一种适用于吊装式换电车辆的坑道式换电站
阅读说明：本技术 一种适用于吊装式换电车辆的坑道式换电站 (Tunnel type trades power station suitable for hoist and mount formula trades electric vehicle ) 是由 刘大为 姚帅 马满堂 李�昊 朱连峻 周科 刘明义 裴杰 曹传钊 朱勇 曹曦 于 2021-07-12 设计创作，主要内容包括：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。(The invention provides a tunnel type battery replacing station suitable for a hoisting type battery replacing vehicle, which comprises a supporting structure, a travelling beam, a travelling device, a charging seat, a battery pack and a sunken travelling lane, wherein the support structure is provided with a support frame; the traveling crane device comprises a supporting structure, a traveling crane device, a charging seat, a battery pack, a traveling crane device and a battery pack, wherein the traveling crane beam is arranged above the supporting structure, the traveling crane device is arranged on the traveling crane beam in a sliding manner, the charging seat is arranged on a horizontal line between the supporting structures and is positioned below the traveling crane beam, the battery pack is arranged on the charging seat to complete charging operation, and the traveling crane device is used for taking and placing the battery pack; the recessed traffic lane is disposed between the support structures below the traffic beam. The invention reduces the construction cost of the battery replacement station by about 60 percent by saving the expenses such as the workload of a foundation, the usage amount of steel and the like on the basis of basically not changing the selection of the original electric and mechanical equipment scheme, reduces the lifting height of the battery pack during battery replacement and greatly reduces the risk degree of personal accidents and fire disasters after the battery pack accident falls.)
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
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一，提供了一种适用于吊装式换电车辆的坑道式换电站，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。
有鉴于此，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。
前述的适用于吊装式换电车辆的坑道式换电站，凹陷行车道为以地平线为平面，向下挖出的容纳换电车辆的坑道式停车台。
前述的适用于吊装式换电车辆的坑道式换电站，凹陷行车道为船型结构包括两端的缓坡段和缓坡段之间的平台段；凹陷行车道最深高度平台段到地平线距离为3-4米，缓坡段的坡度小于20％。
本发明中凹陷行车道宽度为车宽度+1m，凹陷行车道的坡度满足车辆空载爬坡需求。
前述的适用于吊装式换电车辆的坑道式换电站，凹陷行车道底部两侧挖设排水沟，并在排水沟内设置排水系统。
本发明中排水系统至少包括设置备用水泵，在必要时进行排水作业。
前述的适用于吊装式换电车辆的坑道式换电站，凹陷行车道内设置自动升降台，换电车辆停至于自动升降台上，在凹陷行车道内实现上下升降。
前述的适用于吊装式换电车辆的坑道式换电站，充电座的高度不低于与换电车辆进入凹陷行车道最底部时的换电车辆的车顶高度。
前述的适用于吊装式换电车辆的坑道式换电站，行车梁的高度至少为充电座距离地平线的高度、行车装置底部距离行车梁高度和电池包高度三者之和。
前述的适用于吊装式换电车辆的坑道式换电站，支撑结构包括以地平线为基准的上层建筑支撑架以及以地平线为基准的下层建筑地基，地基设置在支撑架的下方；支撑架为若干个分别，对称设置在行车梁四周。
优通过以上技术方案，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，具有如下技术效果：
1.不改变原先电气和机械设备方案选型的基础上，建筑成本大幅降低，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％。
2.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。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为现有技术中换电站作业结构示意图。
图2为实施例2中提供的换电站作业结构示意图。
图3为实施例2中提供的换电站结构侧视示意图。
其中，1为地基，2为凹陷行车道，3为排水沟，4为充电座，5为地平线，6为电池包，7为行车装置，8为行车梁，9为支撑架，10为换电车辆，11为水泵。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1
如图1，提供了现有方案适用于吊装式换电车辆的换电站，包括支撑结构、行车梁8、行车装置7、充电座4、电池包6；其中，行车梁8设置在支撑结构上方，行车装置7滑动设置在行车梁8上，充电座4设置在支撑结构之间的地平线5上，位于行车梁8下方，电池包6在充电座4上完成充电作业，行车装置7对电池包6进行取放作业。对于现有方案，例如重型载重车辆顶部高度一般超过4米，提起电池包6后高度一般达到6米以上。考虑行车装置7的长度，一般行车梁8高达到7米左右，而支撑结构以及相应的地基1均需要按照相应的高度进行设计。另外，考虑行车装置7减小钢缆摆动幅度的需要，钢缆的长度必须控制在一定的范围内，因此充电座4的高度也需要相应太高至2米左右。
实施例2
如图3本实施例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8、行车装置7、充电座4、电池包6和凹陷行车道2；其中，行车梁8设置在支撑结构上方，行车装置7滑动设置在行车梁8上，充电座4设置在支撑结构之间的地平线5上，位于行车梁8下方，电池包6在充电座4上完成充电作业，行车装置7对电池包6进行取放作业；凹陷行车道2设置在支撑结构之间位于行车梁8下方。
本实施例中的凹陷行车道2为以地平线5为平面，向下挖出的容纳换电车辆10的坑道式停车台。可进一步理解为凹陷行车道2为船型结构包括两端的缓坡段和缓坡段之间的平台段；凹陷行车道2最深高度为3-4 米，缓坡段的坡度小于20％，坡度满足车辆空载爬坡需求。凹陷行车道2 宽度为车宽度+1m，其中根据规定车宽不超过3m，凹陷行车道2宽度为4m左右。
换电车辆10驶入凹陷行车道2后高度明显降低，从而换电站整体高度会大幅降低。由于高度降低后，地面建筑重量、系统刚度、抗风需求都会下降，钢材使用量可以降低70％以上，地基1投资也会大幅降低，充电座4的建设成本也会压缩。
为进一步优化本实施例，凹陷行车道2底部两侧挖设排水沟3，并在排水沟3内设置排水系统。本实施例中排水系统可理解为至少包括设置备用水泵11，在必要时进行排水作业。理解为保证在雨雪天气下的排水，在凹陷行车道2两边挖排水沟3，设置备用水泵11在必要时进行排水作业。
为进一步优化本实施例，充电座4的高度不低于与换电车辆10进入凹陷行车道2最底部时的换电车辆10的车顶高度。进一步的，行车梁8 的高度至少为充电座4距离地平线的高度与行车装置7底部距离行车梁8 高度之和。
支撑结构可理解为包括以地平线5为基准的上层建筑支撑架9以及以地平线5为基准的下层建筑地基1，地基1设置在支撑架9的下方；支撑架9为若干个分别，对称设置在行车梁8四周。
实施例3
本实施例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8、行车装置7、充电座4、电池包6和凹陷行车道2；其中，行车梁8设置在支撑结构上方，行车装置7滑动设置在行车梁8上，充电座4设置在支撑结构之间的地平线5上，位于行车梁8下方，电池包 6在充电座4上完成充电作业，行车装置7对电池包6进行取放作业；凹陷行车道2设置在支撑结构之间位于行车梁8下方。
本实施例中的凹陷行车道2为以地平线5为平面，向下挖出的容纳换电车辆10的坑道式停车台。可进一步理解为凹陷行车道2内设置自动升降台，换电车辆10停至于自动升降台上，在凹陷行车道2内实现上下升降；凹陷行车道2最深高度为3-4米。凹陷行车道2宽度为车宽度+1m，其中根据规定车宽不超过3m，凹陷行车道2宽度为4m左右。
相较于实施例2，本实施例使用自动升降机实现车辆的下沉，避免修葺较长的坡道，对于土地使用紧张的场景由一定优势。换电车辆10驶入凹陷行车道2后高度明显降低，从而换电站整体高度会大幅降低。由于高度降低后，地面建筑重量、系统刚度、抗风需求都会下降，钢材使用量可以降低70％以上，地基1投资也会大幅降低，充电座4的建设成本也会压缩。
为进一步优化本实施例，凹陷行车道2底部两侧挖设排水沟3，并在排水沟3内设置排水系统。本实施例中排水系统可理解为至少包括设置备用水泵11，在必要时进行排水作业。理解为保证在雨雪天气下的排水，在凹陷行车道2两边挖排水沟3，设置备用水泵11在必要时进行排水作业。
为进一步优化本实施例，充电座4的高度不低于与换电车辆10进入凹陷行车道2最底部时的换电车辆10的车顶高度。进一步的行车梁8的高度至少为充电座4距离地平线的高度、行车装置7底部距离行车梁高度和电池包6高度三者之和。
支撑结构可理解为包括以地平线5为基准的上层建筑支撑架9以及以地平线5为基准的下层建筑地基1，地基1设置在支撑架9的下方；支撑架9为若干个分别，对称设置在行车梁8四周。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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