CN107379989A - 充电站的电池弹出系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种充电站的电池弹出系统，包括电池弹出装置，电池弹出装置包括蓄能弹性部件、弹射块和释放装置，释放装置将弹射块锁定在蓄能弹性部件的蓄能位置，蓄能弹性部件通过弹射块弹出电池，释放装置包括锁套、锁轴、滚珠和执行器，锁套相对充电仓固定，锁轴插装在锁套内，锁套上具有滚珠孔，在滚珠孔内嵌有滚珠，锁轴为两段式，分为大直径段和小直径段，在弹射块处于初始锁定状态时，锁套嵌入弹射块的锁口，锁轴的大直径段将滚珠推出，嵌入弹射块的锁口内的滚珠槽，卡在弹射块和锁轴之间的滚珠将弹射块和锁轴锁紧在一起。有益效果是：结构简单合理，动作可靠，启动迅速，通过将电池弹出满足充电站的消防需求。
Description
技术领域
本发明涉及充电站的电池弹出系统。
背景技术
电动汽车以车载蓄能电池为能源，用电机驱动车轮行驶，相对于传统燃油汽车更加环保，电动汽车的车载蓄能电池在线充电时间长，续航里程短，极大的制约了电动汽车的使用。通过直接更换车载蓄能电池可以大大缩短电动汽车的电能补充时间。如果为更换车载蓄能电池而专门建设电池车电池更换站房，成本较高，土地利用率低。为此，现有技术中发展出一种集装箱式充电站，如中国专利申请文献CN105162202A公开的储能电池集装箱，在集装箱内具有充电架，更换下来的车载蓄能电池在充电架上进行充电，充电完成的电池储存在充电架上，并在需要时从充电架上取出，更换至电池汽车上。
中国专利申请文献CN104600776A公开了一种集装箱式充电站，待充电的电池通过充电站的箱体的侧面的开口由外向内插入充电仓，充电仓通过电路接插件与电池进行电连接，对电池进行充电。该电路接插件的插接方向和分离方向与电池的插拔方向一致。
但是现有的集装箱式充电站都存在消防隐患，充电站内的一块电池因为故障而爆炸起火的话很容易波及站内的其他电池，引起连锁效应，火灾在很短时间内蔓延至全站。而且当车载蓄能电池为锂电池时，满电状态的锂电池的火灾燃烧剧烈，现有的消防手段难以很快有效扑灭。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单，动作可靠的充电站的电池弹出系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种充电站的电池弹出系统，包括电池弹出装置，电池弹出装置包括蓄能弹性部件、弹射块和释放装置，弹射块可前后直线滑移地设置充电仓内，蓄能弹性部件作用在弹射块上，释放装置将弹射块锁定在蓄能弹性部件的蓄能位置，弹射块直接或间接作用在电池上，释放装置包括锁套、锁轴、滚珠和执行器，弹射块的前端具有横向的锁口，锁口的上顶面和/或下顶面上具有滚珠槽，锁套相对充电仓固定，锁轴插装在锁套内，锁套上具有滚珠孔，在滚珠孔内嵌有滚珠，锁轴为两段式，分为大直径段和小直径段，执行器与锁轴连接，驱动锁轴在锁套内移动，在弹射块处于初始锁定状态时，锁套嵌入锁口，锁轴的大直径段将滚珠推出，嵌入滚珠槽，卡在弹射块和锁轴之间的滚珠将弹射块和锁轴锁紧在一起，当需要电池弹出装置动作时，执行器驱动锁轴横移，将小直径段推至滚珠位置时，滚珠退回锁套，解除对弹射块的锁定，蓄能弹性部件通过弹射块释放能量，将电池向外弹出。
进一步限定，蓄能弹性部件为拉簧，拉簧的一端相对充电仓固定，拉簧的另一端与弹射块连接。当然不排除蓄能弹性部件为其他类型的弹簧，如压缩弹簧。
为方便电池弹出装置的安装，适应电池或放置电池的充电托盘的定位需求，提高电池弹出可靠性，进一步限定，该电池弹出系统还包括弹射座和滑座，滑座上具有限位结构，限位结构引导电池或放置电池的充电托盘竖直下放到位，弹射座固定在充电仓的底部，在弹射座内具有前后延伸的安装槽，电池弹出装置的拉簧、弹射块和锁套安装在安装槽内，滑座盖在安装槽上并可沿弹射座直线滑移配置，弹射块通过安装槽进行前后直线滑移的导向，电池弹出装置有两个，分别位于充电仓的底部的左右两侧，并安装在对应侧的弹射座内，拉簧的后端与安装槽的后端固定连接，拉簧的前端与弹射块连接，锁套固定在安装槽的前端，弹射块作用在滑座上将滑座连同放置在滑座上的电池或充电托盘整体从弹出口弹出箱体，左右两侧的电池弹出装置的锁轴同向设置，执行器分别与左右两侧的锁轴连接，驱动左右两侧的锁轴在锁套内同步移动。
弹射座的设计既方便了电池弹出装置的安装，又实现了对弹射块和滑座的导向，使电池弹出系统的结构更加可靠、合理。当然，不排除省略滑座和弹射座，弹射块、电池或充电托盘通过导轨等其他导向结构进行导向，弹射块直接作用在充电托盘上。
进一步限定，执行器为双头气缸，位于左右两侧的弹射座之间，双头气缸的两端的气缸杆分别与左右两侧的锁轴连接。
当然不排除左右两侧的电池弹出装置通过各自的执行器进行驱动，两个执行器同步动作；或者左右两侧的锁轴通过连杆连接，一个执行器通过直接驱动连杆横移，实现左右两侧的锁轴的同步移动；执行器为气动、电动和液压执行器，气缸属于气动执行器。
为避免用于电连接充电仓和充电托盘或者电池的竖直插接的电路接插件妨碍电池或充电托盘的弹出，进一步限定，还包括接插件分离装置，接插件分离装置包括插头安装座、导向柱、复位弹簧和拉索，导向柱相对充电仓的底部固定，插头安装座通过导向柱支撑在充电仓内，并在导向柱的导向下进行升降，复位弹簧作用在插头安装座上，将插头安装座顶升在导向柱的高点位置，电池弹出装置通过拉索与接插件分离装置实现同步动作，拉索拉动插头安装座沿导向柱下降，分离电池和充电仓之间的电路接插件。
进一步限定，接插件分离装置和执行器安装在横梁上，横梁的两端与弹射座固定连接成为一个整体。
进一步限定，拉索通过拉索导向滑轮装置进行换向，将执行器的横移动作转化为拉动插头安装座的升降动作。
进一步限定，执行器为气缸，气缸的气源为集装箱式充电站的氮气灭火系统提供的氮气。
本发明的有益效果是：电池弹出系统结构简单合理，动作可靠，启动迅速，通过将因为故障而爆炸起火的充电仓内的电池弹出，可以避免波及站内的其他电池，满足充电站的消防需求；
通过一个执行器就能同步启动左右两侧的电池弹出装置和插接件分离装置，同步性好。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；
图1为配备本发明的实施例1的电池弹出系统的充电仓的关门状态结构示意图；
图2为配备本发明的实施例1的电池弹出系统的充电仓的开门状态结构示意图；
图3是图1中的充电仓的内部结构的正视状态图；
图4是图1中的充电仓的内部结构的立体状态图；
图5是隐藏图3和图4中的充电托盘和一侧的滑座后的俯视状态图；
图6是图5的B-B剖视图；
图7是图5的正视状态图；
图8是图5的左视状态图；
图9是图5的A-A剖视图；
图10是图5的立体状态图；
图11是图10的C处放大图；
图中，1.充电仓，1-1.仓门，2.弹射座，3.滑座，3-1.限位结构，4.充电托盘，5.电池，6-1.弹射块，6-1-1.锁口，6-1-2.滚珠槽，6-1-3.凸块，6-2.拉簧，6-3.锁套，6-4.锁轴，6-5.滚珠，6-6.双头气缸，6-7.固定块，7-1.插头安装座，7-2.导向柱，7-4.拉索，7-5.拉索导向滑轮装置，8.插头,9.货叉插口。
具体实施方式
实施例1，如图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10和11所示：
该实施例1即可适用于电池直接进入充电仓进行充电，也可适用于电池放置在充电托盘内进入充电仓进行充电，该实施例1以电池放置在充电托盘内进入充电仓进行充电为例进行说明：
一种充电站的电池弹出系统，包括电池弹出装置、弹射座2、滑座3和接插件分离装置，电池弹出装置有两个，分别位于充电仓1的底部的左右两侧，并安装在对应侧的弹射座2内，接插件分离装置设置在左右两侧的弹射座2之间。电池5放置在充电托盘4内进入充电仓1进行充电。充电托盘4进入充电仓1后通过电路接插件与充电仓1进行电连接，对电池5进行充电。
滑座3上具有限位结构3-1，限位结构如图10所示，具体为挡边，限位结构3-1引导充电托盘4竖直下放到位，弹射座2固定在充电仓1的底部，在弹射座2内具有前后延伸的安装槽，滑座3盖在安装槽上并可沿弹射座2直线滑移配置。
电池弹出装置包括蓄能弹性部件、弹射块6-1和释放装置，蓄能弹性部件作用在弹射块6-1上，释放装置将弹射块6-1锁定在蓄能弹性部件的蓄能位置。
释放装置包括锁套6-3、锁轴6-4、滚珠6-5和执行器，蓄能弹性部件为拉簧6-2。
电池弹出装置的拉簧6-2、弹射块6-1和锁套6-3安装在安装槽内，弹射块6-1通过安装槽进行前后直线滑移的导向，拉簧6-2的后端与固定块6-7连接，固定块6-7固定在安装槽的后端，拉簧6-2的前端与弹射块6-1连接。
弹射块6-1的前端具有横向的锁口6-1-1，锁口6-1-1的上顶面和/或下顶面上具有滚珠槽6-1-2，锁套6-3固定在安装槽的前端，锁轴6-4插装在锁套6-3内，锁套6-3上具有滚珠孔，在滚珠孔内嵌有滚珠6-5，锁轴6-4为两段式，分为大直径段和小直径段，大直径段和小直径段通过斜坡进行过渡，执行器与锁轴6-4连接，驱动锁轴6-4在锁套6-3内移动，在弹射块6-1处于初始锁定状态时，锁套6-3嵌入锁口6-1-1，锁轴6-4的大直径段将滚珠6-5推出，嵌入滚珠槽6-1-2，卡在弹射块6-1和锁轴6-4之间的滚珠6-5将弹射块6-1和锁轴6-4锁紧在一起，当需要电池弹出装置动作时，执行器驱动锁轴6-4横移，将小直径段推至滚珠6-5位置时，滚珠6-5退回锁套6-3，解除对弹射块6-1的锁定，蓄能弹性部件通过弹射块6-1释放能量，弹射块6-1通过其上的凸块6-1-3作用在滑座3的前端部将滑座3连同放置在滑座3上的充电托盘4整体弹出。
左右两侧的电池弹出装置的锁轴6-4同向设置，同一个执行器分别与左右两侧的锁轴6-4连接，驱动左右两侧的锁轴6-4在锁套6-3内同步移动。
执行器为双头气缸6-6，位于左右两侧的弹射座2之间，双头气缸6-6的两端的气缸杆分别与左右两侧的锁轴6-4连接。
接插件分离装置安装在主横梁上，执行器安装在前横梁上，主横梁和前横梁的两端与弹射座2固定连接成为一个整体。
电路接插件为配对插接的充电仓1内的插头8和充电托盘4的底部的插座，插头8安装在接插件分离装置上，插头8和插座垂直对插。
接插件分离装置包括插头安装座7-1、导向柱7-2、复位弹簧和拉索7-4，插头8安装在插头安装座7-1上，导向柱7-2固定在主横梁，插头安装座7-1通过导向柱7-2支撑在充电仓1内，并在导向柱7-2的导向下进行升降，复位弹簧作用在插头安装座7-1上，将插头安装座7-1顶升在导向柱7-2的高点位置，电池弹出装置通过拉索7-4与接插件分离装置实现同步动作，拉索7-4拉动插头安装座7-1沿导向柱7-2下降，分离插头8和插座。在图6～10中，未画出复位弹簧。
拉索7-4通过拉索导向滑轮装置7-5进行换向，将执行器的横移动作转化为拉动插头安装座7-1的升降动作。
弹射座2、主横梁、前横梁为槽钢。滑座3的底部具有滑槽，弹射座2的侧壁嵌入滑槽，通过滑槽和弹射座2的侧壁的配合实现对滑座3的直线滑移的导向。
具有该电池弹出系统的集装箱式充电站包括箱体，在箱体内具有靠箱体侧壁设置的充电架，充电架上分隔出充电仓1，充电仓1配备有用于检测电池5异常状态的电池异常状态监测装置和电池弹出系统，电池5放置在充电托盘4内，充电托盘4由充电仓1的正面开口进入充电仓1内对充电托盘4内的电池5进行充电，箱体侧壁上对应充电仓1的背面开口的位置上开设弹出口，并在弹出口上设置可被弹出的充电托盘4顶开或破坏的盖板，在电池异常状态监测装置监测到充电仓1内电池5状态异常时，如电池5即将起火或已经起火，启动电池弹出系统，将充电托盘4整体从弹出口弹出箱体。充电仓1的正面安装仓门1-1。仓门1-1为卷帘式仓门，仓门1-1的下部具有用于集装箱式充电站的堆垛机的货叉插入的货叉插口9。充电托盘4通过堆垛机配送至充电仓1内。充电仓1的仓门1-1在电池进入前通过堆垛机的货叉拨动仓门1-1被动开启，并在电池进入后通过堆垛机的货叉拨动仓门1-1被动关闭。
电池异常状态监测装置通过一种或多种传感器监测电池5状态，如设置在充电仓1内的感烟火灾探测器或者火焰探测器或者感温火灾探测器或者它们的组合。该集装箱式充电站还可以通过电池自身的传感器监测电池5的温度、充电电压、充电电流等判断电池5的状态。即将起火或已经起火的电池5被弹出箱体后，可以避免单个充电仓1内的火灾因为灭火不及时而波及至整个充电站。
滑座3通过接触电池弹出装置进行前端定位，滑座3通过接触盖板进行后端定位。
充电仓1和充电托盘4之间的电路接插件通过接插件分离装置进行分离，接插件分离装置相对电池弹出装置同步或提前动作，分离电路接插件。
进入充电仓1的充电托盘4在竖直下放到位的动作过程中实现插头8和插座竖直对插连接，在电池5状态异常时，接插件分离装置和电池弹出装置同步或提前动作，带动插头8下降，分离插头8和插座。
充电仓1内还具有消防气体喷嘴，用于在充电仓1内的电池5异常时向充电仓1内注入消防气体。当电池5状态异常时，如电池5温度超限将起火或已经起火时，通过充电仓1内的消防气体喷嘴向充电仓1内注入消防气体如氮气进行降温隔氧，关闭的仓门1-1可以减少火焰和消防气体的外泄，提高消防气体的消防效果，防止火灾的蔓延。
该集装箱式充电站的工作过程是：
从汽车上拆卸下需要充电的电池5，然后将电池5放置在充电托盘4内，充电托盘4通过堆垛机配送至充电仓1的仓门1-1前，堆垛机的货叉插入货叉插口9拨动仓门1-1被动开启，然后将充电托盘4放入充电仓1，进入充电仓1的充电托盘4在竖直下放到位的动作过程中实现插头8和插座竖直对插连接；
当充电仓1内的电池5状态异常时，氮气灭火系统自动工作通过消防气体喷嘴向相应的充电仓1注入氮气进行氮气隔氧降温，同时氮气灭火系统向作为执行器的气缸供气，电池弹出装置启动，接插件分离装置相对电池弹出装置同步动作，分离电路接插件,电池弹出装置将充电托盘4整体从弹出口弹出箱体。
实施例1为在本发明的创新思路下的优选实施例，下面对在该发明思路下，的其他实施例进行描述，同样适于本发明的保护范围。
实施例2：
和实施例1相比，区别点在于：省略滑座3,充电托盘4直接坐设在弹射座2上，并和滑座3一样通过弹射座2进行导向，弹射块6-1直接作用在充电托盘4上。
实施例3：
和实施例2相比，进一步省略弹射座2，弹射块6-1和充电托盘4分别通过各自的滑轨、导柱等导向结构进行前后直线滑移的导向。
实施例4：
在充电托盘4具有可靠导向的情况下，电池弹出装置只有一个。
实施例5：
和实施例1相比，虽然具有滑座3和弹射座2，但是电池弹出装置不安装在弹射座2内。
实施例6：
现有技术中还存在一种集装箱式充电站，待充电的电池通过充电站的箱体的侧面的开口由外向内插入充电仓1，充电仓1通过电路接插件与电池进行电连接，对电池进行充电。该电路接插件的插接方向和分离方向与电池的插拔方向一致。在该充电站的充电仓1内同样可以安装本发明的电池弹出系统，在电池发生火灾或即将发生火灾时，及时将电池弹出箱体。
和实施例1、2、3、4和5相比，本实施例6的电池弹出系统可以没有接插件分离装置,弹射块6-1直接作用在电池上将电池向外弹出，电池在弹出时电路接插件会被拉脱。
即使电路接插件的插头和插座垂直对插，也可以实现电路接插件的分离方向与充电托盘4的弹出方向一致，例如设计插头与充电仓1之间可分离连接，或者插座与充电托盘4之间可分离连接，可分离连接的分离方向与充电托盘4的弹出方向一致，同样可以没有接插件分离装置。
还可以是插头和插座采用磁吸连接，电池弹出系统可以没有接插件分离装置,充电托盘4在弹出时电路接插件会被拉脱。
实施例7：
和实施例1向，区别点在于：接插件分离装置通过单独的接插件分离气缸进行驱动，使接插件分离装置可相对电池弹出装置提前动作，带动插头8下降，分离插头8和插座。
Claims (8)
1.一种充电站的电池弹出系统，其特征是：包括电池弹出装置，所述的电池弹出装置包括蓄能弹性部件、弹射块和释放装置，
弹射块可前后直线滑移地设置充电仓内，蓄能弹性部件作用在弹射块上，释放装置将弹射块锁定在蓄能弹性部件的蓄能位置，弹射块用于直接或间接作用在电池上，
释放装置包括锁套、锁轴、滚珠和执行器，
弹射块的前端具有横向的锁口，锁口的上顶面和/或下顶面上具有滚珠槽，锁套相对充电仓固定，锁轴插装在锁套内，锁套上具有滚珠孔，在滚珠孔内嵌有滚珠，锁轴为两段式，分为大直径段和小直径段，执行器与锁轴连接，驱动锁轴在锁套内移动，在弹射块处于初始锁定状态时，锁套嵌入锁口，锁轴的大直径段将滚珠推出，嵌入滚珠槽，卡在弹射块和锁轴之间的滚珠将弹射块和锁轴锁紧在一起，当需要电池弹出装置动作时，执行器驱动锁轴横移，将小直径段推至滚珠位置时，滚珠退回锁套，解除对弹射块的锁定，蓄能弹性部件通过弹射块释放能量，将电池向外弹出。
2.根据权利要求1所述的充电站的电池弹出系统，其特征是：所述的蓄能弹性部件为拉簧，拉簧的一端相对充电仓固定，拉簧的另一端与弹射块连接。
3.根据权利要求2所述的充电站的电池弹出系统，其特征是：还包括弹射座和滑座，滑座上具有限位结构，限位结构引导电池或者放置电池的充电托盘竖直下放到位，
弹射座固定在充电仓的底部，在弹射座内具有前后延伸的安装槽，电池弹出装置的拉簧、弹射块和锁套安装在安装槽内，滑座盖在安装槽上并可沿弹射座直线滑移配置，弹射块通过安装槽进行前后直线滑移的导向，
电池弹出装置有两个，分别位于充电仓的底部的左右两侧，并安装在对应侧的弹射座内，
拉簧的后端与安装槽的后端固定连接，拉簧的前端与弹射块连接，锁套固定在安装槽的前端，弹射块作用在滑座上将滑座连同放置在滑座上的电池或放置电池的充电托盘整体从箱体上的弹出口弹出箱体，
左右两侧的电池弹出装置的锁轴同向设置，执行器分别与左右两侧的锁轴连接，驱动左右两侧的锁轴在锁套内同步移动。
4.根据权利要求所述3的充电站的电池弹出系统，其特征是：所述的执行器为双头气缸，位于左右两侧的弹射座之间，双头气缸的两端的气缸杆分别与左右两侧的锁轴连接。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的充电站的电池弹出系统，其特征是：还包括接插件分离装置，接插件分离装置包括插头安装座、导向柱、复位弹簧和拉索，
导向柱相对充电仓的底部固定，插头安装座通过导向柱支撑在充电仓内，并在导向柱的导向下进行升降，复位弹簧作用在插头安装座上，将插头安装座顶升在导向柱的高点位置，
电池弹出装置通过拉索与接插件分离装置实现同步动作，拉索拉动插头安装座沿导向柱下降，分离电池和充电仓之间的电路接插件。
6.根据权利要求5所述的充电站的电池弹出系统，其特征是：所述的接插件分离装置和执行器安装在横梁上，横梁的两端与弹射座固定连接成为一个整体。
7.根据权利要求5所述的充电站的电池弹出系统，其特征是：所述的拉索通过拉索导向滑轮装置进行换向，将执行器的横移动作转化为拉动插头安装座的升降动作。
8.根据权利要求1所述的充电站的电池弹出系统，其特征是：所述的执行器为气缸，气缸的气源为集装箱式充电站的氮气灭火系统提供的氮气。
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