石墨烯镁基固态储氢能源组更换设备

353 编辑：中冶有色技术网来源：福建省云网氢能源科技有限公司

2024-11-19 15:35:53

权利要求

1.一种石墨烯镁基固态储氢能源组更换设备，包括固态能源储氢更换基站和与其相互配套使用的固态储氢电池组，其特征在于：所述固态储氢电池组与所述固态能源储氢更换基站活动连接，所述固态储氢电池组通过所述固态能源储氢更换基站配合连接进行电池组更换;

所述固态储氢电池组包括用于存放固态储氢材料的圆柱形的壳体，所述壳体上设置有进出气阀门和插接口，所述壳体内设置有固体储氢腔，所述进出气阀门与所述固体储氢腔相互贯通;

所述固态能源储氢更换基站包括固定基座、设置于所述固定基座上的升降工作台和设置于所述升降工作台台面上的电池组更换设备，所述升降工作台通过升降电机驱动在所述固定基座上沿竖直方向上下升降，所述电池组更换设备包括升降支撑座和设置于所述升降工作台四个边角处的升降杆，各所述升降杆通过旋转电机驱动进行旋转，各所述升降杆均垂直于水平面，所述升降支撑座的四个边角处设置有升降螺纹孔，所述升降螺纹孔与所述升降杆相互配合，进而使所述升降支撑座沿竖直方向上下升降，所述升降支撑座上设置有若干用于放置所述固态储氢电池组的存放槽;

所述固态能源储氢更换基站上还设置有更换基座。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯镁基固态储氢能源组更换设备，其特征在于：所述固态能源储氢更换基站上设置有太阳能吸能板，水平面上所述太阳能吸能板的投影面完全覆盖所述固定基座和所述更换基座，并向四周延伸出50cm-100cm。

3.根据权利要求2所述的一种石墨烯镁基固态储氢能源组更换设备，其特征在于：所述壳体上设置有防护槽，所述防护槽将所述进出气阀门和所述插接口环绕包围，所述防护槽内设置有密封结构。

4.根据权利要求3所述的一种石墨烯镁基固态储氢能源组更换设备，其特征在于：所述密封结构包括设置于所述防护槽内侧壁上的第一环形凹槽和第二环形凹槽，所述第一环形凹槽内嵌设有第一密封橡胶圈，所述第二环形凹槽内嵌设有第二密封橡胶圈，所述第一环形凹槽和所述第二环形凹槽相互平行，所述第一环形凹槽设置于所述第二环形凹槽上方，所述第一密封橡胶圈为中空结构，所述第二密封橡胶圈为实心结构。

5.根据权利要求4所述的一种石墨烯镁基固态储氢能源组更换设备，其特征在于：所述升降支撑座始终平行于水平面，所述升降支撑座上位于所述升降螺纹孔内设置有伸缩凸块，所述伸缩凸块上设置有第一螺纹，所述升降杆的周侧面上设置有第二螺纹，所述伸缩凸块通过电机驱动沿所述升降螺纹孔的径向方向向外伸出或者向内回缩。

6.根据权利要求5所述的一种石墨烯镁基固态储氢能源组更换设备，其特征在于：径向方向上所述伸缩凸块占所述升降螺纹孔外圆周侧面面积的二分之一，当所述伸缩凸块向外伸出时，所述第一螺纹和所述第二螺纹相互啮合，当所述伸缩凸块向内回缩时，所述伸缩凸块的端面低于所述升降螺纹孔的内圆周侧面。

7.根据权利要求6所述的一种石墨烯镁基固态储氢能源组更换设备，其特征在于：所述升降支撑座上设置有第一顶推机构，所述升降工作台上设置有第二顶推机构，所述第一顶推机构和所述第二顶推机构相互配合将所述固态储氢电池组从所述存放槽内顶出。

8.根据权利要求7所述的一种石墨烯镁基固态储氢能源组更换设备，其特征在于：所述第一顶推机构包括设置于所述升降支撑座下底面的连接通孔和设置于所述连接通孔内的弹性顶推块，所述第二顶推机构包括设置于所述升降工作台的台面上的伸缩顶推杆和设置于所述伸缩顶推杆顶部的滚珠，所述伸缩顶推杆通过高强度弹簧实现在外力作用下的被动伸缩，当所述升降支撑座向所述升降工作台方向下落时，所述伸缩顶推杆进入所述连接通孔内并撞击所述弹性顶推块。

9.根据权利要求8所述的一种石墨烯镁基固态储氢能源组更换设备，其特征在于：所述连接通孔包括相互贯通的第一连接通孔的第二连接通孔，所述第一连接通孔与所述存放槽相互贯通，所述弹性顶推块设置于所述第一连接通孔内并通过高强度弹簧与所述第二连接通孔的内侧壁连接，所述弹性顶推块上设置有倾斜顶推面。

10.根据权利要求9所述的一种石墨烯镁基固态储氢能源组更换设备，其特征在于：所述弹性顶推块的自由端末端上设置有弹性缓冲垫。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及新能源电池组配套设备领域，尤其涉及一种石墨烯镁基固态储氢能源组更换设备。

背景技术

[0002]氢能制取、氢能储运、氢能应用三大环节中，储运环节是高效利用氢能的关键，也是影响氢能向大规模方向发展的重要环节。目前主要的氢储运方式分为高压气态储氢、低温液态储氢、固体材料储氢及有机液体储氢四种。国内气态形式储氢的方式占绝大多数，低温液态、固态等其他储氢技术仅有少量应用，总占比不到0.1%。

[0003]固态储氢是将氢存储在固体材料中，主流方式有物理吸附和化学氢化物储氢两种。优点是储氢压力较低、体积储氢密度高、可纯化氢气;缺点是质量储氢密度低、充放氢需要热交换。

[0004]将固态储氢技术应用于新能源电池组中，能够为电池组带来更好的使用效率同时因为采用固态储氢，其使用过程、运输过程和更换过程都更加安全，对车辆和使用者均不会造成安全隐患。

[0005]而当固态氢能源电池开始普及使用时，基础设施也必须第一时间进行配套，才能够对其快速发展提供强有力的辅助。

[0006]中国专利申请号为202310001245.5的发明专利公开了一种用于运行具有设备电池组的总量的电池组更换站的方法，其中该电池组更换站被设计用来准备好用于与技术设备中的设备电池组进行替换的设备电池组并且根据替换请求替换这些设备电池组，该方法具有如下步骤：为技术设备和电池组更换站提供使用模式，其说明了相关技术设备或电池组更换站的使用方式和/或运行方式;模拟多个替换场景，其中模拟在可能在相关的预测替换时间点提出替换请求的技术设备中使用准备好的电池组进行的电池组更换，根据使用模式来确定每个设备电池组的预测健康状态，根据在每个预测替换时间点的评价标准来确定经优化的替换场景;在存在替换请求时，按照经优化的替换场景将准备好的设备电池组分配给进行请求的设备。上述发明所提出的技术方案内容主要针对电池组在进行更换过程中可以进行对电池组的健康检测，针对固态固态储氢电池组在更换过程中的效率及密封性未进行改进，同时由于需要适配不同类型的车辆，本发明旨在提出一种车主能够自行更换电池组而无需专业人员及专业工具辅助的便利更换设备。

发明内容

[0007]因此，针对上述问题，本发明提出一种石墨烯镁基固态储氢能源组更换设备，通过改进电池组的结构和换电站配套设备，提升了固态储氢电池组更换过程中的效率同时提升了更换过程中的密封性，并且实现车主可以自行进行更换操作。

[0008]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种石墨烯镁基固态储氢能源组更换设备，包括固态能源储氢更换基站和与其相互配套使用的固态储氢电池组，所述固态储氢电池组与所述固态能源储氢更换基站活动连接，所述固态储氢电池组通过所述固态能源储氢更换基站配合连接进行电池组更换;

所述固态能源储氢更换基站上还设置有更换基座。

[0009]进一步的，所述固态能源储氢更换基站上设置有太阳能吸能板，水平面上所述太阳能吸能板的投影面完全覆盖所述固定基座和所述更换基座，并向四周延伸出50cm-100cm。

[0010]进一步的，所述壳体上设置有防护槽，所述防护槽将所述进出气阀门和所述插接口环绕包围，所述防护槽内设置有密封结构。

[0011]进一步的，所述密封结构包括设置于所述防护槽内侧壁上的第一环形凹槽和第二环形凹槽，所述第一环形凹槽内嵌设有第一密封橡胶圈，所述第二环形凹槽内嵌设有第二密封橡胶圈，所述第一环形凹槽和所述第二环形凹槽相互平行，所述第一环形凹槽设置于所述第二环形凹槽上方，所述第一密封橡胶圈为中空结构，所述第二密封橡胶圈为实心结构。

[0012]进一步的，所述升降支撑座始终平行于水平面，所述升降支撑座上位于所述升降螺纹孔内设置有伸缩凸块，所述伸缩凸块上设置有第一螺纹，所述升降杆的周侧面上设置有第二螺纹，所述伸缩凸块通过电机驱动沿所述升降螺纹孔的径向方向向外伸出或者向内回缩。

[0013]进一步的，径向方向上所述伸缩凸块占所述升降螺纹孔外圆周侧面面积的二分之一，当所述伸缩凸块向外伸出时，所述第一螺纹和所述第二螺纹相互啮合，当所述伸缩凸块向内回缩时，所述伸缩凸块的端面低于所述升降螺纹孔的内圆周侧面。

[0014]进一步的，所述升降支撑座上设置有第一顶推机构，所述升降工作台上设置有第二顶推机构，所述第一顶推机构和所述第二顶推机构相互配合将所述固态储氢电池组从所述存放槽内顶出。

[0015]进一步的，所述第一顶推机构包括设置于所述升降支撑座下底面的连接通孔和设置于所述连接通孔内的弹性顶推块，所述第二顶推机构包括设置于所述升降工作台的台面上的伸缩顶推杆和设置于所述伸缩顶推杆顶部的滚珠，所述伸缩顶推杆通过高强度弹簧实现在外力作用下的被动伸缩，当所述升降支撑座向所述升降工作台方向下落时，所述伸缩顶推杆进入所述连接通孔内并撞击所述弹性顶推块。

[0016]进一步的，所述连接通孔包括相互贯通的第一连接通孔的第二连接通孔，所述第一连接通孔与所述存放槽相互贯通，所述弹性顶推块设置于所述第一连接通孔内并通过高强度弹簧与所述第二连接通孔的内侧壁连接，所述弹性顶推块上设置有倾斜顶推面。

[0017]进一步的，所述弹性顶推块的自由端末端上设置有弹性缓冲垫。

[0018]通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明相较于现有的新能源换电基础建设，其优势在于：本发明主要适配石墨烯镁基固态储氢能源电池，而非常规的磷酸铁锂电池或者是三元锂电池，使用过程中本发明所提出的电池组能够进行灵活更换，做到类似油车加油一样的效率，而最大的优势还体现在驾驶员可以自行完成换电工作，提高了换电效率同时减少人力物力资源的损耗，同时相较于常规的锂电池，固态氢能源电池能够带来更高效的充放电效率，并且单位体积内其能够储存的电量更多，同时由于采用固态储氢技术，将氢气以固态形式进行储存，使用过程中通过化学反应将固态储氢材料中的氢气释放出来为车辆进行能量提供，避免了常规电池可能存在的燃烧和爆炸的问题，同时也避免了氢气使用过程中可能导致的爆炸问题，具体在于：本发明中的固态储氢电池组上设置有进出气阀门和插接口，其中进出气阀门和插接口通过防护槽进行防护，保证了进出气阀门在与车辆配合进行工作或者在与固态能源储氢更换基站进行配合时均能够做到安全性的保证;同时本发明中的固态能源储氢更换基站是用于存放固态储氢电池组，其结构上的改进在于：通过设置有升降工作台，升降工作台可沿竖直方向上下升降，保证了其上方的升降支撑座高度可以伴随升降工作台的上下升降进行高度微调，目的就是使得存放于升降支撑座上的固态储氢电池组能够适配车辆高度，便于驾驶员在合适高度将固态储氢电池组从升降支撑座上取出或者放入，而如果高度不合适，对于长筒形的电池组来说其取放都十分不便，而对于升降工作台的高度驾驶员可以通过集成控制器对其进行灵活按需调节，通过设置有更换基座，则是为了对固态储氢电池组进行充气作业。

[0019]2、本发明中通过在固态能源储氢更换基站上设置有太阳能吸能板，通过太阳能吸能板吸收太阳能，进而转化为电能，为固态能源储氢更换基站提供基础的电力，如中央控制电脑的供能和各类电机的供能作业，做到资源合理利用同时能够降低产生的能耗，更加环保，同时太阳能吸能板设置面积为水平面投影上向四周延伸出50-100cm，保证了在阴雨天也能够充当遮雨板对固态能源储氢更换基站进行保护。

[0020]3、通过在防护槽上设置有密封结构，密封结构能够保证电池组在使用过程中或者在充气过程中其端口能够与配套端口紧密配合。

[0021]4、本发明中的升降支撑座与升降工作台的配合方式为通过设置于升降工作台上的升降杆与升降支撑座上的升降螺纹孔相互啮合进而通过升降杆的转动带动升降支撑座上升，升降支撑座在完成电池组替换后再升降杆带动下上升至与更换基座相互配合后进行空电池组的更换。

[0022]5、本发明中通过对设备结构上的改进，进而可以减少能耗，具体为通过改进升降杆的结构和升降螺纹孔的结构，通过二者的配合来保证升降支撑座的匀速上升和快速下降，其中升降螺纹孔内设置有伸缩凸块，伸缩凸块上设置有第一螺纹，当升降支撑座需要通过升降杆驱动上升时，伸缩凸块向外伸出使第一螺纹和第二螺纹相互啮合，此时在螺纹啮合作用下升降支撑座伴随升降杆转动而上升，而当升降支撑座与更换基座配合进行空电池组的替换作业后需要下降至更换位时，进行升降杆的逆向转动使升降支撑座进行下沉，并且在升降支撑座靠近所述升降工作台顶面8-10cm的时候升降杆停止驱动，升降支撑座通过自身重力自然下落，此时设备没有驱动力进行驱动，升降支撑座采用自然下落的方式，一方面节约能源，另一方面能够在自然下落的过程中形成重力势能，使得升降支撑座上的第一顶推机构以一定的力度撞击升降工作台上的第二顶推机构，撞击的过程中第一顶推机构和第二顶推机构会相互抵触连接，具体为：伸缩顶推杆的顶端撞击连接通孔内的弹性顶推块，弹性顶推块上的倾斜顶推面在受到伸缩顶推杆的撞击作用下会为弹性顶推块提供一个水平方向的力，且该力指向所述存放槽，即弹性顶推块会将存放槽内的已经完成充气的电池组向外推出一小段距离，便于驾驶员将电池组取出进行使用，同时这个顶推过程能够进行自我恢复，自我恢复体现在伸缩顶推杆及弹性顶推块上均设置有高强度弹簧，而在高强度弹簧的作用下，升降支撑座只有在自然下落并接触升降工作台的一瞬间第一顶推机构和第二顶推机构才会进行工作，而后会马上恢复初始状态。

[0023]6、本发明通过在弹性顶推块的自由端末端设置有弹性缓冲垫，能够保证当弹性顶推块接触电池组并将其向外顶出的过程中为二者之间的撞击提供缓冲，一方面保护了电池组，另一方面延长弹性顶推块的使用寿命。

附图说明

[0024]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明立体结构示意图(未放置固态储氢电池组);

图2为本发明另一视角立体结构示意图(未放置固态储氢电池组);

图3为本发明正面结构示意图;

图4为本发明侧面结构示意图;

图5为本发明升降支撑座俯视结构示意图(带升降螺纹孔结构放大图);

图6为本发明升降杆与升降螺纹孔配合结构剖视图;

图7为本发明第一顶推机构和第二顶推机构配合结构图;

图8为本发明固态储氢电池组内部结构示意图;

图9为本发明密封结构内部结构剖视图。

具体实施方式

[0025]为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

[0026]请参阅图1-图9，本发明提供一种石墨烯镁基固态储氢能源组更换设备，包括固态能源储氢更换基站和与其相互配套使用的固态储氢电池组，所述固态储氢电池组与所述固态能源储氢更换基站活动连接，所述固态储氢电池组通过所述固态能源储氢更换基站配合连接进行电池组更换;

所述固态储氢电池组包括用于存放固态储氢材料的圆柱形的壳体9，所述壳体9上设置有进出气阀门95和插接口94，所述壳体9内设置有固体储氢腔93，所述进出气阀门95与所述固体储氢腔93相互贯通，所述固体储氢腔93外圆周侧壁上设置有电加热装置92，所述电加热装置与所述插接口94电连接用于通电后为所述固体储氢腔93进行加热释放能量，所述电加热装置92为公知结构，本实施例中采用电陶加热技术，用于提升加热速度和加热效率;所述壳体9上设置有防护槽91，所述防护槽91将所述进出气阀门95和所述插接口94环绕包围，所述防护槽91内设置有密封结构，所述密封结构包括设置于所述防护槽内侧壁上的第一环形凹槽911和第二环形凹槽913，所述第一环形凹槽911内嵌设有第一密封橡胶圈912，所述第二环形凹槽913内嵌设有第二密封橡胶圈914，所述第一环形凹槽911和所述第二环形凹槽913相互平行，所述第一环形凹槽911设置于所述第二环形凹槽913上方，所述第一密封橡胶圈912为中空结构，所述第二密封橡胶圈914为实心结构。

[0027]所述固态能源储氢更换基站包括固定基座1、设置于所述固定基座1上的升降工作台11和设置于所述升降工作台11台面上的电池组更换设备，所述升降工作台11通过升降电机驱动在所述固定基座1上沿竖直方向上下升降，其中该升降技术为公知技术，升降工作台11上下升降的目的在于调节其自身高度用于适配不同的车辆高度，方便电池组更换，所述电池组更换设备包括升降支撑座2和设置于所述升降工作台11四个边角处的升降杆3，各所述升降杆3通过旋转电机驱动进行旋转，各所述升降杆3均垂直于水平面，所述升降支撑座2的四个边角处设置有升降螺纹孔22，所述升降螺纹孔22与所述升降杆3相互配合，进而使所述升降支撑座2沿竖直方向上下升降，所述升降支撑座2上设置有3个用于放置所述固态储氢电池组的存放槽21，实际使用过程中存放槽21数量按需进行设定，本发明并不做数量限定;

所述固态能源储氢更换基站上还设置有更换基座4，更换基座4上设置有更换槽41，更换槽41内集成设置有自动化更换和对固态储氢电池组进行氢气补充的设备，在此不多赘述。

[0028]所述固态能源储氢更换基站上设置有太阳能吸能板5，水平面上所述太阳能吸能板5的投影面完全覆盖所述固定基座1和所述更换基座4，并向四周延伸出100cm;

所述升降支撑座2始终平行于水平面，所述升降支撑座2上位于所述升降螺纹孔22内设置有伸缩凸块221，所述伸缩凸块221上设置有第一螺纹222，所述升降杆3的周侧面上设置有第二螺纹31，所述伸缩凸块221通过电机驱动沿所述升降螺纹孔22的径向方向向外伸出或者向内回缩，其中第二螺纹31为常规化设计，故在图1-图4中未进行详细示出，第二螺纹孔31在轴向方向上贯通所述升降杆3;

径向方向上所述伸缩凸块221占所述升降螺纹孔22外圆周侧面面积的二分之一，当所述伸缩凸块221向外伸出时，所述第一螺纹222和所述第二螺纹31相互啮合，当所述伸缩凸块221向内回缩时，所述伸缩凸块221的端面低于所述升降螺纹孔22的内圆周侧面，二者差值为1mm。

[0029]所述升降支撑座2上设置有第一顶推机构，所述升降工作台11上设置有第二顶推机构，所述第一顶推机构和所述第二顶推机构相互配合将所述固态储氢电池组从所述存放槽21内顶出，所述第一顶推机构包括设置于所述升降支撑座2下底面的连接通孔8和设置于所述连接通孔8内的弹性顶推块811，所述第二顶推机构包括设置于所述升降工作台11的台面上的伸缩顶推杆7和设置于所述伸缩顶推杆7顶部的滚珠71，所述伸缩顶推杆7通过高强度弹簧A实现在外力作用下的被动伸缩，当所述升降支撑座2向所述升降工作台11方向下落时，所述伸缩顶推杆7进入所述连接通孔8内并撞击所述弹性顶推块811，所述连接通孔8包括相互贯通的第一连接通孔81的第二连接通孔82，所述第一连接通孔81与所述存放槽21相互贯通，所述弹性顶推块811设置于所述第一连接通孔81内并通过高强度弹簧A与所述第二连接通孔82的内侧壁连接，其中高强度弹簧A采用左右两端分别设置，两高强度弹簧A中留有供伸缩顶推杆7进出的通道，所述弹性顶推块811上设置有倾斜顶推面812，所述弹性顶推块811的自由端末端上设置有弹性缓冲垫，其中弹性缓冲垫为橡胶垫，其采用热熔技术直接包覆于所述弹性顶推块811的自由端末端。

[0030]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

[0031]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

说明书附图(9)