CN103241113A - 电动车辆超快速更换电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动车辆超快速更换电源系统，包括被换电池盒和待换电池盒，设置在电动车辆上的电池盒悬挂装置，用于支撑待换电池盒的待换电池盒支撑装置；用于阻挡待换电池盒的可控阻碍装置，用于承接从电动车辆的电池盒悬挂装置上换下的被换电池盒的被换电池盒承接装置，待换电池盒支撑装置与待更换电池盒的电动汽车的位置校正系统，待换电池盒和被换电池盒在被换电池盒承接装置和待换电池盒支撑装置之间的电池盒运输、移位装置。本发明使电动两轮车及电动汽车的整个换电过程缩短到几秒钟甚至更短，实现电动车辆超快速更换电池盒，解决电动车辆因电池续行程相对短、更换电池组难度大，从而导致不能迅速普及的瓶颈。

Description

电动车辆超快速更换电源系统

技术领域

本发明属于电动车辆领域，涉及一种电动汽车或电动两轮车的超快速更换电源系统，用于超快速更换电动汽车或电动两轮车的电池盒。

背景技术

随着人们生活水平的提高，私家车逐渐走入百姓家。然而，昂贵的油价导致很多用户买得起汽车却用不起车。不仅如此，作为燃油汽车动力的内燃机效率很低，不仅浪费能源，且污染排放严重。电动汽车由于其高效率，是今后的发展方向。然而现有电动汽车多使用功率密度较低的且自身密度较大的铅酸电池，由于车身所带储电系统容量有限，导致行程有限。氢燃料电动汽车虽然能像燃油汽车那样方便快捷地补充能源，但价格昂贵，且氢的制取也较复杂。采用超级电容器做储电设备的电动汽车虽然充电时间短，但高昂的价格仍然是其瓶颈，而且该技术也不太成熟。

现有电动汽车所带的储电系统质量都很大，几乎占整车质量的四分之一甚至更多。而且充电时必须把车开到加电站等有电源的地方，比较麻烦。而且现有电动汽车换电装置多是被动型，既汽车在换电池时处于静止状态，由人工或电脑操纵换电装置运动进行换电。既浪费时间，又浪费能源。

现有电动汽车的电池盒多是厚度较大的块状，且多在车体内部，更换难度大，导致现有电动汽车的更换电池系统速度还不够快。并且现有电动汽车的电池组件与控制系统的联接多是通过螺丝紧固，致使更换时间长。此外，现有电动汽车加电站的快速充电装置对储电系统会造成很大危害，加速电池的老化。以上种种原因导致电动汽车很难普及。

发明内容

鉴于以上情况，申请人针对现有电动汽车换电系统所存在的不足，经过研究改进，提供一种可以使换电全过程在动态中瞬时完成的电动车辆超快速更换电源系统。本发明同时适用于电动汽车和电动两轮车的超快速电源更换。

本发明的技术方案如下：

一种电动车辆超快速更换电源系统，包括电量耗尽的被换电池盒和满电量的待换电池盒；设置在电动车辆上的电池盒悬挂装置，电池盒悬挂在所述电池盒悬挂装置上；用于支撑待换电池盒、且可沿所述待换电池盒的电动车辆前进方向左右平移、任意倾斜的可升降的待换电池盒支撑装置；用于阻挡待换电池盒的可控阻碍装置，所述可控阻碍装置位于待换电池盒支撑装置上；用于承接从电动车辆的电池盒悬挂装置上换下的被换电池盒的被换电池盒承接装置，所述被换电池盒承接装置位于所述待换电池盒支撑装置沿所述待更换电池盒的电动车辆前进方向的最近端，并且与所述待换电池盒支撑装置联动；待换电池盒支撑装置与待更换电池盒的电动汽车的位置校正系统，所述待换电池盒支撑装置受所述位置校正系统控制；待换电池盒和被换电池盒在被换电池盒承接装置和待换电池盒支撑装置之间的电池盒运输、移位装置。

其进一步的技术方案为：所述电池盒呈大面积扁平状。

其进一步的技术方案为：所述电动车辆上具有备用电源。

其进一步的技术方案为：所述电池盒悬挂装置上具有纵向横截面为倒T型的倒T型悬挂机构；所述电池盒上表面与电池盒悬挂装置上的倒T型悬挂机构相对应的部位具有纵向横截面为倒T型的倒T型槽缺口。

其进一步的技术方案为：所述电池盒与电池盒悬挂装置的接触部位设有滑动或滚动装置。

其进一步的技术方案为：所述电池盒悬挂装置的纵向横截面为∏型。

其进一步的技术方案为：所述电动车辆为电动汽车，所述电池盒悬挂装置设置在电动汽车底盘架平面上；或者，所述电动车辆为电动两轮车，所述电池盒悬挂装置设置在电动两轮车车体两侧。

其进一步的技术方案为：所述可控阻碍装置位于所述待更换电池的电动车辆前进方向的最远端。

其进一步的技术方案为：所述电池盒悬挂装置上具有电池盒限位机构。

本发明的有益技术效果是：

一、本发明可实现超快速更换电池，极大地缩短了电动车辆更换电池的时间，自动化程度高，易于操作，从而大大降低工人劳动强度。

二、本发明能够实现车载小容量电池的远距离行驶，把电动车辆的高能效比发挥到极致。

三、本发明将所有电池的充电任务都安排在换电站中完成，专业的充电、维护技术，避免了快速充电给电池带来的伤害，能使电池的使用寿命更长。

四、本发明彻底解决电动车辆因普通电池功率密度低、续行程短、充电时间长、换电难，以及新型电池及电动车辆价格昂贵而导致电动车辆不能普及的瓶颈，使电动车辆在短时间内迅速普及，从而缓解石油危机，节能减排。

本发明附加的优点将在下面具体实施方式部分的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明第一种实施例的结构示意图。

图2是本发明第二种实施例的结构示意图。

图3是本发明第三种实施例的结构示意图。

图4是位置校正系统的工作原理图。

图5是电池盒运输、移位装置的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

图1所示的是针对电动汽车的超快速更换电源系统。如图1所示，其包括：电量耗尽的被换电池盒1和满电量的待换电池盒2；设置在电动汽车底盘架（图中未示出）平面上的电池盒悬挂装置3；用于支撑待换电池盒2的待换电池盒支撑装置4；用于阻挡待换电池盒2的可控阻碍装置5；用于承接从电动汽车的电池盒悬挂装置3上换下的被换电池盒1的被换电池盒承接装置6；待换电池盒支撑装置4与待更换电池盒的电动汽车的位置校正系统7；待换电池盒2和被换电池盒1在被换电池盒承接装置6和待换电池盒支撑装置4之间的电池盒运输、移位装置8。

本发明包括两方面的设计。

一是对现有电动汽车的电源系统的改造设计，在电动汽车底盘架上安装上述电池盒悬挂装置3，或者直接将电动汽车底盘架设计为悬挂样式；同时将电池盒设计为便于更换的大面积扁平状，实现相同容量的电池等体积变换，悬挂在电池盒悬挂装置3上，并设置电池盒与电动汽车内部的供电通路。由于供电电流很大，电池盒的电极与电池盒悬挂装置3的导电机构必须采用大面积接触。例如可采用把电池盒上的电极设计为碳条状，设置在悬挂槽内；同时待换电池的电动车辆与之相对应的悬挂槽钢上设有条形导电片，或者反过来。采用这种连接方式，就像电动机的碳刷和换向器之间的连接一样，既解决了电池与电动车辆动力系统和控制系统的联接，同时兼做滑动装置，大大减少了他们之间的摩擦，使电池盒更换更顺利。也可以将电池上的接线端子设计为面积较大的板状，电动车辆的底盘上与之相对应部位设有面积与之相仿的接线板，与受控的升降机构控制其升降，从而实现电源的联接与断开。也可采用其他现有成熟技术。此外，还需要在电动汽车上配置备用电源，用于电池盒更换瞬间为电动汽车短时间供电。

二是对电动汽车换电站的设计。为实现本发明的实际应用，需合理规划布局配套的电动汽车换电站，与现有汽车加油站类似，每个电动汽车换电站具有多个换电通道，在每个换电通道的地面上安装上述待换电池盒支撑装置4和被换电池盒承接装置6。被换电池盒承接装置6位于待换电池盒支撑装置4沿待更换电池盒的电动汽车前进方向的最近端。其相对应的位置下面是电池盒运输、移位装置8所在。可控阻碍装置5的最佳安装位置是位于待换电池盒支撑装置4沿待更换电池盒的电动汽车的前进方向最远端的边沿，并具有上、下两个可控的工位；当位于上工位时，将挡住最上方的待换电池盒2的一端；当位于下工位时，将收于待换电池盒支撑装置4的侧壁平面内。当然也可以用其他形式，比如电磁铁等。待换电池盒支撑装置4可沿待换电池盒的电动车辆前进方向左右平移、任意倾斜，其运动方向受位置校正系统7的控制，而待换电池盒支撑装置4在更换电池盒时处于相对于静止状态。上述位置校正系统7的发射及接收装置分别安装在电动汽车和待换电池盒支撑装置4上，两者在一定距离内可相互感应，具体设计方案可采用现有成熟技术。

如图1所示，对于电池盒悬挂装置3，本发明提供一种设计方案。将电池盒悬挂装置3的纵向横截面设计为∏型。在电池盒悬挂装置上设置多个用于悬挂的纵向横截面为倒T型的倒T型悬挂机构9；同时，在电池盒上表面与电池盒悬挂装置3上的倒T型悬挂机构9相对应的部位设置多个便于悬挂的纵向横截面为倒T型的倒T型槽缺口10。在电池盒与电池盒悬挂装置的接触部位倒T型槽缺口10内设置滑动或滚动装置11。

本发明的工作方式为：

换电站里，每个换电通道上的待换电池盒支撑装置4载有充满电量的待换电池盒2，待换电池盒支撑装置4连同被换电池盒承接装置6处于待命状态，即当没有车辆换电时，待换电池盒支撑装置4的升降机构上升，使其总是位于电动车辆换电时能够正常接收到车辆传感器发出的信号的粗略位置。

当待换电池的电动汽车驶进电池盒更换站点时，在接近换电平台装置时，由驾驶员通过车上的潜望装置或者影像传感系统操控电动车辆，使之粗略对准载有电池盒的待换电池盒支撑装置4，然后继续前行，再进一步操控，使待换电池盒与电动车辆的电池盒悬挂装置3精确对准。具体来说，是通过电动汽车上的一对激光传感器发出信号，待换电池盒支撑装置4上的位置校正系统7的一对传感器接收到待换电源的电动汽车发出的信号，自动校正待换电池盒支撑装置4的位置，使之与电动汽车的电池盒悬挂装置精确3对准，使电池盒更换能顺利进行（如图4所示）。此时电动车辆继续向前行驶，随车备用电源接通，同时断开被换电池盒接线板，备用电源接入电动车辆电源系统，使电动车辆继续前行且各功能受控正常。电池盒悬挂装置3上的电池盒限位机构动作，解除对被换电池盒1的锁定。

由于换电池盒支撑装置4上设有可控阻碍装置5，在惯性作用下，待换电池盒2与电动汽车做相对运动，待换电池盒2在可控阻碍装置5的作用下，沿着其倒T型槽缺口10，进入电动汽车的电池盒悬挂装置3的倒T型悬挂机构9，同时以静止的状态，使被换电池盒1受力被动推出。

当待换电池盒2完全进入电动汽车的电池盒悬挂装置3时，电池盒悬挂装置3上的电池盒限位机构动作，使电池盒锁定。同时，电动车辆的电池盒位置传感器发出指令，此时随车备用电源再次断开，同时，待换电池盒2接入电动汽车的电源系统。被换电池盒承接装置6接住被换下的被换电池盒1。滑动装置或滚动装置11使得待换电池盒2以及被换电池盒1在电池盒悬挂装置3内运动顺畅，减小摩擦阻力。当电池盒更换完毕，可控阻碍装置5下降（或者其他运行方式），解除阻碍作用，电动汽车轻松驶过电池盒更换站点。

被换电池盒1将在换电的空余时间完成充电，并由电池盒运输、移位装置8从被换电池盒承接装置6上转移至待换电池盒支撑装置4上；或者电池盒运输、移位装置8本身即带有充电功能，在转移过程中同时完成充电（如图5所示）。本发明使整个换电过程缩短到几秒钟甚至更短，从而实现电动汽车超快速更换电池盒，解决电动汽车因电池续行程相对短、更换电池组难度大，从而导致其不能迅速普及的瓶颈。

图2、图3所示的是针对电动两轮车的超快速更换电源系统。图2为电池更换瞬间的状态；图3为电池更换完成的状态。其与上述第一个实施例基本一致，区别在于当本发明应用于电动两轮车时，要设置一对电池盒悬挂装置，分别设置在电动两轮车的车体两侧，并且每个换电通道的地面上也要对应安装两组待换电池盒支撑装置4和被换电池盒承接装置6等机构，在电动两轮车驶过时，分别对车体两侧的电池盒进行更换。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动车辆超快速更换电源系统，其特征在于，包括：

电量耗尽的被换电池盒和满电量的待换电池盒；

设置在电动车辆上的电池盒悬挂装置；电池盒悬挂在所述电池盒悬挂装置上；

用于支撑待换电池盒、且可沿所述待换电池盒的电动车辆前进方向左右平移、任意倾斜的可升降的待换电池盒支撑装置；

用于阻挡待换电池盒的可控阻碍装置；所述可控阻碍装置位于待换电池盒支撑装置上；

用于承接从电动车辆的电池盒悬挂装置上换下的被换电池盒的被换电池盒承接装置；所述被换电池盒承接装置位于所述待换电池盒支撑装置沿所述待更换电池盒的电动车辆前进方向的最近端，并且与所述待换电池盒支撑装置联动；

待换电池盒支撑装置与待更换电池盒的电动汽车的位置校正系统；所述待换电池盒支撑装置受所述位置校正系统控制；

待换电池盒和被换电池盒在被换电池盒承接装置和待换电池盒支撑装置之间的电池盒运输、移位装置。

2.根据权利要求1所述电动车辆超快速更换电源系统，其特征在于：所述电池盒呈大面积扁平状。

3.根据权利要求1所述电动车辆超快速更换电源系统，其特征在于：所述电动车辆上具有备用电源。

4.根据权利要求1所述电动车辆超快速更换电源系统，其特征在于：所述电池盒悬挂装置上具有纵向横截面为倒T型的倒T型悬挂机构；所述电池盒上表面与电池盒悬挂装置上的倒T型悬挂机构相对应的部位具有纵向横截面为倒T型的倒T型槽缺口。

5.根据权利要求1所述电动车辆超快速更换电源系统，其特征在于：所述电池盒与电池盒悬挂装置的接触部位设有滑动或滚动装置。

6.根据权利要求1所述电动车辆超快速更换电源系统，其特征在于：所述电池盒悬挂装置的纵向横截面为∏型。

7.根据权利要求1所述电动车辆超快速更换电源系统，其特征在于：所述电动车辆为电动汽车，所述电池盒悬挂装置设置在电动汽车底盘架平面上。

8.根据权利要求1所述电动车辆超快速更换电源系统，其特征在于：所述电动车辆为电动两轮车，所述电池盒悬挂装置设置在电动两轮车车体两侧。

9.根据权利要求1所述电动车辆超快速更换电源系统，其特征在于：所述可控阻碍装置位于所述待更换电池的电动车辆前进方向的最远端。

10.根据权利要求1所述电动车辆超快速更换电源系统，其特征在于：所述电池盒悬挂装置上具有电池盒限位机构。

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