CN115649002A - 真空磁悬浮列车换电站及电池包更换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种真空磁悬浮列车换电站及电池包更换方法，该换电站包括电池存储仓、换电室、换电升降平台及轨道组件和快换控制模块，换电室包括真空管道密封单元、换电密封单元、常压获得模块和真空获得模块，真空管道密封单元用于实现待更换电池包所在列车段的真空管道的密封，换电密封单元用于实现换电室的密封，常压获得模块用于将待更换电池包所在的列车段的真空管道恢复常压环境，真空获得模块用于将待更换电池包所在的列车段的真空管道恢复真空环境，快换控制模块分别与电池存储仓、换电室和换电升降平台及轨道组件连接。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中在真空下对电池进行充换电所导致的电池寿命短，电池系统可靠性低的技术问题。

Description

真空磁悬浮列车换电站及电池包更换方法

技术领域

本发明涉及真空管道列车换电技术领域，尤其涉及一种真空磁悬浮列车换电站及电池包更换方法。

背景技术

电池包快速更换技术(快换)已经在新能源汽车中有所应用，包括特斯拉、北汽新能源、蔚来汽车、众泰汽车等，其中北汽新能源的快换电动出租车EU300 已经在北京大规模推广，具体如图3和图4所示。电池快换时间可控制在5min 以内，快换可靠性高，快换电池包质保寿命可达到6年60万公里(非快换电池包质保仅5年15万公里)。

现有技术中，蔚来汽车有限公司所申请的公开号为CN106143183A，名称为“电动汽车小型自动充换电站”的专利申请，具体如图5和图6所示，图5示出了换电站内部有电池存储模块211和起降机模块212，能够将换电站内部的电池取出用于电池更换，图6示出了换电站的系统构成图，控制系统分为人机交互界面、充换电控制模块，通信模块，其中充换电控制模块分为换电平台、换电系统、充电平台。

然而，现有技术中所提供的自动充换电站适用于常压环境下的充换电，其换电步骤具体包括：确认车辆进入换电室；确认更换电池型号并有满足需求的新电池；车辆和电池间断开电连接，并打开电池紧固开关使其能够被取下，车辆发出换电启动信号至换电站；换电站接收换电启动信号，并启动换电；换电升降平台进入换电室取出电池，并把旧电池放入电池存储仓进行充电；换电升降平台从电池存储仓内取出新电池，并把新电池装入车辆中；换电站发出换电完成信号；车辆接收换电完成信号，车辆和电池间恢复电连接，并锁死电池紧固开关；车辆准备发车。该种换电技术针对的是常压环境，在进行换电时无需进行压力调节，在检测汽车进入预定位置后，即可驱使换电升降平台进行换电。然而，对于真空磁悬浮列车而言，一般电池在充放电过程中会产生气体，引起电池鼓胀，如果电池直接暴露在真空管道内，电池可能会过度膨胀，甚至爆炸，充电式电池寿命也比换电式低50％以上。因此，现有技术中的充换电站无法直接用于真空磁悬浮列车中。

发明内容

本发明提供了一种真空磁悬浮列车换电站及电池包更换方法，能够解决现有技术中在真空下对电池进行充换电所导致的电池寿命短，电池系统可靠性低的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种真空磁悬浮列车换电站，真空磁悬浮列车换电站包括：电池存储仓，电池存储仓用于存储电池包以及对电池包进行充放电；换电室，换电室包括真空管道密封单元、换电密封单元、常压获得模块和真空获得模块，真空管道密封单元用于实现待更换电池包所在列车段的真空管道的密封，换电密封单元用于实现换电室的密封，常压获得模块用于将待更换电池包所在的列车段的真空管道恢复常压环境，真空获得模块用于将待更换电池包所在的列车段的真空管道恢复真空环境；换电升降平台及轨道组件，换电升降平台及轨道组件用于实现待更换电池包和满电电池包在电池存储仓和换电室之间的移动，其中，当换电密封单元打开时，换电升降平台及轨道组件可进入待更换电池包所在的车厢内部以接收待更换电池；快换控制模块，快换控制模块分别与电池存储仓、换电室和换电升降平台及轨道组件连接，快换控制模块用于根据车辆是否到达换电室以控制真空管道密封单元的开闭、用于根据换电需求控制换电密封单元的开闭、用于根据列车是否进入设定快换位置以及换电需求控制常压获得模块的开闭、用于控制换电升降平台及轨道组件从电池存储仓内取放电池包、用于控制换电升降平台及轨道组件携带电池包在电池存储仓和换电室之间移动、用于控制电池包的通断电以及用于根据是否完成电池包的更换以控制真空获得模块的开闭。

进一步地，快换控制模块包括管道密封控制单元、换电密封控制单元、取放控制单元、移动控制单元、通断电控制单元、常压控制单元和真空控制单元，管道密封控制单元与真空管道密封单元连接，管道密封控制单元用于根据车辆是否到达换电室控制真空管道密封单元的开闭；换电密封控制单元与换电密封单元连接，换电密封控制单元用于根据换电需求控制换电密封单元的开闭；移动控制单元与换电升降平台及轨道组件连接，移动控制单元用于控制换电升降平台及轨道组件从电池存储仓内取放电池包以及控制换电升降平台及轨道组件携带电池包在电池存储仓和换电室之间移动，通断电控制单元与电池包连接，通断电控制单元用于控制电池包的通断电；常压控制单元与常压获得模块连接，常压控制单元用于根据列车是否进入设定快换位置以及换电需求控制常压获得模块的开闭；真空控制单元与真空获得模块连接，真空控制单元用于根据是否完成电池包的更换以控制真空获得模块的开闭。

进一步地，快换控制模块还包括电量检测单元，电量检测单元与电池包连接，电量检测单元用于检测电池包的电量以确认车辆的换电需求。

进一步地，快换控制模块还包括电池型号检测单元，电池型号检测单元分别与电池包和移动控制单元连接，电池型号检测单元用于检测电池包的电池型号并将电池包的电池型号发送至移动控制单元，移动控制单元可根据电池包的电池型号将对应于电池型号的满电电池包通过换电升降平台及轨道组件送至换电室。

进一步地，快换控制模块还包括位置检测模块，位置检测模块用于检测车辆是否到达换电室。

进一步地，换电升降平台及轨道组件包括换电升降平台和轨道组件，换电升降平台可带动电池包沿竖直方向的移动以及沿轨道组件移动，轨道组件设置在换电室与电池存储仓之间。

进一步地，换电升降平台包括电池托盘、平台车、第一支柱、第二支柱和驱动组件，第一支柱的中部与第二支柱的中部铰接连接以构成X型结构，平台车具有移动槽，第一支柱的一端可移动地设置在移动槽内，第二支柱的一端可移动地设置在移动槽内，第一支柱的另一端与第二支柱的另一端均与电池托盘可转动连接，驱动组件用于驱动第一支柱和第二支柱沿移动槽移动。

进一步地，驱动组件包括第一电机、第一凸轮、第二电机和第二凸轮，第一凸轮与第二凸轮的结构相同且保持同步运动，第一凸轮与第一电机的转动轴固定连接，第一支柱的一端与第一凸轮相抵接；第二凸轮与第二电机的转动轴固定连接，第二支柱的一端与第二凸轮相抵接。

根据本发明的另一方面，提供了一种真空磁悬浮列车的电池包更换方法，该真空磁悬浮列车的电池包更换方法使用如上所述的真空磁悬浮列车换电站。

进一步地，电池包更换方法包括：判断车辆是否到达换电室位置，当车辆到达换电室位置时，确认电池包是否需要更换，当电池包需要更换时，确认电池包的电池型号；将电池包所在列车段的真空管道由真空恢复至常压，断开待更换电池包与车辆之间的连接，打开换电密封单元，将待更换电池包取下并放至换电升降平台及轨道组件，换电升降平台及轨道组件将待更换电池包送至电池存储仓，并从电池存储仓中取出与待更换电池包的电池型号相对应的满电电池放置在换电升降平台及轨道组件，换电升降平台及轨道组件将满电电池送至换电室并将满电电池装入车辆中；换电完成后，将车辆与满电电池间恢复电连接，关闭换电密封单元，将电池包所在列车段的真空管道由常压恢复至真空，完成电池包的更换。

应用本发明的技术方案，提供了一种真空磁悬浮列车换电站，该真空磁悬浮列车换电站通过设置常压获得模块和真空获得模块，通过快换控制模块监测列车是否到达换电室以控制真空管道密封单元的开闭，当列车到达换电室时，控制打开真空管道密封单元，将列车电池包对应的列车段和真空管道密封，通过常压获得模块把待更换电池包所在的列车段的真空管道的压力由真空调整为常压；打开换电密封单元，控制换电升降平台及轨道组件从换电室外进入，换下低电量的旧电池包；控制换电升降平台及轨道组件从电池存储仓中取出满电电池并安装在原电池包位置处，换电完成后，换电密封单元关闭，使换电室与外界环境隔绝，通过真空获得模块把待更换电池包所在的列车段的真空管道的压力由常压调整为真空环境；关闭真空管道密封单元，换电室对真空管道开放，为磁悬浮列车发车做准备。此种方式与现有技术相比，通过设计适用于真空环境的换电站，配合真空管道换电列车的设计，使列车能够在5min至10min内快速补电，此种方式有效解决了列车的补电难题，延长电池寿命，降低电池全生命周期成本，增加电池系统可靠性。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。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示出了根据本发明的具体实施例提供的真空磁悬浮列车换电站的结构示意图；

图2示出了根据本发明的具体实施例提供的换电升降平台的结构示意图；

图3和图4示出了现有技术中所提供的全自动换电站的结构示意图；

图5示出了现有技术中所提供的换电站内部示意图；

图6示出了现有技术中所提供的换电站系统构成图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、换电室；20、换电升降平台；21、电池托盘；22、平台车；23、第一支柱；231、第一支柱本体；232、第一连接轴；233、第二连接轴；24、第二支柱；241、第二支柱本体；242、第三连接轴；243、第四连接轴；100、真空磁悬浮列车；200、常压设备舱；300、电池包。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种真空磁悬浮列车换电站，该真空磁悬浮列车换电站包括电池存储仓、换电室10、换电升降平台及轨道组件和快换控制模块，电池存储仓用于存储电池包以及对电池包进行充放电，换电室10包括真空管道密封单元、换电密封单元、常压获得模块和真空获得模块，真空管道密封单元用于实现待更换电池包所在列车段的真空管道的密封，换电密封单元用于实现换电室10的密封，常压获得模块用于将待更换电池包所在的列车段的真空管道恢复常压环境，真空获得模块用于将待更换电池包所在的列车段的真空管道恢复真空环境，换电升降平台及轨道组件用于实现待更换电池包和满电电池包在电池存储仓和换电室10之间的移动，其中，当换电密封单元打开时，换电升降平台及轨道组件可进入待更换电池包所在的车厢内部以接收待更换电池，快换控制模块分别与电池存储仓、换电室10和换电升降平台及轨道组件连接，快换控制模块用于根据车辆是否到达换电室10以控制真空管道密封单元的开闭、用于根据换电需求控制换电密封单元的开闭、用于根据列车是否进入设定快换位置以及换电需求控制常压获得模块的开闭、用于控制换电升降平台及轨道组件从电池存储仓内取放电池包、用于控制换电升降平台及轨道组件携带电池包在电池存储仓和换电室10之间移动、用于控制电池包300的通断电以及用于根据是否完成电池包300的更换以控制真空获得模块的开闭。

应用此种配置方式，提供了一种真空磁悬浮列车换电站，该真空磁悬浮列车换电站通过设置常压获得模块和真空获得模块，通过快换控制模块监测列车是否到达换电室以控制真空管道密封单元的开闭，当列车到达换电室时，控制打开真空管道密封单元，将列车电池包对应的列车段和真空管道密封，通过常压获得模块把待更换电池包所在的列车段的真空管道的压力由真空调整为常压；打开换电密封单元，控制换电升降平台及轨道组件从换电室外进入，换下低电量的旧电池包；控制换电升降平台及轨道组件从电池存储仓中取出满电电池并安装在原电池包位置处，换电完成后，换电密封单元关闭，使换电室与外界环境隔绝，通过真空获得模块把待更换电池包所在的列车段的真空管道的压力由常压调整为真空环境；关闭真空管道密封单元，换电室对真空管道开放，为磁悬浮列车发车做准备。此种方式与现有技术相比，通过设计适用于真空环境的换电站，配合真空管道换电列车的设计，使列车能够在5min至10min内快速补电，此种方式有效解决了列车的补电难题，延长电池寿命，降低电池全生命周期成本，增加电池系统可靠性。

进一步地，在本发明中，为了实现电池包的自动更换，可将快换控制模块配置为包括管道密封控制单元、换电密封控制单元、取放控制单元、移动控制单元、通断电控制单元、常压控制单元和真空控制单元，管道密封控制单元与真空管道密封单元连接，管道密封控制单元用于根据车辆是否到达换电室10控制真空管道密封单元的开闭；换电密封控制单元与换电密封单元连接，换电密封控制单元用于根据换电需求控制换电密封单元的开闭；移动控制单元与换电升降平台及轨道组件连接，移动控制单元用于控制换电升降平台及轨道组件从电池存储仓内取放电池包以及控制换电升降平台及轨道组件携带电池包在电池存储仓和换电室10之间移动，通断电控制单元与电池包连接，通断电控制单元用于控制电池包的通断电；常压控制单元与常压获得模块连接，常压控制单元用于根据列车是否进入设定快换位置以及换电需求控制常压获得模块的开闭；真空控制单元与真空获得模块连接，真空控制单元用于根据是否完成电池包的更换以控制真空获得模块的开闭。

此外，在本发明中，为了能够判断是否需要对电池包进行更换，可将快换控制模块配置为还包括电量检测单元，电量检测单元与电池包连接，电量检测单元用于检测电池包的电量以确认车辆的换电需求。

应用此种配置方式，通过电量检测单元实时检测电池包的剩余电量，当电池包的剩余电量超过设定剩余电量阈值时，此时认为电池包的电量充足，无需进行电池包更换，因此当列车经过换电站时无需停车；当电池包的剩余电量小于设定剩余电量阈值时，此时认为电池包的电量不足，需要进行电池包更换，因此当列车经过换电站时需要停车进行电池包更换。

在本发明中，为了进一步地提高电池更换效率，可将快换控制模块配置为还包括电池型号检测单元，电池型号检测单元分别与电池包和移动控制单元连接，电池型号检测单元用于检测电池包的电池型号并将电池包的电池型号发送至移动控制单元，移动控制单元可根据电池包的电池型号将对应于电池型号的满电电池包通过换电升降平台及轨道组件送至换电室10。

应用此种配置方式，当电量检测单元实时检测到电池包的剩余电量小于设定剩余电量阈值时，此时认为电池包的电量不足，需要进行电池包的更换。通过电池型号检测单元检测电池包的型号，可提前根据电池包的型号选取对应型号的满电电池，移动控制单元可根据电池包的电池型号将对应于电池型号的满电电池包通过换电升降平台及轨道组件送至换电室10，由此能够有效提高电池包的更换效率。

进一步地，在本发明中，快换控制模块还包括位置检测模块，位置检测模块用于检测车辆是否到达换电室10。在此种配置方式下，当电量检测单元实时检测到电池包的剩余电量小于设定剩余电量阈值时，此时认为电池包的电量不足，需要进行电池包的更换，通过位置检测模块检测车辆的实时位置，当车辆到达换电室10时，即可控制列车停止以进行电池包的更换。

此外，在本发明中，为了实现电池包在电池存储仓和换电室之间的移动，可将换电升降平台及轨道组件配置为包括换电升降平台20和轨道组件，换电升降平台20用于带动电池包沿竖直方向的移动以及沿轨道组件移动，轨道组件设置在换电室10与电池存储仓之间。

在此种配置方式下，当列车到达换电站后，换电升降平台20沿竖直方向向上移动，将待更换电池包放置在换电升降平台20上，换电升降平台20沿竖直方向向下移动，并可沿轨道组件由换电室10移动至电池存储仓，并放置在电池存储仓进行充电；此时，将对应电池型号的满电电池放置在换电升降平台20上，换电升降平台20沿轨道组件由电池存储仓移动至换电室10，换电升降平台沿竖直方向向上移动至设定位置，此时可将满电电池安装在电池包所在位置。

进一步地，在本发明中，为了实现电池包的顺利更换，可将换电升降平台 20配置为包括电池托盘21、平台车22、第一支柱23、第二支柱24和驱动组件，第一支柱23的中部与第二支柱24的中部铰接连接以构成X型结构，平台车22 具有移动槽，第一支柱23的一端可移动地设置在移动槽内，第二支柱24的一端可移动地设置在移动槽内，第一支柱23的另一端与第二支柱24的另一端均与电池托盘21可转动连接，驱动组件用于驱动第一支柱23和第二支柱24沿移动槽移动。

在此种配置方式下，当需要拿取待更换电池包或将满电电池送入常压车厢时，驱动组件驱动第一支柱23和第二支柱24沿移动槽移动，第一支柱和第二支柱相互靠近，此时可带动电池托盘沿竖直方向向上移动；当需要将待更换电池包送至电池存储仓时，驱动组件驱动第一支柱23和第二支柱24沿移动槽移动，第一支柱和第二支柱相互远离，此时可带动电池托盘沿竖直方向向下移动。

具体地，在本发明中，驱动组件包括第一电机、第一凸轮、第二电机和第二凸轮，第一凸轮与第二凸轮的结构相同且保持同步运动，第一凸轮与第一电机的转动轴固定连接，第一支柱23的一端与第一凸轮相抵接；第二凸轮与第二电机的转动轴固定连接，第二支柱24的一端与第二凸轮相抵接。在此种配置方式下，通过第一支柱23和第二支柱的端部分别与第一凸轮和第二凸轮相抵接，由此能够实现电池托盘沿竖直方向的移动。

作为本发明的一个具体实施例，第一支柱23包括第一支柱本体231、第一连接轴232和第二连接轴233，第二支柱24包括第二支柱本体241、第三连接轴242和第四连接轴243，第一连接轴232设置在第一支柱本体231的一端，第二连接轴233设置在第一支柱本体231的另一端，第一支柱本体231通过第二连接轴233与电池托盘可转动连接，第一支柱本体231通过第一连接轴232可移动地设置在移动槽内；第三连接轴242设置在第二支柱本体241的一端，第四连接轴243设置在第二支柱本体241的另一端，第二支柱本体241通过第四连接轴243与电池托盘可转动连接，第二支柱本体241通过第三连接轴242可移动地设置在移动槽内。第一连接轴232与第一凸轮相抵接，第三连接轴242 与第二凸轮相抵接。

根据本发明的另一方面，提供了一种真空磁悬浮列车的电池包更换方法，该真空磁悬浮列车的电池包更换方法使用如上所述的真空磁悬浮列车换电站。该电池包更换方法包括：判断车辆是否到达换电室10位置，当车辆到达换电室 10位置时，确认电池包是否需要更换，当电池包需要更换时，确认电池包的电池型号；将电池包所在列车段的真空管道由真空恢复至常压，断开待更换电池包与车辆之间的连接，关闭换电密封单元，将待更换电池包取下并放至换电升降平台及轨道组件，换电升降平台及轨道组件将待更换电池包送至电池存储仓，并从电池存储仓中取出与待更换电池包的电池型号相对应的满电电池放置在换电升降平台及轨道组件，换电升降平台及轨道组件将满电电池送至换电室10并将满电电池装入车辆中；换电完成后，将车辆与满电电池间恢复电连接，打开换电密封单元，将电池包所在列车段的真空管道由常压恢复至真空，完成电池包的更换。

应用此种配置方式，提供了一种真空磁悬浮列车的电池包更换方法，该电池包更换方法在进行电池更换时，通过对电池包所在的环境压力进行调整，使得电池包能够在常压环境下进行更换，此种方式与现有技术相比，使列车能够在5min至10min内快速补电，有效解决了列车的补电难题，延长电池寿命，降低电池全生命周期成本，增加电池系统可靠性。

为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1和图2对本发明所提供的真空磁悬浮列车换电站及换电方法进行详细说明。

如图1至图2所示，根据本发明的具体实施例提供了一种真空磁悬浮列车换电站，该真空磁悬浮列车换电站包括电池存储仓、换电室10、换电升降平台及轨道组件和快换控制模块，电池存储仓用于存储电池包以及对电池包进行充放电，电池存储仓内有电池存储支架，支架上存储若干个电池包；存储仓内可对电池包进行充放电，充电时可支持电池包原设计的热管理系统和电气控制策略，如支持电池液冷方案并按电池充放电策略进行充放电；存储仓内通过空调等热管理措施，保持电池处于适宜的环境温度。

换电室10是换电升降平台进行换电的位置，位于真空磁悬浮列车100的下部，换电室10包括真空管道密封单元、换电密封单元、常压获得模块和真空获得模块，在本实施例中，换电密封单元为换电密封门，真空管道密封单元为真空管道密封门，真空管道密封单元用于实现待更换电池包所在列车段的真空管道的密封，换电密封单元用于实现换电室10的密封，常压获得模块用于将待更换电池包所在的列车段的真空管道恢复常压环境，真空获得模块用于将待更换电池包所在的列车段的真空管道恢复真空环境，换电升降平台及轨道组件用于实现待更换电池包和满电电池包在电池存储仓和换电室10之间的移动，其中，列车驶入车站前，真空管道密封门关闭，换电密封门关闭；列车驶入既定位置后，在进行换电前，真空管道密封门打开，将列车待换电池包对应的列车段和真空管道密封，通过常压获得模块将待换电池包对应的真空管道的压力由真空调整为常压；换电密封门打开时，换电升降平台及轨道组件从换电室外进入待更换电池包所在的车厢内部，换下低电量的旧电池；换电完成后，换电密封门关闭，使换电室与外界环境隔绝，通过真空获得模块把将待换电池包对应的真空管道及换电室内的压力由常压调整为真空；真空管道密封门关闭，换电室对真空管道开放，为发车做好准备。

换电升降平台及轨道组件是实现换电的机械结构，在列车和电池存储仓之间布置换电轨道(类似现有的列车轨道)。换电升降平台及轨道组件配置为包括换电升降平台20和轨道组件，换电升降平台20用于实现带动电池包沿竖直方向的移动，换电升降平台20可沿轨道组件水平移动，也可以托举电池包上下移动。换电升降平台20在换电室内把列车的低电量的旧电池取下，沿着轨道组件把旧电池放入电池存储仓并取出高电量的新电池(以下简称新电池)，沿着轨道组件把新电池送入换电室完成换电。

换电升降平台20包括电池托盘21、平台车22、第一支柱23、第二支柱24 和驱动组件，第一支柱23的中部与第二支柱24的中部铰接连接以构成X型结构，平台车22具有移动槽，第一支柱23的一端可移动地设置在移动槽内，第二支柱24的一端可移动地设置在移动槽内，第一支柱23的另一端与第二支柱 24的另一端均与电池托盘21可转动连接，驱动组件用于驱动第一支柱23和第二支柱24沿移动槽移动。

快换控制模块分别与电池存储仓、换电室10和换电升降平台及轨道组件连接，快换控制模块包括管道密封控制单元、换电密封控制单元、取放控制单元、移动控制单元、通断电控制单元、常压控制单元、真空控制单元、电量检测单元、电池型号检测单元、压力检测模块和位置检测模块，快换控制模块负责确认列车的换电需求、确认电池型号、检测电池包所对应的真空管道内的压力、确认电池包或车辆已经进入可换电位置、确认换电室内的压力情况，控制换电车升降平台从电池存储仓内取出/放入电池包，控制换电升降平台携带新/旧电池在电池存储仓和换电室间转移，确保换电升降平台能够在换电室完成换电任务，发出快换开始/结束信号使车辆和电池包之间断电/通电。

在本实施例中，电池包换电具体包括如下步骤：判断车辆是否到达换电室 10位置，当车辆到达换电室10位置时，确认电池包是否需要更换，当电池包需要更换时，确认电池包的电池型号并有满足需求的新电池；将电池包所在列车段的真空管道由真空恢复至常压，检测真空管道内的压力，当真空管道内的压力处于常压环境时，断开待更换电池包与车辆之间的连接，并打开电池紧固开关使其能够被取下，车辆发出换电启动信号至换电站，并打开常压舱门，使电池漏出；换电站接收换电启动信号，并启动换电，打开换电密封门，换电升降平台进入换电室，将待更换电池包取下并放至换电升降平台及轨道组件，换电升降平台及轨道组件将待更换电池包送至电池存储仓进行充电，并从电池存储仓中取出与待更换电池包的电池型号相对应的满电电池放置在换电升降平台及轨道组件，换电升降平台及轨道组件将满电电池送至换电室10并将满电电池装入车辆中；换电站发出换电完成信号，列车接收换电完成信号，列车与满电电池间恢复电连接，并锁死电池紧固开关，关闭常压舱门，使电池不再漏出，关闭换电密封单元，将电池包所在列车段的真空管道由常压恢复至真空，完成电池包的更换，车辆准备发车。

综上所述，本发明提供了一种真空磁悬浮列车换电站，该列车换电站与现有技术相比，通过设计适用于真空环境的换电站，配合真空管道换电列车的设计，使列车能够在5min至10min内快速补电，此种方式有效解决了列车的补电难题，延长电池寿命，降低电池全生命周期成本，增加电池系统可靠性。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种真空磁悬浮列车换电站，其特征在于，所述真空磁悬浮列车换电站包括：

电池存储仓，所述电池存储仓用于存储电池包以及对所述电池包进行充放电；

换电室(10)，所述换电室(10)包括真空管道密封单元、换电密封单元、常压获得模块和真空获得模块，所述真空管道密封单元用于实现待更换电池包所在列车段的真空管道的密封，所述换电密封单元用于实现所述换电室(10)的密封，所述常压获得模块用于将所述待更换电池包所在的列车段的真空管道恢复常压环境，所述真空获得模块用于将所述待更换电池包所在的列车段的真空管道恢复真空环境；

换电升降平台及轨道组件，所述换电升降平台及轨道组件用于实现所述待更换电池包和满电电池包在所述电池存储仓和所述换电室(10)之间的移动，其中，当所述换电密封单元打开时，所述换电升降平台及轨道组件可进入所述待更换电池包所在的车厢内部以接收所述待更换电池；

快换控制模块，所述快换控制模块分别与所述电池存储仓、所述换电室(10)和所述换电升降平台及轨道组件连接，所述快换控制模块用于根据车辆是否到达所述换电室(10)以控制所述真空管道密封单元的开闭、用于根据换电需求控制所述换电密封单元的开闭、用于根据所述列车是否进入设定快换位置以及换电需求控制所述常压获得模块的开闭、用于控制所述换电升降平台及轨道组件从所述电池存储仓内取放电池包、用于控制所述换电升降平台及轨道组件携带电池包在所述电池存储仓和所述换电室(10)之间移动、用于控制电池包的通断电以及用于根据是否完成电池包的更换以控制所述真空获得模块的开闭。

2.根据权利要求1所述的真空磁悬浮列车换电站，其特征在于，所述快换控制模块包括管道密封控制单元、换电密封控制单元、取放控制单元、移动控制单元、通断电控制单元、常压控制单元和真空控制单元，所述管道密封控制单元与所述真空管道密封单元连接，所述管道密封控制单元用于根据所述车辆是否到达所述换电室(10)控制所述真空管道密封单元的开闭；所述换电密封控制单元与所述换电密封单元连接，所述换电密封控制单元用于根据换电需求控制所述换电密封单元的开闭；所述移动控制单元与所述换电升降平台及轨道组件连接，所述移动控制单元用于控制所述换电升降平台及轨道组件从所述电池存储仓内取放电池包以及控制所述换电升降平台及轨道组件携带电池包在所述电池存储仓和所述换电室(10)之间移动，所述通断电控制单元与所述电池包连接，所述通断电控制单元用于控制电池包的通断电；所述常压控制单元与所述常压获得模块连接，所述常压控制单元用于根据所述列车是否进入设定快换位置以及换电需求控制所述常压获得模块的开闭；所述真空控制单元与所述真空获得模块连接，所述真空控制单元用于根据是否完成电池包的更换以控制所述真空获得模块的开闭。

3.根据权利要求2所述的真空磁悬浮列车换电站，其特征在于，所述快换控制模块还包括电量检测单元，所述电量检测单元与所述电池包连接，所述电量检测单元用于检测所述电池包的电量以确认车辆的换电需求。

4.根据权利要求2所述的真空磁悬浮列车换电站，其特征在于，所述快换控制模块还包括电池型号检测单元，所述电池型号检测单元分别与所述电池包和所述移动控制单元连接，所述电池型号检测单元用于检测电池包的电池型号并将所述电池包的电池型号发送至所述移动控制单元，所述移动控制单元可根据所述电池包的电池型号将对应于所述电池型号的满电电池包通过所述换电升降平台及轨道组件送至所述换电室(10)。

5.根据权利要求2所述的真空磁悬浮列车换电站，其特征在于，所述快换控制模块还包括位置检测模块，所述位置检测模块用于检测车辆是否到达所述换电室(10)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的真空磁悬浮列车换电站，其特征在于，所述换电升降平台及轨道组件包括换电升降平台(20)和轨道组件，所述换电升降平台(20)可带动所述电池包沿竖直方向的移动以及沿所述轨道组件移动，所述轨道组件设置在所述换电室(10)与所述电池存储仓之间。

7.根据权利要求6所述的真空磁悬浮列车换电站，其特征在于，所述换电升降平台(20)包括电池托盘(21)、平台车(22)、第一支柱(23)、第二支柱(24)和驱动组件，所述第一支柱(23)的中部与所述第二支柱(24)的中部铰接连接以构成X型结构，所述平台车(22)具有移动槽，所述第一支柱(23)的一端可移动地设置在所述移动槽内，所述第二支柱(24)的一端可移动地设置在所述移动槽内，所述第一支柱(23)的另一端与所述第二支柱(24)的另一端均与所述电池托盘(21)可转动连接，所述驱动组件用于驱动所述第一支柱(23)和所述第二支柱(24)沿所述移动槽移动。

8.根据权利要求7所述的真空磁悬浮列车换电站，其特征在于，所述驱动组件包括第一电机、第一凸轮、第二电机和第二凸轮，所述第一凸轮与所述第二凸轮的结构相同且保持同步运动，所述第一凸轮与所述第一电机的转动轴固定连接，所述第一支柱(23)的一端与所述第一凸轮相抵接；所述第二凸轮与所述第二电机的转动轴固定连接，所述第二支柱(24)的一端与所述第二凸轮相抵接。

9.一种真空磁悬浮列车的电池包更换方法，其特征在于，所述真空磁悬浮列车的电池包更换方法使用如权利要求1至8中任一项所述的真空磁悬浮列车换电站。

10.根据权利要求9所述的真空磁悬浮列车的电池包更换方法，其特征在于，所述电池包更换方法包括：

判断车辆是否到达换电室(10)位置，当所述车辆到达换电室(10)位置时，确认电池包是否需要更换，当所述电池包需要更换时，确认所述电池包的电池型号；

将所述电池包所在列车段的真空管道由真空恢复至常压，断开待更换电池包与车辆之间的连接，打开换电密封单元，将所述待更换电池包取下并放至换电升降平台及轨道组件，所述换电升降平台及轨道组件将所述待更换电池包送至电池存储仓，并从所述电池存储仓中取出与所述待更换电池包的电池型号相对应的满电电池放置在所述换电升降平台及轨道组件，所述换电升降平台及轨道组件将所述满电电池送至换电室(10)并将所述满电电池装入车辆中；

换电完成后，将车辆与所述满电电池间恢复电连接，关闭换电密封单元，将所述电池包所在列车段的真空管道由常压恢复至真空，完成电池包的更换。

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