CN105540493A - 流动换电车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种流动换电车，用于为电池驱动的设备更换电池，包括前车架、后车架、驾驶室以及换电门架机构，所述换电门架机构用于从所述设备中取出电池以及向所述设备中输送电池，所述前车架与所述后车架铰接，所述后车架上安装摆动桥机构，所述驾驶室和所述换电门架机构均设置在所述前车架上，其中，所述换电门架机构位于所述驾驶室的前方。本发明的流动换电车，其前后车架铰接且后车架上安装摆动桥机构，当遇到凹凸不平的路面时，可以避免出现三个轮胎着地的现象；驾驶室设置在前车架上，使驾驶员随着前车架一起转动，换电门架机构一直处于驾驶员的正前方，以便于换电的工作。

Description

流动换电车

技术领域

本发明涉及一种为电池驱动的工程车辆更换电池的流动换电车。

背景技术

随着社会的发展，能源和环境问题变得日益突出，这使得新能源越来越引起社会的重视。由于利用新能源的车辆具有无污染、噪声小、结构简单、使用和维护方便、能量转换效率高等优点，近几年来，电池驱动的方式备受汽车行业的青睐，促进了电池技术的飞速发展，也加速了电池技术在工程机械领域的应用。

但是由于受到当前电池能量密度的限制，电池一次充电后使用时间有限，当电池能源耗尽的时候工程车辆将面临两种选择，一是直接充电，二是更换电池。直接充电需要工程车辆回到固定的充电位置，且充电时间根据电池需求不定，通常情况下，对电池慢速充电需要几个小时才能完成，快速充电会对电池的寿命产生影响。而这段期间车辆无法工作，这样大大降低了车辆的使用效率。

就一般工程车辆而言，一方面它需要较大的电池容量，另一方面由于受单箱电池容量的限制，往往采用多电池箱组合来供给电能，由于电池数量的增多，带来了占用空间较大；增加车自重的问题，同时使电池驱动工程车上电池组能达到上吨的重量。如果采用定点吊装等更换电池的方法时，车辆回到固定的吊装点更换电池，需要专业的信号工和吊装工人。吊装作业有一定的危险性且耗时，同时当车辆在路上出现没有电或者电池坏了导致车辆无法移动的情况时，则需要安排专门的拖车将车辆拖到电池更换点后更换电池，非常麻烦。

综合上面两种情况，设计出一款专门给电池驱动工程车辆更换电池的流动换电车非常有必要。既可以提高工程车辆的使用效率，免去了充电时工程车辆不能工作的弊端，又可以快速的将电池送到需要更换电池的工程车辆处并安全、快速的进行电池更换。

发明内容

为此，本发明提供了一种流动换电车，用于为电池驱动的设备更换电池，包括：前车架、后车架、驾驶室以及换电门架机构，所述换电门架机构用于从所述设备中取出电池以及向所述设备中输送电池，所述前车架与所述后车架铰接，所述后车架上安装摆动桥机构，所述驾驶室和所述换电门架机构均设置在所述前车架上，其中，所述换电门架机构位于所述驾驶室的前方。

为了使得更换电池的过程更加便利，所述换电门架机构包括：沿所述流动换电车的前后方向延伸的滑动平台、设置在所述滑动平台上的外门架、以及伸缩油缸，所述外门架在所述伸缩油缸的作用下沿所述滑动平台前后滑动；设置在所述外门架的内侧的内门架、以及升降油缸，所述外门架的内侧沿其高度方向设置有滑槽，所述内门架嵌套于所述滑槽内，并在所述升降油缸的作用下在所述滑槽内上下滑动；连接在所述内门架上的电池保持部。

进一步地，所述电池保持部与所述内门架的连接为可旋转连接，所述换电门架机构还包括俯仰油缸，所述电池保持部在所述俯仰油缸的作用下相对于所述内门架转动。所述换电门架机构还包括平移门架和平移油缸，所述平移门架可滑动地连接在所述内门架上，其在所述平移油缸的作用下在所述内门架上左右滑动；所述电池保持部固定连接在所述平移门架上，从而连接到所述内门架。所述换电门架机构还包括俯仰门架和俯仰油缸，所述俯仰门架可旋转地连接在所述内门架上，其在所述俯仰油缸的作用下相对于所述内门架转动；所述平移门架可滑动地连接在所述俯仰门架上，从而形成与所述内门架的可滑动连接，所述平移门架在所述平移油缸的作用下在所述俯仰门架上左右滑动。

优选地，所述电池保持部为货叉。

可选地，所述电池保持部为带有楔形块的挂接机构。

进一步地，所述换电门架机构上设置有摄像头以采集更换电池的过程的影像，所述驾驶室内设置有显示屏以显示所述摄像头采集的影像。

优选地，所述摄像头为多个，分别设置在所述前车架的前部的左右两侧、以及所述换电门架机构的顶部和底部。

进一步地，所述驾驶室内还设置有操作面板，其与所述流动换电车的控制中心通信连接，所述操作面板将操作指令发送给所述控制中心，从而控制所述流动换电车的行进和所述换电门架机构的运动。所述操作面板与所述驾驶室之间为可分离连接。

本发明的流动换电车，其有益效果如下：

1)本发明的流动换电车，其前后车架铰接且后车架上安装摆动桥机构，当遇到凹凸不平的路面时，可以避免出现三个轮胎着地的现象，从而不会导致牵引力的减少和轮胎磨损的加剧。

2)驾驶室设置在前车架上，使驾驶员随着前车架一起转动，换电门架机构一直处于驾驶员的正前方，以便于换电的工作。

3)换电门架机构能够根据需要前后、上下、左右移动，并且能够调整俯仰角度，以便于更好地更换电池。

4)摄像头能够拍摄更换电池的过程的画面，通过显示屏显示给驾驶员，方便驾驶员监视被换电门架机构挡住的画面。

5)操作面板与驾驶室为可分离连接，驾驶员可以将操作面板拿下车，在驾驶室外进行操作，扩大操作的视野。

附图说明

图1为本发明的流动换电车的一个角度的立体图；

图2为本发明的流动换电车的另一个角度的立体图；

图3为本发明的流动换电车的一个工作状态的示意图；

图4为本发明的流动换电车的另一个工作状态的示意图；

图5为本发明的流动换电车的一个实施例中换电门架机构的分解示意图；

图6为图5的组合状态的结构示意图；

图7为本发明的流动换电车的另一个实施例中换电门架机构的分解示意图；

图8为图7的组合状态的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的流动换电车作进一步的详细描述，但不作为对本发明的限定。

本发明提供了一种流动换电车，用于为电池驱动的设备更换电池，如图1～4所示，该流动换电车包括前车架100、后车架200、驾驶室300以及换电门架机构400。换电门架机构400用于从电池驱动的设备中取出电池500以及向该设备中输送电池500，前车架100与后车架200铰接并且后车架200上安装摆动桥机构，驾驶室300和换电门架机构400均设置在前车架100上，其中，换电门架机构400位于驾驶室300的前方。

后车架200上安装摆动桥机构(图中未示出)，使得当后车架200所在的路面左右两侧高度不一致的时候，车桥发生相应的倾斜，使两侧的轮胎每个都能着地。例如，从车辆的正前方看，前车架100处于水平地面，后车架200所处的位置左侧地面高度高、右侧底面高度低的时候，该摆动桥结构能使得车桥与地面保持水平，进而使两侧轮胎都能同时着地。

本发明的流动换电车，其后车架200上安装摆动桥机构且前车架100和后车架200铰接，当遇到凹凸不平的路面时，可以避免出现三个轮胎着地的现象，能够保证四个轮子着地，从而避免牵引力的减少和轮胎磨损的加剧。并且该流动换电车的前、后车架呈中央铰接结构，利用转向油缸实现车辆的转向，以增加换电车的灵活性。

同时，驾驶室300和换电门架机构400均设置在前车架100上，使得驾驶员在驾驶室300内能够随着前车架100一起转动，换电门架机构400一直处于驾驶员的正前方，以便于更换电池的工作。车辆转向时没有了驾驶室300和换电门架机构400的转向角度，有利于获得更好的运输、操作视野，也增加了驾驶员的操作和上下车的安全性。

后车架200上主要布置传动系统和工作液压系统。整车采用柴油发动机驱动，发动机布置在后车架200的末端。发动机输出端外接主泵，主泵上串联一个双联齿轮泵。主泵为变量泵，主要用于换电车的行走，与行走马达构成闭式行走驱动液压系统。液压马达外接齿轮箱，齿轮箱通过前后传动轴分别将动力传递到前后车桥上，实现车辆的行走。

与主泵串联的双联齿轮泵主要实现车辆的制动、转向和工作。其中第一个泵主要实现车辆的制动和转向，另外一个泵用于驱动前车架100上的工作机构的工作，称之为工作泵。发动机上安装调速器，可以实现工作油缸的快、慢两种操作。整车采用静液压传动，能合理分配行走功率和作业功率，实现无级变速，泵和马达的位置布置更加灵活。工作机构采用电磁先导控制，动作灵敏，操作简单。

下面结合图5至图8描述本发明的流动换电车的换电门架机构400的结构。其中，图5、6为一个实施例中换电门架机构的结构示意图，图7、8为另一个实施例中换电门架机构的结构示意图。

在一个实施例中，如图5、6所示，换电门架机构400包括伸缩组件、升降组件、俯仰组件、平移组件以及电池保持部。在该实施例中，电池保持部为货叉431，伸缩组件包括滑动平台411、外门架412和伸缩油缸413，升降组件包括内门架421和升降油缸422，俯仰组件包括俯仰门架441和俯仰油缸442，平移组件包括平移门架451和平移油缸452。

滑动平台411沿前车架100的长度方向延伸设置，外门架412设置在滑动平台411上，伸缩油缸413固定设置在滑动平台411上，其活塞杆连接到外门架412，使得外门架412能够在伸缩油缸413的作用下沿滑动平台411的延伸方向前后滑动，从而带动升降组件、俯仰组件、平移组件以及货叉431沿滑动平台411的延伸方向前后滑动。

外门架412的内侧沿其高度方向设置有滑槽414，内门架421嵌套于滑槽414内，升降油缸422固定设置在滑动平台411或者外门架412上，其活塞杆连接到内门架421(例如，可以通过滑轮系统连接到内门架421)，使得内门架421在升降油缸422的作用下沿外门架412的高度方向上下滑动，从而带动俯仰组件、平移组件以及货叉431沿外门架412的高度方向上下滑动。

俯仰门架441与内门架421之间的连接为可旋转连接，在该实施例中，如图5所示，俯仰门架441的顶部通过销轴423将俯仰门架441与内门架421连接，其底部与俯仰油缸442的活塞杆相连接，俯仰油缸442固定设置在内门架421上，使得俯仰门架441在俯仰油缸442的作用下能够相对于内门架421绕所述销轴423上下转动，从而带动平移组件和货叉431相对于内门架421上下转动。

平移门架451可滑动地连接在俯仰门架441上，平移门架451与货叉431之间的连接为固定连接，平移油缸452固定设置在俯仰门架441上，其活塞杆与平移门架451相连，使得平移门架451在平移油缸452的作用下相对于俯仰门架441沿垂直于滑动平台411的延伸方向的方向左右平移，从而带动货叉431左右平移。

尽管在本实施例中，换电门架机构400既包括俯仰组件也包括平移组件，但本领域技术人员容易想到的是，换电门架机构400可以只包括平移组件而不包括俯仰组件。此时，平移门架451可滑动地连接在内门架421上，货叉431固定连接在并在平移门架451上，平移门架451在平移油缸452的作用下相对于内门架421左右平移，从而带动货叉431左右平移。

同时，本领域技术人员容易想到的是，为了进一步增大货叉431的平移距离，货叉431与平移门架451之间的连接也可以为滑动连接，货叉431相对于平移门架451的移动也可以通过设置油缸来实现。

如图3、4所示，为在该实施例中，本发明的流动换电车的工作状态示意图。应用本发明的流动换电车的换电过程可以是，换电车将已经充好电的电池运输到需要更换电池的设备(例如，工程车辆)附近，然后从设备中(例如，从设备的尾部)将需要更换的电池取出，放于地面；接着装载已经充好电的电池并放置于需要更换电池的设备中；换完电池后装载被更换下来的电池，运输回充电点给更换下来的电池充电，这样就完成了整个更换电池的过程。

如图3～6所示，流动换电车的控制中心控制伸缩油缸413，使得外门架412在伸缩油缸413的作用下，带动升降组件、俯仰组件、平移组件以及货叉431，沿滑动平台411的延伸方向向前运动；向前运动到位之后，控制中心控制升降油缸422，使得内门架421在升降油缸422的作用下，带动俯仰组件、平移组件以及货叉431，沿外门架412的高度方向向下运动；向下运动到位后，为了使货叉431能够对准电池500的装卸部501，控制中心还需要控制俯仰油缸442和平移油缸452，对货叉431的位置和方向进行调节；货叉431对准装卸部501后，控制中心再次控制伸缩油缸413，使得货叉431向前运动，从而插入电池500的装卸部501，从而该移动换电车可以将该电池从地上抬起，并将该电池500换给需要更换电池的工程车辆等设备。

如果需要对电池500进行运输，为了保证运输的平稳，需要以图4的状态将电池500运输到特定位置。在流动换电车达到图3的工作状态后，控制中心控制升降油缸422，使得内门架421在升降油缸422的作用下，带动俯仰组件、平移组件以及货叉431，沿外门架412的高度方向向上运动；向上运动到位后，控制中心控制伸缩油缸413，使得外门架412在伸缩油缸413的作用下，带动升降组件、俯仰组件、平移组件以及货叉431，沿滑动平台411的延伸方向向后运动，直到电池500的重心承托在流动换电车的前车架100上，从而能够保证流动换电车对电池500的平稳运输。

在另一个实施例中，如图7、8所示，换电门架机构400包括伸缩组件、升降组件、俯仰组件以及电池保持部。在该实施例中，电池保持部为带有楔形块的挂接机构432，伸缩组件包括滑动平台411、外门架412和伸缩油缸413，升降组件包括内门架421和升降油缸422，俯仰组件包括俯仰油缸442。

滑动平台411沿前车架100的长度方向延伸设置，外门架412设置在滑动平台411上，能够在伸缩油缸413的作用下沿滑动平台411的延伸方向前后滑动，从而带动升降组件、俯仰组件以及挂接机构432沿滑动平台411的延伸方向前后滑动。

外门架412的内侧沿其高度方向设置有滑槽414，内门架421嵌套于滑槽414内，并在升降油缸422的作用下沿外门架412的高度方向上下滑动，从而带动俯仰组件以及挂接机构432沿外门架412的高度方向上下滑动。

在该实施例中，换电门架机构400的俯仰组件不包含俯仰门架，而只包括俯仰油缸442。挂接机构432与内门架421之间的连接为可旋转连接，在该实施例中，如图7所示，挂接机构432连接在内门架421的旋转轴上，在俯仰油缸442的作用下能够相对于内门架421绕所述旋转轴上下转动。

在该实施例中，流动换电车的工作过程与前述实施例中的工作过程类似，不同之处在于，挂接机构432与电池连接时，其上突出设置的楔形块能够卡入电池的装卸部，锁紧电池后对电池进行搬运。

为了便于驾驶员操作换电门架机构400，在换电门架机构400上设置有摄像头以采集更换电池的过程的影像，相应地，驾驶室300内设置有显示屏以显示摄像头采集的影像。当驾驶员在驾驶室300内，局部视野被换电门架机构400遮挡时，可以根据显示屏里面的画面来对换电门架机构400和移动换电车进行操作。

优选地，摄像头的个数为多个，分别设置在前车架100的前部的左右两侧，例如图3的A、B位置，以及换电门架机构400的顶部和底部，例如图3的C、D位置。设置在前车架100的前部的左右两侧的摄像头可以让驾驶员观察电池500的左右两侧的情况，设置在换电门架机构400的顶部的摄像头可以用来观察电池500的顶部的情况，设置在换电门架机构400的底部的摄像头可以用来观察货叉431和电池500的底部的装卸部501配合的情况。

为了便于驾驶员操作，驾驶室300内还设置有操作面板，其与流动换电车的控制中心通信连接。操作面板将操作指令发送给控制中心，从而控制流动换电车的行进和换电门架机构400的运动，即控制换电门架机构400的前后、左右、上下移动以及俯仰运动，以及控制流动换电车的前进、后退、转向等。

优选地，操作面板与驾驶室300之间为可分离连接，即该操作面板为可移动式的操作面板，并且该操作面板与控制中心的通信连接可以为有线或无线连接。在更换电池500的时候，可以由驾驶员拿下来，人站在车辆旁边进行操作，极大地增加了操作视野。

驾驶室300内除了设置上述显示屏和操作面板之外，还设置有座椅、仪表盘等。仪表盘显示该车辆的运行状况，可以实现对发动机和液压系统的监控。驾驶室300的顶棚可以实现升降功能，驾驶员可以根据外界环境限制和自身身高的情况调整驾驶室300的顶棚的高度。

本发明的流动换电车，与现有的叉车相比，具有如下有益效果：

1)流动换电车是换电专业车辆，叉车更倾向于输送搬运设备。当然，前端布置货叉的流动换电车也可以作为输送搬运设备。该发明所带来的流动换电车不光可以运用到路面工程机械领域，也可以运用到露天或者地下金属矿山领域，这是叉车所不具备的。

2)流动换电车采用前后车架铰接的方式，而一般叉车的底盘为一体式，流动换电车采用中央铰接和转向油缸转向，而一般叉车采用转向车桥转向。同时流动换电车的后桥采用摆动车桥的设计，可以在与需换电工程车辆对接时保持更好的保持电池底部与地面的水平，而现有叉车采用转向桥，不具备这样的功能。

3)流动换电车门架机构可以在离地间隙很大的车架平台上负重载前后移动，而一般叉车不具备门架机构前移的能力。而门架能够前移的叉车为了保证车辆的稳定性，往往底盘的离地间隙非常小，这样的叉车对复杂路况的通过性非常差。该发明带来的流动换电车能够保证门架机构在车架平台上前后移动，保证电池能平稳的被推进工程车辆中，不受复杂路面的影响。同时该发明的流动换电车底盘比现有一般叉车底盘高，对路况的适应性更强。

4)流动换电车在前车架上增加了多个监控摄像头，很好的增加了操作者的视野，特别是在与被换电工程车进行对接时，非常有利。而一般叉车没有这样的设计。

5)流动换电车设计有可移动式的操作面板，操作者可以在车上或者车旁进行换电池操作，而叉车的操作必须在车上完成。

此外，本发明的流动换电车既可以提高电池驱动工程车辆的使用效率，免去了充电时工程车辆不能工作的弊端，又可以快速的将电池送到需要更换电池的工程车辆处并安全、快速的进行电池更换。

以上具体实施方式仅为本发明的示例性实施方式，不能用于限定本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这些修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种流动换电车，用于为电池驱动的设备更换电池，其特征在于，包括：前车架、后车架、驾驶室以及换电门架机构，所述换电门架机构用于从所述设备中取出电池以及向所述设备中输送电池，所述前车架与所述后车架铰接，所述后车架上安装摆动桥机构，所述驾驶室和所述换电门架机构均设置在所述前车架上，其中，所述换电门架机构位于所述驾驶室的前方。

2.根据权利要求1所述的流动换电车，其特征在于，所述换电门架机构包括：

沿所述流动换电车的前后方向延伸的滑动平台、设置在所述滑动平台上的外门架、以及伸缩油缸，所述外门架在所述伸缩油缸的作用下沿所述滑动平台前后滑动；

设置在所述外门架的内侧的内门架、以及升降油缸，所述外门架的内侧沿其高度方向设置有滑槽，所述内门架嵌套于所述滑槽内，并在所述升降油缸的作用下在所述滑槽内上下滑动；

连接在所述内门架上的电池保持部。

3.根据权利要求2所述的流动换电车，其特征在于，所述电池保持部与所述内门架的连接为可旋转连接，所述换电门架机构还包括俯仰油缸，所述电池保持部在所述俯仰油缸的作用下相对于所述内门架转动。

4.根据权利要求2所述的流动换电车，其特征在于，所述换电门架机构还包括平移门架和平移油缸，

所述平移门架可滑动地连接在所述内门架上，其在所述平移油缸的作用下在所述内门架上左右滑动；

所述电池保持部固定连接在所述平移门架上，从而连接到所述内门架。

5.根据权利要求4所述的流动换电车，其特征在于，所述换电门架机构还包括俯仰门架和俯仰油缸，

所述俯仰门架可旋转地连接在所述内门架上，其在所述俯仰油缸的作用下相对于所述内门架转动；

所述平移门架可滑动地连接在所述俯仰门架上，从而形成与所述内门架的可滑动连接，所述平移门架在所述平移油缸的作用下在所述俯仰门架上左右滑动。

6.根据权利要求2所述的流动换电车，其特征在于，所述电池保持部为货叉。

7.根据权利要求2所述的流动换电车，其特征在于，所述电池保持部为带有楔形块的挂接机构。

8.根据权利要求2所述的流动换电车，其特征在于，所述换电门架机构上设置有摄像头以采集更换电池的过程的影像，所述驾驶室内设置有显示屏以显示所述摄像头采集的影像。

9.根据权利要求8所述的流动换电车，其特征在于，所述摄像头为多个，分别设置在所述前车架的前部的左右两侧、以及所述换电门架机构的顶部和底部。

10.根据权利要求8所述的流动换电车，其特征在于，所述驾驶室内还设置有操作面板，其与所述流动换电车的控制中心通信连接，所述操作面板将操作指令发送给所述控制中心，从而控制所述流动换电车的行进和所述换电门架机构的运动，所述操作面板与所述驾驶室之间为可分离连接。