一种电动汽车动力电池自动更换站的制作方法

本实用新型涉及新能源领域，具体的说，涉及一种电动汽车动力电池自动更换站。

背景技术：

目前，我国城市汽车保有量逐年提高，导致城市空气质量受汽车尾气排放影响而恶化严重。国务院为推广发展新能源动力汽车而专门下发相关加快纯电动汽车充电桩的建设文件。但是，以目前市场看，即使建立再多的充电桩，也解决不了纯电动汽车充电时间过长和充电难的问题(目前电动汽车充电桩现状见图)。这就使充电这一环节成为了推广新能源汽车的瓶颈和软肋。要想使纯电动汽车真正像燃油汽车一样走进千家万户，打破充电时间过长和充电桩短缺的瓶颈才是关键。因此，解决了纯电动汽车的充电问题，使其充电时间缩短至如加油站给汽车加油一样短的时间，让纯电动汽车在道路上行驶如燃油车一样方便，自然也就解决了普及推广纯电动汽车的瓶颈问题。解决了这一问题，纯电动汽车的普及便不再是梦想。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电动汽车动力电池自动更换站及其更换方法，解决了纯电动汽车的充电问题，使其动力电池充电问题交由电池自动更换站来完成，而电动汽车使用者只负责车辆的使用，而当车辆动力电池电量耗尽时，只需进入自动电池更换站进行电池更换即可。这样，就将动力电池二次续航保证的完成时间缩短至如加油站给汽车加油一样短的时间，让纯电动汽车在道路上行驶如燃油车一样方便，自然也就解决了普及推广纯电动汽车的瓶颈问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种电动汽车动力电池自动更换站,所述电动汽车动力电池自动更换站为至少两层结构，包括：位于上层的动力电池更换装置，位于下层的动力电池存储装置和动力电池水平传输装置以及多个用于连通下层和上层的动力电池竖直传输装置；存储在所述动力电池存储装置上的动力电池经过动力电池水平传输装置传送至一个动力电池竖直传输装置处并传送至地面上方，再通过所述动力电池更换装置更换至电动汽车上。

本实用新型的有益效果是：解决了纯电动汽车的动力电池续航问题，使其动力电池充电问题交由电池自动更换站来完成，而电动汽车使用者只负责车辆的使用，而当车辆动力电池电量耗尽时，只需进入自动电池更换站进行电池更换即可。这样，就将动力电池二次续航保证的完成时间缩短至如加油站给汽车加油一样短的时间，让纯电动汽车在道路上行驶如燃油车一样方便，自然也就解决了普及推广纯电动汽车的瓶颈问题。

进一步的，还包括车辆识别装置和中央控制器，所述车辆识别装置用于识别车辆的信息并将信息传递至中央控制器，所述中央控制器分别与车辆识别装置、动力电池更换装置、动力电池存储装置、动力电池水平传输装置和动力电池竖直传输装置电连接，所述中央控制器接收车辆识别装置、动力电池更换装置、动力电池存储装置、动力电池水平传输装置和动力电池竖直传输装置发送来的信息并控制其启动和停止。也就是说，所述车辆识别装置、动力电池更换装置、动力电池存储装置、动力电池水平传输装置和动力电池竖直传输装置均与中央控制器之前存在数据连接，所述车辆识别装置、动力电池更换装置、动力电池存储装置、动力电池水平传输装置和动力电池竖直传输装置中的实时信息可以通过连接线等数据传输设备传递至中央控制器，所述中央控制器接收车辆识别装置、动力电池更换装置、动力电池存储装置、动力电池水平传输装置和动力电池竖直传输装置传递来的实时信息，并对其作出相关指令。

采用上述进一步方案的有益效果是：实现了车辆信息的自动识别和在中央控制器控制下的全自动控制，使电动车动力电池的更换更加快速准确。

进一步的，所述动力电池存储装置包括:

齿轮，所述齿轮通过齿轮固定架固定在地面上；

链条传送带，所述链条传送带与齿轮的轮齿咬合连接，并随着齿轮的转动传动；

电池存放架，所述电池存放架固定连接在所述链条传送带的外侧，所述动力电池可拆卸的存放在电池存放架内；

第一推送装置，所述第一推送装置固定安装在所述齿轮固定架的上端，用于将电池存放架中的电池推送至动力电池水平传输装置上。

进一步的，所述动力电池水平传输装置包括水平传送带和固定连接在水平传送带一侧的多个第二推送装置，所述第二推送装置与动力电池竖直传输装置一一对应设置。

进一步的，所述动力电池竖直传输装置包括：

传送通道，所述传送通道贯穿上下两层，所述传送通道的下端固定连接在下层的地面上，所述传送通道的位于下层的部分设有动力电池进口，所述传送通道的位于上层的部分设有动力电池出口，所述动力电池进口与所述动力电池出口所在的平面相垂直；

吊篮，所述吊篮通过线缆连接在传送通道顶部，所述吊篮在传送通道内部上下移动；

水平移动轨道，所述水平移动轨道连接在所述吊篮的底部，所述吊篮沿所述水平移动轨道进行水平横向或者水平纵向移动。

进一步的，上层设有防雨棚，所述动力电池更换装置包括：

顶部滑轨，所述顶部滑轨设置在动力电池竖直传输装置，并通过螺栓固定在上层的防雨棚的顶部框架上；

机械手，所述机械手通过伸缩杆或自伸缩弹性软式链条连接在顶部滑轨上，所述机械手沿顶部滑轨滑动。

本实用新型还涉及一种电动汽车动力电池更换方法，包括更换电池流程：

A1.纯电动汽车依次进入充电场站，并按照场站要求停靠，驾驶员按要求打开电池盖板；

A2.确认车辆信息及电池型号；

A3.将已充满电量的步骤A2中确认的型号的电池通过动力电池水平传输装置和动力电池竖直传输装置传送至动力电池出口；

A4.操作机械手卸下车辆已耗尽电量的电池，并将满电量的电池安装好后盖上电池盖板；

A5.操作机械手将卸下的耗尽电量电池依逆向程序传送回电池存储装置；

A6.驾驶员开走汽车，下一辆车依次驶入。

进一步的，所述步骤A2中，车主拥有场站配套卡片的，将卡片插入车辆识别装置，在确认卡片内信息与车辆信息相匹配后，从卡中扣除相关费用后，并按照卡片内的信息执行后续步骤。

进一步的，所述步骤A2中，车主没有场站配套卡片的，可通过工作人员的询问确认车辆信息及电池型号，并将上述信息录入系统中，由车主向工作人员缴费，进而执行后续步骤。

进一步的，上述方法均可通过中央控制器进行控制。

附图说明

图1为本实用新型的电动汽车动力电池自动更换站的上层结构示意图；

图2为本实用新型的电动汽车动力电池自动更换站的部分结构示意图；

图3为本实用新型的吊篮和水平移动轨道的结构示意图；

图4为本实用新型的电动汽车动力电池自动更换站的水平移动轨道的结构示意图；

图5为本实用新型的电动汽车动力电池自动更换站的动力电池存储装置的结构示意图；

图6为本实用新型的电动汽车动力电池自动更换站的第一推送装置的结构示意图；

图7为本实用新型的电动汽车动力电池自动更换站的一种机械手的结构示意图；

图8为本实用新型的电动汽车动力电池自动更换站的一种机械手的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例1

如图1-6所示，一种电动汽车动力电池自动更换站，包括至少两层结构，包括：位于上层的动力电池更换装置1，位于下层的动力电池存储装置2和动力电池水平传输装置3以及多个用于连通下层和上层的动力电池竖直传输装置4；存储在所述动力电池存储装置2上的动力电池经过动力电池水平传输装置3传送至一个动力电池竖直传输装置4处并传送至上层，再通过所述动力电池更换装置1更换至电动汽车上。

作为本实用新型的进一步方案，还包括车辆识别装置和中央控制器，所述车辆识别装置用于识别车辆的信息并将信息传递至中央控制器，所述中央控制器分别与车辆识别装置、动力电池更换装置1、动力电池存储装置2、动力电池水平传输装置3和动力电池竖直传输装置4电连接，所述中央控制器接收车辆识别装置、动力电池更换装置1、动力电池存储装置2、动力电池水平传输装置3和动力电池竖直传输装置4发送来的信息并控制其启动和停止。

作为本实用新型的进一步方案，所述动力电池存储装置2包括:

齿轮21，所述齿轮21通过齿轮固定架22固定在地面上；

链条传送带23，所述链条传送带23与齿轮21的轮齿咬合连接，并随着齿轮21的转动传动；

电池存放架24，所述电池存放架24固定连接在所述链条传送带23的外侧，所述动力电池可拆卸的存放在电池存放架24内；

第一推送装置25，所述第一推送装置25固定安装在所述齿轮固定架22的上端，用于将电池存放架24中的电池推送至动力电池水平传输装置3上。

作为本实用新型的进一步方案，所述动力电池水平传输装置3包括水平传送带31和固定连接在水平传送带一侧的多个第二推送装置32，所述第二推送装置32与动力电池竖直传输装置4一一对应设置。

作为本实用新型的进一步方案，所述动力电池竖直传输装置4包括：

传送通道41，所述传送通道41贯穿上层和下层，所述传送通道41的下端固定连接在下层的地面上，所述传送通道41的位于下层的部分设有动力电池进口42，所述传送通道41的位于上层的部分设有动力电池出口43，所述动力电池进口42与所述动力电池出口43所在的平面相垂直；

吊篮44，所述吊篮通44过线缆连接在传送通道41顶部，所述吊篮44在传送通道41内部上下移动；

水平移动轨道45，所述水平移动轨道45连接在所述吊篮44的底部，所述水平移动轨道45的上端连接有托盘441，所述托盘441沿所述水平移动轨道45进行水平横向或者水平纵向移动。

作为本实用新型的进一步方案，上层设有防雨棚，所述动力电池更换装置包括：

顶部滑轨，所述顶部滑轨设置在动力电池竖直传输装置，并通过螺栓固定在上层的防雨棚的顶部框架上；

机械手11，所述机械手11通过伸缩杆连接在顶部滑轨上，所述机械手11沿顶部滑轨滑动。

实施例2

如图1-6所示，一种电动汽车动力电池自动更换站，包括至少两层结构，包括：位于上层的动力电池更换装置1，位于下层的动力电池存储装置2和动力电池水平传输装置3以及多个用于连通下层和上层的动力电池竖直传输装置4；存储在所述动力电池存储装置2上的动力电池经过动力电池水平传输装置3传送至一个动力电池竖直传输装置4处并传送至上层，再通过所述动力电池更换装置1更换至电动汽车上。

作为本实用新型的进一步方案，还包括车辆识别装置和中央控制器，所述车辆识别装置用于识别车辆的信息并将信息传递至中央控制器，所述中央控制器分别与车辆识别装置、动力电池更换装置1、动力电池存储装置2、动力电池水平传输装置3和动力电池竖直传输装置4电连接，所述中央控制器接收车辆识别装置、动力电池更换装置1、动力电池存储装置2、动力电池水平传输装置3和动力电池竖直传输装置4发送来的信息并控制其启动和停止。

作为本实用新型的进一步方案，所述动力电池存储装置2包括:

齿轮21，所述齿轮21通过齿轮固定架22固定在地面上；

链条传送带23，所述链条传送带23与齿轮21的轮齿咬合连接，并随着齿轮21的转动传动；

电池存放架24，所述电池存放架24固定连接在所述链条传送带23的外侧，所述动力电池可拆卸的存放在电池存放架24内；

第一推送装置25，所述第一推送装置25固定安装在所述齿轮固定架22的上端，用于将电池存放架24中的电池推送至动力电池水平传输装置3上。

所述每个电池存储装置中都只存放一种电动汽车所需的电池，也就是说，假如市场上有50种不同品牌的电动汽车，那我们对应的就有50组电池储存架；所述电池存储装置的下方设有滑轨，所述电池存储装置可以沿着所述滑轨移动至需要的地方；所述电池存储装置兼具充电柜的功能，例如当电池全部更换完后，架上也就替代成了耗尽电量的电池，就可以把它移动至充电的地方，直接插上电源充电即可。

作为本实用新型的进一步方案，所述动力电池水平传输装置3包括水平传送带31和固定连接在水平传送带一侧的多个第二推送装置32，所述第二推送装置32与动力电池竖直传输装置4一一对应设置。

作为本实用新型的进一步方案，所述动力电池竖直传输装置4包括：

传送通道41，所述传送通道41贯穿上层和下层，所述传送通道41的下端固定连接在下层的地面上，所述传送通道41的位于下层的部分设有动力电池进口42，所述传送通道41的位于上层的部分设有动力电池出口43，所述动力电池进口42与所述动力电池出口43所在的平面相垂直；

吊篮44，所述吊篮通44过线缆连接在传送通道41顶部，所述吊篮44在传送通道41内部上下移动；

水平移动轨道45，所述水平移动轨道45连接在所述吊篮44的底部，所述吊篮44与气缸相连接，并在气缸的作用下沿所述水平移动轨道45进行水平横向或者水平纵向移动。

作为本实用新型的进一步方案，上层设有防雨棚，所述动力电池更换装置包括：

顶部滑轨，所述顶部滑轨设置在动力电池竖直传输装置，并通过螺栓固定在上层的防雨棚的顶部框架上；

机械手11，所述机械手11通过伸缩杆连接在顶部滑轨上，所述机械手11沿顶部滑轨滑动。

其中所述第一推送装置和第二推送装置均可以为受气缸控制的推片，并在中央控制器的控制下推出或者收回。

实施例3

如图1-6所示，一种电动汽车动力电池自动更换站，包括至少两层结构，包括：位于上层的动力电池更换装置1，位于下层的动力电池存储装置2和动力电池水平传输装置3以及多个用于连通下层和上层的动力电池竖直传输装置4；存储在所述动力电池存储装置2上的动力电池经过动力电池水平传输装置3传送至一个动力电池竖直传输装置4处并传送至上层，再通过所述动力电池更换装置1更换至电动汽车上。

作为本实用新型的进一步方案，还包括车辆识别装置和中央控制器，所述车辆识别装置用于识别车辆的信息并将信息传递至中央控制器，所述中央控制器分别与车辆识别装置、动力电池更换装置1、动力电池存储装置2、动力电池水平传输装置3和动力电池竖直传输装置4电连接，所述中央控制器接收车辆识别装置、动力电池更换装置1、动力电池存储装置2、动力电池水平传输装置3和动力电池竖直传输装置4发送来的信息并控制其启动和停止。

作为本实用新型的进一步方案，所述动力电池存储装置2包括:

齿轮21，所述齿轮21通过齿轮固定架22固定在地面上；

链条传送带23，所述链条传送带23与齿轮21的轮齿咬合连接，并随着齿轮21的转动传动；

电池存放架24，所述电池存放架24固定连接在所述链条传送带23的外侧，所述动力电池可拆卸的存放在电池存放架24内；

第一推送装置25，所述第一推送装置25固定安装在所述齿轮固定架22的上端，用于将电池存放架24中的电池推送至动力电池水平传输装置3上。如图6所示，所述第一推送装置包括固定安装在齿轮固定架上的推动齿轮252，带有可与齿轮咬合的齿状边的推动杆253以及连接在推动杆前端的推片251，中央控制器控制齿轮的转动方向，从而控制推杆推动推片的方向。

作为本实用新型的进一步方案，所述动力电池水平传输装置3包括水平传送带31和固定连接在水平传送带一侧的多个第二推送装置32，所述第二推送装置32与动力电池竖直传输装置4一一对应设置；所述第二推送装置与第一推送装置结构相同，只不过推动齿轮连接在水平传送带的一侧的框架上。

所述每个电池存储装置中都只存放一种电动汽车所需的电池，也就是说，假如市场上有50种不同品牌的电动汽车，那我们对应的就有50组电池储存架；所述电池存储装置的下方设有可移动的轮子，所述电池存储装置可以移动至需要的地方；所述电池存储装置兼具充电柜的功能，例如当电池全部更换完后，架上也就替代成了耗尽电量的电池，就可以把它移动至充电的地方，直接插上电源充电即可。

作为本实用新型的进一步方案，所述动力电池竖直传输装置4包括：

传送通道41，所述传送通道41贯穿上层和下层，所述传送通道41的下端固定连接在下层的地面上，所述传送通道41的位于下层的部分设有动力电池进口42，所述传送通道41的位于上层的部分设有动力电池出口43，所述动力电池进口42与所述动力电池出口43所在的平面相垂直；

吊篮44，所述吊篮44通过线缆连接在传送通道41顶部，所述吊篮44在传送通道41内部上下移动；

水平移动轨道45，所述水平移动轨道45连接在所述吊篮44的底部，如图4所示，所述水平移动轨道45包括具有内齿的框架451，水平横向移动齿轮452和水平纵向移动齿轮453，所述吊篮的底部设有托盘441，所述水平横向移动齿轮452和水平纵向移动齿轮453的上端面均与位于吊篮的底部的托盘441相连接连接，所述水平横向移动齿轮452和水平纵向移动齿轮453均与具有内齿的框架451咬合连接，当中央控制器控制水平横向移动齿轮452或水平纵向移动齿轮453转动时，所述托盘441沿所述水平移动轨道45进行水平横向或者水平纵向移动。

作为本实用新型的进一步方案，上层设有防雨棚，所述动力电池更换装置包括：

顶部滑轨，所述顶部滑轨设置在动力电池竖直传输装置，并通过螺栓固定在上层的防雨棚的顶部框架上；

机械手11，所述机械手11通过自伸缩弹性软式链条连接在顶部滑轨上，所述机械手11沿顶部滑轨滑动。如图7至8所示，所述机械手可以为气缸控制的四爪式的机械手，也可为图8所示的吸盘式机械手。

一种电动汽车动力电池更换方法，包括更换电池流程：

A1.纯电动汽车依次进入充电场站，并按照场站要求停靠，驾驶员按要求打开电池盖板；

A2.确认车辆信息及电池型号；

A3.将已充满电量的步骤A2中确认的型号的电池通过动力电池水平传输装置和动力电池竖直传输装置传送至动力电池出口；

A4.操作机械手卸下车辆已耗尽电量的电池，并将满电量的电池安装好后盖上电池盖板；

A5.操作机械手将卸下的耗尽电量电池依逆向程序传送回电池存储装置；

A6.驾驶员开走汽车，下一辆车依次驶入。

进一步的，所述步骤A2中，车主拥有场站配套卡片的，将卡片插入车辆识别装置，在确认卡片内信息与车辆信息相匹配后，从卡中扣除相关费用后，并按照卡片内的信息执行后续步骤。

进一步的，所述步骤A2中，车主没有场站配套卡片的，可通过工作人员的询问确认车辆信息及电池型号，并将上述信息录入系统中，由车主向工作人员缴费，进而执行后续步骤。

进一步的，还包括电池充电流程：

B1、工作人对回收的电池进行技术检测，确认无质量及安全隐患后进行完全放电，之后依次插入电源进行充电；

B2、充电完成后，工作人员检查电量并在电池上压入铅封圈，在铅封圈上标注电池电量；

B3、质检员检查核对电量，确认无误后打上钢印日期并签名；

B4、工作人员将合格电池按型号送入对应自动传送电池架备用。

进一步的，上述方法均可通过中央控制器进行控制。

实施例4

如实施例1-3中涉及的电动汽车动力电池自动更换站可以设置成多种规模：包括：

大型站(场)：占地面积800～1000㎡，更换电池车位8个以上。设施：充电间一间(并联充电插头100个以上，可同时为80～100块以上电池充电)，开票及收费室一间；

中型站(场)：占地面积400～600㎡，更换电池车位4～6个以上。需要设施：充电间一间(并联充电插头60～100个，可同时为60～100块电池充电)，开票及收费室一间；

小(微)型站(场)：占地面积100～400㎡，更换电池车位2～4个以上。需要设施：充电间一间(并联充电插头40～60个，可同时为40～60块电池充电)，开票及收费室一间；

以上站(场)建设均按照相关消防安全操作规范要求进行，应避免发生安全事故。

各站(场)根据电动汽车市场占有率情况，需要先行自备一定数量的市场可见车种汽车电池用以循环使用(具体数量根据车型市场占有率进行评估和测算确定)，经营过程中可根据市场需求和已备用电池的充电时长经过测算随时增加减少备用电池数量。电池折旧和更新费用由站(场)在更换费用中分摊负担。

充电站(场)的设置，可根据情况选择太阳能充电、风力发电充电等多种完全环保节能的绿色方式来进行，因此说，本实用新型设计是一项改变世界的思维变革，会促成一次重大的行业变革。虽然一次性投入巨大，但由此而带来的环保、节能、可持续发展和全新社会价值的创造不可估量。

本实用新型的有益效果是：将纯电动汽车的充电问题和电池的维护保养、更新淘汰等问题交由专业站(场)来完成，而纯电动汽车的拥有和使用者只负责使用。这就如目前市场占据主要地位的燃油汽车一样，车主只负责车辆的正常使用，而燃油的生产和燃油的加注环节均由专业的机构(如炼油厂、加油站)来完成。该实用新型设计特点，一是消防安全要求等级相对较低，安全可靠性不像加油加气站一样受易燃易爆危险品的规范约束，因而布点简单易行。居民区，城市道路旁等，随处可以布点。二是解决了纯电动汽车充电时间长，充电桩布设难，长时间占用停车位，汽车续航能力差等的难题，满足了纯电动汽车像燃油汽车一样正常使用的需要。三是保证了纯电动汽车动力电池安全使用(动力电池在长期使用过程中的正确维护保养是减少安全事故的必要流程)，同时可以延长动力电池的使用寿命，也降低了汽车使用者在行驶中因电池电量不足而抛锚的风险。四是降低了车辆使用成本(时间成本、电池更新成本、发生故障成本等)。五是解决了废旧电池回收和处理的问题，使废旧电池直接经由站(场)评估后完全集中统一回收处理，避免了因废旧电池进入社会或被投入垃圾场而对环境造成的重大污染，同时又节约了回收成本和处理成本社会效果和环保效果明显。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。