TW201918404A - 電池包儲存系統和電動汽車的自動換電站 - Google Patents

Abstract

本發明關於電池包儲存系統和電動汽車的自動換電站，電池包儲存系統包括：電池包儲存裝置，具有多層沿高度方向排布的第一電池包儲存單元；電池包交換裝置，沿第一方向位於電池包儲存裝置的一側，具有可沿高度方向移動的第二電池包儲存單元，與第一電池包儲存單元進行電池包交換。所述自動換電站包括所述電池包儲存系統，還包括換電平台，沿所述第一方向設置於所述電池包儲存系統一側，用於支撐、定位車輛，並將車輛舉升至預設換電高度。電池包儲存裝置設有位於第一電池包儲存單元底部的避讓區，可供換電小車通過。本發明佔地空間小、電池包儲存數量多、電池包交換時間短，換電效率高，可廣泛適用於多種場所，大大提升了用戶體驗。

Description

電池包儲存系統和電動汽車的自動換電站

本發明關於電動汽車的電池更換技術領域，尤其關於一種電池包儲存系統和電動汽車的自動換電站。

隨著電動汽車充換電設施的發展，越來越多的車主選擇採用自動換電站為電動汽車補充電能。申請人在本發明之前設計的自動換電站如圖1和圖2所示，圖1所示的自動換電站，電池包儲存區電池包的方位與換電區電池包的方位相差90度，電池包在整個過程中需要旋轉90度，成本高、換電時間長和系統複雜程度高。換電過程中需要設置換電小車避讓的空間，在佔地面積為三個停車位時，該自動換電站至多儲存5個電池包，電池包儲存數量少。再者，電池包交換位置僅有一層電池，每次交換電池包都需要遠距離接送，耗時長，換電效率低。

圖2所示的自動換電站，該方案中電池包儲存的方位與更換的方位一致，電池包在換電過程中不再需要轉90度，但是仍需要設置換電小車避讓的空間，導致換電系統所佔空間會超出3個停車位的寬度，且沒有周圍空間餘量。再者，電池包交換位置也只有一層，每次交換電池包都需要遠距離接送，比較耗時間，換電效率低。此外，上述的自動換電站，通 常需要換電小車能夠沿換電位置的高度方向在各個電池儲存位置之間升降，從而放置或取下電池包，因此，一方面需要在換電小車上設置複雜的升降機構，滿足升降要求，另一方面換電時間較長，換電效率較低。

由此可知，現有的自動換電站至少存在以下缺點：佔地空間大、電池包儲存數量少、電池包交換時間長、換電效率低，從而使用戶體驗差。

本發明所要解決的技術問題在於，提供一種電池包儲存系統和電動汽車的自動換電站，佔地空間小、電池包儲存數量多、電池包交換時間短，換電效率高，可廣泛適用於多種場所，大大提升了用戶體驗。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種用於電動汽車自動換電站的電池包儲存系統，包括：電池包儲存裝置，具有電池包儲存區，所述電池包儲存區具有多層沿高度方向排布的第一電池包儲存單元；電池包交換裝置，用於與換電小車交換電池包，所述電池包交換裝置沿第一方向位於所述電池包儲存裝置的一側，所述電池包交換裝置具有第二電池包儲存單元，並可沿所述高度方向移動，以達到能夠使所述第二電池包儲存單元與所述第一電池包儲存單元實現電池包交換的高度。

進一步的，所述電池包儲存裝置設有位於所述第一電池包儲存單元底部的避讓區，所述避讓區可供換電小車通 過；所述電池包交換裝置可沿所述高度方向移動至所述避讓區，以與所述換電小車進行電池包交換。

進一步的，所述電池包儲存區具有沿第二方向排布的至少兩個，所述第二方向與所述第一方向垂直；所述電池包交換裝置能夠沿所述第二方向移動，以與各個所述電池包儲存區進行電池包交換。

進一步的，所述電池包交換裝置設有至少兩層沿高度方向排布的第二電池包儲存單元。

進一步的，所述第一、第二電池包儲存單元上均設有用於支撐和傳送電池包的輸送部，所述輸送部的傳輸方向與所述第一方向平行。

進一步的，所述電池包儲存區包括至少三層所述第一電池包儲存單元。

根據本發明另一方面，提供一種電動汽車的自動換電站包括所述電池包儲存系統，還包括：換電平台，沿所述第一方向設置於所述電池包儲存系統一側，用於支撐、定位車輛，並將車輛舉升至預設換電高度。

進一步的，所述電池包儲存裝置沿所述第一方向位於所述電池包交換裝置和所述換電平台之間；所述電池包儲存裝置設有位於所述第一電池包儲存單元底部的避讓區，所述避讓區可供換電小車通過。

進一步的，導軌，沿所述第一方向延伸，所述導軌的一端伸入所述換電平台內，另一端伸至所述電池包交換裝 置；換電小車，設置於所述導軌上，並可沿所述導軌往復運動，以完成電池包在車輛和電池包交換裝置之間的運送以及交換。

進一步的，所述電池包交換裝置還包括立柱結構和升降結構，所述立柱結構固定在電池包交換裝置沿車輛寬度方向的兩端，所述升降結構設置在所述立柱結構上，可沿所述立柱結構上下移動，從而帶動所述第二代電池包儲存單元沿高度方向移動。

進一步的，所述自動換電站還包括充電裝置，用於為虧電電池包充電。

進一步的，所述自動換電站還包括控制裝置，用於向所述換電平台、換電小車、第一電池包儲存單元以及第二電池包儲存單元發送指令，以協調和控制各部件的工作。

本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。借由上述技術方案，本發明一種電池包儲存系統和電動汽車的自動換電站可達到相當的技術進步性及實用性，並具有產業上的廣泛利用價值，其至少具有下列優點：(1)電池包儲存的方位與電池包更換的方位一致，換電過程中無需旋轉電池包，節約了換電時間和換電空間；(2)換電小車可置於電池包儲存區域中，無需額外設置換電小車的避讓位置，進一步節約空間；(3)電池包儲存裝置分層分列設置，可儲存多塊電池包，增加了電池包的儲存數量； (4)電池包交換裝置具有兩層電池包交換位置，每次交換電池包都有一層是滿電電池包，一層是閒置周轉位置，節約了電池包交換的時間；(5)所述換電站適用與各個停車場和大部分汽車維修站需求，可廣泛適用於多種場所：(6)自動換電的所有過程均可透過控制裝置自動完成，無需人工換電，節省了人力，換電過程簡單，易操作，提高了換電效率，提升了用戶體驗。

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚瞭解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。

1‧‧‧電池包儲存裝置

2‧‧‧電池包交換裝置

3‧‧‧電池包儲存區

4‧‧‧第一電池包儲存單元

5‧‧‧第二電池包儲存單元

6‧‧‧避讓區

7‧‧‧換電小車

8‧‧‧換電平台

9‧‧‧導軌

10‧‧‧充電裝置

11‧‧‧控制裝置

21‧‧‧立柱結構

22‧‧‧升降結構

41‧‧‧輸送部

81‧‧‧平台主體

82‧‧‧舉升機構

圖1為現有技術中一種電動汽車的自動換電站佈局示意圖；圖2為現有技術中另一種電動汽車的自動換電站佈局示意圖；圖3為本發明一實施例提供的電池包儲存系統示意圖；圖4為本發明一實施例提供的電動汽車的自動換電站佈局示意圖；圖5為本發明一實施例提供的電動汽車的自動換電站主體框架示意圖； 圖6為本發明一實施例提供的電動汽車的自動換電站俯視圖；圖7為本發明一實施例提供的電動汽車的自動換電站立體圖；圖8為本發明一實施例提供的電動汽車的自動換電方法流程圖。

為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的一種電動汽電池包儲存系統和電動汽車的自動換電站的具體實施方式及其功效，詳細說明如後。

實施例一

如圖3所示，本發明實施例提供了一種用於電動汽車自動換電站的電池包儲存系統，包括：用於存放電池包的電池包儲存裝置1和用於在電池包儲存裝置1和換電小車之間轉送電池包的電池包交換裝置2。其中，電池包儲存裝置1具有電池包儲存區3，電池包儲存區3具有多層沿高度方向Z排布的第一電池包儲存單元4；電池包交換裝置2沿第一方向X位於電池包儲存裝置1的一側，所述電池包交換裝置2具有第二電池包儲存單元5，並可沿所述高度方向Z移動，以達到能夠使第二電池包儲存單元5與第一電池包儲存單元4實現電池包交換的高度。可以理解的是，高度方向Z為垂直於地面的方向，第一方向X與水平面平行，一般可選為與車輛寬度方向一致。

需要說明的是，本發明所述的電池包包括虧電電池包和滿電池包。虧電電池包指的是換電過程中從車輛上拆卸下來的電池包，並非限定從車輛上拆卸下來的電池包為完全虧電狀態。同理，滿電電池包指的是換電過程中為車輛安裝的電池包，並非限定為車輛安裝的電池包為完全滿電狀態。

本發明的電動汽車泛指具有可更換電池包的車輛，並不僅限定為純電動汽車，也可以為混動汽車。

以下分別對電池包儲存系統的各個組成部分進行詳細的描述：

(一)電池包儲存裝置

電池包儲存裝置1設有位於所述第一電池包儲存單元4底部的避讓區6，避讓區6可供換電小車7通過；電池包交換裝置2可沿高度方向Z移動至避讓區6，以與換電小車7進行電池包交換。

電池包儲存裝置1整體結構可以採用框架結構，電池包儲存區3具有沿第二方向Y排布的至少兩個，所述第二方向Y與所述第一方向X垂直，且與水平面平行，一般可選為與車輛長度方向一致。電池包儲存區3包括沿高度方向Z排布的多層所述第一電池包儲存單元4，例如至少三層。每個第一電池包儲存單元4可儲存一個電池包。如圖3所示，作為一種示例，電池包儲存裝置1具有兩個沿第二方向Y排布的電池包儲存區3，每個電池包儲存區3包括三層第一電池包儲存單元4。電池包儲存裝置1採用多層結構，既可以增加電池包的儲存數量，也節約了佔地面積。

第一電池包儲存單元4上設有用於支撐和傳送電池包的輸送部41，用於傳送電池包，輸送部41的傳輸方向與所述第一方向X平行。輸送部41可以為傳送帶、直列滾輪座等。

(二)電池包交換裝置

圖3所示示例中，電池包儲存裝置1包括兩個沿第二方向Y排布的電池包儲存區3時，電池包交換裝置2能夠沿第二方向Y移動，以與各個電池包儲存區3進行電池包交換。例如可設置軌道，電池包交換裝置2通過軌道沿第二方向Y移動，從而使電池包交換裝置2可移動至任一個電池包儲存區3，並透過沿高度方向Z的升降完成與第一電池包儲存單元4進行電池包的交換。

電池包交換裝置2設有至少兩層沿高度方向Z排布的第二電池包儲存單元5，每個第二電池包儲存單元5可儲存一個電池包。換電過程中，至少一層第二電池包儲存單元5處於空閒狀態，用於接收換電小車7上的虧電電池包；至少一層第二電池包儲存單元5上儲存滿電電池包，用於為換電小車7提供滿電電池包。如圖3所示示例，電池包交換裝置2設有兩層沿高度方向Z排布的第二電池包儲存單元5。

電池包交換裝置2還包括立柱結構21和升降結構22，立柱結構21固定在電池包交換裝置2沿第一方向X的兩端，升降結構22設置在立柱結構21上，可沿所述立柱結構21上下移動，從而帶動第二電池包儲存單元5沿電池包高度方向Z上下移動。從而實現與電池包儲存裝置1之間以及與換電小車7之間的電池包交換。但應當理解，上述立柱結構21及升降 結構22僅為一種示例，具體結構可做適應性調整，只要能使電池包交換裝置2能夠沿高度方向Z升降即可。

為了減小電池包傳送過程中，第二電池包儲存單元5與電池包之間的摩擦力，第二電池包儲存單元5上也設有用於支撐和傳送電池包的輸送部41。

透過電池包交換裝置2的方向的升降，以及沿第二方向Y的移動，實現與電池包儲存裝置1之間的電池包的交換，實現方式簡單，複雜程度低。當避讓區6的高度設置為可以使得換電小車7能夠在所述避讓區6保持與車輛進行電池交換時所需的高度時，換電小車7也無需再設置複雜的升降機構來完成電池包的交換，節約了成本和電池交換時間。且電池包交換裝置2與電池包儲存裝置1之間的電池包交換可在換電小車7與車輛換電的操作期間完成，也可在間歇時間完成，換電時間短，換電效率高。

實施例二

如圖4至圖7所示，本發明實施例提供一種電動汽車的自動換電站，包括實施例一所述的電池包儲存系統，還包括：換電小車7、換電平台8和導軌9。換電平台8，沿第一方向X設置於電池包儲存系統一側，用於支撐、定位車輛，並將車輛舉升至預設換電高度。導軌9，沿所述第一方向X延伸，導軌9的一端伸入換電平台8內，另一端伸至所述電池包交換裝置2；換電小車7設置於導軌9上，並可沿導軌9往復運動，以完成電池包在車輛和電池包交換裝置2之間的運送以及交換。

如圖4至圖7所示示例，電池包儲存裝置1沿第一 方向X位於電池包交換裝置2和換電平台8之間；電池包儲存裝置1設有位於所述第一電池包儲存單元4底部的避讓區6，所述避讓區6可供換電小車7通過，由此，自動換電平台無需額外設置換電小車7的避讓區，節約了佔地面積，使自動換電站的佈局更加緊湊、合理。

圖4所示示例中，避讓區6的高度配置為：使得換電小車7能夠在所述避讓區6保持與車輛進行電池交換時所需的高度，從而可以使換電小車7與車輛進行換電時，僅沿導軌9平移，而無需進行升降，提高換電效率。但可以理解的是，避讓區6也可以設置低於車輛進行電池交換時所需的高度，但換電小車7從避讓區6駛出後，需再上升至與車輛進行電池交換時所需的高度，換電小車7需要進入避讓區6時，下降至低於避讓區6的高度即可，可理解的是，避讓區6設置為低於車輛進行電池交換時所需的高度時，換電小車上需要設有能沿高度方向Z移動的舉升結構。圖4至圖7所示示例中，第一方向X為車寬方向，第二方向Y為車長方向。

為了減小電池包傳送過程中，換電小車7與電池包之間的摩擦力，換電小車7上也設有用於支撐和傳送電池包的輸送部41。

如圖4，作為一種示例，換電平台8包括平台主體81和舉升機構82，其中，平台主體81用於支撐和定位車輛，舉升機構82設置在平台主體81上，用於將車輛舉升至與換電小車7換電時所需的高度，可根據待換電車輛車型等因素進行設定所需高度。應當理解，當車輛進出換電平台8時，換電小 車7應當給予避讓。

自動換電站還包括充電裝置10，用於為虧電電池包充電。充電裝置10可以單獨設置，也可設置在電池包儲存裝置1中。

自動換電站還包括控制裝置11，用於向換電平台8、換電小車7、電池包儲存裝置1以及電池包交換裝置2發送指令，以協調和控制各部件的工作。控制裝置11可透過有線、無線或遠端控制等方式對換電站各個部件進行控制。控制裝置11還可單獨設置在換電站中或換電站的組成部件上，例如設置換電平台8中，控制裝置11可以包括電氣控制櫃和配電櫃。

採用上述示例中的換電站組成和佈局，自動換電站可控制為至多佔據三個停車位的面積，佈局緊湊、合理。

基於上述自動換電站，如圖8所示，當執行自動換電時，操作方法包括以下步驟：步驟S1、車輛駛入換電平台8並進行車輛定位；車輛駛入過程中，換電小車7通過導軌9駛入電池包儲存裝置1的避讓區6中，進行避讓。

步驟S2、舉升機構82將車輛舉升到預設換電高度；步驟S3、空載的換電小車7駛入車輛底部，取下虧電電池包，並將虧電電池包轉運給電池包交換裝置2；步驟S4、電池包交換裝置2透過沿高度方向Z上下移動，將放置滿電電池包的第二電池包儲存單元5對準換電小車7，將滿電電池包傳輸給換電小車7；步驟S5、換電小車7攜帶滿電電池包駛入車輛底部，將滿 電電池包安裝到車上，完成換電。

步驟S5執行過程中，或者步驟S5執行完成後，電池包交換裝置2可透過沿高度方向Z上下移動，或者沿第二方向Y移動，對準第一電池包儲存單元4，將虧電電池包傳輸給第一電池包儲存單元4。或者從第一電池包儲存單元4獲取滿電電池包，作為下次換電過程使用。

本發明實施例提供一種電池包儲存系統和電動汽車的自動換電站，換電過程中電池包儲存的方位與電池包更換的方位一致，換電過程中無需旋轉電池包，節約了換電時間和換電空間；換電小車7可置於電池包儲存區域中，無需額外設置換電小車7的避讓位置，進一步節約空間；電池包儲存裝置1分層分列設置，可儲存多塊電池包，增加了電池包的儲存數量；電池包交換裝置2具有兩層電池包交換位置，每次交換電池包都有一層是滿電電池包，一層是閒置周轉位置，節約了電池包交換的時間。此外，所述自動換電站適用與各個停車場和大部分汽車維修站需求，可廣泛適用於多種場所。本發明自動換電方法的所有過程均可透過控制裝置自動完成，無需人工換電，節省了人力，換電過程簡單，易操作，提高了換電效率，提升了用戶體驗。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是 未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

Claims (12)

1. 一種用於電動汽車自動換電站的電池包儲存系統，包括：電池包儲存裝置，具有電池包儲存區，所述電池包儲存區具有多層沿高度方向排布的第一電池包儲存單元；電池包交換裝置，用於與換電小車交換電池包，所述電池包交換裝置沿第一方向位於所述電池包儲存裝置的一側，所述電池包交換裝置具有第二電池包儲存單元，並可沿所述高度方向移動，以達到能夠使所述第二電池包儲存單元與所述第一電池包儲存單元實現電池包交換的高度。
2. 如請求項1所述的電池包儲存系統，其特徵在於：所述電池包儲存裝置設有位於所述第一電池包儲存單元底部的避讓區，所述避讓區可供換電小車通過；所述電池包交換裝置可沿所述高度方向移動至所述避讓區，以與所述換電小車進行電池包交換。
3. 如請求項1或2所述的電池包儲存系統，其特徵在於：所述電池包儲存區具有沿第二方向排布的至少兩個，所述第二方向與所述第一方向垂直；所述電池包交換裝置能夠沿所述第二方向移動，以與各個所述電池包儲存區進行電池包交換。
4. 如請求項1或2所述的電池包儲存系統，其特徵在於：所述電池包交換裝置設有至少兩層沿高度方向排布的第二電池包儲存單元。
5. 如請求項1或2所述的電池包儲存系統，其特徵在於：所述第一、第二電池包儲存單元上均設有用於支撐和傳送電池包的輸送部，所述輸送部的傳輸方向與所述第一方向平行。
6. 如請求項1或2所述的電池包儲存系統，其特徵在於：所述電池包儲存區包括至少三層所述第一電池包儲存單元。
7. 一種電動汽車的自動換電站，包括請求項1至6中任一項所述的電池包儲存系統，還包括：換電平台，沿所述第一方向設置於所述電池包儲存系統一側，用於支撐、定位車輛，並將車輛舉升至預設換電高度。
8. 如請求項7所述的電動汽車的自動換電站，其特徵在於： 所述電池包儲存裝置沿所述第一方向位於所述電池包交換裝置和所述換電平台之間；所述電池包儲存裝置設有位於所述第一電池包儲存單元底部的避讓區，所述避讓區可供換電小車通過。
9. 如請求項7所述的電動汽車的自動換電站，其特徵在於，還包括：導軌，沿所述第一方向延伸，所述導軌的一端伸入所述換電平台內，另一端伸至所述電池包交換裝置；換電小車，設置於所述導軌上，並可沿所述導軌往復運動，以完成電池包在車輛和電池包交換裝置之間的運送以及交換。
10. 如請求項7所述的電動汽車的自動換電站，其特徵在於：所述電池包交換裝置還包括立柱結構和升降結構，所述立柱結構固定在電池包交換裝置沿車輛寬度方向的兩端，所述升降結構設置在所述立柱結構上，可沿所述立柱結構上下移動，從而帶動所述第二電池包儲存單元沿高度方向移動。
11. 如請求項7所述的電動汽車的自動換電站，其特徵在於：所述自動換電站還包括充電裝置，用於為虧電電池包充電。
12. 如請求項7至11中任意一項所述的電動汽車的自動換電站，其特徵在於：所述自動換電站還包括控制裝置，用於向所述換電平台、換電小車、第一電池包儲存單元以及第二電池包儲存單元發送指令，以協調和控制各部件的工作。