CN113492718A - 一种可用于吊装式换电的可移动式换电站 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种可用于吊装式换电的可移动式换电站，包括可伸缩支撑装置设置在预制舱内部；换置小车设置在可伸缩支撑装置上用于吊运置换电池包；电池座设置在预制舱内部用于放置电池包，并对电池包充电；充电装置设置在预制舱内部与电池座连接。本发明中预制舱为采用特别定制的集装箱，可伸缩支撑装置设置在预制舱内部，换置小车设置在可伸缩支撑装置上，预制舱内底部设置电池座以及与电池座连接的充电装置，当电池包放置到电池座上时，充电装置连接电池座对电池包充电，当需要更换电池包的车辆驶入预制舱内时，换置小车将车辆上的电池包取下放入电池座上，而将充电完成的电池包从电池座上取下，吊运到车辆上进行电池包的吊运置换。

Description

一种可用于吊装式换电的可移动式换电站

技术领域

本发明涉及换电站建造技术领域，特别涉及到一种可用于吊装式换电的可移动式换电站。

背景技术

锂离子电池和新能源电动车在近十年来逐渐成熟发展迅速。电能是未来汽车类交通工具的主要替代能源，因为电能可以由太阳能、水能、风能以及核能等多种清洁可再生能源转换得到，也可以减少对石油等不再生能源的依赖性。随着环境保护、低碳经济、降低能耗的理念为人们重视，汽车工业因其尾气排放污染环境、高能耗等一系列负效应，面临日益严峻的挑战。相对传统的燃油汽车，新能源汽车能够有效降低汽车排放废气污染。从环境角度讲，新能源汽车废气排出量比传统汽车可减少92％-98％，从而实现交通能源多元化，保护环境；从能源角度讲，全球石油危机日益严重，汽车工业又是能耗的最大组成部分，新能源汽车的开发和使用有效解决了交通能源重消耗的问题，实现低碳经济可持续发展。

近年来，各地方层面都明确鼓励和扶持新能源汽车的推广使用。新能源电动汽车能源补充可以分为插充和换电两种模式，其中在插充模式下，主要有购买电池初期成本高、充电时间长以及充电安全性低三大类问题，另外，插充模式下，新能源电动车充电负荷具有显著的时空随机性，对电网的运行和规划会带来不利影响。而换电模式配合大规模集中型充电已经成为当前电动汽车发展的另一个具备竞争力的商业技术模式，第一，该模式下可以有效减少电动汽车的能源补给时间。第二，该模式下可以集中管理充电安全性，保证电池系统的安全可靠性。第三，通过合理的商业运作模式，采用电池租赁方式，既可以有效控制商务成本，又可以集中有效的管控电池系统的溯源性。根据车辆类型的不同，一般可更换电池包安装的位置有底盘下方(轿车、SUV等乘用车)、车架侧/后方和车架上方(巴士、载重卡车、矿山机械重型车辆等)。不同的安装方式，换电的方法也不同。例如底盘下方一般采用下方托举式换电，车架侧/后方一般采用侧插式换电，车架上方一般采用吊装式换电。侧插式换电和吊装式换电适用场景不同，也各有优缺点，一般来讲侧插式换电车辆结构紧凑、换电站建筑部分投资较低；吊装式换电车辆恶劣路况的通过能力强、换电站机械部分投资较低。

吊装式换电一般用于重载车辆或矿山机械的换电，前者一般长途行驶，路线开放不固定；后者虽然从空间上看运行区域比较封闭，但是从时间上看，工期长度有限，结束后会转场，而且常处于较为偏远的山区，施工不变。因此固定建设的吊装式换电站在一定程度上被长期利用率有限、需要定期移动等问题困扰，而可移动式换电站可以从某些方面解决以上问题。目前用于乘用车的换电站已有可移动式设计，由于乘用车可以采用底盘换电的方式，一般移动式换电站的思路是建设整体的换电集装箱，将充电机、换电托盘集成在一个集装箱预制舱内，方便整体通过公路运输，实现移动换电。但是对于更换大型电池包的吊装式换电站，以上解决方案无法使用。

因此，如何适用于大型电池包的吊装式换电的换电预制舱，可以通过公路运输到现场，实现大致平坦的野外地面上就可以通过快速展开后实现作业是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一，提出了可用于吊装式换电的可移动式换电站，可以通过公路运输到现场，实现大致平坦的野外地面上就可以通过快速展开后实现作业。

有鉴于此，本发明提出了一种可用于吊装式换电的可移动式换电站，包括

预制舱；

可伸缩支撑装置；设置在预制舱内部；

换置小车；设置在可伸缩支撑装置上；用于吊运置换电池包；

电池座；设置在预制舱内部，用于放置电池包，并对电池包充电；

充电装置；设置在预制舱内部，与电池座连接。

本发明中预制舱为采用特别定制的集装箱，可伸缩支撑装置设置在预制舱内部，换置小车设置在可伸缩支撑装置上，预制舱内底部设置电池座以及与电池座连接的充电装置，当电池包放置到电池座上时，充电装置连接电池座对电池包充电，当需要更换电池包的车辆驶入预制舱内时，换置小车将车辆上的电池包取下放入电池座上，而将充电完成的电池包从电池座上取下，吊运到车辆上进行电池包的吊运置换。

前述的可用于吊装式换电的可移动式换电站，可伸缩支撑装置包括可伸缩液压柱、支撑梁和吊装桁架，其中可伸缩液压柱设置在预制舱内底部上方，吊装桁架通过支撑梁设置在可伸缩液压柱顶部；换置小车设置在吊装桁架上。

前述的可用于吊装式换电的可移动式换电站，电池座通过电池架轨道设置在预制舱内部；电池座设置在电池架轨道上与充电装置连接。

本发明中电池座底部设置受电插座，受电插座上设置受电插口，以及定位孔，确保受电插口精准的与充电装置连接。

优选的，电池座底部可设置行走轮，其中行走轮沿电池架轨道行走。

前述的可用于吊装式换电的可移动式换电站，换置小车为自行走换置小车沿吊装桁架移动，包括电机、钢缆、电池吊舱和伸缩锁具；其中电机驱动钢缆吊拉电池吊舱，电池吊舱侧面设置若干伸缩锁具，伸缩锁具抓取电池包。

前述的可用于吊装式换电的可移动式换电站，充电装置设置在电池架轨道两侧，至少包括充电插口、充电线缆和充电机；其中电池座与充电插口连接，充电插口通过预制舱内部铺设的充电线缆与充电机连接；充电机连接外部电能储备装置。

其中充电插口包括若干个，分别设置在电池架轨道内部，分散在电池架轨道两端，当电池座横跨电池架轨道，利用底部设置的行走轮沿电池架轨道行走时，在电池架轨道两端可充电。

前述的可用于吊装式换电的可移动式换电站，电池座为自行走电池座，沿电池架轨道移动；电池座在外部站控系统的控制下移动到充电装置处充电。

优选的充电线缆设置在预制舱的地板或侧壁上。

其中，充电装置还包括充电插座，充电插座与受电插座对接，其中充电插口设置在充电插座上；充电插座上还设置定位销，其中定位销与受电插座上的定位孔相适配，对受电插口接入充电插口进行平稳顺滑的定位。

前述的可用于吊装式换电的可移动式换电站，换电站还包括分别在预制舱顶部设置顶盖板、以及在预制舱四周设置短边侧板和长边侧板；顶盖板覆与短边侧板连接，随着短边侧板外翻打开。

优选的，本发明中顶盖板在中间分为两块，随着短边侧板外翻打开。

前述的可用于吊装式换电的可移动式换电站，长边侧板包括A型板、 B型板和加强型折叠侧板；加强型折叠侧板设置在A型板和B型板之间；加强型折叠侧板相对于预制舱向外展开。

优选的，加强型折叠侧板展开后放置于地面，内部表面有防滑条纹，强度需满足换电车辆行驶。

前述的可用于吊装式换电的可移动式换电站，加强型折叠侧板内侧底部上设置阻车板。

优选的，阻车板为可升降阻车板可以阻挡车辆怠速行驶或滑行，当换电完成后加大油门车辆从上面可以通过。

前述的可用于吊装式换电的可移动式换电站，预制舱外底部设置水平调节座，抵消地面的起伏。

优选的，水平调节座可以通过手动或自动的方式调节水平，抵消大部分地面的起伏，该部分设计可以保证换电预制舱可以在大致水平的野外地面进行正常作业。

优通过以上技术方案，本发明提出了一种可用于吊装式换电的可移动式换电站，具有如下技术效果：适用于大型电池包的吊装式换电的换电预制舱，可以通过公路运输到现场，在一个大致平坦的野外地面上就可以通过快速展开后实现作业。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为实施例提供的换电站俯视图。

图2为实施例提供的换电站正视图。

图3为实施例提供的换电站充电示意图。

图4为实施例提供的定位孔示意图。

图5为实施例提供的顶盖板展开结构示意图。

图6为实施例提供的换电站更换电池包作业示意图。

其中，1为电池座，2为电池包，3为可伸缩液压柱，4为支撑梁，5 为吊装桁架，6为换置小车，7为电机，8为钢缆，9为电池吊舱，10为伸缩锁具，11为行走轮，12为电池架轨道，13为受电插座，14为受电插口，15为定位孔，16为充电插口，17为充电线缆，18为充电机，19为顶盖板，20为短边侧板，21为A型板，22为B型板，23为加强型折叠侧板，24为阻车板，25为调节导轨，26为水平调节座，27为定位销，28 为充电插座，29为预制舱。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

如图1-6，本实施例提出了一种可用于吊装式换电的可移动式换电站，包括

预制舱；

可伸缩支撑装置；设置在预制舱内部；

换置小车6；设置在可伸缩支撑装置上；用于吊运置换电池包2；

电池座1；设置在预制舱内部，用于放置电池包2，并对电池包2充电；

充电装置；设置在预制舱内部，与电池座1连接。

本实施例的中预制舱可理解为采用特别定制的集装箱，宽度和高度符合道路运输型集装箱国家标准，长度根据实际电池包2大小和数量需求进行定制。

可伸缩支撑装置设置在预制舱内部，包括可伸缩液压柱3、支撑梁4 和吊装桁架5，其中可伸缩液压柱3设置在预制舱内底部上方，吊装桁架 5通过支撑梁4设置在可伸缩液压柱3顶部；换置小车6设置在吊装桁架 5上。具体详细方案为预制舱长边两端各分别安装一对可伸缩液压柱3，上面通过可伸缩液压柱3上方设置支撑梁4，将两条吊装桁架5设置在可伸缩液压柱3上。

换置小车6设置在可伸缩支撑装置上，其中本实施例中的换置小车6 可理解为自行走换置小车6，可沿吊装桁架5自行移动，如图2换置小车 6包括电机7、钢缆8、电池吊舱9和伸缩锁具10；其中电机7驱动钢缆 8吊拉电池吊舱9，电池吊舱9侧面设置若干伸缩锁具10，伸缩锁具10 抓取电池包2。具体可理解为电机7驱动至少四根钢缆8吊住电池吊舱 9；电池吊舱9侧面设置若干伸缩锁具10，当电池吊舱9落入电池包2顶部的框架区域后，伸缩锁具10自动伸出，完成和电池包2的连接。外部站控系统控制驱动电机7将电池包2吊起来，移动并放置到空闲的电池座 1上方，将电池包2落下；并选择电量最满的电池包2，移动到吊装桁架 5下方对应的位置；电池吊舱9移动到待换电池包2的电池座1上方，抓取电池包2并移动到车辆上放下，完成换电。

预制舱内底部设置电池座1以及与电池座1连接的充电装置，本实施例中的电池座1可理解为自行走充电座，电池座1底部可设置行走轮 11，沿电池架轨道12移动；电池座1在外部站控系统的控制下移动到电池架轨道12两端的充电装置处充电。

本实施例可理解为电池座1通过电池架轨道12设置在预制舱内部，其中电池架轨道12设置在预制舱内部长度方向较宽的一侧，每组轨道两侧安装有自行走电池座1，自行走电池座1上可以放置用于更换的备用电池，但必须保证至少有一个电池座1是空的，用于放下换下来的电池包 2；放置了刚换下电池的自行走充电座移动到电池架轨道12两端的位置后会连接上充电装置处开始充电，并且电池座1受外部站控系统控制将电量最满的电池包2，移动到吊装桁架5下方对应的位置，方便电池吊舱9移动到待换电池包2的自行走电池座1上方，抓取电池包2并移动到车辆上放下，完成换电。

为进一步理解本实施例如何实现电池座1对电池包2进行充电，详细内容如下：如图3-4，其中电池座1底部设置受电插座13，受电插座13 上设置受电插口14，以及定位孔15，且如图4所示，定位孔15设置在受电插座13四周，受电插口14设置在定位孔15中间，确保受电插口14精准的与充电装置连接。而本实施例中充电装置至少包括充电插口16、充电线缆17和充电机18；其中电池座1与充电插口16连接，充电插口16 通过预制舱内部地板或侧壁上铺设的充电线缆17与充电机18连接；充电机18连接外部电能储备装置。充电装置还包括充电插座28，充电插座28 固定在预制舱地板上与受电插座13对接，其中充电插口16设置在充电插座28上；充电插座28上还设置定位销27，其中定位销27与受电插座13 上的定位孔15相适配，因此，本实施例中的自行走电池座1移动到充电装置位置后，充电插座28与受电插座13对接，电池座1检查到电能信号后停止行走，受电插口14接入充电插口16进行平稳顺滑的定位实现充电。放置了刚换下电池的自行走充电座移动到预制舱边缘的位置后会连接上充电插口16，充电插口16通过充电线缆17接到充电机18输出端口，充电机18的输入端在集装箱外壁上，位置可根据客户需求确定，用于接入外部电能储备装置。

如图5，为进一步优化本实施例提出了，换电站还包括分别在预制舱顶部设置顶盖板19、以及在预制舱四周设置短边侧板20和长边侧板；顶盖板19覆与短边侧板20连接，随着短边侧板20外翻打开。运输时可伸缩液压柱3放到最低，以保证集装箱盖板可以盖上。

如图5所示，本实施例中顶盖板19在中间分为两块，随着短边侧板 20外翻打开。其中顶盖板19也可直接直接卸下来。预制舱长边侧板包括 A型板21、B型板22和加强型折叠侧板23；加强型折叠侧板23设置在A 型板21和B型板22之间；加强型折叠侧板23相对于预制舱向外展开。加强型折叠侧板23展开后放置于地面，内部表面有防滑条纹，强度需满足换电车辆行驶。加强型折叠侧板23其中一侧装有可调节位置的阻车板 24，当车辆驶入换电时，调节位置使得车辆前轮抵触到阻车板24时，电池包2位置恰好和换电机7构对齐。阻车板24的高度设计为可以阻挡车辆怠速行驶或滑行，当换电完成后加大油门车辆从上面可以通过。其中阻车板24为可升降阻车板24，可通过调节导轨25调节阻车板24的高度，其中阻车板24宽度不得超过30厘米，高度不超过5厘米。

前述的可用于吊装式换电的可移动式换电站，预制舱外底部设置水平调节座26，抵消地面的起伏。水平调节座26可以通过手动或自动的方式调节水平，抵消大部分地面的起伏，该部分设计可以保证换电预制舱可以在大致水平的野外地面进行正常作业。

作业流程如图6为：电池吊舱9落入电池包2顶部的框架区域后，伸缩锁具10自动伸出，完成和电池包2的连接；自行走电池座1移动到和吊装桁架5下方对应的位置，等待放置电池；站控系统下指令驱动电机7 将电池包2吊起来，移动并放置到空闲的自行走电池座1上方，将电池包 2落下；放置了刚换下电池的自行走充电座移动到预制舱边缘的充电位置，开始充电；站控系统下指令选择电量最满的电池包2，移动到吊装桁架5下方对应的位置；电池吊舱9落移动到待换电池包2的自行走电池座 1上方，抓取电池包2并移动到车辆上放下，完成电池包更换。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可用于吊装式换电的可移动式换电站，其特征在于，包括

预制舱；

可伸缩支撑装置；设置在所述预制舱内部；

换置小车；设置在所述可伸缩支撑装置上；用于吊运置换电池包；

电池座；设置在所述预制舱内部，用于放置所述电池包，并对所述电池包充电；

充电装置；设置在所述预制舱内部，与所述电池座连接。

2.根据权利要求1所述的换电站，其特征在于，所述可伸缩支撑装置包括可伸缩液压柱、支撑梁和吊装桁架，其中所述可伸缩液压柱设置在所述预制舱内底部上方，所述吊装桁架通过所述支撑梁设置在所述可伸缩液压柱顶部；所述换置小车设置在所述吊装桁架上。

3.根据权利要求1所述的换电站，其特征在于，所述电池座通过电池架轨道设置在所述预制舱内部；所述电池座设置在所述电池架轨道上与所述充电装置连接。

4.根据权利要求2所述的换电站，其特征在于，所述换置小车为自行走换置小车沿所述吊装桁架移动，包括电机、钢缆、电池吊舱和伸缩锁具；其中所述电机驱动所述钢缆吊拉所述电池吊舱，所述电池吊舱侧面设置若干所述伸缩锁具，所述伸缩锁具抓取所述电池包。

5.根据权利要求1所述的换电站，其特征在于，所述充电装置至少包括充电插口、充电线缆和充电机；其中所述电池座与所述充电插口连接，所述充电插口通过预制舱内部铺设的充电线缆与所述充电机连接；所述充电机连接外部电能储备装置。

6.根据权利要求3所述的换电站，其特征在于，所述电池座为自行走电池座，沿所述电池架轨道移动；所述电池座在外部站控系统的控制下移动到所述充电装置处充电。

7.根据权利要求1-6任一所述的换电站，其特征在于，所述换电站还包括分别在所述预制舱顶部设置顶盖板、以及在所述预制舱四周设置短边侧板和长边侧板；所述顶盖板覆与所述短边侧板连接，随着所述短边侧板外翻打开。

8.根据权利要求7所述的换电站，其特征在于，所述长边侧板包括A型板、B型板和加强型折叠侧板；所述加强型折叠侧板设置在所述A型板和所述B型板之间；所述加强型折叠侧板相对于所述预制舱向外展开。

9.根据权利要求8所述的换电站，其特征在于，所述加强型折叠侧板内侧底部上设置阻车板。

10.根据权利要求7所述的换电站，其特征在于，所述预制舱外底部设置水平调节座，抵消地面的起伏。

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