CN104842964A - 电动车辆的电池更换设备 - Google Patents

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江华
孙杰
张海玮
袁恩烈
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60SSERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S5/00Servicing, maintaining, repairing or refitting of vehicles
    • B60S5/06Supplying batteries to, or removing batteries from, vehicles

Abstract

本发明揭示了一种电动车辆的电池更换设备,包括存储及充电装置和更换装置。存储及充电装置存储数个电池并为电池充电。更换装置具有至少两个电池工位,每一个电池工位能容纳一块电池,其中更换装置上在其中一个电池工位上具有一块已充电的电池,更换装置在存储及充电装置和更换工位之间移动。更换装置在更换工位等待,更换装置上的其中一个电池工位上具有一块已充电的电池,其中一个电池工位空闲。更换装置取下电动车辆上待充电的电池放置在空闲的电池工位上,并将已充电的电池装入电动车辆中。更换装置将待充电的电池放置到存储及充电装置中充电,更换装置从存储及充电装置中取出一块已充电的电池并放置在其中一个电池工位上。

Description

电动车辆的电池更换设备
技术领域
[0001] 本发明涉及电动车辆领域,更具体地说,涉及一种电动车辆的电池更换设备。
背景技术
[0002] 电动车辆由于对环境污染小,越来越收到重视。尤其在运输量大、车辆使用频率高的集装箱码头应用中,更加希望使用电动车辆来取代传统的柴油或者汽油车辆。
[0003]目前电动车辆遇到的主要问题在于电池,由于电池的续航能力有限,因此需要不断地更换电池或者对电池进行充电。现有的电动车辆的充电方式中,主要有整车充电和电池更换两种方式。整车充电主要应用于小型车辆,比如家用车。而大型车辆,比如电动公交车、电动运输车等等,由于电池容量大,充电时间长,通常采用的是电池更换的方式。
[0004] 专利号为200410090796,题为“一种电动公交系统”的专利申请揭示了一种电动公交系统,包括装备有卡式电池组和车载控制系统的电动公交车,设置于固定地点给电池组充电的充电站以及卡式电池组装卸装置,当所述电动公交车需要更换卡式电池组时,所述装卸装置取下所述电动公交车上的卡式电池组,并将已充好电的电池组安装到电动公交车上,所述充电站与所述装卸装置分别装备有控制系统,所述装卸装置控制系统、所述车载控制系统与所述充电站控制系统可相互间通讯。该电动公交系统根据大巴的结构特点,锂电池的块状较小,一次换电同时换4块锂电池。
[0005]公开号为TO2010/142688,题为“SYSTEM FOR REPLACING A BATTERY OF A GROUNDTRANSPORTAT1N VEHICLE, PARTICULARLY OF AN UNMANNED HEAVY-DUTY TRANSPORTAT1NVEHICLE FOR ISO CONTAINERS”(用于更换地面运输车辆,尤其是用于标准集装箱的自动重载运输车辆的电池的系统)的专利申请揭示了一种用于全自动码头的电动集装箱AGV的充/换电系统,主要包括充电架和能移动的更换装置。该系统根据电动集装箱AGV的特点,采用整块电池,电池的块状较大,容量较大,比较适合载重AGV使用。在更换时,一次性更换整个电池。按照W02010/142688所揭示的充/换电系统,在对AGV进行电池更换时,AGV行驶到更换工位,由更换装置首先从AGV上卸下待充电的电池,然后更换装置携带待充电的电池抵达充电架,在充电架上找到空的充电位将待充电的电池放入充电。然后更换装置再在充电架上寻找充满电的电池,找到并取下后,携带已充电的电池抵达更换工位再将其装到AGV上。这种工作方式存在一个显著的缺陷,在更换装置寻找空位、将待充电的电池放入充电架、寻找已充电的电池、将已充电的电池携带到更换工位的过程中,AGV必须在原地等待。这就使得AGV每次更换电池的等待时间较长,有效工作时间降低,对于码头的整体工作效率造成不利影响。
发明内容
[0006] 本发明旨在提出一种更高效的电池更换设备。
[0007] 根据本发明的一实施例,提出一种电动车辆的电池更换设备,包括存储及充电装置和更换装置。存储及充电装置存储数个电池并为电池充电。更换装置具有至少两个电池工位,每一个电池工位能容纳一块电池,其中更换装置上在其中一个电池工位上具有一块已充电的电池,更换装置在存储及充电装置和更换工位之间移动。更换装置在更换工位等待,更换装置上的其中一个电池工位上具有一块已充电的电池,其中一个电池工位空闲。电动车辆抵达更换工位,更换装置取下电动车辆上待充电的电池放置在空闲的电池工位上,并将已充电的电池装入电动车辆中。更换装置从更换工位移动到存储及充电装置,更换装置将待充电的电池放置到存储及充电装置中充电,更换装置从存储及充电装置中取出一块已充电的电池并放置在其中一个电池工位上。更换装置携带待充电的电池从存储及充电装置移动到更换工位。
[0008] 在一个实施例中,更换装置上具有上下布置的至少两个电池工位,更换装置包括升降机构。
[0009] 在一个实施例中,更换装置具有水平布置的至少两个电池工位,更换装置包括平移机构。
[0010] 在一个实施例中,更换装置具有水平布置的至少两个电池工位,更换装置包括旋转机构。
[0011 ] 在一个实施例中,更换装置沿轨道移动,轨道布置在存储及充电装置和更换工位之间。
[0012] 在一个实施例中,存储及充电装置是多层充电架。
[0013] 在一个实施例中,更换装置具有起升机构,起升机构的起升高度覆盖多层充电架的高度。
[0014] 本发明的电动车辆的电池更换设备上具有至少两个电池工位,在其中一个工位上具有一块已充电的电池。在电动车辆需要更换电池时,该电池更换设备能够利用已充电的电池先完成对电动车辆的电池更换,电动车辆完成电池更换后即可离开。然后电池更换设备将待充电电池转移到存储及充电装置中进行充电,并重新寻找一块完成充电的电池装载在电池更换设备上备用。这样,电动车辆的停留等待时间大为缩短,从而能够有效提高电动车辆的工作效率以及码头整体的工作效率。
附图说明
[0015] 本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显,在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征,其中:
[0016] 图1揭示了根据本发明的电动车辆的电池更换设备的一实施例的结构图,图1是侧面视图。
[0017] 图2揭示了根据本发明的电动车辆的电池更换设备的一实施例的结构图,图2是正面视图。
[0018] 图3揭示了根据本发明的电动车辆的电池更换设备的一实施例的结构图,图3是俯视图。
[0019] 图4揭示了根据本发明的电动车辆的电池更换设备中更换装置的第一实施例的结构图。
[0020] 图5揭示了根据本发明的电动车辆的电池更换设备中更换装置的第二实施例的结构图。
具体实施方式
[0021] 研宄W02010/142688所揭示的系统,其工作效率较低的原因是其电池更换装置仅具有一个电池工位,每次只能装载一块电池,因此只能先卸下待充电的电池,等待充电的电池放到充电架上后,电池工位空出,再装上已充电的电池,在此期间,AGV由于没有电池,只能在原地等待。
[0022] 本发明的电动车辆的电池更换设备中的更换装置具有至少两个电池工位,并且更换装置上保持载有一块已充电的电池,也确保至少有一个电池工位是空闲的。如此,当对电动车辆进行电池更换时,现将电动车辆上的待充电的电池卸下到空闲的电池工位上,然后立即将已充电的电池装到电动车辆上,完成电池更换。电动车辆完成电池更换后直接驶离,继续工作。而更换装置利用无电动车辆来更换电池的这段时间完成待充电的电池的充电、寻找并装载已充电的电池的工作,等待下一次的电池更换。如此,电动车辆更换电池的时间大大缩短,不需要等待更换装置完成上述的工作,可以提高电动车辆的有效工作时间,提升码头的整体工作效率。
[0023] 图1〜图3揭示了根据本发明的电动车辆的电池更换设备的一实施例的结构图,图1是侧面视图、图2是正面视图、图3是俯视图。如图所示,该电动车辆的电池更换设备包括:存储及充电装置102和更换装置104。存储及充电装置102存储数个电池并为电池充电。在一个实施例中,存储及充电装置102是多层充电架,多层充电架102上以阵列形式布置有数个电池充电位,每一个电池充电位能够容纳一块电池并对该电池进行充电。更换装置104具有至少两个电池工位,每一个电池工位能容纳一块电池,其中更换装置104上在其中一个电池工位上具有一块已充电的电池,并且在更换装置104上还保持一个空闲的电池工位。在图示的实施例中,更换装置104上具有两个电池工位,其中一个电池工位容纳已充电的电池,另一个电池工位容纳待充电的电池。更换装置104在存储及充电装置102和更换工位之间移动。在图示的实施例中,更换装置104沿轨道106移动,轨道106布置在存储及充电装置102和更换工位之间。轨道106平行于多层充电架102的长度方向,轨道106布置在多层充电架102的前方。为了能够抵达多层充电架上的各个层,更换装置104具有起升机构108,起升机构108的起升高度覆盖多层充电架的高度。
[0024] 参考图1〜图3所示,该电动车辆的电池更换设备的工作方式如下:
[0025] 更换装置104在更换工位等待,更换装置104上的其中一个电池工位上具有一块已充电的电池,其中一个电池工位空闲。电动车辆101抵达更换工位,更换装置104取下电动车辆上待充电的电池放置在空闲的电池工位上,然后将已充电的电池装入电动车辆101中。电动车辆101完成电池更换,驶离更换工位继续工作。
[0026] 在没有电动车辆101前来更换电池的时间段内,更换装置104从更换工位延轨道106移动到存储及充电装置102。更换装置104利用轨道106和起升机构108在存储及充电装置102(多层电池架)中寻找一个空闲的位置,比如图2中所示的空闲位置121,将待充电的电池放置到存储及充电装置102的该空闲位置中充电。更换装置104再从存储及充电装置102中取出一块已充电的电池,比如图2中所示的已充电的电池122并放置在其中一个电池工位上。更换装置104携带待充电的电池从存储及充电装置106移动到更换工位,等待下一次为电动车辆101更换电池。
[0027] 图4和图5揭示了更换装置104的两个不同的实施例。在图4所示的第一实施例中,更换装置104上具有上下布置的至少两个电池工位141,每一个电池工位141上能够容纳一块电池,在图示的实施例中,下方的电池工位用于装载已充电的电池,上方的电池工位用于装载待充电的电池。更换装置104包括升降机构142。使用图4所示的更换装置对电动车辆进行电池更换时,下方的电池工位上载有一块已充电的电池。首先升降机构142使得上方的电池工位与电动车辆的电池槽对齐,将待充电的电池卸下后放置在上方的电池工位上。然后升降机构142进一步上升,使得下方的电池工位与电动车辆的电池槽对齐,将已充电的电池装入到电动车辆中,完成对电动车辆的电池更换。使用图4所示的更换装置与存储及充电装置102配合时,在找到存储及充电装置102上的空闲位置后,上方的电池工位与该空闲位置对齐,待充电的电池被转移到空闲位置中进行充电。在找到另一块已充电的电池后,下方电池工位与该已充电的电池的位置对齐,已充电的电池被装载到下方的电池工位上。在使用图4所不的第一实施例时,起升机构108与升降机构142可以合为一体,由同一个升降机构实现。
[0028] 在图5所示的第二实施例中,更换装置104上具有水平布置的至少两个电池工位151,每一个电池工位151上能够容纳一块电池。其中一个电池工位用于装载已充电的电池(以下称为第一电池工位),另一个电池工位用于装载待充电的电池(以下称为第二电池工位)。更换装置104包括平移机构152,平移机构152使得电池工位能够左右平移。使用图5所示的更换装置对电动车辆进行电池更换时,第二电池工位上载有一块已充电的电池。首先旋转机构152使得第一电池工位与电动车辆的电池槽对齐,将待充电的电池卸下后放置在第一电池工位上。然后平移机构平移,使得第二电池工位与电动车辆的电池槽对齐,将已充电的电池装入到电动车辆中,完成对电动车辆的电池更换。使用图5所示的更换装置与存储及充电装置102配合时,在找到存储及充电装置102上的空闲位置后,平移机构152首先使得第一电池工位与该空闲位置对齐,待充电的电池被转移到空闲位置中进行充电。在找到另一块已充电的电池后,平移机构152使得第二电池工位与该已充电的电池的位置对齐,已充电的电池被装载到第二电池工位上。
[0029] 本发明还提供第三实施例,更换装置上具有水平布置的至少两个电池工位(与图5所示的第二实施例类似),每一个电池工位上能够容纳一块电池。其中一个电池工位用于装载已充电的电池(以下称为第一电池工位),另一个电池工位用于装载待充电的电池(以下称为第二电池工位)。更换装置包括旋转机构,旋转机构使得电池工位能够旋转。使用第三实施例的更换装置对电动车辆进行电池更换时,第二电池工位上载有一块已充电的电池。首先旋转机构使得第一电池工位与电动车辆的电池槽对齐,将待充电的电池卸下后放置在第一电池工位上。然后旋转机构旋转,使得第二电池工位与电动车辆的电池槽对齐,将已充电的电池装入到电动车辆中,完成对电动车辆的电池更换。使用第三实施例的更换装置与存储及充电装置配合时,在找到存储及充电装置上的空闲位置后,旋转机构首先使得第一电池工位与该空闲位置对齐,待充电的电池被转移到空闲位置中进行充电。在找到另一块已充电的电池后,旋转机构使得第二电池工位与该已充电的电池的位置对齐,已充电的电池被装载到第二电池工位上。
[0030] 虽然图示的实施例中更换装置上都具有两个电池工位,但本领域的技术人员可以根据需要设置更多数量的电池工位。比如具有四个电池工位,其中两个电池工位上具有已充电的电池,两个电池工位空闲,等待装载待充电的电池。本发明的主要思想在于在更换装置上提供多个电池工位,使得对电动车辆进行电池更换能够一次性完成,减少电动车辆的等待时间,提高码头的整体运行效率。而更换装置利用不进行电池更换的空闲时间完成对待充电的电池的充电和寻找新的已充电的电池的工作,并返回到更换工位等待下一次的更换工作。
[0031] 本发明的电动车辆的电池更换设备上具有至少两个电池工位,在其中一个工位上具有一块已充电的电池。在电动车辆需要更换电池时,该电池更换设备能够利用已充电的电池先完成对电动车辆的电池更换,电动车辆完成电池更换后即可离开。然后电池更换设备将待充电电池转移到存储及充电装置中进行充电,并重新寻找一块完成充电的电池装载在电池更换设备上备用。这样,电动车辆的停留等待时间大为缩短,从而能够有效提高电动车辆的工作效率以及码头整体的工作效率。
[0032] 上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的,熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下,对上述实施例做出种种修改或变化,因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限,而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (7)

1.一种电动车辆的电池更换设备,包括:存储及充电装置和更换装置; 所述存储及充电装置存储数个电池并为电池充电; 所述更换装置具有至少两个电池工位,每一个电池工位能容纳一块电池,其中所述更换装置上在其中一个电池工位上具有一块已充电的电池,所述更换装置在存储及充电装置和更换工位之间移动; 所述更换装置在更换工位等待,更换装置上的其中一个电池工位上具有一块已充电的电池,其中一个电池工位空闲;电动车辆抵达更换工位,更换装置取下电动车辆上待充电的电池放置在空闲的电池工位上,并将已充电的电池装入电动车辆中; 所述更换装置从更换工位移动到存储及充电装置,更换装置将待充电的电池放置到存储及充电装置中充电,更换装置从存储及充电装置中取出一块已充电的电池并放置在其中一个电池工位上; 所述更换装置携带待充电的电池从存储及充电装置移动到更换工位。
2.如权利要求1所述的电动车辆的电池更换设备,其特征在于,所述更换装置上具有上下布置的至少两个电池工位,所述更换装置包括升降机构。
3.如权利要求1所述的电动车辆的电池更换设备,其特征在于,所述更换装置具有水平布置的至少两个电池工位,所述更换装置包括平移机构。
4.如权利要求1所述的电动车辆的电池更换设备,其特征在于,所述更换装置具有水平布置的至少两个电池工位,所述更换装置包括旋转机构。
5.如权利要求2-4中任一项所述的电动车辆的电池更换设备,其特征在于,所述更换装置沿轨道移动,所述轨道布置在存储及充电装置和更换工位之间。
6.如权利要求5所述的电动车辆的电池更换设备,其特征在于,所述存储及充电装置是多层充电架。
7.如权利要求6所述的电动车辆的电池更换设备,其特征在于,所述更换装置具有起升机构,起升机构的起升高度覆盖所述多层充电架的高度。
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