CN115257453A - 移动充换电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动充换电系统，该移动充换电系统包括至少两台移动能源车、一台移动换电车；所述移动能源车上拉载有若干块电池包，用于往返于所述移动换电车的工作区域与充电站之间，并转运所述电池包；所述移动换电车用于进行自车上亏电电池包与所述移动能源车上满电电池包之间的换装，以及需换电的车辆的亏电电池包与移动能源车上满电电池包之间的换装；所述移动能源车和所述移动换电车通过云平台互联。本发明实施例提供的技术方案，充电和换电分离，提供更高效地移动式换电，解决了现有换电系统受环境限制的问题，提高了换电效率。

Description

移动充换电系统

技术领域

本发明涉及换电技术领域，尤其涉及一种移动充换电系统。

背景技术

电动汽车迎来了良好的发展机遇，而换电模式作为电动汽车补能方式的一种，相比充电方式具有快速补能，对电网更友好，电池寿命长等优点越来越被更多的用户尤其是以汽车为生产资料的商用车用户所推崇。

但是存在由于属地基建审批难，电网铺设困难，工地随时转移等因素造成的固定换电站不易落地或不合适的情况。

发明内容

本发明提供了一种移动充换电系统，以解决现有换电的局限性。

本发明提供了一种移动充换电系统，包括至少两台移动能源车、一台移动换电车、充电站和云平台；

所述移动能源车上拉载有若干块电池包，用于往返于所述移动换电车的工作区域与充电站之间，并转运所述电池包；

移动换电车用于进行自车上亏电电池包与所述移动能源车上满电电池包之间的换装，以及需换电的车辆的亏电电池包与移动能源车上满电电池包之间的换装；

所述云平台用于获取所述移动能源车、所述移动换电车以及所述充电站的实时信息，已实现所述移动能源车、所述移动换电车以及所述充电站之间的互联。

可选地，所述移动能源车上设置有充电插座盒，所述移动能源车上的换电电池包通过充电插座盒里的插座与所述充电站的充电桩连接，以进行补能。

可选地，所述移动能源车包括牵引头，还包括与所述牵引头连接的半挂车或其它货运车辆，所述半挂车拉载所述电池包。

可选地，所述移动换电车上设置有引导装置，用于引导移动能源车和用户亏电车辆精确停车入位。

可选地，所述移动换电车包括换电机器人，所述换电机器人能够进行X、 Y、Z三个方向的移动，所述换电机器人包括沿X向前后运行的导轨机构，沿 Y向左右运行的伸缩机构，沿Z向上下运行的运动机构。

可选地，所述换电机器人上安装有视觉识别传感器和/或距离传感器，用于基于所述视觉识别传感器和/或距离传感器指示引导需要换电车辆和所述移动能源车精确停车到位、换电开始和结束。

可选地，所述移动换电车上设置有防护外罩，用于保护所述换电机器人，并在换电时所述防护外罩飞翼开启或侧帘式拉开。

可选地，所述云平台用于根据换电区域的换电情况，将换电进度发送给所述移动能源车，以实现至少两台所述移动能源车的精确调度。

可选地，所述云平台用于与用户终端进行通信，用于将充电站是否正常运营、是否有满电电池包、是否有车辆在进行换电中等的至少一种信息发送至所述用户终端。

可选地，所述充电站安装有若干和所述移动能源车运营效率匹配的充电桩以及通讯控制系统，用于为所述移动能源车上电池进行充电补能的同时还监控电池包括的各项安全指标，并将所述安全指标上传至所述云平台。

本发明实施例的技术方案，移动充换电系统中移动换电车、移动能源车和充电站、云平台配合。移动能源车负责完成供电进程，移动换电车负责换电进行，充电和换电分离，充电和换电可以同步进行，提升换电灵活性，提供了高效率的换电。移动能源车和移动换电车可以随时移动，提供的移动换电站模式相比固定换电站模式拥有更好的灵活性，可以随项目进展和场景需求随时迁移。而且移动能源车和移动换电车可随时转移，不用受充电站位置的限制，可以将充电站建设在低价电区域或绿电区域，通过移动能源车实现电池的转运，减少成本投入，增加运营收入，提升经济效益。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1是根据本发明实施例提供的一种移动充换电系统的示意图；

图2是根据本发明实施例提供的一种移动充换电系统中移动能源车、移动换电车、需要换电的车辆并排停放进行换电工作的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是本发明实施例提供的一种移动充换电系统的示意图，图2是本发明实施例提供的一种移动充换电系统中移动能源车、移动换电车、需要换电的车辆并排停放进行换电工作的示意图，其中。移动能源车和需换电车辆可以进行位置互换。本发明实施例可适用于移动充换电的情况。具体地，该移动充换电系统可以适用于固定换电站由于电网铺设困难，基建审批困难不易建设落地，项目位置随时迁移的周期性作业场景，以便于满足用户移动换电的需求。例如可以适用无电力供应的矿山沙场运输，土建，地铁路桥建筑工地渣土运输，港口货物运输，A.B点高频短倒等场景。移动充换电系统相当于移动式换电站，能提升换电灵活性，可随时转移，更能满足特定场景下用户实际需求。当然该移动充换电系统同时也适用于固定换电站的应用场景。

请参考图1和图2，本发明实施例提供的移动充换电系统包括：移动换电车1、至少两台移动能源车3、充电站和云平台4；

移动能源车3上拉载有若干块电池，电池可以是电池包，移动能源车3用于往返于移动换电车1的工作区域与充电站之间，并转运电池包。移动换电车1用于进行自车上亏电电池包与移动能源车3上满电电池包之间的换装，以及需换电的车辆2上的亏电电池包与移动能源车上满电电池包之间的换装，电池包的换装可以在移动换电车1的工作区域进行。云平台 4用于获取移动能源车3、移动换电车1以及充电站的实时信息，以实现移动能源车3、移动换电车1以及充电站之间的通讯信息互联。

移动换电车1用于为需要换电的车辆换电。例如需要换电的车辆2行驶到移动换电车1旁边的工作区域5，移动换电车1将移动能源车3上装载的满电电池包与需换电的车辆2上的亏电电池包进行换装。当然需要换电的车辆2上的电池包也可是非亏电电池包，只要车辆有换电需求，需要换电的车辆移动到移动换电车1的工作区域，可以请求移动换电车进行换电，启动换电操作。移动换电车1上可设置有换电机器人11，换电机器人 11实现亏电电池包和满电电池包之间的换装。

在工作过程中，移动能源车3往返于移动换电车1的工作区域与充电站之间。移动能源车3能够将充电站充满的电池包通过装载装置装载在自车上之后运输到移动换电车1所在换电区域，或者移动能源车3将自车上的电池包通过自带的充电座在充电站充满电之后运输到移动换电车1所在换电区域。移动能源车3移动到移动换电车1的工作区域之后，可以向移动换电车发出信息，告知移动换电车已可进行换电，或者移动换电车主动识别到匹配的移动能源车之后，移动换电车1将需换电车上的亏电电池包与移动能源车3上的满电电池包进行换装。移动能源车3和移动换电车 1协同配合作业，移动换电车1移动到一个区域后，能够对该区域附近多辆需要换电的车辆换电，提高了换电效率。在图2所示的移动充换电系统中，移动能源车3和需要换电的车辆分别移动到了移动换电车1的两侧的工作区域，实现换电过程。可以看到，电池的充电过程、移动能源车3转运电池的转运过程、以及移动换电车1的换电过程是分开分别进行的，相对于换电机器人和拉载电池的移动能源车布置在同一辆车上的换电站的模式，此发明公布的移动充换电系统的换电效率大大提升了，一台移动换电车可以服务多台移动能源车，进而匹配更多块电池包，提升服务车辆数量。

在实际应用中，根据换电区域实际项目需求，在移动充换电系统中一般可配置2-n辆移动能源车3，n大于2。例如工作于移动换电车 1的换电区域一辆移动能源车3，往返于移动换电车1和充电站之间的运输途中若干辆移动能源车3，充电站若干辆移动能源车，以便于电池充电、电池运输效率和移动换电车上换电机器人的机械换装效率达到高度匹配。另外，在工作过程中，移动能源车3在充电站充满电后可以驶向不同的换电区域进行换电，可以提高移动能源车3的作业效率和能源使用的效率。

云平台4用于获取移动能源车3、移动换电车1以及充电站的实时信息，以实现移动能源车3、移动换电车1以及充电站之间的通讯信息互联。移动能源车3、移动换电车1和充电站之间可以通过云平台进行相互通信。例如云平台4可以控制多辆移动能源车3和移动换电车1的配合，保证移动换电车1能够及时为需要换电的车辆进行换电。移动换电车1也可以移动，能够根据云平台的控制或者云平台的通信信息移动到需要换电的车辆的附近。例如，云平台可以接收用户终端的请求，向用户发送合适的移动换电车1的信息，例如发送距离用户车辆最近的移动换电车，或者预估能够最快到达用户车辆的移动换电车。云平台也可以设置移动换电车1和用户车辆的之间的一个中间汇合点，将汇合点的位置信息发送至移动换电车1和用户终端，以便移动换电车1通过牵引头牵引能够最快到达用户车辆进行换电。云平台向移动能源车3和移动换电车1发送位置信息，控制移动能源车3向移动换电车1或者充电站进行移动，移动能源车3向云平台4上传自身车辆位置信息以及拉载的电池的数量、电池状态等。在移动换电车1与需要换电的车辆进行匹配上之后，云平台4将移动换电车1的位置信息、以及换电进度等发送至附近的移动能源车3，移动能源车3根据换电进度运输电池至移动换电车。移动换电车1、移动能源车3、充电站和云平台4四个产品组合应用，达到高效率的移动换电的目的。

本发明实施例中，充电和换电分离，充电和换电可以同步进行，提升换电灵活性，提供高效率的换电。移动能源车和移动换电车可以随时移动，提供的移动换电站模式相比固定换电站模式拥有更好的灵活性，可以随项目进展和场景需求随时迁移。而且移动能源车和移动换电车可随时转移，不用受充电站位置的限制，可以将充电站建设在低价电或者绿电区域，通过移动能源车实现电池的转运，减少成本投入，增加运营收入，提升经济效益。

现有技术中，通常换电机器人和电池都布置在一台车上，本发明实施例提供的技术方案中，一辆移动换电车1与至少两台移动能源车3组合配合使用，换电机器人1设置于移动换电车1上，移动能源车3拉载电池，对需要运输的电池进行转运，可以最大限度的提高移动换电车1上换电机器人11的机械效率利用率，节省换电机器人的投入成本。

在本发明实施例的一种可选实施方式中，移动能源车3上设置有充电插座盒，移动能源车3上的换电电池包通过充电插座盒里的插座与充电站的充电桩连接，以进行补能。移动能源车3设置有具备密封性能的充电插座盒，移动能源车3行驶到充电站之后，移动能源车3上的电池包可以通过充电插座盒里面的插座和充电站端的充电桩连接直接补能。移动能源车3可以包括牵引头和半挂车，半挂车拉载有电池包。移动能源车3的牵引头将半挂车运送至移动换电车的换电区域后，牵引头可以驶离将换完电的另一台移动能源半挂车运送至低价充电站，以便于提高牵引头的使用效率，减少成本投入。本发明实施例提供的技术方案，移动能源车3和移动换电车1配合使用，充电站可以设置在电厂附近等低价电或绿电区域，充电站的站内安装有若干和移动能源车3运营效率匹配的充电桩以及通讯控制系统.为移动能源车3上电池包进行充电补能的同时可以时时监控电池包的各项安全指标包括充电进度，例如监控SOH(State Of Health，电池健康状态)、SOC(State of Charge，电池荷电状态)、SOE(state of energy，电池剩余电量)等。充电站可以将电池包的各项安全指标上传至云平台，以使云平台做出换电决策。

本发明实施例中，换电机器人11能够进行X、Y、Z三个方向的移动，具体地，换电机器人包括沿X向前后运行的导轨机构，沿Y向左右运行的伸缩机构，沿Z向上下运行的运动机构，用于实现换电。换电机器人11 上安装有视觉识别传感器和/或距离传感器，用于基于所述视觉识别传感器和/或距离传感器检测换电区域附近的需要换电的车辆或者移动能源车，指示引导需要换电的车辆和移动能源车精确停车到位、换电开始和结束。例如换电机器人通过视觉识别传感器和距离传感器中的至少一种感知需要换电的车辆位置，根据需要换电车辆的位置，发出语音或者展示出引导标志指引需要换电的车辆达到移动换电车一侧特定位置。当然，换电机器人也可以通过视觉识别传感器和距离传感器中的至少一种感知移动能源车的位置，根据能源车的位置，发出语音或者指引标记指引移动能源车到达移动换电车另一侧特定位置。移动换电车可以是半挂车也可以是其它车辆，换电机器人供电方式可以在半挂车上单独配备一块自供电电池，也可以利用牵引头或者其他外接电源实现电源供给。换电机器人在具备X,Y,Z 三个方向移动的基础上可根据需要配备旋转机构，旋转机构在X,Y,Z三个方向移动基础上进行旋转，以将电池快速精确放置到位，以便于提升换电成功率和换电效率。

参考图2，移动换电车1、移动能源车3、和需换电的车辆2依次并排停放。移动换电车1的换电区域的地面可以设置引导标志来辅助移动能源车和用户需要换电车辆停车入位，可选地，引导标志可以是能够进行引导的任意标志或者各种标志的组合，示例性地，引导标志包括停车线，减速带中的至少一种。

为了更好地辅助移动能源车和用户需要换电的车辆停车入位，在本发明实施例的一种可选实施方式中，移动换电车上设置有引导装置，用于将引导标志展在所述移动换电车的工作区域。引导装置可以是伸缩机构，伸缩机构可以伸缩出车辆，伸缩机构上设置有引导标志。在伸缩机构伸缩出来之后，引导标志被相应展示出来在换电区域或者换电区域附近，指引移动能源车或者需要换电的车辆移动到换电区域，伸缩机构可以有电机和一些辅助组件进行驱动。引导装置也可以是投影装置，可以将引导标志投影出来，指引移动能源车或者需要换电的车辆移动到换电区域。在不需要进行换电的时候，例如移动换电车在移动过程中，移动换电车可以控制引导装置将引导标志收起。

请参考图2，移动换电车1上可以设置防护外罩，用于保护换电机器人，便于保护换电机器人总成不受外部污染干扰等，并在换电时防护外罩飞翼开启或侧帘式拉开。图2所示为防护外罩飞翼开启的状态。在非换电阶段，移动换电车1将防护外罩收缩或者关上。

在本发明实施例中，云平台用于根据换电区域的换电情况，将换电进度发送给移动能源车，以实现至少两个移动能源车的精确调度。

云平台用于与用户终端进行通信，用于将充电站是否正常运营、是否有满电电池包、是否有车辆在进行换电中的至少一种信息发送至所述用户终端。

具体地，云平台至少具备以下三个功能：

云平台功能1：云平台通过通讯协议与充电站的充电桩互联，实现远程对充电电池状态参数、充电桩的运行状态的安全监控。充电站的充电桩将充电电池的状态参数、充电桩的运行状态发送至云平台，云平台进行状态监控。

云平台功能2：移动换电车、移动能源车和需要换电的车辆每个车安装有车载SMU(T-Box)，三车将每车实时信息上传至云平台，通过云平台实现三车信息互联。云平台根据换电区域的换电情况时时将换电进度发送给充电站端的移动能源车，实现2-n辆移动能源车的精确调度，达到充电端和换电端的高效匹配。移动换电车将换电进度状态信息发送至云平台，云平台根据移动能源车的位置以及换电进度，对2-n辆移动能源车的精确调度，以实现在移动换电车将一辆移动能源车满电电池换完前，及时将另一辆移动能源车调度到移动换电车换电区域。例如在移动换电车换电开始后，云平台向移动换电车附近的移动能源车发送调度指令，通知移动能源车移动至该移动换电车。在换电结束之前移动能源车达到该移动换电车。每辆移动能源车可拉有多块电池，可以支持车辆工作场景的多辆用户车来换电。

云平台和SMU(T-box换电控制器)组合具有识别需要换电车辆停车到位，识别需要换电车辆的刹车、上下电等状态，并可控制电池加解锁等状态保证需要换电车安全启动换电，识别并控制换电结束。云平台获取需要换电车辆的是否停车到位、刹车、上下电等状态，具体可以根据移动换电车发送的识别的需要换电车辆的信息以及需要换电车辆的位置确定。例如在识别到需要换电车辆停车到位之后，获取需要换电车辆的刹车状态、上下电等状态，根据刹车状态，上下电状态确定需要换电车辆车已经停车下电，向移动换电车发送启动换电指令，移动换电车进行换电操作，保证需要换电车安全启动换电。云平台和SMU(T-box换电控制器)组合可控制电池加解锁，例如云平台在向移动换电车发送启动换电指令之前，控制电池加锁，在发送启动换电指令之后，控制电池解锁，更进一步确保安全换电。

云平台功能3：云平台具备与需换电车用户端APP交互的功能，并显示用户所换上的满电电池参数信息，例如满电率、SOC、SOH。云平台还可以将换电情况例如哪个时间段换电车次少，是否需要等待，等待时长等信息发送至用户端APP。同时云平台与用户端APP交互，根据已设定的收费方式进行运营结算。

综上，本发明实施例提供的移动充换电系统至少具有如下优势：

1.移动充换电系统构成的移动换电站相比固定换电站能提升换电站灵活转移性能，实现换电站快速部署。例如能够应用于固定换电站由于电网铺设困难，基建审批困难不易建设落地，项目位置随时迁移的周期性作业场景，以便于满足用户移动换电的需求。还可以适用无电力供应的矿山沙场运输，土建，地铁路桥建筑工地渣土运输，港口货物运输，A.B点高频短倒等场景。

2.移动换电站相比固定换电站拥有更好的灵活性，可以随项目进展和场景需求随时迁移。

3.电池的充电和换电进行分离，充电站可以有选择性的建设在低价电或绿电区域，获取低价电后通过一定半径范围内的移动能源车将电池转运至工作场地进行换电，减少成本投入，增加运营收入，提升经济效益，主力节能减排。

4.相比现有技术中换电机器人和电池都布置在一台车上，本申请中1 辆移动换电车与2-n台移动能源车组合，可以最大限度的提高换电机器人的机械效率利用率，参考图2中用户车2和移动能源车3位置可以互换，以便于提高每次移动能源车更换时的更换速度，节省换电时间。

5.通过云平台实现信息互联，根据换电区域的移动换电车的换电进度实时将换电进度发送给充电站端的移动能源车，实现2-n辆移动能源车的精确调度，达到充电端和换电端的高效匹配，提高了提高换电效率。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种移动充换电系统，其特征在于，包括至少两台移动能源车、一台移动换电车和充电站，云平台；

所述移动能源车上拉载有若干块电池包，用于往返于所述移动换电车的工作区域与充电站之间，并转运所述电池包；

所述移动换电车用于进行自车上亏电电池包与所述移动能源车上满电电池包之间的换装，以及需换电车辆的亏电电池包与移动能源车上满电电池包之间的换装；

所述移动能源车和所述移动换电车通讯通过云平台互联。

2.根据权利要求1所述的移动充换电系统，其特征在于，所述移动能源车上设置有充电插座盒，所述移动能源车上的换电电池包通过充电插座盒里的插座与所述充电站的充电桩连接，以进行充电补能。

3.根据权利要求2所述的移动充换电系统，其特征在于，所述移动能源车包括牵引头，还包括与所述牵引头连接的半挂车或其它货运车辆，所述半挂车拉载所述电池包。

4.根据权利要求1所述的移动充换电系统，其特征在于，所述移动换电车上设置有引导装置，用于引导移动能源车和用户车精确停车入位。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的移动充换电系统，其特征在于，所述移动换电车包括换电机器人，所述换电机器人能够进行X、Y、Z三个方向的移动，所述换电机器人包括沿X向前后运行的导轨机构，沿Y向左右运行的伸缩机构，沿Z向上下运行的运动机构。

6.根据权利要求5所述的移动充换电系统，其特征在于，所述换电机器人上安装有视觉识别传感器和/或距离传感器，用于基于所述视觉识别传感器和/或距离传感器指示引导需要换电车辆和所述移动能源车精确停车到位、换电开始和结束。

7.根据权利要求5所述的移动充换电系统，其特征在于，所述移动换电车上设置有防护外罩，用于保护所述换电机器人，并在换电时所述防护外罩飞翼开启或侧帘式拉开。

8.根据权利要求1所述的移动充换电系统，其特征在于，所述云平台用于根据换电区域的换电情况，将移动换电车换电进度，移动能源车充电情况等信息进行交互，以实现至少两个所述移动能源车的精确调度。

9.根据权利要求1所述的移动充换电系统，其特征在于，所述云平台用于与用户终端进行通信，用于将充电站是否正常运营、是否有满电电池包、是否有车辆在进行换电中的至少一种信息发送至所述用户终端。

10.根据权利要求1所述的移动充换电系统，其特征在于，所述充电站安装有若干和所述移动能源车运营效率匹配的充电桩以及通讯控制系统，用于为所述移动能源车上电池进行充电补能的同时还监控电池包括的各项安全指标，并将所述安全指标上传至所述云平台。

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