悬挂式电池存储单元的制作方法

本实用新型属于电动汽车充换电领域，具体提供一种特别是用于换电站的悬挂式电池存储单元。

背景技术：

电动汽车大部分的使用者都在城市中，而当今城市内，土地资源是高度紧缺的。要让电动汽车的消费者和驾驶者有良好的用户体验，解决里程焦虑，快速方便的换电系统是必不可少的。在土地资源紧缺的城市中，让换电站保持足够的部署密度，是换电商业运营模式的前提条件。

目前，为了方便动力电池的安装以及降低电动汽车的重心，动力电池通常采用底盘式安装，即将动力电池从电动汽车的下方安装到电动汽车的底盘上。与之相对应的电动汽车换电站，通常是将动力电池放置在立体式货架上，由堆垛机来进行取放。

由于动力电池在电动汽车和货架上的安装与固定方式不同，所以动力电池需要两套不同的固定装置和与之相对应的动力电池转送装置，使得换电站的整体结构比较复杂。并且，由于货架为一体钢结构，不仅体积庞大、安装复杂、施工周期长，而且一旦安装好后无法轻易搬迁。

相应地，本领域需要一种新的用于电动汽车换电站的动力电池存储装置来解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有电动汽车换电站机构繁杂和存储动力电池的货架体积庞大、安装及拆卸复杂的问题，本实用新型提供了一种悬挂式电池存储单元，该换电站包括框架和锁定机构，所述锁定机构设置于所述框架的内侧顶部，该锁定机构能够将动力电池以悬挂的方式固定于所述框架的目标位置；运载动力电池的换电小车能够移动至所述目标位置在所述框架的内侧底部的投影位置以便将动力电池安装至所述目标位置或者从所述目标位置取走动力电池；所述锁定机构包括设置于所述框架的锁定机构本体和与所述锁定机构本体相连接的支架，所述锁定机构本体上设置有至少一个气缸，在对所述气缸提供压力的情形下，该压力能够使所述气缸的活塞杆抵接至所述支架之后推动所述支架向下滑动。

在上述电池存储单元的优选技术方案中，所述支架能够沿竖直方向在所述锁定机构本体上在设定的浮动范围内滑动。

在上述电池存储单元的优选技术方案中，所述设定的浮动范围不大于20mm。

在上述电池存储单元的优选技术方案中，所述支架上设置有连接件，所述动力电池上设置有能够与该连接件相匹配的对接结构，所述动力电池能够通过该连接件固定于所述框架的目标位置。

在上述电池存储单元的优选技术方案中，所述连接件为螺母，设置于所述动力电池上的螺栓能够与所述螺母螺纹接合。

在上述电池存储单元的优选技术方案中，所述框架的内侧底部设置有导轨，所述换电小车能够通过该导轨移动至所述投影位置。

在上述电池存储单元的优选技术方案中，所述框架上还设置有电气组件，所述电气组件至少能够对固定于所述目标位置的动力电池的状态进行监测。

在上述电池存储单元的优选技术方案中，所述框架上设置有扩展件，所述电池存储单元能够通过该扩展件与其他相同结构的电池存储单元连接。

在上述电池存储单元的优选技术方案中，所述框架的外侧设置有可拆卸的外立面。

本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型的优选技术方案中，通过在电池存储单元的框架上设置锁定机构，使得位于锁定机构下方的动力电池被举升到设定的高度并与锁定机构相抵触时(即目标位置)，能够被锁定机构锁定。具体地，锁定机构本体与框架固定连接，支架沿竖直方向可滑动地连接到锁定机构本体上，支架上连接有螺母，设置在锁定机构本体上的气缸的活塞杆与支架的上端抵靠，使得当换电设施举升动力电池并与支架接触时螺母能够对动力电池的螺栓进行锁定。在动力电池与支架接触的过程中，气缸会给支架施加一个向下的力，在保证动力电池与螺母连接的同时为支架、螺母和动力电池提供缓冲，防止动力电池与螺母硬联接时的冲击力对框架和动力电池造成损坏。

进一步，换电站由多个相同的电池存储单元组成，并且每个电池存储单元都具有独立且能够相互连接的电气组件，使得换电站能够根据电动汽车的换电需求情况选择相应数量的电池存储单元进行安装。

因此，本实用新型的电池存储单元能够与电动汽车共同使用一套换电设备，取换电更加方便，大大地降低了换电站的复杂程度，使换电站的安装以及拆除更加方便，同时换电站能够根据电动汽车的换电情况，对电池存储单元的数量进行增减。

附图说明

图1是本实用新型的悬挂式电池存储单元的结构示意图；

图2是图1中本实用新型的悬挂式电池存储单元的空间布局示意图；

图3是本实用新型的悬挂式电池存储单元的锁定机构的第一等轴侧视图；

图4是本实用新型的悬挂式电池存储单元的锁定机构的第二等轴侧视图；

图5是本实用新型的悬挂式电池存储单元的锁定机构的正视图；

图6是本实用新型的悬挂式电池存储单元的锁定机构锁紧动力电池的效果示意图。

附图标记列表

1、框架；2、锁定机构；21、锁定机构本体；22、支架；221、空腔结构；222、通孔；23、螺母；24、气缸；25、螺钉；4、动力电池；41、螺栓。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。例如，虽然附图中的各部件之间是按一定比例关系绘制的，但是这种比例关系非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型的悬挂式电池存储单元可以设置于换电站内，主要用于存放电动汽车换下的亏电电池并对其补电。该悬挂式电池存储单元主要包括：框架1、锁定机构2、导轨(图中未示出)、电气组件(图中未示出)和外立面(图中未示出)。其中，框架1主要用于设置电池存储单元的其他部件，并且框架1可以直接固定在如换电站内。外立面可拆卸地安装到框架1的外侧，用于保护框架1和位于框架1内部的电池存储单元的其他部件，并且还可以在外立面的外侧涂上色彩、图案或其他具有相应意义的标记。导轨安装到框架1的内侧底部以供换电小车(图中示出)或其他换电设施行走。锁定机构2与框架1的内侧顶部固定连接，当换电小车沿导轨行驶至能够使动力电池4进行换电的目标位置下方的投影位置并完成定位后，锁定机构2能够将换电小车上的乏电的动力电池4进行锁定，或者能够将锁定的满电的动力电池4由换电小车解除锁定后放置到换电小车上。在本实用新型的优选实施方案中，框架1的内侧顶部设置有四个锁定机构2以便能够保证被锁定的动力电池4的稳定性，或者本领域技术人员可以根据需要将框架1上的锁定机构2的数量进行适当调整。

本领域技术人员能够理解的是，换电小车行驶至框架1内时，可以通过设置在换电小车或者电池存储单元上的传感器进行定位，也可以通过设置在框架1上的机械定位装置进行定位，还可以通过本领域技术人员能够想到且能够实现的定位方式进行定位。

进一步，电气组件固定安装到框架1上，主要用于给动力电池4充电、监测动力电池4的温度、电量以及其他状态信息。电气组件包括但不限于：与动力电池4连接的充电插头、监测动力电池4温度的温度传感器、火灾报警器、电缆、电缆桥接和标准电气连接插头等。进一步，相邻的电池存储单元之间的电器组件能够通过电气连接插头连接到一起，以便通过换电站的控制系统对所有电池存储单元进行集中管理。进一步，为了保证相邻的电池存储单元之间能够顺利连接，框架1上也需要设置相应的扩展件，用以实现相邻的电池存储单元之间的结构连接。

如图2所示，按照功能划分，本实用新型的悬挂式电池存储单元在空间布局上主要包括自上而下依次设置的电气层、电池存储层、电池移动层和导轨层。其中，电气层主要用于设置相关的电器组件。电池存储层主要用于提供存放动力电池的空间，即动力电池4在锁定到锁定机构2上之后，在竖直方向上处于电池存储层的位置；电池移动层则是装载有动力电池4的换电小车在竖直方向上所处的高度；导轨层则主要用于布置供换电小车行走的导轨。优选地，电池移动层和电池存储层在竖直方向上有重合部分，以便减小悬挂式电池存储单元在竖直方向上的尺寸，进而减少换电小车将动力电池4锁定到锁定机构2上或者将动力电池4从锁定机构2上解锁取下时在竖直方向上的位移量。本领域技术人员能够理解的是，电气层、电池存储层、电池移动层和导轨层的设置是为了对本实用新型的悬挂式电池存储单元的各结构功能在空间上作进一步说明，而非指具体结构，本领域技术人员可以根据需要对上述功能层在空间上做出适当调整。

如图3至图5所示，锁定机构2主要包括：锁定机构本体21、支架22、螺母23、气缸24和螺钉。其中，锁定机构本体21的侧面设置有安装孔，优选地，安装孔通过螺栓固定连接至框架1内侧的顶部。或者本领域技术人员也可以通过其他的连接方式将锁定机构本体21固定连接到框架1上。例如，焊接等。锁定机构本体21是一个大致呈C型的结构，支架22沿竖直方向(图5中的上下方向)可滑动地安装到锁定机构本体21的底部。支架22的内部设置有空腔结构221，并且在竖直方向上支架22还设置有与空腔结构221连通的通孔221(图中未示出)。中心设置有螺纹孔的螺母23通过螺钉25安装到空腔结构221内。如图3至图5中两个气缸24的缸筒与锁定机构本体21固定连接，两个气缸24的活塞杆的顶端都能够与支架22的上端相抵靠，使得两个气缸24其内的压缩气体能够在支架22向上滑动时为支架22提供向下的压力，以便保证螺母23与动力电池4的螺栓41能够顺利连接(下文将会对其锁定方式进行详细说明)。本领域技术人员能够理解的是，气缸24的数量不仅限于两个，还可以是满足支架22获得向下压力的任意数量，例如，一个、三个、四个等。本领域技术人员还能够理解的是，锁定机构2上与动力电池4进行连接的连接件除了螺母23外，很明显还有其他的形式，例如，挂钩、插孔等；与此同时动力电池4上与锁定机构2上连接件相对应的对接结构也需做出适当调整，例如，挂扣、插件等。

在本实用新型的优选实施方案中，换电站内的每个电池存储单元的尺寸都相同，且每个电池存储单元之间既相互独立又可通过扩展件(例如，标准螺栓、标准电气连接插头等能够实现匹配式组装的结构)在结构上彼此相邻连接，在电气上相互关联，因此本领域技术人员可根据电动汽车换电的情况对换电站内电池存储单元的数量进行适当调整。进一步，换电站内的电池存储单元既可以在水平方向进行扩展安装，也可以在竖直方向上进行叠加扩展安装。

下面结合图6对本实用新型的悬挂式电池存储单元与电动汽车之间的换电过程进行简要说明。

首先，待换电的电动汽车被定位至换电平台上之后，并由换电小车将电动汽车上乏电的动力电池4解锁取下。

其次，换电小车沿导轨将乏电的动力电池4运送至没有动力电池4的电池存储单元内。换电小车在导轨上定位完成后，会将乏电的动力电池4举升，当乏电的动力电池4上的螺栓41拧入螺母23的螺孔后，被螺母23锁定，此时乏电的动力电池4被锁定机构2锁定。在乏电的动力电池4被锁定的过程中，其会带动支架22和螺母23一起向上滑动一定的距离(如距离不超过20mm)以减少连接时的冲击，避免冲击对锁定机构2和动力电池4造成损伤。在支架22向上滑动的过程中，由于充有压缩气体的气缸24对其施加有向下的压力，所以能够保证螺母23与乏电的动力电池4上的螺栓41顺利连接和锁定，并能够快速消除连接过程中产生的冲击。当乏电的动力电池4螺栓2锁定后，其会和支架22、螺母23一起回落至支架22的初始位置。

然后，换电小车沿导轨行驶至锁定有并且满电的动力电池4的电池存储单元内，换电小车的举升机构上升至一定高度后对满电的动力电池4进行解锁，并将满电的动力电池4运送至电动汽车的下方，将满电的动力电池4安装并锁定到电动汽车上。

最后，完成换电作业的小车可行驶至任何一个电池存储单元内，以便减少占地面积。

本领域技术人员能够理解的是，一个换电站可以同时配置多个换电小车，以便当其中一个换电小车从电动汽车上取走乏电的动力电池4时，另一个载有满电的动力电池4的换电小车能够迅速对电动汽车完成动力电池4的装载动作，以便节约电动汽车的换电时间。

在本实用新型的优选实施方式中，锁定机构2优选地和配置在电动汽车上的锁定机构采用相同的结构并且其尺寸也相同，以便电动汽车与电池存储单元之间进行换电时，不需要增设其他换电设施，只需一台换电小车就可轻松完成换电任务。

进一步，本实用新型的换电站在用户时间充裕的情况下，还可以对电动汽车进行充电。

综上所述，本实用新型的悬挂式电池存储单元通过锁定机构2能够完成动力电池4的悬挂式安装，使得电池存储单元与电动汽车之间只需通过一辆换电小车就可完成换电作业，大大地降低了换电站的复杂程度，较少了设备数量。电池存储单元又可通过扩展件进行水平组装和竖直叠加组装，使得换电站的安装以及拆除更加方便，同时换电站能够根据电动汽车的换电情况，对电池存储单元的数量进行增减。并且，模块化的电池存储单元会使电动汽车换电站的部署灵活性大大增强，只要有三个并排的固定车位约40平方米的平整土地就可以安装一个换电站，无论是地面还是地下停车场都能够顺利安装，在对换电站规模需求大的地方，可以通过增加模块的电池存储单元，扩大服务能力。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。