换电站的制作方法

1.本实用新型涉及工程机械技术领域，具体涉及一种换电站。


背景技术：

2.目前，工程机械电动化的需求日趋亟需，顺应市场需求导向，工程机械正向电动化稳步进军。但是随着工程机械电动化的开发，逐步发现工程机械电动化面临续航时间短，充电便利性差等问题。电池换电技术将有力地解决电动工程机械续航短的短板。电池换电技术离不开换电站，换电站也是换电技术的重要一环。
3.现有技术中，工程机械的电池箱为大型电池箱，电池箱笨重，不能实现人工手换电，往往需要叉车等搬运机械进行换电，换电麻烦。但是现有技术中没有对该电池箱进行适配的换电站，因此，现急需一种与该电池箱适配的换电站。


技术实现要素：

4.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的没有对小型的电池箱进行适配的换电站的缺陷，从而提供一种换电站。
5.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种换电站，包括：支架，适于供电池箱在其上移动，支架上形成有至少一个充电仓；第一电插接件，设置在支架上且适于与电池箱的第二电插接件电性连接；定位结构，设置在支架上且适于与电池箱的定位部配合，以对电池箱的位置进行定位。
6.可选的，支架包括：立板和至少一个水平板，立板与水平板连接，第一电插接件设置在立板上，定位结构设置在水平板上。
7.可选的，定位结构包括设置在水平板上的第一定位结构，第一定位结构与电池箱的第一定位件配合，以限制电池箱在垂直于其移动方向的第一方向上的移动，和/或，定位结构包括设置在水平板上的第二定位结构，第二定位结构与电池箱的第二定位件配合，以限制电池箱在其移动方向上的移动，和/或，定位结构包括设置在立板上的第三定位结构，第三定位结构与电池箱的第三定位件配合，以限制电池箱在竖直方向上的移动。
8.可选的，定位结构包括第一定位结构，第一定位结构为导轨，导轨具有导向槽，第一定位件为滚轮，滚轮位于导向槽中。
9.可选的，定位结构包括第二定位结构，第二定位结构包括第一定位孔，第二定位件包括定位销和定位座，定位座固定在电池箱上，定位销位于定位座的第二定位孔中，定位销适于插入第二定位孔、第一定位孔中。
10.可选的，定位结构包括第三定位结构，第三定位结构包括第三定位孔，第三定位件为定位柱，定位柱适于插入第三定位孔中。
11.可选的，水平板的数量为多个时，多个水平板沿竖直方向从下至上依次设置。
12.可选的，换电站还包括充电桩，充电桩与第一电插接件电性连接。
13.可选的，换电站还包括管理控制器，管理控制器与第一电插接件、充电桩电性连
接。
14.可选的，换电站还包括充电状态提示部和提示控制器，充电状态提示部与提示控制器电性连接，提示控制器与管理控制器电性连接。
15.本实用新型具有以下优点：
16.1、当电池箱需要充电时，人工将电池箱推至支架上，然后通过定位结构对电池箱的位置进行定位，防止电池箱发生移动，实现对电池箱的定位及限位；当电池箱定位好后，第一电插接件与第二电插接件电性连接，可以对电池箱进行充电，电池箱充满电后，将电池箱拉出，将电池箱通过运输车运回工程机械上进行放电使用。上述换电站的定位结构和第一电插接件可以与小型的电池箱进行适配，便于对电池箱进行充电，充电后实现人工手动换电，提高了换电便利性，降低了运行成本。
17.2、水平板用于支撑电池箱，立板用于安装第一电插接件，支架的结构简单，便于加工制造，降低成本。
18.3、定位结构包括设置在水平板上的第一定位结构，第一定位结构与电池箱的第一定位件配合，以限制电池箱在垂直于其移动方向的第一方向上的移动，进而实现对电池箱在第一方向上的定位。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
20.图1示出了本实用新型实施例一的换电站和电池箱的主视示意图；
21.图2示出了图1的换电站的主视示意图；
22.图3示出了图1的换电站的水平板的俯视示意图；
23.图4示出了图1的换电站的立板与电池箱的侧视示意图；
24.图5示出了本实用新型实施例二的换电站和电池箱的主视示意图；
25.图6示出了图5的换电站和电池箱a处放大示意图；
26.图7示出了图5的换电站的主视示意图；
27.图8示出了图7的换电站的一个水平板的俯视示意图；
28.图9示出了本实用新型实施例的电池箱的立体示意图；
29.图10示出了图9的电池箱和运输车的立体示意图；
30.图11示出了本实用新型的换电站的充电控制原理示意图；
31.图12示出了图11的换电站的can拓扑示意图。
32.附图标记说明：
33.10、电池箱；11、第二电插接件；12、第一定位件；13、第二定位件；131、定位销；132、定位座；1321、第二定位孔；14、第三定位件；15、把手；30、运输车；31、支撑板；311、第一配合结构；312、第二配合结构；32、支撑轮；33、扶手；40、电缆；51、支架；511、立板；5111、第三定位孔；512、水平板；5121、第一定位孔；52、第一电插接件；53、导轨；531、锥槽段；532、直槽段；54、凸台；541、导向孔。
具体实施方式
34.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
38.为了便于换电，本实用新型提供了一种电池模组，该电池模组包括多个相互独立的电池箱，每个电池箱可移动地设置在工程机械或运输车上，这样将大型电池箱拆分成多个小型的电池箱，小型的电池箱的重量比较轻，实现人工手动换电，提高了换电便利性，降低了运行成本。为了适配该小型的电池箱，本实用新型提供了一种换电站，下面对换电站的两个实施例进行说明：
39.实施例一
40.如图1至图4所示，本实施例的换电站包括：支架51、第一电插接件52及定位结构，支架51适于供电池箱10在其上移动，支架51上形成有一个充电仓；第一电插接件52设置在支架51上且适于与电池箱10的第二电插接件11电性连接；定位结构设置在支架51上且适于与电池箱10的定位部配合，以对电池箱10的位置进行定位。
41.应用本实施例的换电站，当电池箱10需要充电时，人工将电池箱10推至支架51上，然后通过定位结构对电池箱10的位置进行定位，防止电池箱10发生移动，实现对电池箱的定位及限位；当电池箱10定位好后，第一电插接件52与第二电插接件11电性连接，可以对电池箱10进行充电，电池箱10充满电后，将电池箱10拉出，将电池箱10通过运输车运回工程机械上进行放电使用。上述换电站的定位结构和第一电插接件52可以与小型的电池箱10进行适配，便于对电池箱进行充电，充电后实现人工手动换电，提高了换电便利性，降低了运行成本。
42.在本实施例中，第一电插接件52为快换插座，第二电插接件11为快换插头。可以理解，在其他实施例中，第一电插接件52为快换插头，第二电插接件11为快换插座。
43.在本实施例中，请具体参阅图1所示，支架51包括：立板511和一个水平板512，立板511与水平板512连接，第一电插接件52设置在立板511上，定位结构设置在水平板512上，充电仓内设置一个定位结构，一个定位结构适于定位一个电池箱10。水平板512用于支撑电池
箱10，立板511用于安装第一电插接件52，支架51的结构简单，便于加工制造，降低成本。可以理解，作为可替换的实施方式，支架51可以包括立柱和多个水平柱等，只要能够实现支撑电池箱的结构均可。
44.在本实施例中，请具体参阅图1所示，定位结构包括设置在水平板512上的第一定位结构，第一定位结构与电池箱10的第一定位件12配合，以限制电池箱10在垂直于其移动方向的第一方向上的移动，进而实现对电池箱10在第一方向上的定位。需要说明的是，第一方向也垂直于竖直方向。
45.优选地，请具体参阅图1和图3所示，第一定位结构为导轨53，导轨53具有导向槽，第一定位件12为滚轮，滚轮位于导向槽中，可以限制电池箱10在第一方向上的移动，滚轮与支架51滚动配合，推拉更省力。导向槽的进口呈喇叭状，方便电池箱10滑入导轨，具体地，导向槽包括相互连接的锥槽段531和直槽段532，锥槽段531远离直槽段532的一端的宽度大于其与直槽段532连接的一端，即锥槽段531的宽度为外大内小，其中，锥形槽的宽度方向沿第一方向。滚轮的数量可以为四个或可以保证电池箱平衡的其他数量等。可以理解，在其他实施例中，第一定位件12为滑块，滑块位于导向槽中。
46.在本实施例中，定位结构包括设置在水平板512上的第二定位结构，第二定位结构与电池箱10的第二定位件13配合，以限制电池箱10在其移动方向上的移动，实现电池箱10在移动方向上的定位。
47.优选地，请再次参阅图1、图3和图4所示，第二定位结构包括第一定位孔5121，第二定位件13包括定位销131和定位座132，定位座132固定在电池箱10上，定位销131位于定位座132的第二定位孔1321中，定位销131适于插入第二定位孔1321、第一定位孔5121中，可以限制电池箱10在其移动方向上的移动，第二定位结构和第二定位件13的结构简单，成本低。
48.在本实施例中，定位结构包括设置在立板511上的第三定位结构，第三定位结构与电池箱10的第三定位件14配合，以限制电池箱10在竖直方向上的移动，实现电池箱10在竖直方向的定位。
49.优选地，第三定位结构包括第三定位孔5111，第三定位件14为定位柱，定位柱适于插入第三定位孔5111中，可以限制电池箱10在竖直方向上的移动，简化结构，降低成本。
50.在本实施例中，换电站还包括电缆40，电缆40的一端与第一电插接件52连接，且电缆40的另一端与充电桩(图中未示出)连接，电缆40的设置方便与充电桩连接。各个快换插座也通过电缆40连接，实现各个充电仓之间的电气连接。
51.在本实施例中，水平板512上设有凸台54，凸台54上设有上大下小的导向孔541，导向孔541对定位销进行导向，也方便定位销插入。优选地，导向孔541为锥形孔。可以理解，在其他实施例中，也可以不设置凸台54，将水平板512上的第一定位孔5121的上端设置成上大下小的锥形。
52.需要说明的是，每个电池箱10设置一个定位销和两个定位柱。当然，定位柱、定位销的数量并不局限于此，可以根据具体情况进行选择。
53.实施例二
54.如图5至图8所示，实施例二的换电站与实施例一的区别在于充电仓的数量不同，在实施例二中，水平板512的数量为两个，两个水平板512沿竖直方向从下至上依次设置，每个水平板512上形成有两个充电仓，此时，充电仓的数量为四个，四个充电仓分成两排两列
排布，支架51分成上下两层，上层和下层分别可以为两个电池箱进行充电。
55.可以理解，在其他实施例中，充电仓的数量和水平板的数量并不局限于此，可以根据具体情况进行选择，例如设置一个水平板，一个水平板上形成有两个以上的充电仓。
56.在本实施例中，换电站还包括：充电桩，充电桩与第一电插接件52电性连接。充电桩可以将交流电转换成直流电，充电桩可以为电池箱10提供直流电，第一电插接件52与第二电插接件11电性连接后，通过充电桩对电池箱10进行充电。
57.在本实施例中，换电站还包括管理控制器，管理控制器与第一电插接件52、充电桩电性连接。通过管理控制器与充电桩、各个充电仓进行交互实现电池箱并行独立运行充电，使得电池仓并列同时充电，提高充电效率。具体地，管理控制器是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制各个部件的主令装置，管理控制器包括程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器等，它是发布命令的“决策机构”，管理控制器分为组合逻辑控制器和微程序控制器。
58.在本实施例中，换电站还包括充电状态提示部和提示控制器，充电状态提示部与提示控制器电性连接，提示控制器与管理控制器电性连接。提示控制器用于控制充电状态提示部，充电状态提示部为指示灯，此时提示控制器为指示灯控制器。通过提示控制器指示充电状态，提高换电操作效率。可以理解，指示灯也可以替换为声音播报或声光或其他提示方式。需要说明的是，提示控制器与管理控制器类似，在此不再详细赘述。
59.下面对换电站的工作过程进行说明：
60.当电池箱10在电动工程机械等设备上耗电到低电量需要补电时，由图10的运输车30将电池箱10从设备上转运至换电站进行充电。
61.如图8所示，每个充电仓内的两个导轨呈平行状，且中间位置设置有第一定位孔5121。定位销131的头部呈半锥型，方便定位销131插入第一定位孔5121。电池箱10上的把手15与电池箱10的端面安装连接，定位座132与电池箱10的端面底部外侧安装连接，两排滚轮平行安装在电池箱10底部，滚轮的安装面与把手15的安装面垂直。
62.当电池箱10从设备上转运至换电站进行充电时，将图10的运输车停放到图5的充电仓前方，将运输车的导轨调至与充电仓的导轨对齐，拔掉图10的定位销131，通过把手15将电池箱10沿导轨通过滚轮推上充电仓；此时，如图7和图9所示，电池箱10上的定位柱插入第三定位孔5111，电池箱10上的快换插头与图7的快换插座连接。然后，电池箱10上的定位销131穿过定位座132插入第一定位孔5121，将电池箱10固定在充电仓上，以防止电池箱10滑落。
63.当电池箱10安放至充电仓后，如图11所示，管理控制器通过第一信号线确认电池箱10与充电仓建立电气连接，通过第二信号线给电池箱10提供控制电源，此时，电池箱10的bms被唤醒。管理控制器通过can1将电池箱10与充电仓建立电气连接状态发送给充电桩，充电桩收到电气连接状态后，通过can1与电池箱10的bms进行交互。电池箱10的bms根据自身soc值向充电桩发送充电请求电压及请求电流，充电桩收到请求电压及请求电流指令后，通过信号控制接触器1导通，进而给充电仓1的电池箱10充电。当电池箱10的电量充满，soc值达到100％时，电池箱10的bms发出的请求电压及请求电流为“0”，充电桩通过信号控制接触器1断开，充电终止。与此同时，充电桩实时将充电状态上传can1总线，管理控制器实时从can1总线上读取充电状态，并将此状态通过can2发送给指示灯控制器，指示灯控制器根据
接收到充电仓的充电状态控制指示灯点亮状态。当充电状态为空置时，指示灯控制器不发任何控制信号，指示灯熄灭状态；当充电状态为正在充电时，指示灯控制器通过第三信号线控制指示灯绿色闪烁；当充电状态为充电完成时，指示灯控制器通过第四信号线控制指示灯绿色常亮；当充电状态为充电故障时，指示灯控制器通过第五信号线信号控制指示灯红色闪烁。
64.如图11所示，充电仓1到充电仓n并列运行，控制方法一致；指示灯1到指示灯n并列运行，控制方法一致；且充电仓与指示灯一一对应。
65.当电池箱10在换电站充电完成，再将电池箱10通过图10的运输车运回到设备上进行放电使用。
66.如图12所示，整体can拓扑分为两路，can1上分布有管理控制器、充电桩、充电仓1到充电仓n；can2上分布有管理控制器、指示灯控制器。
67.需要说明的是，电动工程机械为电动挖掘机、电动起重机、电动钻机等等。
68.本实用新型还提供了一种运输车30，如图9和图10所示，其包括：支撑板31和支撑轮32，支撑板31沿竖直方向可升降地设置，支撑板31的下方设有可转动的若干支撑轮32，支撑板31适于供电池箱10在其上移动。支撑板31可升降地设置，并可以将支撑板31上升至与水平板512在同一高度，便于将电池箱10从工程机械或换电站上拖到运输车30上及从运输车30上推至工程机械或换电站上，实现人工手动换电，提高了换电便利性。
69.在本实施例中，支撑板31上设有配合结构，配合结构与电池箱10的定位部配合，以限制电池箱10的位置，防止电池箱10发生移动的情况，实现对电池箱的定位。优选地，配合结构包括第一配合结构311和第二配合结构312。
70.优选地，配合结构的第一配合结构适于与电池箱10的第一定位件12配合，以限制电池箱10在垂直于其移动方向的第一方向上的移动，进而实现对电池箱10在第一方向上的定位。第一配合结构与第一定位结构的结构相同，在此不再详细赘述。
71.优选地，配合结构的第二配合结构312适于与电池箱10的第二定位件13配合，以限制电池箱10在其移动方向的移动，实现电池箱10在移动方向上的定位。第二配合结构312与第二定位结构的结构相同，在此不再详细赘述。
72.在本实施例中，支撑板31上设有扶手33，扶手33的设置便于换电人员推拉运输车，此时运输车30为手推车。可以理解，在其他实施例中，运输车为机动车。
73.从以上的描述中，可以看出，本实用新型的上述的实施例实现了如下技术效果：
74.1、电池箱10通过便携式运输车转运到换电站后，将电池箱10装入充电仓进行充电，通过管理控制器与充电仓、充电桩进行交互统一管理，实现各个电池仓并行独立运行工作，提高充电效率；
75.2、对电池箱10的充电状态通过声光报警等形式进行预报，实现不同电池箱不同电量同时充电，且对充电状态进行预报，提高换电操作效率；
76.3、通过手动便携式运输车转运电池箱10，运行可靠，操作方便。
77.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。