应指令。
进一步的，所述前端控制系统在无法接收所述云端管理后台的指令时，根据所述温度传感器采集的实时温度，来控制所述温度补偿单元和所述充电控制单元的工作模式，保证所述充电格子的实时温度不超过最高工作温度。
进一步的，所述充电格子内还设置有消防单元，所述消防单元与所述前端控制系统电连接，用于当充电格子的实时温度高于火警阈值时进行灭火操作，并同时向所述前端控制系统报警。
进一步的，所述充电格子内还设置有红外探测单元，所述红外探测单元与所述前端控制系统电连接，用于探测充电格子内是否有物体；使所述前端控制系统或者所述云端管理后台可以根据格子内是否有物体，该充电格子是否进行了充电以及格子内的实时温度对充电格子的状态进行判断。
进一步的，所述前端控制系统采用ESP8266主板；所述前端控制系统采用串口接口与各个充电格子进行通行；所述前端控制系统的通信单元采用WiFi与云端管理后台进行通信。
具体的，本发明中各个独立的电池换电柜所上传的温度数据中包含每个充电格子的温度传感器所采集的温度数据。云端管理后台基于多个温度传感器所采集的数据以及充电状态数据，能够设计出更有正对性的控制算法来控制充电时的实时温度，辅助电池充电。
在本发明实施例中，通过云端管理后台对多个分布式电池换电柜的统一管理控制，可以降低每一个电池换电柜对自身算力的需求。柜内电池充电时的温度控制又云端管理后台统一进行计算和控制。也有助于提高电池的充电效率。同时，结合每个充电格子所采集的格子内物体存在情况、实时温度、充电进度等信息，在无法联系云端时，前端控制系统也可以进行基于充电安全的控制，进一步提高了电池换电柜充电的安全性和可靠性。
实施例二：
图2示出了本发明实施例二提供的电池换电柜系统的控制方法实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
另一方面，本发明还提供了一种基上述任意一项所述电池换电柜系统的控制方法，包括下述步骤：
S1.前端控制系统提取电池换电柜的编号并与获取该电池换电柜中充电格子的编号；
S2.根据所述充电格子的编号逐一采集对应的充电控制单元的信息，若所述充电格子没有进行充电，则检测下一个编号的充电格子；若所述充电格子正在为电池充电，则进入下一步；
S3.获取当前充电格子的实时温度和电池充电程度，与所述充电控制单元返回的信息构成实时信息；
S4.通信单元上传所述实时信息至云端管理后台，并接受所述云端管理后台的控制指令。
进一步的，还包括以下步骤：
S5.所述云端管理后台解析收到的实时信息，并解析出实时温度、电池充电程度和所述充电控制单元返回的信息；
S6.根据所述充电控制单元反馈的电池类型和电池充电程度计算电池的最适合充电温度，并与实时温度进行比较得到补偿温度；
S7.所述云端管理后台的指令单元将所述补偿温度发送到对应所述电池换电柜，经所述前端控制系统至相应的充电格子，为该充电格子的温度补偿单元工作模式提供相应指令。
进一步的，还包括以下步骤：
S8.所述云端管理后台收到所述前端控制系统的报警信息时，根据该电池换电柜的实际地址向消防部门报警。
进一步的，还包括以下步骤：
所述前端控制系统在无法接收所述云端管理后台的指令时，根据所述温度传感器采集的实时温度，来控制所述温度补偿单元和所述充电控制单元的工作模式，保证所述充电格子的实时温度不超过最高工作温度。
本发明实施例的电池换电柜系统的控制方法，通过分布式的数据采集和统一的计算，在智能的调节补偿温度辅助充电的同时，避免了对每一个电池换电柜都要设置一定算力的资源浪费。且在脱机模式中电池换电柜也能够具有较好的安全性与可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池换电柜系统，包括多个接入了充电电路的电池换电柜和阵列设置在所述电池换电柜上的多个充电格子；其特征在于，还包括有云端管理后台；所述电池换电柜内设置有前端控制系统，所述前端控制系统与所述电池换电柜的编号绑定，并通过通信单元与所述云端管理后台通信连接，上传实时信息并接受所述云端管理后台的控制指令；使所述云端管理后台可以识别每一个接入的所述电池换电柜；
所述充电格子内设置有：
充电控制单元，分别与所述充电电路和所述前端控制系统电连接，并与所述充电格子的编号绑定，用于为放入所述充电格子的电池进行充电并计算电池的充电程度；
温度传感器，与所述前端控制系统电连接，用于检测所述充电格子内的实时温度；
温度补偿单元，与所述前端控制系统电连接，用于通过散热或加温控制所述充电格子内的温度，保证其中电池的充电温度符合充电要求。
2.如权利要求1所述的电池换电柜系统，其特征在于，所述云端管理后台包括：
数据解析单元，用于接收所述通信单元发来的各个所述电池换电柜的信息并解析出每个所述充电格子的实时温度、充电中的电池类型和电池充电程度；
计算单元，用于根据所述电池类型和电池充电程度计算电池的最适合充电温度，并与实时温度进行比较得到补偿温度；
指令单元，用于将所述补偿温度发送到对应所述电池换电柜，经所述前端控制系统至相应的所述充电格子，为该充电格子的温度补偿单元工作模式提供相应指令。
3.如权利要求1所述的电池换电柜系统，其特征在于，所述前端控制系统在无法接收所述云端管理后台的指令时，根据所述温度传感器采集的实时温度，来控制所述温度补偿单元和所述充电控制单元的工作模式，保证所述充电格子的实时温度不超过最高工作温度。
4.如权利要求3所述的电池换电柜系统，其特征在于，所述充电格子内还设置有消防单元，所述消防单元与所述前端控制系统电连接，用于当充电格子的实时温度高于火警阈值时进行灭火操作，并同时向所述前端控制系统报警。
5.如权利要求4所述的电池换电柜系统，其特征在于，所述充电格子内还设置有红外探测单元，所述红外探测单元与所述前端控制系统电连接，用于探测充电格子内是否有物体；使所述前端控制系统或者所述云端管理后台可以根据格子内是否有物体，该充电格子是否进行了充电以及格子内的实时温度对充电格子的状态进行判断。
6.如权利要求1所述的电池换电柜系统，其特征在于，所述前端控制系统采用ESP8266主板；所述前端控制系统采用串口接口与各个充电格子进行通行；所述前端控制系统的通信单元采用WiFi与云端管理后台进行通信。
7.一种基于权利要求1-6任意一项所述电池换电柜系统的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1.前端控制系统提取电池换电柜的编号并与获取该电池换电柜中充电格子的编号；
S2.根据所述充电格子的编号逐一采集对应的充电控制单元的信息，若所述充电格子没有进行充电，则检测下一个编号的充电格子；若所述充电格子正在为电池充电，则进入下一步；
S3.获取当前充电格子的实时温度和电池充电程度，与所述充电控制单元返回的信息构成实时信息；
S4.通信单元上传所述实时信息至云端管理后台，并接受所述云端管理后台的控制指令。
8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S5.所述云端管理后台解析收到的实时信息，并解析出实时温度、电池充电程度和所述充电控制单元返回的信息；
S6.根据所述充电控制单元反馈的电池类型和电池充电程度计算电池的最适合充电温度，并与实时温度进行比较得到补偿温度；
S7.所述云端管理后台的指令单元将所述补偿温度发送到对应所述电池换电柜，经所述前端控制系统至相应的充电格子，为该充电格子的温度补偿单元工作模式提供相应指令。
9.如权利要求7述的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S8.所述云端管理后台收到所述前端控制系统的报警信息时，根据该电池换电柜的实际地址向消防部门报警。
10.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
所述前端控制系统在无法接收所述云端管理后台的指令时，根据所述温度传感器采集的实时温度，来控制所述温度补偿单元和所述充电控制单元的工作模式，保证所述充电格子的实时温度不超过最高工作温度。
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