CN109229076A - 一种移动式电动汽车换电装置 - Google Patents

Abstract

一种移动式电动汽车换电装置，涉及一种电动汽车换电装置，该装置由取电装置和旋转底盘组成；取电装置（9）安装于旋转底盘（4）之上，通过联连接装置（8）用鞘（15）连接升降链条（7），驱动电机（6）通过齿轮连接升降链条（7）使取电装置（9）在垂直方向上移动，取电装置（9）内部由可伸缩的电池紧固装置（图3）构成，使取电装置（9）在水平方向上伸缩；旋转底盘（4）由底部的减速齿轮驱动电机（3）驱动取电装置在水平方向上旋转。在更换电动汽车电池的过程中利用红外扫描装置确定待换电池的具体方位，本发明快速的更换电动电车电池，节能减排、绿色环保、高效利用能源。

Description

一种移动式电动汽车换电装置

技术领域

本发明涉及一种电动汽车换电装置，特别涉及一种多用型可移动式电动汽车换电装置。

背景技术

随着风能、太阳能等清洁能源的大规模并网，电能未来势必取代传统化石能源作为一中清洁能源应用于各个领域。为适应能源的发展趋势，目前我国大力推广的新能源汽车主要是混合动力汽车和纯电动汽车，在这两种形式的新能源汽车中，能源的补给方式是限制其发展的重要因素。在纯电动汽车领域，我国目前主要的能源补给方式包括两种，一种是利用接于电网的充电桩对电动汽车充电的方式，另一种是在营运领域大规模应用的换电方式，即更换车载电池的能源补给方式。

对于直接对车载电池充电的能源补给方式中，根据充电速率的不同可分为快速充电方式和慢速充电方式；快速充电方式在解决能源补给时效性的同时，一方面由于大电流对车载电池充电致使车载电池的使用寿命大大缩减，另一方面大规模分布的充电桩在使用时对电网产生了不可控制的冲击。针对上述问题国家电网制定的智能充换电网络运营模式的基本思路是：“换电为主、插充为辅、集中充电、统一配送”的商业模式。在换电方式中，我国主要应用在较集中分布的营运电动汽车领域，例如出租车、公交车和通勤车等领域。换电装置多采用固定式换电装置，由于固定式换电装置占地面积大、投资成本高、操作繁琐等因素，不能很好的顺应国家电网的发展模式和快速增长的居民用电动汽车。本发明采用换电装置的移动来代替待换电电动汽车的移动，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移动式电动汽车换电装置，该装置由取电装置、旋转底盘和电池紧固装置组成，使其与现有技术相比，具有适用于多种不同的电池结构、操作简便、投资成本低、占地面积小及换电效率高等优点。提高电动汽车能源补给的等待时间，有助于推动换电式电动汽车的发展。

本发明的技术方案如下：

一种移动式电动汽车换电装置，由取电装置、旋转底盘和电池紧固装置组成，所述取电装置安装于旋转底盘之上，通过联连接装置用鞘连接升降链条，驱动电机通过齿轮连接升降链条使取电装置在垂直方向上移动；所述电池紧固装置安装于取电装置内部，包括推拉手柄、底部托盘、手动压紧装置、固定侧板、伸缩侧板、球型卡扣；推拉手柄位于图3所示图形右侧面之上，固定侧板焊接在底部托盘之上，伸缩侧板在未使用时嵌放在固定侧板内部，球型卡扣间的弹簧此时处于压紧状态，手动压紧装置安装于最上级的伸缩侧板上部，使取电装置在水平方向上伸缩；所述旋转底盘由底部的减速齿轮驱动电机驱动取电装置在水平方向上旋转，旋转底盘上部通过金属材质底板与取电装置相连接，下部由减速齿轮驱动电机驱动其旋转，减速齿轮驱动电机由位于换电装置控制单元内的驱动电机控制装置控制，由电池组供电；所述换电装置控制单元安装于整个换电装置的上部，其内部包括36V电池组、驱动电机控制装置、可编程控制器及手动调节按钮组成；所述车轮安装于换电装置的底部，由电池组驱动，运动控制开关为于装置手柄之上。

所述电池紧固装置中的伸缩侧板在展开位置时的状态如图4所示，此时球型卡扣间的弹簧处于较松弛状态，所述伸缩侧板安装3-4级、长度10cm为宜，球型卡扣安装在上级伸缩侧板距顶部2cm为宜。

所述联连接装置一侧焊接于换电装置箱体的侧面，另一侧嵌入升降链条的垫圈中，在接口的孔洞处用鞘连接，减速齿轮驱动电机驱动升降链条升降，减速齿轮驱动电机由位于换电装置控制单元内的驱动电机控制装置控制，由电池组供电。

所述换电装置控制单元包括：手动调节按钮、驱动电机控制装置、36V电池组、可编程控制器及出线口；可编程控制器用其并行传输接口外接一副红外扫描仪，根据所得到的电池信息和电池方位信息，计算出换电装偏移待换电池的角度，根据此角度信息控制驱动电机控制装置使换电装置在水平方向旋转或竖直方向升降。

所述红外设备扫描的方法是根据贴与电池侧面四个角上的条码，对电池的方位进行构建，并计算出换电装置相较与待换电池偏移的角度，同时，通过条码读取改电池的信息，并发送至服务器，根据服务器的计算，得出电池的信息包括：车辆信息、电池剩余电量、换入电池的电量，换出电池的使用次数，换入电池的使用次数，计费信息等。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及效果：

本发明提供的一种移动式电动汽车换电装置，包括取电装置、旋转底盘和电池紧固装置，与目前使用的固定式电动汽车换电装置不同，该装置为可移动式换电装置，并且有垂直移动、水平移动及水平旋转的特点，针对不同方位的待换电池组在可编程控制器的控制下，装置能自动校准取电装置和待取电池组的位置，能有效提高换电效率和操作的简便性；电池紧固装置针对不同的电动汽车电池型号可自由调节，在兼顾同一型号电池组集中换电的同时，也适用于一台设备更换不同型号的电池组；旋转底盘可一方面可调节取电装置的位置，另一方面在取出待换电池组后，装置不需再次校准，可由旋转底盘直接旋转90°之后直接放入更换的电池组，提高了换电的效率；以上优点及效果适用于国家电网制定的智能充换电网络运营模式“换电为主、插充为辅、集中充电、统一配送”这一思路。

附图说明

图1为一种电动汽车换电装置的总体结构示意图；

图2为取电装置与升降链条间的连接示意图；

图3为电池紧固装置结构示意图；

图4为伸缩侧板展开结构左视图；

图5为换电装置控制单元设备布置图；

图6为实施例电池紧固装置安装主视图。

图中：1-电动车轮；2-36V电机电池组；3-减速齿轮驱动电机；4-旋转底盘；5-插削；6-减速齿轮驱动电机；7-升降链条；8-联连接装置；9-取电装置；10-取电装置下底板；11-取电装置上底板；12-手柄；13-手动调节按钮；14-换电装置控制单元；15-鞘；16-换电装置箱体；17-推拉手柄；18-底部托盘；19-手动压紧装置；20-固定侧板；21-伸缩侧板；22-球型卡扣；23-驱动电机控制装置；24-12V电池组；25-可编程控制器；26-出线口；27-实施例电池包；28-定位标签。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施案例对本发明做进一步的说明。

图1为一种电动汽车换电装置的总体结构示意图，该装置由取电装置、旋转底盘和电池紧固装置组成，所述取电装置安装于旋转底盘之上，通过联连接装置用鞘连接升降链条，驱动电机通过齿轮连接升降链条使取电装置在垂直方向上移动；所述电池紧固装置安装于取电装置内部，包括推拉手柄、底部托盘、手动压紧装置、固定侧板、伸缩侧板、球型卡扣；推拉手柄位于图3所示图形右侧面之上，固定侧板焊接在底部托盘之上，伸缩侧板在未使用时嵌放在固定侧板内部，球型卡扣间的弹簧此时处于压紧状态，手动压紧装置安装于最上级的伸缩侧板上部，使取电装置在水平方向上伸缩；所述旋转底盘由底部的减速齿轮驱动电机驱动取电装置在水平方向上旋转，旋转底盘上部通过金属材质底板与取电装置相连接，下部由减速齿轮驱动电机驱动其旋转，减速齿轮驱动电机由位于换电装置控制单元内的驱动电机控制装置控制，由电池组供电；所述换电装置控制单元安装于整个换电装置的上部，其内部包括36V电池组、驱动电机控制装置、可编程控制器及手动调节按钮组成；所述车轮安装于换电装置的底部，由电池组驱动，运动控制开关为于装置手柄之上。

本发明的原理为：驱动换电装置至待换电电动汽车电池组安装处，手动调节取电装置的位置，使取电装置到适当位置，打开红外扫描装置读取待换电池组的信息及测量取电装置与待换电电池组的偏差，经可编程逻辑控制器自动调校后手动推出电池紧固装置，按照待换电池组的形状，适当调节电池紧固装置两侧伸缩侧板的高度。按压压紧锁扣，将待换电池组固定在电池紧固装置上，手动拉出待换电电池组到取电装置箱中；闭合换电装置控制单元中的上升按钮，使上下两层取电装置同时提升，最终位置为下层取电装置到上层取电装置原来的位置，推动下层换电箱中的电池紧固装置到电动汽车电池组箱中，连接电动汽车电池出线接头，完成换电。

实施例：

本发明提供的移动式换电装置应用于统一电池型号集中换电场所的一辆充/换电电动公交车上试用。该车电包安装主视图如图6所示，电池包参数为：长度60cm，宽度40cm，左侧高度25cm，右侧高度30cm；电池紧固装置长度为80cm，伸缩侧板总高度为35cm，宽度50cm。

1.驱动换电装置至电动汽车电池安装处，手动调节取电装置的位置，使取电装置到适当位置，按照待换电池组的形状，调节左侧伸缩版高度为25cm，右侧伸缩侧板高度为30cm，打开红外扫描装置读取已经充满电的电池组的信息及测量取电装置与待换电电池组的偏差，经可编程逻辑控制器自动调校后手动推出电池紧固装置，按压压紧锁扣，将待换电池组固定在电池紧固装置上，手动拉出待换电电池组到取电装置箱中；闭合换电装置控制单元中的下将按钮，使上下两层取电装置同时下降，最终位置为上层取电装置到下层取电装置原来的位置，至此，完成满电电池取出到换电装置下层取电箱的位置。

2. 驱动换电装置至电池充电架，断开电动汽车电池出线接头，手动调节取电装置的位置，使取电装置到适当位置，按照待换电池组的形状，调节左侧伸缩版高度为25cm，右侧伸缩侧板高度为30cm，打开红外扫描装置读取待换电电池组的信息及测量取电装置与待换电电池组的偏差，经可编程逻辑控制器自动调校后手动推出电池紧固装置，压紧压紧锁扣，将待换电池组固定在电池紧固装置上，手动拉出待换电电池组到取电装置箱中；闭合换电装置控制单元中的上升按钮，使上下两层取电装置同时上升，最终位置为下层取电装置到上层取电装置原来的位置，将充满电的电池推入电动汽车电池箱，并连接电动汽车电池出线接头，完成换电。

3.用上述步骤1和步骤2将换下的乏电池放置待充电架上充电。

在本实施例中减速齿轮电机采用额定电压为直流36V、减速比为1:200、输出功率为200W的立式直流减速电机。可编程逻辑控制器采用西门子S7-200系列LKS7-14MT合适工业控制性PLC。两个供电电源采用国标36V20AH锂电池。

安装本发明提供的移动式电动汽车换电装置与原固定式换电装置相比较，单次换电本发明较固定式换电装置慢约两分钟，但单台本发明装置投资成本远小于固定式换电装置，在大规模应用时，换电效率必将有很大提高，换电站投资成本下降，换电装置调度灵活等优点。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，当不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明所作的等同变化与修饰，都应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种移动式电动汽车换电装置，其特征在于，所述装置的取电装置（9）安装于旋转底盘（4）之上，通过联连接装置（8）用鞘（15）连接升降链条（7），驱动电机（6）通过齿轮连接升降链条（7）使取电装置（9）在垂直方向上移动，取电装置（9）内部由可伸缩的电池紧固装置构成，使取电装置（9）在水平方向上伸缩；旋转底盘（4）由底部的减速齿轮驱动电机（3）驱动取电装置（9）在水平方向上旋转；换电装置控制单元（14）安装于整个换电装置的上部，其内部包括36V电池组（24）、驱动电机控制装置（23）、可编程控制器（25）及手动调节按钮（13）组成；电动车轮（1）安装于换电装置的底部，由电池组（2）驱动，运动控制开关为于装置手柄（12）之上；电池紧固装置安装于取电装置内部，包括推拉手柄（17）、底部托盘（18）、手动压紧装置（19）、固定侧板（20）、伸缩侧板（21）、球型卡扣（22）；推拉手柄（17）位于右侧面之上，固定侧板（20）焊接在底部托盘（18）之上，伸缩侧板（21）在未使用时嵌放在固定侧板（20）内部，球型卡扣（22）间的弹簧此时处于压紧状态，手动压紧装置（19）安装于最上级的伸缩侧板（21）上部。

2.根据权利要求1所述的一种移动式电动汽车换电装置，其特征在于，所述电池紧固装置中的伸缩侧板（21）在展开位置时，此时球型卡扣（22）间的弹簧处于较松弛状态，伸缩侧板（21）安装3-4级、长度10cm为宜，球型卡扣（22）安装在上级伸缩侧板（21）距顶部2cm为宜。

3.根据权利要求1所述的一种移动式电动汽车换电装置，其特征在于，所述联连接装置（8）一侧焊接于换电装置箱体（16）的侧面，另一侧嵌入升降链条（7）的垫圈中，在接口的孔洞处用鞘（15）连接，减速齿轮驱动电机（3）驱动升降链条（7）升降，减速齿轮驱动电机（3）由位于换电装置控制单元（14）内的驱动电机控制装置（23）控制，由36V电机电池组（2）供电。

4.根据权利要求1所述的一种移动式电动汽车换电装置，其特征在于，所述旋转底盘（4）上部通过金属材质底板与取电装置相连接，下部由减速齿轮驱动电机（3）驱动其旋转，减速齿轮驱动电机（3）由位于换电装置控制单元（14）内的驱动电机控制装置（23）控制，由36V电机电池组（2）供电。

5.根据权利要求1所述的一种移动式电动汽车换电装置，其特征在于，换电装置控制单元（14）包括手动调节按钮（13）、驱动电机控制装置（23）、12V电池组（24）、可编程控制器（25）及出线口（26）；可编程控制器（25）用其并行传输接口外接一副红外扫描仪，根据所得到的电池信息和电池方位信息，计算出换电装偏移待换电池的角度，根据此角度信息控制驱动电机控制装置（23）是换电装置在水平方向旋转或竖直方向升降。

6.根据权利要求2所述的一种移动式电动汽车换电装置，其特征在于， 所述红外设备扫描是根据贴与电池侧面四个角上的条码，对电池的方位进行构建，并计算出换电装置相较与待换电池偏移的角度，同时，通过条码读取改电池的信息，并发送至服务器，根据服务器的计算，得出电池的信息包括：车辆信息、电池剩余电量、换入电池的电量，换出电池的使用次数，换入电池的使用次数，计费信息等。