CN103296724A - 电动汽车快速充换电站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动车电能补给系统技术，具体涉及电动汽车快速充换电站，包括机架、内设有多个动力电池的电池箱，以及安装于机架上、对动力电池进行补充电的充电装置；当电池箱为电动汽车提供电能时，串接线路活动板由第一驱动装置驱动，电池串接块与接线柱连接，各个动力电池串联供电；当电池箱处于充电状态时，第一驱动装置驱动串接线路活动板远离接线柱，电池串接块与接线柱分离，各个动力电池之间无连接，充电机分别对相应的动力电池单独充电。该充换电站更换电动汽车的电池箱时操作简便、快捷、精准；补充电时不需要电池管理系统，可实现每个动力电池的单独充电，能简便、快捷的将每块动力电池充满，均衡效率高。

Description

电动汽车快速充换电站

技术领域

本发明涉及电动车电能补给系统技术，具体涉及电动汽车快速充换电站。

背景技术

电动车辆以储能电池为动力源，是涉及到机械、电子、电力、微机控制等多学科的高科技产品。它属于“零排放”汽车，是取代燃油汽车最理想、最有希望的绿色交通工具。目前，电动汽车的主要的电能补给方式有：对电池箱内的电池进行慢充或快充，由于这两种方式都是将电池串接在一起，由充电管理系统控制恒流、恒压充电模式来进行电池的均恒充电，由于电池始终是串联充电，无论采取什么方案的充电管理系统，都无法做到对电能较低的电池单独补充电，电池均恒、维护效果差强人意。另外，这两种方式都存在弊端。

若采用慢充方式，充电时间较长，不适于长时间连续行驶；目前的快充方式是将动力电池串联在一起进行充电，这种快充方式会对动力电池造成一定的损耗，缩短动力电池的使用寿命，而且这种快充方式的电动汽车一般带有车载充电器，需要停车位，与国外相比，我国的停车位较为紧张，同时，我国的配电网大都满载，如果快充方式的管理不好将会影响电网的稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于针对要解决的技术问题，提供一种电动汽车快速充换电站。该充换电站更换电动汽车的电池箱时操作简便、快捷、精准；补充电时不需要电池管理系统，可实现每个动力电池的单独充电，能简便、快捷的将每块动力电池充满，均衡效率高，换下来的电池箱在电网低谷时补充电，对电网稳定运行无影响。

电动汽车快速充换电站，包括机架，电池箱，以及安装于机架上、对动力电池进行补充电的充电装置；

所述电池箱包括多个动力电池以及容置动力电池的电池框，所述电池框内设有多个接线柱，每个动力电池的正负输出端分别与两个接线柱电性连接，电池框内还设有可将各个动力电池依次串联连接的串接线路活动板，所述串接线路活动板上设有多个电池串接块，所述串接线路活动板通过电池串接块与接线柱的电性连接实现各个动力电池的串联连接，所述电池框内还设有可驱动串接线路活动板运动、使电池串接块与接线柱连接的第一驱动装置；

所述充电装置包括多个充电机，以及容置充电机的充电框，所述充电机分别与各个动力电池一一对应，所述充电框设有充电接口板，充电接口板上固定有分别与充电机的正负输出端相对应电性连接的充电柱，所述充电框内还设有可驱动充电接口板运动、使各个充电柱分别与电池框内对应的接线柱连接的第二驱动装置；所述充电机给其对应的动力电池单独充电通过充电柱与接线柱的对应连接来实现；

当电池箱为电动汽车提供电能时，第一驱动装置驱动串接线路活动板向接线柱方向运动，电池串接块与接线柱连接，各个动力电池串联供电；

当电池箱处于充电状态时，第一驱动装置驱动串接线路活动板远离接线柱，电池串接块与接线柱分离，各个动力电池之间无连接，充电机分别对相应的动力电池单独充电。

其中，所述电池箱的电池框内还设有底板和支撑板，底板和支撑板之间设有多根导柱，底板和支撑板通过导柱固定连接；所述接线柱固定于支撑板，所述底板固定于电池框；所述串接线路活动板设于底板和支撑板之间，且串接线路活动板可沿导柱在底板和支撑板之间运动；所述第一驱动装置的一端固定于底板上，第一驱动装置的另一端与串接线路活动板连接。

其中，所述串接线路活动板和动力电池串接块之间设有弹簧。

其中，所述电池框外侧设有挂钩，挂钩之间设有加强筋。

其中，所述充电装置的充电框内还设有固定板和活动板；所述活动板设于充电接口板与固定板之间，且充电接口板固定于活动板；所述固定板固定于充电框上；所述第二驱动装置的一端固定于固定板，第二驱动装置的另一端安装于活动板。

其中，所述充电框的侧边设有滑轨，所述活动板的侧边与滑轨连接、并沿滑轨运动。

其中，所述机架中间设有供电动汽车停靠的通道，所述充电框设于通道两侧的机架上。

其中，所述机架上还设有可对充电装置散热的散热装置。

其中，所述机架上设有X向导轨、Y向导轨和Z向导轨，所述机架上还设有可沿X向导轨、Y向导轨、Z向导轨滑动的换电机械手，以及驱动换电机械手运动的第三驱动装置；所述换电机械手沿着X向导轨、Y向导轨、Z向导轨的滑动取放电动汽车的电池箱。

其中，所述机架底部设有可对电动汽车的轮胎进行定位的凹槽。

本发明的有益效果在于：本发明的电动汽车快速充换电站将电池箱设置成可根据需要将多个动力电池串联或独立的结构，使用时，电池箱内的动力电池串联在一起为电动汽车供电；充电时，电池箱内的动力电池成为独立的个体，充电装置对每个动力电池分别充电；这种电动汽车的电能补给方式能简便地将每块动力电池全部充至标定电压、额定容量，均衡效率高且无需配置专门的电池管理系统，便于动力电池的维护，延长动力电池的使用寿命；换电快速，使得电动汽车换电过程实现即换即走，适合长时间连续行驶；另外，换下来的动力电池在电网使用低谷时慢充，电费更低，不会对现有电网造成冲击。

附图说明

图1为本发明的电动汽车快速充换电站的结构示意图。

图2为本发明的电动汽车快速充换电站的另一角度的结构示意图。

图3为本发明的电动汽车快速充换电站的充电状态的部分结构示意图。

图4为本发明的电动汽车快速充换电站的电池箱的结构示意图。

图5为本发明的电动汽车快速充换电站的电池箱的内部结构示意图。

图6为本发明的电动汽车快速充换电站的充电装置的结构示意图。

附图标记：

1—机架；              2—电池箱；

3—充电装置；          4—电动汽车；

11—X向导轨；         12—Y向导轨；

13—Z向导轨；         16—通道；

14—第三驱动装置；     15—换电机械手；

17—散热装置；         18—凹槽；

21—电池框；           22—支撑板；

221—接线柱；          23—串接线路活动板；

231—电池串接块；      24—第一驱动装置；

25—底板；             26—导柱；

27—弹簧；             28—挂钩；

29—加强筋；           211—动力电池；

31—充电机；           32—充电框；

33—充电接口板；       331—充电柱；

34—第二驱动装置；     35—固定板；

36—活动板；           37—滑轨。

具体实施方式

为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1至6所示，电动汽车快速充换电站，包括机架1，电池箱2，以及安装于机架1上、对动力电池211进行补充电的充电装置3；

所述电池箱2包括多个动力电池211以及容置动力电池211的电池框21，所述电池框21内设有多个接线柱221，每个动力电池211的正负输出端分别与两个接线柱221电性连接，电池框21内还设有可将各个动力电池211依次串联连接的串接线路活动板23，所述串接线路活动板23上设有多个电池串接块231，所述串接线路活动板23通过电池串接块231与接线柱221的电性连接实现各个动力电池211的串联连接，所述电池框21内还设有可驱动串接线路活动板23运动、使电池串接块231与接线柱221连接的第一驱动装置24；第一驱动装置24可以是气缸或液压缸。

所述充电装置3包括多个充电机31，以及容置充电机31的充电框32，所述充电机31分别与各个动力电池211一一对应，所述充电框32设有充电接口板33，充电接口板33上固定有分别与充电机31的正负输出端相对应电性连接的充电柱331，所述充电框32内还设有可驱动充电接口板33运动、使各个充电柱331分别与电池框21内对应的接线柱221连接的第二驱动装置34；所述充电机31给其对应的动力电池211单独充电通过充电柱331与接线柱221的对应连接来实现；第二驱动装置34可以是气缸和液压缸；该充电装置3中的充电机31一般采用恒压充电机。

当电池箱2为电动汽车4提供电能时，第一驱动装置24驱动串接线路活动板23向接线柱221方向运动，电池串接块231与接线柱221连接，各个动力电池211串联供电；

当电池箱2处于充电状态时，第一驱动装置24驱动串接线路活动板23远离接线柱221，电池串接块231与接线柱221分离，各个动力电池211之间无连接，充电机31分别对相应的动力电池211单独充电。

其中，所述电池箱2的电池框21内还设有底板25和支撑板22，底板25和支撑板22之间设有多根导柱26，底板25和支撑板22通过导柱26固定连接；所述接线柱221固定于支撑板22，所述底板25固定于电池框21；所述串接线路活动板23设于底板25和支撑板22之间，且串接线路活动板23可沿导柱26在底板25和支撑板22之间运动；所述第一驱动装置24的一端固定于底板25上，第一驱动装置24的另一端与串接线路活动板23连接。

其中，所述串接线路活动板23和电池串接块231之间设有弹簧27。第一驱动装置24推动串接线路活动板23，使得电池串接块231与接线柱221电性连接，此时的弹簧27会给电池串接块231施加一个弹力，使电池串接块231紧紧地贴合于接线柱221，提高了电池串接块231与接线柱221之间的连接稳定性。

其中，所述电池框21外侧设有挂钩28，挂钩28之间设有加强筋29。通过勾住挂钩28可以很方便的搬动电池箱2，加强筋29是为了增强挂钩28的稳定性。

其中，所述充电装置3的充电框32内还设有固定板35和活动板36；所述活动板36设于充电接口板33与固定板35之间，且充电接口板33固定于活动板36；所述固定板35固定于充电框32上；所述第二驱动装置34的一端固定于固定板35，第二驱动装置34的另一端安装于活动板36。

其中，所述充电框32的侧边设有滑轨37，所述活动板36的侧边与滑轨37连接、并沿滑轨37运动。采用滑轨37一方面使得活动板36的运动更加顺畅，另一方面可以限制活动板36的运动轨迹，方便实用。

其中，所述机架1中间设有供电动汽车4停靠的通道16，所述充电框32设于通道16两侧的机架1上。将电动汽车4开到通道16中指定的位置，然后对电动汽车4进行充换电，实现机械化操作，方便快捷。

其中，所述机架1上还设有可对充电装置3散热的散热装置17。该散热装置17可以是水箱，也可以是风扇。

其中，所述机架1上设有X向导轨11、Y向导轨12和Z向导轨13，所述机架1上还设有可沿X向导轨11、Y向导轨12、Z向导轨13滑动的换电机械手15，以及驱动换电机械手15运动的第三驱动装置14；所述换电机械手15沿着X向导轨11、Y向导轨12、Z向导轨13的滑动取放电动汽车4的电池箱2。第三驱动装置14可以是电机、马达、气缸或液压缸。所述换电机械手15设有可对电动汽车4的电池箱2的位置进行定位的传感器。电动汽车4在更换电池箱2过程中，换电机械手15通过传感器对电池箱2的位置进行定位，换电机械手15可以准确的将电池箱2取出并更换，提高了充换电的自动化精度。

其中，所述机架1底部设有可对电动汽车4的轮胎进行定位的凹槽18。电动汽车4在更换电池箱2时，停靠在通道16的指定位置，并通过设置的凹槽18对电动汽车4的轮胎进行定位调整，减小了换电机械手15对电池箱2的定位误差，提高了换电机械手15对电池箱2的更换准确度。

本发明的电动汽车快速充换电站将电池箱2设置成可根据需要将多个动力电池211串联或独立的结构，使用时，电池箱2内的动力电池211串联在一起为电动汽车4供电；充电时，电池箱2内的动力电池211成为独立的个体，充电装置3对每个动力电池211分别充电；这种电动汽车4的电能补给方式能简便地将每块动力电池211全部充至标定电压、额定容量，均衡效率高且无需配置专门的电池管理系统，便于动力电池211的维护，延长动力电池211的使用寿命；换电快速，使得电动汽车4换电过程实现即换即走，适合长时间连续行驶；另外，换下来的动力电池211在电网使用低谷时慢充，电费更低，不会对现有电网造成冲击。

本发明的电动汽车快速充换电站的主要特点在于：

1、电池箱2内的电池串接通过串接线路活动板23来实现，当换电机械手15把电池箱2装进电动汽车4后，第一驱动装置24驱动串接线路活动板23运动，使得串接线路活动板23上的电池串接块231通过接线柱221与相应动力电池211的正负极电性连接，各单体动力电池211全部串联，组合起来给电动汽车4供电。

2、电动汽车4内设有撞击传感器、液位检测传感器和车载控制器。当电动汽车4遇到撞击或浸水时，撞击传感器或液位检测传感器会将信号传递给车载控制器，车载控制器输出信号控制第一驱动装置24回缩，此时，电池串接块231离开接线柱221，动力电池211自动断开串接线路，使各个单体动力电池211彼此独立，有效预防了可能产生的短路、漏电等事故。

3、支撑板22上的接线柱221（数量是动力电池211个数的两倍）分别用电线连接单体动力电池211的正负输出端，补充电时用多个低电压、小功率的恒压充电机独立充电即可，可更好的实现动力电池211的补充电及维护、均衡，比使用电池管理系统的电池箱2充电更快速，维护、均恒效果更好，使用起来也更简便。

4、车进机架1的通道16时，换电机械手15通过传感器和电动汽车4上的感应片对准来找到电池箱2的位置，将其取下后放到机架1上待充电的位置，再从已充好位置取出一个电池箱2放到车上去，整个过程全部自动化实现，无需人手干预。

5、机架1上每个充电位有一块和支撑板22上的充电柱331对应的充电接口板33，其自动实现对接、贴合，充电接口板33上的各个充电柱331用电线连接至各恒压充电机。充电过程也是全自动实现，无需人手干预。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.电动汽车快速充换电站，其特征在于：包括机架，电池箱，以及安装于机架上、对动力电池进行补充电的充电装置；

所述电池箱包括多个动力电池以及容置动力电池的电池框，所述电池框内设有多个接线柱，每个动力电池的正负输出端分别与两个接线柱电性连接，电池框内还设有可将各个动力电池依次串联连接的串接线路活动板，所述串接线路活动板上设有多个电池串接块，所述串接线路活动板通过电池串接块与接线柱的电性连接实现各个动力电池的串联连接，所述电池框内还设有可驱动串接线路活动板运动、使电池串接块与接线柱连接的第一驱动装置；

所述充电装置包括多个充电机，以及容置充电机的充电框，所述充电机分别与各个动力电池一一对应，所述充电框设有充电接口板，充电接口板上固定有分别与充电机的正负输出端相对应电性连接的充电柱，所述充电框内还设有可驱动充电接口板运动、使各个充电柱分别与电池框内对应的接线柱连接的第二驱动装置；所述充电机给其对应的动力电池单独充电通过充电柱与接线柱的对应连接来实现；

当电池箱为电动汽车提供电能时，第一驱动装置驱动串接线路活动板向接线柱方向运动，电池串接块与接线柱连接，各个动力电池串联供电；

当电池箱处于充电状态时，第一驱动装置驱动串接线路活动板远离接线柱，电池串接块与接线柱分离，各个动力电池之间无连接，充电机分别对相应的动力电池单独充电。

2.根据权利要求1所述的电动汽车快速充换电站，其特征在于：所述电池箱的电池框内还设有底板和支撑板，底板和支撑板之间设有多根导柱，底板和支撑板通过导柱固定连接；所述接线柱固定于支撑板，所述底板固定于电池框；所述串接线路活动板设于底板和支撑板之间，且串接线路活动板可沿导柱在底板和支撑板之间运动；所述第一驱动装置的一端固定于底板上，第一驱动装置的另一端与串接线路活动板连接。

3.根据权利要求1所述的电动汽车快速充换电站，其特征在于：所述串接线路活动板和电池串接块之间设有弹簧。

4.根据权利要求1所述的电动汽车快速充换电站，其特征在于：所述电池框外侧设有挂钩，挂钩之间设有加强筋。

5.根据权利要求1所述的电动汽车快速充换电站，其特征在于：所述充电装置的充电框内还设有固定板和活动板；所述活动板设于充电接口板与固定板之间，且充电接口板固定于活动板；所述固定板固定于充电框上；所述第二驱动装置的一端固定于固定板，第二驱动装置的另一端安装于活动板。

6.根据权利要求5所述的电动汽车快速充换电站，其特征在于：所述充电框的侧边设有滑轨，所述活动板的侧边与滑轨连接、并沿滑轨运动。

7.根据权利要求1所述的电动汽车快速充换电站，其特征在于：所述机架中间设有供电动汽车停靠的通道，所述充电框设于通道两侧的机架上。

8.根据权利要求7所述的电动汽车快速充换电站，其特征在于：所述机架上还设有可对充电装置散热的散热装置。

9.根据权利要求7所述的电动汽车快速充换电站，其特征在于：所述机架上设有X向导轨、Y向导轨和Z向导轨，所述机架上还设有可沿X向导轨、Y向导轨、Z向导轨滑动的换电机械手，以及驱动换电机械手运动的第三驱动装置；所述换电机械手沿着X向导轨、Y向导轨、Z向导轨的滑动取放电动汽车的电池箱。

10.根据权利要求7至9任一项所述的电动汽车快速充换电站，其特征在于：所述机架底部设有可对电动汽车的轮胎进行定位的凹槽。

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