一种换电系统及其换电方法

技术领域

本发明涉及换电技术领域，具体的说，涉及一种换电系统及其换电方法。

背景技术

送电车上搭载有电池箱，电池箱除了能给自身动力系统提供电能外，还可以为外部用电设备充电。在送电车上电池箱亏电时，若采用充电的补给方式则需要浪费大量的时间，若采用更换电池箱的方案则可大幅提高能量补给效率。现有技术中，提供了为送电车换电的换电站，该换电站在检测到送电车行进到位后，并不和送电车进行数据交互，即开始对送电车上的电池箱进行更换，安全性差。再者，当送电车上设置多个电池箱，且只需要更换部分电池箱时，则不方便采用该换电站进行换电，换电站和送电车之间无交互，换电站并不能接收送电车的指令以选择性地执行换电任务。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明提供一种换电系统及其换电方法。

本申请提供以下技术方案：

本申请第一目的在于提供一种换电系统，包括：

送电车，所述送电车具有第一通信模块、换电指定装置和若干电池底座，所述电池底座用于锁止或解锁所述电池箱，所述换电指定装置用于设定待更换的电池位信息，所述第一通信模块与所述换电指示装置数据连接；

换电站，所述换电站具有电池箱、换电机构和第二通信模块，所述第二通信模块和所述第一通信模块通信连接，所述换电站用于根据第二通信模块接收到的待更换的电池位信息控制换电机构对相应电池位执行换电作业。

可选的，所述换电指示装置设置于送电车的驾驶室内，所述换电指示装置具有多个触发部，各所述触发部和各所述电池底座一一对应；

任一所述触发部被触发，则送电车向所述换电站发送相应待更换的电池位信息。

可选的，所述送电车上设置车载系统，所述车载系统用于监测送电车的状态数据、相应电池底座的状态数据以及相应电池底座上的电池箱的状态数据；

所述车载系统和所述第一通信模块电连接；

所述换电站根据各所述状态数据判断是否达到换电条件。

可选的，各所述电池底座中包括至少一个第一底座和至少一个第二底座，所述第一底座电连接于换电站的动力系统，所述第一底座电连接于所述车载系统，所述第二底座用于电连接用电设备。

可选的，换电系统还包括控制装置，所述控制装置分别连接于各所述第二底座和所述车载系统电连接；

所述控制装置上设置用于控制各所述第二座体解锁或锁止电池箱的手动控制部。

本申请第二目的在于提供一种换电系统的换电方法，包括：

步骤S1.送电车和换电站通信连接；

步骤S2.送电车向换电站发送待更换的电池位信息；

步骤S3.所述换电站判断是否达到换电条件，若判断结果为是，则进入步骤S4，否则进入步骤S3；

步骤S4.换电站控制换电机构对相应的电池位进行换电作业。

可选的，步骤S3包括：

步骤S31.换电站向送电车发送控制相应电池底座解锁电池箱的控制指令以及控制相应电池底座上的电池箱下电的指令，送电车根据所述指令执行相应的控制；

步骤S32.换电站判断送电车的状态、相应电池底座的状态以及相应电池底座上的电池箱的状态是否均达到安全标准，若判断结果为是，则进入步骤S4，否则控制进入步骤S32。

可选的，送电车的状态包括送电车的制动状态，电池底座的状态包括电池底座的锁止或解锁状态，所述电池箱的状态包括电池箱的通断状态和电池箱的温度状态。

可选的，在步骤S4之后，还包括步骤S5:

换电站向送电车发送控制相应电池底座锁止电池箱的指令。

通过采用上述技术方案，使得本发明具有以下有益效果：

本申请的换电系统驾驶员可在车端设定需要更换的电池位，换电站则根据驾驶员的指令对相应电池箱进行自动换电作业，简化了换电工序，提高了换电安全性。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是本申请实施例提供的换电系统的送电车的立体结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是图1的俯视图；

图4是图1中A部放大图；

图5是本申请实施例提供的换电系统的送电车上去卸载各电池箱后的状态图；

图6是图5的侧视图；

图7是本申请实施例提供的换电系统中送电车的电池底座的结构示意图；

图8是图7中B部放大图。

图中，车体1、底盘11、接电座111、限位件112、锥形导向体1121、底板113、驾驶室12、电池底座2、电连接器20、下层框架21、长度梁211、宽度梁212、贯通孔a、钢板213、避让孔213a、上层框架22、缓冲垫221、连接座222、立柱23、锁止机构24、导向块25、导向斜面251、导向槽252、放电机3、限位配合座31、连接壁311、固定配合壁312、限位孔3121、加强壁313、电池箱4、螺母5。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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组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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

参见图1至图8所示，本申请实施例一提供一种换电系统，包括：送电车和换电站(未图示)。送电车具有第一通信模块、换电指定装置(未图示)和若干电池底座2，所述电池底座2用于锁止或解锁所述电池箱4，所述换电指定装置用于设定待更换的电池位信息，每一电池位对应送电车上的一电池箱底座2。所述第一通信模块与所述换电指示装置数据连接。换电站具有电池箱、换电机构和第二通信模块，所述第二通信模块和所述第一通信模块通信连接，所述换电站用于根据第二通信模块接收到的待更换的电池位信息控制换电机构对送电车上相应电池位执行换电作业。驾驶员可在车端设定需要更换的电池位，换电站则根据驾驶员的指令对相应电池箱进行自动换电作业，简化了换电工序，提高了换电安全性。

所述换电指示装置设置于送电车的驾驶室内，所述换电指示装置具有多个触发部，各所述触发部和各所述电池底座一一对应，任一所述触发部被触发，则送电车向所述换电站发送相应待更换的电池位信息。

例如，送电车上可以安装三个电池箱，换电指示装置上可以设置三个触发部(可以为机械按键)。任一触发部被触发，则送电车向换电站发送更换相应电池位的电池箱的指令。从而方便换电站针对性的进行更换电池箱，方便了驾驶员，提高了换电效率。

所述送电车上设置车载系统，所述车载系统用于监测送电车的状态数据、相应电池底座的状态数据以及相应电池底座上的电池箱的状态数据，所述车载系统和所述第一通信模块电连接，所述换电站根据各所述状态数据判断是否达到换电条件。

该实施方案中，车载系统可以为T-BOX，负责整车端的控制，底座的锁止、温度、电连接器互锁等状态可通过ACAN上传给整车端进行安全判断。本申请实施例中，换电站在执行换电作业之前还判断送电车端的各模块的状态数据是否满足安全标准，若满足安全标准，换电站才执行相应的换电动作，从而提高了换电安全性。

各所述电池底座中包括至少一个第一底座和至少一个第二底座，所述第一底座电连接于换电站的动力系统，提供送电车行走动力，所述第一底座电连接于所述车载系统，所述第二底座用于电连接用电设备，给用电设备供电。在一种可选的方案中，可以设置两个第二底座。

换电系统还包括控制装置，所述控制装置分别连接于各所述第二底座和所述车载系统电连接。所述控制装置上设置用于控制各所述第二座体解锁或锁止电池箱的手动控制部。控制装置可以为PLC，主要负责车厢电池底座端的锁止控制和信号采集，同时还接受车载系统(TBOX)的锁止指令和信号上传。通过设置该控制装置可在除换电站外的其他环境下，解锁电池底座，方便了维修或更换电池箱。手动控制部可以包括钥匙插口，工作人员在要手动解锁第二底座时，采用专用钥匙插入该钥匙插口即可通过控制装置控制解锁第二底座。

实施例二

本申请实施例二对送电车进行详细的说明。

参见图1至图8所示，送电车包括：车体1、若干电池底座2和多个紧固件(未图示)。所述车体1具有底盘11，所述底盘11上设置平直的底板113。各所述电池底座2均支撑于所述底板113，各所述电池底座2沿所述底盘11的长度方向依次间隔设置，所述电池底座2沿所述底盘11的宽度方向延伸。各所述紧固件将所述电池底座2固定于所述底板113上，所述紧固件和所述底板113相垂直。本申请的送电车的电池底座2安装在平直的底板113上，电池底座2通过紧固件竖直向下的连接方式进行固定，不会因为拧紧紧固件而拉伸电池底座造成电池底座弯曲变形，使得电池箱能保持自然平直的状态，不易晃动变形，电池箱能平稳的安装于电池底座上，提高了安全性，延长了电池底座的寿命。

在一种可能的实施方案中，如图7和图8所示，所述电池底座2包括下层框架21和上层框架22，所述上层框架22和所述下层框架21间隔设置，所述下层框架21和所述底板113通过所述紧固件连接，所述上层框架22和所述下层框架21的间隙方便了使用紧固件将电池底座2安装在底板113上。所述上层框架22用于支撑电池箱4，紧固件具有杆体和帽体，杆体向下垂直于底座贯穿所述下层框架21，所述帽体则限位于所述下层框架21顶部，杆体向下伸出底板113，且杆体具有外螺纹，杆体的底部连接有锁紧螺母。通过设置上层框架22，使得电池底座的支撑面平整，可适合放置电池箱4。所述上层框架22和所述下层框架21间隔设置，形成了框架式结构，结构轻巧，节约了材料，方便了电池底座的装配。

如图7所示，所述下层框架21具有两个长度梁211和两个宽度梁212，两个所述长度梁211间隔设置，两个所述长度梁211沿所述车体1的宽度方向延伸，两个所述宽度梁212分别于所述长度梁211的两端，且所述宽度梁212分别连接两个所述长度梁211，所述长度梁211和所述宽度梁212均沿长度方向设置有多个贯通孔a，各紧固件分别贯穿相应的贯通孔a连接于所述底板113，多个贯通孔a的设置，方便将下层框架的多个不同部位通过紧固件固定于底板上，使得电池底座装配结构更稳定。

如图8所示，所述下层框架21的长度梁211和宽度梁212上均焊接有钢板213，所述钢板213设置连通所述贯通孔a的避让孔213a，紧固件具有帽体和连接所述帽体的螺杆，所述螺杆贯穿所述避让孔213a和贯通孔a设置，螺母连接于所述螺杆，所述螺母和所述帽体中一者限位于所述钢板213，另一者限位于所述钢板213。所述钢板213设置增加了所述贯通孔a周边部分的结构强度，在采用紧固件连接下层框架和底板的过程中，紧固件不易造成下层框架21的结构变形。

所述电池底座2包括多个立柱23，各所述立柱23均连接于所述下层框架21，各所述立柱23沿所述下层框架21的周侧边沿依次间隔设置，所述上层框架22连接于各所述立柱23，所述上层框架、下层框架和立柱形成了框架式结构，结构更轻巧。

如图7和图8所示，所述上层框架22背离所述下层框架21的一侧设置有缓冲垫221。电池箱4比较重且安装于所述上层框架22上，通过使用缓冲垫221将电池箱4的底部和上层框架22的上部进行隔离，缓冲垫221起到了缓冲摩擦的作用，避免了电池箱4的底部和上层框架22直接刚性接触，对两者均造成磨损。

在一种可能的实施方案中，如图6和图7所示，所述电池底座2上设置多个导向块25，所述导向块25具有导向斜面251。当电池箱4吊运至电池底座2上方后，逐渐下放，电池箱4的底部碰到导向斜面251，电池箱会沿着导向块25慢慢下落，通过导向斜面251的导向作用将电池箱4的底部导向到指定位置，直至电池箱4完全支撑于上层框架22上，电池箱4底部和所述缓冲垫221相贴合，从而安装在电池底座2上。导向块25对电池箱4的安装起到了导向的作用，使得电池箱4精准地装配于指定位置。

在一种可能的实施方案中，所述导向块25上设置贯通的导向槽252，所述电池底座2还包括锁止机构24，所述锁止机构24包括锁舌(未图示)和电动推杆(未图示)，所述锁舌可活动地设置于所述导向槽252，所述电动推杆和所述锁舌传动连接，以驱动所述锁舌伸缩运动，使得所述锁舌伸出所述导向槽252或使得所述锁舌缩回至所述导向槽252内。

如图7所示，所述上层框架22上设置连接座222，所述电动推杆一端铰接于所述连接座222，所述电动推杆的另一端铰接于所述锁舌。当电池箱4安装在底座上后，电动推杆推动所述锁舌伸出所述导向槽252，所述锁舌卡在电池箱4底部，所述锁止机构24锁止电池箱4。锁止机构24使电池箱4的安装更牢固，安全性更高。当将电池箱4需要从送电车上取下时，电动推杆推动所述锁舌缩回至所述导向槽252内，电池箱4解锁，再使用吊装机械将电池箱4吊运拉走。

所述导向槽252的内壁上设置有铜套(未图示)，所述锁舌可滑动地设置于所述铜套内。铜套的设置减少锁舌对导向槽252的磨损。

实施例三

参见图1至图8所示，本申请实施例中，在上述实施例的基础上对送电车进行新一步说明。该送电车包括：车体1、多个电池底座2和放电机3。所述车体1具有底盘11，所述底盘11上设置多个接电座111。各所述电池底座2均设置于所述底盘11上，各所述电池底座2均具有电连接器20，各所述电池底座2的电连接器20分别电连接于相应的接电座111，所述电池底座2用于安装电池箱4。所述放电机3可拆卸地设置于所述底盘11，所述放电机3具有接电枪(未图示)和放电枪(未图示)，所述接电枪择一地连接于任一所述接电座111，所述放电枪用于电连接用电设备。本申请的送电车在车体尾部的中间位置设置了可拆卸的放电机，当用电设备位于送电车不方便驶入的位置时，可以拆卸下放电机，将放电机置于地面，方便放电机电连接于用电设备，给用电设备供电，该放电机可以将电池箱的直流电转换成交流电，并调节电压，以适配于不同的用电设备，可应用于不同的供电场景，方便了施工。

所述送电车还包括驾驶室12，所述驾驶室12和所述放电机3分设置于所述底盘11沿长度方向的两端，各所述电池底座2均设置于所述驾驶室12和放电机3之间。各电池底座2沿底盘11长度的方向依次间隔设置，最终使安装在其上部的各电池箱4之间具有间隙，利于电池箱4在充放电过程中散热，当电池箱4故障时，也便于维修人员进入两个电池箱4之间的间隙内进行维修作业。电池箱4在使用过程中不会经常拆卸，将放电机3放置在车体1的尾部，无其他物体阻挡，方便了频繁拆装，且不影响电池箱。

各所述电池底座2和所述放电机3沿所述底盘11的长度方向依次排列，各所述电池底座2沿所述底盘11的宽度方向延伸，所述放电机3设置于所述底盘11沿宽度方向的中部位置。若各所述电池底座2沿所述底盘11的宽度方向依次排列，在取下一侧边上的电池箱4时，车辆两侧会出现一侧轻另一侧重，重力偏置的情况，这样存在车辆倾倒的安全风险。将各所述电池底座2和所述放电机3沿所述底盘11的长度方向依次排列，且所述放电机3设置于所述底盘11沿宽度方向的中部位置，这样的布置方式，在拆卸放电机3和各电池箱4时，不会出现重力偏置导致车辆倾倒的情况。

参见图1和图4所示，所述底盘11上设置限位件112，所述放电机3上设置限位配合座31，在所述放电机3安装于所述底盘11的状态下，所述限位件112和所述限位配合座31限位配合，以限定所述放电机3的位置。所述限位件112和所述限位配合座31将所述放电机3限位固定在车尾部的中间位置，使得送电车两侧重力均衡，利于送电车平稳行进。

所述底盘11具有底板113，所述限位件112垂直固定于所述底板113，所述限位配合座31上设置限位孔3121，在所述放电机3安装于所述底盘11的状态下，所述限位件112贯穿所述限位孔3121设置。

所述限位件112背离所述底板113的一端设置锥形导向体1121。锥形导向体1121头部尖，底部粗，便于限位件112插入所述限位孔3121，有对位导向的作用，降低了安装难度，提高了放电机的安装精度，使得放电机安装更便捷。

所述限位件112上设置外螺纹，螺母5螺纹连接于所述限位件112，且所述螺母5抵顶于所述限位配合座31。在将所述放电机3下落至目标安装位的过程中，限位件112的锥形导向体1121会首先插入限位孔3121，在逐渐放下放电机的过程中，放电机会沿着限位件下降直至稳定的支撑于底盘上。在所述限位件112的锥形导向体1121的导向下，所述放电机3安装到了指定位置，再使用螺母5向下拧入所述限位件112上的外螺纹处，当螺母5抵顶于所述限位配合座31时，螺母5拧紧，就将所述放电机3固定于所述底板113上。使用螺母5的固定防止限位配合座31沿垂直方向脱离，提高了安全性。

所述限位孔3121为长条孔。长条孔的孔距长便于限位件112插入，降低了限位件112和限位孔3121的对位难度，提高了装配效率。

所述限位配合座31包括连接壁311、固定配合壁312和连接所述连接壁311与固定配合壁312的加强壁313，所述连接壁311连接于所述放电机3的周侧壁的下沿，所述固定配合壁312贴合于所述底板113,所述固定配合壁312上设置所述限位孔3121。

所述的送电车包括控制线路(未图示)，所述电池底座2上设置用于和电池箱4电连接的电连接器20，所述底板113上设置避让口(未图示)，所述控制线路贯穿所述避让口设置，控制线路分别电连接各所述电池底座2和各所述接电座111。所述控制线路设置在底板113的下部，不占用所述底板113上的使用空间，控制线路实现了各电池箱分别和相应的接电座111电连接，接电座可用于和放电机的接电枪电连接，实现放电功能，接电座也可用于电连接充电桩给相应的电池箱充电。

放电机包括DC-AC模块和变压模块，DC-AC模块可将电池箱的直流电转换为交流电，变压模块可根据用电设备的需求调节电压至适配用电设备的电压，从而实现了放电机对各用电设备供电。

实施例四

本申请实施例四提供上述各实施例中换电系统的换电方法，包括：

步骤S1.送电车和换电站通信连接；

当送电车行驶至换电站附近一定区域内时，送电车会和换电站自动通信连接；

步骤S2.送电车向换电站发送待更换的电池位信息；

即驾驶员在驾驶室内按压换电指定装置上的某一触发部即可设定需要更换电池箱的电池底座。

步骤S3.所述换电站判断是否达到换电条件，若判断结果为是，则进入步骤S4，否则进入步骤S3；

步骤S4.换电站控制换电机构对相应的电池位进行换电作业。

可选的，步骤S3包括：

步骤S31.换电站向送电车发送控制相应电池底座解锁电池箱的控制指令以及控制相应电池底座上的电池箱下电的指令，送电车根据所述指令执行相应的控制；

步骤S32.换电站判断送电车的状态、相应电池底座的状态以及相应电池底座上的电池箱的状态是否均达到安全标准，若判断结果为是，则进入步骤S4，否则控制进入步骤S32。

其中，送电车的状态包括送电车的制动状态(如手刹是否拉上、是否踩住刹车)，电池底座的状态包括电池底座的锁止或解锁状态，所述电池箱的状态包括电池箱的通断状态和电池箱的温度状态。当这些状态均达到安全标准，则换电站可安全且顺利地执行换电动作。

可选的，在步骤S4之后，还包括步骤S5:

换电站向送电车发送控制相应电池底座锁止电池箱的指令，当电池底座锁止电池箱后，则换电任务结束，驾驶员可驾离换电站。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。