CN104192098A - 一种电动客车快速更换动力电池箱的系统方案 - Google Patents

一种电动客车快速更换动力电池箱的系统方案 Download PDF

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郭双
韩婷
王春婷
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郭双
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Abstract

本发明公开了一种电动客车快速更换动力电池箱的系统方案,该系统方案具体涉及:一种电动客车快速换电站、一种适用于该换电站的车载电池舱以及一种同时适用于该换电站和车载电池舱的电池箱。这一系统方案通过简化电池箱在换电站内的更换和充电过程,实现了换电站内车身固定、车载电池舱舱门开合、电池箱固定、电池箱更换和电池箱充电的全自动化,解决了当前电动客车快速换电站存在的结构复杂、换电过程繁琐、耗时耗能等一系列影响换电站推广的问题。本发明所述的系统方案为电动客车的全自动换电和充电技术提供了参考,为电动客车实现远距离运输提供了新的方案,具有一定的推广和应用价值。

Description

—种电动客车快速更换动力电池箱的系统方案
技术领域
[0001] 本发明涉及电动客车动力电池快速更换的技术领域,具体涉及一种电动客车快速换电站、一种适用于该换电站的车载电池舱以及一种同时适用于该换电站和车载电池舱的电池箱。该系统方案能快捷地实现电动客车电池箱的全自动更换和充电。
技术背景
[0002] 在国际石油燃料紧张、全球污染严重等问题持续存在的背景下,以清洁的电能为动力的机动车辆种类不断丰富,然而,在新能源电动客车的领域中,大中型电动客车通常只作为短距离运输使用。比如,新能源电动客车大量应用于城市内的电动公交车,却很少应用于城际间的远距离交通。专业人士不难发现,储能有限的动力电池箱是限制电动客车作为远距离交通工具的主要因素。
[0003]目前,主要采用快速更换电池箱、利用外部充电设备进行车载充电或者两者结合的方式来解决电池容量不足的问题。对于大中型电动客车(如纯电动公交车、纯电动长途旅游车等)而言,能快速更换电池箱将使其具有快捷、方便和安全的优点,这种方案的使用有利于电动客车的快速推广,有利于国家节能减排政策的快速落实,因此也被业内广泛认可。CN03144210.2提到了一种低成本快速更换电池的电动客车,但是这种客车的电池箱过于分散,不便于快速更换电池箱;CN201110070576.1是一种通过无线通信方式在控制系统管理下完成电动车电池箱自动更换的换电站,虽然该换电站自动化程度高,但其所服务的电动客车电池箱安置仍然分散,使得卸载与装载不能同时进行,导致换电过程繁琐,此外,其特意为车辆安装了传送控制系统,为充电中的电池箱安装了两套独立的充电架运转控制系统,对于电动客车电池箱的更换和再充电两个过程而言,能源消耗大,因此,上述类型的换电站仍然不便于推广。
[0004] 总之,当前电动客车电池箱快速更换技术仍然存在电池箱更换步骤繁琐、换电站结构复杂等问题,而这些问题严重影响着换电站技术的推广,为进一步促进新能源电动客车在远距离运输方法的推广和应用,有必要对当前电池箱的更换技术作进一步优化。
发明内容
[0005] 为进一步优化当前电动客车电池箱的快速更换技术,本发明提出了一种电动客车快速更换动力电池箱的系统方案(更换动力电池箱,下文简称“换电”),该系统包括电动客车快速换电站、便于快速换电站的车载电池舱以及适用于该换电站和车载电池舱的电池箱。
[0006] 一种电动客车快速换电站,具有“中括号”(即“[]”)型结构,“中括号”之间为电动客车通道。“中括号”的竖线区实现电池箱的移位和充电功能(这一区域简称“充电区”),“中括号”两端的短横线区实现电动客车亏电电池箱卸载和满电电池箱装载的功能(这一区域简称“换电区”),“中括号”的四个直角顶点区实现改变电池箱移动方向的功能(这一区域简称“换向区”),其中,每个换电区内具有一套LED显示设备、一套电动客车固定设备和两套电动客车桥接移位设备,每个充电区内具有一套电池箱移位充电设备,每个换向区内具有一套宽间距固定滚筒机和一套宽间距可升降滚轮机。通过实时监控系统对换电站内上述各类设备的监控,实现换电站为电动客车提供电池箱更换服务的功能。
[0007] 优选的是,所述换电站,其具有一块LED显示设备,用于提示驾驶员需要注意的相关信息,例如换电区、换电状态和时间等,以便引导电动客车在适当位置进行换电。
[0008] 优选的是,所述换电站,其电动客车固定设备具有一组路面滚筒机和一个千斤顶装置。其中路面滚筒机类似于车速台,由两根平行的滚筒组成,每根滚筒足以承受满载的电动客车,在两根滚筒之间有小于电动客车车轮半径的的间隙,该间隙内还装有压力开关,路面滚筒机垂直于电动客车通道的中线铺设,其上平面与电动客车通道的路面共面;所述压力开关,长条形,与路面滚筒机长度一致,且两根滚筒关于该长条形压力开关的长轴线对称,当传感器检测到电动客车后轮压下压力开关时,电动客车处于停车入位状态,两根滚筒立刻被释放,即两根滚筒可以自由转动;反之,两跟滚筒机均被置于锁止状态。所述千斤顶装置,长条形,与路面滚筒机长度一致,平行于路面滚筒机铺设在换电站电动客车的通道上,其到路面滚筒机的距离足以保证该千斤顶装置顺利抬起电动客车;当千斤顶装置在未升起状态时,其上平面与电动客车通道的路面共面,在升起状态时,其上平面抬起车身使车载固定滚筒机上平面与可伸缩滚筒机上平面共面。上述电动客车固定设备不仅能保证电动客车在换电过程中的固定位置,也能保证可伸缩滚筒机前端数据线接头与车体上的数据线接口的正确对接。
[0009] 优选的是,所述换电站,其电动客车桥接移位设备,具有两组斜口固定滚筒机和两组可伸缩滚筒机。所述的斜口固定滚筒机具有直角梯形的排列结构,其宽口端与可伸缩滚筒机对接,窄口端与宽间距可升降滚轮机对接,斜口固定滚筒机有利于调整电池箱在进入充电状态前的姿态;所述的两组可伸缩滚筒机前端均装有数据线接头,在两个可伸缩滚筒机均与车体电池舱舱门接触时,该数据线接头用于连接车体上的数据线接口,更换站不仅通过该接口向换电过程中的电动客车提供电力,还由实时监控系统通过数据线接头控制换电过程中车载电池舱内设备的动作。
[0010] 优选的是,所述换电站,其电池箱移位充电设备,具有一套直线滚筒输送机、一组电刷带和一个能持续供电的充电机。所述直线滚筒输送机的长度是根据换电站所在位置需要换电的电动客车流量确定的,而不仅限于某一具体的长度,其长度需要有利于电池箱的充分充电,同时有利于换电站换电能力的充分发挥,其宽度需要有利于其上运载的电池箱顺利通过;所述电刷带固定于直线滚筒输送机侧面的导向排轮下方,距直线滚筒输送机上平面的高度与电池箱侧面充电接触网到电池箱底面的高度相同,长度与直线滚筒输送机相等,每组电刷带上等间距排列有片式弹簧电刷,所述导向排轮,沿电池箱移动路径的两旁安装,避免电池箱移动过程中侧面的摩擦,所述片式弹簧电刷之间的间距和长度足以保证与电池箱侧面的充电接触网接触,所述位于同一个充电区内的电刷带上的片式弹簧电刷的触头均指向同一方向,而位于不同充电区内的电刷触头指向相反,当电池箱在充电区移动时,移动方向始终与该充电区内的电刷触头的指向相同;所述充电机为电池箱充电过程提供电力,且持续地向每组电刷带供电。
[0011] 优选的是,所述换电站,其宽间距可升降滚轮机和宽间距固定滚筒机,结构上在彼此具有的宽间距下嵌套,使宽间距固定滚筒机的每根滚筒和宽间距可升降滚轮机的每排滚轮交替排列。所述宽间距可升降滚轮机升起时,其上平面与其临近的斜口固定滚筒机上平面共面,反之,其上平面低于宽间距固定滚筒机;所述宽间距固定滚筒机上平面与直线滚筒输送机上平面始终共面。
[0012] 优选的是,所述换电站,其实时监控系统,该系统输入信号来自红外线传感器、位置开关、计时器和自助客户端,这些输入信号能实时检测电动客车、电池箱和可伸缩滚筒机的位置以及电动客车固定设备、可升降滚轮机和电池箱充电过程的状态,便于实时监控系统对换电站状态的实时监控;该系统输出信号是控制换电站内的LED显示屏和电动机。所述电动机,如滚筒机、滚轮机等设备上的驱动电机,能用于准确实现可升降滚轮机的升降、可伸缩滚筒机的伸缩和电池箱的移位。
[0013] 一种能用于上述换电站的电动车电池舱,其用于装载电动客车的电池箱,也用于配合换电站完成电池箱的更换过程,其具有与电动车桥接移位设备对接的数据线接口、与车载电池箱相匹配的电池舱舱门、电池箱夹具、车载固定滚筒机;这一电池舱具有双向全通结构,即当电动客车在换电站进行换电时,亏电电池箱能从车身的一侧移出,满电电池箱从车身的另一侧移入;在位置上,电池舱到电动客车后轮轴的水平距离与换电站内可伸缩滚筒机到压力开关的水平距离相等。
[0014] 优选的是,所述电动车电池舱,其与电动车桥接移位设备对接的数据线接口,位于电动客车车载固定滚筒机平面下方的车身外壳上,到电动客车后轮轮轴的水平距离固定,当电动客车被电动客车固定设备固定时,可伸缩滚筒机前端的数据线接头能恰好对接到车载数据线接口上,该数据线一方面为换电过程中的电动客车供电,另一方面实现换电过程中换电站的实时监控系统对车载电池舱内设备的控制。
[0015] 优选的是,所述电动车电池舱,其与车载电池箱相匹配的电池舱舱门,由换电站的实时监控系统控制,实现舱门的自动开启和关闭。
[0016] 优选的是,所述电动车电池舱,其电池箱夹具,包括能将电池箱前、后、左、右、上五个面压紧的电动夹具,在电池箱正上方的夹具上装有可插拔电源线接头,这些夹具由换电站的实时监控系统控制。
[0017] 优选的是,所述电动车电池舱,其车载固定滚筒机,由换电站的实时监控系统控制驱动电机的正转或者反转实现电池箱在左或右两个方向的移动。
[0018] 一种同时适用于上述换电站和电池舱的电动客车电池箱,其内置有多个蓄电池单元、充放电保护电路、充电接触网和放电插孔,该电池箱尺寸必须能保证其在换电站和电池舱内的正常活动。
[0019] 优选的是,所述电池箱的充放电保护电路,这些电路通过单向导通器件保障充电接触网的单一充电功能和放电插孔的单一放电功能。当电池箱在电动客车上时,车载电源接头插入电池箱放电插孔,打开电池箱放电电路,断开电池箱充电电路,通过车载电源接头放电;当电池箱不在电动客车上时,换电站内的电刷接触到电池箱侧面的充电接触网,断开电池箱放电电路,打开电池箱充电电路,通过换电站内的电刷充电。即所述的充放电保护电路具有电流从充电接触网流向各个蓄电池单元的单向导通功能,同时也具有电流从各个蓄电池单元流向放电插孔的单向导通功能,这一单向导通功能通过单极性导通电子元器件实现。
[0020] 优选的是,所述电池箱的充电接触网,其安装在电池箱的两个侧面上,电池箱的这两个侧面正对着电池舱舱门,由导电材质制成片状(如铜皮)并以贴片形式安装在电池箱的宽与高形成的平面上;其在侧面的高度与换电站内电刷带到直线滚筒输送机上平面的高度相等,保证电池箱在换电站的直线滚筒输送机上移动时,充电接触网始终与片式弹簧电刷的触头接触,电池箱依靠这种方式的接触进行充电。
[0021] 优选的是,所述换电站内电池箱移位充电设备与所述电池箱的配合使用,将保证不论电池箱在直线滚筒输送机上是否移动,电池箱始终处于充电状态。
[0022] 优选的是,所述电池箱,在换电站内斜口固定滚筒机和可伸缩滚筒机上移动时的方向和在直线滚筒输送机上移动时的方向相互垂直,在换电站内两个充电区不同的直线滚筒输送机上移动时的方向彼此相反。
[0023] 优选的是,所述换电站内宽间距可升降滚轮机、宽间距固定滚筒机与所述电池箱的配合使用,将保证电池箱在换电区和充电区的顺利交换。
[0024] 优选的是,所述在换电站换电的电动客车需要经同一个方向进入换电站。
[0025] 通过实时监控系统检测的信号控制上述设备的协调工作,完成电动客车电池箱的自动更换和充电,构成一种无人操控的自助式电动客车快速换电站。
[0026] 通过上述设计,将使本发明具有如下技术效果:
[0027] 1、将电动客车的动力电池单元集中在一个电池箱中,简化了换电过程中分散进行装卸的过程,有利于节省换电时间;
[0028] 2、将电池舱设计成双向全通结构,实现了亏电电池箱从车身一侧进行卸载和满电电池箱从车身另一侧进行装载的同时进行;
[0029] 3、将换电站内移动电池箱的设备设计成滚筒或滚轮结构,省去了结构复杂的充电位等设备,也减少了承载电池箱移动等高耗能的设备;
[0030] 4、将换电站内的充电设备设计成直线滚筒输送机与电刷带组合的方式,依靠电池箱侧面充电接触网和换电站内片式弹簧电刷的接触,实现了一个充电机为直线滚筒输送机上的全部电池箱充电,而且简化了充电设备的结构和安装方法;
[0031] 5、将换电站内电动客车的固定设备设计成路面滚筒机和千斤顶装置组合的方式,实现了电动客车水平方向和垂直方向的固定,方便了电池舱上数据线接口与换电站内数据线接头的正确对接,通过该数据线实现了对电动客车电池舱的控制,省去了换电站内用于搬运电池箱的设备。
[0032] 本发明中未予以详细解释的部件、机构、单元均为现有技术,在此不再赘述。
[0033] 对于本领域技术人员来说显而易见的是,上述各系统和各部件在现有技术中都具有多种选择,有些可以直接从市场上购得,有些可以由市场上购得的模块轻而易举地组装而成,无需创造性劳动。然而,这种由现有技术中的模块和系统构成的本发明的电动客车快速换电站、电动车电池舱和电池箱却是全新且富有创造性的,因为现有技术中没有将这些特征结合到一起构成本发明的任何启示,而且本发明具有使电动客车快速换电站结构简洁、自动化程度高、更换速度快且更易于推广应用的积极效果。
附图说明
[0034] 图1-本发明所述换电站工作区域划分简图。
[0035] 图2-针对图1所示换电站整体设计方案的顶视图。
[0036] 图3-图2中A区的放大图。
[0037] 图4-图3的侧视图。
[0038] 图5-换电站第一换电区正在对电动客车进行换电时的局部侧视图。
[0039] 图6-图5的后视图。
[0040] 图7-本发明换电站第一换电区正在进行电池箱更换过程中的整体顶视图。
[0041] 图8-本发明换电站第一换电区完成电池箱交换过程后的整体顶视图。
[0042] 图9-本发明换电站第二换电区正在进行电池箱更换过程中的整体顶视图。
[0043] 图10-本发明换电站第二换电区完成电池箱交换过程后的整体顶视图。
[0044] 附图中,优选的实施例仅用于说明本发明中的技术方案,并非用于限定本发明。
[0045] 为更清楚地理解附图,有必要申明以下三点:1、图中同心圆表示依靠电动机驱动的滚筒或滚轮;2、所叙述的用于移动电池箱的滚筒或者滚轮与电池箱底面之间的摩擦力默认为足够大;3、说明书附图中的标记序号符合整体到局部的原则(编号以9开头的除外),即由区域到区域中的设备、再由设备到设备中的零件,例如,横向电动机502,表示第一换向区5内宽间距可升降滚轮机50上的一个电动机502。
具体实施方式
[0046] 以下结合附图详细地说明本发明的电动客车快速换电站、电池舱和电池箱的优选实施例。
[0047] 如图1所示,为所述换电站整体结构划分工作区域后的简图。其具有“中括号”(即“[]”)型结构,“中括号”之间为电动客车通道,图中箭头指向了电动客车通道上进站和出站的方向;所述换电站具有两个换电区,第一换电区I和第二换电区2,对应“中括号”的上下两条横线;所述换电站有两个充电区,第一充电区3和第二充电区4,对应“中括号”的左右两条竖线;所述换电站有四个换向区,第一换向区5、第二换向区6、第三换向区7和第四换向区8,对应“中括号”的四个直角顶点。
[0048] 为清晰阐述上述换电站的详细设计方案,有必要结合以下附图进行说明。图2展示了图1所述换电站的整体方案顶视图,此时换电站处于为电动客车进行电池更换服务的准备状态,图3展示了图2中左上角虚线框内的A区放大图,图4展示了图3的侧视图。图3和图4,共同显示了电池箱在换电站内移动并不间断充电的实现方式。
[0049] 为更清晰地说明图1所述的换电站,本发明所述换电站的整体方案顶视图如图2所示,特别地,本发明所述换电站的每个换电区、换向区和充电区具有同样的设备和设计方案。为叙述简洁,仅对换电站的第一换电区I进行标注说明。如图2所示,第一换电区I包括路面滚筒机10、千斤顶装置11、LED显示屏12、自助客户端13、上可伸缩滚筒机14、下可伸缩滚筒机15、上斜口固定滚筒机16和下斜口固定滚筒机17,其中路面滚筒机10中间装有长条形压力开关101 ;第一换向区5包括一组彼此相互嵌套的宽间距可升降滚轮机50和宽间距固定滚筒机51 (参见图3);第一充电区3包括一套直线滚筒输送机30、一个充电机31和电池箱95,其中充电机31将市网交流电转换为第一充电区3中为电池箱充电的直流电。
[0050] 为更清晰地阐述本换电站的特征,有必要对图2中左上角虚线框内的A区进行放大,如图3所示,图中显示了第一换电区I中的上可伸缩滚筒机14和上斜口固定滚筒机16,显示了第一换向区5内有一组彼此相互嵌套的宽间距可升降滚轮机50和宽间距固定滚筒机51,显不了第一充电区3内的一套直线滚筒输送机30、一个充电机31和电池箱95,显不了位于第一换电区1、第一换向区5和第一充电区3区域边缘的横向直排轮991和竖向直排轮992。其中直线滚筒输送机30的两个侧面装有正极电刷带31、负极电刷带32,正极电刷带上装有等间距排列的片式弹簧电刷311,负极电刷带上装有同样的片式弹簧电刷321,特别强调的是,所述片式弹簧电刷的长度足以保证与电池箱侧面的充电接触网接触;电池箱95的侧面有导电材质制成的充电接触网951,电池箱95的顶面有电源线接口 952。两个充电区内有等间距排列的电池箱,且在四个换向区中,始终有其中两个换向区没有电池箱,另两个换向区有电池箱。上述直排轮均用于减少电池箱与墙壁等物体的摩擦,并引导电池箱移动。
[0051] 图3的侧视图如图4所示,其展示了第一换向区5内彼此相互嵌套的宽间距可升降滚轮机50和宽间距固定滚筒机51的结构特征和第一充电区3内直线滚筒输送机30、正极电刷带31、上导向直排轮33和电池箱95的侧视特征。具体而言,图中所示第一充电区3的正极电刷带31的高度与电池箱95的充电接触网951高度一致,长度与直线滚筒输送机30相等,正极电刷带31上安装有片式弹簧电刷311,电刷311的触头指向电池箱95的移动方向,因此全部电池箱在直线滚筒输送机30下方纵向电动机301的拖动下同时向右侧逐步移动,且始终处于充电状态,最右侧的电池箱将是下一个即将被装上电动客车的满电电池箱,最左侧的电池箱是亏电电池箱。图中宽间距可升降滚轮机50竖向电动机501控制宽间距可升降滚轮机50的升降,横向电动机502控制宽间距可升降滚轮机50的滚轮转动。图示状态下,宽间距可升降滚轮机50处于降低状态,宽间距可升降滚轮机50低于宽间距固定滚筒机51,此时电池箱由宽间距固定滚筒机51托起,并移动到直线滚筒输送机30上;当宽间距可升降滚轮机被升起时,其上平面略高于宽间距固定滚筒机上平面,并与斜口固定滚筒机的上平面共面,此时电池箱由宽间距可升降滚轮机托起,电池箱可以在宽间距可升降滚轮机、斜口固定滚筒机和可伸缩滚筒机上移动。
[0052] 为了说明该换电站的换电过程,结合图5和图6对一种能在该换电站进行电池箱更换服务的电动客车,特别是该电动客车车载电池舱和电池舱内电池箱的设计方案进行说明。
[0053] 如图5所示,换电站第一换电区I对电动客车进行换电时的局部侧视图,该图中同时显示了换电过程中电动客车车载电池舱90和电池箱95的侧视特征。图示状态下,换电站已经启动换电程序,千斤顶装置11升起,将电动客车车身抬起至一定高度,使车载固定滚筒机92的上平面与换电站第一换电区I的两部可伸缩滚筒机的上平面共面。由于车载电池舱90到电动客车后轮轴的距离与换电站第一换电区I的可伸缩滚筒机到路面滚筒机10的距离相等,使电动客车内电池舱水平距离和竖直距离被固定,从而位于电池舱外车身上的数据线接口(如图中所示的数据线接口 911)位置被固定。上述这些电动客车固定设备的设计,方便了数据线接口与可伸缩滚筒机前端数据线接头的正确对接。图示的压力开关101,其被电动客车后轮压下是换电站启动换电程序的前提条件之一,即当电动客车后轮压在路面滚筒机10中间的压力开关101上,使路面滚筒机10处于无法转动状态(抱死)时,换电站换电程序才能启动。图中可见,电动车两边的电池舱舱门处于打开状态,车载电池舱90内电池箱上夹具941和侧夹具942已松开电池箱95,特别地,固定于电池箱上夹具941上的电动客车电源线接头9411与电池箱95上的电源接口 951也处于断开状态。
[0054] 如图6,为图5的后视图,展示了换电过程中,换电站第一换电区I的上可伸缩滚筒机14、下可伸缩滚筒机15与电动客车的车载电池舱90、电池箱95的后视特征。具体而言,电动客车的两侧数据线接口与两侧的数据线接头对接,例如,右侧的数据线接口 911与下可伸缩滚筒机15前端的数据线接头151对接,左侧的对接未标明,但不影响理解。图示中的电池箱95,其尺寸必须能保证电池箱在换电站和电池舱内的正常活动,且电池箱95的侧面有导电材质制成的充电接触网951,电池箱95的顶面有电源线接口 952。顺便指出,该后视图中能看到的其他关键部件包括:路面滚筒机10、千斤顶装置11、车载固定滚筒机92、电池舱舱门93、电池箱上夹具941、电池箱侧夹具942、电动客车电源线接头9411、电池箱上夹具941的驱动电机9412。
[0055] 图5和图6共同说明,所述适用于换电站的电池箱也能适用于该电池舱。该电动客车的车载电池舱是独特的,对换电站和电池箱都是不可缺少的。
[0056] 下面对换电站内一辆电动客车进行一次完整的换电过程进行说明。
[0057] 不妨以图2所示为该换电站的初始状态,且对电动客车在第一换电区进行换电加以说明。
[0058] 电动客车从换电站入口进入换电站,根据LED显示屏12的引导信息低速前行,当后轮压在压力开关上时,客车才会停止向前移动,随后在自助客户端13上确认更换电池箱。
[0059] 实时监控系统在收到确认更换电池箱的指令后,启动电动客车换电程序。
[0060] 第一步,实时监控系统控制千斤顶装置11升起。千斤顶装置11升起的同时能抬起车身,直到使车载电池舱90的车载固定滚筒机92的上平面与上可伸缩滚筒机14、下可伸缩滚筒机15的上平面共面为止。
[0061] 第二步,实时监控系统控制上可伸缩滚筒机14、下可伸缩滚筒机15展开,直到上可伸缩滚筒机14、下可伸缩滚筒机15前端的数据线接头均与电动客车车载电池舱90下方两侧的数据线接口完全对接为止。
[0062] 第三步,实时监控系统通过数据线接头,依次控制电动客车两边的电池舱舱门和电池箱夹具94打开。此时,电动客车电池箱夹具94上的电源线接头与第一亏电电池箱955上的电源线接口断开,暂时通过数据线接头为电动客车供电,特别地,电动客车电池舱内的第一万■电电池箱955处于解锁且可双向移动状态。
[0063] 第四步,实时监控系统同时控制第一换向区和第四换向区的宽间距可升降滚轮机升起,直到宽间距可升降滚轮机上平面略高于宽间距固定滚筒机上平面,并与斜口固定滚筒机的上平面共面为止。此时,一个宽间距可升降滚轮机准备移出第一满电电池箱956,另一个宽间距可升降滚轮机准备移入即将卸载的第一亏电电池箱955,该状态下换电站整体顶视图如图7所示。
[0064] 第五步,实时监控系统通过数据线接头控制车载固定滚筒机92,同时直接控制上可伸缩滚筒机14、下可伸缩滚筒机15、上斜口固定滚筒机16、下斜口固定滚筒机17、第一换向区宽间距可升降滚轮机50和第四换向区宽间距可升降滚轮机上的滚筒滚轮同步同方向转动,直到第一满电电池箱956移动到车载固定滚筒机92的中间位置时停止。此时,第一万.电电池箱955移出了车载电池舱90。特别要指出的是,该过程实现了电动客车电池箱快卸和快装的同时进行,提高了换电过程的效率。此时,换电站整体状态的顶视图如图8所示。
[0065] 第六步,实时监控系统依次通过数据线接头控制电动客车两边的电池舱舱门和电池箱夹具94关闭,控制电动客车的车载固定滚筒机92断电。此时,电动客车电池箱夹具94上的电源线接头与电池箱上的电源线接口对接,电池箱通过电源线接头为电动客车供电,特别地,电动客车电池舱内的电池箱处于锁止不可移动状态。
[0066] 第七步,实时监控系统控制上可伸缩滚筒机14、下可伸缩滚筒机15收回。此时,上可伸缩滚筒机14、下可伸缩滚筒机15前端的数据线接头与电动客车车载电池舱90下方两侧的数据线接口完全断开,上可伸缩滚筒机14、下可伸缩滚筒机15与车体分离。
[0067] 第八步,实时监控系统控制千斤顶装置11收回,直到千斤顶装置11上平面与路表面相平为止。
[0068] 第九步,实时监控系统控制路面滚筒机10抱死。此时,路面滚筒机10不再自由转动。
[0069] 第十步,实时监控系统控制LED显示屏12。通过LED显示屏提示电动客车司机启动客车,再次正常行驶。
[0070] 换电程序结束。换电站完成一次一辆电动客车的完整换电过程。
[0071] 下面对换电站内其中一个电池箱进行一次完整的充电过程进行说明。
[0072] 实时监控系统在检测到换电站已经连续先后完成两次换电过程,且换电站正处于刚完成第二次换电过程的状态下,启动电池箱充电程序。
[0073] 第一步,实时监控系统同时控制第一、第三宽间距可升降滚轮机与第一、第三斜口固定滚筒机同步转动,竖向调整被换电程序卸载下来的亏电电池箱位置,直到亏电电池箱正极充电接触网触及上导向直排轮33为止。
[0074] 第二步,实时监控系统同时控制第一、第三换向区的宽间距可升降滚轮机降低。此时,亏电电池箱与宽间距可升降滚轮机不再接触,而是落在宽间距固定滚筒机上。
[0075] 第三步,实时监控系统控制换电站内四个宽间距固定滚筒机和两套直线滚筒输送机同步同方向转动,直到两套直线滚筒输送机上的满电电池箱在第二、第四换向区的宽间距固定滚筒机上不能再移动为止。
[0076] 充电程序结束。但换电站并未完成一次一个电池箱的完整充电过程。
[0077] 如图2所示的换电站,必须连续启动两次换电程序之后才能启动一次充电程序,且每执行一次充电程序,电池箱向前移动一个位置。启动两次换电程序,启动一次充电程序,启动两次换电程序……该过程可由附图组合给予说明,这种循环过程可以表示为“图2-图7-图8-图9-图10-图2……”,“图7-图8”代表实时监控系统对换电站执行第一次换电程序,卸下第一万■电电池箱955的同时装载第一满电电池箱956,“图9-图10”代表实时监控系统对换电站执行第二次换电程序,卸下第二亏电电池箱957的同时装载第二满电电池箱958,随后,实时监控系统对换电站执行一次充电程序,将所有电池箱移动一位,此时,第一7电电池箱955和第二7电电池箱957被移动到充电区开始充电,此时换电站如图2所示。此后,若有电动客车进站换电,则继续对换电站执行第一次换电程序,如此循环运转。
[0078] 因此,不难推算出,完成一次一个电池箱的完整充电过程需要6次启动充电程序。
[0079] 最后,为能更清晰地理解本发明创造,在此作如下申明。
[0080] 本发明附图2所示的换电站单侧可容纳的电池箱数量并不限于6个,而应根据换电站内直线滚筒输送机的长度和该换电站实际需要换电的电动客车流量确定,其具体数量需要有利于电池箱的充分充电,同时也要有利于换电站换电能力的充分发挥。关键是,本发明所述的换电站,其同时实现卸载亏电电池箱和装载满电电池箱的换电方法,以及实现一个充电机为一套直线滚筒输送机上全部电池箱进行充电的充电方法,是单一不变的。
[0081] 本发明所述的电池舱,其位置也不限于电动客车车尾,应根据具体车型的可用空间和电池箱的具体尺寸而定,其位置需要能与换电站内的设备进行正确对接,需要不影响换电站对车载电池舱的控制。关键是,以电动客车后轮中轴线为准线,使换电站的数据线接头与电池舱的数据线接口正确对接的方法,以及依靠换电站内的实时监控系统控制电池舱的方法,是单一不变的。为了进一步阐述这一说明,例如,电池舱也可以是安装在具有高地板结构的长途电动客车的中部下层货仓内,此时本发明所述的换电站可以设置在高速公路的服务区为长途电动客车服务。
[0082] 本发明所述的电池箱,其大小尺寸也不限于本发明附图所示,应根据具体车型可容纳的电池箱尺寸而定。关键是,电池箱通过箱体两个侧面的充电接触网与换电站内的电刷接触而持续充电的方法是单一不变的。
[0083] 综上所述,本案所述具体实施方式中的换电站、电池舱和电池箱是为了使本领域内的技术人员更全面地理解本发明创造,而无意用上述实施例限制本发明创造。任何不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案,或者对本发明实施例内容中描述的各系统或各部件的替换方案,均应涵盖在本发明创造专利的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种电动客车快速换电站,其特征在于,具有“中括号”(即“[]”)型结构,“中括号”之间为电动客车通道,“中括号”的竖线区实现电池箱的移位和充电功能(这一区域简称“充电区”),“中括号”两端的短横线区实现电动客车亏电电池箱卸载和满电电池箱装载的功能(这一区域简称“换电区”),“中括号”的四个直角顶点区实现改变电池箱移动方向的功能(这一区域简称“换向区”),每个换电区内具有一套LED显示设备、一套电动客车固定设备和两套电动客车桥接移位设备,每个充电区内具有一套电池箱移位充电设备,每个换向区内具有一套宽间距固定滚筒机和一套宽间距可升降滚轮机,换电站内各类设备均由换电站的实时监控系统监控,通过实时监控系统的这种监控,实现换电站为电动客车提供电池箱更换服务的功能,其中: LED显示设备,用于提示驾驶员需要注意的相关信息; 电动客车固定设备,具有一组路面滚筒机和一副千斤顶装置,该路面滚筒机由两根平行的滚筒组成,每根滚筒足以承受满载的电动客车,在两根滚筒之间有小于电动客车车轮半径的的间隙,该间隙内还装有压力开关,路面滚筒机垂直于电动客车通道的中线铺设,其上平面与电动客车通道的路面共面;千斤顶装置,与路面滚筒机长度一致,平行于路面滚筒机铺设,其到路面滚筒机的距离足以保证该千斤顶装置顺利抬起电动客车; 电动客车桥接移位设备,具有两组斜口固定滚筒机和两组可伸缩滚筒机,斜口固定滚筒机宽口端与可伸缩滚筒机对接,且使两者的上平面共面,且两部可伸缩滚筒机前端均装有数据线接头; 电池箱移位充电设备,具有一套直线滚筒输送机、一组电刷带和一个持续供电的充电机,所述充电机持续地为电刷带供电,电刷带固定于直线滚筒输送机侧面的导向排轮下方,距直线滚筒输送机上平面的高度与电池箱侧面充电接触网到电池箱底面的高度相同,所述导向排轮,沿电池箱移动路径的两旁安装,避免电池箱移动过程中侧面的摩擦; 宽间距固定滚筒机和宽间距可升降滚轮机,结构上在彼此具有的宽间距下嵌套,使宽间距固定滚筒机的每根滚筒和宽间距可升降滚轮机的每排滚轮交替排列; 实时监控系统,其输入信号来自传感器、位置开关、计时器和自助客户端,依靠这些输入信号实时检测电动客车、电池箱和可伸缩滚筒机的位置以及电动客车固定设备、可升降滚轮机和电池箱充电过程的状态,以实现控制换电站内LED显示屏和电动机的目的,通过控制这些电动机,准确实现可升降滚轮机的升降、可伸缩滚筒机的伸缩和电池箱的移位。
2.如权利要求1所述的电动客车固定设备,其特征在于:所述压力开关是否被压下决定路面滚筒是否被释放,在电动客车后轮压下压力开关的前提下,电动客车司机才能在自助客户端确认换电服务,随后换电站才能启动换电程序;所述千斤顶装置在未升起状态时,其上平面与电动客车通道的路面共面,在升起状态时,其上平面抬起车身使车载固定滚筒机上平面与可伸缩滚筒机上平面共面。
3.如权利要求1所述的宽间距固定滚筒机和宽间距可升降滚轮机,其特征在于:当宽间距可升降滚轮机处于升起状态时,其上平面与斜口固定滚筒机上平面共面,两者处于对接状态;宽间距固定滚筒机上平面与直线滚筒输送机上平面始终处于同一平面的对接状态,且宽间距固定滚筒机与直线滚筒输送机的转动始终受实时监控系统的同步控制。
4.如权利要求1所述的电动客车桥接移位设备,其特征在于:两部可伸缩滚筒机前端均装有数据线接头,该数据线接头用于在两个可伸缩滚筒机均与车载电池舱舱门接触时,与车载电池舱外固定位置的数据线接口对接;在换电站进行换电过程中,该接头向电动客车提供电力,同时由实时监控系统控制车载电池舱内设备的动作。
5.如权利要求1所述的电池箱移位充电设备,其特征在于:每组电刷带上等间距排列有片式弹簧电刷,所述片式弹簧电刷的间距和长度需要使电池箱充电时,其侧面的充电接触网与电刷的持续接触;所述直线滚筒输送机上的尺寸需要使电池箱顺利移动,充分充电,并使换电站换电能力得到充分发挥。
6.如权利要求5所述的片式弹簧电刷,其特征在于:所述位于同一个充电区内的电刷带上的片式弹簧电刷的触头均指向同一方向,而位于不同充电区内的电刷触头指向却正好相反;当电池箱在充电区移动时,电池箱移动方向始终与该充电区内的电刷触头的指向相同。
7.如权利要求1的电动客车快速换电站,其特征在于:通过实时监控系统将上述各部分联接在一起,构成一种无人操控的自助式电动客车快速换电站。
8.如权利要求1的电动客车快速换电站,其特征在于:电动客车的电池箱快卸和快装过程是同时进行的。
9.如权利要求1的电动客车快速换电站,其特征在于:换电站内直线滚筒输送机上的电池箱在依靠直线滚筒输送机移位的同时,依靠电池箱侧面的充电接触网与片式弹簧电刷的接触进行充电。
10.如权利要求1所述的电动客车快速换电站,其特征在于:电池箱在斜口固定滚筒机和可伸缩滚筒机上移动时的方向和在直线滚筒输送机上移动时的方向相互垂直,在两个充电区的直线滚筒输送机上移动时的方向相反。
11.一种能用于权利要求1所述换电站的车载电池舱,其特征在于,具有双向全通结构,即当电动客车在换电站进行换电时,亏电电池箱能从车身的一侧移出,满电电池箱从车身的另一侧移入,其到电动客车后轮轴的距离与换电站内可伸缩滚筒机到路面滚筒机的距离相等,用于承载电动客车的电池箱,也用于配合换电站完成电池箱的更换过程,具有与电动车桥接移位设备对接的数据线接口、与车载电池箱相匹配的电池舱舱门、电池箱夹具、车载固定滚筒机,其中: 所述与电动车桥接移位设备对接的数据线接口,其位于电动客车车载固定滚筒机平面下方的车身外壳上,到电动客车后轮轮轴的水平距离固定,当权利要求1中所述的千斤顶装置升起时,该数据线接口到换电站路面的垂直距离也固定,以此满足与换电站可伸缩滚筒机前端数据线接头的顺利对接; 所述与车载电池箱相匹配的电池舱舱门,该舱门由换电站的实时监控系统控制,实现舱门的自动开启和关闭; 所述电池箱夹具,包括能将电池箱前、后、左、右、上五个面压紧的电动夹具,在电池箱正上方的夹具上装有可插拔电源线接头,这些夹具由换电站的实时监控系统控制; 所述车载固定滚筒机,可以由换电站的实时监控系统控制驱动电机的正转或者反转实现电池箱向电动客车左侧或右侧的移动,在车载电池舱左右两面的全通结构下保证快卸和快装过程的同时进行。
12.—种同时适用于权利要求1所述换电站和权利要求11所述电池舱的电动客车电池箱,其特征在于:箱体内具有多个蓄电池单元和充放电保护电路,箱体外具有充电接触网和放电插孔,该电池箱尺寸需要满足其在换电站和电池舱内正常活动。
13.如权利要求12所述的充放电保护电路,其特征在于:具有电流从充电接触网流向各个蓄电池单元的单向导通功能,同时也具有电流从各个蓄电池单元流向放电插孔的单向导通功能,这一单向导通功能通过单极性导通电子元器件实现。
14.如权利要求12所述的充电接触网,其特征在于:其由导电材质制成,安装在电池箱的两个侧面上,电池箱的这两个侧面正对着电池舱舱门;其在侧面的高度与换电站内电刷带到直线滚筒输送机上平面的高度相等,当电池箱在换电站的直线滚筒输送机上时,充电接触网始终与片式弹簧电刷的触头接触。
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