CN110182080A - 一种太阳能换电柜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能换电柜，包括换电柜本体，还包括太阳能供电单元、能量管理单元和充电控制单元；换电柜本体内部设有若干可开闭的换电仓，换电仓内设有独立的充电电缆和对应的电池***装置，电池仓活动式内置有若干锂电池包，锂电池包与电池活动嵌入电池***装置内腔；太阳能供电单元包括太阳能电池板和太阳能控制器，太阳能电池板与太阳能控制器电连接，太阳能控制器与充电控制单元电连接，充电控制单元与充电电缆电连接实现对换电仓内锂电池包的充电控制，能量管理单元同时与充电控制单元电连接实现对充电功率和充电电流的控制。本发明的太阳能换电柜具有能量利用率高、实用性强、智能化程度高、绿色环保和成本低廉的特点。

Description

一种太阳能换电柜
技术领域
本发明涉及换电柜技术领域，具体是指一种太阳能换电柜。
背景技术
随着社会的不断进步，石油资源的日益减少，大气环境的污染严重，电动车的发展日益受到重视。我国逐步发展由电动车代替燃油车，现已开发出了不同的电动摩托车、电动小轿车、电动公交车、电动面包车、电动货车、电动出租车等，并已逐步投入市场。国家政策鼓励电动车产业发展，以电力能源代替燃油能源，为人类居住净化环境做出贡献。同时，电动车产业将是一个真正的朝阳产业，具有广阔的市场潜力和发展空间。但是，电动车在电池在每一次充电后能跑的距离是一定的，电池的电量耗完后充电需要等待较长时间，不利于高效利用电动车。此外，电动公交车、电动出租车这种由公司分配至个人管理的车，管理问题突出，一旦有已损坏的电池与良好的电池一起充电，容易造成断电或其他情况。
针对于此，中国实用新型专利CN208646633U公开了一种智能换电柜，包括柜体、若干电池仓装置、主控模块和电源控制区，电池仓装置包括电池仓体、仓门、驱动仓门的电机、电池仓控制模块和电源控制模块，电池仓体内设一端开口的空腔，仓门设置在空腔开口端，仓门在电机的驱动下闭合或露出空腔开口端，电池仓体的后挡板和盖板上分别安装有排风扇，后挡板朝向空腔内的板面上设有电池底部位置感应器，空腔内底部排列设有若干底部滑轮，电池仓控制模块和电源控制模块设在电池仓体侧面并与主控模块电性连接，电池仓装置安装在电池仓托盘上，电池仓托盘设有排水口，排水口通过排水管连接至柜体底部。该实用新型具有结构简单，使用方便，安全性能高，方便充电和更换动力电池等优点。
但是，以上，均是从结构上进行改进，电源供给还是来源于传统的交流电，在日常使用上存在诸多的制约。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能换电柜，具有能量利用率高、实用性强、智能化程度高、绿色环保和成本低廉的特点。
作为本方面的另外一个实施方案，换电柜外部还设置有太阳能路灯，太阳能路灯与锂电池包的放电电缆电性连接，从而使用本发明的换电柜同时具有太阳能路灯功能。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种太阳能换电柜，包括换电柜本体，还包括太阳能供电单元、能量管理单元和充电控制单元；所述换电柜本体内部设有若干可开闭的换电仓，所述换电仓内设有独立的充电电缆和对应的电池***装置，所述电池仓活动式内置有若干锂电池包，所述锂电池包与电池活动嵌入所述电池***装置内腔；所述太阳能供电单元包括太阳能电池板和太阳能控制器，所述太阳能电池板与所述太阳能控制器电连接，所述太阳能控制器与所述充电控制单元电连接，所述充电控制单元与充电电缆电连接实现对换电仓内锂电池包的充电控制，所述能量管理单元同时与所述充电控制单元电连接实现对充电功率和充电电流的控制。
进一步地，所述太阳能换电柜还包括主控单元，所述主控单元与所述充电控制单元电连接。主控单元可采用现有成熟的控制芯片，目前换电柜相关专利对此也多有叙述，现有技术可以作为本发明的参考。
进一步地，所述太阳能电池板为单晶硅电池板、多晶硅电池板和/或薄膜太阳能电池板，根据实际情况选择，满足不同转换率、应用场景和成本的需求。
进一步地，所述锂电池包为12V、24V、36V、48V、72V、220V或380V电池包，均为现有陈述的电池包类型，具有广泛的通用性。
进一步地，所述换电仓的数量为1～60个，根据实际应用场景灵活调整。
进一步地，所述锂电池包的电池正极材料类型为磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂和/或钴酸锂。磷酸铁锂电池使用寿命长，锰酸锂电池使用成本低廉，镍钴锰酸锂和钴酸锂能量密度高，可以根据实际情况灵活选择。
进一步地，所述换电柜还包括温度控制单元和外置供电单元，所述温度控制单元包括温度传感器、温度控制器、报警器和散热风扇，所述温度传感器、温度控制器、报警器、散热风扇同时与外置供电单元电连接。
作为本发明的另外一个方面，换电柜外部还设置有太阳能路灯，太阳能路灯与锂电池包的放电电缆电性连接，使本发明的换电柜同时具有太阳能路灯的功能，拓展其应用。
本发明的有益效果是：
第一、能量利用率高，以太阳能作为电源供给的换电柜，电池更换的高峰期为 中午11～14点，也是太阳能最强的时间段，可以达到能量的最佳利用，有效提高能量利用率；
第二、实用性强，通过太阳能单元与锂电池包，整个换电柜同时具有储能***的功能，有效利用绿色环保太阳能对换电柜进行充电；
第三、智能化程度高，根据换电柜多仓电池的不同状态，利用能量管理单元的分配充电功率和充电电流，对电池进行智能充电；
第四、灵活性高，通过采用太阳能实现热电转换对换电柜的电池包进行充电，有效摆脱传统换电柜使用交流电作为电源供给的地域限制，具有更高的地域使用灵活性。满足野外和偏远地区换电的使用需求。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例对本发明产品作进一步详细的说明。
实施例1
本发明公开了一种太阳能换电柜，包括换电柜本体，还包括太阳能供电单元、能量管理单元和充电控制单元；所述换电柜本体内部设有若干可开闭的换电仓，所述换电仓内设有独立的充电电缆和对应的电池***装置，所述电池仓活动式内置有若干锂电池包，所述锂电池包与电池活动嵌入所述电池***装置内腔；所述太阳能供电单元包括太阳能电池板和太阳能控制器，所述太阳能电池板与所述太阳能控制器电连接，所述太阳能控制器与所述充电控制单元电连接，所述充电控制单元与充电电缆电连接实现对换电仓内锂电池包的充电控制，所述能量管理单元同时与所述充电控制单元电连接实现对充电功率和充电电流的控制。
在本实施例中，所述太阳能换电柜还包括主控单元，所述主控单元与所述充电控制单元电连接。所述太阳能电池板为单晶硅电池板、多晶硅电池板和/或薄膜太阳能电池板。所述锂电池包为12V、24V、36V、48V、72V、220V或380V电池包。所述换电仓的数量为1～60个。所述锂电池包的电池正极材料类型为磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂和/或钴酸锂。所述换电柜还包括温度控制单元和外置供电单元，所述温度控制单元包括温度传感器、温度控制器、报警器和散热风扇，所述温度传感器、温度控制器、报警器、散热风扇同时与外置供电单元电连接。
实施例2
本发明公开了一种太阳能换电柜，包括换电柜本体，还包括太阳能供电单元、能量管理单元和充电控制单元；所述换电柜本体内部设有若干可开闭的换电仓，所述换电仓内设有独立的充电电缆和对应的电池***装置，所述电池仓活动式内置有若干锂电池包，所述锂电池包与电池活动嵌入所述电池***装置内腔；所述太阳能供电单元包括太阳能电池板和太阳能控制器，所述太阳能电池板与所述太阳能控制器电连接，所述太阳能控制器与所述充电控制单元电连接，所述充电控制单元与充电电缆电连接实现对换电仓内锂电池包的充电控制，所述能量管理单元同时与所述充电控制单元电连接实现对充电功率和充电电流的控制.换电柜外部还设置有太阳能路灯，太阳能路灯与锂电池包的放电电缆电性连接，进一步拓展了其的应用场景。
本发明换电柜的工作原理：
白天应用场景：白天有光时，利用太阳能电池板，通过太阳能控制器对换电柜中的锂电池包进行智能充电。 根据阳光的强度和电池的带电量情况，可以对换电柜中单仓电池充电，也可以对多仓同时进行充电。 仓位无电池包时，切断充电，放入更换电池包时，根据电池的开路电压，判定带电量，结合外界温度，智能分配充电电流和充电功率。
夜晚应用场景：利用市电对充/换电柜各仓位电池进行充电。
本发明换电柜的能量计算如下：
以常用的 12仓位的换电柜， 48V 20Ah锂离子电池包 为例：标准配置为10A充电，正常50%电池处于更换状态（6仓），需要充电，充电为80%SOC。 充电功率需求：12*50%*48*10*80%=2304W ，考虑充电效率0.9～~0.95，太阳能板的选型为：2304/0.92=2500W。据此，可以进行太阳能电池板的选型，具有较强的实用性。
在本发明中，能量管理单元最基本的功能是提供改善能源利用的最佳能量输入、输出和存储模式。是以微处理电子控制单元MCU为核心，连接各种传感器输入端口，其中包括换电柜仓体内外的温度传感器，锂离子电池包管理***BMS、电流电压传感器、充放电状态指示指示灯。控制模块是能量管理单元的主要信息部分，而控制模块主要是根据监控***所提供的信息，控制各个执行器件，以实现智能化的能量管理。同时具有对锂电池包的充放电的保护和报警（过压、欠压、超温）功能；对充电时与充电器和电池包以及发电的光伏电池组件之间的数据传输进行有效管理；以及身份识别和自诊断自修复功能。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种太阳能换电柜，包括换电柜本体，其特征在于：还包括太阳能供电单元、能量管理单元和充电控制单元；
所述换电柜本体内部设有若干可开闭的换电仓，所述换电仓内设有独立的充电电缆和对应的电池***装置，所述电池仓活动式内置有若干锂电池包，所述锂电池包与电池活动嵌入所述电池***装置内腔；所述太阳能供电单元包括太阳能电池板和太阳能控制器，所述太阳能电池板与所述太阳能控制器电连接，所述太阳能控制器与所述充电控制单元电连接，所述充电控制单元与充电电缆电连接实现对换电仓内锂电池包的充电控制，所述能量管理单元同时与所述充电控制单元电连接实现对充电功率和充电电流的控制。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能换电柜，其特征在于：所述太阳能换电柜还包括主控单元，所述主控单元与所述充电控制单元电连接。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能换电柜，其特征在于：所述太阳能电池板为单晶硅电池板、多晶硅电池板和/或薄膜太阳能电池板。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能换电柜，其特征在于：所述锂电池包为12V、24V、36V、48V、72V、220V或380V电池包。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能换电柜，其特征在于：所述换电仓的数量为1～60个。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能换电柜，其特征在于：所述锂电池包的电池正极材料类型为磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂和/或钴酸锂。
7.根据权利要求6所述的一种太阳能换电柜，其特征在于：所述换电柜还包括温度控制单元和外置供电单元，所述温度控制单元包括温度传感器、温度控制器、报警器和散热风扇，所述温度传感器、温度控制器、报警器、散热风扇同时与外置供电单元电连接。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能换电柜，其特征在于：所述换电柜外部还设置有太阳能路灯，所述太阳能路灯与所述锂电池包的放电电缆电性连接。
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