一种微型换电平台、微型物流车以及微型换电系统的制作方法

1.本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种微型换电平台、微型物流车以及微型换电系统。


背景技术：

2.在现有的新能源汽车中，不同车型通常设置有不同的电池包(即每种车型配备的电池包容量固定，无法根据里程需求进行更换)。同时为了尽可能满足更远的续航要求，现有的电池包通常体积、电池容量和重量都较大，需要特殊的换电设备才可进行换电，且无法实现用户自行换电，需要较高的电站维护成本。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例提供一种微型换电平台、微型物流车以及微型换电系统，将已有的大容量电池包拆分为多个电池包，并通过设置多个电池支路、以及在各个电池支路上设置不同数量的电池包，组成可以提供不同电量的微型换电平台，达到根据实际的里程需求进行换电的目的。同时各个电池包的体积和重量较小，可以实现用户自行换电的需求，无需借助昂贵的大型换电设备，有效节约换电站的使用成本。
4.为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种微型换电平台。
5.本发明实施例的一种微型换电平台的总电量为4800～43800wh；所述微型换电平台包括：多个电池支路、以及容纳所述电池支路对应电池包的电池仓，每个所述电池支路中包括串联的多个电池包，每个所述电池仓中容纳有一个或多个所述电池支路的电池包；各个所述电池支路的支路电压为96-292v；所述微型换电平台通过线束与外部车辆上的配电单元实现电连接，以实现为所述外部的配电单元供电。
6.可选地，每个所述电池支路中串联的电池包的数量为2至4个，每个所述电池包的电压为48～73v，电量为2400～4380wh。
7.可选地，每个所述电池包由串联的14～20个电芯组成，每个电芯的容量为50～60ah。
8.可选地，在所述电池包为三元锂电池或锰酸锂电池时，每个所述电池包的电压为51.1～73v，电量为2555～4380wh。
9.可选地，在所述电池包为磷酸铁锂电池时，每个所述电池包的电压为48～64v，电量为2400～3520wh。
10.可选地，所述电池仓采用以下任意一种或多种安装方式安装在所述车辆的车体上，所述安装方式包括：悬吊、翻转、斜插。
11.可选地，所述电池仓外侧设置有多个固定支架；在采用悬吊的方式安装电池仓时，通过将多个所述固定支架分别与车体的上车架和下车架固定连接，使得所述电池仓安装在所述上车架与所述下车架之间。
12.可选地，在采用翻转的方式安装所述电池仓时，通过将旋转轴穿过所述固定支架
以车架上的支撑座，使得所述电池仓通过所述旋转轴与所述车体连接为一体，并能够以所述旋转轴为轴心进行翻转。
13.可选地，在采用斜插方式安装所述电池仓时，通过焊接的方式，将所述电池仓外框焊接在所述车体的车厢内部。
14.可选地，所述电池包的重量不大于28kg。
15.可选地，在所述电池包上设置有一个或多个提手。
16.为实现上述目的，根据本发明实施例的又一方面，提供了一种微型物流车。
17.本发明实施例的一种微型物流车包括：上述微型换电平台、车辆本体以及配电单元；其中，所述微型换电平台通过线束与所述配电单元实现电连接，以实现为所述配电单元供电，使得所述配电单元驱动所述车辆本体工作。
18.为实现上述目的，根据本发明实施例的又一方面，提供了一种微型换电系统。
19.本发明实施例的一种微型换电系统包括：上述微型物流车、移动终端以及换电柜；其中，所述微型物流车将所述微型物流车中各个所述电池包的剩余电量以及安装位置发送至所述移动终端；所述换电柜将换电柜的地理位置以及所述换电柜中电池的充电情况发送至所述移动终端；所述移动终端用于向用户展示所述电池包的剩余电量、安装位置、以及所述换电柜的地理位置和充电情况。
20.可选地，在任一所述电池包的剩余电量低于预设阈值时，所述移动终端向所述用户展示换电提示信息，以提示所述用户需要更换的目标电池包的安装位置、以及可用的换电柜的地理位置。
21.上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：将已有的大容量电池包拆分为多个电池包，并通过设置多个电池支路、以及在各个电池支路上设置不同数量的电池包，组成可以提供不同电量的微型换电平台，达到根据实际的里程需求进行换电的目的。同时各个电池包的体积和重量较小，可以实现用户自行换电的需求，无需借助昂贵的大型换电设备，有效节约换电站的使用成本。
22.上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。
附图说明
23.附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：
24.图1是根据本发明实施例的微型换电平台中电池仓、电池包以及配电单元之间的连接关系图；
25.图2是根据本发明实施例的在采用悬吊的安装方式时电池仓与车体的安装位置关系图；
26.图3是根据本发明实施例的在采用悬吊的安装方式时电池仓与上车架的位置关系图；
27.图4是根据本发明实施例的在采用悬吊的安装方式时电池仓与下车架的位置关系图；
28.图5是根据本发明实施例的在采用翻转的安装方式时电池仓与车体的安装位置关系图；
29.图6是根据本发明实施例的在采用翻转的安装方式时电池仓与车体的位置关系图；
30.图7是根据本发明实施例的在采用斜插的安装方式时电池仓与车体的位置关系图；
31.图8是根据本发明实施例的微型物流车、移动终端、以及换电柜之间交互的示意图。
32.附图标记如下：
33.1-电池仓11-固定支架2-电池包3-车体31-上车架32-下车架33-支撑座34-螺栓4-旋转轴
具体实施方式
34.以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
35.需要指出的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。
36.根据本发明实施例的提供的一种微型换电平台，图1示出了微型换电平台中电池仓、电池包以及配电单元之间的连接关系。从图1可以看出，本发明实施例的微型换电平台包括：多个电池支路、以及容纳电池支路对应电池包的电池仓1，每个电池支路中包括串联的多个电池包2，每个电池仓1中容纳有一个或多个电池支路的电池包2；微型换电平台通过线束与外部车辆上的配电单元实现电连接，以实现为外部的配电单元供电。
37.其中，微型换电平台的总电量为4800～43800wh，由于电池支路的设定、以及每个电池支路上串联的电池包数量均是可以根据实际需要进行设置的，因此微型换电平台的总电量是可调的。需要说明的是，电量与车辆的行驶里程通常是正相关的，因此可以根据实际需要的里程选择不同的电量，在里程较短时选择安装少量的电池包2，而在里程较远时选择安装多个电池包2，减少用户的购车成本，同时提高换电效率。
38.另外，对应于不同车型，可组成的微型换电平台的支路电压不同，通常每种车型对应有固定的微型换电平台，因此各个电池支路的支路电压也是不同的，即支路电压范围为96-292v。
39.在本发明实施例中，每个电池支路中串联的电池包的数量为2至4个，每个电池包2的电压为48～73v，电量为2400～4380wh。例如，在单个电池包2的电压为48v，支路上串联2个时，支路电压即为48*2＝96v；当单个电池包2的电压为73v，支路上串联4个时，支路电压即为73*4＝292v。可见，在电池包2电压不同，且串联数量不同时，电池支路的支路电压也不相同。
40.对于电池包来说，材料的不同以及串联的电芯数量不同均会导致电压不同。因此一种可选的实施例中，可以采用不同数量的电芯制备电池包，即每个电池包2由串联的14～20个电芯组成，每个电芯的容量为50～56ah。具体地，可以根据实际需要对电芯的个数进行设置，本发明对此不做限定。而对于电池材料，可以包括三元锂电池、锰酸锂电池以及磷酸
铁锂电池。
41.不同电池材料下不同电芯数量所得到的电池包2的电压，见下表1和表2。
42.表1三元锂电池、锰酸锂电池组成的微型换电平台电压
[0043][0044][0045]
表2磷酸锂铁电池组成的微型换电平台电压
[0046][0047]
从上表1和表2可以看出，不同电池材料下不同的电芯数量，所组成的电池包的电压不同，进而在中串联的电池包数量不同时，组成的支路电压(即微型换电平台电压)不同，可以满足不同车型对于不同电压的要求。
[0048]
同样，在各个电池包电压不同的基础上，各个电池包对应的电量也不同，进而在设置不同支路数量的情况下，所组成的微型换电平台的总电量不同，具体见表3和表4。其中，一种可选的实施例，支路数量设置为2-5个，每个支路上的电池包数量为2个。
[0049]
表3三元锂电池、锰酸锂电池组成的微型换电平台总电量
[0050][0051]
其中，具体计算过程以串联14个电芯数量为例，在单体电芯量为50ah时，单包电量的最小值为2555，最大值为3650。因此在一个支路上串联2个电池包时，每个支路上的支路电量最小值为2555*2＝5110，最大值为3650*2＝7300。进一步，总电量为各支路电量的和，即在支路数量为1时，总电量的最小值＝5110，支路数量为2时，总电量的最小值＝5110*2＝10220。以此类推。需要说明的是，在实际使用过程中，多个支路同时供电时(例如4-5支路)，根据所需电压的不同优选使用电芯串联数量较少的小电量电池包(例如14个或15个)进行组合，本发明对此不做限定。
[0052]
表4磷酸锂铁电池组成的微型换电平台总电量
[0053][0054]
根据上表1至表4可知，本发明实施例中，在电池包2为三元锂电池或锰酸锂电池
时，每个电池包2的电压为51.1～73v，电量为2555～4088wh；在电池包2为磷酸铁锂电池时，每个电池包2的电压为48～64v，电量为2400～3520wh。
[0055]
通过上述多种电池包2的组合方式，可以保证每个电池包2的重量不大于28kg，且在电池包2上设置有一个或多个提手，便于用户自行进行换电操作，而无需借助昂贵的换电设备。同时可以根据实际里程需求，对电量进行控制，即在短里程配运(如30km～90km)时，在一个或两个支路安装电池包2，而在长里程配运(如90km～180km)时，在多个支路全部安装电池包2以保证电量充足。
[0056]
图2至图5对本发明实施例提供的电池仓的安装方式进行了说明。在本发明实施例中，电池仓1可以采用以下任意一种或多种安装方式安装在车辆的车体3上，安装方式包括：悬吊、翻转、斜插。具体地，图2示出了悬吊的电池仓1与车体3的整体位置关系；图3和图4示出了在采用悬吊的安装方式时，电池仓1与车体3的位置关系；图5示出了翻转的电池仓1与车体3的整体位置关系；图6示出了在采用翻转的安装方式时，电池仓1与车体3的位置关系；图7示出了在采用斜插的安装方式时，电池仓1与车体3的位置关系。
[0057]
在本发明实施例中，如图2至图4所示，以车架部分暴露在外的卡车为例，在电池仓1外侧设置有多个固定支架11，在采用悬吊的方式安装电池仓1时，通过将多个固定支架11分别与车体的上车架31和下车架32固定连接，使得电池仓1安装在上车架31与下车架32。其中，固定连接可以选择螺栓螺母连接，即通过螺栓34贯穿固定支架11上的通孔以及上车架31上的通孔，实现固定连接。
[0058]
其中，在固定支架11上可以设置有减震连接件，减震连接件进一步包括内圈、减震体和外圈，减震体镶嵌于内圈和外圈之间。通过在固定支架11上设置减震连接件，可以保护固定支架与上车架31和下车架32固定连接时的稳定性。在进一步可选的实施例中，减震体的材质为橡胶，内圈和外圈的材质为铁，减震连接件由内圈、减震体和外圈铸造加工而成。
[0059]
另外，电池仓1上可以进一步包括电池仓体、电池仓盖、以及多个用于容纳电池包2的仓格。其中，多个仓格由电池仓体和电池仓盖围成，且多个仓体悬置架分别设置于电池仓体相对的两个外侧面上，电池仓盖与其中一个外侧面的一端活动连接。具体地，活动连接可以为转轴连接。
[0060]
在本发明实施例中，用于悬挂安装的电池仓1包括开闭控制器，其中：开闭控制器包括控制电机、电机推杆、开闭锁止杆和开关控制拨片，控制电机、电机推杆、开闭锁止杆和开关控制拨片顺次连接；控制电机带动电机推杆线性运动，开闭锁止杆在电机推杆的推动下与开关控制拨片卡合或者松开，控制电池仓盖相对于电池仓体处于锁定状态或者解锁状态。通过设置开闭控制器可以实现电池仓1仓盖的自动开关和闭合，提高自动化程度以及用户的使用体验。
[0061]
在采用翻转的方式安装电池仓1时，如图5和图6所示，通过将旋转轴4穿过固定支架11以车架3上的支撑座33，使得电池仓1通过旋转轴4与车体3连接为一体，并能够以旋转轴4为轴心进行翻转。其中支撑座33优选设置在下车架32上，以便于电池仓1进行翻转。
[0062]
本发明实施例中，电池仓1包括多个用于容纳电池包2的仓格，电池仓1通过第一连接支架与车架3固定连接、通过第二连接支架与车架3活动连接，使得电池仓1相对于车身转动，以将电池包2置入或者取出仓格。
[0063]
其中，第一连接支架包括第一三角架、第二三角架和翻转轴承，第一三角架和第二
三角架上分别加工有第一u型槽和第二u型槽，翻转轴承的外圈套接于第一u型槽和第二u型槽。第一连接支架还包括第一抵接爪和第二抵接爪，第一抵接爪的第一平板上加工有第一安装孔、第二抵接爪的第三平板加工有第二安装孔，翻转轴承的内圈的一端穿过第一u型槽后固定于第一安装孔，翻转轴承的内圈的另一端穿过第二u型槽后固定于第二安装孔。第一抵接爪的第二平板和第二抵接爪的第四平板分别固定连接于车体3底部的下车架32上。
[0064]
另外，通过翻转方式安装的电池仓1上可以进一步包括电池仓体、电池仓盖、以及多个用于容纳电池包2的仓格。其中，多个仓格由电池仓体和电池仓盖围成，且多个仓体悬置架分别设置于电池仓体相对的两个外侧面上，电池仓盖与其中一个外侧面的一端活动连接。具体地，活动连接可以为转轴连接。
[0065]
在本发明实施例中，用于翻转安装的电池仓1也可以包括开闭控制器，其中：开闭控制器包括控制电机、电机推杆、开闭锁止杆和开关控制拨片，控制电机、电机推杆、开闭锁止杆和开关控制拨片顺次连接；控制电机带动电机推杆线性运动，开闭锁止杆在电机推杆的推动下与开关控制拨片卡合或者松开，控制电池仓盖相对于电池仓体处于锁定状态或者解锁状态。通过设置开闭控制器可以实现电池仓1仓盖的自动开关和闭合，提高自动化程度以及用户的使用体验。
[0066]
由于不同车型的车体3结构不同，在某些车型上不存在可以安装电池仓1的上车架31或下车架32，或者上车架31与下车架32之间的间距过小，无法安装电池仓1或者从电池仓1中取用电池包2，因此还设置有斜插的安装方式。如图7所示，以厢式货车为例，在采用斜插方式安装电池仓1时，通过焊接的方式，将电池仓1外框焊接在车体3的车厢内部。具体安装位置设置在车厢中便于电池包2装卸的位置，本发明对此具体不做限定。
[0067]
根据本发明实施例的技术方案，将已有的大容量电池包拆分为多个电池包，并通过设置多个电池支路、以及在各个电池支路上设置不同数量的电池包，组成可以提供不同电量的微型换电平台，达到根据实际的里程需求进行换电的目的。同时各个电池包的体积和重量较小，可以实现用户自行换电的需求，无需借助昂贵的大型换电设备，有效节约换电站的使用成本。
[0068]
根据本发明实施例的又一方面，提供了一种微型物流车，包括上述微型换电平台、车辆本体以及配电单元；其中，微型换电平台通过线束与配电单元实现电连接，以实现为配电单元供电，使得配电单元驱动车辆本体工作。
[0069]
通过具备多种不同电压不同电流的微型换电平台，可以支持微型物流车的不同里程需求，一种可选的实施例中，微型物流车的配运里程不超过180km。
[0070]
根据本发明实施例的再一方面，提供了一种换电系统，包括上述微型物流车、移动终端以及换电柜；其中，微型物流车通过云端将微型物流车中各个电池包2的剩余电量以及安装位置发送至移动终端；换电柜通过云端将换电柜的地理位置以及换电柜中电池的充电情况发送至移动终端；移动终端用于向用户展示电池包2的剩余电量、安装位置、以及换电柜的地理位置和充电情况。
[0071]
在实际应用过程中，如图8所示，微型物流车与移动终端之间、以及移动终端和换电柜均可以通过云端交互，其中，移动终端以手机端为例，在手机端上即可以查看到微型物流车上电池的使用状态、剩余电量、安装位置等与电池包2相关的多种信息，也可以查询到附近的换电柜位置、换电柜中电池包的具体信息(具体可以包括电池材料、电池电流、电池
电压等等)、充电情况(换电柜中电池包中已充入的电量)等与换电柜相关的信息，以便于用户根据实际微型物流车所需要更换的电池包2寻找可以满足换电需求的对应的换电柜。
[0072]
在用户抵达换电柜后，可以通过手机端进行识别并打开换电柜，取出对应可用的电池包，并将车上电量耗尽的电池包放入换电柜的空闲位置，以使电量耗尽的电池包可以在换电柜中进行充电，并在充好后提供给后续的使用者重复多次使用，大大节约了运营成本。
[0073]
一种可选的实施例中，在任一电池包2的剩余电量低于预设阈值时，移动终端向用户展示换电提示信息，以提示用户需要更换的目标电池包的安装位置、以及可用的换电柜的地理位置。例如，剩余电量低于20％时向用户提示：剩余电量低，请尽快前往位于xx街yy小区的换电柜a进行换电。
[0074]
进一步可选的实施例中，在用户无法及时换电的情况下，可以对微型物流车的使用功率进行限制，以保证车辆的正常运行。其中，可以通过关闭不必要应用(例如蓝牙、座椅加热)的方式，来降低车辆的使用功率。
[0075]
根据本发明实施例提供的微型换电平台、微型物流车以及微型换电系统，将已有的大容量电池包改为多个电池包，并通过设置多个电池支路、以及在各个电池支路上设置不同数量的电池包，组成可以提供不同电量的微型换电平台，达到根据实际的里程需求进行换电的目的。同时各个电池包的体积和重量较小，可以实现用户自行换电的需求，无需借助昂贵的大型换电设备，有效节约换电站的使用成本。
[0076]
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：
1.一种微型换电平台，其特征在于，所述微型换电平台的总电量为4800～43800wh；所述微型换电平台包括：多个电池支路、以及容纳所述电池支路对应电池包的电池仓(1)，每个所述电池支路中包括串联的多个电池包(2)，每个所述电池仓(1)中容纳有一个或多个所述电池支路的电池包(2)；各个所述电池支路的支路电压为96-292v；所述微型换电平台通过线束与外部车辆上的配电单元实现电连接，以实现为所述外部的配电单元供电。2.根据权利要求1所述的微型换电平台，其特征在于，每个所述电池支路中串联的电池包的数量为2至4个，每个所述电池包(2)的电压为48～73v，电量为2400～4380wh；和/或，每个所述电池包(2)由串联的14～20个电芯组成，每个电芯的容量为50～60ah。3.根据权利要求1所述的微型换电平台，其特征在于，在所述电池包(2)为三元锂电池或锰酸锂电池时，每个所述电池包(2)的电压为51.1～73v，电量为2555～4380wh；和/或，在所述电池包(2)为磷酸铁锂电池时，每个所述电池包(2)的电压为48～64v，电量为2400～3520wh。4.根据权利要求1所述的微型换电平台，其特征在于，所述电池仓(1)采用以下任意一种或多种安装方式安装在所述车辆的车体(3)上，所述安装方式包括：悬吊、翻转、斜插。5.根据权利要求4所述的微型换电平台，其特征在于，所述电池仓(1)外侧设置有多个固定支架(11)；在采用悬吊的方式安装电池仓(1)时，通过将多个所述固定支架(11)分别与车体的上车架(31)和下车架(32)固定连接，使得所述电池仓(1)安装在所述上车架(31)与所述下车架(32)之间。6.根据权利要求5所述的微型换电平台，其特征在于，在采用翻转的方式安装所述电池仓(1)时，通过将旋转轴(4)穿过所述固定支架(11)以车架(3)上的支撑座(33)，使得所述电池仓(1)通过所述旋转轴(4)与所述车体(3)连接为一体，并能够以所述旋转轴(4)为轴心进行翻转。7.根据权利要求5所述的微型换电平台，其特征在于，在采用斜插方式安装所述电池仓(1)时，通过焊接的方式，将所述电池仓(1)外框焊接在所述车体(3)的车厢内部。8.根据权利要求1所述的微型换电平台，其特征在于，所述电池包(2)的重量不大于28kg；和/或，在所述电池包(2)上设置有一个或多个提手。9.一种微型物流车，其特征在于，包括：权利要求1至8中任一所述的微型换电平台、车辆本体以及配电单元；其中，所述微型换电平台通过线束与所述配电单元实现电连接，以实现为所述配电单元供电，使得所述配电单元驱动所述车辆本体工作。10.根据权利要求9所述的微型物流车，其特征在于，
所述微型物流车的配运里程不超过180km。11.一种微型换电系统，其特征在于，包括：权利要求9至10中任一所述的微型物流车、移动终端以及换电柜；其中，所述微型物流车将所述微型物流车中各个所述电池包(2)的剩余电量以及安装位置发送至所述移动终端；所述换电柜将换电柜的地理位置以及所述换电柜中电池的充电情况发送至所述移动终端；所述移动终端用于向用户展示所述电池包(2)的剩余电量、安装位置、以及所述换电柜的地理位置和充电情况。12.根据权利要求11所述的微型换电系统，其特征在于，还包括：在任一所述电池包(2)的剩余电量低于预设阈值时，所述移动终端向所述用户展示换电提示信息，以提示所述用户需要更换的目标电池包的安装位置、以及可用的换电柜的地理位置。

技术总结
本发明公开了一种微型换电平台、微型物流车以及微型换电系统，涉及新能源汽车技术领域。该微型换电平台的总电量为4800～43800wh；包括：多个电池支路、以及容纳电池支路对应电池包的电池仓，每个电池支路中包括串联的多个电池包，每个电池仓中容纳有一个或多个电池支路的电池包；各个电池支路的支路电压为96-292v；微型换电平台通过线束与外部车辆上的配电单元实现电连接，以实现为外部的配电单元供电。该实施方式通过设置多个电池支路、以及在各个电池支路上设置不同数量的电池包，组成可以提供不同电量的微型换电平台，达到根据实际的里程需求进行换电的目的。同时电池包的体积和重量较小，可以实现用户自行换电的需求，有效节约换电站的使用成本。效节约换电站的使用成本。效节约换电站的使用成本。


技术研发人员：郑福荣 石彪
受保护的技术使用者：四川到恩科技有限公司
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/6/28