一种电动汽车换电站的制作方法

本技术属于新能源电动汽车换电，具体涉及一种电动汽车换电站。

背景技术：

1、为减少对石油等不可再生资源的依赖，以及考虑到环保和生态的可持续性，近年来电动汽车市场呈爆发式增长。现有的电动汽车所使用的电池组体积较大且由于包含散热冷却系统以及电池管理系统，通常一个动力电池模组的重量会高达数百斤以上，受限于电池材料的能量密度，当前电动汽车的续航里程基本在700公里以内，遇到低温严寒天气，其续航里程会进一步缩短。在续航里程能够基本满足实际使用需求的情况下，电能补给效率成为当前电动汽车行业亟待解决的技术问题。

2、现有技术中用于解决电能补给效率的技术实现方式有两种：一种是提高对电池包的充电速率，例如通过建立快充、闪充、甚至超级充电站以提升充电速度，但过高的充电速度会给电池包带来不可逆的损伤，导致电池容量逐渐降低；另一种是采用换电的方式对驶入换电站的电动汽车进行亏电电池包的拆卸和满电电池包的装入，采用换电模式，只需耗时几分钟以内即可完成补能，且对于亏电电池包的充电是由电池运营公司对电池包进行集中的监测、养护与管理，有利于延长动力电池包的寿命，提升电池包的安全性。因此，换电模式成为本领域的重点研发方向。

3、现有的换电站内充电柜或充电架为固定式布置，在进行换电时，需要借助穿梭车、码垛机、agv小车等实现电池包在充电柜和换电停车位之间的运转，因此导致换电站的整体占地面积较大，上述设备在进行电池包运转时需要精确的对位，导致各个设备之间的对位控制复杂、难度高，换电效率相对较低。

技术实现思路

1、本技术提供了一种电动汽车换电站，以解决现有的换电站的充电设备为固定式布置，在进行换电时，需要借助穿梭车、码垛机、agv小车等实现电池包在充电设备和换电停车位之间的运转，由此导致换电站的整体占地面积较大、且各个设备之间的对位控制复杂、难度高，进而导致换电效率相对较低的技术问题。

2、本技术所采用的技术方案为：

3、一种电动汽车换电站，包括：

4、换电平台，所述换电平台设有换电停车位，且所述换电平台可旋转；

5、充电架，所述充电架与所述换电平台相邻布置，所述充电架包括立柱以及沿所述立柱的轴线方向上下依次布置的若干个充电层，各所述充电层沿其周向设置有若干个充电位；所述立柱为伸缩式结构和/或所述充电层滑动设于所述立柱以沿所述立柱的轴线方向升降，以使其中一个所述充电位与所述换电停车位相对。

6、本技术中的充电架既具有充电的功能，又能够在电动汽车换电的过程中，通过立柱的伸缩和/或充电层的升降，并配合换电平台的旋转，以实现目标充电位与换电停车位的对位，以便于后续的换电操作。本技术中换电平台的旋转式设计以及充电架的集成性设计，省却了需要借助穿梭车、码垛机、agv小车等对电池包的转运，从而降低了需要在换电站内对此类不同移动设备所需要进行的对位控制难度，不仅有助于减少换电站对于建设用地的需求，降低了制造成本，而且有助于提升换电效率，缩短驾乘人员的换电等待时长，提升驾乘人员的换电体验。

7、而且，与现有的换电时需要驶入换电集装箱内的技术方案相比而言，本技术中换电停车位所在的立体空间相对开阔，从而不会对驾乘人员产生特定场合的压抑感，驾乘人员在换电过程中可以拥有更为轻松、舒适、便捷的换电体验。

8、此外，本技术中的充电架设有多个充电层，每个充电层又设有多个充电位，从而使得充电架能够同时存储若干块电池，且充电架的分层立体式设计，所占用的空间较小，对于当前改造空间或使用空间具有局限性的特定区域，例如拥挤的城市、平面空间相对少的山区等，具有较高的应用价值。

9、本技术中的所述电动汽车换电站还具有下述附加技术特征：

10、所述换电平台围绕所述充电架的周向间隔设置有多个所述换电停车位。

11、现有的换电站大多设置一个换电通道，换电通道内设置一个换电停车位，换电效率低，用户排队等待时间长，不能满足多辆乘用车同时换电的需求。本技术方案中，通过围绕充电架的周向间隔设置多个换电停车位，能够满足多辆电动汽车同时换电的需求，从而减少驾乘人员的换电排队时长，提升驾乘人员的换电体验。

12、各所述充电层中的所有所述充电位中，至少一个为充电空位。

13、本技术方案通过在充电层设置至少一个充电空位，使得每一个充电层均具有随时接收亏电电池包的能力，不仅可以使换电时在充电架的工作状态下，无需对充电层进行升降即可实现亏电电池包拆卸后的存储，从而减少升降立柱或充电层以寻找空位的时间，而且对于在初次对接(即拆卸亏电电池包并对亏电电池包进行存储的对接过程)时的充电层同时存在与换电车辆相匹配的型号的电池时，在同一充电层，既可以实现亏电电池包拆卸下后的存储并充电，又可以在存储亏电电池包之后，旋转同一层的充电层以获得与之匹配的满电电池包，从而能够大幅提升换电效率，缩短驾乘人员的换电等待时长。

14、同一所述充电层上的多个所述充电位中，至少部分所述充电位所储备或所能够接收的电池的型号不同。

15、本技术方案中，位于同一充电层的多个充电位中，通过使充电位所能够储备或接收的电池型号不同，能够提升充电架的兼容性，避免当多辆电动汽车同时驶入换电平台时，当其中一辆电动汽车在换电的情况下，其余车辆只能处于被动等待的状态的现象发生，使得同一时间段内，通过对电动汽车进行目标换电停车位的指引，可对多辆电动汽车进行换电，从而提升了换电效率。

16、所述换电站设有与所述换电平台相邻的下沉空间，所述充电架具有工作状态和收纳状态，在所述收纳状态下，所述充电架的至少部分区域位于所述下沉空间内。

17、本技术方案中，在收纳状态下，充电架的至少部分区域能够位于下沉空间内，不仅降低了充电架整体的重心位置，使充电架更加稳固，而且下沉空间的设置，还可使得在换电的过程中，部分充电层能够位于下沉空间内，而降低了换电平台所在的空间范围内充电层的高度，从而降低驾乘人员在换电过程中有可能产生压抑感和不适感，再者，充电架的部分区域能够位于下沉空间内，使得充电架在工作状态时，部分充电层能够位于下沉空间内，部分充电层位于地上空间，当电动汽车换电并寻找目标充电位的过程中，可以在一定程度上减小立柱和/或充电层的升降行程，从而有助于提升换电效率。

18、所述换电平台设有第一检测装置，所述第一检测装置用于检测电动汽车是否换电完成，所述换电站还设有用于控制所述换电平台旋转的第一驱动控制系统，所述第一检测装置与所述第一驱动控制系统电连接，所述第一驱动控制系统根据所述第一检测装置的检测结果控制所述换电平台的旋转或停止；

19、和/或，所述换电站设有用于控制所述换电平台旋转的第一驱动控制系统，所述第一驱动控制系统能够与设于电动汽车的电池到位检测单元通信连接，所述第一驱动控制系统根据所述电池到位检测单元的检测结果控制所述换电平台的旋转或停止。

20、本技术方案，通过将用于控制换电平台旋转的第一驱动控制系统与用于检测电动汽车是否换电完成的第一检测装置电连接，和/或，与电动汽车上设置的用于检测电池是否装配到位的检测单元电连接，以使换电平台的旋转能够取决于电动汽车的换电状态。即只要有一辆电动汽车未换电完成，换电平台就处于静止的状态，此时外部电动汽车可以驶入换电平台，且此时换电平台上已经完成换电的车辆可以驶离换电平台；而当只要有一辆电动汽车未换电完成时，即便有新的电动汽车驶入换电平台，换电平台也不能旋转，当检测到所有的电动汽车均换电完成时，才可旋转换电平台以为新驶入的电动汽车换电。本技术方案为换电站正常有序运行提供了保障。

21、所述换电站设有第二检测装置，所述第二检测装置用于检测所述换电平台的旋转状态；所述换电平台设有电动汽车驶入口及用于打开或关闭所述电动汽车驶入口的闸机，所述换电站设有用于控制所述闸机启闭的第二驱动控制系统，所述第二驱动控制系统与所述第二检测装置电连接，且所述第二驱动控制系统根据所述第二检测装置的检测结果控制所述闸机的开启或关闭。

22、本技术方案，通过在换电平台的电动汽车驶入口处设置闸机，而闸机的启闭取决于第二检测装置的检测结果，当第二检测装置检测到换电平台处于静止状态时，第二驱动控制系统控制闸机开启，外部电动汽车可驶入换电平台以进行换电操作，当第二检测装置检测到换电平台处于旋转状态时，第二驱动控制系统控制闸机关闭，外部电动汽车需停驶在换电平台以外等待，以避免干扰旋转中的换电平台。

23、所述换电站还包括设于所述换电平台处的举升机，所述举升机用于抬升所述电动汽车，以在所述电动汽车与所述换电平台之间形成换电空间；

24、所述换电站还包括设于所述换电平台处的换电装置，所述换电装置用于拆卸所述电动汽车的亏电电池包并将所述亏电电池包移送至所述充电位，且所述换电装置用于接收所述充电位的满电电池包并将所述满电电池包安装至所述电动汽车。

25、相较于在换电停车位的下方设置足够的作业空间以满足换电的需求的技术方案而言，本技术方案通过设置举升机可以减少土建成本，通过举升机举升电动汽车以在电动汽车的下方形成换电空间，方便换电操作。而且，通过设置换电装置以自电动汽车拆卸亏电电池包并向电动汽车装载满电电池包，提升了整个换电过程中的自动化和智能化水平，从而有助于提升换电效率。

26、所述换电站还包括位于所述换电平台下方的作业仓，所述作业仓内设有换电装置，所述换电装置用于拆卸所述电动汽车的亏电电池包并将所述亏电电池包移送至所述充电位，且所述换电装置用于接收所述充电位的满电电池包并将所述满电电池包安装至所述电动汽车；所述充电层与所述作业仓能够在高度方向上位置对齐。

27、本技术方案，通过在换电平台下方设置作业仓并在作业仓内设置换电装置，从而能够在换电装置和电动汽车之间形成用于换电作业的换电空间，使得在换电过程中电动汽车无需被举升即可实现换电，提升了整个换电过程中驾乘人员的舒适感。通过相应的控制，使得充电层与作业仓位置相对，方便了换电时换电装置与充电层之间进行电池包的交互转移，有助于提升换电效率。

28、所述换电平台设有与所述作业仓连通的作业窗口；所述换电站还包括自动门，所述自动门活动设于所述换电平台以打开或关闭所述作业窗口。

29、本技术方案中，作业窗口处活动设有自动门以打开或盖合作业窗口，使得在需要换电时，自动门打开，无需换电时，自动门关闭，从而对作业内的换电装置等设备进行了很好的防护，延长了作业仓内各设备的使用寿命，也为其工作性能的可靠性和稳定性提供了保障。

30、所述换电站设有升降检测单元，所述升降检测单元用于检测所述充电位升降到预设高度，所述预设高度与所述换电平台所在的高度匹配；

31、和/或，所述换电站设有旋转检测单元，所述旋转检测单元用于检测所述换电平台旋转到预设位置，所述预设位置与待安装的满电电池包所在的所述充电位所处的位置相匹配。

32、本技术方案中，通过设置升降检测单元以对充电位的升降高度进行检测，升降检测单元与控制单元电连接，控制单元用于接收升降检测单元的信号并根据该信号控制立柱或充电位升降动作的启停，以使充电位能够上升或下降至与待安装的满电电池包所在充电位的高度相匹配的预设高度，确保换电平台与目标充电位的快速且精准的对接，以提升换电效率。

33、通过设置旋转检测单元以对换电平台的旋转角度进行检测，旋转检测单元与控制单元电连接，控制单元用于接收旋转检测单元的信号并根据该信号控制换电平台旋转动作的启停，以使换电平台能够旋转至与待安装的满电电池包所在的所述充电位所处的位置相匹配，确保了充电位与换电平台的快速且精准的对接，从而提升了换电效率。

34、由于采用了上述技术方案，本技术所取得的有益效果为：

35、本技术中的充电架既具有充电的功能，又能够在电动汽车换电的过程中，通过立柱的伸缩和/或充电层的升降，并配合换电平台的旋转，以实现目标充电位与换电停车位的对位，以便于后续的换电操作。本技术中换电平台的旋转式设计以及充电架的集成性设计，省却了需要借助穿梭车、码垛机、agv小车等对电池包的转运，从而降低了需要在换电站内对此类不同移动设备所需要进行的对位控制难度，不仅有助于减少换电站对于建设用地的需求，降低了制造成本，而且有助于提升换电效率，缩短驾乘人员的换电等待时长，提升驾乘人员的换电体验。

36、而且，与现有的换电时需要驶入换电集装箱内的技术方案相比而言，本技术中换电停车位所在的立体空间相对开阔，从而不会对驾乘人员产生特定场合的压抑感，驾乘人员在换电过程中可以拥有更为轻松、舒适、便捷的换电体验。

37、此外，本技术中的充电架设有多个充电层，每个充电层又设有多个充电位，从而使得充电架能够同时存储若干块电池，且充电架的分层立体式设计，所占用的空间较小，对于当前改造空间或使用空间具有局限性的特定区域，例如拥挤的城市、平面空间相对少的山区等，具有较高的应用价值。