CN109501745A - 换电运输器 - Google Patents

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丁习坤
林海岩
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Abstract

本发明提供一种换电运输器，其包括：承载部，所述承载部包括：承载板，所述承载板用于承载待运输电池，且所述承载板上设置电池输送机构；以及升降机构，所述升降机构支承在所述承载板的底部，并受控地升降来改变所述承载板与底板之间的竖向距离；移动部，所述移动部连接至所述承载部的底部，并用于驱动所述承载部移动；以及其中，在所述承载板上设置车身定位机构，所述车身定位机构用于将所述承载板限定在与待换电车辆底部定位孔配合的第一期望位置。该换电运输器将装卸电池所需要的升降、传输等功能均集成于承载部上，并通过车身定位机构的设置，使得电池装卸过程中，换电运输器与待换电车辆能够保持准确的相对定位，提高电池更换效率。该换电运输器实现了可人工手动推送，升降行程大、承重大、体积小、操作轻便，可适用于各个停车场及大部分汽车维修站，而且结构和使用简单可靠。

Description

换电运输器
技术领域
本发明涉及电池装卸领域，更具体而言，其涉及一种更换电动汽车车用电池的换电运输器。
背景技术
随着传统化石能源消耗所带来的供应压力以及尾气污染，传统燃油汽车的发展进入了迟滞期。针对于此，出于对绿色能源前景的看好，节能环保的电动汽车在近几年呈现出井喷式发展。目前，在电动汽车开发过程中，由于受到当前电池技术的限制，电池容量不足及充电时间较长是现阶段不可回避的问题。为解决此类技术问题，一方面，加大了对电池技术自身的研发投入；另一方面，也加大了对电池周边技术的开发。例如，电池更换即为一种极速、方便、安全的办法。
具体而言，换电（也即电池更换）是指电动汽车通过换电设备将车辆的动力电池取下，并更换另一组动力电池到电动汽车上的补能方式。换电站是为电动汽车的动力电池实现换电的场所，其具有充电、热管理、通信、监控等功能。换电站中可以预先承载一定数量电池箱，并在电池仓中采用专用充电电缆与充电装置快速连接及充电。
对于换电类型的电动汽车，其电池一般通过螺栓固定在车身底部，而且电池有一定重量，拆卸时需要辅助机械装置来支承电池重量，在螺栓拆下后需要将电池脱离车身并运走以交换新的电池；而安装时需要将电池托举至车身底部。为了满足前述要求，需要一台能够实现升降、转运与交换的电池转运设备。
现有的电池转运设备包括用于电动汽车产线上的AGV小车，其包括电动行走系统、剪刀举升平台及手动浮动拆卸装置。其中，手动浮动拆卸装置由万向球和直线导轨式浮动机构、车身插销定位机构与电池输送导向机构组成。通过该设备的辅助，可以在两名工人的配合下完成电池的装卸。但是，该系统中的AGV行走小车及汽车提升天车体积都比较大，而且需要室内施工搭建导轨和安全防护系统，从而具有成本很高、空间大、场地要求高和无法广泛分布等缺点。因此，如何能够提供一种占用空间小、结构简单且同时仍能完成装卸电池所需动作的电池转运设备，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种换电运输器。
为实现本发明的目的，根据本发明的一个方面，提供一种换电运输器，其包括：承载部，所述承载部包括：承载板，所述承载板用于承载待运输电池，且所述承载板上设置电池输送机构；以及升降机构，所述升降机构支承在所述承载板的底部，并受控地升降来改变所述承载板与底板之间的竖向距离；移动部，所述移动部连接至所述承载部的底部，并用于驱动所述承载部移动；以及其中，在所述承载板上设置车身定位机构，所述车身定位机构用于将所述承载板限定在与所述待换电车辆底部定位孔配合的第一期望位置。
可选地，所述车身定位机构沿纵向设置在所述承载板的端部，且所述车身定位机构具有工作状态和让位状态；在所述工作状态下，可用于限定所述承载板与待换电车辆之间的位置；在所述让位状态下，待运输电池沿所述承载板的端部离开或进入承载板。
可选地，还包括：浮动机构，所述浮动机构沿升降方向设置在承载板和所述升降机构之间，所述浮动机构的底部与所述升降机构连接；所述浮动机构用于使所述承载板相对于所述升降机构发生沿水平方向和/或沿竖直方向的偏移。
可选地，在所述承载板上设置电池定位机构，所述电池定位机构用于将所述承载板限定在对待运输电池进行加解锁操作的第二期望位置。
可选地，所述电池输送机构包括所述输送滚轮，所述输送滚轮设置于所述承载板的两侧和/或中部。
可选地，还包括：在所述承载板两侧分别设置电池导向机构，所述电池导向机构用于限定待运输电池的部分移动边界及移动方向。
可选地，所述电池导向机构包括导向滚轮。
可选地，所述移动部还包括制动元件，所述制动元件受控地限制所述移动部的运动。
可选地，还包括：制动地吸，其设置在所述底板下侧，且受控地限制所述换电运输器的运动。
可选地，还包括：沿纵向设置在所述承载板的端部的定位端板，所述定位端板与所述车身定位机构设置在所述承载板的相同端部，在所述承载部的端部两侧延伸突出，且所述定位端板上设置定位孔。
根据本构想的换电运输器，将装卸电池所需要的升降、传输等功能均集成于承载部上，并通过车身定位机构的设置，使得电池装卸过程中，换电运输器与待换电车辆能够保持准确的相对定位，提高电池更换效率。该换电运输器实现了可人工手动推送，升降行程大、承重大、体积小、操作轻便，可适用于各个停车场及大部分汽车维修站，而且结构和使用简单可靠。
附图说明
图1是本发明的换电运输器的一个实施例的示意图。
图2是图1中的换电运输器的主视图。
图3是图1中的换电运输器承载待运输电池后的示意图。
图4是图3中的换电运输器承载待运输电池后的侧视图。
图5是本发明的换电运输器在换电站系统内应用的示意图。
具体实施方式
根据本发明的构想，在此结合附图提供一种换电运输器的实施例。参见图1至图2，该换电运输器100包括承载部110以及移动部120，其中承载部110用于实现电池装卸过程中的输送及升降功能，而移动部120用于实现换电运输器100的行走。
具体而言，承载部110包括：用于承载待运输电池的承载板111，且承载板111上设置电池输送机构114；为移动部120提供安装位置的底板112；以及支承在承载板111与底板112之间的升降机构113，且该升降机构113能够受控地升降来改变承载板111与底板112之间的竖向距离。而移动部120则连接至承载部110的底板112，并能够驱动承载部110移动。此种布置的换电运输器100，将装卸电池所需要的升降、传输等功能均集成于承载部上，且在移动部的配合下实现装卸后电池的转运，由此能够完整地实现整个换电过程。此外，将承载部110在竖直方向上设计成具有与待运输电池相匹配的尺寸。使得在已经实现装卸、转运电池功能的前提下，尽可能地减小装置占用空间。整体而言，该换电运输器实现了可人工手动推送，升降行程大、承重大、体积小、操作轻便，可适用于各个停车场及大部分汽车维修站，而且结构和使用简单可靠。
此外，为确保电池装卸过程更为高效可靠地进行，还可关于换电运输器的承载部110做出多种细节改型，如下将逐一而述。
例如，可在承载板111上设置额外车身定位机构116，如车身定位销116a等。在装卸电池时，首先使车身定位销116a对准待换电车辆底部的配合定位孔，从而将承载板111限定在待换电车辆底部的第一期望位置。此时，待装卸电池在拆卸后将可准确地安置在承载板上，或者可经由承载板准确地装入车辆电池安装位置。更具体地，可将车身定位销116a沿换电运输器100纵向布置在承载板111的一端。此时，其还可以在转运过程起到对承载板上的电池的纵向限位作用，以避免其跌落，且在到达转运目的地后拉下车身定位销116a，使其处于让位状态，此时，电池可沿此方向被输送至储存点或使新电池从储存点被移送至换电运输器上。
再如，还可在承载板111下侧额外设置浮动机构117，并与升降机构113连接；该浮动机构117用于使承载板111相对于升降机构113发生沿水平方向和/或沿竖直方向的偏移。具体而言，在车身定位机构116与车辆底部的配合定位孔存在较大距离时，可通过移动部来驱动换电运输器110调整位置；而在车身定位机构116与车辆底部的配合定位孔仅存在微小偏差时，则可通过浮动机构117来微调承载板111与车辆之间的相对位置，从而调整车身定位机构116，以适应配合车身定位孔的位置。
作为浮动机构117的一类具体实施方式，其可以是链条悬挂式浮动元件。此时，该链条悬挂式浮动元件包括使承载板111相对于升降机构113发生沿水平方向偏移的链条及使承载板111相对于升降机构113发生沿竖直方向偏移的弹簧。具体地，承载板111和升降机构113上分别设有用于彼此连接的多对连接部位，承载板111上的连接部位沿升降方向低于升降机构113上的连接部位，并通过链条的两端连接。当需要使二者发生水平偏移时，则链条此时可发生沿水平方向的摆动。进一步地，其中一个连接部位和链条的对应一端之间可以通过弹簧连接，由此当需要使二者发生竖直偏移时，则弹簧此时可发生沿竖直方向的压缩。
此外，还可在承载板111上设置电池定位机构115，如电池定位销115a等。具体而言，在装卸电池时，当已完成车身定位销116a与待换电车辆底部的配合定位后，待装卸电池在拆卸后将可准确地安置在承载板上，此时通过承载板111上的电池定位销115a，可将待运输电池限定在承载板111上的第二期望位置。或者，再将新电池转运至待换电车辆的过程中，也应将待运输电池限定在承载板111上的第二期望位置。这将在转运过程起到对承载板上的电池的限位作用，以避免其跌落；并使得其在换电过程中具有准确定位，加速装卸电池进程，更为高效。
为便于电池输送，可将电池输送机构114设置成包括至少三组输送滚轮114a、114b、114c，其分别设置于承载板111的两侧及中部，从而为电池提供均匀稳定的输送过程。可选地，还可在承载板111两侧分别设置电池导向机构119，如导向滚轮119a等。导向滚轮119a用于限定待运输电池的部分移动边界及移动方向。在导向滚轮119a的作用下，待运输电池在承载板两侧的方向上的运动空间均得到限制；且导向滚轮119a在限制运动方向的同时，还不会待运输电池朝向期望方向的运动带来过多阻力，优化来待运输电池进入或离开承载板的过程。
另外，为使换电运输器在待命区具有稳定的对接与定位状态，还可在承载部110前部的两侧延伸突出的定位端板118，定位端板118上设置定位孔118a。当换电运输器处于待命状态时，可将待命区对接装置上的定位销插入定位端板118上的定位孔118a，从而使得换电运输器稳定地停靠在待命区。该定位方式结构简单且可靠性高。
另外，为提高换电运输器在转运过程中的可靠性，还额外增设了若干制动功能，如下将逐一而述。
例如，移动部120还包括制动元件，制动元件受控地限制移动部120的运动。具体而言，可以采用带刹车脚轮121，以便在无需使用换电运输器时或转运过程中发生紧急情况时，均可对换电运输器及时制动，提高装置应用的安全可靠性。再者，还可在在底板112下侧增设制动地吸130，该制动地吸130受控地限制换电运输器100的运动，其可在换电运输器停止时与地面固定，带来更为可靠的制动效果。
随后，将结合图3至5来描述前述构想中的换电运输器100在电动汽车300的换电过程中的工作原理。
在电动汽车的电池更换过程中，需分别完成卸载电池与装载电池两个过程。在卸载电池时，可手动将换电运输器100推至电动汽车300的车身底部，将车身定位销116a与车身底部上对应的插销孔对准并插入；使升降机构113上升直到输送滚轮114a、114b、114c与电池底部接触并托举电池重量；随后将电池定位销115a与电池上对应的插销孔对准并插入；此后，将带刹车脚轮121与制动地吸130保持制动状态，用拧紧枪对电池螺栓进行解锁，并在拆下全部电池上的螺栓后收回拧紧枪；接着使升降机构113下降直到待更换电池200随着承载部110下降直到脱离电动汽车300的车底。至此完成电池拆卸步骤。
随后，解除带刹车脚轮121及制动地吸130的制动状态，推动换电运输器100至电池存储点并完成对接，随后将车身定位销116a拉下，将电池从车身定位销116a方向推入存储点。至此完成待更换电池200的转运步骤。
此后，以相同方式沿相反方向将新的电池输送至换电运输器100是，并转运回待换电车辆300处，开始装载电池的过程。
将运输新电池的换电运输器100推至电动汽车300的车身底部，将车身定位销116a与车身底部上对应的插销孔对准并插入；使升降机构113上升直到电池上表面与车身底部接触；在此过程中链条悬挂式浮动元件117a会纠正微小的偏差；此后，将带刹车脚轮121与制动地吸130保持制动状态，用拧紧枪对电池螺栓进行加锁，并在安装全部电池上的螺栓后收回拧紧枪，接着使升降机构113下降，输送滚轮114a、114b、114c随之下降直到脱离电池底部。至此完成电池拆卸步骤。
随后，解除带刹车脚轮121及制动地吸130的制动状态，将换电运输器100驶离。至此完成待新电池的装载步骤。且由此完成了整个换电过程。
以上例子主要说明了换电运输器。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (10)

1.一种换电运输器，其特征在于，包括：
承载部，所述承载部包括：承载板，所述承载板用于承载待运输电池，且所述承载板上设置电池输送机构；以及升降机构，所述升降机构支承在所述承载板的底部，并受控地升降来改变所述承载板与底板之间的竖向距离；
移动部，所述移动部连接至所述承载部的底部，并用于驱动所述承载部移动；以及
其中，在所述承载板上设置车身定位机构，所述车身定位机构用于将所述承载板限定在与待换电车辆底部定位孔配合的第一期望位置。
2.根据权利要求1所述的换电运输器，其特征在于，所述车身定位机构沿纵向设置在所述承载板的端部，且所述车身定位机构具有工作状态和让位状态；在所述工作状态下，可用于限定所述承载板与待换电车辆之间的位置；在所述让位状态下，待运输电池沿所述承载板的端部离开或进入承载板。
3.根据权利要求2所述的换电运输器，其特征在于，还包括：浮动机构，所述浮动机构沿升降方向设置在承载板和所述升降机构之间，所述浮动机构的底部与所述升降机构连接；所述浮动机构用于使所述承载板相对于所述升降机构发生沿水平方向和/或沿竖直方向的偏移。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的换电运输器，其特征在于，在所述承载板上设置电池定位机构，所述电池定位机构用于将所述承载板限定在对待运输电池进行加解锁操作的第二期望位置。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的换电运输器，其特征在于：所述电池输送机构包括所述输送滚轮，所述输送滚轮设置于所述承载板的两侧和/或中部。
6.根据权利要求1至3任意一项所述的换电运输器，其特征在于，还包括：在所述承载板两侧分别设置电池导向机构，所述电池导向机构用于限定待运输电池的部分移动边界及移动方向。
7.根据权利要求6所述的换电运输器，其特征在于，所述电池导向机构包括导向滚轮。
8.根据权利要求1至3任意一项所述的换电运输器，其特征在于：所述移动部还包括制动元件，所述制动元件受控地限制所述移动部的运动。
9.根据权利要求1至3任意一项所述的换电运输器，其特征在于，还包括：制动地吸，其设置在所述底板下侧，且受控地限制所述换电运输器的运动。
10.根据权利要求2至3任意一项所述的换电运输器，其特征在于，还包括：沿纵向设置在所述承载板的端部的定位端板，所述定位端板与所述车身定位机构设置在所述承载板的相同端部，在所述承载部的端部两侧延伸突出，且所述定位端板上设置定位孔。
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