CN215284419U - 一种智能换电*** - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种智能换电***，包括换电柜和锂电池；所述换电柜包含有换电柜壳体、换电柜主控板、充电换电程序主控板、充电电源、温差电制冷组件和温度监测装置；其中，所述换电柜壳体包括由电源舱、充电舱和控制舱；所述换电柜主控板分别与充电换电程序主控板、充电电源、温差电制冷组件和温度监测装置连接；可以兼容多种规格的锂电池，能够自动调控充电舱的温度，而且还能够通过监测锂电池中的电芯温度对锂电池进行升温或降温，以及在充电舱或锂电池表面起火时通过喷水装置喷水灭火，从而可以避免锂电池在充电过程中发生剧烈***，解决了现有技术中锂电池充电换电时存在的技术问题。

Description

一种智能换电***
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种智能换电***。
背景技术
目前，电动自行车、电动摩托车和电动三轮车是中国城乡居民带重要交通工具，全国保有量超过3亿辆，这些车辆大量使用锂电池。而锂电池充电时经常发生起火***事故，造成人员伤亡、房屋或整个停车棚烧毁的严重后果。目前多地政府、机构和企业均推荐甚至强制要求采用充电箱模式为锂电池充电。
锂电池在充电箱内充电时会遇到以下问题。
1、在北方的冬季，气温会低到零度以下，而绝大多数锂电池无法在零度以下充电。而在南方的夏季，阳光直射下的充电箱内温度可以达到60摄氏度。而多数锂电池在45摄氏度以上就会影响性能，随着温度继续升高，起火***的风险也会相应增加。
2、锂电池在充电箱内充电时仍有可能起火***。目前的充电箱内通常安装被动式灭火***，即通过设在充电箱内的烟雾、温度传感器判定火灾发生，并自动启动灭火***。但这种方法基本上是无效的，主要原因是当充电箱环境温度达到灭火***启动温度或出现烟雾时，锂电池已经完全失控，基本上不能避免锂电池发生剧烈***。
3、充电柜只能针对一个或少量几个型号锂电池充电，导致电池更换时要更换充电柜。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种智能换电***及方法，可以兼容多种规格锂电池、自动调控充电舱温度、主动式防火等，从而解决锂电池充电换电时的常见问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种智能换电***，包括有换电柜和锂电池；所述换电柜包含有换电柜壳体、换电柜主控板、充电换电程序主控板、充电电源、温差电制冷组件和温度监测装置；其中，所述换电柜壳体包括由电源舱、充电舱和控制舱；所述换电柜主控板分别与充电换电程序主控板、充电电源、温差电制冷组件和温度监测装置连接；
电源舱，用于容纳充电电源；
充电舱，用于容纳锂电池，且所述锂电池通过所述充电电源完成充电；
控制舱，用于容纳换电柜主控板和充电换电程序控制板，所述充电换电程序控制板与所述锂电池中的电池管理***BMS连接通讯；
散热器，位于所述充电舱的上部，且所述散热器内部通有循环水；
温差电制冷组件，与所述散热器贴合，作为所述循环水的加热源；
温度监测装置，用于监测所述锂电池中的电芯温度；当所述温度监测装置监测到锂电池中的电芯温度低于对应的充电温度时，所述换电柜主控板控制所述温差电制冷组件对所述电源舱进行加热；当所述温度监测装置监测到锂电池中的电芯温度高于安全温度时，所述换电柜主控板控制所述散热器对所述电源舱进行散热降温。
可选地，所述换电柜中还包括有与所述换点柜主控板连接的喷水装置，所述喷水装置位于所述充电舱的上部；当所述温度监测装置监测到锂电池中的电芯温度超过预警温度或监测到所述锂电池表面起火时，所述换电柜主控板打开控制所述喷水装置开闭的电磁阀，利用所述喷水装置向所述充电舱内和锂电池表面喷水。
可选地，所述充电电源为智能电源，其在给锂电池充电过程中输出的电压和电流是连续可调的。
可选地，还包括有位于电源舱内的水箱、连接到每一个充电舱的管路和水循环加压***；
所述散热器、喷水装置、位于电源舱内的水箱、连接到每一个充电舱的管路和水循环加压***组成一个水循环***；通过所述水循环***对所述电源舱加热、散热降温和喷水。
可选地，还包括将所述电源舱内的电源工作时产生的余热作为所述循环水的加热源。
可选地，所述换电柜的正面安装有支持人脸识别的摄像头。
可选地，所述温度监测装置由充电电源温度监控传感器、锂电池电芯温度监控传感器、温差电制冷组件表面温度监控传感器和水温监控传感器组成。
可选地，还包括将所述换电柜主控板、充电换电程序控制版和所述锂电池中的电池管理***BMS进行组合，识别不同规格的锂电池，并根据预设逻辑为不同电池提供专门的充电程序。
本实用新型还提供一种如上述中任一所述的智能换电方法，包括以下步骤：
监测所述锂电池中的电芯温度；
当监测到锂电池中的电芯温度低于对应的充电温度时，通过所述换电柜主控板控制所述温差电制冷组件对所述电源舱进行加热；
或，当监测到锂电池中的电芯温度高于安全温度时，通过所述换电柜主控板控制所述散热器对所述电源舱进行散热降温；
或，当监测到锂电池中的电芯温度超过预警温度，所述换电柜主控板打开控制喷水装置开闭的电磁阀，利用所述喷水装置向所述充电舱内和锂电池表面喷水。
可选地，还包括将所述换电柜主控板、充电换电程序控制版和所述锂电池中的电池管理***BMS进行组合，识别不同规格的锂电池，并根据预设逻辑为不同电池提供专门的充电程序。
如上所述，本实用新型提供一种智能换电***，具有以下有益效果：可以兼容多种规格的锂电池，能够自动调控充电舱的温度，而且还能够通过监测锂电池中的电芯温度对锂电池进行升温或降温，以及在充电舱或锂电池表面起火时通过喷水装置喷水灭火，从而可以避免锂电池在充电过程中发生剧烈***，解决了现有技术中锂电池充电换电时存在的技术问题。
附图说明
图1为智能换电***的硬件结构示意图；
图2为智能换电方法的流程示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图1，本实用新型提供一种智能换电***，包括有换电柜和锂电池；所述换电柜包含有换电柜壳体、换电柜主控板、充电换电程序主控板、充电电源、温差电制冷组件和温度监测装置；其中，所述换电柜壳体包括由电源舱、充电舱和控制舱；所述换电柜主控板分别与充电换电程序主控板、充电电源、温差电制冷组件和温度监测装置连接；
电源舱，用于容纳充电电源；
充电舱，用于容纳锂电池，且所述锂电池通过所述充电电源完成充电；
控制舱，用于容纳换电柜主控板和充电换电程序控制板，所述充电换电程序控制板与所述锂电池中的电池管理***BMS连接通讯；
散热器，位于所述充电舱的上部，且所述散热器内部通有循环水；
温差电制冷组件，与所述散热器贴合，作为所述循环水的加热源；
温度监测装置，用于监测所述锂电池中的电芯温度；当所述温度监测装置监测到锂电池中的电芯温度低于对应的充电温度时，所述换电柜主控板控制所述温差电制冷组件对所述电源舱进行加热；当所述温度监测装置监测到锂电池中的电芯温度高于安全温度时，所述换电柜主控板控制所述散热器对所述电源舱进行散热降温。
在一示例性实施例中，所述换电柜中还包括有与所述换点柜主控板连接的喷水装置，所述喷水装置位于所述充电舱的上部；当所述温度监测装置监测到锂电池中的电芯温度超过预警温度或监测到所述锂电池表面起火时，所述换电柜主控板打开控制所述喷水装置开闭的电磁阀，利用所述喷水装置向所述充电舱内和锂电池表面喷水。本***通过向充电舱内和锂电池表面喷水，可以防止锂电池起火***或为已经失控起火的锂电池灭火。
根据上述记载，本***中的充电电源为智能电源，其在给锂电池充电过程中输出的电压和电流是连续可调的。
在一示例性实施例中，还包括有位于电源舱内的水箱、连接到每一个充电舱的管路和水循环加压***；所述散热器、喷水装置、位于电源舱内的水箱、连接到每一个充电舱的管路和水循环加压***组成一个水循环***；通过所述水循环***对所述电源舱加热、散热降温和喷水。
在一示例性实施例中，还包括将所述电源舱内的电源工作时产生的余热作为所述循环水的加热源。
在一示例性实施例中，所述换电柜的正面安装有支持人脸识别的摄像头。
在一示例性实施例中，所述温度监测装置由充电电源温度监控传感器、锂电池电芯温度监控传感器、温差电制冷组件表面温度监控传感器和水温监控传感器组成。
在一示例性实施例中，还包括将所述换电柜主控板、充电换电程序控制版和所述锂电池中的电池管理***BMS进行组合，识别不同规格的锂电池，并根据预设逻辑为不同电池提供专门的充电程序。
作为示例，本实用新型具体提供了一种锂电池换电***，包括有：换电柜和锂电池。所述换电柜包含换电柜壳体、换电柜主控板、充电换电程序控制板、充电电源、水循环***、制冷制热***、防火喷水***和温度监测***。所述锂电池为智能锂电池，其电池管理***(BMS)具有监控电池电量、电芯温度等参数等功能、并可以与充电程序控制板通讯。所述换电柜壳体包含一个电源舱、一个控制舱和多个充电舱。所述散热器位于充电舱内上部，内部通循环水。所述制冷制热***采用温差电制冷组件、该组件与散热器贴合、工作时产生的热量通过循环水带走。该组件同时作为加热循环水的加热源。所述喷水装置位于充电箱内上部；充电过程中锂电池组的电芯温度被完全监控，当***监测到电芯温度低于锂电池充电温度时，温差电制冷组件开始加热电池舱；当***监测到电芯温度高于锂电池安全温度时，制冷***启动，为充电箱内部和锂电池降温；当***监测到电芯温度超过预警温度或电池有起火***风险时，***打开电磁阀，可向舱内和锂电池表面喷水，防止锂电池起火***或为已经失控起火的锂电池灭火。其中，所有控制板位于控制舱内，所有充电电源和强电设备位于电源舱内。所述充电电源为智能电源，其输出电压和电流是连续可调的。所述水循环***由位于电源舱内的水箱、连接到每一个充电舱的管路、散热器、喷水装置和水循环加压控制***组成。所述制冷制热***采用温差电制冷组件、该组件与散热器贴合、制冷工作时产生的热量通过循环水带走。该组件同时也是加热循环水的主要加热源，另一个加热热源是电源舱内电源工作时产生的余热。所述防火喷水***由安装在充电舱上部的喷水装置，喷水控制阀和控制***组成。当控制***监控到锂电池内部电芯温度过高时，开启喷水控制阀向充电舱和锂电池喷水。所述温度监测***由充电电源温度监控传感器、锂电池电芯温度监控传感器、温差电制冷组件表面温度监控传感器和水温监控传感器组成。所述换电柜正面安装摄像头，摄像头支持人脸识别换电功能。所述由主控板、充电换电程序控制板和锂电池BMS组成的充电管理控制***，可以识别不同规格锂电池，并根据预设逻辑，为不同电池提供专门的充电程序。所述由主控板、充电换电程序控制板和锂电池BMS组成的充电管理控制***，通过监控锂电池电芯温度，提前主动进入防火灭火程序。
综上所述，本***可以兼容多种规格的锂电池，能够自动调控充电舱的温度，而且还能够通过监测锂电池中的电芯温度对锂电池进行升温或降温，以及在充电舱或锂电池表面起火时通过喷水装置喷水灭火，从而可以避免锂电池在充电过程中发生剧烈***，解决了现有技术中锂电池充电换电时存在的技术问题。
如图2所示，本实用新型还提供一种智能换电方法，用于上述任一所述的智能换电***中，所述方法包括以下步骤：
监测所述锂电池中的电芯温度；
当监测到锂电池中的电芯温度低于对应的充电温度时，通过所述换电柜主控板控制所述温差电制冷组件对所述电源舱进行加热；
或，当监测到锂电池中的电芯温度高于安全温度时，通过所述换电柜主控板控制所述散热器对所述电源舱进行散热降温；
或，当监测到锂电池中的电芯温度超过预警温度，所述换电柜主控板打开控制喷水装置开闭的电磁阀，利用所述喷水装置向所述充电舱内和锂电池表面喷水。
本方法的具体功能参照上述实施例即可，此处不再赘述。本方法可以兼容多种规格的锂电池，能够自动调控充电舱的温度，而且还能够通过监测锂电池中的电芯温度对锂电池进行升温或降温，以及在充电舱或锂电池表面起火时通过喷水装置喷水灭火，从而可以避免锂电池在充电过程中发生剧烈***，解决了现有技术中锂电池充电换电时存在的技术问题。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种智能换电***，其特征在于，包括换电柜和锂电池；所述换电柜包含有换电柜壳体、换电柜主控板、充电换电程序主控板、充电电源、温差电制冷组件和温度监测装置；其中，所述换电柜壳体包括由电源舱、充电舱和控制舱；所述换电柜主控板分别与充电换电程序主控板、充电电源、温差电制冷组件和温度监测装置连接；
电源舱，用于容纳充电电源；
充电舱，用于容纳锂电池，且所述锂电池通过所述充电电源完成充电；
控制舱，用于容纳换电柜主控板和充电换电程序控制板，所述充电换电程序控制板与所述锂电池中的电池管理***BMS连接通讯；
散热器，位于所述充电舱的上部，且所述散热器内部通有循环水；
温差电制冷组件，与所述散热器贴合，作为所述循环水的加热源；
温度监测装置，用于监测所述锂电池中的电芯温度；当所述温度监测装置监测到锂电池中的电芯温度低于对应的充电温度时，所述换电柜主控板控制所述温差电制冷组件对所述电源舱进行加热；当所述温度监测装置监测到锂电池中的电芯温度高于安全温度时，所述换电柜主控板控制所述散热器对所述电源舱进行散热降温。
2.根据权利要求1所述的智能换电***，其特征在于，所述换电柜中还包括有与所述换电柜主控板连接的喷水装置，所述喷水装置位于所述充电舱的上部；当所述温度监测装置监测到锂电池中的电芯温度超过预警温度或监测到所述锂电池表面起火时，所述换电柜主控板打开控制所述喷水装置开闭的电磁阀，利用所述喷水装置向所述充电舱内和锂电池表面喷水。
3.根据权利要求1所述的智能换电***，其特征在于，所述充电电源为智能电源，其在给锂电池充电过程中输出的电压和电流是连续可调的。
4.根据权利要求1所述的智能换电***，其特征在于，还包括有位于电源舱内的水箱、连接到每一个充电舱的管路和水循环加压***；
所述散热器、喷水装置、位于电源舱内的水箱、连接到每一个充电舱的管路和水循环加压***组成一个水循环***；通过所述水循环***对所述电源舱加热、散热降温和喷水。
5.根据权利要求1所述的智能换电***，其特征在于，还包括将所述电源舱内的电源工作时产生的余热作为所述循环水的加热源。
6.根据权利要求1所述的智能换电***，其特征在于，所述换电柜的正面安装有支持人脸识别的摄像头。
7.根据权利要求1所述的智能换电***，其特征在于，所述温度监测装置由充电电源温度监控传感器、锂电池电芯温度监控传感器、温差电制冷组件表面温度监控传感器和水温监控传感器组成。
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