CN115848182A - 一种节能保温的智能换电柜及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能换电柜技术领域，尤其是一种节能保温的智能换电柜及其控制方法，包括换电柜本体，所述换电柜本体的内部分别设置有恒温机构、热量交换机构、调节机构、检测机构和能源利用机构；所述恒温机构实现所述换电柜本体内部的温度恒定操作。该节能保温的智能换电柜及其控制方法，通过设置恒温机构、热量交换机构、调节机构、检测机构和能源利用机构达到了换电柜在使用中，可根据室外进行自动调节换电柜室内温度，从而进行保温操作防止温度过低或者过高对电池造成寿命下降，进而提高了电池的寿命增加使用率，防止了室外高温或者低温对换电柜内部的温度进行干扰的效果。

Description

一种节能保温的智能换电柜及其控制方法

技术领域

本发明涉及智能换电柜技术领域，尤其涉及一种节能保温的智能换电柜及其控制方法。

背景技术

随着锂电池技术的发展，电池包作为车辆动力很好解决了使用燃料带来的环境污染问题。但是采用电池包作为动力也面临着续航时间受限问题，通过提高充电频率可以解决电池包续航能力问题。为了方便电动车用户(尤其是快递以及外卖的骑手)在电池包电量较低时，及时找到替换的电池包，并对电量较低的电池包进行充电，在相关技术中，提供了一种共享的换电柜。用户可以将电池包放置在换电柜的单元格中进行充电，同时取用换电柜中已经完成充电的电池包。这种换电柜包含充电设备以及相应的管理设备以便实现充电以及充电管理的功能。

现有的换电柜在投入使用中，因外界的环境如夏季高温、冬季寒冷导致柜内温度跟随变化，在夏季高温中或者冬季低温中电池在充电时，锂电池高温充电易导致电池受热损坏，影响电池使用寿命；锂电池低温充电存在安全隐患，故低于0°C时不能进行充电，严重影响其使用率，所以需要一种节能保温的智能换电柜及其控制方法。

发明内容

基于现有的换电柜往往随环境温差变化大从而对电池寿命造成损伤的技术问题，本发明提出了一种节能保温的智能换电柜及其控制方法。

本发明提出的一种节能保温的智能换电柜，包括换电柜本体，所述换电柜本体的内部分别设置有恒温机构、热量交换机构、调节机构、检测机构和能源利用机构；

所述恒温机构实现所述换电柜本体内部的温度恒定操作；

所述热量交换机构实现所述恒温机构能够根据温度进行自动更换操作；

所述调节机构实现所述热量交换机构移动转换操作；

所述检测机构实现实时检测换电柜本体内部温度操作；

所述能源利用机构实现利用自然能源转换驱动动力源操作。

优选地，所述换电柜本体的正面开设有电池仓，所述电池仓的一侧内壁铰接有封门，所述换电柜本体的顶部一侧表面开设有控制安装槽，所述控制安装槽的内底壁固定安装有锂电池，所述控制安装槽的一侧内壁铰接有面板。

优选地，所述恒温机构包括第一隔板以及第二隔板，所述第一隔板的四周和所述第二隔板的四周均与换电柜本体的内侧壁固定安装，所述第一隔板位于所述第二隔板的一侧，所述第一隔板的一侧和所述第二隔板的相对一侧均构成驱动腔，所述驱动腔的内部设置有水。

优选地，所述驱动腔的内底壁固定安装有水泵，所述第一隔板的材质和第二隔板的材质均为铝，所述第一隔板的一侧表面固定安装有温度调节管，所述温度调节管的一端贯穿并延伸至所述电池仓的底部，多个所述温度调节管均在所述换电柜本体的内部呈垂直状态等分排列，多个所述温度调节管的一端均固定连接有回流管，所述回流管的一端贯穿并延伸至驱动腔的内部，多个所述温度调节管的另一端均通过水管与所述水泵的出水端固定安装。

优选地，所述调节机构包括导轨以及滑块，所述导轨的两侧表面分别与所述第二隔板的相对表面和换电柜本体的内侧壁固定安装，所述滑块的滑动内壁与所述导轨的表面滑动插接，每两个所述滑块的顶部均固定安装有连杆。

优选地，所述换电柜本体底端的所述连杆底部固定安装有螺母，所述第二隔板的一侧表面和相对所述换电柜本体的内侧壁均通过轴承转动连接有丝杆，所述丝杆的圆弧表面与所述螺母的内壁螺纹连接，所述换电柜本体的底端内侧壁固定安装有调节电机，所述调节电机的输出轴通过联轴器与所述丝杆的相对一端固定安装。

优选地，所述热量交换机构包括转轴以及半导体制冷片，多个所述转轴的两端分别与两个所述连杆的相对表面通过轴承转动连接，多个所述转轴均以所述连杆的边线线性排列分布，多个所述半导体制冷片均安装在每个所述转轴的圆弧表面上，且多个所述半导体制冷片均在所述转轴的表面线性排列分布，所述锂电池与所述半导体制冷片电性连接。

优选地，多个所述转轴的顶端圆弧表面均固定安装有齿轮，所述换电柜本体顶部的所述连杆一端底部固定安装有连接座，所述连接座的底部固定安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的伸缩端固定安装有齿条，多个所述齿轮的齿槽均与所述齿条的齿槽啮合，所述换电柜本体顶部的所述连杆另一端底部固定安装有滑轨，所述滑轨的内壁与所述齿条的表面滑动插接。

优选地，所述检测机构包括温度传感器，所述温度传感器安装在所述换电柜本体的顶端内侧壁，所述能源利用机构包括太阳能电池板，所述太阳能电池板安装在所述换电柜本体的顶部，且所述太阳能电池板与所述锂电池电性连接。

本发明提出的一种节能保温的智能换电柜的控制方法，步骤一、当换电柜本体在夏季使用中，因室外温度高，导致换电柜本体内部的温度环境高温，通过温度触感器进行实时检测，在温度达到了温度传感器设定值时，进行控制锂电池内部的电流流入到多个半导体制冷片的内部，在调节电机的工作下带动丝杆旋转，从而控制螺母移动带动连杆向前滑动，从而控制多个半导体制冷片的冷面接触第二隔板进行控制驱动腔内部的水制冷；

步骤二、当驱动腔内部的水制冷后，在水泵的工作下进行抽取制冷的水使之流入到温度调节管的内部，使之流动从回流管重新流入到驱动腔的内部，通过制冷的水进行流动使之吸收电池仓内部的电池充电高温，进行降温散热，从而控制换电柜本体内部的高温降低操作；

步骤三、当换电柜本体在冬季使用中，因室外温度低，导致换电柜本体内部的温度环境低温，通过温度触感器进行实时检测，在温度达到了温度传感器设定值时，通过调节电机工作带动丝杆反转，进而控制多个半导体制冷片离开第二隔板的表面来到丝杆的中部，通过控制电动伸缩杆延伸运动，进而带动齿条向前移动，在齿条移动中带动多个齿轮旋转，从而带动多个半导体制冷片进行转动，控制制冷面和制热面转换，从而通过调节电机正转带动丝杆正转控制半导体制冷片的热面与第二隔板相接触，进而使之热源对驱动腔内部的水进行加热操作；

步骤四、利用水泵进行抽取制热的水使之在温度调节管的内部流动，从而给电池仓的内部提供热源，避免电池在低温环境充电从而控制电池仓内部的温度始终位于电池最佳充电温度，进行保温操作。

本发明中的有益效果为：

通过设置恒温机构、热量交换机构、调节机构、检测机构和能源利用机构达到了换电柜在使用中，可根据室外进行自动调节换电柜室内温度，从而进行保温操作防止温度过低或者过高对电池造成寿命下降，进而提高了电池的寿命增加使用率，防止了室外高温或者低温对换电柜内部的温度进行干扰的效果。

附图说明

图1为一种节能保温的智能换电柜及其控制方法的结构示意图；

图2为一种节能保温的智能换电柜及其控制方法的爆炸图；

图3为一种节能保温的智能换电柜及其控制方法的恒温机构立体图；

图4为一种节能保温的智能换电柜及其控制方法的导轨结构立体图；

图5为一种节能保温的智能换电柜及其控制方法的热量交换机构立体图；

图6为一种节能保温的智能换电柜及其控制方法的调节机构立体图；

图7为一种节能保温的智能换电柜及其控制方法的连杆结构立体图；

图8为一种节能保温的智能换电柜及其控制方法的螺母结构立体图。

图中：1、换电柜本体；2、恒温机构；21、第一隔板；22、第二隔板；23、驱动腔；24、水泵；25、温度调节管；26、回流管；3、热量交换机构；31、转轴；32、半导体制冷片；33、齿轮；34、连接座；35、电动伸缩杆；36、齿条；37、滑轨；4、调节机构；41、导轨；42、滑块；43、连杆；44、螺母；45、丝杆；46、调节电机；5、检测机构；51、温度传感器；6、能源利用机构；61、太阳能电池板；7、电池仓；8、封门；9、控制安装槽；10、锂电池；11、面板。

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。

参照图1-8，一种节能保温的智能换电柜，包括换电柜本体1，换电柜本体1的内部分别设置有恒温机构2、热量交换机构3、调节机构4、检测机构5和能源利用机构6；换电柜本体1的正面开设有电池仓7，电池仓7的一侧内壁铰接有封门8，换电柜本体1的顶部一侧表面开设有控制安装槽9，控制安装槽9的内底壁固定安装有锂电池10，控制安装槽9的一侧内壁铰接有面板11。

具体的，在更换电池操作时通过打开封门8即可拿出更换的效果。

为了恒温机构2实现换电柜本体1内部的温度恒定操作；恒温机构2包括第一隔板21以及第二隔板22，第一隔板21的四周和第二隔板22的四周均与换电柜本体1的内侧壁固定安装，第一隔板21位于第二隔板22的一侧，第一隔板21的一侧和第二隔板22的相对一侧均构成驱动腔23，驱动腔23的内部设置有水，驱动腔23的内底壁固定安装有水泵24，第一隔板21的材质和第二隔板22的材质均为铝。

具体的，通过设置第一隔板21和第二隔板22进行控制隔开操作，且材质铝的设置便于快速传递热量以及吸取热量的效果，通过驱动腔23内部的水使用流动散热降温或者增温操作的效果。

为了控制驱动腔23内部的水流通运动，第一隔板21的一侧表面固定安装有温度调节管25，温度调节管25的一端贯穿并延伸至电池仓7的底部，多个温度调节管25均在换电柜本体1的内部呈垂直状态等分排列，多个温度调节管25的一端均固定连接有回流管26，回流管26的一端贯穿并延伸至驱动腔23的内部，多个温度调节管25的另一端均通过水管与水泵24的出水端固定安装。

具体的，通过水泵24工作进行抽取驱动腔23内部的水，使之流入到温度调节管25的内部进行温度调节操作，且运动后经过回流管26再次回到驱动腔23的内部，带动温度流动进而调节的效果。

为了调节机构4实现热量交换机构3移动转换操作；调节机构4包括导轨41以及滑块42，导轨41的两侧表面分别与第二隔板22的相对表面和换电柜本体1的内侧壁固定安装，滑块42的滑动内壁与导轨41的表面滑动插接，每两个滑块42的顶部均固定安装有连杆43。

具体的，在进行温度转换调节时，利用调节机构4进行驱动调节，且通过滑块42在导轨41的表面滑动，便于控制连杆43平稳移动的效果。

为了控制连杆43移动调节，换电柜本体1底端的连杆43底部固定安装有螺母44，第二隔板22的一侧表面和相对换电柜本体1的内侧壁均通过轴承转动连接有丝杆45，丝杆45的圆弧表面与螺母44的内壁螺纹连接，换电柜本体1的底端内侧壁固定安装有调节电机46，调节电机46的输出轴通过联轴器与丝杆45的相对一端固定安装。

具体的，通过调节电机46工作带动丝杆45旋转进而带动螺母44移动，从而控制连杆43进行移动调节的效果，使之远离第二隔板22或者靠近第二隔板22操作。

为了热量交换机构3实现恒温机构2能够根据温度进行自动更换操作；热量交换机构3包括转轴31以及半导体制冷片32，多个转轴31的两端分别与两个连杆43的相对表面通过轴承转动连接，多个转轴31均以连杆43的边线线性排列分布，多个半导体制冷片32均安装在每个转轴31的圆弧表面上，且多个半导体制冷片32均在转轴31的表面线性排列分布，锂电池10与半导体制冷片32电性连接。

具体的，电池在换电柜本体1内部充电时，避免外界环境温度过高或者过低降低电池寿命时，通过控制半导体制冷片32工作，当温度过高热时，利用制冷面接触控制冷温吸取高温流动降温操作，当温度过低时控制热面提供热源进行增温操作，使之电池始终在恒温状态下充电操作，从而提高了电池的寿命。

为了半导体制冷片32进行冷热面转换操作，多个转轴31的顶端圆弧表面均固定安装有齿轮33，换电柜本体1顶部的连杆43一端底部固定安装有连接座34，连接座34的底部固定安装有电动伸缩杆35，电动伸缩杆35的伸缩端固定安装有齿条36，多个齿轮33的齿槽均与齿条36的齿槽啮合，换电柜本体1顶部的连杆43另一端底部固定安装有滑轨37，滑轨37的内壁与齿条36的表面滑动插接。

具体的，通过电动伸缩杆35延伸运动或者缩回运动带动齿条36往复运动，从而进行推动齿轮33转动，进而带动转轴31旋转，当转轴31转动中控制半导体制冷片32进行冷热面更换操作。

为了检测机构5实现实时检测换电柜本体1内部温度操作，能源利用机构6实现利用自然能源转换驱动动力源操作，检测机构5包括温度传感器51，温度传感器51安装在换电柜本体1的顶端内侧壁，能源利用机构6包括太阳能电池板61，太阳能电池板61安装在换电柜本体1的顶部，且太阳能电池板61与锂电池10电性连接。

具体的，通过设置温度传感器51进行实时监测内部的温度，便于恒温控制的效果，当温度过高或者过低进行自动控制转换操作来进行保温恒温的效果，以及利用太阳能电池板61进行吸收太阳的能源转换电能给半导体制冷片32进行工作，从而节约换电柜本体1本身的电能，起到节能的效果。

通过设置恒温机构2、热量交换机构3、调节机构4、检测机构5和能源利用机构6达到了换电柜在使用中，可根据室外进行自动调节换电柜室内温度，从而进行保温操作防止温度过低或者过高对电池造成寿命下降，进而提高了电池的寿命增加使用率，防止了室外高温或者低温对换电柜内部的温度进行干扰的效果。

实施例二

参照图1-8，一种节能保温的智能换电柜的控制方法，步骤一、当换电柜本体1在夏季使用中，因室外温度高，导致换电柜本体1内部的温度环境高温，通过温度触感器进行实时检测，在温度达到了温度传感器51设定值时，进行控制锂电池10内部的电流流入到多个半导体制冷片32的内部，在调节电机46的工作下带动丝杆45旋转，从而控制螺母44移动带动连杆43向前滑动，从而控制多个半导体制冷片32的冷面接触第二隔板22进行控制驱动腔23内部的水制冷。

步骤二、当驱动腔23内部的水制冷后，在水泵24的工作下进行抽取制冷的水使之流入到温度调节管25的内部，使之流动从回流管26重新流入到驱动腔23的内部，通过制冷的水进行流动使之吸收电池仓7内部的电池充电高温，进行降温散热，从而控制换电柜本体1内部的高温降低操作。

步骤三、当换电柜本体1在冬季使用中，因室外温度低，导致换电柜本体1内部的温度环境低温，通过温度触感器进行实时检测，在温度达到了温度传感器51设定值时，通过调节电机46工作带动丝杆45反转，进而控制多个半导体制冷片32离开第二隔板22的表面来到丝杆45的中部，通过控制电动伸缩杆35延伸运动，进而带动齿条36向前移动，在齿条36移动中带动多个齿轮33旋转，从而带动多个半导体制冷片32进行转动，控制制冷面和制热面转换，从而通过调节电机46正转带动丝杆45正转控制半导体制冷片32的热面与第二隔板22相接触，进而使之热源对驱动腔23内部的水进行加热操作。

步骤四、利用水泵24进行抽取制热的水使之在温度调节管25的内部流动，从而给电池仓7的内部提供热源，避免电池在低温环境充电从而控制电池仓7内部的温度始终位于电池最佳充电温度，进行保温操作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种节能保温的智能换电柜，包括换电柜本体（1），其特征在于：所述换电柜本体（1）的内部分别设置有恒温机构（2）、热量交换机构（3）、调节机构（4）、检测机构（5）和能源利用机构（6）；

所述恒温机构（2）实现所述换电柜本体（1）内部的温度恒定操作；

所述热量交换机构（3）实现所述恒温机构（2）能够根据温度进行自动更换操作；

所述调节机构（4）实现所述热量交换机构（3）移动转换操作；

所述检测机构（5）实现实时检测换电柜本体（1）内部温度操作；

所述能源利用机构（6）实现利用自然能源转换驱动动力源操作。

2.根据权利要求1所述的一种节能保温的智能换电柜，其特征在于：所述换电柜本体（1）的正面开设有电池仓（7），所述电池仓（7）的一侧内壁铰接有封门（8），所述换电柜本体（1）的顶部一侧表面开设有控制安装槽（9），所述控制安装槽（9）的内底壁固定安装有锂电池（10），所述控制安装槽（9）的一侧内壁铰接有面板（11）。

3.根据权利要求2所述的一种节能保温的智能换电柜，其特征在于：所述恒温机构（2）包括第一隔板（21）以及第二隔板（22），所述第一隔板（21）的四周和所述第二隔板（22）的四周均与换电柜本体（1）的内侧壁固定安装，所述第一隔板（21）位于所述第二隔板（22）的一侧，所述第一隔板（21）的一侧和所述第二隔板（22）的相对一侧均构成驱动腔（23），所述驱动腔（23）的内部设置有水。

4.根据权利要求3所述的一种节能保温的智能换电柜，其特征在于：所述驱动腔（23）的内底壁固定安装有水泵（24），所述第一隔板（21）的材质和第二隔板（22）的材质均为铝，所述第一隔板（21）的一侧表面固定安装有温度调节管（25），所述温度调节管（25）的一端贯穿并延伸至所述电池仓（7）的底部，多个所述温度调节管（25）均在所述换电柜本体（1）的内部呈垂直状态等分排列，多个所述温度调节管（25）的一端均固定连接有回流管（26），所述回流管（26）的一端贯穿并延伸至驱动腔（23）的内部，多个所述温度调节管（25）的另一端均通过水管与所述水泵（24）的出水端固定安装。

5.根据权利要求3所述的一种节能保温的智能换电柜，其特征在于：所述调节机构（4）包括导轨（41）以及滑块（42），所述导轨（41）的两侧表面分别与所述第二隔板（22）的相对表面和换电柜本体（1）的内侧壁固定安装，所述滑块（42）的滑动内壁与所述导轨（41）的表面滑动插接，每两个所述滑块（42）的顶部均固定安装有连杆（43）。

6.根据权利要求5所述的一种节能保温的智能换电柜，其特征在于：所述换电柜本体（1）底端的所述连杆（43）底部固定安装有螺母（44），所述第二隔板（22）的一侧表面和相对所述换电柜本体（1）的内侧壁均通过轴承转动连接有丝杆（45），所述丝杆（45）的圆弧表面与所述螺母（44）的内壁螺纹连接，所述换电柜本体（1）的底端内侧壁固定安装有调节电机（46），所述调节电机（46）的输出轴通过联轴器与所述丝杆（45）的相对一端固定安装。

7.根据权利要求5所述的一种节能保温的智能换电柜，其特征在于：所述热量交换机构（3）包括转轴（31）以及半导体制冷片（32），多个所述转轴（31）的两端分别与两个所述连杆（43）的相对表面通过轴承转动连接，多个所述转轴（31）均以所述连杆（43）的边线线性排列分布，多个所述半导体制冷片（32）均安装在每个所述转轴（31）的圆弧表面上，且多个所述半导体制冷片（32）均在所述转轴（31）的表面线性排列分布，所述锂电池（10）与所述半导体制冷片（32）电性连接。

8.根据权利要求5所述的一种节能保温的智能换电柜，其特征在于：多个所述转轴（31）的顶端圆弧表面均固定安装有齿轮（33），所述换电柜本体（1）顶部的所述连杆（43）一端底部固定安装有连接座（34），所述连接座（34）的底部固定安装有电动伸缩杆（35），所述电动伸缩杆（35）的伸缩端固定安装有齿条（36），多个所述齿轮（33）的齿槽均与所述齿条（36）的齿槽啮合，所述换电柜本体（1）顶部的所述连杆（43）另一端底部固定安装有滑轨（37），所述滑轨（37）的内壁与所述齿条（36）的表面滑动插接。

9.根据权利要求2所述的一种节能保温的智能换电柜，其特征在于：所述检测机构（5）包括温度传感器（51），所述温度传感器（51）安装在所述换电柜本体（1）的顶端内侧壁，所述能源利用机构（6）包括太阳能电池板（61），所述太阳能电池板（61）安装在所述换电柜本体（1）的顶部，且所述太阳能电池板（61）与所述锂电池（10）电性连接。

10.根据权利要求1-9任一一项所述的一种节能保温的智能换电柜的控制方法，其特征在于：步骤一、当换电柜本体（1）在夏季使用中，因室外温度高，导致换电柜本体（1）内部的温度环境高温，通过温度触感器进行实时检测，在温度达到了温度传感器（51）设定值时，进行控制锂电池（10）内部的电流流入到多个半导体制冷片（32）的内部，在调节电机（46）的工作下带动丝杆（45）旋转，从而控制螺母（44）移动带动连杆（43）向前滑动，从而控制多个半导体制冷片（32）的冷面接触第二隔板（22）进行控制驱动腔（23）内部的水制冷；

步骤二、当驱动腔（23）内部的水制冷后，在水泵（24）的工作下进行抽取制冷的水使之流入到温度调节管（25）的内部，使之流动从回流管（26）重新流入到驱动腔（23）的内部，通过制冷的水进行流动使之吸收电池仓（7）内部的电池充电高温，进行降温散热，从而控制换电柜本体（1）内部的高温降低操作；

步骤三、当换电柜本体（1）在冬季使用中，因室外温度低，导致换电柜本体（1）内部的温度环境低温，通过温度触感器进行实时检测，在温度达到了温度传感器（51）设定值时，通过调节电机（46）工作带动丝杆（45）反转，进而控制多个半导体制冷片（32）离开第二隔板（22）的表面来到丝杆（45）的中部，通过控制电动伸缩杆（35）延伸运动，进而带动齿条（36）向前移动，在齿条（36）移动中带动多个齿轮（33）旋转，从而带动多个半导体制冷片（32）进行转动，控制制冷面和制热面转换，从而通过调节电机（46）正转带动丝杆（45）正转控制半导体制冷片（32）的热面与第二隔板（22）相接触，进而使之热源对驱动腔（23）内部的水进行加热操作；

步骤四、利用水泵（24）进行抽取制热的水使之在温度调节管（25）的内部流动，从而给电池仓（7）的内部提供热源，避免电池在低温环境充电从而控制电池仓（7）内部的温度始终位于电池最佳充电温度，进行保温操作。

Images