CN106956666A - 电动汽车电池换电站系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动汽车电池用无人值导换电站，它包括一座机房，机房上有前工作面板、三防前门、维修房门、隐形通气孔；房内设智能换电机械、充电系统、微机信息系统、检测系统、显示系统、收费系统、语音系统，视频系统以及互连网技术的应用。本发明还提供一种电动汽车电池换电用自行电池周转箱，它包括周转箱标准箱体，电池的身份信息和电池运行状态的各种数据。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车用电源领域，尤其是指电动汽车电源电池的充电管理系统
背景技术
目前，随着社会的发展，汽车爆炸式急增，带来的是尾气排放环境污染，雾霾天气居高不下，严重影响人们的健康，低碳环保成为人们的奢求，纯电动汽车应运而生。影响电动汽车发展的电池、电机、节能三大要素中的电池是主要中的关键，而电池的充电难，难充电又是影响电动汽车发展的主要瓶颈。目前可供选择的充电方式主要有：充电桩式充电、感应式充电、遥控无线式充电、微波充电等，其中后三种充电方式效率低又难以实施，目前正在不惜血本的大力推广充电桩式充电，但是这种方式明显存在九大缺陷：1、充电时间太长，少到半小时，多达数小时，这么长的时间是人们难以接受的，而且对充电商家来说也是难以维计的；2、对电池本身的损害，不管是什么样的电池都有个最优充电程序，由于各种原因人们不可能按照这种教条式的程序充电，经验证明，电池不是用电用坏的，而是充电不当充坏的，人们在充电时都是由于各种不同的情况而随心所欲，紧急情况下，充上一点就走，电池长期在欠压状态下运行，是一种致命的损害；3、电池充电是一个技术含量很高的过程，为了延长电池的使用寿命，人们研究了许多充电技术，但现状是电池种类繁杂，在一部充电桩上难以有针对性的区别对待，因此难保证电池使用寿命，更谈不上延长寿命；4、电池生产厂家参差不齐，而使用者又是个人群体，因此难以使电池的管理、维修达到最优化；5、使用电池的个人群体对报废电池的管理认识不足而处置不当，既是对资源的浪费又是对环境的污染；6、人们对电池使用知识上的认知缺失，因而可能造成安全上的危害；7、难以发展提高，电池行业都在奋力研究创新，不断出现新电池，新种类，而现在这种松散繁杂的局面难以集中优势智慧迅速提高，即是有志创新的电池生产厂家起码缺乏电池在使用中的第一手资料，何况许多厂家只是满足现状不知进取，而使用电池的个人又不可能也没有能力去研究电池的创新换代，所以这种方式只能在现状中徘徊；8、容易滋生各种假冒伪劣产品，由于使用者的无知，在更换新电池时极易上当受骗，无意中换上了假冒伪劣产品，助长了造假违规企业的发展；9、目前电动汽车生产厂家为开拓市场，一是增加运行里程，而要增加里程只有增加电池的能量储存，为了增加能量储存其中之一是增加电池的重量，但是增加了电池的重量相反却增加能量的无功消耗，降低了电池的使用效率。一般情况，目前一部电动汽车，采用60度电的锂离子电池，续航里程标准为300公里，但其电池的自重就达到了600kg，是全车重的1/3，相当于载着10个标准体重的人跑路算是空载，重量的增加严重影响了汽车的机动灵活性。二是发展快速充电，目前的电池要完成标准充电，就是锂电池平均也要三个小时以上，而要缩小到20分钟以内，是相当困难的，目前充电最快的是超级电 容，但是其固有的比能量低，体积大，个体电容串联均压难而造成的性能下降等缺陷限制了它的应用。另外，最新报道的快速充电的铝离子电池其能量密度只有60wh/kg，其体积能量密度尚不得而知，这个指标难以用在电动汽车上，离实际应用，尚遥遥无期。有报道说，某电动汽车一次充电可行驶800km，而充满电只需10分钟，这是欺人之谈，有帐可算：设一度电可行驶6km，电池电压300伏，充电效率90％，计算得充电电流2963安，这么大的电流需要多粗的输电线？这不现实！10、在社区设充电桩，若小区有一千户，一半的住户用电动汽车，每晚上伍佰辆汽车充电，这个充电桩怎么设？若集中式，需要多大面积的充电区域？若分散式，需要多少充电桩？二者皆难，而且路边充电桩少不能，社区充电桩不能少，岂不空费财物。
综上所述，电动汽车充电桩式充电，虽是世界通行的，虽是目前唯一的，但却是无奈的也是最无前途的，这种充电方式势必影响电动汽车业的普及和发展，尽管国家有优惠政策，但人们还是顾虑再三，望而却步，给环境污染的治理增加了一定的难度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有电动汽车充电桩方式充电难，难充电的窘状，设计了一种电动汽车用电池由充电改为换电的换电站的设施和换电用的自行电池周转箱。
为实现上述目的，本发明所提供的方案为：一种电动汽车用电池更换使用的换电站，它包括充电系统、智能换电机械、微机信息系统、检测系统、显示系统、语音系统、收费系统、视频系统、以及一座封闭式站房。所述的充电系统，在换电机械的中央，输出的电能通过滑环与换电机械的开关连接，同时受微机操控。
所述智能换电机械是一个可由电机带动的旋转的圆形或椭圆形平台，在平台上设有若干个周转箱床，床上可载被充电的电池周转箱。
所述微机信息系统，在换电机械外侧，便于人工操控使用。
所述检测系统，位于换电机械电池输入口的上方，受微机信息系统控制。
所述显示系统、语音系统、收费系统位于换电站的面板上，受微机信息系统控制并与值班室网络互联。
所述视频系统在换电站的不同位置，其与值班室显示系统互联。
所述的机房是一座水泥结构的房子，前有三防门和面板，旁有维修门，四周设有隐形换气装置和摄像头。
所述换电站能够正常工作的前提是国家必须制定统一的政策，例如统一的上下管理组织，统一个收费标准，统一的电池电压和一个周转电池箱的容量，统一规格电池的尺寸和技术要求，统一的电池周转箱的技术指标和尺寸，统一的信息化管理，不同厂家电池代码的配置等，使操控有序，简单易行。
所述自行电池周转箱，其特征是一个统一规格的全封闭的箱子，下面有四个轮子，能自 行，内部装载电池，侧部或上部设置电池的身份信息，包含电池的购入时间，生产厂家代码，电池编号，电能，电压，内电阻等，以证明其身份，前面部设有电池动态数据，包括用电量，充电次数，电压，内电阻等。以便计费、微机管理查询和司机单独操作等。
综上所述，本发明的优点在于：
1、把原来的充电改为换电，对司机简单易行，节省时间，一般在几分钟至十几分钟完成。车主只管用电交费，不管到什么地方，没有电了到换电站交费换上新电池即走，同过去到加油站加油一样，不再有充电的烦恼，而且换电站设计先进，车主一个人操作即可完成，因此换电站可无人值守。
2、能严格按照电池最佳的充电程序，最准确地充电时间充电，达到充电最优化。
3、换电站只管充电换电，可积累经验，优化电池的组合，减缓电池的老化，提高电池专业维修水平，减少损坏率。
4、电池的统一采购可优中选优，而且电池的质量与换电站的利益直接挂沟，能充分发挥内部的潜力，保障电池的质量，随着科技的发展，可随时试验选用新型电池。
5、废旧电池可以统一管理变废为宝，增加收入，减少污染。
6、换电使车主不再考虑拓展续航里程，一般情况下如果一次换续航有一百公里，就可以减少2/3的重量。对汽车的启动、加速、爬坡、刹车、转向等各种情况的机动灵活性大大提高，同时节省大量电能。
7、统一规格统一管理可最准确、最及时、最全面的掌握电池的各种性能数据，可扬长避短，优胜劣汰，促进不同生产厂家电池质量的竞争与提高。
8、使用统一的分段式自行电池周转箱，车主可按需要方便地更换电池和选用不同数量的电池周转箱，电池周转箱可按要求自动运行，使换电站可无人值守，同时周转箱上的高科技设置，可防盗、防换、防涂改数据、而且一旦汽车出现事故可以帮助查根询底。
9、电动汽车生产厂家不再以续航路程为竞争指标，转而以节能降耗，每度电能行驶的路程为目标，竟相研制节能电动汽车，促进电动汽车的有序发展。
10、电池生产厂家不再以充电快为主要目标，转而以比能量、比功率、低成本、每千克多少度电为竞争目标，促进电池的良性发展。
11、社区可不设充电桩，节省了大量资金和消除许多烦恼。
附图说明
图1为换电站面板结构图
图2为换电站设备俯视图
图3为换电站设备平视图
图4为电池转运车示意图
图5为自行电池周转箱前视示意图
图6为自行电池周转箱后视示意图
附图中标为：1、电池输入口，2、插卡开门口，3、数字键，4、交费刷卡口，5、显示屏，6、摄像头，7、库存指示屏，8、温度指示器，9、湿度指示器、10、功率选择按钮，11、交费单据弹出口，12、交费单据签字后输入口，13、语音喇叭，14、电池转运车库存室，15、防关门卡，16、转运车承载平台，17、传送带，18、电机，19、高度调节器，20、导向轮，21、充电机，22、旋转承载平台，23、微机，24、信息输入卡口，25、废旧电池下线接收器，26、碰触开关继电器，27、电池箱床，28、电池下线传感器，29、旋转平台驱动装置，30、电池箱扫描识别装置，31、电池箱进出装置，32、碰触开关接点，33、节能装置，34、自行电池周转箱，35、四个运动轮，36、用电量显示，37、驱动小电机，38、充电碰触开关，39、电池状态显示，40、微电脑，41、前自行开关，42、电池身份信息，43、信息输出卡口，44、电池并联碰触开关，45、后自行开关。
具体实施方式
下面对照附图，对本发明的具体实施方式如涉及的各系统、各部分、各装置之间的相互连接关系，各部分的作用及工作原理作进一步的说明：
如附图1，附图2，附图3，附图4所示，本发明是一种电动汽车更换电池的换电站系统，它包括一座机房，机房前有一个三防铁门，车主需要换电时，首先看换电站上方的库存指示屏，红色表示无电池可换，绿色数字亮时，车主用换电卡插入插卡门口(2)，三防门打开，同时机房内的主电源接通，此时换电卡被锁住；三防门内是一块换电站的面板，所述面板上包括电池输入口(1)、电池转运库存数窒(14)、电池数量选择(10)、数字键(3)、交费刷卡口(4)、显示屏(5)、交费单据弹出口(11)、交费单据签字后输入口(12)、语音喇叭(13)、摄像头(6)、温度指示(8)、湿度指示(9)、库存指示灯(7)、防关门卡(15)。
所述电池输入口(1)、电池数量选择(10)和电池箱扫描识别装置(30)组成电池输入系统，车主根据能量需求选择电池的数量；所述电池转动车存放室(14)内专为本换电站设置的电池转运车存放用，所述的电池转运车包括承载平台(16)、传送带(17)、电机(18)、高度调节器(19)，导向轮(20)，三防门打开后，车主启动电池数量选择键(10)选择合适的数量，然后从电池转运车存放室(14)中取出转运车，此时防关门卡(15)弹出，车主用转运车把待换电池从汽车中导出送入电池输入口(1)，同时扫描识别(30)对新入电池的条码或二维码中的身份信息如厂代码，编码，入住时间等检测比对，如无误则电池完全输入，如非本系统电池，则被退出；
所述的数字键(3)、刷卡交费口(4)、显示屏(5)、交费单据单据弹出口(11)、交费单据输入口(12)、语音喇叭(13)组成交费系统，当电池箱被推入电池输入(1)时，相应的电池箱扫描识别装置(30)启动，检测识别无误后，自行电池周转箱上的信息输出卡口(43)与换电机械上的信息输入卡口(24)接通，显示屏(5)上显示输入电池的电压、使用的电能和应交的电费，同时语音喇叭(13)告知相应数值，车主在刷卡交费口(4)上刷卡，显示屏(5)出现已交的费用，交费单据输出口(11)弹出二张收费单据，其中一张车主签字后输入交费单据输入口(12)，语音喇叭(13)告知完成后，换电机械启动，已输的电池箱立刻被移走一个工位，则充好电的电池箱移到电池输入口(1)，车主要转运车把新换电池转运到电动汽车上，再把电池转运车送回存放室(14)内，此时防关门卡退回，车主把三防大门关好，从插卡开门口(2)中抽出换电卡，整个过程即告结束，如果三防门没关好，换电卡是抽不出来的。
所述换电站机房内有充电机(21)、旋转承载平台(22)、微机(23)、信息输出卡口(24)、电池下线接收器(25)、碰触开关继电器(26)、电池箱床(27)、电池下线传感器(28)、旋转平台驱动装置(29)、电池箱扫描识别装置(30)、电池箱进出装置(31)、碰触开在接点(32)、节电装置(33)。
所述电池旋转平台驱动器(29)在车主完成交费后，被微机(23)立即启动，转运一个工 位，充好电的电池箱被移到输入口(1)，驱动器(29)关断，微机(23)启动碰触开关继电器(25)，碰触开关接点(32)和自行电池周转箱上的充电碰触开关(38)被接通，新输入的电池被充电机(21)按预设的程序优化充电，当电池箱扫描识别装置(30)将检测数据输入微机(23)，与储存的数据比对时，如果新输入的电池需要检修或淘汰下线时，电池下线传感器启动下线装置，需要处理的电池被弹出送入电池下线接收器(25)。
所述电动汽车电池换电站的有关信息被及时通过信息网络传送至值班室，并进入电脑保存，这些信息主要有：换电卡插入开门口(2)的车主身份信息，电池送入电池输入口(1)时的被识别装置(30)检测到的信息，车主在刷卡口(4)的交费信息，电池箱进入旋转平台(22)充电的信息，电池被检出应维修或报废时下线到下线接收器(25)的信息，电池箱的输入口(1)输出的信息，库存指示(7)的信息，机房温度(8)、湿度(9)空气纯度的信息，摄像头(6)的影视信息等；如果车主出现了某些问题，根据换电卡可以从电脑中查出车主的身份、换电的时间、地址、电池的生产厂家、购买时间、电池的累计使用时间、是否为本系统电池等供判断使用。
所述自行电池周转箱(34)其特征在于：它是一个统一规格的全封闭的，只有专用工具才能打开的箱子，内装电动汽车应用的电池组，电池组上有条码二维码或其他方法的隐形信息，这种周转箱对新出厂的电动汽车由汽车生产厂家从换电系统相关组织部门统一购置，购置时打印上有关信息，如购箱入住时间、电压、电能、内电阻、电池生产厂家代码、电池箱编号等，购置的同时被送一张换电卡，此时换电卡空置，待电动汽车出售时，换电卡被值入持卡人的姓名、购车时间、头像、车辆编号等交付给持卡人，持卡人凭此卡开启换电站的三防门，此自行电池周转箱即可入市换电周转，以上信息同时被输入电脑保存；如果是以前的电动汽车，则司机可按以上程序到相关的部门自行补办一套电池周转箱入市。
所述自行电池周转箱(34)的底部装有四个可以转动的轮子(35)，其中一个轮子由驱动小电机(37)驱动，在自行电池周转箱(34)的上端或测端透过玻璃或其他透明体可以看到内部电池上的电池身份信息编码(42)，此编码可以是条码或二维码等，此编码是这个电池周转箱(34)的身份证明，它包括电池的电压、电能、电压能、内电阻、生产厂家代码、电池编号、购入时间等，每次用电时都要进行检测比对识别，在自行电池周转箱(34)的前端设有用电量显示(36)、电池状态显示(39)，信息输出卡口(43)、由微电脑(40)控制，电池状态显示(39)主要显示电池的电压，用电时间，电池内阻，已充电次数等，换电时司机按动前后自行开关(41)或(45)把电池周转箱(34)自行至电池转运车承载平台(16)上，利用高度调整器(19)把电池周转箱(34)导入换电站电池输入口(1)，经检测无误后，充电碰触开关(38)与碰触开关接点(32)连接，同时信息输出卡口(43)与信息输入卡口(24)连接，在微机(23)的作用下，有关信息被显示在显示屏(5)上，并通过微机(23)处理，启动收费设备和开启其他程序。
所述换电站的节能装置(15)其方案为：换电站内有二套供电电源，一套是主电源，主 要供充电机(21)交费系统、换电机械及其附属设备、电池转运车等使用，当机房内电池全部充完电后，会自动切断主电源，当三防门打开时，会自动闭合主电源；另一套是辅电源，是常闭电源，主要供库存指示灯(7)、温度指示(8)、湿度指示(9)、摄像头(6)等使用。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用到其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种电动汽车电池用改充电为换电的换电站，其特征在于：它包括一座具有三防功能的坚固的换电室，一个可进行换电操作的前面板，一套自动换电充电的智能机械，一个可操控的充电箱，一个信息处理和指挥的微机，一套安全保障和信息通迅及视频的网络系统，一个电池转运车，一套节电系统和司机持有的换电卡。
2.根据权利要求1所述的换电操作面板，其特征在于：面板前的三防铁门只有当换电卡插入插卡开门口(2)时铁门才能打开，而且铁门一旦打开换电卡则被锁住，只有完成换电程序，把铁门关闭后换电卡才能拔出来；所述的面板底部有电池输入口(1)、功率选择按键(10)、显示屏(5)、交费刷卡口(4)、数字键(3)、交费单据弹出口(11)、交费单据输入口(12)、语音喇叭(13)、电池转运车存放室(14)以及库存指示(7)、温度指示(8)、湿度指示(9)、摄像头(6)，其中(3)、(4)、(5)、(11)、(12)组成交费系统。
3.根据权利要求1所述的自动换电充电智能机械，其特征在于：换电站中央有充电机(21)，四周安装圆形或椭圆形旋转承载平台(22)，旁边设微机(23)；旋转平台(22)上设有信息输入卡口(24)，下载电池接收器(25)，碰触开关继电器(26)，电池箱床(27)，电池下线传感器(28)，旋转平台全驱动装置(29)，电池箱扫描检测装置(30)，电池箱进出装置(31)，碰触开关接点(32)；其中(1)、(7)、(30)、(31)组成电池输入输出系统，(21)、(22)、(23)、(24)、(25)、(26)、(27)、(28)、(29)、(32)组成充电系统。
4.根据权利要求1所述的可操控充电机(21)与微机(23)，其特征在于：二者与换电系统值班室互联，由技术人员下达指令工作，或由工作人员现场设定。
5.根据权利要求1所述安全保障系统，其特征在于：它包括摄像头(6)、温度指示(8)、湿度指示(9)、插卡开门口(2)、显示屏(5)、微机(23)，并与换电系统值班室互联。
6.根据权利要求1所述的电池转运车，其特征在于：它包括承载平台(16)、传送带(17)、电机(18)、高度调节器(19)、导向轮(20)、电池转运车存放室(14)、防关门卡(15)。
7.根据权利要求1所述的节电系统，其特征在于：它包括节电装置(33)和微机(23)。
8.根据权利要求1所述的司机持有的换电卡，其特征在于：它是自行电池周转箱(34)的主人，也是换电时打开换电站三防门的钥匙，它包含主人的姓名、购卡时间、车辆号、开门码以及主人的地址等。
9.一种电动汽车电池用自行电池周转箱(34)，其特征在于：它包括驱动电机(37)、驱动的四个运动轮(35)、充电自行碰触开关(38)、前后自行开关(41)(45)，箱与箱之间的电池并联碰触开关(44)和信息检测、信息指示系统，所述信息检测系统，其电池身份信 息(42)，可以在自行电池周转箱(34)的顶端、侧端或前端，其信息数据可以用条码也可以用二维码或其他手段隐形，其值由扫描识别装置(30)输出的红外线或其他形式读取，电池身份信息(42)包括电池生产厂家代码、购箱入住时间、电池编号、电压、电能、内电阻等。所述信息显示系统，它包括微电脑(40)、用电量指示(36)、电池状态显示(39)，电池状态包括电池的电压、内电阻、充电次数以及所用时间等。
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