锂电池换电柜的制作方法

本发明涉及换电柜，尤其是涉及一种锂电池换电柜。

背景技术：

1、锂电池换电柜作为新能源电池集中存储、充电与自助换电的核心设备，广泛应用于电动车出行配套场景，设备内部设置多个独立电池仓，可实现锂电池的存放、恒压充电与自动换电作业。为保障市电异常工况下设备关键功能不中断，现有锂电池换电柜普遍配置双电源供电架构，依托主电源模块适配市电供电，搭配备用电池作为应急供电冗余，保障设备主控、通讯、仓门控制等核心模块持续工作，避免断电导致的设备瘫痪、数据丢失、仓门卡死等故障。

2、现有的双电源切换方案，大多采用mcu（microcontroller unit，微控制器）配合模数采样电路的软件切换模式。该方案通过mcu的adc（analog-to-digital converter，模数转换器）实时采集主电源电压信号，依托程序算法与中断指令判断供电状态，进而输出控制信号完成主电源与备用电池的切换。但该软件切换架构存在固有技术缺陷：一方面，电压采样、算法运算、指令执行存在毫秒级响应延迟，在市电瞬时跌落、电压波动、瞬时断电等工况下，极易出现供电切换断档，引发设备瞬时重启、运行数据丢失、电池仓门锁死等稳定性问题；另一方面，依赖mcu的智能化切换方案结构复杂、成本较高，且易受程序卡顿、电磁干扰、程序异常报错等因素影响，容错率低，硬件可靠性与环境适应性较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种锂电池换电柜，旨在解决现有的双电源切换方案存在可靠性差的技术问题。

2、本申请提供了一种锂电池换电柜，包括主电源模块、备用电池和充电切换控制电路，所述主电源模块用于接入市电并输出直流供电电压；所述主电源模块通过第一开关器件向待充电的锂电池供电，所述备用电池通过第二开关器件向待充电的锂电池供电；

3、所述充电切换控制电路分别与所述主电源模块、所述第一开关器件、所述第二开关器件电性连接；所述充电切换控制电路检测到所述主电源模块上电时，控制所述第一开关器件导通、所述第二开关器件断开；所述充电切换控制电路检测到所述主电源模块断电时，控制所述第一开关器件断开、所述第二开关器件导通。

4、在其中一个实施例中，所述充电切换控制电路包括第一npn型三极管和第二npn型三极管，所述第一npn型三极管的基极与所述主电源模块的输出端电性连接，所述第一npn型三极管的发射极接地，所述第一npn型三极管的集电极与所述第一开关器件电性连接，以控制所述第一开关器件的通断。

5、在其中一个实施例中，所述第二npn型三极管的基极与所述主电源模块的输出端电性连接，所述第二npn型三极管的发射极接地，所述第二npn型三极管的集电极与所述第二开关器件电性连接，以控制所述第二开关器件的通断。

6、在其中一个实施例中，所述主电源模块的输出端经串联的第一电阻和第二电阻接地，所述第一npn型三极管的基极电性连接于所述第一电阻和所述第二电阻的分压节点。

7、在其中一个实施例中，所述第一npn型三极管的集电极通过第三电阻与所述第一开关器件电性连接。

8、在其中一个实施例中，所述第二npn型三极管的基极通过第一电容接地。

9、在其中一个实施例中，所述第二npn型三极管的集电极通过第四电阻与所述第二开关器件电性连接。

10、在其中一个实施例中，所述充电切换控制电路还包括第三npn型三极管，所述第三npn型三极管的基极与所述主电源模块的输出端电性连接，所述第三npn型三极管的集电极与所述第二npn型三极管的基极电性连接，所述第三npn型三极管的发射极接地。

11、在其中一个实施例中，所述主电源模块的输出端经串联的第五电阻和第六电阻接地，所述第三npn型三极管的基极电性连接于所述第五电阻和所述第六电阻的分压节点。

12、在其中一个实施例中，所述第一开关器件包括第一pmos管，所述第一pmos管的源极与所述主电源模块的输出端电性连接，所述第一pmos管的漏极与待充电的锂电池电性连接，所述第一pmos管的栅极与所述充电切换控制电路电性连接。

13、在其中一个实施例中，所述第二开关器件包括第二pmos管，所述第二pmos管的源极与所述备用电池的正极电性连接，所述第二pmos管的漏极与待充电的锂电池电性连接，所述第二pmos管的栅极与所述充电切换控制电路电性连接。

14、在其中一个实施例中，所述锂电池换电柜包括第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第二pmos管的源极连接，所述第一二极管的阴极通过第七电阻与所述第一pmos管的栅极电性连接。

15、在其中一个实施例中，所述第一pmos管的栅极通过第八电阻与所述主电源模块的输出端电性连接。

16、在其中一个实施例中，所述第二pmos管的栅极通过第九电阻与所述备用电池的正极电性连接。

17、在其中一个实施例中，所述锂电池换电柜还包括阻容吸收支路，所述阻容吸收支路包括第二二极管和第十电阻，所述第二二极管的高压接入端与所述备用电池的正极连接，所述第二二极管的低压泄放端与所述第十电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端与所述备用电池的负极连接。

18、在其中一个实施例中，所述锂电池换电柜还包括电容滤波支路，所述电容滤波支路与所述阻容吸收支路并联设置，所述电容滤波支路包括串联设置的至少两个滤波电容。

19、本发明提供的锂电池换电柜的有益效果是：当主电源模块上电时，充电切换控制电路直接控制第一开关器件导通、第二开关器件断开，由主电源模块向待充电的锂电池供电；当市电异常造成主电源模块断电时，充电切换控制电路依靠硬件电平的变化直接触发逻辑翻转，关断第一开关器件并且导通第二开关器件，快速切换至备用电池进行供电；本申请提供的锂电池换电柜采用分立元器件搭建纯硬件切换逻辑，省去微控制器及其外围采样电路，简化硬件架构，降低物料成本；依靠硬件电平直接翻转完成电源切换，切换响应速度快，提升锂电池换电柜在市电波动、瞬时掉电工况下的运行可靠性。

1.一种锂电池换电柜，其特征在于，包括主电源模块、备用电池和充电切换控制电路，所述主电源模块用于接入市电并输出直流供电电压；所述主电源模块通过第一开关器件向待充电的锂电池供电，所述备用电池通过第二开关器件向待充电的锂电池供电；

2.根据权利要求1所述的锂电池换电柜，其特征在于：所述充电切换控制电路包括第一npn型三极管和第二npn型三极管，所述第一npn型三极管的基极与所述主电源模块的输出端电性连接，所述第一npn型三极管的发射极接地，所述第一npn型三极管的集电极与所述第一开关器件电性连接，以控制所述第一开关器件的通断；

3.根据权利要求2所述的锂电池换电柜，其特征在于：所述主电源模块的输出端经串联的第一电阻和第二电阻接地，所述第一npn型三极管的基极电性连接于所述第一电阻和所述第二电阻的分压节点；

4.根据权利要求2所述的锂电池换电柜，其特征在于：所述充电切换控制电路还包括第三npn型三极管，所述第三npn型三极管的基极与所述主电源模块的输出端电性连接，所述第三npn型三极管的集电极与所述第二npn型三极管的基极电性连接，所述第三npn型三极管的发射极接地。

5.根据权利要求4所述的锂电池换电柜，其特征在于：所述主电源模块的输出端经串联的第五电阻和第六电阻接地，所述第三npn型三极管的基极电性连接于所述第五电阻和所述第六电阻的分压节点。

6.根据权利要求1所述的锂电池换电柜，其特征在于：所述第一开关器件包括第一pmos管，所述第一pmos管的源极与所述主电源模块的输出端电性连接，所述第一pmos管的漏极与待充电的锂电池电性连接，所述第一pmos管的栅极与所述充电切换控制电路电性连接；

7.根据权利要求6所述的锂电池换电柜，其特征在于：所述锂电池换电柜包括第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第二pmos管的源极连接，所述第一二极管的阴极通过第七电阻与所述第一pmos管的栅极电性连接。

8.根据权利要求6所述的锂电池换电柜，其特征在于：所述第一pmos管的栅极通过第八电阻与所述主电源模块的输出端电性连接；

9.根据权利要求1至8任意一项所述的锂电池换电柜，其特征在于：所述锂电池换电柜还包括阻容吸收支路，所述阻容吸收支路包括第二二极管和第十电阻，所述第二二极管的高压接入端与所述备用电池的正极连接，所述第二二极管的低压泄放端与所述第十电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端与所述备用电池的负极连接。

10.根据权利要求9所述的锂电池换电柜，其特征在于：所述锂电池换电柜还包括电容滤波支路，所述电容滤波支路与所述阻容吸收支路并联设置，所述电容滤波支路包括串联设置的至少两个滤波电容。