[发明专利]一种适用于吊装式换电车辆的坑道式换电站

说明书

本发明提出了一种适用于吊装式换电车辆的坑道式换电站，包括支撑结构、行车梁、行车装置、充电座、电池包和凹陷行车道；其中，行车梁设置在支撑结构上方，行车装置滑动设置在行车梁上，充电座设置在支撑结构之间的地平线上，位于行车梁下方，电池包在充电座上完成充电作业，行车装置对电池包进行取放作业；凹陷行车道设置在支撑结构之间位于行车梁下方。本发明在基本不改变原先电气和机械设备方案选型的基础上通过节省地基工作量、钢材使用量等费用，降低换电站建筑成本约60％，且降低了换电时电池包的起吊高度，大幅降低了电池包事故跌落后的人身事故和火灾的风险危害程度。

技术领域

本发明涉及换电站建造技术领域，特别涉及到一种适用于吊装式换电车辆的坑道式换电站。

背景技术

锂离子电池和新能源电动车在近十年来逐渐成熟，在我国发展迅速。电能是未来汽车类交通工具的主要替代能源，因为电能可以由太阳能、水能、风能以及核能等多种清洁可再生能源转换得到，也可以减少国家对石油等不再生能源的依赖性。随着环境保护、低碳经济、降低能耗的理念为人们重视，汽车工业因其尾气排放污染环境、高能耗等一系列负效应，面临日益严峻的挑战。相对传统的燃油汽车，新能源汽车能够有效降低汽车排放废气污染。从环境角度讲，新能源汽车废气排出量比传统汽车可减少 92％-98％，从而实现交通能源多元化，保护环境；从能源角度讲，全球石油危机日益严重，汽车工业又是能耗的最大组成部分，新能源汽车的开发和使用有效解决了交通能源重消耗的问题，实现低碳经济可持续发展。

近年来，国家和地方层面都明确鼓励和扶持新能源汽车的推广使用。 2014年的政府工作报告再次明确提出“推广新能源汽车”，坚持发展新能源汽车的国家战略不变，以纯电驱动为新能源汽车发展和汽车工业转型的主要战略取向不变，规划确定的发展目标不变，政府扶持的政策取向不变等“四个不变”。为了加快推广新能源汽车，多地政府在购车补贴、充电桩建设、新车上牌等方面出台了相关规定。

新能源电动汽车能源补充可以分为插充和换电两种模式，其中在插充模式下，主要有购买电池初期成本高、充电时间长以及充电安全性低三大类问题，另外，插充模式下，新能源电动车充电负荷具有显著的时空随机性，对电网的运行和规划会带来不利影响。而换电模式配合大规模集中型充电已经成为当前电动汽车发展的另一个具备竞争力的商业技术模式，第一，该模式下可以有效减少电动汽车的能源补给时间。第二，该模式下可以集中管理充电安全性，保证电池系统的安全可靠性。第三，通过合理的商业运作模式，采用电池租赁方式，既可以有效控制商务成本，又可以集中有效的管控电池系统的溯源性。根据车辆类型的不同，一般可更换电池包安装的位置有底盘下方(轿车、SUV等乘用车)、车架侧/后方和车架上方(巴士、载重卡车、矿山机械重型车辆等)。不同的安装方式，换电的方法也不同。例如底盘下方一般采用下方托举式换电，车架侧/后方一般采用侧插式换电，车架上方一般采用吊装式换电。侧插式换电和吊装式换电适用场景不同，也各有优缺点，一般来讲侧插式换电车辆结构紧凑、换电站建筑部分投资较低；吊装式换电车辆恶劣路况的通过能力强、换电站机械部分投资较低。

对于吊装式换电站，由于电池包是用类似行车的机械装置吊取的，而行车安装在换电站的支撑结构之上，对于建筑基础和地面结构的强度要求较高，同时由于存在起吊高度的问题，换电站地面建筑也比较高。因此换电站建筑成本很高，大约占到了总投资的一半以上。虽然吊装式换电相对侧插式换电而言，对于机械对接精度的要求较低，因此设备投资成本较低，但是考虑到更高的建筑成本，换电站总体的投资基本持平。如何降低建筑成本，是提高吊装式换电站经济性的关键点。同时，由于起吊高度较高，换电区域属于作业危险区，理论上存在高空跌落风险，万一电池包高空跌落，可能造成火灾风险。

因此，如何在基本不改变原先电气和机械设备方案选型的基础上，可以大幅降低换电站土建成本、并降低高空跌落的风险产生是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容