CN207842714U - 一种电池换电桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池换电桩，其包括柜体，充电电池仓支架，若干充电电池仓，充电控制系统，所述充电电池仓支架设置在柜体中，该充电电池仓支架上形成有若干安置区域，若干充电电池仓分别可拆卸的安置在充电电池仓支架上的安置区域内；所述充电控制系统与若干充电电池仓分别电连接。本实用新型提供的电池换电桩方案，能够实现对电动车辆提供可用电池用于车辆电池快速更换，同时还可对更换下来的电池提供充电区域进行安全稳定的充电，从而实现电动车辆电池的快速更换，可有效避免电动车辆进行自行充电所存在的安全和效率问题。

Description

一种电池换电桩

技术领域

涉及电池充电技术，具体涉及电池更换技术。

背景技术

电动车，即电力驱动车，又名电驱车。电动车分为交流电动车和直流电动车。通常说的电动车是以电池作为能量来源，通过控制器、电机等部件，将电能转化为机械能运动，以控制电流大小改变速度的车辆。

随着城市化不断发展，我国汽车保有量一直呈逐年上升的趋势，城市交通拥堵的问题越来越严重。而自行车作为整个20世纪整个下半世纪乃至本世纪初我国人民的重要交通工具，但是在与电动车、摩托车的竞争中逐渐被淘汰。摩托车相比于电动车虽然有不少优势，但是由于各个城市不断加强机动车管制的政策下，也逐渐被电动自行车所取代。

电动自行车自诞生以来，凭借其独特的电动代步性能，得到快速增长，经过将近五年的持续增长后，产业规模和产销量增速迅猛。随着保有量的继续增加，近年来，中国电动车火灾事故频发，并呈逐年增长趋势，起火原因主要为电气故障。电动车大多在室内停放和充电，有的甚至停放在走道、楼梯间等公共区域，由于电动车车体大部分为易燃可燃材料，一旦起火，燃烧速度快，并产生大量有毒烟气，人员逃生困难，极易造成伤亡。经研究分析电动自行车火灾之所以造成惨重人员伤亡和财产损失，主要原因有以下几个方面：

一、由于电动自行车本身电气线路、充电器、蓄电池等零部件设计不合理、质量不合格、安装不规范、使用不当等因素，在停放充电过程中就容易发生短路、过载等电气故障从而引发火灾。

二、生产电动自行车所采用的塑料、聚氨酯泡沫、橡胶等非金属材料一旦被引燃起火，就会很快发展成猛烈燃烧并且产生大量高温有毒烟气，极易造成人员窒息中毒。

三、中国城乡居民习惯将电动自行车停放在室内充电，有的甚至停放在建筑首层门厅、楼梯间、共用走道等公共区域，一旦起火燃烧，产生的火焰和高温有毒烟气在很短时间内就可将与其连同的空间通道蔓延充实，导致人员疏散逃生困难，从而造成大量人员伤亡。

为此，2017年12月29日，公安部发布《关于规范电动车停放充电加强火灾防范的通告》中明确规定，严禁在建筑内的共用走道、楼梯间、安全出口处等公共区域停放电动车或者为电动车充电；构成违反消防管理行为的，公安机关将依法予以处罚；引起火灾，造成严重后果，构成犯罪的，依法追究刑事责任。

现有电动自行车的充电方式一般都是采用便携式充电器或者付费的充电站进行充电，主要存在以下问题：

1.便携式充电器采用民用充电技术，安全系低，在充电过程中极容易自燃，引起电动自行车燃烧，危害极大；

2.使用便携式充电器进行充电时间太长，造成一般使用者都是夜间进行充电，若发生自燃问题，极易造成不可挽回的人身财产的损失；

3.使用充电站进行快速充电，对车辆电池性能损害非常的大，多次使用后，将会使得车辆电池的使用寿命大大缩短，甚至直接报废

4.即使使用充电站进行充电，在充电过程中仍旧需要将车辆停在充电桩附近，需要占据马路空间，这将使得本来就拥堵的路面变得更加的拥挤，给他人带来极大的不便。

实用新型内容

针对现有电动车在充电安全和效率方面所存在的问题，需要一种新的电动车供电方案。

为此，本实用新型所要解决的问题是提供一种电池换电桩，实现电动车快速安全的更换电池。

为了解决上述问题，本实用新型提供的电池换电桩，包括柜体，充电电池仓支架，若干充电电池仓，充电控制系统，所述充电电池仓支架设置在柜体中，该充电电池仓支架上形成有若干安置区域，若干充电电池仓分别可拆卸的安置在充电电池仓支架上的安置区域内；所述充电控制系统与若干充电电池仓分别电连接。

进一步的，每个充电电池仓上设置有容纳电池插入的充电腔，其上设置有独立的电池充电控制组件，该电池充电控制组件可与插入充电腔的电池电连接，以及与充电控制系统电连接。

进一步的，每个充电电池仓在充电腔内设置有电池锁，所述电池锁与电池充电控制组件或充电控制系统连接。

进一步的，每个充电电池仓在充电腔的入口处设置有仓门。

进一步的，每个充电电池仓上的仓门通过控制机构与该充电电池仓上的电池充电控制组件连接或与充电控制系统连接。

进一步的，每个充电电池仓上的仓门与充电腔内的电池锁联动。

所述电池充电控制组件包括充电控制芯片，电池性能检测电路，充电电路，电池控制电路以及接插电路配合构成，所述充电控制芯片控制连接电池性能检测电路，充电电路，以及电池控制电路；而接插电路与电池性能检测电路和充电电路连接。

进一步的，所述电池换电桩中还设置有监控系统。

进一步的，所述柜体上设置有太阳能供电装置和/或显示屏。

进一步的，所述充电控制系统可通过有线或无线的方式与用户端和/或后台服务通信连接。

本实用新型提供的电池换电桩方案，能够实现对电动车辆提供可用电池用于车辆电池快速更换，同时还可对更换下来的电池提供充电区域进行安全稳定的充电，从而实现电动车辆电池的快速更换，可有效避免电动车辆进行自行充电所存在的安全和效率问题，经济效率和社会效益都能够得到极大的提高

再者，本电池换电桩方案整体结构紧凑，安全可靠性，设置方便，占据空间小，更加不需要占据大量辅助空间（如不需任何的车辆停车位）。

再者，本电池换电桩方案在应用时，用户使用方便，无需长时间占据电池换电桩四周区域空间，使得本方案在提高用户使用便利性的同时，不会对周围环境造成影响。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1为本实例中电池换电桩的整体结构示意图；

图2为本实例中电池换电桩的爆炸示意图；

图3为本实例中电池换电桩抽取电池的使用状态示意图；

图4为本实例中电池换电桩安插电池的使用状态示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

针对现有电动车辆进行自行充电（如采用自带充电器或第三方的充电桩进行充电）所存在的问题，本实例基于现有电动车辆电池的设置特点，摒弃充电方案，提供一种直接更换车用电池的方案来替代自行充电方案，从而能够有效解决电动车辆进行充电所存在的各种问题，如安全隐患，长时间占据车道，损害电池性能等等。

参见图1和图2，其所示本实例提供的一种电池换电桩，该电池换电桩能够提供安全可靠性电池更换和电池充电功能。

由图可知，该电池换电桩100整体上包括柜体110，充电电池仓支架120，若干充电电池仓130以及充电控制系统140这四个组成部分。

其中，该柜体110构成整个电池换电桩的主体框架结构，用于承载其它的组成部件。

该柜体110的具体结构形式可根据实际需求而定，如可以方形、圆形、各种多面体结构等等。该柜体110内部中空作为安置腔，用于安置其他的组成部件。

作为举例，如图所示的柜体示例中采用整体为方形的结构，一侧面作为主控面，以安置其它必要的一些可操作组件；同时另一侧面设计成可开启结构，以作为柜体的后门111，便于其它部件在柜体内的组装或对柜体内的组件部件进行维修和更换。另外，更具需要还可在柜体的底部设置相应的底座，以便于柜体的安置固定。

另外，由于本电池换电桩是直接设置在户外的，而柜体110又是整个电池换电桩的主体部件，因此，该柜体110整体为密封防水结构，相应的接缝处都采用防水结构设置，具体的防水结构可根据实际需求而定。由此设置的柜体110能够适应各种恶劣环境，如大风暴雨，或城市内涝等等，有效避免雨水进入到柜体内，以影响整个电池换电桩的可靠性，从而保证整个电池换电桩运行的可靠性和安全性。

本电池换电桩100中的充电电池仓支架120整体安置在柜体110内，以用于承载若干充电电池仓130。

该充电电池仓支架120上根据充电电池仓设置分布的要求，形成有若干的若干安置区域121，用于容纳并安置充电电池仓130。

对于本充电电池仓支架120中的具体结构形式可根据实际需求而定，此处不加以限定，只要整体结构稳定可靠性且便于充电电池仓130可靠性安装即可。

作为举例，为了能够便于充电电池仓130在柜体110上进行分布安置，该充电电池仓支架120可采用抽屉式的支撑架结构，由此可以提供若干呈规律分布的安置区域121，以用于安置充电电池仓130，从而可使得若干充电电池仓130在柜体110上呈规律分布。

在此基础上，本实例优选采用连续“弓”形的支撑架结构，即每个充电电池仓支架120包括两根连续“弓”形的支撑杆，这两根连续“弓”形的支撑杆根据相应充电电池仓130的尺寸相互对称设置配合构成连续“弓”形的支撑架结构，这样能够在保证整个充电电池仓支架强度的前提下降低电池仓支架的结构复杂度，降低成本，便于生产和使用。

由此构成的连续“弓”形的充电电池仓支架，对应于电池换电桩100的主控面进行安装设置，可使得充电电池仓130进行有规律的分布安置在电池换电桩100上，由此可使得电池换电桩100的结构更加紧凑和美观。

另外，需要说明的，本实例中充电电池仓支架120的具体结构并不限于上述举例说明的方案，如可采用其它的可行方案或在本方案的基础上进行优化调整。

本电池换电桩100中的若干充电电池仓130分别可拆卸的安置在充电电池仓支架上的安置区域内，用于对电动车辆提供可更换的可用电池，同时还可对更换下来的电池提供充电区域进行安全稳定的充电。

本充电电池仓130采用模块设置，并可拆卸的安置在充电电池仓支架120上的安置区域121内，这样既便于生产制造，又便于后续的更换维护。

在具体实现时，每个充电电池仓130采用模块化设置，主要包括一仓体131，该仓体131的具体结构形式根据实际需求而定，为了适应电池的安插，并保证插入电池的可靠性，可优选为方形结构。如此既便于电池的安插，也便于在充电电池仓支架120上的安装。

如此结构的仓体131，其上开设有容纳电池插入的充电腔132（如图4所示），同时，该仓体131上还设置有独立的电池充电控制组件（图中未示出），该电池充电控制组件可与插入充电腔的电池电连接，以及与充电控制系统电连接，实现对插入充电腔内的电池进行充电管理。

为了保证安插进充电电池仓的电池进行充电运行的可靠性，本实例在每个充电电池仓的充电腔内设置有电池锁，该电池锁与电池充电控制组件或充电控制系统连接，能够对安插进充电腔132内电池进行锁定，使得电池稳定安插在充电腔132内。对于该电池锁的具体结构形式，可根据实际需求而定，此处不加以具体限定。

为了保证本充电电池仓130运行的可靠性，本实例进一步在仓体131的充电腔132的入口处设置有可开启和闭合的仓门133（如图3所示）。该仓门133具体通过相应的驱动机构（图中未示出）安置在仓体131的入口处，实现对充电腔132打开和关闭的控制，本仓门133与充电腔132的入口之间为密封配合，即在仓门133关闭时，能够将充电腔132进行密封，以保证整个充电电池仓130的可靠性。

另外，本充电电池仓130上仓门133，其通过相应的控制机构可与该充电电池仓上的电池充电控制组件连接或与充电控制系统连接，由此实现对仓门133的状态进行控制。

对于该仓门控制机构的具体结构形式可根据实际需求而定，此处不加以具体限定。

作为举例，本控制机构可直接控制仓门133在充电腔132内进行开启和关闭。如此作为优选，本实例中的仓门133在充电腔132内没有安插电池时为关闭状态（如图3所示），在充电腔132内安插有相应的电池为打开状态（如图4所示）；具体的控制可由该充电电池仓上的电池充电控制组件或与柜体内的充电控制系统来实现。

作为替换方案，本控制机构可控制仓门133相对于充电腔132为锁定状态或解锁状态，当控制机构控制仓门133为锁定状态时，仓门133关闭充电腔132（如图3所示），当控制机构控制仓门133为解锁状态时，仓门133可面向充电腔132内部被顶开，此时即可向充电腔132内插入电池（如图4所示）；具体的控制可由该充电电池仓上的电池充电控制组件或与柜体内的充电控制系统来实现。

据此形成的仓门133结构和充电腔132内的电池锁在运行时，两者之间可配合进行联动，以保证整个充电电池仓130运行的可靠性和便捷性。

对于该电池充电控制组件可为相应的电池充电控制电路板结构，其可由相应的充电控制芯片配合相应的电池性能检测电路，充电电路，电池控制电路以及接插电路配合构成，充电控制芯片控制连接电池性能检测电路，充电电路以及电池控制电路，而接插电路与充电电路以和电池性能检测电路连接。

其中，电池性能检测电路通过接插电路检测插入充电腔内的电池的性能参数，并传至充电控制芯片；

充电电路用于根据充电控制芯片发送的充电控制参数，通过接插电路对插入充电腔内的电池进行充电；

电池控制电路用于根据充电控制芯片发送的控制参数，对充电腔内的仓门和电池锁进行配合控制，以配合实现充电腔的开门、电池的插入、电池的锁定、电池的解锁、电池的抽出以及充电腔的关门；

充电控制芯片可由相应的集成芯片或PLC来实现，其用于协调控制电池性能检测电路，充电电路，电池控制电路之间运行。

而这些电路的具体的组成形式，可由相应的控制芯片配合相应电路元器件组成，此处不加以赘述。

基于上述方案构成的充电电池仓130通过安置在柜体内的充电电池仓支架120中，以实现安置在柜体中。在具体实现，充电电池仓130至少分布在柜体上的一个侧面上，具体的分布形式可根据实际需求而定。本实例中优选在柜体上阵列式分布，这样使得整个柜体结构更加的紧凑美观。

本电池换电桩100中的充电控制系统140，其设置在柜体110中，以用于控制整个电池换电桩100运行。

该充电控制系统140分别控制连接柜体中每个充电电池仓130，以实现对其电池更换和充电进行控制。

本实例中的充电控制系统140主要包括供电单元，控制芯片，存储有相应控制程序的存储器，存储相关数据的数据库，以及相应的操作部件，其中供电单元作为供电电源为整个电池换电桩100的运行提供所需的电流、电压，可采用现有稳定可靠的供电稳压装置来实现，此处不加以赘述；控制芯片可采用现有常见数据处理器或PLC来实现，其控制供电单元，并分别与存储有相应控制程序的存储器，存储相关数据的数据库，以及相应的操作部件进行数据连接。而存储器可采用现有常见存储器来实现，存储相关数据的数据库可采用相应的数据硬盘来实现，而相应的操作部件可采用带有触控功能的显示屏141来实现，这样既能够显示各种数据，能够进行控制操作。

另外，根据需要该充电控制系统140中还配置有相应的通信功能模块，以实现可通过有线或无线的方式与用户端和/或后台服务通信连接，以实现换电、充电的远程控制。这里的通信功能模块可以为无线或有线通信芯片，其为现有技术，此处不加以赘述。

在上述电池换电桩100方案的基础上，本实例还进一步给出如下的改进方案：

根据需要可在电池换电桩100上增设相应的太阳能供电装置，以实现能源的绿色利用。该太阳能供电装置的具体设置形式，可根据实际需求而定，此处不加以赘述。

再者，在电池换电桩100的侧面设置相应的广告信息显示区域，以进行各种广告展示。

再者，在电池换电桩100上设置相应的监控摄像系统，以保证电池换电桩100运行的安全性，同时该监控摄像系统可接入到各种政府机关的监管系统中。

本实例给出的电池换电桩100在具体应用时，只需直接布设在规划的区域即可，如马路边，小区内，学校内，园区内等等，占据空间小，不需要大量辅助空间（如不需任何的车辆停车位）来配合，由此可实现对电动车辆提供可用电池用于车辆电池快速更换，同时还可对更换下来的电池提供充电区域进行安全稳定的充电。

参见图3，当用户的电动车辆电池没有足够电量时，用户可通过电池换电桩100上的触控屏或用户终端进行电池更换操作；

电池换电桩100的充电控制系统140则控制完成电池充电的充电电池仓130将完成充电的电池解锁，以供更换；

用户直接将解锁的电池200从充电电池仓130中抽出，并将其更换到自己的电动车上，此时被抽出电池的充电电池仓130上仓门133关闭；

参见图4，对于需要充电的电池200，用户可通过电池换电桩100上的触控屏或用户终端进行电池充电操作；

电池换电桩100的充电控制系统140则控制空闲的充电电池仓130将仓门133打开，此时用户直接将需要充电的电池200安插到充电电池仓130中的充电腔中即可。

由上可见，通过本实例中的电池换电桩100可实现电动车辆电池的快速更换，可有效避免电动车辆进行自行充电所存在的安全和效率问题，经济效率和社会效益都能够得到极大的提高。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.电池换电桩，包括柜体，其特征在于，还包括充电电池仓支架，若干充电电池仓，充电控制系统，所述充电电池仓支架设置在柜体中，该充电电池仓支架上形成有若干安置区域，若干充电电池仓分别可拆卸的安置在充电电池仓支架上的安置区域内；所述充电控制系统与若干充电电池仓分别电连接。

2.根据权利要求1所述的电池换电桩，其特征在于，每个充电电池仓上设置有容纳电池插入的充电腔，其上设置有独立的电池充电控制组件，该电池充电控制组件可与插入充电腔的电池电连接，以及与充电控制系统电连接。

3.根据权利要求2所述的电池换电桩，其特征在于，每个充电电池仓在充电腔内设置有电池锁，所述电池锁与电池充电控制组件或充电控制系统连接。

4.根据权利要求2或3所述的电池换电桩，其特征在于，每个充电电池仓在充电腔的入口处设置有仓门。

5.根据权利要求4所述的电池换电桩，其特征在于，每个充电电池仓上的仓门通过控制机构与该充电电池仓上的电池充电控制组件连接或与充电控制系统连接。

6.根据权利要求4所述的电池换电桩，其特征在于，每个充电电池仓上的仓门与充电腔内的电池锁联动。

7.根据权利要求2所述的电池换电桩，其特征在于，所述电池充电控制组件包括充电控制芯片，电池性能检测电路，充电电路，电池控制电路以及接插电路配合构成，所述充电控制芯片控制连接电池性能检测电路，充电电路，以及电池控制电路；而接插电路与电池性能检测电路和充电电路连接。

8.根据权利要求1所述的电池换电桩，其特征在于，所述电池换电桩中还设置有监控系统。

9.根据权利要求1所述的电池换电桩，其特征在于，所述柜体上设置有太阳能供电装置和/或显示屏。

10.根据权利要求1所述的电池换电桩，其特征在于，所述充电控制系统通过有线或无线的方式与用户端和/或后台服务通信连接。