电动挖掘机的拖车式电源系统技术领域：
本实用新型涉及工程机械领域，特别涉及新型电动挖掘机的拖式电源车
及电气系统，具体地说，是电动挖掘机的拖车式电源系统。
背景技术：
目前，传统的液压挖掘机一般采用内燃机为一次动力，具有依赖石油资
源，污染大的缺点。电动化成为挖掘机一个重要发展方向。另外，在我国的
某些特别的地域，电力资源特别丰富，电价非常便宜，使用电动挖掘机不仅
方便，而且还会大幅降低耗能成本。随着我国城市建设日趋成熟，供电方便
的、家用的或小微工程使用的或其他特殊场合使用的电动挖掘机会具有一定
的市场潜力。
目前，不论电动挖掘机本身还是其供电系统，尚无成熟工程化产品，技
术上仍需解决一些关键技术问题。在电动挖掘机的移动电源供电方案中，现
阶段，基于换电思想的拖式电源车是电动挖掘机可行的方案之一，相较于在
标准的自行车辆上安装电源系统，拖式电源车的优势是具有供电方便、结构
简单、成本低的特点，其基本思路在电动挖掘机后面拖动一安装电源设备拖
式车辆为电动挖掘机提供电源，耗完电后，更换为另一电源车供电，宜于采
用换电模式。
挖掘机分为上车系统和下车系统，电动挖掘机的电源需要由位于地面的
拖式电源车传输到挖掘机的上车系统上，作业时由于挖掘机频繁移动和转向、
挖掘机的上车系统相对下车系统频繁回转，引起拖式电源车底盘的冲击、电
缆的卷绕、弯曲、与机械的干涉、摩擦等问题。现有的电动挖掘机的拖式电
源车方案，为解决这些问题，不得不采用了复杂的机构，降低了可靠性和经
济性。
因此，亟需设计一种能够降低电源车的冲击、摆脱电缆的束缚，有效避
免电缆的卷绕、弯曲的新型电动挖掘机拖车电源系统。
发明内容：
为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供电动挖掘机的拖车式电源
系统，能够降低电源车的冲击、摆脱电缆的束缚，有效避免电缆的卷绕、弯
曲。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型提供电动挖掘机的拖车式电源系统，该拖车式电源系统包括
拖式电源车和电动挖掘机两部分，拖式电源车和电动挖掘机各由机械系统和
电气系统组成，拖式电源车机械系统包括底盘，该底盘由电源车车架、支撑
轮、转向轮和牵引钩构成，支撑轮、转向轮和牵引钩固定安装在电源车车架
上；拖式电源车的电气系统包含充电机、拖式电源车电池、电池管理模块、
ZIGBEE收发模块、逆变控制模块和第一插座，充电机与拖式电源车电池连接，
拖式电源车电池与逆变控制模块连接，逆变控制模块与第一插座连接，电池
管理模块与充电机、逆变控制模块、拖式电源车电池和ZIGBEE收发模块连接，
充电机在拖式电源车充电时与外部电源连接；电动挖掘机的机械系统包括上
车架、下车架和驾驶室，下车架固定安装有支架，拖式电源车的底盘通过水
平销与支架连接；电动挖掘机的电气系统包括第一电缆、集流环、第二电缆、
第二插座、变频器、充电器、电动挖掘机电池、收发模块、显示器和电机，
第一电缆连接一插座和集流环，集流环与第二插座相连，第二电缆连接集流
环和第二插座，第二插座与变频器和充电器相连，变频器与电机相连，充电
器与电动挖掘机电池相连。
所述的第一电缆固定在电动挖掘机的下车架上。
所述的第二电缆固定在电动挖掘机的上车架上。
所述的集流环安装在上车架和下车架之间，并且位于电动挖掘机上车系
统的回转中心。
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是：
1、本实用新型的基本思路基于换电思想，采用拖式电源车为电动挖掘机
提供一次动力，为安装在电动挖掘机上车架上的电动机提供电源，并为安装
在电动挖掘机上车系统上的电池提供充电电源。
2、本实用新型拖式电源车与电动挖掘机采用水平销连接，在平面无相对
转动，降低了电源车的冲击。
3、本实用新型由于第一电缆固定在电动挖掘机的下车架上、第二电缆固
定在电动挖掘机的上车架上，电动挖掘机上车系统、下车系统之间电气连接
采用集流环的特殊电气连接结构，使得所有的动力输电电缆都可固定，有效
避免了输电电缆的干涉、缠绕、弯曲等状态，提高了供电的可靠性和安全性、
简化了机械系统。
4、本实用新型拖式电源车与电动挖掘机之间的信息传输采用了ZIGBEE
收发模块，实现了拖式电源车与电动挖掘机短距离无线通讯，简化了通讯系
统，提高了可靠性，易于扩展和智能化。
综上所述，本实用新型降低了拖式电源车的冲击，摆脱了电缆的束缚，
有效地避免了电缆的卷绕、弯曲与机械的干涉、摩擦等问题，简化了结构、
提高了安全性和经济性。
附图说明：
图1是本实用新型拖式电源车与电动挖掘机连接示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是本实用新型电动挖掘机拖式电源车供电系统原理图。
图中附图标记：
1-拖式电源车；2-电源车车架；3-支撑轮；4-转向轮；5-牵引钩；6水
平销；7-支架；8-电动挖掘机；9-上车架；10-下车架；11-驾驶室；12-充电
机；13-拖式电源车电池；14-电池管理模块；15-ZIGBEE收发模块；16-逆变
控制模块；17-第一插座；18-第一电缆；19-集流环；20-第二电缆；21-第二
插座；22-变频器；23-充电器；24-电动挖掘机电池；25-收发模块；26-显示
器；27-电机；28-外部电源。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。但不应
将此理解为本实用新型的上述主题的范围仅限于下述实施例。
传统的液压挖掘机包括上车系统和下车系统，上车系统的上车架9是上
车系统的安装基础，下车系统的下车架10是下车系统的安装基础。在传统的
液压挖掘机的上车系统上安装了柴油机、液压泵、发电机、电池、驾驶室等
装置。柴油机为一次动力，带动液压泵为位于上车系统和下车系统上的液压
执行机构(液压油缸或液压马达)提供动力。与此同时，柴油机驱动发电机
为上车系统上的电池充电，用于挖掘机作业的控制、照明等。下车架安装了
“四轮一带”和行走马达等。上车架9与下车架10通过回转轴承连接。由于
上车系统相对下车系统转动，上车系统与下车系统之间的液压系统采用了液
压回转接头连接。
对照图1-图3，本实用新型提供一种电动挖掘机的拖车式电源系统，基
本思路采用拖式电源车1为电动挖掘机8提供一次动力，该拖车式电源系统
包括拖式电源车1和电动挖掘机8两部分，拖式电源车1和电动挖掘机8各
由机械系统和电气系统组成。
拖式电源车1机械系统包括底盘等，该底盘由电源车车架2、支撑轮3、
转向轮4和牵引钩5构成。支撑轮3、转向轮4和牵引钩5固定安装在电源
车车架2上，支撑轮3支撑电源车1的主要重量，转向轮4方便拖式电源车
1转向并在驻车时起辅助支撑作用，牵引钩5在换电时由其他车辆通过牵引
钩5牵引拖式电源车1行走。
拖式电源车1的电气系统包括充电机12、拖式电源车电池13、电池管理
模块14、ZIGBEE收发模块15、逆变控制模块16和第一插座17等。其中充
电机12与拖式电源车电池13连接，拖式电源车电池13与逆变控制模块16
连接，逆变控制模块16与第一插座17连接，电池管理模块14与充电机12、
逆变控制模块16、拖式电源车电池13和ZIGBEE收发模块15连接，充电机
12在拖式电源车1充电时与外部电源28连接。充电机12用于拖式电源车电
池13的充电，逆变控制模块16将拖式电源车电池13的直流电转换成交流电。
电池管理模块14主要对拖式电源车电池13充放电等进行管理。ZIGBEE收发
模块15将拖式电源车1的信息通过ZIGBEE模块与电动挖掘机8上的收发模
块25实现短距离无线通讯，并在驾驶室11的显示器26上显示出来。
电动挖掘机8的机械系统包括上车架9、下车架10和驾驶室11等，下
车架10固定安装有支架7，拖式电源车1的底盘通过水平销6与支架7连接，
既保证了拖式电源车1与电动挖掘机8连接后在高低不平路面上支撑轮3始
终与地面接触，又使得电动挖掘机8频繁转向时，拖式电源车1与电动挖掘
机8不会相对转向，避免拖式电源车1受到大的冲击。
电动挖掘机8的电气系统包括第一电缆18、集流环19、第二电缆20、
第二插座21、变频器22、充电器23、电动挖掘机电池24、收发模块25、显
示器26和电机27。其中第一电缆18固定在下车架10上，并与第一插座17
和集流环19相连，集流环19与第二插座21相连，第二电缆20固定在挖掘
机的上车架9上，用以连接集流环19和第二插座21。第二插座21与变频器
22和充电器23相连，变频器22与电机27相连，充电器23与电动挖掘机电
池24相连。集流环19安装在上车架9和下车架10之间，保证上车系统和下
车系统相对转动时电气连接，并且集流环19位于电动挖掘机8上车系统的回
转中心，用以连接位于拖式电源车1的电气系统和位于电动挖掘机8的电气
系统。变频器22用于为电机27提供合适的电源控制，如频率、相数、电压、
过压欠、欠压保护等。电机27安装在上车架9上，用于驱动电动挖掘机8上
的液压泵，为位于上车系统和下车系统上的液压执行机构(液压油缸或液压
马达)提供动力。充电器23为电动挖掘机电池24充电，电动挖掘机电池24
为电动挖掘机8控制及照明等供电。
具体操作步骤如下：
(1)电动挖掘机8作业时运行到待施工现场。
(2)用其他车辆将拖式电源车1拖挂到待施工现场。
(3)将电动挖掘机8与拖式电源车1通过水平销6和第一插座17、第
一电缆18进行机械和电气连接。
(4)电动挖掘机8开始作业，直至拖式电源车1的电池需要充电时。
(5)解除电动挖掘机8与拖式电源车1的机械和电气连接，将待充电的
拖式电源车1由其他车辆拖挂至可充电的场所重新充电。
(6)将另一充好电的拖式电源车1与电动挖掘机8连接，完成换电程序，
电动挖掘机8即可继续作业。