一种换电柜的控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及电池换电技术领域，尤其涉及一种换电柜的控制装置。


背景技术：

2.换电柜是一种可以存放电动车电池且自动充电的柜子，一般有很多个电池仓格，而每个格子都可以储存一个电动车的电池，并可以通过柜子上面的显示屏或者二维码进行电动车电池的充电、换电池，可以给外卖、快递等行业从业人员提供快捷方便的电池充、换电服务。
3.本实用新型需要解决的技术问题包括如下：
4.1)现有技术中的换电柜的控制系统由于所需的输入及输出信号众多，不同信号由于标准不同，信号的处理需要单独设计电路板，因此其控制装置一般是工控机+采集板(主控板或其它采集装置)+控制板(仓控板)的方式，例如，公开号为cn111559271a的中国专利公开的一种换电柜系统既是这种控制模式，造成系统器件众多，结构复杂。如果将整个系统集成在一个控制装置上，设计合理的信号处理及分配电路，可以解决这里问题。
5.2)现有技术中的换电柜一般是像超市储物柜形式，电池仓的仓门是弹开式的开门方式，这种开门方式需用户自行关闭仓门，造成不便，不利于设备整机自动化。为此需要设计一款能够自行开启、关闭仓门的电动门，为了适应这种结构上的设计，需要控制装置能够实现对此电动门的自动控制。


技术实现要素：

6.为了解决背景技术中的技术问题，本实用新型提供了一种换电柜的控制装置，1)将换电柜的所有信号的控制集成在此控制装置上，将信号分成两大部分，设置两个cpu，发挥各自功能，分别处理其中一部分信号，使系统有效整合、优化了任务分配、大幅降低了整机成本。2)配合自行开启、关闭仓门电动门的设计，实现对电动门的自动控制。
7.为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
8.一种换电柜的控制装置，包括第一cpu、第二cpu、电池bms通讯电路、充电机通讯电路、显示器通讯电路、单仓电动门码盘接口、单仓电动门零位接口、单仓电动门限位接口、单仓电动门pwm输出控制电路、烟感传感器、水浸传感器；第一cpu与第二cpu通过总线互联；电池bms通讯电路、充电机通讯电路和显示器通讯电路与第一cpu连接，单仓电动门码盘接口、单仓电动门零位接口、单仓电动门限位接口、单仓电动门pwm输出控制电路、烟感传感器和水浸传感器与第二cpu连接。
9.进一步地，所述的第一cpu为arm芯片。
10.进一步地，所述的第二cpu为fpga芯片。
11.进一步地，还包括dtu通讯电路，dtu通讯电路与第一cpu连接。
12.进一步地，还包括can总线通讯电路，can总线通讯电路与第一cpu连接。
13.进一步地，还包括电源脱扣控制电路，电源脱扣控制电路与第一cpu连接。
14.进一步地，还包括柜温检测电路和单仓温度检测电路，柜温检测电路和单仓温度检测电路均与第一cpu连接。
15.进一步地，还包括柜风扇控制电路、单仓风扇控制电路，柜风扇控制电路和单仓风扇控制电路均与第二cpu连接。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
17.1)本实用新型的一种换电柜的控制装置将换电柜的所有信号的控制集成在此控制装置上，将信号分成两大部分，设置两个cpu，发挥各自功能，分别处理其中一部分信号，使系统有效整合、优化了任务分配、大幅降低了整机成本；
18.2)采用arm+fpga双cpu架构，第一cpu：arm主要负责对外的通信接口及扩展，第二cpu：fpga负责对外部的开关量、数字量输入信号的整形、滤波处理(单仓电动门码盘的检测属于数字量信号)；此外，第一cpu还负责模拟量输入信号的采集；此设计发挥了arm和fpga的各自优点，信号处理效率高；
19.3)设计了单仓电动门码盘接口、单仓电动门零位接口、单仓电动门限位接口、单仓电动门pwm输出控制电路，并将其与第二cpu连接，能够配合自行开启、关闭仓门电动门的设计，实现对电动门的自动控制；
20.4)通过dtu通讯电路实现与dtu的连接，能够通过dtu实现与云服务器的连接；
21.5)电源脱扣控制电路能够实现当烟感传感器、水浸传感器检测到危险信号时及时停电控制。
附图说明
22.图1为本实用新型的一种换电柜的控制装置的结构框图；
23.图2为本实施例的一种换电柜的控制装置的第一cpu电路图；
24.图3为本实施例的一种换电柜的控制装置的第二cpu电路图；
25.图4为本实施例的rs485通讯电路图；
26.图5为本实施例的rs232通讯电路图；
27.图6为本实施例的单仓电动门码盘接口、单仓电动门限位接口电路图；
28.图7为本实施例的单仓电动门pwm输出控制电路电路图；
29.图8为本实施例的电源脱扣控制电路图；
30.图9为本实施例的烟感传感器接口电路图；
31.图10为本实施例的水浸传感器接口电路图；
32.图11为本实施例的仓温/柜温检测电路图；
33.图12为本实施例的换电柜的整机结构图；
34.图13为图1的背面视图；
35.图14为本实施例的换电柜的内部结构图；
36.图15为本实施例的烟感传感器位置示意图；
37.图16为本实施例的水浸传感器位置示意图；
38.图17为本实施例的自动平移门的结构图。
39.图中：1-柜体 2-前排电池仓 3-后排电池仓 4-显示屏 5-广告位 6-底脚 7-烟感传感器 8-水浸传感器 9-电动门 10-滚轮 11-上固定架 12-下导向架 13-门板14-驱动电
机 15-同步带轮 16-从动带轮 17-同步带 18-导向轴 19-滑动座 20-皮带压板 21-码盘 22-码盘检测传感器 23-导向轮 24-左限位开关 25-右限位开关。
具体实施方式
40.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
41.实施例一
42.如图1-17所示，一种换电柜的控制装置，包括第一cpu、第二cpu、电池bms通讯电路、充电机通讯电路、显示器通讯电路、单仓电动门码盘接口、单仓电动门零位接口、单仓电动门限位接口、单仓电动门pwm输出控制电路、烟感传感器7(烟感传感器7位置见图15)、水浸传感器8(水浸传感器8位置见图16)；第一cpu与第二cpu通过总线互联；电池bms通讯电路、充电机通讯电路和显示器通讯电路与第一cpu连接，单仓电动门码盘接口、单仓电动门限位接口、单仓电动门pwm输出控制电路、烟感传感器7和水浸传感器8与第二cpu连接。
43.将换电柜的所有信号的控制集成在此控制装置上，将信号分成两大部分，设置两个cpu，发挥各自功能，分别处理其中一部分信号，使系统有效整合、优化了任务分配、大幅降低了整机成本。
44.单仓电动门码盘接口、单仓电动门限位接口、单仓电动门pwm输出控制电路与第二cpu连接，能够配合自行开启、关闭仓门电动门9，实现对电动门9的自动控制。
45.实施例二
46.如图2-3所示，本实施例在实施例一的基础上对第一cpu和第二cpu进一步的设计，本实施例中第一cpu为arm芯片。第二cpu为fpga芯片。arm与fpga之间采用sram访问总线接口。
47.第一cpu为arm芯片，利用arm芯片强大的数据处理能力和较高的运行速度作为主cpu使用，主要负责连接各种通讯端口功能，包括电池bms通讯电路(rs485通讯，用于与电池bms通讯，读取其数据)、充电机通讯电路(rs485通讯，用于与电池充电器/机通讯，控制充电过程)、显示器通讯电路(rs232通讯，用于与显示屏4连接)，还包括dtu通讯电路(用于与dtu连接，通过dtu与云服务器连接)，还包括can总线通讯电路(rs485通讯电路，用于与can总线设备连接)，还包括eem通讯电路(rs485通讯，用于与智能电表相连)，还包括级联的rs485通讯电路，用于通讯接口扩展。以上各通讯电路中，rs485通讯电路实施例见图4(以电池bms通讯电路为例)，rs232通讯电路实施例见图5(以显示器通讯电路为例)，rs485通讯电路(图4为由三极管q50开关电路和sp485en芯片连接构成)、rs232通讯电路(图5为由trs232芯片构成)、can总线通讯电路均为现有技术，这里不再详述。
48.第二cpu为fpga芯片，利用fpga芯片灵活的编程功能，用其对开关量及数字量输入信号的整形、滤波处理，其中包括烟感传感器7接口(开关量)、水浸传感器8接口(开关量)、单仓电动门码盘接口(数字量)、单仓电动门零位接口(开关量)、单仓电动门限位接口(开关量)。还可以包括其它的开关量，例如：仓位检测接口(是用于检测仓内是否有电池的接近开关，开关量)、柜体维护门的开关检测接口(是用于检测检修门是否是打开状态的接近开关，开关量)等等。烟感传感器7接口电路见图9，水浸传感器8接口电路见图10，单仓电动门码盘、单仓电动门限位的接口电路见图6(图6与电动门9电气连接，在实施例三的电动门9中详细介绍)。
49.此外，第一cpuarm芯片还负责模拟量输入信号的采集，包括柜温检测电路(模拟量)和单仓温度检测电路(模拟量)，柜温检测电路和单仓温度检测电路均与第一cpu连接。图11为柜温检测电路/单仓温度检测电路，是由电阻分压采样电路与由运放lm258d构成的放大电路连接而成的。
50.此外，在输出信号接口的控制上，对第一cpu和第二cpu没有区别，可以自行设计，本实施例中，在输出信号接口的分配上，除了电源脱口电路以及指示灯连接在了第一cpu上，其余输出信号接口均连接在了第二cpu上，包括单仓电动门pwm输出控制电路、柜风扇控制电路、单仓风扇控制电路，柜风扇控制电路和单仓风扇控制电路均与第二cpu连接等。
51.风扇控制电路是常规电路，这里不再详述。单仓电动门pwm输出控制电路见图7，由无刷电机驱动模块pt2470构成，pt2470输入端连接第二cpu，接收第二cpu的pwm控制信号，pt2470输出端与电动门9电气连接，在实施例三的电动门9中详细介绍。电源脱口电路图见图8，由mos管驱动电路与继电器连接构成，包括火线和零线两路，当第二cpu检测到烟感传感器、水浸传感器故障信号时，由第一cpu通过电源脱口电路进行停电控制。
52.实施例三
53.本实施例是本实用新型与之配套的一种具有电池仓电动门9的换电柜，如图12-17所示，包括柜体1、前排电池仓2、后排电池仓3、自动平移门9、触摸式显示屏4；所述的前排电池仓2、后排电池仓3前后布置于柜体1内，前排电池仓2、后排电池仓3的开口分别位于柜体1的左右两个侧面，电动门9安装在前排电池仓2和后排电池仓3的开口处。
54.所述的自动平移门9包括上固定架11、下导向架12、同步带17、驱动电机14、同步带轮15、从动带轮16、导向轴18、滑动座19、皮带压板20、门板13和导向轮23。
55.上固定架11、下导向架12固定在柜体1的前排电池仓2或后排电池仓3的开口位置的上下两端，上固定架11、下导向架12一半位于仓门的开口位置，另一半位于仓门开口的侧边，是门板13的左右移动位置。上固定架11直接固定在柜体1上，下导向架12可以直接固定在柜体1上，也可以两端通过连接杆26与上固定架11进行固定。
56.驱动电机14、同步带轮15、从动带轮16、导向轴18安装在上固定架11上，同步带轮15和从动带轮16分别固定在上固定架11的两端，同步带17横向套在同步带轮15和从动带轮上16，同步带轮15与驱动电机14输出轴连接。导向轴18通过两端的固定座固定在上固定架11上，位于同步带17中间，滑动座19套在导向轴18上，同步带17通过皮带压板20压在滑动座19的侧面；滑动座19侧面设有与同步带17适配的排齿凹槽，与同步带17啮合，门板13上端与滑动座19连接，门板13下端设有导向轮23，通过导向轮23安装在下导向架12上。下导向架12上端设有导向槽，用于导向轮23的左右滑动。
57.所述的自动平移门9还包括码盘21和码盘检测传感器22，所述的码盘21套装在从动带轮16上，码盘检测传感器22固定在上固定架11上，其检测口位于码盘21边缘。码盘21是圆盘形结构，圆盘边缘均布多个条形通孔，码盘检测传感器22的检测原理是光栅检测原理，是现有技术，这里不再详述。自动平移门9采用码盘21方式检测速度和位移，配以普通驱动电机14即可实现速度和位置的的控制，可以替代价格昂贵的伺服电机，极大降低整机成本。
58.所述的自动平移门9还包括左限位开关24和右限位开关25，左限位开关24和右限位开关25分别安装在上固定架11的左、右两端。
59.码盘检测传感器22检测的光电信号(encoder0)以及左限位开关24和右限位开关
25连接至图6的接口电路。左限位开关24和右限位开关25中，其中一个为零位，另一个为极限位，图6中的limit0为极限位，org0为零位，单仓电动门pwm输出控制电路的电机输出端mout01和mout02也连接至图6的接口电路中，通过此接口与驱动电机14连接，码盘检测传感器22作为位置与速度的反馈信号，与控制装置的cpu形成闭环控制，通过pwm输出控制电路实现电动门9的全自动开启和关闭控制。
60.以上实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。