模块化的换电系统的制作方法

本申请属于换电服务领域，具体说涉及一种换电系统。

背景技术：

随着科技进步和社会发展，新能源车辆日益获得广泛使用，其中涉及电池更换等方面的技术越来越成为本领域中关注和研究的课题。例如，如果要实现车辆电池加电超越传统车辆加油的体验，那么电池加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：

本申请要解决的一个问题是提供一种模块化的换电系统，所述系统包括：

对车辆进行换电作业的换电模块；

电池仓模块，所述电池仓模块具有用于储存电池的电池仓，

其中所述电池仓模块沿横向邻近所述换电模块并且与所述换电模块并排布置。

在所述换电系统中，所述换电模块具有纵向侧部，所述电池仓模块具有纵向侧部，所述换电模块和所述电池仓模块通过各自的纵向侧部对接；

所述换电模块和所述车辆支承模块集成在一起。

在所述换电系统中，所述电池仓模块包括第一电池仓模块和第二电池仓模块，所述第一电池仓模块和所述第二电池仓模块位于所述换电模块的相对两侧上。

在所述换电系统中，所述换电系统还包括车辆支承模块，所述车辆支承模块在纵向上与所述换电模块集成在一起。

在所述换电系统中，所述车辆支承模块包括前轮支承模块和后轮支承模块，所述前轮支承模块和所述后轮支承模块位于所述换电模块沿纵向的相对两侧上。

在所述换电系统中，所述前轮支承模块包括引导所述车辆移动到所述换电模块上方的导向装置和定位所述车辆前轮的前轮定位装置，所述后轮支承模块包括定位所述车辆后轮的后轮定位装置。

本申请涉及的另一个方面是提供一种模块化的换电系统，所述系统包括：

对车辆进行换电作业的换电模块；

电池仓模块，所述电池仓模块具有用于储存电池的电池仓，

车辆支承模块，所述车辆支承模块支承所述车辆；

其中所述换电模块和所述电池仓模块在横向上集成在一起，所述车辆支承模块沿纵向邻近所述换电模块并且与所述换电模块并列布置。

在所述换电系统中，所述换电模块具有横向侧部，所述车辆支承模块具有横向侧部，所述换电模块和所述车辆支承模块通过各自的横向侧部对接。

在所述换电系统中，所述电池仓模块包括第一电池仓模块和第二电池仓模块，所述第一电池仓模块和所述第二电池仓模块位于所述换电模块沿横向的相对两侧上。

在所述换电系统中，所述车辆支承模块包括前轮支承模块和后轮支承模块，所述前轮支承模块和所述后轮支承模块位于所述换电模块沿纵向的相对两侧上。

在所述换电系统中，所述前轮支承模块包括引导所述车辆移动到所述换电模块上方的导向装置和定位所述车辆前轮的前轮定位装置，所述后轮支承模块包括定位所述车辆后轮的后轮定位装置。

本申请的换电系统将各部件模块进行模块化，各部件模块分开包装和运输，并且可以在现场高效组装，节省现场系统搭建时间，节省人力，降低成本。

通过以下参考附图的详细说明，本申请的其他方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本申请的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，附图仅仅意图概念地说明此处描述的结构和流程，除非另外指出，不必要依比例绘制附图。

附图说明

结合附图参阅以下具体实施方式的详细说明，将更加充分地理解本申请，附图中同样的参考附图标记始终指代视图中同样的元件。其中：

图1为本申请涉及的换电系统经组装后的结构示意图；

图2为本申请涉及的换电系统的模块化设计的一种实施例；以及

图3为本申请涉及的换电系统的模块化设计的另一种实施例。

具体实施方式

为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本申请要求保护的主题，下面结合附图详细描述本申请的具体实施方式。

本申请涉及的换电系统适用于电池更换，特别是电动汽车等新能源汽车的电池更换。本申请的换电系统可以从存储电池的电池仓获得已充电电池，将已充电电池从电池仓送到待换电池的电动汽车，或者/以及将亏电电池从换好电池的电动汽车送到电池仓，并将亏电电池加载到电池仓上。在这里，电池也被称为电池包，电池组、电池板、为车辆提供动力的动力电池等；亏电电池为需要充电的电池，已充电电池为已经过充电的电池。

参见图1，模块化的换电系统包括换电模块1和电池仓模块2,3。换电模块1对电池进行更换作业，内设操作台11。电动汽车的电池通常设在车辆底部，因此操作台11在车辆下方进行作业。当然，当电池不设在车辆底部时，操作台11也可以有其他的本领域技术人员想得到的形式。电池仓模块2,3内设用于存储电池的电池仓21,31。在本申请中，电池仓模块包括第一电池仓模块2和第二电池仓模块3。第一电池仓模块2的电池仓21用于存储亏电电池，第二电池仓模块3的电池仓31用于存储已充电电池。第一电池仓模块2和第二电池仓模块3沿图示的y方向布置在换电模块1的相对两侧上。在这里，坐标轴取决于车辆领域通用的方向定义，即将车辆的行进方向作为x方向，即图示的纵向方向，将车辆横向方向作为y方向，将车辆高度方向作为z方向。应当知道，该方向定义不是唯一的。在图示实施例中如此使用仅为了清楚说明。当空间发生变化时，x、y、z三个方向之间可以发生转换，横向和纵向彼此也可以发生转换。电池仓模块的数量不限于上文提到的一个或图示的两个，还可以有更多个，布置在换电模块的周围。

模块化的换电系统还设有用于支承电动汽车的车辆支承模块。继续参见图1，换电模块沿x方向的相对两侧上设置有前轮支承模块4和后轮支承模块5。其中，前轮支承模块4包括前轮定位装置42和导向装置41，后轮支承模块5包括后轮定位装置51。换电模块1位于前轮支承模块4和后轮支承模块5之间，这三个模块共同组成了停车位。车辆借助导向装置41（如图中示出斜坡，并且是倒向）驶入停车位并且移动到换电模块1的上方，其前轮由前轮定位装置42支承和调整定位，后轮由后轮定位装置51支承和调整定位，由此，换电模块1内操作台11可以对车辆底盘上的电池进行更换作业。

换电系统被划分为包括上述模块的多个模块，并且可以有多种组合方式，经模块化的系统根据模块分解、模块化包装和运输、现场模块式安装，非常方便操作。参见图2，换电模块1和前轮支承模块4和后轮支承模块5集成在一起作为整体的停车位模块8。第一电池仓模块2和第二电池仓模块3的纵向长度设置成在纵向上第一电池仓模块2和第二电池仓模块3与停车位模块8对齐。第一电池仓模块2、停车位模块8和第二电池仓模块3彼此紧挨着并排布置。在停车位模块8的沿y方向的两侧上设有两个对置的沿x方向延伸的第一纵向侧部91，该第一纵向侧部91可扩展连接其他模块。第一电池仓模块2和第二电池仓模块3在沿y方向的各自一侧上分别设置第二和第三纵向侧部92,93，以和停车位模块8的第一纵向侧部91对接。上述侧部可以有多种扩展连接的方式。如图所示，停车位模块8的第一纵向侧部91包括沿x方向延伸的第一型材981，以及第一型材981两端上的连接端部991。第一、第二电池仓模块2,3的第二纵向侧部92,93相应地设置与上述第一型材981对应的第二型材982和第三型材983，并且在第二型材982和第三型材983的两端上设置连接端部992,993。停车位模块8和第一电池仓模块2组装时，第一纵向侧部91和第二纵向侧部92对接，第一型材981和第二型材982对齐，他们各自的连接端部991,992也对齐。连接端部991,992可以直接固定在地上，从而将停车位模块8和第一电池仓模块2相对于地面固定。也可以连接端部991,992彼此通过连接件或配合件连接在一起，从而将第一电池仓模块2相对于停车位模块8固定。同理，第二电池仓模块3和停车位模块8的连接也是通过停车位模块8另一侧上的第一纵向侧部91和第二电池仓模块3的对应的第三纵向侧部93的对接连接在一起。包括第一、第二和第三纵向侧部91-93的这些纵向侧部还可以有其他扩展形式。如在侧部上设置螺纹孔，通过螺栓连接在一起，或在侧部上设置孔，通过插销对接在一起。这些连接件和配合件可以设置在各自模块上，也可以是独立于各自模块的部件。或者在这些侧部上设置标志物，从而组装时作为以这些标志物作为基准进行模块之间的拼接，在拼接后再将这些模块与地面固定或模块之间彼此固定在一起。

当然，在图2示出实施例基础上，可以在y方向上有进一步的扩展。在第一电池仓模块的另一侧上和/或在第二电池仓模块的另一侧上再设置第四纵向侧部92'和第五纵向侧部93'，可以让第一和第二电池仓模块继续扩展连接其他内部布置相同或不同的电池仓模块，如第一电池仓模块旁布置同样用于亏电电池的图中未示出的第三电池仓模块，第二电池仓模块旁布置同样用于已充电电池的图中未示出的第四电池仓模块，这样在整个换电系统中共有五个模块，包括换电模块1和四个为换电模块1配备的电池仓模块。

换电模块1除了纵向侧部具有扩展功能与第一电池仓模块2和第二电池仓模块3进行连接外，也可以具有横向侧部与前轮支承模块4和后轮支承模块5连接。参见图3，换电模块1和第一电池仓模块2以及第二电池仓模块3为一体组成整体换电操作模块10，也就是说在换电操作模块10上集成有换电模块1、第一电池仓模块2和第二电池仓模块3。在图3中，前轮支承模块4和后轮支承模块5的横向尺寸设置成使得前轮支承模块4和后轮支承模块5在横向上与换电操作模块10对齐。前轮支承模块4、换电操作模块10和后轮支承模块5彼此紧挨着并列布置。换电操作模块10具有x方向上的相对两侧的沿y方向延伸的第一横向侧部96，该第一横向侧部沿着第一电池仓模块2、换电模块1和第二电池仓模块3的横向延伸。对应地，前轮支承模块4和后轮支承模块5也都各自具有第二、第三横向侧部94,95。与上文提到的原理相同，当换电操作模块10与前轮支承模块4组装时或者换电操作模块10与后轮支承模块5组装时，两者的横向侧部，即第一横向侧部96分别和第二横向侧部94和第三横向侧部95对齐，随后各模块分别与地面固定，或经由连接件、配合件或接插件各模块之间彼此固定。

需指出的是，换电模块1作为整个换电系统的中心部件，可以沿x方向或y方向、或x和y方向上与其他模块化的模块进行组装。根据现场情况和设计需求，在换电模块上设置沿扩展方向的侧部以提供与其它部件的连接可能，从而方便运输和现场安装。

本申请将换电系统划分为多个模块，并对这些模块模块化，以方便运输和现场安装。以图2实施例为例，换电系统进行纵向分割，共有包括停车位模块8、第一电池仓模块2和第二电池仓模块3三个模块，这三个模块各自运到现场后，先固定中央的停车位模块8，随后以停车位模块8为基准，在停车位模块8的右侧通过第一纵向侧部91和第二纵向侧部92的连接，将停车位模块8和第一电池仓模块2连接在一起，随后在停车位模块8的左侧通过第一纵向侧部91和第三纵向侧部93的连接，将停车位模块8和第二电池仓模块3连接在一起。第一电池仓模块2和第二电池仓模块3的安装次序不限于上述顺序，也可以颠倒先安装第二电池仓模块3再安装第一电池仓模块2。以图3实施例为例，换电系统进行横向分割，共有三个模块，包括换电操作模块10、前轮支承模块4和后轮支承模块5。换电操作模块10上集成有换电模块1、第一电池仓模块2和第三电池仓模块3。这三个模块各自运到现场后，先固定换电操作模块10，随后以换电操作模块10为基准，在换电操作模块10的前侧安装前轮支承模块4，通过第一横向侧部96和第二横向侧部94的连接将两者连接在一起。再在换电操作模块10的后侧安装后轮支承模块5，通过第一横向侧部96和第三横向侧部95的连接将两者连接在一起。同理，前轮支承模块4和后轮支承模块5的安装顺序可以颠倒。

下面回到图1，对各模块作介绍。在图1中，车辆在换电模块1内进行换电操作，一方面，换下的电池离开换电模块1，被送到第一电池仓模块2，加载到亏电电池的电池仓21上。另一方面，第二电池仓模块3内，从已充电电池的电池仓31上获得已充电电池，并被运到换电模块1中安装到车辆上。换电模块1内设置操作台11，该操作台11可升降以在车辆底部进行电池相关作业。第一电池仓模块2和第二电池仓模块3的内部布置相同。以第一电池仓模块2为例，在第一电池仓2和换电模块1之间设置传送部件6进行电池运输。传送部件6可以是由链轮传动的链轮组件或由多个滚轮构成的滚轮排。在图1示出的实施例中，该链轮组件或滚轮排包括第一电池仓模块内的第一部分61和换电模块的第二部分62，根据图2所示的方式组装时，第一部分61和第二部分62组成完整的链轮传动链或滚轮传动链。另外，操作台11上设置第三部分12的滚轮排，该第三部分12可随操作台11相对于第二部分62在z方向上移动。第一部分61、第二部分62和第三部分12经排列，使得电池可以从换电模块1运送到第一电池仓模块2内。传送部件是固定的，操作台11相对于传送部件可沿z方向升降。当操作台11上升到高度超出传送部件时，电池由传送部件承接。当操作台11下降到高度低于传送部件时，电池由传送部件承接。传送部件因此能进行电池传送。除了链轮或滚轮形式，传送部件还可以是其它形式的传送部件，如带传动、导轨或移动小车等。

第一电池仓模块2内设置有用于亏电电池的电池仓21。该电池仓内设有多个仓位，仓位围绕旋转轴线l布置。每一个仓位中容纳一块电池7或多块电池。在图示实施例中，三个仓位构成等边三角形外形的电池仓外形。电池仓21围绕旋转轴线l旋转，从而每个仓位都会来到高度最低的入仓位置上。在该位置上，电池7可以与仓位接合从而移入电池仓21。同理，第二电池仓模块3也有相同的电池仓31设置，只是该电池仓31用于储存已充电电池。高度最低的仓位位置为出仓位置，在该位置上，容纳在仓位中的电池7与仓位解除接合被带走。

回到第一电池仓模块2，该模块内设置转移部件22，该转移部件22为在电池仓21的入仓位置和传送部件6之间沿z方向升降移动的平台。转移部件22相对于传送部件6也是可升降的。当转移部件22高度低于传送部件6时，电池由传送部件6承接，当转移部件22上升并且高度超出传送部件6后，电池由转移部件22承接。电池有换电模块1输送到第一电池仓模块2的步骤包括：先拆卸下亏电电池，亏电电池由操作台11承接，操作台11下降后将亏电电池交给传送部件6，传送部件6将亏电电池从换电模块1输送到第一电池仓模块2，并将亏电电池交给转移部件22，转移部件22上升，最后转移部件22将电池送到入仓位置，此时电池仓经旋转空仓位已经来到入仓位置上待命，电池接合到空仓位上，从而被收入电池仓31中。第二电池仓模块3与第一电池仓模块2的结构相同，在此不赘述。只是第二电池仓模块3用于储存已充电电池，因此电池输送的步骤是反向的：先由电池仓31旋转到出仓位置上，已充电电池从电池仓转移到转移部件32上，再由转移部件32下降到高度低于传送部件6，已充电电池由转移转移部件32交给传送部件6，传送部件6承接到已充电电池，并将已充电电池运到换电模块1内，已充电电池由传送部件6交到操作台11上，操作台11上升到车辆下方，将已充电电池安装到车辆上。

换电模块1的两侧各设置亏电电池的第一电池仓模块2和第二电池仓模块3，可以同时同步进行将亏电电池从车辆上卸载，并将亏电电池送到第一电池仓模块2加载到电池仓21的步骤以及从第二电池仓模块3的电池仓31获得已充电电池，将已充电电池送到换电模块1中的步骤。

电池更换过程包括从车辆上卸载亏电电池，并将亏电电池送入电池仓的过程和从电池仓获得已充电电池，并将已充电电池安装到车辆上的过程。先将车辆驶入停车位模块，车辆沿x方向倒向驶入停车位模块。后轮由后轮定位装置支承，前轮由前轮定位装置支承。前轮定位装置和后轮定位装置对车辆进行定位，可通过x、y、z方向进行调整，使得车辆保持在理想的水平方向上。随后将车辆沿z方向升高一段距离。随后进行拆卸亏电电池过程和安装已充电电池过程。

对于图示的换电系统分别拥有用于已充电电池的电池仓和用于亏电电池的电池仓，上述安装已充电电池的过程和拆卸亏电电池的过程可以同时进行。而且，上述安装已充电电池的过程和拆卸亏电电池的过程还可以同步进行，如已充电电池的电池仓的转移部件、操作台、和亏电电池的电池仓的转移部件同步上升和/或同步下降。这样操作可以大大节省换电时间。换电系统中也可以布置更多个电池仓，换电步骤可以同时同步实施拆卸亏电电池过程和安装已充电电池过程。

由于系统结构经模块化设计，在工厂内可以分开包装和运输，到现场后再进行组装即可，既节省时间和人力，也降低了运输和组装成本。在图2示出实施例中，第一电池仓模块2和第二电池仓模块3结构布置相同，也可以是两个电池仓模块有不同的结构布置，但由于各自是独立的部件模块，不会影响运输和组装。同样，换电系统也可以根据图3所示的实施例进行运输和组装。可以设计图2中的三个模块即停车位模块8、第一电池仓模块2、第二电池仓模块3的尺寸满足运输要求，如将上述模块的尺寸都统一为箱式货车可装载的标准尺寸，方便运输。同理，也可以设计图3中的三个模块为方便运输的尺寸。电池仓模块、换电模块和车辆支承模块当然也可以沿同一个方向对接连接或集成在一起。甚至可以想得到的是，可以将换电系统拆成更小的模块化模块，如换电模块、第一电池仓、第二电池仓、前轮定位装置、导向装置和后轮定位装置等，将这些模块和部件一一进行包装和运输，并且由于这些模块都设置有x、y方向上的可扩展侧部，因此在现场进行拼装即可，如将换电模块横向上和第一电池仓、第二电池仓对接，纵向上和前轮定位装置和后轮定位装置对接。

虽然已详细地示出并描述了本申请的具体实施例以说明本申请的原理，但应理解的是，本申请可以其它方式实施而不脱离这样的原理。