CN108001263A - 动力电池更换系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种动力电池更换系统，用于更换电动汽车上的第一电池，其包括：电池存储区，存储有多个第二电池；电池更换区；转运系统，呈闭合循环形式将所述电池存储区与所述电池更换区连接；以及控制系统，与所述电池存储区、所述电池更换区以及所述转运系统信号连接，所述控制系统根据所述第一电池的信息，控制所述转运系统将所述电池存储区存储的所述第二电池送至所述电池更换区对所述电动汽车的所述第一电池更换，以及控制所述转运系统将得到的所述第一电池送至所述电池存储区。通过将电池更换区与电池存储区物理隔离，提高电池存储的安全性，转运系统为闭合循环形式，在转运系统的一次循环运输中实现电池的更换和回收，提高更换效率。

Description

动力电池更换系统

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，更具体地涉及一种动力电池更换系统。

背景技术

随着电动汽车大规模商业化运营，电动汽车充电时间长、充电时间受环境温度影响大、车辆续驶里程短的问题日益突出，为解决车辆的充电问题，通常通过电池快换技术和电池快充技术实现。电池快充可实现车辆电池快速补电，但对电网、充电桩、整车电池热管理系统及电池安全性提出很高的要求。电池快换技术实现了电动车快速补电，被更换的电池安放在室温环境下，集中充电和维护，彻底解决了充电困难的问题。

现有的电动车电池更换设备，存在以下问题：通常只能对一款型号的车辆及电池实现快换；受空间、场地的影响和限制，只设计一个快换电池更换通道；快换设备与电池充电、存储区域不能实现物理隔离，存在较大的安全隐患、可扩展性和可移植性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种动力电池更换系统，将电池更换区与电池存储区物理隔离，提高电池存储的安全性，并且通过闭合循环的转运系统将电池更换区与电池存储区相互连接，在转运系统的一次循环运输中实现电池的更换和回收，提高更换效率。

根据本发明提供的一种动力电池更换系统，用于更换电动汽车上的第一电池，其包括：电池存储区，存储有多个第二电池；电池更换区；转运系统，呈闭合循环形式将所述电池存储区与所述电池更换区连接；以及控制系统，与所述电池存储区、所述电池更换区以及所述转运系统信号连接，所述控制系统根据所述第一电池的信息，控制所述转运系统将所述电池存储区存储的所述第二电池送至所述电池更换区对所述电动汽车的所述第一电池更换，以及控制所述转运系统将得到的所述第一电池送至所述电池存储区。

优选地，所述动力电池更换系统还包括：临时存放区，与所述电池更换区相邻，通过所述转运系统与所述电池存储区连接，所述电池更换区得到的所述第一电池临时存放于所述临时存放区后通过所述转运体统送至所述电池存储区。

优选地，所述电池存储区包括：充电装置，与所述转运系统连接，用于将得到的所述第一电池充电转化为所述第二电池；以及储放装置，与所述充电装置以及所述转运系统连接，用于储放所述第二电池。

优选地，所述电池更换区包括：至少一个车位，用于停放所述电动汽车；以及电池更换装置，位于所述至少一个车位与所述转运系统之间，用于将所述电动汽车上的所述第一电池卸载以及将所述第二电池安装于所述电动汽车上。

优选地，所述转运系统包括：导轨，呈闭合循环状设置在所述电池存储区与所述电池更换区之间；以及载具，在所述导轨上滑动，所述载具用于承载所述第一电池或所述第二电池。

优选地，所述载具包括：底座；第一滚轮，位于所述底座底部，与所述导轨滚动连接；托盘，位于所述底座上，用于承载所述第一电池或所述第二电池；以及升降装置，安装在所述底座上，位于所述托盘下，用于将所述托盘搬离或搬至所述底座上。

优选地，所述底座上设有导向槽，所述托盘底部设有可在所述导向槽内滚动的第二滚轮。

优选地，所述转运系统还包括：托盘转运装置，位于所述电池存储区与所述载具之间，用于根据所述第一电池的参数选取所述第二电池并放置在所述托盘上。

优选地，所述控制系统包括：监控模块，与所述至少一个车位以及所述电池更换装置连接；以及信息处理模块，与所述电池存储区以及所述转运系统连接，并且与所述监控模块信号连接，所述监控模块监测所述电动汽车的车辆信息以及所述第一电池的型号信息发送至所述信号处理模块，并且控制所述电池更换装置进行卸载或安装动作，所述信号处理模块根据所述第一电池与所述第二电池之间的对应关系控制所述转运系统将所述第二电池送至所述电池更换区和/或将所述第一电池送至所述电池存储区。

优选地，所述第一电池以及所述第二电池包括多种不同型号的动力电池。

根据本发明的动力电池更换系统，电池更换区与电池存储区之间物理隔离，提高电池存储的安全性，并且通过闭合循环的转运系统相互连接，在转运系统的一次循环运输中可以实现新的第二电池的更换以及替换得到的第一电池的回收，从而提高更换效率。

在优选的实施例中，动力电池更换系统还包括与电池更换区相邻的临时存放区，从动力电池卸载的所述第一电池可以先临时存放在所述临时存放区内，以提高动力电池更换系统的秩序性。

在优选的实施例中，电池更换区包括至少一个车位，可以实现一个电池存储区支持多个换电站点，减少换电站点建筑面积，提高了换电电池的使用效率及电池维护性。

在优选的实施例中，电动汽车的型号以及相应的第一电池、第二电池的型号可以是多种，使得动力电池更换系统支持同时更换不同车型、不同型号的电池，提升动力电池更换系统的应用范围，有效提高了换电车型换电的方便性及动力电池更换系统的兼容性。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出根据本发明实施例的动力电池更换系统的结构示意图；

图2示出根据本发明实施例的动力电池更换系统的结构原理图；

图3示出根据本发明实施例的动力电池更换系统的控制系统的结构框图；

图4示出根据本发明实施例的动力电池更换系统进行电池更换的流程图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

图1示出根据本发明实施例的动力电池更换系统的结构示意图，图2示出根据本发明实施例的动力电池更换系统的结构原理图。本实施例的动力电池更换系统用于更换电动汽车上的第一电池，该系统包括相互物理隔离的电池存储区100、电池更换区200，以及转运系统300和控制系统。电池存储区100存储有多个第二电池。本实施例中，第一电池例如是电动汽车上电量较低的待更换电池，第二电池可以是已完成充电的动力电池。转运系统300呈闭合循环形式将电池存储区100与电池更换区200连接。控制系统在图1和图2中未示出，其实际可以包括多个模块，并且多个模块可以分别位于上述的电池存储区100、电池更换区200以及转运系统300内，相互连接，从而实现与电池存储区100、电池更换区200以及转运系统300的信号连接。

控制系统可以根据上述第一电池的信息，控制转运系统300将电池存储区100存储的所述第二电池送至电池更换区200对电动汽车的第一电池更换，以及控制转运系统300将得到的第一电池送至电池存储区100。

根据本发明的动力电池更换系统，电池更换区200与电池存储区100之间物理隔离，提高电池存储的安全性，并且通过闭合循环的转运系统300相互连接，在转运系统300的一次循环运输中可以实现新的第二电池的更换以及替换得到的第一电池的回收，从而提高更换效率。

在本实施例中，动力电池更换系统还可以包括临时存放区400，其与电池更换区200相邻，通过转运系统300与电池存储区100连接，电池更换区200得到的第一电池临时存放于临时存放区400后通过所述转运体统送至电池存储区100。

本实施例通过在动力电池更换系统中引入与电池更换区200相邻的临时存放区400，从电动汽车上卸载的第一电池可以先临时存放在临时存放区400内，以提高动力电池更换系统的秩序性。

如图1，电池存储区100可以包括充电装置110以及储放装置120。其中，充电装置110与转运系统300连接，用于将得到的第一电池充电转化为第二电池，储放装置120与充电装置110以及转运系统300连接，用于储放第二电池。在其他实施例中，电池存储区100也可以不包括充电装置110，所有亏电的第一电池可以集中运送至其他充电位置进行充电。

如图2，电池更换区200可以包括至少一个车位210以及电池更换装置220。其中，至少一个车位210用于停放所述电动汽车，其中车位210内停放的电动汽车可以多种，相应地，第一电池以及第二电池可以包括多种不同型号的动力电池。车位210可以进行相应设计，使得其满足不同车型电动汽车的停放以及对电动汽车的姿态进行调整。电池更换装置220位于上述至少一个车位210与转运系统300之间，用于将停放在车位内的电动汽车上的第一电池卸载以及将第二电池安装于该电动汽车上。卸载时，电池更换装置220按照设备定位，打开电动汽车上的电池锁止机构，将第一电池卸载。

由于电池更换区200包括至少一个车位210，可以实现一个电池存储区100支持多个换电站点，减少换电站点建筑面积，提高了换电电池的使用效率及电池维护性。

如图1，转运系统300可以包括导轨310以及载具320。其中，导轨310呈闭合循环状设置在电池存储区100与电池更换区200之间。载具320在导轨310上滑动，载具320用于承载第一电池或第二电池。

进一步地，如图2，载具320可以包括底座321、第一滚轮322、托盘323以及升降装置324。底座321例如是大致矩形的平板状底座，第一滚轮322位于底座321底部，可以是对称布置的多个，与导轨310滚动连接，使得底座321能在导轨310上滑动。托盘323位于底座321上，用于承载第一电池或第二电池。升降装置324安装在底座321上，其可以位于托盘323下，用于将托盘323搬离或搬至底座321上。在一些实施例中，载具320还可以具备动力电池姿态调节功能，用于调整第一电池或第二电池的姿态。升降装置324可以根据停靠在车位210上的电动汽车的姿态与第一电池或第二电池的姿态信息动态调整升降状态。

再进一步地，转运系统300还可以包括托盘转运装置330，位于电池存储区100与载具320之间，用于选取电池存储区100内存储的第二电池并放置在托盘323上，使得第二电池与托盘323结合，以方便运输。

底座321上可以设有导向槽325，导向槽325可以是对称布置的一对，托盘323底部设有可在导向槽325内滚动的第二滚轮326。通过导向槽325与第二滚轮326的配合，方便将托盘323搬离或搬至底座321上。

此外，载具320上可以设置传感器327，例如是无线感应传感器，相应地，电池更换区200的车位210处可以设置对应的信号接收装置211，例如是无线感应传感器信号接收装置。通过传感器327与信号接收装置211的配合，可以实现载具320与电池更换区200的至少一个车位210的精准对位。

图3示出根据本发明实施例的动力电池更换系统的控制系统的结构框图，控制系统500可以包括监控模块510以及信息处理模块520。监控模块520与上述的至少一个车位210以及电池更换装置220连接。信息处理模块520与电池存储区100以及转运系统300连接，本实施例中信息处理模块520与转运系统300的托盘转运装置330连接。在控制系统500内，信息处理模块520与监控模块510信号连接。

当需要更换电池的电动汽车停放至车位210内时，监控模块510监测电动汽车的车辆信息以及其需要更换的第一电池的型号信息，将上述信息发送至信号处理模块520。监控模块510控制电池更换装置220进行卸载或安装动作。信号处理模块520可以根据第一电池与第二电池之间的对应关系控制转运系统300将第二电池送至电池更换区200和/或将第一电池送至电池存储区100。

监控模块510与信息处理模块520的物理位置可以分离，例如监控模块510设置在电池更换区200，方便对电动汽车信息的检测获取，信息处理模块520可以设置在电池存储区100，方便对电池存储区100内存储的各型号第二电池进行管理。监控模块510与信息处理模块520信号连接，监控模块510可以将检测到的车辆信息、第一电池的型号信息发送至信号处理模块520，以及发送更换电池请求，此外还可以控制电池更换装置220对电动汽车上的第一电池进行卸载。信号处理模块520根据收到的上述信息检查电池存储区100内是否有与第一电池型号对应的第二电池，如果没有，可以将信息发送至监控模块510，使得第一电池处于等待充电状态。如果电池存储区100内存储有与第一电池型号对应的第二电池，信号处理模块520控制托盘转运装置330在电池存储区100内选取对应的第二电池放置在载具320上，并且控制载具320移动至车位210处。载具320到达车位210后，监控模块510控制电池更换装置220将第二电池安装在电动汽车上。此外，信号处理模块520还可以控制承载第一电池的载具320移动回至电池存储区100。

在本实施例中，电动汽车的型号以及相应的第一电池、第二电池的型号可以是多种，使得动力电池更换系统支持同时更换不同车型、不同型号的电池，提升动力电池更换系统的应用范围，有效提高了换电车型换电的方便性及动力电池更换系统的兼容性。

图4示出根据本发明实施例的动力电池更换系统进行电池更换的流程图，该系统进行电池更换的步骤大致包括第一电池的卸载以及第二电池的安装，以下将结合图2与图4对电池更换过程进行详细说明，其中在图2中，虚线箭头示出第一电池的移动方向，实线箭头示出第二电池的移动方向。

首先在步骤S100中，需要更换动力电池的电动汽车停放至上述至少一个车位210中的其中一个上，接着在步骤S200中，控制系统500的监控模块510读取该电动汽车的车辆信息以及其上待更换的第一电池的型号信息。之后，进行第一电池的卸载步骤以及对第二电池的选取和运输步骤，本实施例中，第一电池的卸载步骤可以包括步骤S311至步骤S312，而对第二电池的选取和运输步骤大致包括步骤S321至步骤S325。为节省时间，上述的第一电池的卸载步骤与对第二电池的选取和运输步骤可以同时进行。

在第一电池的卸载步骤中，首先可以进行步骤S311，即监控模块510控制电池更换装置220将第一电池自电动汽车上卸载，然后在步骤S312中，将第一电池临时存放于临时存放区400中。

在对第二电池的选取和运输步骤中，首先在步骤S321中，监控模块510将第一电池的型号信息发送至信号处理模块520，然后在步骤S322中，信号处理模块520控制转运系统300的托盘转运装置330从电池存储区100内选取与第一电池型号对应的第二电池放置在托盘323上。之后在步骤S323中，升降装置324将托盘323连同其上的第二电池搬至载具320上。接着，在步骤S324中，载具320通过在导轨310上的滑动移动至电池更换区200，与上述待更换电池的电动汽车的车位210位置对应。再接着，在步骤S325中，电池更换装置220将第二电池安装在电动汽车上。至此，完成电动汽车待换电池的更换。然而在优选的实施例中，还包括接下来的步骤S400以及步骤S500。

在步骤S400中，可以将位于临时存放区400的第一电池搬至上述载具320上，然后在步骤S500中，载具320移动至电池存储区100，将第一电池回收至电池存储区100，电池存储区100包括的充电装置110将第一电池充电转化为第二电池，存储在储放装置120中待用。使得回收的第一电池循环利用，并且载具320在闭合循环的导轨310上循环移动一圈内即完成第一电池的运输又完成第二电池的运输，其使用效率更高。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种动力电池更换系统，用于更换电动汽车上的第一电池，其特征在于，包括：

电池存储区，存储有多个第二电池；

电池更换区；

转运系统，呈闭合循环形式将所述电池存储区与所述电池更换区连接；以及

控制系统，与所述电池存储区、所述电池更换区以及所述转运系统信号连接，

所述控制系统根据所述第一电池的信息，控制所述转运系统将所述电池存储区存储的所述第二电池送至所述电池更换区对所述电动汽车的所述第一电池更换，以及控制所述转运系统将得到的所述第一电池送至所述电池存储区。

2.根据权利要求1所述的动力电池更换系统，其特征在于，还包括：

临时存放区，与所述电池更换区相邻，通过所述转运系统与所述电池存储区连接，所述电池更换区得到的所述第一电池临时存放于所述临时存放区后通过所述转运体统送至所述电池存储区。

3.根据权利要求1所述的动力电池更换系统，其特征在于，所述电池存储区包括：

充电装置，与所述转运系统连接，用于将得到的所述第一电池充电转化为所述第二电池；以及

储放装置，与所述充电装置以及所述转运系统连接，用于储放所述第二电池。

4.根据权利要求1所述的动力电池更换系统，其特征在于，所述电池更换区包括：

至少一个车位，用于停放所述电动汽车；以及

电池更换装置，位于所述至少一个车位与所述转运系统之间，用于将所述电动汽车上的所述第一电池卸载以及将所述第二电池安装于所述电动汽车上。

5.根据权利要求1所述的动力电池更换系统，其特征在于，所述转运系统包括：

导轨，呈闭合循环状设置在所述电池存储区与所述电池更换区之间；以及

载具，在所述导轨上滑动，所述载具用于承载所述第一电池或所述第二电池。

6.根据权利要求5所述的动力电池更换系统，其特征在于，所述载具包括：

底座；

第一滚轮，位于所述底座底部，与所述导轨滚动连接；

托盘，位于所述底座上，用于承载所述第一电池或所述第二电池；以及

升降装置，安装在所述底座上，位于所述托盘下，用于将所述托盘搬离或搬至所述底座上。

7.根据权利要求6所述的动力电池更换系统，其特征在于，所述底座上设有导向槽，所述托盘底部设有可在所述导向槽内滚动的第二滚轮。

8.根据权利要求6所述的动力电池更换系统，其特征在于，所述转运系统还包括：

托盘转运装置，位于所述电池存储区与所述载具之间，用于根据所述第一电池的参数选取所述第二电池并放置在所述托盘上。

9.根据权利要求1所述的动力电池更换系统，其特征在于，所述控制系统包括：

监控模块，与所述至少一个车位以及所述电池更换装置连接；以及

信息处理模块，与所述电池存储区以及所述转运系统连接，并且与所述监控模块信号连接，

所述监控模块监测所述电动汽车的车辆信息以及所述第一电池的型号信息发送至所述信号处理模块，并且控制所述电池更换装置进行卸载或安装动作，所述信号处理模块根据所述第一电池与所述第二电池之间的对应关系控制所述转运系统将所述第二电池送至所述电池更换区和/或将所述第一电池送至所述电池存储区。

10.根据权利要求1所述的动力电池更换系统，其特征在于，所述第一电池以及所述第二电池包括多种不同型号的动力电池。