CN105059265A - 一种基于移动式动力电池更换的动力电池货架系统 - Google Patents

Abstract

一种基于移动式动力电池更换的动力电池货架系统，包括：一放置电动乘用车待换电池的框架和控制单元，框架为多层结构，框架上设置有多个电池存放位，其中预留一个空位用于存放从电动乘用车上换下来的亏电电池，所述框架的每层结构为由3根纵梁和2根横梁相连构成；控制单元用于将动力电池锁定在框架上，接收到取用某块动力电池的信息后，单独对该动力电池进行解锁，使该动力电池仅搁置在框架上，并控制将该动力电池移出框架。本发明解决了在新的用于电动乘用车动力电池更换的移动式加电的技术方案中，由于移动式的特性，导致存放动力电池的货架结构不能过大要适应于移动式特性的空间，而且要方便取用动力电池的问题。

Description

一种基于移动式动力电池更换的动力电池货架系统

技术领域

本发明涉及电动乘用车领域，具体涉及一种基于移动式动力电池更换的动力电池货架系统。

背景技术

随着全球能源的紧缺，环境污染问题日趋严重，在环保以及清洁能源概念的大趋势下,由于电动乘用车对环境影响相对传统汽车较小，其发展前景十分广阔。电动乘用车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。其中动力电池是电动乘用车的核心，但对于动力电池技术与充电技术造成的充电时间长、能源补给点少、续航能力差，以及电池快充要减少使用寿命与影响电网运营安全等问题，一直是困扰于电动乘用车商业发展的瓶颈所在。如何让电动乘用车电能供给与方便快捷的加油站一样对标，是电动乘用车商业推广的重要课题。

当前出现了不需要对动力电池进行充电，而只对电动乘用车进行换装充满电力的动力电池的加电站的运营方式，这样减少了用户等待动力电池充电的时间，与传统汽车加油时间基本相同，无需改变用户使用汽车的习惯。

在这种模式下，如果用户在使用电动乘用车的过程中，由于车辆问题(如电池电量不足以供应行驶到最近的加电站或车辆故障不能行驶)导致车辆不能行驶到加电站进行动力电池的更换或对不能对车辆进行维修，那么对用户来说，使用电动乘用车的用户体验会大打折扣，给用户带来了不便，甚至导致电动乘用车不能被广泛的推广。

在新的用于电动乘用车动力电池更换的移动式加电的技术方案中，由于移动式的特性，导致存放动力电池的货架结构不能过大要适应于移动式特性的空间，而且要方便取用动力电池，就成为了当前需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于移动式动力电池更换的动力电池货架系统，以解决在新的用于电动乘用车动力电池更换的移动式加电的技术方案中，由于移动式的特性，导致存放动力电池的货架结构不能过大要适应于移动式特性的空间，而且要方便取用动力电池的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于移动式动力电池更换的动力电池货架系统，包括：一放置电动乘用车待换电池的框架和控制单元，其中，

框架为多层结构，框架上设置有多个电池存放位，其中预留一个空位用于存放从电动乘用车上换下来的亏电电池，所述框架的每层结构为由3根纵梁和2根横梁相连构成；

控制单元用于将动力电池锁定在框架上，接收到取用某块动力电池的信息后，单独对该动力电池进行解锁，使该动力电池仅搁置在框架上，并控制将该动力电池移出框架。

与现有技术相比，应用本发明，通过放置电动乘用车待换电池的框架结构，电磁吸盘可以单独锁定或解锁某动力电池，并通过辊轮结构驱动，可以使存放动力电池的货架结构适应于移动式特性的空间，而且可以很方便取用所需要的动力电池。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的动力电池货架系统101的顶视图；

图2为本发明动力电池货架系统101的立体侧视图；

图3为应用本发明的动力电池货架系统的移动式加电车进行更换电动乘用车动力电池的工作状态示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，用于换电的动力电池为谱系电池，即其外观尺寸为设定标准规格的尺寸(例如：所有动力电池的宽度相同，其中由于所排列的电池包的数量不同而设置了几个长度的尺寸，由此产生了几个不同规格的动力电池，为不同级别的电动乘用车提供动力)，只有这样才能适用于本发明的移动式加电系统对动力电池进行快速更换的操作，其中动力电池核心技术的升级(例如各种新的化学技术或者核聚变技术应用于动力电池)并不对本发明构成影响，本发明的动力电池只是设定了外部形状尺寸的标准规格。

在本发明中采用的电动推杆是一种将电动机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动的电力驱动装置。可用于各种简单或复杂的工艺流程中做为执行机械使用；电动推杆由驱动电机、减速齿轮、螺杆、螺母、导套、推杆、滑座、弹簧、外壳及涡轮、微动控制开关等组成。电动推杆是一种新型的电动执行机构，电动推杆主要由电机、推杆和控制装置等机构组成的一种新型直线执行机构，可以实现远距离控制、集中控制。电动推杆在一定范围行程内作往返运动。采用电动推杆执行机构，在改变控制开度时，需要供电，在达到所需开度时就可不再供电，因此从节能看，电动推杆执行机构比气动执行机构有明显节能优点，电动推杆设计新颖精致、体积小、精度高、完全同步、自锁性能好、卫生，电机直接驱动，不需要管道的气源、油路，方便使用。

在本发明中采用的丝杠方式，电动机经齿轮减速后，带动一对丝杠螺母。把电机的旋转运动变成直线运动，利用电动机正反转完成推杆动作。如通过各种杠杆、摇杆或连杆等机构可完成转动、摇动等复杂动作。通过改变杠杆力臂长度，可以增大或减小行程。本发明中采用的蜗轮蜗杆传动形式：电机齿轮上的蜗杆带动蜗轮转动，使蜗轮内的小丝杠作轴向移动，由连接板带动限位杆相应作轴向移动，至所需行程时，通过调节限位块压下行程开关断电，电动机停止运转(正反控制相同)。本发明中采用的齿轮传动形式：电机通过减速齿轮后带动安装于内管的小丝杠，带动与之连接一起的做轴向运行螺母，至所设定的行程时螺母触角压住限位开关断开电源，电机停止运动(反向与之相同)。本发明中采用的链轮方式，即带嵌齿式扣链齿的轮子，用以与节链环或缆索上节距准确的块体相啮合，与(滚子)链啮合以传递运动。

本发明的动力电池货架系统设置在移动式加电车的内部，用于放置动力电池。

如图1所示，所述动力电池货架系统101的顶视图，可以包括框架1011、电池包电磁锁止装置1012、多个辊轮1013及辊轮驱动装置1014，其中，电动乘用车待换电池均存放于框架1011上，(如图2的动力电池货架系统101的立体侧视图所示，框架1011两侧预留出空间槽1015)，框架1011包括多个电池存放位，其中预留一个空位用于存放从电动乘用车上换下来的亏电电池；动力电池通过电池包电磁锁止装置1012设置的多个电磁吸盘的电磁吸合方式固定在框架上，当取用某块动力电池时，可单独对该动力电池进行解锁，之后由电池调度系统取下；辊轮1013的左右两侧均由链轮两两驱动，通过设置在辊轮左右两侧的驱动电机，驱动一套链轮从而使辊轮进行旋转运动，将辊轮上的动力电池进行相应移动。

如图3所示，应用本发明的动力电池货架系统的移动式加电车进行更换电动乘用车动力电池的工作状态示意图，其中示出了需要进行更换动力电池的电动乘用车驶上尾板的平台的状态。

移动加电车接收到控制中心调度指令后，行驶到需要进行换电的电动乘用车所在位置，其中，移动加电车采用新能源的动力电池作为动力；

移动加电车的厢体尾部外侧的电动推杆展开尾板并将尾板放平，同时自动伸缩坡板打开到预设位置；

所述电动乘用车通过自动伸缩坡板驶上尾板的平台，且尾板对平台上承载的电动乘用车完成定位的操作后，举升机举升尾板上承载的电动乘用车达到预设位置，并完成对电动乘用车底盘的调平操作；

换电机器人将电动乘用车的底盘卸下的亏电电池移送到电池调度系统上后，电池调度系统将换电机器人上的亏电电池移送到动力电池货架上，并将动力电池货架系统上满电电池移送到换电机器人上，动力电池货架将亏电电池锁定；

换电机器人将电池调度系统移动的满电电池传送到电动乘用车的底盘下部并安装在车体底部，完成动力电池更换的控制。

本发明的基于移动式动力电池更换的动力电池货架系统，包括：一放置电动乘用车待换电池的框架和控制单元，其中，

框架为多层结构，框架上设置有多个电池存放位，其中预留一个空位用于存放从电动乘用车上换下来的亏电电池；(电动乘用车的待换电池均存放于框架上，框架可以包括六个电池存放位，其中五个存放位用于满电电池存放，一个空位用于存放从电动乘用车上换下来的亏电电池)

控制单元用于将动力电池锁定在框架上，接收到取用某块动力电池的信息后，可单独对该动力电池进行解锁，使该动力电池仅搁置在框架上，并控制将该动力电池移出框架。

所述框架两侧还设置有空间槽，该空间槽与堆垛机货叉的货叉臂相匹配。框架两侧预留出空间槽，方便移动加电车回到动力电池充电配送中心时，堆垛机货叉对动力电池进行提取。

动力电池货架系统101采用框架式结构，每层由3根纵梁和2根横梁相连，所述框架为通过型材焊接而成，型材的尺寸为50mm×50mm，经过实际测量，该型材的尺寸设置为50mm×50mm，提高了动力电池货架系统的框架的强度。

所述框架的每层结构为由3根纵梁和2根横梁相连构成。

所述控制单元将动力电池锁定在框架上，是通过电磁吸盘的电磁吸合方式将动力电池锁定在框架上。电池包电磁锁止装置可以是直径200mm的电磁吸盘，动力电池货架系统可以设置为多个(包括2个、3个或4个等，只要可以将动力电池固定在框架上即可，本发明对此不作限定)，通过电磁吸盘的电磁吸合方式将动力电池固定在框架上。采用电磁吸盘的电磁吸合方式固定动力电池的优点是不局限于某种特定形式的动力电池固定。当取用某块动力电池时，动力电池货架系统可单独对其解锁，之后由电池调度系统取下。

所述控制单元将动力电池移出框架，是通过框架上设置的多个辊轮及辊轮驱动装置将动力电池移出框架，其中，辊轮的左右两侧均由链轮两两驱动，通过设置在辊轮左右两侧的驱动电机，驱动一套链轮从而使辊轮进行旋转运动，将辊轮上的动力电池进行相应移动。

还包括一电池充电系统，该电池充电系统包括电池充电接口调整装置和交流充电装置，电池充电接口调整装置包括设置有电源接插口的框架结构，使电源接插口沿车辆前后方向和与地面垂直方向进行运动调整后，与需要充电的动力电池进行连接；交流充电装置还用于对动力电池进行监测、报警和断电。

所述电池充电接口调整装置还包括各带有2个导向柱及2个线轴承的2个电动推杆和连接板，所述电源接插口是通过导向柱与动力电池进行定位，导向柱与动力电池的导向柱孔相匹配；电动推杆通过连接板与框架结构连接，其中一电动推杆使电源接插口沿车辆前后方向移动，另一电动推杆使电源接插口沿与地面垂直方向移动。

所述电池充电接口调整装置还包括传感器，该传感器判断电源接插口移动调整后与动力电池的接口匹配后，将导向柱插入动力电池的导向柱孔，完成电源接插口与动力电池的定位。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (9)

1.一种基于移动式动力电池更换的动力电池货架系统，其特征在于，

包括：一放置电动乘用车待换电池的框架和控制单元，其中，

框架为多层结构，框架上设置有多个电池存放位，其中预留一个空位用于存放从电动乘用车上换下来的亏电电池，所述框架的每层结构为由3根纵梁和2根横梁相连构成；

控制单元用于将动力电池锁定在框架上，接收到取用某块动力电池的信息后，单独对该动力电池进行解锁，使该动力电池仅搁置在框架上，并控制将该动力电池移出框架。

2.如权利要求1所述的动力电池货架系统，其特征在于，

所述框架两侧还设置有空间槽，该空间槽与堆垛机货叉的货叉臂相匹配。

3.如权利要求1所述的动力电池货架系统，其特征在于，

所述框架为通过型材焊接而成，型材的尺寸为50mm×50mm。

4.如权利要求1所述的动力电池货架系统，其特征在于，

所述控制单元将动力电池锁定在框架上，是通过电磁吸盘的电磁吸合方式将动力电池锁定在框架上。

5.如权利要求4所述的动力电池货架系统，其特征在于，

所述电磁吸盘的直径为200mm，动力电池货架系统设置多个电磁吸盘。

6.如权利要求1所述的动力电池货架系统，其特征在于，

所述控制单元将动力电池移出框架，是通过框架上设置的多个辊轮及辊轮驱动装置将动力电池移出框架，其中，辊轮的左右两侧均由链轮两两驱动，通过设置在辊轮左右两侧的驱动电机，驱动一套链轮从而使辊轮进行旋转运动，将辊轮上的动力电池进行相应移动。

7.如权利要求1所述的动力电池货架系统，其特征在于，

还包括一电池充电系统，该电池充电系统包括电池充电接口调整装置和交流充电装置，电池充电接口调整装置包括设置有电源接插口的框架结构，使电源接插口沿车辆前后方向和与地面垂直方向进行运动调整后，与需要充电的动力电池进行连接；交流充电装置还用于对动力电池进行监测、报警和断电。

8.如权利要求7所述的动力电池货架系统，其特征在于，

所述电池充电接口调整装置还包括各带有2个导向柱及2个线轴承的2个电动推杆和连接板，所述电源接插口是通过导向柱与动力电池进行定位，导向柱与动力电池的导向柱孔相匹配；电动推杆通过连接板与框架结构连接，其中一电动推杆使电源接插口沿车辆前后方向移动，另一电动推杆使电源接插口沿与地面垂直方向移动。

9.如权利要求8所述的动力电池货架系统，其特征在于，

所述电池充电接口调整装置还包括传感器，该传感器判断电源接插口移动调整后与动力电池的接口匹配后，将导向柱插入动力电池的导向柱孔，完成电源接插口与动力电池的定位。