技术领域
[0001] 本公开的示例实施例总体涉及充电柜领域，特别地涉及一种用于充电柜的消防供电系统及充电柜。
相关背景技术
[0002] 充电柜是一种用于电动单车电池充电的电力设备。在使用充电柜对电池进行充电之前，用户通常需要将电池从电动单车上取下，取下后的电池继而被安置在充电柜内进行充电。
[0003] 充电柜内通常设置有消防系统，以便在充电柜过热或发生火灾时进行灭火。消防系统包括消防水泵，消防水泵从水箱中取水，并将水泵送至起火点，对火源进行浇灭。一般情况下，消防水泵可以通过交流电源驱动，同时为了保证消防系统在交流电源不在位的情况下也能正常工作，传统的充电柜内还设置有备用电源用于驱动消防水泵。
具体实施方式
[0024] 下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中示出了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
[0025] 需要注意的是，本文中所提供的任何节/子节的标题并不是限制性的。本文通篇描述了各种实施例，并且任何类型的实施例都可以包括在任何节/子节下。此外，在任一节/子节中描述的实施例可以以任何方式与同一节/子节和/或不同节/子节中描述的任何其他实施例相结合。
[0026] 在本公开的实施例的描述中，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”。术语“一些实施例”应当理解为“至少一些实施例”。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。术语“第一”、“第二”等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
[0027] 如前文所提到的，传统充电柜的消防系统4除了采用220V的交流供电外，还可以通过内置在充电柜内的备用电源(例如铅酸电池2)向消防系统4供电。图1示出了传统充电柜中充电系统以及消防供电系统的结构示意图。如图1所示，传统充电柜中接入的220V交流电源主要用于向放置在充电柜中充电的被充电池1充电、向铅酸电池2充电、向主控和仓控供电以及向消防系统4供电。
[0028] 充电柜内布置有多个相互并联的充电器11，每个充电器11与放置在充电柜内充电的被充电池1相连，充电器11的内部还布置有AC‑DC转换器，用于将220V的交流电源转变为60V的直流电源。充电器11将60V的直流电源施加在被充电池1的电极上，从而对被充电池1进行充电。
[0029] 充电柜内还布置有铅酸电池充放电管理模块21，铅酸电池2充放电管理模块21包括AC‑DC转换器，用于将220V的交流电源转变为12V的直流电源并对铅酸电池2充电。铅酸电池2可以通过铅酸电池充放电管理模块21向消防系统4尤其是消防水泵43供电。
[0030] 充电柜内还包括小功率供电模块3。小功率供电模块3包括AC‑DC转换器，用于将220V交流电转变为消防系统所需电压(例如12V)的直流电。一方面，小功率供电模块3可以向主控和/或仓控供电，以保证充电柜的正常运转。另一方面，小功率供电模块3还可以向消防系统4尤其是向消防水泵43供电。
[0031] 在220V交流电源可用的情况下，消防水泵43由220V交流电源经小功率供电模块3转化为12V直流电源后向消防系统4提供电力。当220V交流电源不可用的情况下，此时铅酸电池2向消防水泵43提供电力。
[0032] 然而，以上功能的实现需要至少依赖于铅酸电池2以及铅酸电池充放电管理模块21。也就是说，每套充电柜中至少需要增加一个铅酸电池2以及对应的铅酸电池充放电管理模块21。这大大增加了充电柜的生产及运营成本。
[0033] 根据本公开实施例的提供的用于充电柜的消防供电系统，其可以利用放置在充电柜内充电的被充电池1，在交流电源不可用的前提下，将被充电池1的输出电压转化为适当的工作电压后向消防系统4(尤其是消防水泵43)供电，从而大大降低了充电柜的装配及维护成本，同时还充分发挥了充电柜内被充电池1的作用。
[0034] 根据本公开实施例，在安装有本公开实施例提供的消防供电系统的充电柜中，当220V交流电源可用(在位)时，由220V交流电源经过交流供电模块5后转化为适当的电压，并向消防水泵43供电。当220V交流电源不可用(不在位)、但柜内有正在充电的被充电池1时，由被充电池1经电池供电模块6后转换为适当的电压，并向消防水泵43供电。当220V交流电源不可用(不在位)且柜中无被充电池1时，虽然消防水泵43没有了供电，但由于充电柜中既没有220V交流电源、也没有电芯(例如被充电池1)，因此不会发生热失控。
[0035] 总体上，根据本公开实施例的充电柜包括柜本体、放置在柜本体内充电的被充电池1、消防系统4、以及用于向消防系统4供电的消防供电系统。充电柜与市政电网的220V交流电源相连。220V的交流电源经过充电器11转换后用以对被充电池1充电。例如充电器11可以将220V的交流电源转换为60V的直流电源，从而向被充电池1充电。多个被充电池1经由多个充电端口并联在充电柜中。
[0036] 充电柜还可以包括主控和仓控。主控主要用于数据处理以及经由联网模块与外部服务器进行数据交换。仓控主要是用于和被充电池1进行数据通信，以获取被充电池1的状态信息，并下发控制指令。
[0037] 图2示出了本公开实施例充电柜的消防系统4的示意图。如图2所示，消防系统4包括用于检测热失控的热传感器41和/或用于检测烟雾的烟雾传感器42、消防水泵43以及消防水箱44。消防水泵43能够根据需要来执行灭火操作。例如，消防水泵43可以根据控制器(例如，主控或仓控)的控制而执行灭火操作，并且控制器可以根据传感器所感测的数据来向消防水泵43发送灭火操作指令。传感器可以包括热传感器41、烟雾传感器42等。例如，当热传感器41检测到充电柜内温度超过阈值和/或烟雾传感器42检测到充电柜内烟雾浓度超过阈值，控制器可以控制消防水泵43启动。消防水泵43将消防水箱44内的水泵送至充电柜的起火点或者热失控点，并对火源进行浇灭或者对热失控点进行降温。
[0038] 在一些实施例中，替代地或者附加地，消防系统4还可以包括图像识别模块。图像识别模块例如可以包括视频摄像头或者热成像摄像头。摄像头朝向充电柜以至少获取充电柜的敏感位置的图像数据；或者热成像摄像头可以获取敏感位置的温度数据。图像识别模块中的处理单元可以根据所获取的图像数据或温度数据来识别充电柜是否存在热失控。如果检测到热失控，则启动消防水泵43来应对热失控。
[0039] 消防系统4还包括电源接口45。消防供电系统与电源接口45相连，并通过电源接口45向消防系统4中诸如热传感器41、烟雾传感器42或图像识别模块以及消防水泵43在内的电器或电子元件供电。
[0040] 图3示出了本公开实施例消防供电系统的示意图。如图3所示，根据本公开实施例的消防供电系统包括交流供电模块5和电池供电模块6。交流供电模块5适于在交流电源可用(即，220V交流电源在位)期间为消防系统4供电。电池供电模块6适于在交流电源不可用(即220V交流电源断电或不在位)期间通过被充电池1向消防系统4供电。
[0041] 交流供电模块5包括AC‑DC降压单元51。AC‑DC降压单元51的输入端与220V交流电源相连，输出端与消防系统4的电源接口45相连。AC‑DC降压单元51将输入的220V交流电压转换并输出直流的第二供电电压。AC‑DC降压单元51输出的第二供电电压是与消防系统4中消防水泵43的工作电压相匹配的(即，AC‑DC降压单元51输出的第二供电电压在消防水泵43工作电压的范围内)。
[0042] 例如，在一些实施例中，如果消防水泵43的额定电压是12V，则AC‑DC降压单元51可以将220V交流电源转变为12V直流电源(即第二供电电压为12V)，并向消防水泵43供电。在另一些实施例中，如果消防水泵43的额定电压是48V，则AC‑DC降压单元51可以将220V交流电源转变为48V直流电源(即第二供电电压为48V)并向消防水泵43供电。
[0043] 在一些实施例中，电池供电模块6包括DC‑DC变压单元61，DC‑DC变压单元61的输入端与被充电池1的电极相连，输出端与电源接口45相连。DC‑DC变压单元61适于将被充电池1的输出电压转变为第一供电电压，并向所述电源接口45供电。类似地，第一供电电压也是与消防系统4中消防水泵43的工作电压相匹配的(即，DC‑DC变压单元61输出的第一供电电压在消防水泵43工作电压的范围内)。
[0044] 例如，在一些实施例中，如果消防水泵43的额定电压是12V，则DC‑DC变压单元61可以将被充电池1的输出电压(例如是48V)转变为12V直流电源(即第二供电电压为12V)，并向消防水泵43供电。以此方式，能够以更低的成本利用被充电池1实现更可靠的消防供电，提高了充电柜的可靠性。
[0045] 应当理解的是，根据本公开实施例中只是对第一供电电压、第二供电电压的选择做出的示例性说明，事实上，本领域技术人员可以根据实际需求，选择不同额定电压的消防水泵43，并调节DC‑DC变压单元61或AC‑DC降压单元51使对应输出的第一供电电压或第二供电电压在消防水泵43的工作电压范围内。
[0046] 图4示出了本公开的一些实施例的消防供电系统的示意图，其中消防水泵43额定电压等于被充电池1输出电压。例如，消防水泵43的额定电压是48V，充电池的输出电压也是48V。在这样的实施例中，在被充电池1以及消防系统4的电源接口45之间可以不包括DC‑DC变压单元。例如，被充电池1可以直接向消防系统4供电。以此方式，能够进一步降低成本，提高可靠性。
[0047] 在一些实施例中，如果消防水泵43的额定电压与主控单元(例如，包括主控和仓控)的输入电压不一致，AC‑DC降压单元51的输出端还可以耦合有主控变压单元，主控变压单元适于将AC‑DC降压单元51输出的第二供电电压，转变为第三供电电压，并向供电柜的主控及仓控部分供电。例如，在上文中结合图4所描述的消防水泵43的额定电压是48V的实施例中，AC‑DC降压单元51输出的第二供电电压为48V。在这种情况下，主控变压单元为DC‑DC降压单元，从而主控单元可以将48V的输入电压(第二供电电压)降低至12V，并用于向充电柜的主控和仓控部分供电。
[0048] 在一些实施例中，AC‑DC降压单元51输出的第二供电电压可以略大于DC‑DC变压单元61输出的第一供电电压。例如，在消防水泵43的额定电压是12V的情况下，第二供电电压可以是12.5V，第一供电电压可以是11.5V(第二供电电压和第一供电电压均在消防水泵43的工作电压范围内)。消防水泵43的额定电压是其他电压值的情况也是类似的，在这里不在分别赘述。以此方式，在消防系统4在交流电源与被充电池1均可用的条件下，可以优先选择交流供电模块5对消防系统4供电。
[0049] 图5示出了本公开的一些实施例的消防供电系统的示意图，其中交流供电模块5和电池供电模块6集成在充电柜的电源模块7中。当交流供电模块5与电池供电模块6中任意一方有电压输出时，电源模块7将该电压转接至电源接口45。当交流供电模块5与电池供电模块6同时有电压输出时，电源模块7优先选择将交流供电模块5输出的电压转接至电源接口45。应当理解的是，电源模块7中还可以布置有控制器或相应的电气元件，以控制集成在电源模块7中由交流供电模块5或电池供电模块6中的对外输出。以此方式，能够进一步简化系统。
[0050] 在有些情况下，例如，当交流供电模块5与电池供电模块6中任意一方有电压输出，另一方没有电压输出；或者交流供电模块5输出的第二供电电压与电池供电模块6输出的第一供电电压不同时，交流供电模块5与电池供电模块6可能会发生电流冲击现象(即，输出电压高的一方在另一方产生逆向)，从而损伤交流供电模块5或电池供电模块6内部的零件。
[0051] 为了避免上述情况，在一些实施例中，电池供电模块6还可以包括第一二极管62。第一二极管62布置在DC‑DC变压单元61与供电接口之间，第一二极管62被配置为由DC‑DC变压单元61向电源接口45的方向为导通方向，由电源接口45向DC‑DC变压单元61的方向为阻断方向。
[0052] 在另一些实施例中，交流供电模块5中也可以包括第二二极管52，第二二极管52被布置在AC‑DC降压单元51与电源接口45之间，并被配置为由AC‑DC降压单元51向电源接口45的方向为导通方向，由电源接口45向AC‑DC变压模块的方向为阻断方向。
[0053] 第一二极管62和/或第二二极管52的布置，可以避免电流由电源接口45流向DC‑DC变压单元61或AC‑DC降压单元51，从而可以保护DC‑DC变压单元61和AC‑DC降压单元51中的零件。
[0054] 如前文中所提到的，多个被充电池1是被并联在充电柜中。当多个被充电池1通过电池供电模块6向消防系统4供电时，多个被充电池1之间需要进行合路。由于多个被充电池1之间电池能量水平不同，因此多个被充电池1之间的输出电压也有差异。为了保护电池，避免由于多个被充电池1间电压差过大而导致热失控等问题，在一些实施例中，消防供电系统还包括保险模块8。保险模块8包括多个保险丝81，多个保险丝81与多个被充电池1一一对应，保险丝81串联在被充电池1的输出端。当被充电池1输出的电流超过阈值后，串联在该被充电池1上的保险丝81熔断以保护被充电池1。
[0055] 在一些实施例中，保险模块8还包括多个第三二极管82，多个第三二极管82与多个被充电池1一一对应。第三二极管82布置在被充电池1的输出端并且第三二极管82与保险丝81串联。第三二极管82被配置为从被充电池1输出端至电池充电模块的方向为导通，从电池充电模块到被充电池1的输出端方向为阻断。以此方式，能够有效地阻断因多个被充电池1之间电压差导致的电流逆流以及后续可能得热失控等问题，从而提高了可靠性。
[0056] 图6示出了本公开实施例消防用电系统的保险模块8的示意图，如图6所示，在一些实施例中，消防供电系统还包括用于检测保险模块8故障情况的检测模块，检测模块包括多个电压采样器9。多个与被充电池1一一对应并且电压采样器9被布置在保险丝81与第三二极管82之间，用于检测保险丝81与第三二极管82之间的对地电压。在一些实施例中，电压采样器9可以是模数转换(ADC)电压采样器9。
[0057] 检测模块还包括微控制单元(MCU)控制器。在一些实施例中，MCU控制器可以是独立于充电柜的主控和仓控的处理单元。当然，在一些实施例中，MCU控制器也可以是主控或者仓控本身，或者是集成在主控和仓控中的任一个中的模块，本申请对此不做限制。MCU控制器与多个被充电池1通信，并用于获取被充电池1的输出情况。被充电池1的输出情况可以包括被充电池1是否在位等情况。例如，如果对应的充电位置没有充电电池1，则表示被充电池1不在位，此时对应的被充电池1也没有输出。
[0058] 电压采样器9获得电压数据输入至MCU控制器内进行处理。具体而言，当MCU控制器与某一被充电池1通信并确认该被充电池1有输出，但是电压采样器9却没有采集到该被充电池1上保险丝81与第三二极管82之间的对地电压，此时则可以判断保险丝81已经熔断。也就是说，MCU可以根据被充电池1的输出状态以及保险丝81与第三二极管82之间的对地电压来确定保险模块8是否发生故障。
[0059] 当MCU控制器与第一被充电池1和第二被充电池1通信，并确认第一被充电池1有输出，而第二被充电池1没有输出，但是此时第一被充电池1上电压采样器9和第二被充电池1上电压采样器9均能检测到电压，此时可以判断耦合于第二被充电池1上的第三二极管82损坏。
[0060] 在一些实施例中，检测模块还可以包括输出单元。输出单元可以包括指示灯和/或扬声器等。当MCU控制器确认保险模块8中的保险丝81熔断和/或第三二极管82损坏时，输出单元可以通过指示灯和/或扬声器发出闪光和/或蜂鸣等形式的警报来提醒运维人员对充电柜进行维护。输出单元也可以通过通信接口将故障上传至本地存储器以及云端服务器，从而远程向用户汇报故障。以此方式，可以进一步提高消防供电模块的可靠性。
[0061] 以上已经描述了本公开的各实现，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所公开的各实现。在不偏离所说明的各实现的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实现的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文公开的各个实现方式。
