一种换电机构及控制方法

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体为一种用于电动挖掘机的换电机构及控制方法。

背景技术

随着科技技术不断的进步，换电技术不断的更新，换电标准也随之不断的进行改进和完善，目前现有技术中对于电动挖掘机的换电方式往往为换电站机械臂对换电箱进行抓取从而实现换电箱的替换，其次还可通过随车吊换电，适用于无换电站或设备无法移动的情形中。

但是现有技术中对于换电站换电方式往往建造难度大、成本高 ，且目前的换电站无法做到完全无人值守，并且换电箱每个主机厂标准不一，导致自动换电站无法适应不同的主机，应用相对局限；随车吊换电方式则换电成本高操作不方便，接口对准困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种换电机构及控制方法，以解决上述背景技术提出的现有技术中的换电方式建造难度大且无法应用不同的工况以及对接困难和不方便操作的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种换电机构，包括：换电箱和用于承载所述换电箱的转台；

所述转台上固定有用于所述换电箱进行直线运动的滑道，所述滑道一端的两侧均安装有驱动机构，所述滑道另一端安装有用于安装所述换电箱时缓冲的弹簧，所述弹簧上安装有压力传感器；

所述转台靠近所述驱动机构的一端铰接有可折叠机构，可折叠机构上铰接油缸，所述油缸另一端与所述转台相铰接，所述油缸与电磁阀输出端相连，且所述电磁阀输入端与电机泵相连，通过泵体控制器电性连接所述电机泵控制所述油缸伸缩使得所述可折叠机构翻转；

所述滑道上设有方便换电箱安装的粗定位，且靠近所述粗定位的所述滑道上安装有接近开关；

所述换电箱包括一面设有与所述驱动机构相啮合传动的传动机构、在所述滑道上滑动的滑动结构和与所述粗定位相适配的定位孔。

优选的，所述换电箱还包括安装于所述换电箱上的陀螺仪传感器。

优选的，所述驱动机构和所述粗定位左右对称设置。

优选的，所述驱动机构由与传动机构啮合连接的齿轮箱、安装于所述齿轮箱齿轮轴上的速度传感器、用于转动所述齿轮箱上的电动机和用于控制齿轮箱的齿轮控制器。

优选的，所述陀螺仪传感器、所述压力传感器、速度传感器、所述齿轮控制器、所述接近开关和所述泵体控制器与整车控制器VCU电性连接用于接收信号。

优选的，所述整车控制器VCU电性连接有仪表用于展示反馈信息。

优选的，所述整车控制器VCU电性连接旋转报警器。

优选的，所述可折叠机构通过连接轴与所述转台相连。

优选的，所述可折叠机构上设有方便所述换电箱进退的滚筒。

一种换电机构的控制方法，基于上述的换电机构，该方法包括S1亏电工况下换电箱更换和S2满电工况下换电箱更换；具体为如下：

S1亏电工况下换电箱更换包括：

S11换电前准备步骤，调整转运车辆及需要换电的车辆进入准备状态；

S12可折叠机构展开步骤，开启可折叠机构用于换电箱退出；

S13换电箱退出步骤，退出亏电换电箱；

S14省电模式步骤，亏电换电箱脱离定位机构整车进入省电；

S2满电工况下换电箱更换包括：

S21换电前准备步骤，将满电换电箱安装于定位机构；

S22换电箱推送步骤，检测换电箱并推送至转台内；

S23换电箱锁止步骤，换电箱到位锁止并关闭可折叠机构。

优选的，所述S1亏电工况下换电箱更换，具体为如下：

S11换电前准备步骤：将载有换电箱的转运车辆调整至可折叠机构附近，并且取出转运车辆中的换电箱，同时将需要换电的车辆整车下高压；

S12可折叠机构展开步骤：通过发出展开指令至整车控制器VCU，整车控制器VCU将控制信号传输给泵体控制器，泵体控制器接到信号后控制电机泵使得油缸伸出，可折叠机构围绕铰轴做翻转运动展开可折叠机构直至与载有换电箱的转运车辆搭接上；

S13换电箱退出步骤：待可折叠机构完全展开后，通过发出运行指令至整车控制器VCU，整车控制器VCU将控制信号传输给齿轮控制器，齿轮控制器接到信号后对齿轮箱的齿轮机构反转，通过电动机带动齿轮箱进行转动，并且齿轮箱与换电箱上的传动机构啮合连接使得换电箱的滑动结构在滑道上滑动向外位移，直至换电箱尾部粗定位略过接近开关后换电箱大部分位于可折叠机构滚筒上，接近开关反馈信号给整车控制器VCU，通过整车控制器VCU发出控制信号给齿轮控制器停止齿轮箱的运行；

S14省电模式步骤：当齿轮箱轴上速度传感器感应到停止运行后，将信号反馈给整车控制器VCU进入省电模式，通过辅助工具抬升换电箱并位移换电箱使得换电箱上的定位孔与粗定位分离，完成S1亏电工况下换电箱更换。

优选的，所述S2满电工况下换电箱更换，具体包括如下：

S21换电前准备步骤：将满电换电箱在可折叠机构上的滚筒转运至靠近粗定位，通过辅助工具抬升换电箱，并且将换电箱的定位孔位移至粗定位上，将换电箱上的定位孔与粗定位卡接，同时通过换电箱上的陀螺仪传感器进行水平倾角测定，当大于预设角度时，将信号反馈给整车控制器VCU，通过整车控制器VCU发出控制信号给旋转报警器报警；

S22换电箱推送步骤：当陀螺仪传感器倾角符合设定后，通过整车控制器VCU发出控制信号至齿轮控制器，通过齿轮控制器控制齿轮箱齿轮机构正转，并且通过电动机带动齿轮箱转动，同时齿轮箱齿轮机构与传动机构啮合连接，使得换电箱的滑动结构在滑道上滑动；

S23换电箱锁止步骤：当换电箱与压力传感器相接触后产生压力信号，压力传感器反馈信号至整车控制器VCU，通过整车控制器VCU发出信号至齿轮控制器，齿轮控制器控制齿轮箱停止运行锁止，并且整车控制器VCU向泵体控制器发出控制信号使得油缸缩回完成S2满电工况下换电箱更换。

优选的，所述S21换电前准备步骤中预设的水平倾角角度为5度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过转台上的进退结构配合相应的换电箱进行换电，同时配合电控系统，通过该种方式能够大大的增加换电的稳定性以及安全性，并且解决了现有技术中出现的需要进行换电站建造造成的成本高等问题以及需要随车吊装导致的稳定性和精准度问题。

附图说明

图1为本发明一种换电机构整体结构示意图；

图2为本发明一种换电机构转台结构示意图；

图3为本发明一种换电机构换电箱结构示意图；

图4为本发明一种换电机构整体侧视结构示意图；

图5为本发明一种换电机构电控结构示意图；

图6为本发明一种换电机构的控制方法亏点换电流程示意图；

图7为本发明一种换电机构的控制方法满电换电流程示意图。

图中：1、换电箱；11、传动机构；12、滑动结构；13、定位孔；14、陀螺仪传感器；2、转台；21、滑道；22、压力传感器；23、弹簧；24、齿轮箱；241、速度传感器；242、齿轮控制器；243、电动机；25、连接轴；26、可折叠机构；27、油缸；28、粗定位；29、接近开关；3、整车控制器VCU；4、泵体控制器；5、电机泵；6、电磁阀；7、仪表；8、旋转报警器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1-图5，如图1所示，一种换电机构由换电箱1和用于承载换电箱1的转台2组成；

结合图2和图5所示，转台2上固定有用于换电箱1进行直线运动的滑道21，滑道21一端的两侧均安装有驱动机构，驱动机构由与传动机构11啮合连接的齿轮箱24、安装于齿轮箱24齿轮轴上的速度传感器241、用于转动齿轮箱24上的电动机243和用于控制齿轮箱24的齿轮控制器242。滑道21另一端安装有用于安装换电箱1时缓冲的弹簧23，弹簧23上安装有压力传感器22。

转台2靠近驱动机构的一端通过连接轴25铰接有可折叠机构26，可折叠机构26上铰接油缸27，油缸27另一端与转台2相铰接，油缸27与电磁阀6输出端相连，且电磁阀6输入端与电机泵5相连，通过泵体控制器4电性连接电机泵5控制油缸27伸缩使得可折叠机构26翻转；可折叠机构26上设有方便换电箱1进退的滚筒；滑道21上设有方便换电箱1安装的粗定位28，粗定位28左右对称设置两组，且靠近粗定位28的滑道21上安装有接近开关29。

如图3所示，换电箱1包括一面设有与驱动机构相啮合传动的传动机构11、在滑道21上滑动的滑动结构12、与粗定位28相适配的定位孔13和安装于换电箱1上的陀螺仪传感器14。

陀螺仪传感器14、压力传感器22、速度传感器241、齿轮控制器242、接近开关29、泵体控制器4和旋转报警器8与整车控制器VCU3电性连接用于接收信号，并且整车控制器VCU3还电性连接有仪表7用于展示反馈信息。

请参阅图6和图7，具体实施中，一种换电机构的控制方法，基于上述换电机构，该方法分为S1亏电工况下换电箱1更换和S2满电工况下换电箱1更换两部分；

如图6所示，其中，S1亏电工况下换电箱1更换分为S11换电前准备步骤、S12可折叠机构26展开步骤、S13换电箱1退出步骤和S14省电模式步骤；

S11换电前准备步骤：将载有换电箱1的转运车辆调整至可折叠机构26附近，并且取出转运车辆中的换电箱1，同时将需要换电的车辆整车下高压；

S12可折叠机构26展开步骤：通过发出展开指令至整车控制器VCU3，整车控制器VCU3将控制信号传输给泵体控制器4，泵体控制器4接到信号后控制电机泵5使得油缸27伸出，可折叠机构26围绕铰轴做翻转运动展开可折叠机构26直至与载有换电箱的转运车辆搭接上；

S13换电箱1退出步骤：待可折叠机构26完全展开后，通过发出运行指令至整车控制器VCU3，整车控制器VCU3将控制信号传输给齿轮控制器242，齿轮控制器242接到信号后对齿轮箱24的齿轮机构反转，通过电动机243带动齿轮箱24进行转动，并且齿轮箱24与换电箱1上的传动机构11啮合连接使得换电箱1的滑动结构12在滑道21上滑动向外位移，直至换电箱1尾部粗定位28略过接近开关29后换电箱1大部分位于可折叠机构26滚筒上，接近开关29反馈信号给整车控制器VCU3，通过整车控制器VCU3发出控制信号给齿轮控制器242停止齿轮箱24的运行；

S14省电模式步骤：当齿轮箱24轴上速度传感器241感应到停止运行后，将信号反馈给整车控制器VCU3进入省电模式；通过人工操作辅助工具抬升换电箱1并位移换电箱1使得换电箱1上的定位孔13与粗定位28分离，并且将亏电换电箱1装入转运车辆，完成S1亏电工况下换电箱1更换。

如图7所示，其中，S2满电工况下换电箱1更换分为S21换电前准备步骤、S22换电箱1推送步骤和S23换电箱1锁止步骤；

S21换电前准备步骤：将满电换电箱1在可折叠机构26上的滚筒转运至靠近粗定位28，通过人工操作辅助工具抬升换电箱1，并且将换电箱1的定位孔13位移至粗定位28上，将换电箱1上的定位孔13与粗定位28卡接，同时通过换电箱1上的陀螺仪传感器14进行水平倾角测定，当大于预设角度5度时，将信号反馈给整车控制器VCU3，通过整车控制器VCU3发出控制信号给旋转报警器8报警；此时需要对换电箱1的水平进行调整直至符合要求。

S22换电箱1推送步骤：当陀螺仪传感器14倾角符合设定后，通过整车控制器VCU3发出控制信号至齿轮控制器242，通过齿轮控制器242控制齿轮箱24齿轮机构正转，并且通过电动机243带动齿轮箱24转动，同时齿轮箱24齿轮机构与传动机构11啮合连接，使得换电箱1的滑动结构12在滑道21上滑动；

S23换电箱1锁止步骤：当换电箱1与压力传感器22相接触后产生压力信号，压力传感器22反馈信号至整车控制器VCU3，通过整车控制器VCU3发出信号至齿轮控制器242，齿轮控制器242控制齿轮箱24停止运行锁止，并且整车控制器VCU3向泵体控制器4发出控制信号使得油缸27缩回完成S2满电工况下换电箱1更换。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。