车辆换电系统的制作方法

本申请涉及车辆换电领域，尤其涉及电动汽车的车辆换电系统。

背景技术：

随着传统化石能源消耗所带来的供应压力以及尾气污染，传统燃油汽车的发展进入了迟滞期。针对于此，出于对绿色能源前景的看好，节能环保的电动汽车在近几年呈现出井喷式发展。目前，在电动汽车开发过程中，由于受到当前电池技术的限制，电池容量不足及充电时间较长是现阶段不可回避的问题。为解决此类技术问题，一方面，加大了对电池技术自身的研发投入；另一方面，也加大了对电池周边技术的开发。例如，电池更换即为一种极速、方便、安全的办法。

就这些新型车辆而言，其中涉及到电池更换等方面的技术越来越成为本领域中的关注和研究课题。例如，如果要实现车辆电池加电的体验超越传统车辆加油的体验，那么换电时间将是一个重要指标。更换电池是实现快速加电的一种方式，在电池技术没有取得突破性进展、安全可使用的快充技术出现之前，换电仍将是实现车辆电池加电时间能够对标、甚至超越传统车辆加油时间的最有可能方式。尽管目前已经出现了多种换电装置、设备或系统，但是它们仍然存在着诸如系统整体占用空间大、安装布置不灵活、设备复杂程度高、不易制造和维护并且投资成本高、换电操作耗时较长、操作平台安装适用范围受限、车辆停靠不便等问题。所以，很有必要针对包括上述这些情况在内的现有问题或弊端进行充分研究，以便加以改进。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供了一种车辆换电系统，从而有效解决了或者至少缓解了现有技术中存在的上述问题和其他方面的问题中的一个或多个。

根据本申请的第一方面，提供一种车辆换电系统，其包括：电池装卸区，其用于为待换电车辆提供停驻与换电操作区域；所述电池装卸区具有与停驻其上的待换电车辆的车身延伸方向相同的纵向；旋转式电池仓，其设置在所述电池装卸区的一侧或两侧，且所述旋转式电池仓的旋转方向与电池装卸区的纵向平行；所述旋转式电池仓包括：支架组件，其包括第一支架和第二支架，所述第一支架被可旋转地支撑在所述第二支架上，所述第一支架具有环绕其旋转轴线的一个或多个设置有电池仓位且能旋转至换电位置的侧部，在所述换电位置中，电池能被移入所述电池仓位中、或者移出所述电池仓位；以及动力装置，其被设置成用于提供动力，以使得所述第一支架围绕着所述旋转轴线相对于所述第二支架进行旋转；换电传送装置，其包括换电执行部件、平行于所述电池装卸区的第一传送区段及垂直于所述电池装卸区的所述第二传送区段；所述换电传送装置被设置成用于从已停驻且定位于所述电池装卸区上的待换电车辆上卸载亏电电池，及将其传送至一个旋转式电池仓的所述换电位置处并将其移入处于所述换电位置的所述侧部的电池仓位中、或者从处于一个旋转式电池仓的所述换电位置的所述侧部的电池仓位中取出已充电电池，将其传送至电池装卸区并安装到车辆。

可选地，所述充换电系统设置有至少两个旋转式电池仓，其被分别布置在电池装卸区的相对两侧，用于通过其中一个旋转式电池仓将从车辆上卸下的所述亏电电池存储在所述电池仓位中进行充电，并且通过另一个旋转式电池仓向车辆提供已充电电池。

可选地，所述充换电系统设置有至少两个旋转式电池仓，其被布置在电池装卸区同侧，用于通过其中一个旋转式电池仓将从车辆上卸下的所述亏电电池存储在所述电池仓位中进行充电，并且通过另一个旋转式电池仓向车辆提供已充电电池。

可选地，所述第一传送区段的两端分别对接两个旋转式电池仓的换电位置，所述第二传送区段连接所述第一传送区段的中部与所述电池装卸区。

可选地，所述电池装卸区设置车轮调整装置，所述车轮调整装置至少具有限位机构及升降机构。

可选地，所述车轮调整装置包括v形滚轮排，所述v形滚轮排用于限制待换电车辆的车轮的纵向运动。

可选地，所述电池装卸区包括换电平台及设置于所述换电平台上的车轮调整装置，所述车轮调整装置至少具有限位机构。

可选地，待更换电池在所述旋转式电池仓、换电传送装置及待换电车辆上具有相同的布置方向。

可选地，所述侧部在环绕所述旋转轴线的周向方向上被均匀布置。

可选地，每一个侧部设置有一个电池仓位，并且该电池仓位被构造成具有与所述旋转轴线相平行的平面形状。

可选地，所述换电位置是所述侧部在环绕所述旋转轴线的周向方向上的最低位置。

可选地，所述动力装置是电机，所述电机被设置成使得所述第一支架能围绕着所述旋转轴线进行单向旋转或双向旋转。

可选地，所述第一支架被构造成具有内部腔体，并且所述动力装置被布置在所述内部腔体中。

可选地，所述旋转式电池仓还包括被布置在所述内部腔体中用于对电池进行充电的充电装置。

根据本申请的车辆换电系统，将旋转式电池仓布置在电池装卸区的侧部，并通过换电传送装置实现了电池在旋转式电池仓与电池装卸区之间传输和装卸，其不仅提供了一种较新的电池储存方式、改善结构紧凑度并实现系统空间的灵活布局；还提供了一种便于车辆的驶入、停驻及驶离的布置形式，从而减少换电停驻时间，并改善用户体验。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本申请的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本申请范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1是本申请的车辆换电系统的一个实施例的第一视角示意图。

图2是本申请的车辆换电系统的一个实施例的第二视角示意图。

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本申请的车辆换电系统的结构构造、组成、原理、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将它们理解为对本申请形成任何的限制。

其次，对于在本文所提及的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，本申请仍然允许在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或者删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本申请的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的零部件和特征在同一附图中可能仅在一处或若干处进行标示。

此外，应当理解的是，在本文中所使用的技术术语“电池”包括但不限于用于为车辆提供动力的电池、电池组、电池包等，技术术语“亏电电池”和“已充电电池”分别指的是从车辆上卸载下来的需要更换的电池、需要被更换到车辆上的电池。

图1及图2是一个根据本申请的车辆换电系统的实施例的结构示意图，在该图中的车辆换电系统包括两个旋转式电池仓，该两个旋转电池仓被布置在电池装卸区的一侧，其中，电池装卸区具有与停驻其上的待换电车辆的车身延伸方向相同的纵向；且该旋转式电池仓的旋转方向与电池装卸区的纵向平行。此外，二者之间还设置有换电传送装置，其包括换电执行部件、平行于所述电池装卸区的第一传送区段及垂直于所述电池装卸区的所述第二传送区段，通过这种类似于“l”型的布置来实现电池在当前换电系统布局内的拆装与转运。此种布置下的车辆换电系统具有改善的结构紧凑度并实现系统空间的灵活布局；还提供了一种便于车辆的驶入、停驻及驶离的布置形式，从而减少换电停驻时间，并改善用户体验。

需要指出的是，本申请允许在实际应用中，可以根据工作现场的情况（例如现场空间比较受限）而仅布置一个旋转式电池仓，即仅在电池装卸区7的一侧布置一个旋转式电池仓，而在电池装卸区7的另一侧并不布置旋转式电池仓，这样的单侧旋转式电池仓完全能够实现针对电池的存储和充电补能功能。

当然，可以理解的是，如果现场环境允许的话，可以优先考虑在如图1和图2所示出那样地，在电池装卸区7的一侧同时布置两个旋转式电池仓，如此不仅可以增加工作现场的电池存储容量和已充电电池的供应数量，而且可以分别使用位于其中一侧的旋转式电池仓来移入从车辆9卸下的亏电电池进行充电，并且使用位于其中另一侧的旋转式电池仓来向车辆9提供已充电电池，通过并行以上这两项操作能够非常有效地提高车辆电池的换电操作效率。当然，在使用两个旋转式电池仓时，对应地可以使第一传送区段的两端分别对接两个旋转式电池仓的换电位置，并使第二传送区段连接第一传送区段的中部与电池装卸区。通过此种类似于“t”字型的布置来实现电池在当前换电系统布局内的便捷拆装与转运。

此外，还应当理解的是，在不脱离本申请主旨的情况下，本申请也允许根据实际应用情形来设置多个旋转式电池仓，即可以在电池装卸区7的一侧布置多个旋转式电池仓；或者在电池装卸区7的两侧均布置多个旋转式电池仓，以便能够进一步增加工作现场的电池存储容量和已充电电池的供应数量，并且还可以可选地分别使用位于该电池装卸区7的一侧的其中一个旋转式电池仓来移入从车辆9卸下的亏电电池进行充电，并且使用位于该电池装卸区7的另一侧的其中一个旋转式电池仓来向车辆9提供已充电电池，通过并行以上这两项操作能够促进车辆电池的换电操作效率的有效提升。不难理解，可以采用现有技术中的任何适用的传输部件、装置或者机构等在位于电池装卸区相同的这些旋转式电池仓之间或者某个旋转式电池仓与该电池装卸区之间传送电池。

下文将结合附图对该车辆换电系统中各个部件的基本结构组成情况予以说明。

如图1至图2所示，每一个旋转式电池仓实施例包括支架组件和动力装置。其中，就支架组件而言，它包括两个部分，即第一支架1和第二支架2，第一支架1主要用作电池存储支架，而第二支架2则是用来为第一支架1提供支撑。应指出的是，在本领域中已经广泛采用垂直堆栈方式来存储电池，这样的电池存储充电架布置方式早已被本领域技术人员习以为常从而成为业界的标配模式，然而本申请提出一种完全不同于现有的电池垂直堆栈存储方式的电池仓。

具体而言，在本申请中是借助于动力装置（例如电机等）来提供动力，由此使得第一支架1能够围绕着它的旋转轴线l相对于第二支架2进行旋转运动。也就是说，在本申请技术方案中是将用作电池存储支架的第一支架1可旋转地支撑在第二支架2上，从而不需要再将电池进行垂直堆栈式存储。

更详细而言，在所给出的旋转式电池仓实施例中，在支架组件的第一支架1上总共设置有三个侧部3，并且这些侧部3是环绕着旋转轴线l在周向方向上进行均匀布置的，即这三个侧部3的外形轮廓将使得第一支架1的纵向截面基本上形成为一个等边三角形形状。举例说明，通过以上这些侧部3，它们可以形成第一支架1的内部腔体，这样就可以将例如动力装置等零部件直接安装布置在该内部腔体中，由此能够充分利用旋转式电池仓的结构空间，促使整个装置系统更为紧凑，从而有助于在现场空间有限而无法安装传统的普通充换电系统（例如，其中设置有垂直堆栈式电池存储充电架）的情况下，仍然能够安装布置下本申请所设计提供的充换电系统。

在上述旋转式电池仓示例中，每一个侧部3均示范性地仅设置了一个电池仓位4用来存储电池，该电池仓位4被构造成具有平面形状，例如图1及图2所示，这样的平面是与第一支架1的旋转轴线l相平行的。在使用该旋转式电池仓时，当启动动力装置来驱动第一支架1围绕着旋转轴线l进行旋转后，以上这些侧部3将随着这种旋转运动而进行旋转，从而使得位于各侧部3上的相应电池仓位4以及可能已存储就位的电池5能被置于周向方向上的不同位置处。

在可选情形下，为了方便进行电池换电操作起见，可以将侧部3在围绕着旋转轴线l旋转的周向方向上的最低位置p选择作为换电位置。这也就是说，当将旋转式电池仓旋转至该换电位置时就可以进行电池换电操作，即此时可将电池移入到第一支架1的侧部3的电池仓位4中进行存储并充电，或者也可以将已充电的电池从电池仓位4移除以便将其随后安装到车辆上。应当理解的是，在该旋转式电池仓中，电池5是被移入到电池仓位4中的，即电池5是被可操作性地接合并存储在电池仓位4中，它能够随着电池仓位4进行旋转而不会脱离该电池仓位4，并且在电池5已补充电量完毕后需要将其从电池仓位4移出时，可以解除电池5与电池仓位4二者之间的此前接合。

可以理解的是，在本申请中可以在电池5、电池仓位4（和/或侧部3上的其他部位）上分别相应地设置例如卡扣、凹凸结构（如滑槽凸块等）、螺栓螺孔等相互匹配的机械结构来实现电池5与电池仓位4之间的可操作性接合。当然，在本申请中还允许单独地或者结合考虑在电池5、电池仓位4（和/或侧部3上的其他部位）上分别设置相应的磁性部件（如电磁部件），借助于这些磁性部件所产生的磁力来促使将电池5可操作性地接合并存储在电池仓位4中，并且在电池5已充电完毕并需要将其从电池仓位4移出时，再通过向该电池5施加相应的作用力（如磁力和/或机械力）或者通过对例如电磁部件进行断电控制等措施来解除电池5与电池仓位4之间的原先作用力接合。

此外，如图1中示意性地绘制于第一支架1的端部上的双向箭头方向所示，在本申请的旋转式电池仓中可以选择以下类型的电机来作为上述动力装置，即该电机能够使得第一支架1围绕着旋转轴线l进行双向旋转，如此可以更为方便、灵活地操控第一支架1的旋转运动，促使待换电操作的电池仓位4能够智能化地按照最短的旋转路径方向及时准确地到达换电位置，从而有效提高换电操作效率。当然，在一些应用情形下，本申请也允许使用能使第一支架1围绕着旋转轴线l进行单向旋转的电机。

可以理解的是，根据本申请的设计思想，在可选情形下是可以将用于对存储在电池仓位4中的电池5进行充电的充电装置也安装布置在以上讨论的旋转式电池仓的内部腔体中，从而能够进一步提高空间利用率，使得结构装置更为紧凑，并且适用性更强。

通过结合参阅附图示出的旋转式电池仓示例，以上已经详细说明了根据本申请的旋转式电池仓的大致结构组成，但是必须说明在不脱离本申请主旨的情况下，本申请完全允许根据实际应用情况来进行各种可能的灵活设计、改变和调整。

举例而言，在一些可选的实施例中，可以将旋转式电池仓的支架组件中的第一支架构造成其中的侧部数量少于三个或者超过三个，例如在第一支架上有可能仅设置一个具有电池仓位的侧部，以便能够在某些安装场地空间极其受限的情况下，可以极大地节省旋转式电池仓的占用空间，从而依然能够完成旋转式电池仓的现场安装布局。

此外，在一些可选的实施例中，本申请允许第一支架上的这些侧部不是沿着该第一支架的旋转轴线旋转的周向方向上进行均匀布置，并且每一个侧部可以具有一个以上的电池仓位，以便由此来满足各种实际应用需要。另外，由于不同厂商制造的各种类型新能源车辆可能配置有众多型号的电池，这些电池可能具有完全不同的外形轮廓、尺寸等，因此本申请完全允许将第一支架的侧部上的电池仓位构造成与这些电池相适配的结构形状，例如不再是如在图1中示例性展示出的平面形状。

再举例而言，在前文中讨论中是将换电位置布置为上述侧部在环绕第一支架的旋转轴线进行旋转的周向方向上的最低位置，然而在某些可选实施例中，可以根据具体应用需要而将该换电位置改为布置在上述周向方向上的其他适宜位置，以便更好地适应现场场地情况以及其他设备配合等方面考虑。而且还应指出的是，在一个实际应用中，可以将换电位置设置成不止一个，即根据本申请的设计思想，可以允许在一个旋转式电池仓中同时设置两个或者更多个不同的换电位置，从而可以根据具体需求情况来灵活选择在其中任何一个换电位置下将电池移入或移出该旋转式电池仓。

再比如，虽然本申请中将动力装置、充电装置等零部件安装布置在第一支架的内部腔体中，然而这样的内部腔体并不是必须的，根据现场情况是有可能将以上动力装置和/或充电装置布置在第一支架的外部的。而且，可以理解的是，由于技术不断发展，在本申请中也显然允许采用无线充电方式来对存储在第一支架的侧部的充电仓位中的电池进行充电，因此可以不必将充电装置等直接布置在第一支架的内部腔体中。

继续参阅图1及图2，在这些附图中同时显示出了换电传送装置6。该换电传送装置6包括换电执行部件、平行于电池装卸区7的第一传送区段及垂直于电池装卸区7的第二传送区段；其中第一传送区段的两端被示例性地布置在两个第一支架1的下方，更准确地讲是被布置在以上所讨论的换电位置处；第二传送区段垂直地连接第一传送区段的中段并延伸于电池装卸区7下方；且换电执行部件可在其上运转；以便通过该换电传送装置6用来从车辆上卸下亏电电池，并传送至该换电位置处，然后再将该亏电电池移入到已被旋转置于该换电位置的侧部3的电池仓位4中，或者用来将已处于该换电位置的电池仓位4中的已补充电量的电池5移出并放置在该换电传送装置6上，然后通过该换电传送装置6将电池5朝向电池装卸区7传送，以便随后通过例如图1或图2中示出的电池装卸区7上的传送装置来转接该已充电电池，并且随后将该已充电电池安装到车辆上，从而完成车辆电池换电操作。换电传送装置的此种布置方式更为适应当前的车辆换电系统，在满足车辆停驻便捷、旋转式电池仓布置紧凑的前提下，实现了电池在二者之间的转运。此外，此种布置方式使得整套换电传送装置可以贴近地面布置，从而可以省却旋转式电池仓等部件上的升降机构，降低操作复杂度。

依然参见图1及图2，其中的电池装卸区7设置车轮调整装置，车轮调整装置至少具有限位机构及升降机构。更具体而言，该车轮调整装置包括v形滚轮排8，v形滚轮排8可以用于限制待换电车辆的车轮的纵向运动。此时，由于待换电车辆几乎停驻于地面位置，车辆底部可能不具备足够的空间来执行换电操作，故应通过车轮调整装置上的升降机构来举升车轮，进而达成举升车辆的目的，以便换电传送装置从待换电车辆的底部进出及拆装电池。

此外，在另一个附图未示出的实施例中，该电池装卸区还可以包括换电平台及设置于换电平台上的车轮调整装置。此时，由于待换电车辆停驻于换电平台上，故只需在换电平台上留出换电传送装置的运动区间，即可使车辆底部具备足够的空间来执行换电操作，故此时车轮调整装置至少具有限位机构即可确保完成相应动作，而无需必定设置升降机构。

在应用前述实施例中的车辆换电系统时，车辆9可以直接驶入并停驻在电池装卸区7上，随后可通过该电池装卸区7上的v形滚轮排来对该车辆9进行纵向限位，并提供一定程度的横向位移。此后通过电池装卸区7上的升降机构来举升车轮，进而举升待换电车辆，以便使其处于预定的换电操作位置范围内。随后，换电传送装置驶入车辆9底部，将车辆9上的亏电电池卸下，并将其转运至以上两个旋转式电池仓中的其中一个的换电位置，将其可操作性地接合并存储在该侧旋转式电池仓的第一支架1的侧部3的电池仓位4中并对其进行充电补能。此外，换电传送装置可再次从位于电池装卸区7另一侧的侧旋转式电池仓将已充电电池传送至电池装卸区7，然后将该已充电电池安装到车辆9上，从而完成车辆9的换电操作。随后，已经更换了已充电电池的车辆9即可驶离该电池装卸区7。

此外，根据本申请的设计思想，还提供了明显不同于现有技术的电池位置调整方式。在现有技术中，对于设置在电池仓中的电池，通常是通过将该电池进行水平移动或者垂直移动来实现电池位置的调整。与此不同的是，根据本申请的电池位置调整方法实施例，可以通过使得电池仓进行旋转式运动来实现设置在电池仓中的电池从非换电位置到达换电位置、或者从换电位置转换到非换电位置，即本申请提供了采用旋转运动方式来完成电池在非换电位置与换电位置之间的切换，在换电位置中可以将电池移入或移出电池仓，除此之外，在电池仓的旋转运动所能到达的其他位置均属于非换电位置。应指出的是，在一个具体应用中，上述的换电位置实际上可以不止一个，即本申请完全允许针对一个电池仓同时设置两个或者更多个换电位置。

如前所述，采用本申请技术方案成功克服了现有技术中所存在的弊端和不足之处，其尤其能够根据工作现场情况相当灵活且紧凑地布置相应装备来实现快速换电，并且可以有效降低设备投资成本，增强系统整体的空间利用率和可扩展性，这对于进一步推广使用新能源汽车、促进环境保护等均具有重要意义。应当理解，根据在前文中所提及的车辆包括但不局限于纯电动车辆、混合动力车辆等各类新能源车辆。

以上例子示例而非限制地说明了本申请的车辆。尽管只对其中一些本申请的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本申请可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本申请精神及范围的情况下，本申请可能涵盖各种的修改与替换。