CN105083235A - 一种多型号电动乘用车电能快捷补给的网格结构系统 - Google Patents

Abstract

一种多型号电动乘用车电能快捷补给的网格结构系统，包括：车辆加电站单元，对一区域内的多型号电动乘用车亏电的动力电池进行快速更换的操作控制；动力电池充电配送中心单元，集中对电动乘用车更换下来的亏电动力电池进行充电控制操作和动力电池物流调配控制；动力电池物流配送车辆、移动加电站单元及全系统信息控制中心单元，对入网车辆用户信息采集与全生命期加电费充值结算信息控制，为入网电动乘用车提供信息控制；对系统装备运行状况监控与维护调度控制，对系统内运营的动力电池监控与维护调度控制。本发明解决当前采用充电模式用户体验不好导致电动乘用车不能大规模推广的问题，同时快速充电导致电池寿命大幅减少且电网负荷过大的问题。

Description

一种多型号电动乘用车电能快捷补给的网格结构系统

技术领域

本发明涉及电动乘用车的电能供给领域，具体涉及一种多型号电动乘用车电能快捷补给的网格结构系统。

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。

当前的电动乘用车在采用充电模式对动力电池进行充电时，会消耗较长的充电时间(长达几个小时)，与传统汽车进行加油的方式区别很大，使用电动乘用车的用户体验相当不好，导致电动乘用车在实际推广中不能达到被多数用户接受的情况；现在又产生了对动力电池进行快速充电的方式，1个多小时的充电就可以对动力电池的电能补充达到90％以上，但是该方式与传统汽车进行加油的方式还是有一些区别(时间略长)，同时对动力电池进行快速充电，会导致动力电池的性能和使用寿命大幅减少，而作为核心部件的动力电池占据着电动乘用车成本的相当大的部分，如果由于动力电池快速充电，使得动力电池使用3至5年就不能在电动乘用车中正常使用甚至报废，那么对于用户来说，再购买一块新的动力电池的费用而花费几万元是不能接受的；而且相对于电动乘用车这种快速运行的产品来说，如果由于动力电池快速充电，造成动力电池的性能不稳定，那么由此产生的安全问题会是相当严重的；同时快速充电会在短时间内将动力电池的电量充到90％甚至更高，那么会产生很高的充电电流，如果在白天的用电高峰对动力电池大规模的进行快速充电，无疑对整个电网的负荷构成极大的危害，甚至产生电网安全事故，对整个电网的生态都构成巨大的影响，如果导致电网断网的事故，那么其他与动力电池无关的城市用电用户都会遭受不能用电的问题，甚至产生城市骚乱的严重结果；当前出于环保的目的，如果采用在晚上闲时对动力电池进行充电，那么对整个供电电网网络来说效率和效果都会达到最优，这也是采用动力电池对环境保护产生好处的主要优点之一；而由于电动乘用车快速移动的时间和位置的不确定性，那么充电很难保证在某时间(例如用电低谷期，晚上闲时)进行充电，那么动力电池的优点就不复存在了，而全球能源的紧缺，环境污染问题日趋严重的问题就不会得到改善，因此由于上述种种原因，导致当前电动乘用车还不能被广泛的推广和使用。

因此，如何提供一种新的结构的技术方案，解决上述存在的当前电动乘用车的动力电池的电能供给的问题，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网格化结构的多型号电动乘用车的电能供给系统，以解决当前电动乘用车的动力电池的电能供给中存在采用充电模式用户体验不好导致电动乘用车不能大规模推广的问题，同时对动力电池进行快速充电导致电池寿命大幅减少且电网负荷过大的问题，而且充电过程不能一直利用供电电网在晚上闲时对动力电池进行充电产生对环境保护的不利的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种多型号电动乘用车电能快捷补给的网格结构系统，包括：多个设置在不同地理位置的车辆加电站单元、动力电池充电配送中心单元、动力电池物流配送车辆、移动加电站单元以及全系统的信息控制中心单元，其中，

车辆加电站单元，用于通过内部存放的满电的动力电池对一区域内的多型号电动乘用车亏电的动力电池进行快速更换的操作控制；其中根据该区域内的不同地理位置之间的距离设置各车辆加电站单元，使各车辆加电站单元在该区域形成网络；

动力电池充电配送中心单元，用于集中对电动乘用车更换下来的亏电动力电池进行充电控制操作，同时对动力电池进行维护保养控制操作，并为各车辆加电站单元提供所需型号及对应数量的动力电池物流调配控制；

动力电池物流配送车辆，用于连接各车辆加电站单元和动力电池充电配送中心单元的动力电池物流运送，进行将动力电池充电配送中心单元中适配型号的满电动力电池配送到各车辆加电站单元的操作，同时进行将各车辆加电站单元换下的亏电的动力电池配送到动力电池充电配送中心单元的操作；

移动加电站单元，用于通过接收全系统信息控制中心调度指令，在所述区域内进行对不能行驶到各车辆加电站单元的多型号电动乘用车的亏电的动力电池进行更换的操作；

全系统信息控制中心单元，用于对入网车辆用户信息采集与全生命期加电费充值结算信息控制，为入网的电动乘用车提供加电站信息寻找、引导和救援的信息控制；对各车辆加电站单元、动力电池充电配送中心单元、动力电池物流配送车辆和移动加电站单元的系统装备运行状况监控与维护调度控制；对整个系统内运营的动力电池全生命周期状态的监控与维护调度控制。

进一步地，上述系统还可包括：所述车辆加电站单元包括多型号电动乘用车的定位子系统、电池更换子系统、电池物流子系统、维修子系统、场站安全控制子系统和加电站信息控制子系统，其中，

定位子系统，用于对多型号电动乘用车进行车载电池型号及车型的判断识别，并对各型号车辆进行准确定位；

电池更换子系统，用于对多型号电动乘用车的动力电池进行更换和传输；

加电站电池物流子系统，用于对所述动力电池物流配送车辆进行车辆定位后，将所述动力电池物流配送车辆上的满电的动力电池与加电站电池货架上的亏电的动力电池进行交换；

维修子系统，用于当多型号电动乘用车在车辆加电站单元进行换电过程中发生故障时，对故障车辆进行维修；

场站安全控制子系统，用于对动力电池进行存储及动力电池的更换进行视频监控，同时对车辆加电站单元的场站环境进行监控；

加电站信息控制子系统，用于对车辆加电站单元中所有设备和进行换电的多型号电动乘用车进行控制以及数据传送，并与所述信息控制中心单元进行信息交互。

进一步地，上述系统还可包括：所述动力电池充电配送中心单元，包括场站电池物流子系统、电池仓储子系统、电池充电集群子系统、电池维保子系统、场站电源子系统、环境子系统、消防子系统，以及充电配送中心数据控制子系统，其中，

充电配送中心电池物流子系统，用于采集所述动力电池物流配送车辆编码、入库电池编码、出库电池编码和电池位置信息，接收车辆加电站单元发出的各型号需求的电池信息，对场站电池运输调度的信息控制，控制动力电池充电配送中心与车辆加电站单元之间动力电池的运输工作的信息交互，包括动力电池充电配送中心单元向车辆加电站单元输送满电的动力电池以及将车辆加电站单元换回的亏电的动力电池运回动力电池充电配送中心单元的信息控制；

电池仓储子系统，用于从各车辆加电站单元运送回来的亏电动力电池的预存操作，对动力电池上架充电或维护保养的智能分拣信息控制；对各型号充满电的电池分拣装车出库配送的信息控制，并保存动力电池的出库信息和入库信息；

电池充电集群子系统，用于场站电池集群充电的信息控制；采集动力电池充电状态信息、记录电池充电全过程信息和危险预警处理；

电池维保子系统，用于对新入库动力电池进行抽检、在用电池的维护、故障电池的标记，并进行对动力电池充电配送中心单元中故障电池的检修或更换，同时维护数据的采集、记录并输入至数据服务器；在维保过程根据电池组编码进行维护的信息控制，其中记录电池从初始状态、入库状态、维护状态、维修状态和报废状态全生命期的原始信息，并保存新电池到达数据库、电池维护记录数据库、电池维修记录数据库、电池报废记录数据库和电池退货索赔数据记录的信息；

场站电源子系统，用于连接电网电源、光伏电源、风电电源或分布式储能电源，为场站系统装备或对动力电池充电提供所需电源，并进行能源数据采集与监控；

环境子系统，用于对电池组充电及存储时环境温度、通风和监控控制的信息的调整与记录控制；

消防子系统，用于对整个动力电池充电配送中心单元进行消防安全信息预警控制；

充电配送中心数据控制子系统，用于动力电池充电配送中心单元的数据集合、备份与控制，并与全系统信息控制中心单元进行信息交互。

进一步地，上述系统还可包括：所述电池仓储子系统是根据先满先出的规则从在库的满电的动力电池中完成动力电池的出库搬运的信息控制。

进一步地，上述系统还可包括：所述移动加电站单元，包括一具有箱体的电动或混合动力车辆，该箱体内设置有动力电池货架和换电机器人装置，其中，换电机器人装置用于将电动乘用车的亏电的动力电池卸下并放置到箱体内的动力电池货架上后，将动力电池货架上对应型号的动力电池安装到电动乘用车上，完成在所述区域内对不能行驶到各车辆加电站单元的多型号电动乘用车的亏电的动力电池进行更换的操作。

进一步地，上述系统还可包括：所述多型号电动乘用车为设置有换电部件的电动乘用车，通过换电部件与车辆加电站单元的电池更换子系统配合，将多型号电动乘用车上的亏电的动力电池更换为车辆加电站单元存储的满电的动力电池。

进一步地，上述系统还可包括：所述换电部件包括动力电池锁紧机构、换电接插件和换电控制部件，其中，

动力电池锁紧机构，用于通过机械控制将动力电池放置在电动乘用车内；

换电接插件，用于检测所述动力电池锁紧机构将动力电池插接是否到位，并可将动力电池进行手动脱离接插，换电接插件设置在电动乘用车的中通道处；

换电控制器是车辆换电的控制机构，用于控制整个换电过程的动力电池锁紧机构的解锁和紧固，控制换电接插件的接触和脱离，并与车辆主控制器进行换电信息交互，以及与所述加电站信息控制子系统进行信息交互。

进一步地，上述系统还可包括：所述定位子系统包括一具有X方向定位系统、Y方向定位系统和Z方向定位系统的车辆定位平台，其中，

X方向定位系统用于根据不同车型参数使车轮限位部进行X方向前后移动，确保车辆在X方向驶入预定位置；X方向定位系统包括与车辆前轮对应的一对车轮限位部和设置在车轮限位部底部的位置传感器，位置传感器用于检测车辆的前轮是否正确驶入到位，判断若车辆前轮驶入预定位置后则触发信号，启动Y方向定位系统进行对中移动，并启动Z向定位系统；

Y方向定位系统用于使车辆的前轮侧和后轮侧在Y方向进行定位；Y方向定位系统包括分别位于前轮侧和后轮侧的分段挡杆设置的水平引导部，水平引导部用于通过车辆前轮侧和后轮侧的分段挡杆分别沿Y方向向外扩张，将车辆前轮和后轮从内夹紧，对车辆进行对中移动，确保车辆底盘的中轴线与车辆定位平台的中轴线重合，在Y方向上定位车辆；

Z方向定位系统用于在Z方向进行上下移动，通过在车辆的车梁上施加向上顶紧力，使车辆底盘与平台底面保持平行，并使车辆轮胎不离开平台，完成车辆在Z方向定位；

其中X方向是指以车辆行驶的直线方向的反方向为轴线方向，Y方向是指在车辆底盘平面上垂直于X方向的轴线方向，Z方向是指垂直于X方向和Y方向所形成平面的轴线方向。

进一步地，上述系统还可包括：所述车轮限位部的形状为凹槽型、V字型或者V型凹槽，车轮限位部内设置有多组柱型串筒，柱型串筒下部设置有位置传感器，柱型串筒两端安置在车辆定位平台前部框架的支座内。

进一步地，上述系统还可包括：所述全系统信息控制中心单元，还用于对入网车辆使用状态、入网车辆的黑灰名单信息、车辆退网信息的控制。

与现有技术相比，应用本发明，通过车辆加电站单元提供对电动乘用车的动力电池进行换电的操作，使用户体验基本与之前在加油站进行加油的使用体验基本一致，用户无需改变对车辆的使用习惯，对电动乘用车在大规模推广中带来了预想不到的优良效果，从而进一步保护了环境。进一步地本发明通过充电配送中心单元集中对电动乘用车更换下来的动力电池进行充电控制操作，避免了对动力电池快速充电，解决了快速充电造成动力电池的性能不稳定的稳定，和甚至由此产生的安全问题；而且可以通过在用电低谷期(晚上闲时)集中对电动乘用车更换下来的动力电池进行充电，提高了充电效率，降低了充电的电力成本，解决了快速充电导致电网负荷过大甚至产生电网事故的问题，保护了环境。

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为本发明的多型号电动乘用车电能快捷补给的网格结构系统的结构示意图；

图2为本发明的电动乘用车在车辆定位平台上定位的示意图。

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。

在采用换电模式下，其中动力电池安装在电动乘用车车体上，动力电池的尺寸比较大(长度和宽度一般为几米)而且重量都比较大(可达几百公斤)，由于电动乘用车的动力电池本身具有的特性，那么在对电动乘用车进行换装充满电力的动力电池的过程中既要需要满足方便快速更换的要求，还要满足安全的要求。本发明通过提供的多型号电动乘用车的电能供给系统也很好解决了上述问题。本发明涉及电动乘用车商业推广的重要支撑环节电能供给领域，具体涉及了一种基于解决车辆用户电能补给方便快捷问题的网格结构的多型号电动乘用车的电能供给系统技术。

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加电站单元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。

如图1所示，本发明的一种多型号电动乘用车电能快捷补给的网格结构系统，可以包括：多个设置在不同地理位置的车辆加电站单元10、动力电池充电配送中心单元20、动力电池物流配送车辆30、移动加电站单元40以及全系统的信息控制中心单元50，其中，

车辆加电站单元10，用于通过内部存放的满电的动力电池对一区域内的多型号电动乘用车亏电的动力电池进行快速更换的操作控制；其中根据该区域内的不同地理位置之间的距离设置各车辆加电站单元，使各车辆加电站单元在该区域形成网络；

动力电池充电配送中心单20元，用于集中对电动乘用车更换下来的亏电动力电池进行充电控制操作，同时对动力电池进行维护保养控制操作，并为各车辆加电站单元提供所需型号及对应数量的动力电池物流调配控制；

动力电池物流配送车辆30，用于连接各车辆加电站单元10和动力电池充电配送中心单元20的动力电池物流运送，进行将动力电池充电配送中心单元20中适配型号的满电动力电池配送到各车辆加电站单元10的操作，同时进行将各车辆加电站单元10换下的亏电的动力电池配送到动力电池充电配送中心单元20的操作；

移动加电站单元40，用于通过接收全系统信息控制中心50调度指令，在所述区域内进行对不能行驶到各车辆加电站单元10的多型号电动乘用车的亏电的动力电池进行更换的操作；

全系统信息控制中心单元50，用于对入网车辆用户信息采集与全生命期加电费充值结算信息控制，为入网的电动乘用车提供加电站信息寻找、引导和救援的信息控制；对各车辆加电站单元10、动力电池充电配送中心单元20、动力电池物流配送车辆30和移动加电站单元40的系统装备运行状况监控与维护调度控制；对整个系统内运营的动力电池全生命周期状态的监控与维护调度控制。

其中根据该区域内的电动乘用车续航里程对电能供给的需求，按照不同地理位置之间的距离设置相应数量的车辆加电站单元，使各车辆加电站单元在该区域形成满足车辆用户电能供给需求的网络服务体系；车辆加电站单元内还可安装充电桩对车载的动力电池直接充电，方便用户使用。

动力电池物流配送车辆可连接各车辆加电站单元和动力电池充电配送中心单元中动力电池的物流运送，按照各车辆加电站单元各种型号动力电池储备需求，通过智能控制调度指令，进行将动力电池充电配送中心单元适配型号的满电动力电池配送到各车辆加电站单元的操作，同时进行将各车辆加电站单元换下的亏电的动力电池配送到动力电池充电配送中心单元的操作。

本发明通过车辆加电站单元提供对电动乘用车的动力电池进行换电的操作，使用户体验基本与之前在加油站进行加油的使用体验基本一致，用户无需改变对车辆的使用习惯，对电动乘用车在大规模推广中带来了预想不到的优良效果，从而进一步保护了环境。进一步地本发明通过充电配送中心单元集中对电动乘用车更换下来的动力电池进行充电控制操作，避免了对动力电池快速充电，解决了快速充电造成动力电池的性能不稳定的稳定，和甚至由此产生的安全问题；而且可以通过在用电低谷期(晚上闲时)集中对电动乘用车更换下来的动力电池进行充电，提高了充电效率，降低了充电的电力成本，解决了快速充电导致电网负荷过大甚至产生电网事故的问题，保护了环境。

由于本发明所构成的电能供给系统，很好地解决了城市区域内覆盖的问题，其中既有覆盖整个城市的各加电站单元对电动乘用车进行换电操作，同时在遇到特殊情况导致电动乘用车不能到加电站单元进行更换动力电池的情况时，可以通过移动加电站单元行驶到用户车辆地点，对用户的车辆进行换电操作，也可以提供车辆维修、检测等服务，进一步提高了用户的使用体验度，有利于电动乘用车的大规模商业推广，从而进一步保护了环境。

本发明的所述多型号电动乘用车为设置有换电部件的电动乘用车，通过换电部件与车辆加电站单元的电池更换子系统配合，将多型号电动乘用车上的亏电的动力电池更换为车辆加电站单元存储的满电的动力电池。

所述换电部件可以包括动力电池锁紧机构、换电接插件和换电控制部件，其中，

动力电池锁紧机构，用于通过机械控制将动力电池放置在电动乘用车内；

换电接插件，用于检测所述动力电池锁紧机构将动力电池插接是否到位，并可将动力电池进行手动脱离接插，换电接插件设置在电动乘用车的中通道处；

换电控制器是车辆换电的控制机构，用于控制整个换电过程的动力电池锁紧机构的解锁和紧固，控制换电接插件的接触和脱离，并与车辆主控制器进行换电信息交互，以及与所述加电站信息控制子系统进行信息交互。

所述车辆加电站单元包括多型号电动乘用车的定位子系统、电池更换子系统、电池物流子系统、维修子系统、场站安全控制子系统和加电站信息控制子系统，其中，

定位子系统，用于对多型号电动乘用车进行车载电池型号及车型的判断识别，并对各型号车辆进行准确定位；

定位子系统可以包括定位服务器、刷卡机、道闸及车辆定位平台，用于对多型号电动乘用车进行车载电池型号及车型的判断识别，并对车辆进行准确定位；

进一步地，所述定位子系统可以包括一具有X方向定位系统、Y方向定位系统和Z方向定位系统的车辆定位平台，其中，X方向定位系统用于根据不同车型参数使车轮限位部进行X方向前后移动，确保车辆在X方向驶入预定位置；X方向定位系统包括与车辆前轮对应的一对车轮限位部和设置在车轮限位部底部的位置传感器，位置传感器用于检测车辆的前轮是否正确驶入到位，判断若车辆前轮驶入预定位置后则触发信号，启动Y方向定位系统进行对中移动，并启动Z向定位系统；Y方向定位系统用于使车辆的前轮侧和后轮侧在Y方向进行定位；Y方向定位系统包括分别位于前轮侧和后轮侧的分段挡杆设置的水平引导部，水平引导部用于通过车辆前轮侧和后轮侧的分段挡杆分别沿Y方向向外扩张，将车辆前轮和后轮从内夹紧，对车辆进行对中移动，确保车辆底盘的中轴线与车辆定位平台的中轴线重合，在Y方向上定位车辆；Z方向定位系统用于在Z方向进行上下移动，通过在车辆的车梁上施加向上顶紧力，使车辆底盘与平台底面保持平行，并使车辆轮胎不离开平台，完成车辆在Z方向定位；其中X方向是指以车辆行驶的直线方向的反方向为轴线方向，Y方向是指在车辆底盘平面上垂直于X方向的轴线方向，Z方向是指垂直于X方向和Y方向所形成平面的轴线方向。

通过X方向定位系统控制车轮限位部在X方向的移动以及Y方向定位系统分别位于前轮侧和后轮侧的分段挡杆设置的水平引导部进行定位可以适用于不同车型的换电要求；同时Z方向定位系统在Z方向进行上下移动，通过在车辆的车梁上施加向上顶紧力，使车辆底盘与平台底面保持平行，并使车辆轮胎不离开平台，完成车辆在Z方向定位，解决了当前换电中由于举升机和电池之间存在斜面与平面接触的情况，导致电池入仓不准确，接插件容易损坏、松动，产生打火花的安全隐患，并可能导致底盘损坏的问题。

所述车轮限位部可为弹性体，形状可为凹槽型、V字型或者V型凹槽(其中若采用V型凹槽，V型凹槽的平面宽度可为210mm至650mm，V型凹槽的V型所形成的张开角度可为110度至140度，这样可以适用大多数电动乘用车车型的前轮轮胎，满足大多数电动乘用车车型的前轮轮胎的车轮限位；在本发明中由于成本要求和适用性要求，优选为V型凹槽的平面宽度可为630mm，V型凹槽的V型所形成的张开角度可为130度)；如图2所示，车轮限位部A内设置有多组柱型串筒，柱型串筒下部设置有位置传感器B用于检测车辆前轮是否达到预定位置，柱型串筒两端安置在车辆定位平台前部框架的支座内；车辆沿X方向驶上定位平台，当两个前轮驶入车轮限位部之后，此时轮胎位于多组柱型串筒之上，串筒下部的位置传感器根据车辆数据信息确定车辆是否达到预定位置。停放在车轮限位部的柱型串筒上的车辆轮胎确定了车轮在X方向上的位置，并且在一定范围内不受轮胎直径的影响。

其中位置传感器可以采用压力传感或光电传感等方式，本发明对此不作限定，其中采用光电传感方式灵敏度高。

电池更换子系统，用于对多型号电动乘用车的动力电池进行更换和传输；电池更换子系统可以包括电池货架、堆垛机(两架)、穿梭车及相应轨道、举升机构；

加电站电池物流子系统，用于对所述动力电池物流配送车辆进行车辆定位后，将所述动力电池物流配送车辆上的满电的动力电池与加电站电池货架上的亏电的动力电池进行交换；

加电站电池物流子系统可以包括所述动力电池物流配送车辆的地面车辆定位、物流堆垛机和电池货架(换电系统电池货架)以及车辆识别系统，用于对所述动力电池物流配送车辆进行车辆定位后，将所述动力电池物流配送车辆上的满电电池与电池货架上的亏电电池进行交换；加电站电池物流子系统与动力电池充电配送中心的充电配送中心数据控制子系统进行耦合；

维修子系统，用于当多型号电动乘用车在车辆加电站单元进行换电过程中发生故障时，对故障车辆进行维修；维修子系统可以包括车辆举升平台和手动升降机；其中，车辆举升平台，用于电动车在加电站换电过程中发生故障时，用于将故障车辆升起，人工维修使用。可以采用市场上常见的龙门举升机等举升设备，本发明对此不作任何限定。手动升降机，用于配合车辆龙门举升机使用，当故障车辆被举起后，将手动升降机移到车辆的电池包下面，用于承接电池包。当电池包手动解锁下来后，落入该小车工作台上，由人工拖离车辆，便于后续维修车辆及电池包；

场站安全控制子系统，用于对动力电池进行存储及动力电池的更换进行视频监控，同时对车辆加电站单元的场站环境(包括消防、设备和人身安全)进行监控；

加电站信息控制子系统，用于对车辆加电站单元中所有设备和进行换电的多型号电动乘用车进行控制以及数据传送，并与所述信息控制中心单元进行信息交互。

加电站信息控制子系统可以包括以下服务器：

总服务器：总服务器用于多型号电动乘用车的车型、电池型号、换电工位、客户信息等数据与信息控制中心单元的服务器交换以及加电站内部各服务器数据传送；

定位服务器：储存大量车辆数据及底盘数据，指挥定位平台定位、道闸开启等定位子系统设备；

换电服务器：主要用于控制换电子系统设备(举升机、穿梭电池车、轨道系统及货架堆垛系统)；

物流服务器：与换电服务器和充电配送中心数据控制子系统进行数据对接，并控制码垛机从车上取放电池，并将空电池放到运输车上。

安监服务器：加电站单元的消防监控及视频监控；

车辆换电控制器：换电控制器安装在车辆上，与地面设施及加电站数据通讯，确保车辆安全。

所述动力电池充电配送中心单元，可以包括场站电池物流子系统、电池仓储子系统、电池充电集群子系统、电池维保子系统、场站电源子系统、环境子系统、消防子系统，以及充电配送中心数据控制子系统，其中，

充电配送中心电池物流子系统，可以包括物流机械及周转电池架，用于采集所述动力电池物流配送车辆编码、入库电池编码、出库电池编码和电池位置信息，接收车辆加电站单元发出的各型号需求的电池信息，对场站电池运输调度的信息控制，控制动力电池充电配送中心与车辆加电站单元之间动力电池的运输工作的信息交互，包括动力电池充电配送中心单元向车辆加电站单元输送满电的动力电池以及将车辆加电站单元换回的亏电的动力电池运回动力电池充电配送中心单元的信息控制；

电池仓储子系统，可以包括堆垛运输机、传送带装置及存储货架，用于从各车辆加电站单元运送回来的亏电动力电池的预存操作，对动力电池上架充电或维护保养的智能分拣信息控制；对各型号充满电的电池分拣装车出库配送的信息控制，并保存动力电池的出库信息和入库信息；

电池充电集群子系统，可以包括充电堆垛机、充电货架、充电连接器及充电机、充电控制柜，用于场站电池集群充电的信息控制；采集动力电池充电状态信息、记录电池充电全过程信息和危险预警处理；

电池维保子系统，可以包括电池循环充放电设备、电池均衡设备、电池组装卸工具和周转运输叉车等，用于对新入库动力电池进行抽检、在用电池的维护、故障电池的标记，并进行对动力电池充电配送中心单元中故障电池的检修或更换，同时维护数据的采集、记录并输入至数据服务器；在维保过程根据电池组编码进行维护的信息控制，其中记录电池从初始状态、入库状态、维护状态、维修状态和报废状态全生命期的原始信息，并保存新电池到达数据库、电池维护记录数据库、电池维修记录数据库、电池报废记录数据库和电池退货索赔数据记录的信息；

场站电源子系统，用于连接电网电源、光伏电源、风电电源或分布式储能电源(其中可以是一个或多个电源，例如光伏电源和风电电源通式提供电力)，为场站系统装备或对动力电池充电提供所需电源，并进行能源数据采集与监控；对多种能源的供给，提高了动力电池充电配送中心单元的适用性，且对光伏电源或风电电源的适用，提高了动力电池充电配送中心单元对环境的保护；

环境子系统，可以包括温控装置和通风装置，用于对电池组充电及存储时环境温度、通风和监控控制的信息的调整与记录控制；

消防子系统，可以包括消防装置和监控装置，用于对整个动力电池充电配送中心单元进行消防安全信息预警控制；

充电配送中心数据控制子系统，用于动力电池充电配送中心单元的数据集合、备份与控制，并与全系统信息控制中心单元进行信息交互。

所述电池仓储子系统是根据先满先出的规则从在库的满电的动力电池中完成动力电池的出库搬运的信息控制。

所述移动加电站单元，可以包括一具有箱体的电动或混合动力车辆，该箱体内设置有动力电池货架和换电机器人装置，其中，换电机器人装置用于将电动乘用车的亏电的动力电池卸下并放置到箱体内的动力电池货架上后，将动力电池货架上对应型号的动力电池安装到电动乘用车上，完成在所述区域内对不能行驶到各车辆加电站单元的多型号电动乘用车的亏电的动力电池进行更换的操作。通过移动加电站单元的移动性换电方式，提高了本发明的多型号电动乘用车电能快捷补给的网格结构系统的友好性，进一步提高了用户的满意度，方便了用户的使用。

所述全系统信息控制中心单元，还用于对入网车辆使用状态、入网车辆的黑灰名单信息、车辆退网信息的控制。

所述全系统信息控制中心单元，可以包括：总物流信息子系统、总仓储信息子系统、充电信息子系统和维保信息子系统，其中，

总物流信息子系统，用于动力电池运输调度的信息控制，控制充电配送中心与加电站单元之间动力电池的运输的信息交互，包括充电配送中心单元向加电站单元输送满电的动力电池以及将加电站单元换回的亏电的动力电池运回充电配送中心单元的信息控制，和动力电池物流配送车辆的信息；

其中，总物流信息子系统可以包括物流服务器、物流管理工作站、物流信息终端、扫描仪和信息卡等。

信息卡包括配送物流车辆随车配备车辆信息卡；驾驶员配备司机信息卡；根据物流系统要求，按照一定的编码规则对电池组编码；电池箱壳体规定位置配置统一编码表示，方便设备扫描与识别。

物流服务器的数据库构成包括物流车辆信息数据库、驾驶员信息数据库、在途电池信息数据库、周转区电池信息数据库等；物流信息终端能够方便地对上述信息进行查询，并支持手持设备和移动设备的数据录入和处理。

物流服务器根据接收动力电池充电配送中心单元发出的到达车辆的非满电电池信息(动力电池充电配送中心单元从运营网路获取)对物流堆垛机的卸车扫描确认，并记录异常；物流服务器接收动力电池充电配送中心单元发出的出发车辆满电电池类型数量信息，用于控制物流堆垛机在周转货架上取下合适的满电电池进行装车；物流服务器向数据服务器上传车辆到达、发出信息，电池到达发出信息。

总物流信息子系统最核心的功能为运输调度管理(TMS)。主要负责分配、协调、规划动力电池充电配送中心单元与车辆加电站单元之间电池的运输工作，包括动力电池充电配送中心单元向车辆加电站单元输送满电的电池包以及将车辆加电站单元换回的非满电电池运回动力电池充电配送中心单元。

总仓储信息子系统，用于接收充电配送中心单元发出的需求电池信息，从在库满电的动力电池中完成电池的出库搬运的信息控制，并保存动力电池的出库信息和入库信息；对整个系统内所有的动力电池的信息进行保存和更新；

其中，总仓储信息子系统可以包括仓储服务器、仓储管理工作站、入库扫描仪、出库扫描仪、仓储信息终端等。

电池箱编码规则与前述物流系统要求相同。存储货架也要按照一定的编码规则进行编码，方便对在库电池进行定位。

仓储服务器的数据库构成包括注册电池信息数据库、在库满电电池数据库、出库流通电池信息数据库等。仓储信息终端能够方便地对上述信息进行查询，并支持手持设备和移动设备的数据录入和处理。

仓储服务器接收充电配送中心单元发出的需求电池信息、控制调度出库传送装置按照“先满先出”的原则，从在库满电电池中完成电池的出库搬运；仓储服务器向数据服务器上传出库信息、入库信息。

充电信息子系统，用于对动力电池的充电的信息控制；采集动力电池充电状态信息、记录电池充电全过程信息和危险预警处理；充电信息子系统可以包括充电服务器、充电工作站、电池信息采集装置，其中，

充电信息采集装置、充电机均需要按照货架位置进行编码，以便于电池充电匹配与记录。

充电服务器的数据库包括充电信息采集装置信息数据库、充电机信息数据库、入库电池状态数据库、电池充电过程信息数据库、电池异常报警数据库。

充电服务器完成对满电电池标记工作、向数据服务器传送标记结果；完成充电机充电过程的状态监控。

充电服务器的功能在整个充电信息子系统中相对独立，仅接收允许充电指令即可开展工作。

维保信息子系统，用于对整个系统内所有的动力电池的维保信息进行保存和更新，在维保过程根据电池组编码进行维护的信息控制，其中记录电池初始状态、入库状态、维护状态、维修状态和报废状态的原始信息，并保存新电池到达数据库、电池维护记录数据库、电池维修记录数据库、电池报废记录数据库和电池退货索赔数据记录的信息。

维保信息子系统可以包括维保服务器、新电池入库工作站、维护电池工作站、故障电池工作站、报废电池工作站、移动信息终端。维保过程根据电池组编码进行，需要记录电池初始状态、入库状态、维护状态、维修状态、报废状态等原始信息。维保服务器的数据库包括新电池到达数据库、电池维护记录数据库、电池维修记录数据库、电池报废记录数据库、电池退货索赔数据记录等。

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 (10)

1.一种多型号电动乘用车电能快捷补给的网格结构系统，其特征在于，

包括：多个设置在不同地理位置的车辆加电站单元、动力电池充电配送中心单元、动力电池物流配送车辆、移动加电站单元以及全系统的信息控制中心单元，其中，

车辆加电站单元，用于通过内部存放的满电的动力电池对一区域内的多型号电动乘用车亏电的动力电池进行快速更换的操作控制；其中根据该区域内的不同地理位置之间的距离设置各车辆加电站单元，使各车辆加电站单元在该区域形成网络；

动力电池充电配送中心单元，用于集中对电动乘用车更换下来的亏电动力电池进行充电控制操作，同时对动力电池进行维护保养控制操作，并为各车辆加电站单元提供所需型号及对应数量的动力电池物流调配控制；

动力电池物流配送车辆，用于连接各车辆加电站单元和动力电池充电配送中心单元的动力电池物流运送，进行将动力电池充电配送中心单元中适配型号的满电动力电池配送到各车辆加电站单元的操作，同时进行将各车辆加电站单元换下的亏电的动力电池配送到动力电池充电配送中心单元的操作；

移动加电站单元，用于通过接收全系统信息控制中心调度指令，在所述区域内进行对不能行驶到各车辆加电站单元的多型号电动乘用车的亏电的动力电池进行更换的操作；

全系统信息控制中心单元，用于对入网车辆用户信息采集与全生命期加电费充值结算信息控制，为入网的电动乘用车提供加电站信息寻找、引导和救援的信息控制；对各车辆加电站单元、动力电池充电配送中心单元、动力电池物流配送车辆和移动加电站单元的系统装备运行状况监控与维护调度控制；对整个系统内运营的动力电池全生命周期状态的监控与维护调度控制。

2.如权利要求1所述的网格结构系统，其特征在于，

所述车辆加电站单元包括多型号电动乘用车的定位子系统、电池更换子系统、电池物流子系统、维修子系统、场站安全控制子系统和加电站信息控制子系统，其中，

定位子系统，用于对多型号电动乘用车进行车载电池型号及车型的判断识别，并对各型号车辆进行准确定位；

电池更换子系统，用于对多型号电动乘用车的动力电池进行更换和传输；

加电站电池物流子系统，用于对所述动力电池物流配送车辆进行车辆定位后，将所述动力电池物流配送车辆上的满电的动力电池与加电站电池货架上的亏电的动力电池进行交换；

维修子系统，用于当多型号电动乘用车在车辆加电站单元进行换电过程中发生故障时，对故障车辆进行维修；

场站安全控制子系统，用于对动力电池进行存储及动力电池的更换进行视频监控，同时对车辆加电站单元的场站环境进行监控；

加电站信息控制子系统，用于对车辆加电站单元中所有设备和进行换电的多型号电动乘用车进行控制以及数据传送，并与所述信息控制中心单元进行信息交互。

3.如权利要求2所述的网格结构系统，其特征在于，

所述动力电池充电配送中心单元，包括场站电池物流子系统、电池仓储子系统、电池充电集群子系统、电池维保子系统、场站电源子系统、环境子系统、消防子系统，以及充电配送中心数据控制子系统，其中，

充电配送中心电池物流子系统，用于采集所述动力电池物流配送车辆编码、入库电池编码、出库电池编码和电池位置信息，接收车辆加电站单元发出的各型号需求的电池信息，对场站电池运输调度的信息控制，控制动力电池充电配送中心与车辆加电站单元之间动力电池的运输工作的信息交互，包括动力电池充电配送中心单元向车辆加电站单元输送满电的动力电池以及将车辆加电站单元换回的亏电的动力电池运回动力电池充电配送中心单元的信息控制；

电池仓储子系统，用于从各车辆加电站单元运送回来的亏电动力电池的预存操作，对动力电池上架充电或维护保养的智能分拣信息控制；对各型号充满电的电池分拣装车出库配送的信息控制，并保存动力电池的出库信息和入库信息；

电池充电集群子系统，用于场站电池集群充电的信息控制；采集动力电池充电状态信息、记录电池充电全过程信息和危险预警处理；

电池维保子系统，用于对新入库动力电池进行抽检、在用电池的维护、故障电池的标记，并进行对动力电池充电配送中心单元中故障电池的检修或更换，同时维护数据的采集、记录并输入至数据服务器；在维保过程根据电池组编码进行维护的信息控制，其中记录电池从初始状态、入库状态、维护状态、维修状态和报废状态全生命期的原始信息，并保存新电池到达数据库、电池维护记录数据库、电池维修记录数据库、电池报废记录数据库和电池退货索赔数据记录的信息；

场站电源子系统，用于连接电网电源、光伏电源、风电电源或分布式储能电源，为场站系统装备或对动力电池充电提供所需电源，并进行能源数据采集与监控；

环境子系统，用于对电池组充电及存储时环境温度、通风和监控控制的信息的调整与记录控制；

消防子系统，用于对整个动力电池充电配送中心单元进行消防安全信息预警控制；

充电配送中心数据控制子系统，用于动力电池充电配送中心单元的数据集合、备份与控制，并与全系统信息控制中心单元进行信息交互。

4.如权利要求3所述的网格结构系统，其特征在于，

所述电池仓储子系统是根据先满先出的规则从在库的满电的动力电池中完成动力电池的出库搬运的信息控制。

5.如权利要求1所述的网格结构系统，其特征在于，

所述移动加电站单元，包括一具有箱体的电动或混合动力车辆，该箱体内设置有动力电池货架和换电机器人装置，其中，换电机器人装置用于将电动乘用车的亏电的动力电池卸下并放置到箱体内的动力电池货架上后，将动力电池货架上对应型号的动力电池安装到电动乘用车上，完成在所述区域内对不能行驶到各车辆加电站单元的多型号电动乘用车的亏电的动力电池进行更换的操作。

6.如权利要求5所述的网格结构系统，其特征在于，

所述多型号电动乘用车为设置有换电部件的电动乘用车，通过换电部件与车辆加电站单元的电池更换子系统配合，将多型号电动乘用车上的亏电的动力电池更换为车辆加电站单元存储的满电的动力电池。

7.如权利要求6所述的网格结构系统，其特征在于，

所述换电部件包括动力电池锁紧机构、换电接插件和换电控制部件，其中，

动力电池锁紧机构，用于通过机械控制将动力电池放置在电动乘用车内；

换电接插件，用于检测所述动力电池锁紧机构将动力电池插接是否到位，并可将动力电池进行手动脱离接插，换电接插件设置在电动乘用车的中通道处；

换电控制器是车辆换电的控制机构，用于控制整个换电过程的动力电池锁紧机构的解锁和紧固，控制换电接插件的接触和脱离，并与车辆主控制器进行换电信息交互，以及与所述加电站信息控制子系统进行信息交互。

8.如权利要求2所述的网格结构系统，其特征在于，

所述定位子系统包括一具有X方向定位系统、Y方向定位系统和Z方向定位系统的车辆定位平台，其中，

X方向定位系统用于根据不同车型参数使车轮限位部进行X方向前后移动，确保车辆在X方向驶入预定位置；X方向定位系统包括与车辆前轮对应的一对车轮限位部和设置在车轮限位部底部的位置传感器，位置传感器用于检测车辆的前轮是否正确驶入到位，判断若车辆前轮驶入预定位置后则触发信号，启动Y方向定位系统进行对中移动，并启动Z向定位系统；

Y方向定位系统用于使车辆的前轮侧和后轮侧在Y方向进行定位；Y方向定位系统包括分别位于前轮侧和后轮侧的分段挡杆设置的水平引导部，水平引导部用于通过车辆前轮侧和后轮侧的分段挡杆分别沿Y方向向外扩张，将车辆前轮和后轮从内夹紧，对车辆进行对中移动，确保车辆底盘的中轴线与车辆定位平台的中轴线重合，在Y方向上定位车辆；

Z方向定位系统用于在Z方向进行上下移动，通过在车辆的车梁上施加向上顶紧力，使车辆底盘与平台底面保持平行，并使车辆轮胎不离开平台，完成车辆在Z方向定位；

其中X方向是指以车辆行驶的直线方向的反方向为轴线方向，Y方向是指在车辆底盘平面上垂直于X方向的轴线方向，Z方向是指垂直于X方向和Y方向所形成平面的轴线方向。

9.如权利要求9所述的网格结构系统，其特征在于，

所述车轮限位部的形状为凹槽型、V字型或者V型凹槽，车轮限位部内设置有多组柱型串筒，柱型串筒下部设置有位置传感器，柱型串筒两端安置在车辆定位平台前部框架的支座内。

10.如权利要求1所述的网格结构系统，其特征在于，

所述全系统信息控制中心单元，还用于对入网车辆使用状态、入网车辆的黑灰名单信息、车辆退网信息的控制。