一种电池集装箱的制作方法

1.本专利涉及新能源船舶充换电技术领域。


背景技术：

2.我国河流众多，内河运输主属要分布在经济发达人口稠密的地区，长江、珠江、松花江、淮河和京杭运河是我国主要的内河航线，在这几条河流中长江的航运最发达、运输量也最大；长江江阔水深，为我国南方之交通大动脉。目前我国内河航运船舶超过5万艘，集装箱货运量超过5000万标准集装箱。传统内燃机推进方式造成大量废气、噪声、颗粒物等污染，对内河水质及沿岸环境带来严峻挑战。
3.随着石油资源的紧张和电池技术的发展，电动船舶在性能和经济性方面已经接近甚至优于传统燃油汽车，并开始在世界范围内逐渐推广试用。以电动船舶为代表的新一代节能与环保船舶是内河船舶的必然趋势。作为电动船舶大规模推广应用的重要前提和基础，电动船舶充换电技术的发展和电动汽车充换电设施建设引起了各方广泛关注。电动船舶的电池箱，可位于船舶的船舱内部，也可位于船舶的甲板；可以是停靠码头充电类型，也可以是停靠码头换电类型。
4.船舶以电代油，能够实现零排放与低噪声，是解决能源和环境问题的重要手段。


技术实现要素：

5.本专利的目的是提供一种电池集装箱，将飞翼式集装箱改造成为船舶动力电池集装箱，为船舶供电，并提供有效的充放电以及更换电系统。
6.为实现上述目的，本专利采用以下技术方案实现：一种电池集装箱，包括：
7.集装箱箱体、连接器系统、电池框架、电池包；所述集装箱箱体包括：连接器隔间、底板、侧板、顶板；所述连接器系统设置在集装箱箱体长度方向的一端的下部并固定在底板上；所述电池框架设置在电池箱箱体中部并固定在底板上,用于承载电池包；所述电池包固定在电池框架内。
8.进一步地，还包括液冷系统，所述液冷系统包括：液冷风机、水壶、独立风道；所述液冷风机、水壶、独立风道安装在集装箱箱体长度方向的两端的上部；所述液冷风机、水壶设置在独立风道内部，并高于电池框架的顶部；所述独立风道内固定在侧板和\或顶板上并设置有空气过滤装置。
9.进一步地，还包括消防系统；其设置在集装箱长度方向一端的下部和独立风道下部的位置，其与设置在电池框架和电池包上的探测装置和阀门相连。
10.进一步地，还包括低压盒，其用于管理电池模组用的电气部件。
11.进一步地，还包括高压盒，其用于管理电池模组用的电气部件。
12.进一步地，所述集装箱箱体还包括飞翼门，所述飞翼门在长度的两端靠近顶部位置设置有独立风道进进风口。
13.进一步地，所述集装箱箱体还包括连接器隔间，用于安装连接器插座。
14.进一步地，所述集装箱箱体还包括连接器维护门设置在一端的侧板上。
15.进一步地，所述底板的一个角部位置还设置有插座开口，用于充电连接器插座和放电连接器插座的通过。
16.进一步地，所述连接器系统包括充电连接器插座和放电连接器插座。
17.进一步地，所述电池框架还包括若干电池包，电池包背对背安装，电池包的接线端朝向外部；
18.更进一步地，所述连接器系统包括充电连接器插座和放电连接器插座上还设置有浮动机构，所述浮动固定在底板或侧板上。
19.进一步地，所述电池包还包括探测装置、喷嘴、阀门；所述探测装置设置在电池包内部，用于对对电池包内部的温度、烟气等数据实施采集并反馈给消防系统；所述喷嘴设置在电池包壳体上，用于喷出灭火物质；所述阀门设置在喷嘴上并由消防系统控制阀门开闭。
20.进一步地，所述电池框架还设置有防火墙，将箱体分割为4个独立的防火分区。
21.本专利的第二目的是提供一种电池集装箱用充电底座，包括：充电底座基板、推进机构；所述充电底座基板的相邻两个外边固定两个导向立柱和一个扭锁；所述推进机构固定在一个充电底座基板的一端。
22.进一步地，所述推进机构一端设置有充电连接器插头，所述充电连接器插头可以在推进机构的作用下直线运动。
23.进一步地，所述推进机构还设置有充电连接器柔性防水防尘门，用于遮挡充电连接器插头开口。
24.进一步地，所述导向立柱的上部是外高内低的斜面结构。
25.本专利第三目的是提供一种电池集装箱用放电底座，包括：放电底座基板、推进机构；所述放电底座基板的相邻两个外边固定两个导向立柱和一个扭锁；所述推进机构固定在一个放电底座基板的一端。
26.进一步地，所述推进机构一端设置有放电连接器插头，所述放电连接器插头可以在推进机构的作用下直线运动。
27.进一步地，所述推进机构还设置有放电连接器柔性防水防尘门，用于遮挡放电连接器插头开口。
28.进一步地，所述导向立柱的上部是外高内低的斜面结构。
29.本专利是一种换电式船舶动力电池集装箱，基于停靠码头换电类型，船舶动力电池集装箱在岸上设置充电站进行充电，在现有集装箱码头或建设专用换电码头进行换电，不需要长时间充电作业。有利于快速更换，并方便定期检修。船舶动力电池集装箱放置在船舶甲板专用放电底座上，通过连接器对船舶供电。
附图说明
30.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
31.图1为充放电系统结构示意图。
32.图2为从充电底座上吊装过程中的结构示意图。
33.图3为从放电底座上吊装过程中的结构示意图。
34.图4为电池集装箱飞翼门打开的结构示意图。
35.图5为电池集装箱长度剖面一侧结构示意图。
36.图6为电池集装箱长度剖面另一侧结构示意图。
37.图7为充电底座结构示意图。
38.图8为放电底座结构示意图。
39.图9为消防系统布置结构示意图。
40.图10消防分区图。
41.图中：101集装箱箱体，102充电底座，103放电底座，1011集装箱顶板，1012飞翼门，1013电池包，1014电池框架，1015充电连接器插座，1016连接器维护门，1017液冷系统，1018低压盒，1019消防柜，10110高压盒，10111连接器系统，10112放电连接器插座，10113独立风道，10114防火墙，10115连接器隔间，1021充电连接器柔性防水防尘门，1022充电连接器推进机构，1023安全围栏，1024充电底座基板，1025导向立柱，1026扭锁，1027充电连接器插头，1031放电连接器柔性防水防尘门，1032放电连接器推进机构，1033放电连接器插头，1034放电底座基板,1035阀门，1036分段式管路,1037喷嘴，1040探测装置。
具体实施方式
42.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
43.如图1所示，为本发明采用船舶动力电池集装箱的一实施例结构示意图，图1中包括充电底座102或放电底座103和集装箱箱体101。
44.充电底座102用于存放电池集装箱和对电池集装箱进行充电，固定在在充电站；放电底座103固定在在船舶上，用于电池集装箱对船舶的放电，换电系统包括电池集装箱运输车和吊装装置，电池集装箱运输车用于电池集装箱101的运输，用于充电站与码头之间的运输周转，有人驾驶或无人驾驶。吊装装置采用码头现有集装箱标准吊装设备，用于将船舶动力电池集装箱从船舶上吊下或吊上。
45.本发明上述的采用电池集装箱的电动船舶换电系统，电池集装箱运输车按照设定的路径移动，将更换后的需要充电的电池集装箱运输到充电站，采用龙门吊或正面吊设备，将船舶动力电池集装箱吊下，放置到充电底座102上。
46.将充满电的电池集装箱吊上集装箱运输车，运输到码头，由码头现有集装箱标准吊装设备吊上船舶，放置到放电底座103上。
47.参照图4、图5和图6所示，作为本发明的船舶动力电池集装箱的一种结构，该图中显示的是模块化组装电池箱，其中包括：集装箱箱体101、液冷系统1017、低压盒1018、高压盒10110、连接器系统、电池框架1014、电池包1013、消防柜1019。
48.所述集装箱箱体101包括：飞翼门1012、底板、侧板、连接器维护门1016、顶板1011；所述飞翼门10112在长度的两端靠近顶部位置设置有独立风道10113进风口；所述连接器维护门1016设置在一端的侧板上，在设置有连接器系统的一侧开有一个连接器维护门1016，用于定期维护及应急维修；所述底板4个角部设有集装箱标准角件，与扭锁1026相匹配；所
述底板与集装箱飞翼门1012之间形成容纳电池框架1014的空间；所述底板在连接器系统附近有插座开口，用于插座进入并与连接器系统连接实现充放电；所述前后侧板靠近顶板位置都设置有进风口。
49.所述电池框架设置在电池箱箱体中部并固定在底板上；用于承载电池包。
50.所述液冷系统1017包括：液冷风机、水壶、独立风道10113；所述液冷风机、水壶、独立风道安装在集装箱箱体101长度方向的两端的上部，液冷风机及配套的水壶高度高于电池框架1014的顶部，以适应液冷工作需要，两组液冷风机都安装在独立风道10113内部，对应的集装箱飞翼门1012上开有进风口，出风口设置集装箱两端靠近顶板，对应液冷机组的位置。所述独立风道10113内设置有空气过滤装置，其能够保证外部冷却进气带入的灰尘不会进入集装箱主室内部，能够保证集装箱主室的长期清洁。
51.所述连接器系统设置在集装箱箱体1011长度方向的一端的下部并固定在底板上，用于为电池箱箱体内的电池包提供充放电连接，一个侧面安装充电连接器插座10111，另一个侧面安装放电连接器插座10112；在充电连接器插座和放电连接器插座中间设置有推进机构开口，用于推进机构进入电池集装箱内部与充电连接插座或放电连接插座耦合；所述充电连接器插座10111和放电连接器插座10112均有浮动机构并固定在底板或侧板上；所述浮动机用于适应连接器对插时的位置误差；所述充电连接器插座和放电连接器插座都设置成4个，每个对应一组电池组。
52.所述高压盒10110、低压盒1018固定在连接器系统上部，接近连接器插座，便于走线，其用于管理电池模组用的电气部件。
53.所述电池框架1014固定在底板上，并设置成80个电池包空间，布置成5列2排8层，在两排中间设置有防火墙；每个电池模组区域都设有灭火管道、阀门、喷嘴1037，所述的喷嘴1037上还设置有阀门1035；所述消防柜1019通过采集的数据确定该防火空间需要释放灭火物质时，消防系统开启阀门1035，通过喷嘴1037释放灭火物质充满该防火空间。
54.所述电池包1013固定在电池框架1014内。所述电池包1013内部安装探测装置1040，用于对电池包内部的温度、烟气等数据实施采集并反馈给消防系统；电池包1013壳体上安装喷嘴1037，用于释放灭火物质；喷嘴1037上安装阀门1035，消防系统控制阀门的开闭；同时将每个电池包1013分成一个独立防火区域，灭火物质通过管道输送至喷嘴实现释放灭火物质。电池包1013的火灾防护的优先等级应优先于集装箱箱体101空间内分割出多个独立区域。所述电池包在电池集装箱箱体内设置成80个，布置成5列2排8层，其中电池包每层为两排背对背安装，在两排中间设置有防火墙；多列电池框架的两端设置有防火墙，这样三个防火墙将整个箱体分割成4个独立的防火分区。
55.所述消防柜1019设置在集装箱1011长度方向一端的下部，在一个独立风道1013下部的位置，并固定在底板上；其与探测装置1040和阀门1035相连；用于采集探测装置1040数据和反馈的信号并进行分析处理并判断是否启动消防系统释放灭火物质，如果需要释放灭火物质同时打开阀门1035。所述消防柜1019上设计有多个分区接口，通过分段管1036和各个区域内的阀门1035进行串联形成一个分区消防之路，阀门1035的启闭信号受控于探测装置1040，每个分区的信号接入消防柜1019，当某个分区内的独立电池包1013发生火情，消防柜收到信号后立即开启相应控制阀门并释放灭火物质，进入指定的电池包内部，进行火灾防控。
56.参考图7所示，所述充电底座102固定在充电站，参照图7所示，包括：充电底座基板、推进机构、充电连接器插头、导向立柱、扭锁；所述充电底座基板用于承载电池集装箱箱体的角部；在每个充电底座基板1024的相邻两个外边固定2根导向立柱1025和在每个充电底座基板上设置1个扭锁1026；所述导向立柱1025的上部是外高内低的斜面结构，方便对集装箱箱体101下落过程中进行导向，集装箱箱体101下落到底部时，4个扭锁1026插入集装箱的角件中，实现准确定位。只有集装箱箱体101完全定位后，才能启动后续的充电程序，充电过程中，扭锁1026不需要旋转固定。所述4个充电底座基板1024分布位置与集装箱箱体的底板的尺寸相匹配，在其中一个充电底座基板1024的内侧固定充电连接器推进机构1022，推进机构1022一端设置有充电连接器插头1027，充电连接器插头1027可以在推进机构1022的作用下直线运动，与集装箱箱体101的充电连接器插座10111相耦合；为防止集装箱箱体101吊走后雨水、灰尘进入充电连接器插头1027，在充电连接器推进机构1022的充电连接器插头1027开口处加装充电连接器柔性防水防尘门1021，当充电连接器脱离耦合后充电连接器柔性防水防尘门1021在动力作用下移动，遮挡充电连接器推进机构1022的开口，当充电连接器需要耦合时，充电连接器柔性防水防尘门1021在动力作用下移走，转动到充电连接器推进机构1022的上部或下部，开口打开，然后充电连接器推进机构1022开始动作，将电连接器插头1027推出，与充电连接器插座1015耦合。
57.所述放电底座103固定在船舶甲板上，参照图8所示，包括4个放电底座基板1034，所述放电底座基板用于承载和固定电池集装箱箱体的角部；在每个放电底座基板1034的相邻外侧固定2根导向立柱1035，在每个放电底座基板上固定1个扭锁1036，所述扭锁1036的设置位置与集装箱箱体的角件相匹配；所述导向立柱1035的上部是外高内低的斜面结构，方便对集装箱箱体101下落过程中进行导向，集装箱箱体101下落到底部时，4个扭锁1036插入集装箱的角件中，实现准确定位。只有集装箱箱体101完全定位后，旋转扭锁1036，固定集装箱箱体101，只有集装箱箱体101完全固定后，才能启动后续的放电程序。所述4个放电底座基板1024分布位置与集装箱箱体的底板的尺寸相匹配，在其中一个放电底座基板1034内侧附近固定放电连接器推进机构1032，推进机构1032一端安装放电连接器插头1033，放电连接器插头1033可以在推进机构1032的作用下直线运动至预设位置，与集装箱箱体101的放电连接器插座10112相耦合；为防止集装箱箱体101吊走后雨水、灰尘进入放电连接器插头1033，在放电连接器推进机构1032的前端加装放电连接器柔性防水防尘门1031，当放电连接器脱离耦合后柔性防水防尘门1031在动力作用下移动，遮挡放电连接器推进机构1032的开口，当放电连接器需要耦合时，放电连接器柔性防水防尘门1031在动力作用下移走，转动到放电连接器推进机构1032的上部或下部，开口打开，然后放电连接器推进机构1032开始动作，将放电连接器插头1033推出，与放电连接器插座10112耦合。
58.参考图10所示，集装箱箱体内设置3面10114防火墙，1面沿着集装箱长度方向的中线，两外2面垂直于集装箱长度方向，在电池框架布置区的两端，3面10114防火墙将集装箱分割为4个消防分区，包含1组1017液冷系统，1018低压盒、10110高压盒、10115连接器隔间的电气区，两个电池模组区，包含1组1017液冷机、1019消防柜的消防设备区。
59.10115连接器隔间处的集装箱底部开口，当集装箱需要充电或放电时，集装箱落至102充电底座或103放电底座上，1022充电连接器推进机构或1032放电连接器推进机构进入10115连接器隔间，连接器插头与插座的耦合或分开在10115连接器隔间内进行。
60.本专利提供一种换电式船舶动力电池集装箱，其中动力电池箱使用集装箱改造而成。该换电式船舶动力电池集装箱由船舶动力电池集装箱，船上集装箱底座，充电集装箱底座组成。船上集装箱底座用于引导船舶动力电池集装箱，在更换动力电池箱时将其准确定位至工位并连接放电连接器，使其为船舶供电。充电集装箱底座用于引导船舶动力电池集装箱，在换下动力电池箱并为其充电时将其准确定位至工位并连接充电连接器，为船舶动力电池集装箱充电。
61.采用电动船泊的充换电系统，包括充电底座、换电系统和消防系统。充电底座用于存放电池箱和对电池箱进行充电。换电系统包括集装箱运输车和吊装装置，集装箱运输车用于在电池箱吊装过程中沿设定的路径移动，吊装装置固定在码头及充电站上用于将电池箱在充电底座和电动船泊之间吊运。消防系统包括消防柜、探测器、管道、阀门等。
62.本专利的电动船泊充换电系统中集装箱运输车能按活动路径前进并可以在各区域自由移动，实现了船舶动力电池集装箱方便快捷的吊装、更换以及指定区域的运输。整个电动船泊充换电系统结构紧凑，体积小，占地面积小，无需大型的设备和复杂的控制，方便对船舶动力电池集装箱进行存放、管理和及时的充电。
63.本专利是一种换电式船舶动力电池集装箱，基于停靠码头换电类型，船舶动力电池集装箱在岸上设置充电站进行充电，在现有集装箱码头或建设专用换电码头进行换电，不需要长时间充电作业。有利于快速更换，并方便定期检修。船舶动力电池集装箱放置在船舶甲板专用放电底座上，通过连接器对船舶供电。
64.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。