具有充电器调度功能的充换电柜控制系统

摘要

本发明涉及一种具有充电器调度功能的充换电柜控制系统，包括充换电柜、移动终端和充换电柜后台，充换电柜包括充电器组、电池仓组、机柜控制模块、充电器控制矩阵模块、显示模块和第一通信模块；充电器组包括多个充电器；电池仓组包括多个电池仓，充电器的数量小于电池仓的数量，每个电池仓内均对应设有一个充电头；每个充电器的输出端均通过充电器控制矩阵模块与各个充电头电相连；机柜控制模块用于根据检测到多个电池仓放入锂电池的时间先后顺序以及多个充电器的当前工作状态，控制充电器控制矩阵模块将充电器组内的充电器分时复用到对应的充电头。本申请提供的充换电柜控制系统成本低、且当其中一个充电器发生故障后各个电池仓仍能正常工作。

权利要求

1.一种具有充电器调度功能的充换电柜控制系统，其特征在于，包括充换电柜、移动终端和充换电柜后台，所述充换电柜包括充电器组、电池仓组、机柜控制模块、充电器控制矩阵模块、显示模块和第一通信模块，所述移动终端通过所述第一通信模块与所述充换电柜进行双向通信，所述移动终端通过第二通信模块与所述充换电柜后台进行双向通信；

其中，所述充电器组包括多个充电器；所述电池仓组包括多个电池仓，所述充电器的数量小于所述电池仓的数量，所述电池仓用于存储用户锂电池，每个所述电池仓内均对应设有一个充电头；

所述机柜控制模块分别与多个所述充电器、所述充电器控制矩阵模块、多个所述电池仓仓门处的电机、所述显示模块电相连，每个所述充电器的输出端均通过所述充电器控制矩阵模块与各个所述充电头电相连；所述机柜控制模块用于实时检测多个所述电池仓放入锂电池的时间先后顺序以及多个所述充电器的当前工作状态，并根据实时检测到的数据控制所述充电器控制矩阵模块将所述充电器组内的充电器分时复用到对应的充电头；

其中，所述充电器控制矩阵模块包括多个继电器模块，所述继电器模块包括继电器线圈和受所述继电器线圈控制的若干个继电器触点，所述继电器触点的数量等于所述充电器数量与所述电池仓数量的乘积，多个所述继电器触点对应串联在任意一个所述充电器和任意一个所述充电头之间，多个所述继电器线圈与所述机柜控制模块电相连。

2.根据权利要求1所述的具有充电器调度功能的充换电柜控制系统，其特征在于，所述充电器组包括3个充电器，所述电池仓组包括4个电池仓，所述充电器控制矩阵模块包括6个继电器模块，每个继电器模块包括一个继电器线圈和受所述继电器线圈控制的2个继电器触点，12个继电器触点对应串联在任意一个所述充电器和任意一个所述充电头之间。

3.根据权利要求1所述的具有充电器调度功能的充换电柜控制系统，其特征在于，所述第一通信模块采用蓝牙模块，所述第二通信模块采用4G或WIFI通信模块，所述移动终端通过所述蓝牙模块与所述充换电柜进行双向通信，所述移动终端通过所述4G模块或WIFI模块与所述充换电柜后台进行双向通信。

说明书

具有充电器调度功能的充换电柜控制系统

技术领域

[0001] 本发明涉及充换电柜技术领域，特别是涉及一种具有充电器调度功能的充换电柜控制系统。

背景技术

[0002] 传统的充换电控制系统包括多个用于存储用户锂电池的电池仓，每个电池仓都配置一个充电器和一个充电头，每个充电器的启停均由机柜控制模块独立控制。虽然，传统的
充换电控制系统控制简单，但需要在每个电池仓内均配备一个充电器，成本较高；且当其中
一个电池仓中的充电器发生故障后，对应的电池仓会立即失去充电功能，导致该电池仓无
法正常工作。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种成本低、且当其中一个充电器发生故障后各个电池仓仍能正常工作的具有充电器调度功能的充换电柜控制系统。

[0004] 为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

[0005] 一种具有充电器调度功能的充换电柜控制系统，包括充换电柜、移动终端和充换电柜后台，所述充换电柜包括充电器组、电池仓组、机柜控制模块、充电器控制矩阵模块、显
示模块和第一通信模块，所述移动终端通过所述第一通信模块与所述充换电柜进行双向通
信，所述移动终端通过第二通信模块与所述充换电柜后台进行双向通信；

[0006] 其中，所述充电器组包括多个充电器；所述电池仓组包括多个电池仓，所述充电器的数量小于所述电池仓的数量，所述电池仓用于存储用户锂电池，每个所述电池仓内均对
应设有一个充电头；

[0007] 所述机柜控制模块分别与多个所述充电器、所述充电器控制矩阵模块、多个所述电池仓仓门处的电机、所述显示模块电相连，每个所述充电器的输出端均通过所述充电器
控制矩阵模块与各个所述充电头电相连；所述机柜控制模块用于实时检测多个所述电池仓
放入锂电池的时间先后顺序以及多个所述充电器的当前工作状态，并根据实时检测到的数
据控制所述充电器控制矩阵模块将所述充电器组内的充电器分时复用到对应的充电头。

[0008] 相比于传统的充换电柜控制系统，本申请提供的充换电柜控制系统采用的充电器数量少于电池仓数量，可以有效节约成本；同时还增设有充电器控制矩阵模块，每个充电器
的输出端均经过该充电器控制矩阵模块与各个充电头电相连，充电器控制矩阵模块的增设
可将传统的充电器和电池仓的固定对应关系变成动态切换的对应关系，即当充电器组中的
个别充电器发生故障时，可通过正常的充电器为故障充电器所对应的电池仓中的锂电池进
行充换电，进而完成对所有电池仓的正常换电和充电操作，最大程度的保证电池仓充电功
能的可用性。

[0009] 在其中一个实施例中，所述充电器控制矩阵模块包括多个继电器模块，所述继电器模块包括继电器线圈和受所述继电器线圈控制的若干个继电器触点，所述继电器触点的
数量等于所述充电器数量与所述电池仓数量的乘积，多个所述继电器触点对应串联在任意
一个所述充电器和任意一个所述充电头之间，多个所述继电器线圈与所述机柜控制模块电
相连。

[0010] 在其中一个实施例中，所述充电器组包括3个充电器，所述电池仓组包括4个电池仓，所述充电器控制矩阵模块包括6个继电器模块，每个继电器模块包括一个继电器线圈和
受所述继电器线圈控制的2个继电器触点，12个继电器触点对应串联在任意一个所述充电
器和任意一个所述充电头之间。

[0011] 在其中一个实施例中，所述第一通信模块采用蓝牙模块，所述第二通信模块采用4G或WIFI通信模块，所述移动终端通过所述蓝牙模块与所述充换电柜进行双向通信，所述
移动终端通过所述4G模块或WIFI模块与所述充换电柜后台进行双向通信。

附图说明

[0012] 图1为一实施例中具有充电器调度功能的充换电柜控制系统的结构示意图；

[0013] 图2为一实施例中充电器控制矩阵模块的电路原理示意图；

[0014] 图3为另一实施例中具有充电器调度功能的充换电柜控制系统的结构示意图。

具体实施方式

[0015] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所
描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

[0016] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具
体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的

[0017] 在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本发明的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明
确具体的限定。

[0018] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接
到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、
“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

[0019] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简
化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和
操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0020] 参见图1，本实施例提供了一种具有充电器调度功能的充换电柜控制系统，包括充换电柜100、移动终端200和充换电柜后台300，充换电柜100包括充电器组110、电池仓组
120、机柜控制模块130、充电器控制矩阵模块140、显示模块150和第一通信模块160，移动终
端200通过第一通信模块160与充换电柜100进行双向通信，移动终端200通过第二通信模块
与充换电柜后台300进行双向通信。

[0021] 其中，充电器组110包括多个充电器；电池仓组120包括多个电池仓，充电器的数量小于电池仓的数量，电池仓用于存储用户锂电池，每个电池仓内均对应设有一个充电头。

[0022] 机柜控制模块130分别与多个充电器、充电器控制矩阵模块140、多个电池仓仓门处的电机、显示模块电相连，每个充电器的输出端均通过充电器控制矩阵模块140与各个充
电头电相连；机柜控制模块130用于实时检测多个电池仓放入锂电池的时间先后顺序以及
多个充电器的当前工作状态，并根据实时检测到的数据控制充电器控制矩阵模块140将充
电器组内的充电器分时复用到对应的充电头。

[0023] 进一步地，充电器控制矩阵模块140可包括多个继电器模块，继电器模块包括继电器线圈和受继电器线圈控制的若干个继电器触点，继电器触点的数量等于充电器数量与电
池仓数量的乘积，多个继电器触点对应串联在任意一个充电器和任意一个充电头之间，多
个继电器线圈分别与机柜控制模块130电相连。具体地，充电器控制矩阵模块140还可采用
其他控制开关组成的矩阵，本实施例不作限制。

[0024] 在本实施例中，充换电柜100可以为本领域技术人员常用的电动车锂电池充换电机柜，其主要为用户锂电池更换或者给用户锂电池充电的设备；充电器用于给用户锂电池
充电的电气设备；电池仓用于为用户锂电池充电与存储的结构装置；充电器控制矩阵模块
140可以采用由继电器或其他控制开关组成的矩阵，用于动态切换充电器和电池仓的对应
关系；充电头为充换电柜100中的交流电输出设备，用于连接用户的锂电池充电器，通过该
锂电池充电器与用户锂电池电相连。需要说明的是，本实施例提供的充电器组110可以集中
放置在充换电柜100内，也可以分散到各个电池仓内放置，充电器和充电器控制矩阵模块
140通过电子线连接即可。

[0025] 在本实施例中，机柜控制模块130用于接收移动终端200发送的充电或换电指令，来完成充换电柜100的充电或换电操作，即当机柜控制模块130接收的是充电指令，机柜控
制模块130则通过显示模块150提示用户将其锂电池的充电器接口插入到指定的充电头进
行充电操作；如果机柜控制模块130接收的是换电指令，机柜控制模块130则会打开充换电
柜100中指定电池仓的仓门，并通过显示模块150提示用户在指定的电池仓内放入锂电池，
进行换电操作，当然，本实施例提供的显示模块150还可实时显示放入指定电池仓内的锂电
池的电量情况。具体地，本实施例提供的显示模块150和机柜控制模块130均为本技术领域
常用的充换电柜100内部模块，其分别对应的具体芯片型号或电路本实施例不作限制。

[0026] 相比于传统的充换电柜控制系统，本申请提供的充换电柜控制系统采用的充电器数量少于电池仓数量，可以有效节约成本；同时还增设有充电器控制矩阵模块140，每个充
电器的输出端均经过该充电器控制矩阵模块140与各个充电头电相连，充电器控制矩阵模
块140的增设可将传统的充电器和电池仓的固定对应关系变成动态切换的对应关系，即当
充电器组110中的个别充电器发生故障时，可通过正常的充电器为故障充电器所对应的电
池仓中的锂电池进行充换电，进而完成对所有电池仓的正常换电和充电操作，最大程度的
保证电池仓充电功能的可用性。

[0027] 为更清楚地解释本发明提供的具有充电器调度功能的充换电柜控制系统的调度原理，本发明以4个电池仓配3个充电器为例进行详细说明。

[0028] 参见图2，充电器组110采用3个充电器(充电器A～C)，电池仓组120采用4个电池仓(电池仓1～4)，充电器控制矩阵模块140采用6个继电器模块(R1～R6)，每个继电器模块包
括一个继电器线圈和受所述继电器线圈控制的2个继电器触点，12个继电器触点对应串联
在任意一个充电器和任意一个充电头之间。

[0029] 默认情况下，充电器A，充电器B和充电器C，均可以对任意一个仓位电池进行充电。调度的基本原则是：根据仓位电池放入的时间先后顺序以及充电器的当前状态，进行调度
充电。其中，电池放入的先后顺序以及充电器的状态判断，均是由机柜控制模块软件根据电
池仓和充电器的实时数据判断得出。具体方法如下：

[0030] 判断电池的放入的方法：机柜控制模块130程序会定时100ms发送心跳查询报文到电池仓，当放入有电池后，电池接收到心跳查询命令后，会回复电池当前的数据。机柜控制
模块130成功读取到电池信息后，会标注仓位中放入了电池，进而记录电池当前进仓的时
间。

[0031] 判断充电器的状态的方法：机柜控制模块130程序会定时200ms发送心跳查询报文到充电器，正常情况下，充电器接收到机柜控制模块130的心跳报文后，会回复自身当前的
实时状态。其中，实时状态信息包含充电状态、充电电流、充电电压等数。机柜控制模块130
接收到实时数据后，进而进行状态分析，得出相对应的结果。然后，标注充电器正在工作、充
电器空闲、充电器异常等状态。当发送报文异常情况下或者机柜连续发送三次心跳均未接
收到充电器报文回复，或者充电器回复报文数据异常，则标注该充电器异常。

[0032] 充电器无损坏情况下，当检测到仓位1(电池仓1)放入电池时，此时，判断充电器A是否处于空闲状态(未处于充电工作状态)，如其处于空闲状态，则调度充电器A对仓位1中
的电池进行充电。

[0033] 如果充电器A处于工作运行状态，则判断充电器B，是否处于空闲状态，如其处于空闲状态，则调度充电器B对仓位1中的电池进行充电。

[0034] 如果充电器B处于工作状态，则判断充电器C，是否处于空闲状态，如其处于空闲状态，则调度充电器C对仓位1中的电池进行充电。

[0035] 当充电器A损坏，电池放入仓位1中时，判断充电器B是否处于空闲状态，如其处于空闲状态，则调度充电器B对仓位1中的电池进行充电。如其处于工作运行状态，则判断充电
器C的状态。如其处于空闲状态，则调度充电器C对仓位1中的电池进行充电。

[0036] 同理当充电器B、充电器C出现损坏时，判断其他工作正常的充电器的状态。

[0037] 当损坏两个充电器只剩一个正常的充电器时，工作正常的充电器，会根据电池放入的时间先后顺序，进行调度充电。如充电器A,充电器B损坏，充电器C正常。仓位2(电池仓
2)，仓位4(电池仓4)，仓位3(电池仓3)，仓位1(电池仓1)按顺序放入电池，则充电器C会先对
仓位2进行充电，当仓位2中的电池充满后，再依次对剩下的仓位4，仓位3，仓位1中的电池充
电，直到所有仓位电池都充满为止。

[0038] 在一个实施例中，参见图3，第一通信模块可采用蓝牙模块，第二通信模块可采用4G或WIFI通信，移动终端200通过蓝牙模块与充换电柜100进行双向通信，移动终端200通过
4G模块或WIFI模块与充换电柜后台300进行双向通信。

[0039] 在本实施例中，蓝牙模块可以采用蓝牙3.0模块、蓝牙4.0模块或蓝牙5.0模块，该蓝牙模块也可以采用其他能连接用户移动终端蓝牙的模块，本实施例不作限制；移动终端
200可以是手机、平板电脑等可以运行充换电柜的用户前端，用户前端可包含小程序、APK，
APP等；充换电柜100可以包括充换电功能，也可以只包括充电功能，或只包括换电功能。

[0040] 具体地，参见图3，本实施例提供的充换电柜控制系统的控制流程为：1、用户通过移动终端200比如手机端扫描充换电柜上的二维码，找到与充换电柜100的相匹配的蓝牙名
称，建立和充换电柜100的蓝牙连接；2、手机发送充换电请求，即发送充换电指令(JSON字符
串)，该指令主要由消息类型，设备编号，手机号三部分组成；3、充换电柜后台300根据校验
细则校验充换电请求指令，其中，校验细则包括是否是合法的JSON字符串、是否是合法的消
息类型、设备编码是否正确、是否录入系统、用户手机号是否合法、是否注册等；4、校验通过
后，充换电柜后台300下发包含订单编号、绑定电池信息的充换电指令到手机，然后通过其
蓝牙转发给充换电柜100，该充换电指令是JSON字符串，该指令由四部分组成，其中，包括消
息类型，校验类型，订单号，绑定的电池编号；5、充换电柜100验证接收到的充换电指令的格
式是否正确、是否丢失数据；验证成功后，提取订单和电池信息，缓存本地；6、充换电柜100
执行充换电流程；7、充换电结束后，充换电柜通过其蓝牙向用户手机端发送充换电结果信
息；8、用户手机端接收结果信息，转发给充换电柜后台300验证和记录；通过后，返回结果给
用户手机端；9、用户手机端转发充换电结果到充换电柜100，流程结束。

[0041] 考虑到移动终端200中的4G模块或者WIFI模块网络稳定性会比充换电柜100中设置的4G物联网模块更高，因此，本实施例提供的充换电柜控制系统采用充换电柜100通过蓝
牙模块与移动终端200通信、移动终端200再通过4G或者wifi模块与充换电柜后台300通信
的网络通信方式，与传统的充换电柜控制系统使用4G模块通信相比，采用蓝牙通信方案比
4G通信方案成本低80％以上，能有效节约成本；同时蓝牙通信方法中借用用户移动终端200
中的4G通信功能，具有通信质量更稳定的特点；且蓝牙通信方法中借用用户移动终端中的
4G通信功能，具有节省充换电控制系统的物联网卡流量费用的特点。

[0042] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0043] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。