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CN211930296U - 一种智能充电柜 - Google Patents

一种智能充电柜 Download PDF

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CN211930296U CN202020594444.3U CN202020594444U CN211930296U CN 211930296 U CN211930296 U CN 211930296U CN 202020594444 U CN202020594444 U CN 202020594444U CN 211930296 U CN211930296 U CN 211930296U
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沈建良
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Abstract

本实用新型为一种智能充电柜，柜体内设置有控制板，控制板包括中央处理模块、电源模块、电压检测模块、被充电池极性适配模块、充电调整模块，电源模块与充电调整模块连接，充电调整模块与被充电池极性适配模块连接，被充电池极性适配模块还连接有输出插座，输出插座连接有被充电池组，电压检测模块用于检测被充电池组的电压，并通过中央处理模块计算被充电池组的充电电压后控制充电调整模块输出所需电压。本实用新型中用户无需要使用原先充电器，新设备充电时只需将充电线插入充电配输出插座，充电柜会根据用户或被充电池组信息，先进行极性判断，然后自动输出对应充电电压进行充电，整个充电过程都会进行数据采集，进行多方面保护。

Description

一种智能充电柜
技术领域
本实用新型涉及电力设备领域，特别涉及一种智能充电柜。
背景技术
随着蓄电池的普及，蓄电池供电的应用领域越来越多，特别是电动自行车等行业。在电动自行车等民用产品所配置的充电器随着制造成本、应用环境等影响，品质参差不齐，最终直接影响充电效果甚至发生事故。在实际调研中发现，普通老百姓的电动自行车充电器相当一部分存在外壳碎裂、轻微进水、电线狡断甚至短路等情况，而这些充电器却还在使用，有极大的安全隐患。
对于民用产品配套充电器，目前没有手段来监控其在使用过程中的品质，结果经常导致充电效果差，严重的还会引起火灾。
发明内容
针对以上问题，本实用新型提供一种智能充电柜以解决上述问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型为一种智能充电柜，包括柜体，所述柜体上安装有触摸显示屏，所述柜体内设置有控制板，所述控制板包括中央处理模块、电源模块、电压检测模块、被充电池极性适配模块、充电调整模块，所述电压检测模块、充电调整模块、电源模块以及被充电池极性适配模块均与所述中央处理模块连接，所述电源模块与所述充电调整模块连接，所述充电调整模块与所述被充电池极性适配模块连接，所述被充电池极性适配模块还连接有输出插座，所述输出插座连接有被充电池组，所述电压检测模块用于检测被充电池组的电压，并通过中央处理模块计算被充电池组的充电电压后控制充电调整模块输出所需电压。
本实用新型进一步设置：所述充电调整模块包括充电超时保护模块、充电电流反增保护模块以及涓流后二次充电保护模块。本实用新型进一步设置：所述被动电池极性适配模块通过中央处理模块判断被充电池组接口的极性，实现正确极性输出。
本实用新型进一步设置：所述中央处理模块还连接有售线控制模块，所述售线控制模块与充电线仓连接，所述充电线仓连接有出线口。
本实用新型进一步设置：所述中央处理模块还连接有网络模块，所述网络模块通过有线或无线的方式连接数据库，所述数据库内包含数据获取模块、充电记录模块以及数据分析模块。
本实用新型进一步设置：所述数据库还包含移动支付模块。
本实用新型进一步设置：所述触摸显示屏上显示有二维码、投放有广告、政策宣传以及信息公告。
本实用新型进一步设置：所述中央处理模块还设置有刷卡模块。
本实用新型进一步设置：所述输出插座为品字型插座。
本实用新型进一步设置：所述中央处理模块还连接有扩展模块，所述拓展模块包含有视频监控、温湿度检测、烟雾检测以及报警联动功能。
本实用新型的有益效果：本实用新型中用户无需要使用原先充电器，新设备充电时只需将充电线插入充电柜输出插座，充电柜会根据用户信息(新用户将与电池及整车信息绑定)或实际被充电池组首先进行极性判断，然后自动输出对应充电电压进行充电，整个充电过程都会进行数据采集，进行多方面保护。
附图说明
图1为本实用新型的系统结构图。
图2为本实用新型的电池组电压判断示意图。
图3为本实用新型输出电压自动调节的原理图。
图4为本实用新型极性自动转换电路工作原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型为一种智能充电柜，包括柜体，所述柜体上安装有触摸显示屏，所述柜体内设置有控制板，所述控制板包括中央处理模块、电源模块、电压检测模块、被充电池极性适配模块、充电调整模块，所述电压检测模块、充电调整模块、电源模块以及被充电池极性适配模块均与所述中央处理模块连接，所述电源模块与所述充电调整模块连接，所述充电调整模块与所述被充电池极性适配模块连接，所述被充电池极性适配模块还连接有输出插座，所述输出插座连接有被充电池组，所述电压检测模块用于检测被充电池组的电压，并通过中央处理模块计算被充电池组的充电电压后控制充电调整模块输出所需电压
优选的所述充电调整模块包括充电超时保护模块、充电电流反增保护模块以及涓流后二次充电保护模块。
优选的所述被动电池极性适配模块通过中央处理模块判断被充电池组接口的极性，实现正确极性输出。
优选的所述中央处理模块还连接有售线控制模块，所述售线控制模块与充电线仓连接，所述充电线仓连接有出线口。
优选的所述中央处理模块还连接有网络模块，所述网络模块通过有线或无线的方式连接数据库，所述数据库内包含数据获取模块、充电记录模块以及数据分析模块。
优选的所述数据库还包含移动支付模块。
优选的所述触摸显示屏上显示有二维码、投放有广告、政策宣传以及信息公告。
优选的所述中央处理模块还设置有刷卡模块。
优选的所述输出插座为品字型插座。
优选的所述中央处理模块还连接有扩展模块，所述拓展模块包含有视频监控、温湿度检测、烟雾检测以及报警联动功能。
具体原理如下：
本实用新型为一种智能充电柜，为充电设备提供充电服务，特别是充电自行车等带有充电电池的充电设备。
一种智能充电柜，在组成包括软件部分以及硬件部分，硬件部分包括柜体、控制板，在柜体上设置有触摸显示屏，其中控制板上包括中央处理模块、电源模块、电压检测模块、被充电池极性适配模块、充电调整模块，所述电压检测模块、充电调整模块、电源模块以及被充电池极性适配模块均与所述中央处理模块连接，中央处理模块为所有模块的控制中心，其中所述电源模块与所述充电调整模块连接，所述充电调整模块与所述被充电池极性适配模块连接，所述被充电池极性适配模块还连接有输出插座，所述输出插座连接有被充电池组，所述电压检测模块用于检测被充电池组的电压，并通过中央处理模块计算被充电池组的充电电压后控制充电调整模块输出所需电压。
上述用于实现对充电设备的充电，即当用户需要进行充电时，充电设备中的被充电电池组通过充电线将其与输出插座进行连接，此时极性适配模块会对被充电池组的极性进行判断，并通过电压检测模块检测所需要的电压，将检测结果反馈至中央处理模块，让中央处理模块得出所需要的的充电电压并通过控制充电调整模块输出至输出插座实现充电，并且在充电的过程中，会对充电过程进行数据采集，并且由于充电调整模块还包括充满自停模块、过流保护模块、充电超时保护模块、充电电流反增保护模块以及涓流后二次充电保护模块，上述模块能够对整个充电过程进行多方位的防护和监控。
数据采集的过程是通过与中央处理模块连接的网络模块进行的，网络模块与数据库连接，数据库包含数据获取模块、充电记录模块以及数据分析模块，此外数据库内还包含了大量的充电自行车的信息，一方面与合作的厂家进行沟通，提供其充电池组的型号、电压、容量以及适配的充电线型号等信息，另一方面通过用户进行创建。
本实用新型在使用前需进行用户注册适配有相应的APP软件，新用户在注册时只需要将自己的账号与电池组的序列号进行绑定，然后填写相关信息，在下次使用时只需要在APP上进行充电操作即可。对于一些没有在数据库内的充电池组，只需要填写相关信息在APP的引导下会为其匹配合适的充电线，然后再进行充电。消费方式可以是移动支付或者刷卡支付
为了满足一些用户的需求，他们的充电线可能经过长期的使用丢失或者损坏，因此本实用新型还设置有售线控制模块用于实现自主购买电线的功能，售线控制模块由中央处理模块控制，然后没有充电线的用户可以在充电柜上购买充电线，购买充电线的支付方式可以是移动支付或者刷卡支付，相对应的设置有移动支付模块以及刷卡模块。
除了上述功能以外，本实用新型通过数据库以及APP软件，能够实时记录充电池组的各种信息并提供查询服务，充电结束后可以查看用户所使用的的充电记录，并有充电数据分析的结果，该结果会通过网络模块反馈给电池组或整车厂家，为其提供原始数据。
所述中央处理模块还连接有扩展模块，所述扩展模块包含有视频监控、温湿度检测、烟雾检测以及报警联动模块。其中温湿度检测模块通过设置温湿度传感器，并与温湿度检测模块连接即可，而烟雾检测通过设置烟雾报警器等装置即可，报警联动通过各类报警器即可，视频监控只需匹配视频摄像头即可实现，上述装置实现了对柜体的安全防护，在存在危险的情况下，反馈至中央处理模块即可。
其中电池组电压判断详细方案如下，如图2所示：
在智能充电柜中的其中一个难点就在于自动判断被充电池电压，因为不同电池组的电压值在电池不同状态情况下会有重合区，所以如何精准区分电池组电压是智能充电柜必须解决的难题。
判断方法(以36V和48V电池组为例，其它电池组原理一样)：
1-检测电池组电压：
当电池组电压为31.5V——42V的范围时，可以判断电池组电压为36V；
当电池组电压为42V——44.4V的范围时，只能初步判断电池组电压为36V或48V，需要后续预充电后再判断；
当电池组电压为44.4V——52.5V的范围时，可以判断电池组电压为48V；
当电池组电压为52.5V——59.2V的范围时，只能初步判断电池组电压为48V或60V，需要后续预充电后再判断；
2-对无法判断的电池组预充电：
当电池组电压为42V——44.4V的范围时，只能初步判断电池组电压为36V或48V。充电板输出48V电池组充电电压(14.8*4＝59.2V)进行序充电5分钟，充电结束后延时5分钟，等电池电压稳定后再检测电池电压。如果是48V电池组，则此时电压应该升到44.4V以上，如果是36V电池组，则电压在44.4V以下。
其它重合区也用同样方法处理。
此外本实用新型还涉及了输出电压自动调节，如图3所示，其中方案如下：
输出电压调节方案由CPU产生PWM信号，经过RC电路及运放驱动后通过TL431来实现。
TL431内置2.5V参考电压(见图3上V_REF端)。在开关电源中电源反馈隔离电路由光电耦合器EL817以及稳压器TL431所组成。
传统固定电压输出电路中原理如下：当输出电压发生波动时，经过电阻分压后得到取样电压与TL431中的2.5V带隙基准电压进行比较，在阴极上形成误差电压，使光耦合器件中的LED工作电流生产相应的变化，在通过光耦合器件去改变前级控制端电路。当在V_REF端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。如图所示基本接线电路，当R3和R13的阻值确定时，两者对Uo的分压引入反馈，若Uo增大，反馈量增大，TL431的分流也就增加，从而又导致Uo下降。显见，这个深度的负反馈电路必然在UI等于基准电压处稳定，此时
Uo＝(1+R3/R13)V_REF
选择不同的R3和R13的值可以得到范围内的任意电压输出。
输出电压自动调节方案是基于传统固定输出电压的基础上实现的。在传统电路基础上增加了PWM发生器及RC滤波电路和输出驱动器件。PWM发生器由CPU产生，CPU产生的PWM通过IO口输出，因其驱动力不足，且信号不平滑，所以增加了Q1三极管驱动及后面的RC滤波电路(R9、R10、C5、C6)，使CPU产生的PWM信号通过放大和滤波，得到一个很平滑的直流电压波形。这个平滑的直流电压波形再通过电压跟随器去控制TL431的V_REF端，实现电压调节。
当PWM信号经RC滤波和电压跟随后大于2.5V(V_REF)时，由于隔离二极管D3的作用，对电路不产生影响。
当PWM信号经RC滤波和电压跟随后小于2.5V(V_REF)时，参考电压V_REF通过R11和隔离二极管D3放电，产生电流I2。由节点电流定律可知I1＝I2+I3，所以输出电压V+升高。所以，只要调节PWM占空比就可以改变输出电压，达到根据不同被充电池组调整输出电压的功能。同时，为了达到输出电压的精度，还增加了输出电压检测反馈功能，通过R1和R2电阻分压后送给CUP进行AD转换计算输出电压，通过内部算法确保输出电压的精度。
极性自动转换电路工作原理如图4所示：
电池接口J7外接被充电池组，因极性不定，所以分两种情况：
当OUT1为电池正极时：下面电路不工作，电流从OUT1流经D38——D39——R83——U15到OUT2。U15通过内部发光管发光，驱动内部三极管导通，次极电流通过CUP_VCC流经R85对地，使R85上端R1_IN为高电平，R1_IN通过U1反向器输出低电平，驱动继电器K1吸合。继电器K1为两组常开触点，当K1吸合后，OUT1与BAT+相通，OUT2与BAT-相通。
当OUT2为电池正极时：上面电路不工作，电流从OUT2流经D42——D43——R86——U16到OUT1。U16通过内部发光管发光，驱动内部三极管导通，次极电流通过CUP_VCC流经R87对地，使R87上端R2_IN为高电平，R2_IN通过U2反向器输出低电平，驱动继电器K2吸合。继电器K2为两组常开触点，当K2吸合后，OUT2与BAT+相通，OUT1与BAT-相通。
以上硬件电路实现了电池级性自动切换功能。

Claims (10)

1.一种智能充电柜，包括柜体，所述柜体上安装有触摸显示屏，其特征在于：所述柜体内设置有控制板，所述控制板包括中央处理模块、电源模块、电压检测模块、被充电池极性适配模块、充电调整模块，所述电压检测模块、充电调整模块、电源模块以及被充电池极性适配模块均与所述中央处理模块连接，所述电源模块与所述充电调整模块连接，所述充电调整模块与所述被充电池极性适配模块连接，所述被充电池极性适配模块还连接有输出插座，所述输出插座连接有被充电池组，所述电压检测模块用于检测被充电池组的电压，并通过中央处理模块计算被充电池组的充电电压后控制充电调整模块输出所需电压。
2.根据权利要求1所述的一种智能充电柜，其特征在于：所述充电调整模块包括充电超时保护模块、充电电流反增保护模块以及涓流后二次充电保护模块。
3.根据权利要求1所述的一种智能充电柜，其特征在于：所述被充电池极性适配模块通过中央处理模块判断被充电池组接口的极性，实现正确极性输出。
4.根据权利要求1所述的一种智能充电柜，其特征在于：所述中央处理模块还连接有售线控制模块，所述售线控制模块与充电线仓连接，所述充电线仓连接有出线口。
5.根据权利要求1所述的一种智能充电柜，其特征在于：所述中央处理模块还连接有网络模块，所述网络模块通过有线或无线的方式连接数据库，所述数据库内包含数据获取模块、充电记录模块以及数据分析模块。
6.根据权利要求5所述的一种智能充电柜，其特征在于：所述数据库还包含移动支付模块。
7.根据权利要求1所述的一种智能充电柜，其特征在于：所述触摸显示屏上显示有二维码、投放有广告、政策宣传以及信息公告。
8.根据权利要求1所述的一种智能充电柜，其特征在于：所述中央处理模块还设置有刷卡模块。
9.根据权利要求1所述的一种智能充电柜，其特征在于：所述输出插座为品字型插座。
10.根据权利要求1所述的一种智能充电柜，其特征在于：所述中央处理模块还连接有扩展模块，所述扩展模块包含有视频监控、温湿度检测、烟雾检测以及报警联动功能。
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CN111555381A (zh) * 2020-04-10 2020-08-18 沈建良 一种智能充电柜
CN115313589A (zh) * 2022-09-05 2022-11-08 广东电网有限责任公司 一种电动工器具的充电装置及充电柜

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