CN216774317U - 一种换电柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于换电柜技术领域，具体涉及一种换电柜。该换电柜包括电源插箱模组、主控板和至少一个电池装置，电源插箱模组包括AC/DC直流模块、至少两个AC/DC充电模块、多条高压供电线路和一条低压供电线路，每个电池装置均包括一个电池仓和一个仓控板，电池仓内均设置有电池组。该换电柜的电源插箱模组中设置有多条高压供电线路，每条高压供电线路均可插接一个AC/DC充电模块，从而可根据锂电池组的实际充电需求来选择插接的AC/DC充电模块的数量；而且，在要求更大电流快速充电的情况下，还可插接更多的AC/DC充电模块并使这些AC/DC充电模块均工作以满足需求，从而满足了不同情况下电池的充电需求，进而保证了届时对电动车充电需求的满足。

Description

一种换电柜

技术领域

本实用新型属于换电柜技术领域，具体涉及一种换电柜。

背景技术

智能换电柜既可以应用于三轮/两轮电动车用锂电池组的快速换电业务，也可以应对社会上广泛的小容量应急用电需求，可以为用户提供更快速的供电服务和使用方案。

一般现有的充电柜中的所有结构是固定的，例如设置几个AC/DC以及如何设置AC/DC均是固定的，那么AC/DC输出的电流也是固定的，也即对电池进行充电的电流也是恒定不变的，且为了对电池进行保护，一般设置AC/DC输出的电流不会过大。

面对不同的情况，换电柜中的电池一般有不同的需求。例如已经有部分电动车预约充电，距离预约时刻较近，但此时电池中的电量较少，那么便需要对电池进行快速充电，以防届时无法满足电动车的充电需求。但是如果AC/DC输出电流较小，那么便无法满足换电柜中电池的充电需求，进而无法保证对电动车的充电需求。

实用新型内容

本实用新型提供了一种换电柜，用以解决现有技术中无法满足换电柜中电池的充电需求的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所包括的技术方案以及技术方案对应的有益效果如下：

本实用新型的一种换电柜，包括电源插箱模组、主控板和至少一个电池装置；

电源插箱模组包括一条低压供电线路、并联设置的至少两条高压供电线路、AC/DC直流模块、至少两个AC/DC充电模块、一个输入端、以及两个输出端，两个输出端分别为第一输出端和第二输出端；所述低压供电线路和所有高压供电线路的一端均用于连接交流电，所述低压供电线路的另一端连接电源插箱模组的第一输出端，所有高压供电线路的另一端均连接电源插箱模组的第二输出端；低压供电线路上设置有用于插接AC/DC直流模块的接口，每条高压供电线路上均设置有用于插接AC/DC充电模块的接口，且AC/DC充电模块的数量小于等于高压供电线路的数量；

每个电池装置均包括一个电池仓和一个仓控板，电池仓内均设置有电池组，每个电池仓中的电池组均连接电源插箱模组的第二输出端，且每个仓控板均与对应电池仓中的电池组相连，用于使仓控板获取电池组的信息；

电源插箱模组的第一输出端连接主控板以及各个仓控板，用于实现通过AC/DC直流模块给主控板和各个仓控板供电；

各个仓控板均与主控板连接，用于实现仓控板和主控板之间的数据交互；主控板还与AC/DC直流模块、以及所有AC/DC充电模块均相连，用于实现主控板控制AC/DC直流模块以及所有AC/DC充电模块工作。

上述技术方案的有益效果为：本实用新型的换电柜，其所包括的电源插箱模组中预先设置有多条高压供电线路，每条高压供电线路均可插接一个AC/DC充电模块，从而可根据锂电池组的实际充电需求来选择插接的AC/DC充电模块的数量，在要求小电流稳定充电的情况下可控制已插接的较少个数的AC/DC充电模块工作，使电源插箱模组输出的给锂电池组供电的电流较小，在要求大电流快速充电的情况下可控制已插接的多个AC/DC充电模块工作，使电源插箱模组输出的给锂电池组供电的电流较大，在要求更大电流快速充电的情况下，还可插接更多的AC/DC充电模块并使这些AC/DC充电模块均工作以满足需求，从而满足了不同情况下电池的充电需求，进而保证了届时对电动车充电需求的满足。

进一步的，为了实现各电池组之间的相互充放电，所述电源插箱模组还包括与电池装置数量相同的DC/DC变换模块，每个电池仓中的电池组均通过相应的DC/DC变换模块连接电源插箱模组的第二输出端。

进一步的，为了方便工作人员查看供电柜的状态信息，所述换电柜还包括人机交互设备；主控板与人机交互设备相连，用于实现主控板与人机交互设备的数据交互。

进一步的，为了保证供电柜的安全可靠工作，所述换电柜还包括用于检测换电柜内是否出现漏水的水浸传感器；主控板与水浸传感器相连，用于实现主控板控制浸水传感器工作以及获取浸水传感器采集的信息。

进一步的，为了保证供电柜的安全可靠工作，所述换电柜还包括用于检测换电柜内温度的温度传感器；主控板与温度传感器相连，用于实现主控板控制温度传感器工作以及获取温度传感器采集的信息。

进一步的，所述换电柜还包括交流配电单元，所述交流配电单元包括交流空开、交直防雷器和交流线路；电源插箱模组的输入端通过所述交流配电单元用于连接交流电。

进一步的，各个仓控板均通过CAN总线与主控板连接。

进一步的，各个仓控板均通过RS485总线与相应的电池组相连。

进一步的，所述主控板具有通信接口。

进一步的，所述主控板内置有定位模块，所述定位模块为GPS定位模块。

附图说明

图1是本实用新型的换电柜结构组成与连接示意图；

图2是本实用新型的换电柜组装示意图；

其中，1-主控板，2-仓控板，3-显示屏，4-交流输入端，5-电源插箱模组。

图3是本实用新型的电源插箱模组的布局示意图；

其中，51-220V进线端子，52-AC/DC充电模块，53-CAN通讯端子，54-DC48V正极铜排，55-DC48V负极铜排，56-DC/DC变换模块。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本实用新型进行详细说明。

换电柜实施例：

本实用新型的一种换电柜实施例，其整体结构组成与连接示意图如图1所示，整个换电柜组装示意图如图2所示，包括交流配电单元、电源插箱模组5、主控板1、8个电池装置、各种类型传感器、以及显示屏3。

交流配电单元(即整个换电柜的交流输入端4)用于接入交流电，并给换电柜提供整机供电(A220V/AC380三相四线)，交流配电单元输出电压连接至电源插箱模组的输入端。交流配电单元包括交流空开、电度表、交直流防雷器、接线端子、交流线路等。

如图3所示，电源插箱模组包括AC/DC直流模块(大功率48V/50A)、以及多个AC/DC充电模块52(小功率12V/25A)、一条低压供电线路、并联设置的三条高压供电线路、一个输入端(AC端)和两个输出端(两个DC端)，两个输出端分别为第一输出端和第二输出端。低压供电线路和所有高压供电线路的一端均连接电源插箱模组的输入端(即图3中的220V进线端子51)；低压供电线路的另一端连接电源插箱模组的第一输出端，第一输出端主要是给换电柜中的一些低压设备供电，包括主控板、仓控板、传感器等；所有高压供电线路的另一端均连接电源插箱模组的第二输出端，第二输出端主要是给换电柜中的锂电池组供电。低压供电线路上设置有用于插接AC/DC直流模块的接口，用以通过AC/DC充电模块将AC220V电压转换为DC12V电压；每条高压供电线路上均设置有用于插接AC/DC充电模块的接口，用以通过AC/DC直流模块将AC220V电压转换为DC43.2V～576.6V。本实施例中，输出的为DC48V，DC48V正极铜排54和DC48V负极铜排53均可见图3。即：AC/DC直流模块以及AC/DC充电模块可以根据实际需求直接插接，在锂电池组的充电需求为尽快充电时，此时可插接三个AC/DC充电模块，也即交流配电单元输出的交流电经过三个并联设置的AC/DC充电模块输出直流电给锂电池组充电，这三个并联设置的AC/DC充电模块使电源插箱模组由电源插箱模组的第二输出端输出的电流相对较大一些(输出150A)，满足锂电池组的充电需求；相反的，在锂电池组的充电需求为小电流稳定可靠充电，此时可只插接一个AC/DC充电模块，这一个AC/DC充电模块使电源插箱模组由电源插箱模组的第二输出端输出的电流相对较小一些(输出50A)，满足锂电池组的充电需求。电源插箱模组具有CAN通讯端子53。而且，电源插箱模组还包括8个DC/DC变换模块(与电池装置数量相同，图3中56为其中一个DC/DC变换模块)，这8个DC/DC变换模块的一端均连接电源插箱模组的第二输出端，另一端连接相应的锂电池组。另外，在电源插箱模组中还可设置直流配电单元(图1中未画出)，直流配电单元设置在AC/DC直流模块以及AC/DC充电模块的直流侧，包括保险丝、直流开关、连接端子等。

每个电池装置包括一个电池仓和一个仓控板2。电池仓内设置有锂电池组，并通过专用充电插座插入换电柜内，每个电池仓中的锂电池组均通过相应的DC/DC变换模块连接电源插箱模组的第二输出端。仓控板设置在对应的电池仓旁边，与对应电池仓内的锂电池组通过RS485总线相连，可获取锂电池组的信息(包括充/放电电流、充/放电电压、锂电池组内阻、温度等)，而且仓控板还可控制每个仓室的开启和关闭、以及每个仓室的各类型防护操作信息。

主控板提供整个换电柜中所有设备的所有控制操作、部分传感器的信号处理操作以及显示屏的数据显示操作等。主控板通过CAN总线与8个仓控板进行通信对接，主控板还与AC/DC直流模块、3个AC/DC充电模块、8个DC/DC变换模块均连接，以控制AC/DC直流模块、3个AC/DC充电模块、8个DC/DC变换模块工作，对充电情况进行调控。而且，主控板内置有GPS定位模块，可以对换电柜柜体区域进行定位；主控板还具有4G/5G通信接口，可将获取的各种信息进行无线数据传送(例如传送给总控制后台)。

显示屏与主控板相连，显示屏在主控板的控制下显示各种信息，包括各个仓室内锂电池组实时状态信息以及传感器采集数据信息。

各种类型的传感器包括水浸传感器、温度传感器和柜门传感器。水浸传感器用于检测换电柜内是否出现漏水，温度传感器用于检测换电柜内的温度，柜门传感器用于检测柜门的开启与关闭，这些传感器均与主控板相连，用于将自身采集的信息发送给主控板，供主控板对整个换电柜的状态进行整体把握。而且，如果这些传感器需要12V供电，此时可由AC/DC直流模块输出的12V直接供电，如果这些传感器的供电电压不为12V，可由主控板输出供电，或者由主控板经过DC/DC变换至所需供电电压。

整个换电柜的工作过程及原理为：

在各个锂电池组的电量均较为充足的情况下，主控板控制AC/DC充电模块和DC/DC变换模块均不工作，控制AC/DC直流模块工作，以给主控板、各个仓控板以及各类型传感器等低压用电设备供电；各个仓控板通过RS485总线读取锂电池的实时状态信息，并通过CAN总线将这些信息上传至主控板；各类型传感器也将采集的信息发送给主控板；主控板在接收到这些信息后，进行处理与计算，一方面将这些信息通过显示屏进行显示，另一方面通过4G/5G通信接口将这些信息上传至后台。

在某一电池仓(例如1#电池仓)中的锂电池组电量较低且要求小电流稳定充电的情况下，主控板AC/DC直流模块、1#电池仓对应的DC/DC变换模块、以及其中1个AC/DC充电模块工作，此时交流电一方面通过AC/DC直流模块给主控板、各个仓控板、以及各类型传感器等低压用电设备供电，另一方面通过工作的AC/DC直流模块、DC/DC变换模块给1#电池仓中的锂电池供电；而且，各个仓控板通过RS485总线读取锂电池的实时状态信息和充电信息，并通过CAN总线将这些信息上传至主控板；各类型传感器也将采集的信息发送给主控板；主控板在接收到这些信息后，进行处理与计算，一方面将这些信息通过显示屏进行显示，另一方面通过4G/5G通信接口将这些信息上传至后台。

在某一电池仓(例如3#电池仓)中的锂电池组电量较低且要求大电流快速充电的情况下，主控板AC/DC直流模块、3#电池仓对应的DC/DC变换模块、以及3个AC/DC充电模块工作，此时交流电一方面通过AC/DC直流模块给主控板、各个仓控板、以及各类型传感器等低压用电设备供电，另一方面通过并联的3个AC/DC直流模块、DC/DC变换模块给3#电池仓中的锂电池供电；而且，各个仓控板通过RS485总线读取锂电池的实时状态信息和充电信息，并通过CAN总线将这些信息上传至主控板；各类型传感器也将采集的信息发送给主控板；主控板在接收到这些信息后，进行处理与计算，一方面将这些信息通过显示屏进行显示，另一方面通过4G/5G通信接口将这些信息上传至后台。

在AC/DC直流模块故障等情况造成交流电无法给锂电池组供电的情况下，作为应急措施，可通过电量较高的锂电池组以及相应的DC/DC变换模块给电量较低的锂电池组充电。

综上，本实用新型的换电柜，其所包括的电源插箱模组中设置有多条高压供电线路，每条高压供电线路均可插接一个AC/DC充电模块，从而可根据锂电池组的实际充电需求来选择插接的AC/DC充电模块的数量，在要求小电流稳定充电的情况下可控制已插接的较少个数的AC/DC充电模块工作，使电源插箱模组输出的给锂电池组的电流较小，在要求大电流快速充电的情况下可控制已插接的多个AC/DC充电模块工作，使电源插箱模组输出的给锂电池组的电流较大，在要求更大电流快速充电的情况下，还可插接更多(本实施例中最多三个)的AC/DC充电模块并使这些AC/DC充电模块均工作以满足需求，扩容较为容易，易于管理，满足不同的充电需求。

本实施例中，电源插箱模组中的高压供电线路设置了三条，也就是说，此处最多并联三个AC/DC充电模块。作为其他实施方式，可在电源插箱模组中设置更多条(例如四条、五条等等)高压供电线路，那么便可并联更多的AC/DC充电模块，可提供的充电电流也就更大。

本实施例中，人机交互设备为显示屏，该显示屏仅具备显示功能。作为其他实施方式，人机交互设备还可包括显示屏、键盘和鼠标，从而使主控板还可接收操作人员的控制命令，以根据操作人员的控制命令控制整个换电柜中的执行单元(例如AC/DC充电模块、AC/DC直流模块)工作。

本实施例中，各类型传感器包括水浸传感器、温度传感器和柜门传感器。作为其他实施方式，各种类型传感器的种类和数量可根据实际需求相应增加或减少。例如，可增加用于对换电柜内湿度进行检测的湿度传感器。

本实施例中，主控板的通信接口为4G/5G通信接口。作为其他实施方式，还可主控板集成其他无线通信类型通信接口，例如蓝牙通信接口，也可给主控板集成有线通信接口，例如USB接口。

Claims (10)

1.一种换电柜，其特征在于，包括电源插箱模组、主控板和至少一个电池装置；

电源插箱模组包括一条低压供电线路、并联设置的至少两条高压供电线路、AC/DC直流模块、至少两个AC/DC充电模块、一个输入端、以及两个输出端，两个输出端分别为第一输出端和第二输出端；所述低压供电线路和所有高压供电线路的一端均用于连接交流电，所述低压供电线路的另一端连接电源插箱模组的第一输出端，所有高压供电线路的另一端均连接电源插箱模组的第二输出端；低压供电线路上设置有用于插接AC/DC直流模块的接口，每条高压供电线路上均设置有用于插接AC/DC充电模块的接口，且AC/DC充电模块的数量小于等于高压供电线路的数量；

每个电池装置均包括一个电池仓和一个仓控板，电池仓内均设置有电池组，每个电池仓中的电池组均连接电源插箱模组的第二输出端，且每个仓控板均与对应电池仓中的电池组相连，用于使仓控板获取电池组的信息；

电源插箱模组的第一输出端连接主控板以及各个仓控板，用于实现通过AC/DC直流模块给主控板和各个仓控板供电；

各个仓控板均与主控板连接，用于实现仓控板和主控板之间的数据交互；主控板还与AC/DC直流模块、以及所有AC/DC充电模块均相连，用于实现主控板控制AC/DC直流模块以及所有AC/DC充电模块工作。

2.根据权利要求1所述的换电柜，其特征在于，所述电源插箱模组还包括与电池装置数量相同的DC/DC变换模块，每个电池仓中的电池组均通过相应的DC/DC变换模块连接电源插箱模组的第二输出端。

3.根据权利要求1所述的换电柜，其特征在于，所述换电柜还包括人机交互设备；主控板与人机交互设备相连，用于实现主控板与人机交互设备的数据交互。

4.根据权利要求1所述的换电柜，其特征在于，所述换电柜还包括用于检测换电柜内是否出现漏水的水浸传感器；主控板与水浸传感器相连，用于实现主控板控制浸水传感器工作以及获取浸水传感器采集的信息。

5.根据权利要求1所述的换电柜，其特征在于，所述换电柜还包括用于检测换电柜内温度的温度传感器；主控板与温度传感器相连，用于实现主控板控制温度传感器工作以及获取温度传感器采集的信息。

6.根据权利要求1所述的换电柜，其特征在于，所述换电柜还包括交流配电单元，所述交流配电单元包括交流空开、交直防雷器和交流线路；电源插箱模组的输入端通过所述交流配电单元用于连接交流电。

7.根据权利要求1所述的换电柜，其特征在于，各个仓控板均通过CAN总线与主控板连接。

8.根据权利要求1所述的换电柜，其特征在于，各个仓控板均通过RS485总线与相应的电池组相连。

9.根据权利要求1～8任一项所述的换电柜，其特征在于，所述主控板具有通信接口。

10.根据权利要求1～8任一项所述的换电柜，其特征在于，所述主控板内置有定位模块，所述定位模块为GPS定位模块。

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