CN218892447U - 一种换电站能源管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种换电站能源管理系统，该系统应用于移动式换电站，移动式换电站包括移动电池站和控制平台，移动电池站通过电线与控制平台连接，移动电池站上设置有换电电池，控制平台上设置有换电机器人和控制室，该系统用于协调管理移动式换电站的能源与通信，该系统包括供电模块、监测模块、运输装置和通信模块。本实用新型通过通信装置将移动式换电站、运输车和充电站通信连接，分别监测移动电池站的供电使用情况和换电电池的电量情况，提前检测到供电能源不够和可用换电电池不足的情况以便及时补充，从而避免车辆堆积排队等待换电电池充电的情况，实现车辆与换电站保持协调统一。

Description

一种换电站能源管理系统

技术领域

本实用新型涉及换电站技术领域，尤其涉及一种换电站能源管理系统。

背景技术

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源,其中纯电动汽车作为新能源汽车的一种,近年来发展迅速,且随着电池技术和充换电技术的发展革新,纯电动汽车已经并不仅局限于应用在一般民用车或公共交通工具上，越来越多的商用车也开始使用纯电驱动，如轻卡、重卡、拖车等，而大部分商用车工作场地都具有特殊性，且结合商用车本身需要持续作业无休的特点，商用车如何与换电站保持协调统一，从而使得作业效率最大化是当下针对商用车的换电站能源管理的重要研究方向。

目前，针对于如矿卡一类的换电站大多都是固定式换电站，随着矿山作业位置的推进，矿卡回换电站更换电池的路程也逐渐增加，虽然矿卡司机可以根据电池电量与里程关系灵活调节区换电站换电时机，但是换电站无法及时掌握每一辆矿卡的换电时机，进一步无法掌控对更换下的电池的充电时间，于是会出现可用的电池数量不足，矿卡需要排队等待电池充满电后再进行换电。此外，也有部分公司研发设计了移动式换电站，虽然可以有效减少矿车因路程增加而产生的能源浪费，但是依然没有协调好从换电站的自身能耗和换电的能源管理问题。

发明内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本实用新型第一方面提出了一种换电站能源管理系统，所述系统应用于移动式换电站，所述移动式换电站包括移动电池站和控制平台，所述移动电池站通过电线与所述控制平台连接，所述移动电池站上设置有换电电池，所述控制平台上设置有换电机器人和控制室，所述系统包括：

供电模块，所述供电模块设置在所述移动式换电站上，用于给所述移动电池站和所述控制平台供电；

监测模块，所述监测模块分别与所述供电模块和所述移动式换电站连接，用于监测所述控制平台的能耗与所述移动电池站上换电电池的电量；

运输装置，在所述移动电池站上换电电池为空电池的数量满足预设条件，且所述运输装置内替换电池站上的换电电池为满电电池时，所述运输装置内的运输车运输所述替换电池站至所述移动式换电站，并将所述移动电池站运输至充电站给所述空电池充电；

通信模块，所述通信模块用于实现所述控制平台、所述运输装置和充电站间的通信连接。

可选的，所述供电模块包括：

第一供电部分，所述第一供电部分设置在所述移动电池站上，所述第一供电部分用于给所述换电机器人和控制室供电；

第二供电部分，所述第二供电部分设置在所述控制室内，所述第二供电部分为备用供电，所述第二供电部分在所述移动电池站和所述控制平台断开连接时为所述控制平台供电。

可选的，所述监测模块包括：

供电监测部分，所述供电监测部分分别与所述第一供电部分、所述第二供电部分、所述换电机器人和所述控制室连接，所述供电监测部分用于监测所述换电机器人和所述控制室运行过程中的能耗；

换电监测部分，所述换电监测部分与所述移动电池站连接，所述换电监测部分用于监测所述移动电池站上所述换电电池的电量状态。

可选的，所述通信模块包括通信装置、云服务器、站段服务器和可视化系统，其中，

所述通信装置分别设置在所述控制平台、所述运输车和充电站处，将所述控制平台、所述运输车和所述充电站通信连接；

所述可视化系统分别安装在所述控制平台和所述充电站上，用于展示数据信息；

所述站段服务器安装在所述控制室内。

可选的，所述第一供电部分包括第一电池，所述第一电池为可充电锂电子电池。

可选的，所述第二供电部分包括电性连接的不间断ups电源和逆变器，所述ups电源内设置有第二电池，所述逆变器的输入电压范围为165-219V，所述逆变器的输出电压为380V。

可选的，所述换电监测部分包括电压检测电路、测温电路和第一控制箱，其中，

所述移动电池站设置有多个电池位，每个所述电池位均设置有一组电压检测电路和一组测温电路，所述电压检测电路用于检测所述电池位是否安置换电电池以及安置的换电电池的电量信息，所述测温电路用于检测所述换电电池的温度；

所述第一控制箱安装在所述移动电池站上，所述第一控制箱与每个所述电池位均连接，且第一控制箱与所述控制室连接；

所述第一控制箱接收所述电压检测电路和所述测温电路的电信号并转换所述电信号为数据信息，传输所述数据信号给所述控制室。

可选的，所述供电监测部分包括第二控制箱，所述第二控制箱与所述第二供电部分连接，所述第二控制箱设置有切换电路和能耗检测装置，其中，

所述能耗检测装置用于检测所述换电机器人的运行能耗，在所述换电机器人欠载运行时，所述能耗检测电路箱传输信号给所述切换电路，所述切换电路切断所述换电机器人的供电。

可选的，所述控制室设置有警报装置，所述警报装置与所述站段服务器通信连接，所述警报装置包括指示灯和警报铃，当监测到异常情况时，所述警报装置报警，并在所述站段服务器记录异常数据。

本实用新型的有益效果：

通过通信装置将移动式换电站、运输车和充电站通信连接，分别监测移动电池站的供电使用情况和换电电池的电量情况，提前检测到供电能源不够和可用换电电池不足的情况以便及时补充，从而避免车辆堆积排队等待换电电池充电的情况，实现车辆与换电站保持协调统一。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施例提出的移动式换电站的结构示意图；

图2是根据本实用新型示例性实施例示出的换电站能源管理系统的框图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

图1是根据本实用新型示例性实施例示出的移动式换电站的结构示意图，首先对该移动式换电站作具体说明，该换电站用于给矿山作业的电动矿卡车辆提供换电服务。

该移动式换电站由两部分组成，包括移动电池站和控制平台，移动电池站通过电线与控制平台连接，移动电池站上设置有换电电池，换电电池为矿卡的电池，控制平台上设置有换电机器人和控制室,换电机器人从矿卡车上取下没电的电池放置在移动电池站上，再从移动电池站上抓取一个满电的换电电池安装到矿卡车辆上，控制室负责监测控制换电过程，该移动式换电站采用直流电池供电。

另外，移动式换电站的驻点位置是根据作业位置推进而改变的，每次更换完驻点位置后，换电站往返充电站的时间也对应改变，为了保证工程进度不停滞，矿车每次来换电站时都有足够数量的满电的换电电池才能避免矿卡排队等待换电的情况发生。

图2是根据本实用新型示例性实施例示出的换电站能源管理系统的框图，如图2所示，该换电站能源管理系统包括供电模块、监测模块、运输装置和通信模块，下面依次对每个模块或装置进行具体说明。

具体地说，供电模块包括第一供电部分和第二供电部分。如图1与图2所示，第一供电部分设置在移动电池站上，第一供电部分用于给换电机器人和控制室供电，第一供电部分包括第一电池，第一电池为可充电锂电子电池。

一种可能的实施例中，第一供电电池工作电压范围在165-219V，工作温度范围在-40-85℃。

如图1和图2所示，第二供电部分设置在控制室内，第二供电部分包括电性连接的不间断ups电源和逆变器，ups电源内设置有第二电池，逆变器的输入电压范围为165-219V，逆变器的输出电压为380V，在移动式换电站正常工作时，第一供电部分和第二供电部分电性连接，第一供电部分的第一电池通过逆变器输出380V的交流电，输出的交流电用于运行换电机器人和控制室的设备。

另外，第二供电部分为备用供电，第二供电部分在移动电池站和控制平台断开连接时为控制平台供电，即移动电池站的换电电池均为空电池时，需要更换新的移动电池站时，或第一供电部分由于故障意外断电时。

由于移动式换电站自身的供电和移动电池站的满电换电电池数量是协调管理能源的关键，具体的对监测模块进行说明。

如图1和图2所示，监测模块包括供电监测部分与换电监测部分，其中，供电监测部分与第一供电部分、第二供电部分、换电机器人和控制室均连接，供电监测部分用于监测换电机器人和控制室运行过程中的能耗，供电监测部分包括第二控制箱，第二控制箱与第二供电部分连接，第二控制箱设置有切换电路和能耗检测装置，其中，能耗检测装置用于检测换电机器人的运行能耗，在换电机器人欠载运行时，能耗检测电路箱传输信号给切换电路，切换电路切断换电机器人的供电。

换电监测部分与移动电池站连接，换电监测部分用于监测移动电池站上换电电池的电量状态。

具体的说，换电监测部分包括电压检测电路、测温电路和第一控制箱，其中，

移动电池站设置有多个电池位，每个电池位均设置有一组电压检测电路和一组测温电路，电压检测电路用于检测电池位是否安置换电电池以及安置的换电电池的电量信息，测温电路用于检测换电电池的温度；第一控制箱安装在移动电池站上，第一控制箱与每个电池位均连接，且第一控制箱与控制室连接；第一控制箱接收电压检测电路和测温电路的电信号并转换电信号为数据信息，传输数据信号给控制室。

如图1和图2所示，运输装置包括运输车和替换电池站，其中，替换电池站与移动电池站完全相同，在移动电池站上换电电池为空电池的数量满足预设条件，且运输装置内替换电池站上换电电池为满电电池时，运输装置内的运输车运输替换电池站至移动式换电站，并将移动电池站运输至充电站给空电池充电。

具体的说，换电站能源管理系统通过换电监测部分获取移动电池站的可用换电电池数量n，并从云服务器和站段服务器获取每个换电电池被更换的平均时间t以及运输装置从充电站到移动式换电站的移动时间T，当满足(n-1)*t<T时，控制室向充电站发送运输指令。

一种可能的实施例中，根据移动电池站上共设置九个电池位，其中七个电池位装有满电的换电电池，当七个满电电池全部被换到矿卡上后，被换下的空电池需要运送回充电站充电。

如图1和图2所示，通信模块包括通信装置、云服务器、站段服务器和可视化系统，其中，通信装置分别设置在控制平台、运输车和充电站处，将控制平台、运输车和充电站通信连接；可视化系统分别安装在控制平台和充电站上，用于展示数据信息；站段服务器安装在控制室内。

另外，本实用新型实施例内的控制室设置有警报装置，警报装置与站段服务器通信连接，警报装置包括指示灯和警报铃，当监测到异常情况时，警报装置报警，并在站段服务器记录异常数据。

本实用新型实施例通过通信装置将移动式换电站、运输车和充电站通信连接，分别监测移动电池站的供电使用情况和换电电池的电量情况，提前检测到供电能源不够和可用换电电池不足的情况以便及时补充，从而避免车辆堆积排队等待换电电池充电的情况，实现车辆与换电站保持协调统一。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种换电站能源管理系统，其特征在于，所述系统应用于移动式换电站，所述移动式换电站包括移动电池站和控制平台，所述移动电池站通过电线与所述控制平台连接，所述移动电池站上设置有换电电池，所述控制平台上设置有换电机器人和控制室，所述系统包括：

供电模块，所述供电模块设置在所述移动式换电站上，用于给所述移动电池站和所述控制平台供电；

监测模块，所述监测模块分别与所述供电模块和所述移动式换电站连接，用于监测所述控制平台的能耗与所述移动电池站上换电电池的电量；

运输装置，在所述移动电池站上换电电池为空电池的数量满足预设条件，且所述运输装置内替换电池站上换电电池为满电电池时，所述运输装置内的运输车运输所述替换电池站至所述移动式换电站，并将所述移动电池站运输至充电站给所述空电池充电；

通信模块，所述通信模块用于实现所述控制平台、所述运输装置和充电站间的通信连接，并展示监测数据。

2.根据权利要求1所述的换电站能源管理系统，其特征在于，所述供电模块包括：

第一供电部分，所述第一供电部分设置在所述移动电池站上，所述第一供电部分用于给所述换电机器人和控制室供电；

第二供电部分，所述第二供电部分设置在所述控制室内，所述第二供电部分为备用供电，所述第二供电部分在所述移动电池站和所述控制平台断开连接时为所述控制平台供电。

3.根据权利要求2所述的换电站能源管理系统，其特征在于，所述监测模块包括：

供电监测部分，所述供电监测部分分别与所述第一供电部分、所述第二供电部分、所述换电机器人和所述控制室连接，所述供电监测部分用于监测所述换电机器人和所述控制室运行过程中的能耗；

换电监测部分，所述换电监测部分与所述移动电池站连接，所述换电监测部分用于监测所述移动电池站上所述换电电池的电量状态。

4.根据权利要求1所述的换电站能源管理系统，其特征在于，所述通信模块包括通信装置、云服务器、站段服务器和可视化系统，其中，

所述通信装置分别设置在所述控制平台、所述运输车和充电站处，将所述控制平台、所述运输车和所述充电站通信连接；

所述可视化系统分别安装在所述控制平台和所述充电站上，用于展示数据信息；

所述站段服务器安装在所述控制室内。

5.根据权利要求2所述的换电站能源管理系统，其特征在于，所述第一供电部分包括第一电池，所述第一电池为可充电锂电子电池。

6.根据权利要求2所述的换电站能源管理系统，其特征在于，所述第二供电部分包括电性连接的不间断ups电源和逆变器，所述ups电源内设置有第二电池，所述逆变器的输入电压范围为165-219V，所述逆变器的输出电压为380V。

7.根据权利要求3所述的换电站能源管理系统，其特征在于，所述换电监测部分包括电压检测电路、测温电路和第一控制箱，其中，

所述移动电池站设置有多个电池位，每个所述电池位均设置有一组电压检测电路和一组测温电路，所述电压检测电路用于检测所述电池位是否安置换电电池以及安置的换电电池的电量信息，所述测温电路用于检测所述换电电池的温度；

所述第一控制箱安装在所述移动电池站上，所述第一控制箱与每个所述电池位均连接，且第一控制箱与所述控制室连接；

所述第一控制箱接收所述电压检测电路和所述测温电路的电信号并转换所述电信号为数据信息，传输所述数据信息给所述控制室。

8.根据权利要求3所述的换电站能源管理系统，其特征在于，所述供电监测部分包括第二控制箱，所述第二控制箱与所述第二供电部分连接，所述第二控制箱设置有切换电路和能耗检测装置，其中，

所述能耗检测装置用于检测所述换电机器人的运行能耗，在所述换电机器人欠载运行时，所述能耗检测电路箱传输信号给所述切换电路，所述切换电路切断所述换电机器人的供电。

9.根据权利要求4所述的换电站能源管理系统，其特征在于，所述控制室设置有警报装置，所述警报装置与所述站段服务器通信连接，所述警报装置包括指示灯和警报铃，当监测到异常情况时，所述警报装置报警，并在所述站段服务器记录异常数据。

Images