本发明涉及外卖和快递业务运营管理控制技术领域，特别涉及共享电池智能充换电柜及充换电管理控制方法。
背景技术：
随着o2o的迅猛发展，外卖和快递业务近两年来发展非常迅猛，外卖和快递高峰时期日均订单突破千万。外卖小哥和快递小哥主要的交通工具都是两轮电动车。
目前行业内采用的两轮电动车具有两个特征：一是采用铅酸电池作为电动车的动力源，二是采用自己充电的方式。这两个特征已经严重制约该行业的快速发展。
首先铅酸电池续航能力差、充电时间长、电池损耗快、体积大、笨重、效率低等已经远远不能满足外卖和快递行业的发展需要。其次外卖小哥和几快递小哥自己充电的方式严重影响了速递的效率：
1)外卖小哥和快递小哥自己要准备多组电池，尤其冬季最多达到4组，很不方便：
2)半道电池没有电了，就要停止运送，不管多远的路也得赶回来换上充满电的电池：
3)自己找充电的地方，自己花充电费用，更不上算。
让电动车变车手自行充电为换电池是解决这一痛点的彻底有效的方案。换电最初兴起于电动汽车领域，已逐渐被市场接受，但在两轮电动车行业还未有尝鲜者。如今，在共享经济和外卖和快递市场的双风口下，我们认为，两轮电动车换电池的契机到了。
根据市场调查，外卖小哥和快递小哥长期运营使用新能源锂电池不仅可以提升运营效率，还可以为他们节省运营成本，更可为减少雾霾而贡献力量。于是千呼万唤的锂电池换电站——共享锂电池换电站，即将成为外实小哥、快递小哥以及整个及时配送行业的运力中心。
一是解决冬季续航问题，在北方寒冷的冬季，每年的外卖订单量激增，每个区域要加50％人才能完成定单量，共享换电池模式实现了无限续航。不光使他们的成本降低，也减少他们的增人要求，提高人员的效率。
二是解决了骑手的配送效率问题。使用共享换电池模式后，骑手省去了自备多块电池和自设充电点的费用，就近换电池，节省时间，提高每日接单量，从而提高收入。
三是大数据管理，解决电池管理难题。电池做得再好，bms做得再好，监控不到也管理不到电池上，再好的产品也要依托好的技术和商业模式，电动车自行充电，无法做到后期电池数据管理，而通过共享换电模式，可以把整个电池系统管理起来，大大提升电池的利用率。
基于以上优势，以及目前外卖和快递的o2o蓬勃发展的态势，两轮电动车共享换电池模式推出后会受市场积极回应。
技术实现要素：
为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种共享电池智能充换电柜及充换电管理控制方法，为外卖小哥和快递小哥使用的两轮电动车进行锂电池共享方式更换，这是一种新的物联网共享电池商业模式。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
共享电池智能充换电柜，包括电池充换电柜、充换电管理控制系统和锂电池，所述的电池充换电柜包括多个电池储柜。
所述的电池储柜的柜门上设有电控门锁；所述的电池储柜的后部设有充电插头和定位块；所述锂电池上设有定位槽、充电插孔，锂电池上的定位槽和充电插孔与电池储柜后部的定位块和充电插头适配。
所述的充换电管理控制系统包括系统控制器、人机界面、监控器、gprs/lte(3g/4g)移动互联网无线通讯模块、电池bms系统、电子门锁单元、门磁检测单元和二维码扫描单元，人机界面、监控器、gprs/lte移动互联网无线通讯模块、电池bms系统、电子门锁单元、门磁检测单元和二维码扫描单元均与系统控制器相连接。电池bms系统包括快速充电单元、电池均衡单元、电池温度检测单元，快速充电单元、电池均衡单元、电池温度检测单元分别与系统控制器相连接。
所述的充电插头包括abs绝缘套、金属固定套、弹簧1和导电触针，abs绝缘套为圆柱形结构，前端设有凸台，弹簧1套在abs绝缘套后端的圆柱上，弹簧1与abs绝缘套之间设有塑料套，金属固定套套在abs绝缘套外部，abs绝缘套内部设有通孔，通孔内设有绝缘内套，绝缘内套内设有弹簧2，导电触针放置于绝缘内套内。
所述的锂电池内部还安装有电压传感器、电流传感器及gprs/lte+gps无线通讯模块，电压传感器、电流传感器均与gprs/lte+gps无线通讯模块相连接，以gprs/lte方式向云服务平台发送数据信息，锂电池外表面设有二维码。
所述充换电管理控制系统的系统控制器还以gprs/lte无线通讯方式通过云平台与共享电池智能充换电后台管理服务系统进行数据交互；共享电池智能充换电后台管理服务系统包括后台管理服务器、后台管理服务器连接有大型显示屏、gprs/lte无线通讯模块、报警系统和交换机。
共享电池智能充换电管理控制方法，包括换电池管理方法、维修电池管理方法，其中，换电池管理方法包括以下步骤：
步骤一、用户使用手机app定位最近的电池充换电柜，在电池充换电柜的充换电管理控制系统的人机界面上操作登录换电池界面，并且用手机app操作登录；
步骤二、充换电管理控制系统判断登录人员信息正确，则登录成功，进行下一步换电池操作，若判断登录人员信息不正确，则登录失败，返回登录界面；
步骤三、充换电管理控制系统的二维码扫描单元扫描旧电池上的二维码；判断电池信息是否正确，若正确，则可进行换电池操作，若电池信息不正确，则结束程序；
步骤四、用户按系统提示将旧电池放入指定号码的电池储柜，使电池上的定位槽和充电插孔与电池储柜后部的定位块和充电插头正确贴合，将门锁住；
步骤五、充换电管理控制系统通过电池bms系统确认旧电池已放好，通过门磁检测单元判断柜门已被锁好，则向app服务器发送信息更新用户的电池信息，表示旧电池已返回；若电池在规定时间内仍未放好，门未关闭，则发出电池错误报警信息并返回初始界面；
步骤六、充换电管理控制系统自动打开一个装有满电状态电池的电池储柜门，用户自行取走电池，将门关好；
步骤七、充换电管理控制系统判断门已关好，换电完成，自动退出换电登录，如判断门未关好则发出报警通知；
步骤八、充换电管理控制系统向app服务器发送信息更新用户的电池信息，表示新电池已发出。
所述的维修电池管理方法，包括如下步骤：
步骤一、用户使用app操作登录成功后，点击电池维修按钮并用app扫描坏电池二维码；
步骤二、后台服务器接到维修信息后，对电池位置进行定位，发出提示信息，提示现场人员到达现场；
步骤三、由现场服务人员到达最近的电池充换电柜，登录厂家服务界面，解锁电池储柜门，取出电池，充换电管理控制系统更新柜内电池存储信息；
步骤四、服务人员到达坏电池现场，取走坏电池，用户扫描新电池二维码，系统更新用户电池信息；
步骤五、维修完成，退出登录。
共享电池智能充换电管理控制方法还包括：所述的充换电管理控制系统的一切活动，都在后台管理服务系统管控下进行。如果途中锂电池没电，可以直接使用app，请求换电车进行换电池。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的共享电池智能充换电柜及其管理控制方法，为外卖小哥和快递小哥使用的两轮电动车进行锂电池共享方式更换，这是一种新的物联网共享电池商业模式；
2、本发明的共享电池智能充换电柜，采用带有一定形状结构的定位块和充电插头，锂电池上的定位槽和充电插孔与电池储柜后部的定位块和充电插头适配时，电池才能正确插入，进行充电，对电池身份进一步认证(电池二维码为初步认证)，能够防止外来电池的非法使用；
3、本发明的共享电池智能充换电柜，采用现场总线、互联网和移动互联网、云存储、大数据技术的物联网管控系统，实现了两轮电动车共享锂电池智能充电、更换、维护和运行全过程跟踪管控，这是共享电池智能充换电柜典型的物联网管控应用技术；
4、本发明的共享电池智能充换电柜管控系统，电池中设有电压、电流、温度检测通过gprs/lte发送至云平台，用户可以在手机app中查看电池的电量信息及查看到最近的换电站的位置信息，服务平台能够接收到用户电池的电量信息及电池定位信息，用户不用担心找不到换电站，app定位观看最近的换电站，并自动导航到最近的换电站，如果途中锂电池没电，可以直接使用app，请求换电车进行换电池，这样可实现无限续航；
5、本发明的共享电池智能充换管理控制方法，完善的服务系统，共享电池智能充换电柜还配备了功能齐全的后台管理服务系统，设有售后服务中心，制定了一系列服务制度，可及时送到急需換电池的骑行者车旁，亦亲自给骑行者換上电池。还设有大数据售后服务平台，远程监控、建立客户档案，对出租产品可以随跟踪，备案可查；
6、本发明的共享电池智能充换电柜内置的锂电池bms管理系统，采用了测温、测压、自动均衡、剩余电量测量监视、有过充过放保护、高低温监测和控制装置等，即适合南方，也适合北方，保证锂电池在优化状态下安全使用；
7、本发明的锂电池中，设有电池主要性能参数计量，如电压、剩余电量、估算的待机续行里程和电池的gps地理位置。它一方面供骑行者运营参考，也为共享电池智能充换电柜企业远程查看电池位置和运行状态，发现异常可发布预警信息，有效控制充放电时机，可实现预知维护。gps追踪器，具有定位功能，如有电池丢失，可以，即时定位找到电池。
附图说明
图1是本发明的共享电池智能充换电柜正视图；
图2是本发明的共享电池智能充换电柜后视图；
图3是本发明的共享电池智能充换电柜ab视图；
图4是本发明的充电插头结构图；
图5是本发明的充电插头内部结构图；
图6是本发明的锂电池定位、充电插座结构图；
图7是本发明的锂电池识别码图；
图8是本发明的电池正确插入图；
图9是本发明的电池不正确插入图；
图10是本发明的共享电池智能充换电柜管控系统原理图；
图11是本发明的共享电池智能充换电柜bsm系统图；
图12是本发明的共享电池智能充换电柜快速充电单元图；
图13是本发明的共享电池智能充换电柜电池均衡单元图；
图14是本发明的共享电池智能充换电柜的多路网络数据采集器组成原理图；
图15是本发明的共享电池智能充换电柜的锂电池网络测温单元1图；
图16是本发明的共享电池智能充换电柜的锂电池网络测温单元2图；
图17是本发明的共享电池智能充换电柜管理服务系统图；
图18是本发明的共享电池智能充换电柜后台管理服务系统原理图；
图19是本发明的共享电池智能充换电柜用户注册流程图；
图20是本发明的共享电池智能充换电柜初始化流程图；
图21是本发明的共享电池智能充换电柜换电池流程图；
图22是本发明的共享电池智能充换电柜维修电池流程图。
图中：1—左电池储柜(1～7号)2—右电池储柜(8～14号)3—右柜脚4—电力、风机箱5—电池箱门折页6—门扣7—电池箱门8—电力、风机箱折页9—操作面板10—显示屏11—管控柜12—门磁13—电子门锁14—锂电池14-1—定位槽14-2—+极插孔14-3―极插孔14-4—插孔罩14-5—gprs/lte发送器14-6—二维码14-7—条型码15—定位块16—充电插头组合16-1—塑料套16-2—弹簧116-3金属固定套16-4—abs绝缘外套16-5—弹簧216-6—电源引线16-7—导电触针16-8—abs绝缘内套17—左柜脚18—风机19—电力、风机箱后门20—充电系统21—管控器22—管控器后门23—自限温加热线24—风机进风口25—通风板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
共享电池智能充换电柜，包括电池充换电柜、充换电管理控制系统和锂电池，所述的电池充换电柜包括多个电池储柜。
如图1、2所示，本实施例的电池充换电柜左侧设有两列共14个电池储柜，分别为左列电池储柜1的1～7号电池储柜和右列电池储柜2的8～14号电池储柜，每个电池储柜的柜门都安装有电控门锁13，电控门锁13可以为电磁门锁或电控机械门锁。
电池充换电柜右侧为充换电管理控制系统的本机硬件部分，从上至下依次安装有监控器27、人机界面10、操作台9、系统控制器21、电池bms系统20。另外，电池充换电柜中还安装有冷却风机18和自限温加热线23，用于调整柜内温度，以保证冬季温度低和夏季温度高时，控制系统的稳定运行。
每个电池储柜的后部还设有定位块15和充电插头16。
如图3-5所示，充电插头包括abs绝缘套16-4、金属固定套16-3、弹簧116-2和导电触针16-7，abs绝缘套16-4为圆柱形结构，前端设有凸台，弹簧116-2套在abs绝缘套16-4后端的圆柱上，弹簧116-2与abs绝缘套16-4之间设有塑料套16-1，金属固定套16-3套在abs绝缘套16-4外部，abs绝缘套16-4内部设有通孔，通孔内设有绝缘内套16-8，绝缘内套16-8内设有弹簧216-5，导电触针16-7放置于绝缘内套16-8内。
充电插头16通过螺母固定于每个电池储柜的后部。
电池充换电柜侧面还设有通风板25和风机进风口24。
如图6、7所示，锂电池上设有定位槽14-1、充电插孔14-2、14-3，锂电池上的定位槽14-1和充电插孔14-2、14-3与电池储柜后部的定位块15和充电插头16适配。
所述的锂电池内部还安装有电压传感器、电流传感器及gprs/lte+gps无线通讯模块14-5，电压传感器、电流传感器均与gprs/lte+gps无线通讯模块相连接14-5，以gprs方式向云服务平台发送数据信息，锂电池外表面设有二维码14-6。
用户可以在手机app中查看电池的电量信息及查看到最近的换电站的位置信息，服务平台能够接收到用户电池的电量信息及电池定位信息。
如图8所示，锂电池上的定位槽14-1和充电插孔14-2、14-3与电池储柜后部的定位块15和充电插头16适配时，电池才能正确插入，进行充电。
如图9所示，当锂电池上的定位槽14-1和充电插孔14-2、14-3与电池储柜后部的定位块15和充电插头16不能适配时，电池不能正确插入和进行充电。
如图10、11所示，充换电管理控制系统包括系统控制器、人机界面、监控器、gprs/lte(3g/4g)移动互联网无线通讯模块、电池bms系统、电子门锁单元、门磁检测单元、二维码扫描单元和柜内温度控制单元，人机界面、监控器、gprs/lte移动互联网无线通讯模块、电池bms系统、电子门锁单元、门磁检测单元、二维码扫描单元和柜内温度控制单元均与系统控制器相连接，连接方式可以为通讯连接或io端口连接。
本实施例中，系统控制器采用工控机，电池bms系统、电子门锁单元、门磁检测单元、二维码扫描单元和柜内温度控制单元均通过现场总线通讯方式与系统控制器的rs485口相连接。
工控机也可以内置io板，通过io板的io端口与电池bms系统、电子门锁单元、门磁检测单元、二维码扫描单元和柜内温度控制单元相连接。
如图11所示，电池bms系统包括快速充电单元、电池均衡单元、电池温度检测单元，快速充电单元、电池均衡单元、电池温度检测单元分别与系统控制器相连接。
如图12所示，为快速充电单元的快充主电路，三极管开关t8、t9控制端均为脉冲信号，控制三极管开关t8、t9交替导通，实现快充过程。
如图13所示，为电池均衡单元和电池温度检测单元与电池的连接图，电池均衡单元为现有技术中常规使用的电池均衡控制电路。电池温度检测单元的温度传感器采用总线式连接，充电柜的正极充电插头上连接有ds18b20温度传感器，用于采集电池的温度信号，多个ds18b20以一总线方式连接至网络数据采集器。
如图14-15所示，本实施例中采用7个电池为一组，共输出两个总线式温度信号cd1和cd2。
如图16所示，为多路网络数据采集器原理图，多路数据采集器是由sr信号接入单元、bh信号变换单元、fd隔离放大单元和嵌入式微电脑qw(含a/d转换)依次连接组成。8路信号分时送入sr信号输入单元后，依次经bh信号变换单元、fd隔离放大单元后输出的模拟信号进入嵌入式微电脑，嵌入式微电脑设有现场总线接口与温度传感器通信；sr信号接入单元通过锁存器1连接嵌入式微电脑的数据总线，bh信号变换单元通过锁存器2连接嵌入式微电脑的数据总线，fd隔离放大单元通过锁存器3连接嵌入式微电脑的数据总线，全部操作均由嵌入式微电脑按程序控制，测温1和测温2来自锂电温网络测温电路，其温度传感器为一线总线的ds18b20，其中cd1和cd2就变送器的数据线。sr信号输入单元可接收8路来自变送器的模拟信号，，每个通道接入的信号种类可以预先设定。在本项发明中，用来检测14个电池均衡电压和充电电流。使设备简化，成本降低，且提高了智能化水平。
如图17所示，充换电管理控制系统的系统控制器还以gprs/lte无线通讯方式通过云平台与共享电池智能充换电后台管理服务系统进行数据交互；如图18所示，共享电池智能充换电后台管理服务系统包括后台管理服务器、后台管理服务器连接有大型显示屏、gprs/lte无线通讯模块、报警系统和交换机。
共享电池智能充换电管理控制方法，包括用户app注册流程方法、用户电池信息初始化流程方法、换电池管理方法、维修电池管理方法。
如图19所示，用户注册流程方法，包括以下步骤：
步骤一、登录app用户界面，新会员进行注册，输入用户手机号；
步骤二、后台服务系统向用户手机发验证码，用户将验证码输入用户界面；
步骤三、后台系统判断验证码与手机均正确，则进入注册信息页面，填写用户相关信息；
步骤三、用户向系统注入押金和服务费；
步骤四、注册成功。
如图20所示，用户第一次使用电池时的初始化流程方法，包括以下步骤：
步骤一、用户在电池充换电柜的充换电管理控制系统的人机界面上进入用户电池信息初始化界面；
步骤二、用户用手机app登录，系统判断该用户是否已注入押金和服务费，如果费用正常，则进入下一步的电池初始化过程，如费用不够，则提示重新注入费用；
步骤三、电池充换电柜的充换电管理控制系统提示用户扫描新电池上的二维码；
步骤四、用户扫码成功后，系统更新用户的电池使用信息，用户第一次换电完成；
步骤五、退出所有登录。
如图21所示，换电池管理方法包括以下步骤：
步骤一、用户使用手机app定位最近的电池充换电柜，在电池充换电柜的充换电管理控制系统的人机界面上操作登录换电池界面，并且用手机app操作登录；
步骤二、充换电管理控制系统判断登录人员信息正确，则登录成功，进行下一步换电池操作，若判断登录人员信息不正确，则登录失败，返回登录界面；
步骤三、充换电管理控制系统的二维码扫描单元扫描旧电池上的二维码；判断电池信息是否正确，若正确，则可进行换电池操作，若电池信息不正确，则结束程序；
步骤四、用户按系统提示将旧电池放入指定号码的电池储柜，使电池上的定位槽和充电插孔与电池储柜后部的定位块和充电插头正确贴合，将门锁住；
步骤五、充换电管理控制系统通过电池bms系统确认旧电池已放好，通过门磁检测单元判断柜门已被锁好，则向app服务器发送信息更新用户的电池信息，表示旧电池已返回；若电池在规定时间内仍未放好，门未关闭，则发出电池错误报警信息并返回初始界面；
步骤六、充换电管理控制系统自动打开一个装有满电状态电池的电池储柜门，用户自行取走电池，将门关好；
步骤七、充换电管理控制系统判断门已关好，换电完成，自动退出换电登录，如判断门未关好则发出报警通知；
步骤八、充换电管理控制系统向app服务器发送信息更新用户的电池信息，表示新电池已发出。
如图22所示，所述的维修电池管理方法，包括如下步骤：
步骤一、用户使用app操作登录成功后，点击电池维修按钮并用app扫描坏电池二维码；
步骤二、后台服务器接到维修信息后，对电池位置进行定位，发出提示信息，提示现场人员到达现场；
步骤三、由现场服务人员到达最近的电池充换电柜，登录厂家服务界面，解锁电池储柜门，取出电池，充换电管理控制系统更新柜内电池存储信息；
步骤四、服务人员到达坏电池现场，取走坏电池，用户扫描新电池二维码，系统更新用户电池信息；
步骤五、维修完成，退出登录。
共享电池智能充换电管理控制方法还包括：所述的充换电管理控制系统的一切活动，都在后台管理服务系统管控下进行。如果途中锂电池没电，可以直接使用app，请求换电车进行换电池。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。