CN109703530A - 基于单轨换电机器人的简易换电站及其换电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种简易换电站，具体涉及一种基于单轨换电机器人的简易换电站；解决了现有换电站占地面积较大、难于搬运且不能灵活布置、换电效率低、不能全自动换电的技术问题。本发明的技术解决方案是：一种基于单轨换电机器人的简易换电站及其换电方法，包括电池架、换电平台、换电系统、充电系统和控制系统和集装箱；集装箱底部设置换电平台；换电平台上设置所述换电系统；换电系统包括换电机器人和环形轨道；换电机器人可在所述环形轨道上行驶；换电系统的外侧设置电池架；电池架的两侧分别设置所述充电系统和控制系统。同时本发明还提供了一种使用该简易换电站的换电方法。

Description

基于单轨换电机器人的简易换电站及其换电方法

技术领域

本发明涉及一种简易换电站，具体涉及一种基于单轨换电机器人的简易换电站及其换电方法。

背景技术

随着新能源汽车的普及，如何有效地为能量不足的汽车提供快速有效的能量补给成为车主和各大厂商非常关注的问题。以电动汽车为例，当前主流的电能补给方案包括充电方案和电池更换方案。电池更换方案是直接用满电的动力电池更换电动汽车上亏电的动力电池。相对于充电方案，电池更换方案可以在很短的时间完成动力电池的更换且对动力电池的使用寿命没有明显的影响，因此是电能补给的主要发展方向之一。电池更换方案一般是在充换电站内完成，具体而言，充换电站内配置有充换电架和换电平台，以及在充换电架和换电平台之间的运载满电或亏电动力电池的换电机器人。换电机器人通过在充换电架和换电平台之间预先铺设的轨道上往复行驶的方式，完成为停于换电平台上的电动汽车更换动力电池的动作。现有的换电站存在占地面积较大、难于搬运且不能灵活布置、换电效率低、不能全自动换电的缺点。

发明内容

为了解决现有的换电站占地面积较大、难于搬运且不能灵活布置、换电效率低、不能全自动换电的技术问题，本发明提供了基于单轨换电机器人的简易换电站。

本发明的技术解决方案是：

一种基于单轨换电机器人的简易换电站，其特殊之处在于：

包括电池架、换电平台、换电系统、充电系统、控制系统和集装箱。

所述集装箱底部设置换电平台；换电平台上设置所述换电系统；所述换电系统的外侧设置电池架；所述电池架的两侧分别设置所述充电系统和控制系统。

进一步地，换电系统包括换电机器人和环形轨道；所述换电机器人可在所述环形轨道上行驶。

进一步地，所述升降平台包括平台本体、电池取放机构和升降驱动装置；电池取放机构固定在平台本体上；升降驱动装置固定在主框架上，并与平台本体连接，带动平台本体升降。

进一步地，所述升降驱动装置包括升降驱动电机、钢丝绳卷筒、两条钢丝绳和四组导轮；升降驱动电机固定在主框架上，升降驱动电机的输出轴上连接钢丝绳卷筒；两条钢丝绳的一端均连接在钢丝绳卷筒连接上，两条钢丝绳的另一端依次绕过相应的两组导轮后与升降平台连接。

进一步地，所述充电系统包括充电机柜和充电电控箱；所述充电机柜连接电池架；所述充电电控箱分别与充电机柜和控制系统电连接；充电机柜将电池的状态信息输送给充电电控箱，充电电控箱控制充电机柜给电池充电。

进一步地，所述电池架包括若干个采用模块化设置的电池存储单元；所述电池存储单元包括电池仓、安装在电池仓中的充电装置和安装在充电装置内的电池；所述充电装置包括底座支撑架、设置底座支撑架上表面的安装板、设置在安装板上的充电插头、以及位于充电插头两侧的防撞弹簧。

进一步地，所述集装箱上设置前后卷帘门。

同时，本发明还提供了一种使用上述简易换电站的换电方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)换电车辆停至换电平台的指定位置；

驾驶员通过停车导引装置将换电车辆停在换电平台上，熄火并下车到休息区休息；

2)对换电车辆进行定位；

停车定位机构对换电车辆精确定位；

3)换电机器人运动至换电车辆的一侧进行换电；

换电机器人(31)载着备好的满电电池运动到换电车辆的左侧，电池取放机构取下换电车辆上的乏电电池，然后将承载的满电电池安装到换电车辆上；

4)换电机器人送回乏电电池至电池架并取下满电电池；

换电机器人将乏电电池送回电池架上充电，同时从电池架上取下一块满电电池；

5)换电机器人运动至换电车辆的另一侧进行换电；

换电机器人运动到换电车辆的右侧，完成左侧同样的动作；

6)换电机器人送回乏电电池至电池架，并取下满电电池后待命；

7)换电车辆驶离换电平台。

本发明相比现有技术的有益效果是：

1、本发明采用所有的设备都集成在集装箱内，无需土建，施工安装方便，同时也便于运输、可以灵活布置。

2、本发明采用环形轨道，换电机器人利用环形轨道实现对车辆两侧电池的取放，实现了双换电机器人的功能，同时也大大地减少了占地面积，降低了换电站的成本。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图；

图2是该实施例中电池架的结构示意图；

图3是该实施例中充电装置的结构示意图；

图4是该实施例中换电机器人的结构示意图；

附图标记为：1-换电平台，11-停车导引装置，12-停车定位机构，2-电池架，21-电池仓，22-充电装置，221-底座支撑架，222-充电插头，223-防撞弹簧，224-安装板，23-电池，3-换电系统，31-换电机器人，311-主框架，312-控制柜，313-升降平台，3131-平台本体，3132-电池取放机构，3133-升降驱动装置，31331-升降驱动电机，31332-钢丝绳，31333-导轮，31334-钢丝绳卷筒，314-行走装置，4-充电系统，41-充电机柜，42-充电电控箱，5-控制系统，6-集装箱。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述。

参照图1，该简易换电站包括换电平台1、电池架2、换电系统3、充电系统4、控制系统5和集装箱6。

集装箱6底部设置换电平台1；换电平台1上设置换电系统3；换电系统3的外侧设置电池架2；电池架2的两侧分别设置充电系统4和控制系统5。

换电平台1包括停车导引装置11和停车定位机构12，主要用于存放电池架2、换电机器人31及换电车辆。换电车辆沿导引装置11进入指定停车位置，然后在定位机构12的作用下实现换电车辆的精确定位，为后面的换电做准备。

参照图2和图3，电池架2包括若干个采用模块化设置的电池存储单元。电池存储单元包括电池仓21、安装在电池仓21中的充电装置22和安装在充电装置22内的电池23。充电装置22包括底座支撑架221、设置底座支撑架221上表面的安装板224、设置在安装板224上的充电插头222、以及位于充电插头222两侧的防撞弹簧223。

参照图1和图4，换电系统3包括换电机器人31和环形轨道32；换电机器人31可在环形轨道32上行驶，在电池架2和换电平台1之间运载满电电池或乏电电池，完成为停于换电平台上的换电汽车更换电池的动作。

换电机器人31包括主框架311、控制柜312、升降平台313和行走装置314。主框架311的底部外侧设置行走装置314；主框架311的一个侧面设置控制柜312；主框架311内部设置升降平台313；控制柜312主要用于与控制系统5进行信息交互和控制换电机器人31。

升降平台313包括平台本体3131、电池取放机构3132和升降驱动装置3133。电池取放机构3132固定在平台本体3131上；升降驱动装置3133固定在主框架311上，并与平台本体3131连接，带动平台本体3131升降。升降平台313主要用于调整换电机器人31取放机构的高度，以从电池架2上取放不同高度的电池23。

电池取放机构3132能够直接从换电车辆上将电池23取下或将电池23安装在换电车辆上。

升降驱动装置3133包括升降驱动电机31331、钢丝绳卷筒31334、两条钢丝绳31332和四组导轮31333。升降驱动电机31331固定在主框架311上，升降驱动电机31331的输出轴上连接钢丝绳卷筒31334；两条钢丝绳31332的一端均连接在钢丝绳卷筒连接31334上，两条钢丝绳31332的另一端依次绕过相应的两组导轮31333后与升降平台313连接。

行走装置314通过行走驱动电机的作用下带动换电机器人31沿环形轨道32运动。环形轨道32嵌入在集装箱6的底部，用于引导换电机器人31完成换电工作。

充电系统4包括充电机柜41和充电电控箱42。充电机柜41连接电池架2；充电电控箱42分别与充电机柜41和控制系统5电连接；充电机柜41将电池的状态信息输送给充电电控箱42，当乏电电池进入充电架存储单元中，充电机柜41读取电池的状态信息并将该信息输送给充电电控箱42，充电电控箱42会根据得到信息，控制充电机柜41给乏电电池充电。

控制系统5用于控制换电全过程。

集装箱6上设置前卷帘门601和后卷帘门602，用于换电车辆的进出。

同时，本发明还提供了一种使用上述简易换电站的换电方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)换电车辆停至换电平台1的指定位置；

驾驶员通过停车导引装置11将换电车辆停在换电平台上，熄火并下车到休息区休息；

2)对换电车辆进行定位；

停车定位机构12对换电车辆精确定位；

3)换电机器人31运动至换电车辆的一侧进行换电；

换电机器人31载着备好的满电电池运动到换电车辆的左侧，电池取放机构3132取下换电车辆上的乏电电池，然后将承载的满电电池安装到换电车辆上；

4)换电机器人31送回乏电电池至电池架2并取下满电电池；

换电机器人31将乏电电池送回电池架2上充电，同时从电池架2上取下一块满电电池；

5)换电机器人31运动至换电车辆的另一侧进行换电；

换电机器人3运动到换电车辆的右侧，完成左侧同样的动作；

6)换电机器人31送回乏电电池至电池架2，并取下满电电池后待命；

7)换电车辆驶离换电平台1。

以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于单轨换电机器人的简易换电站，其特征在于：

包括换电平台(1)、电池架(2)、换电系统(3)、充电系统(4)、控制系统(5)和集装箱(6)；

所述集装箱(6)底部设置换电平台(1)；换电平台(1)上设置所述换电系统(3)；所述换电系统(3)的外侧设置电池架(2)、充电系统(4)和控制系统(5)；所述电池架(2)、充电系统(4)和控制系统(5)沿所述换换电平台(1)的长度方向依次设置。

2.根据权利要求1所述的基于单轨换电机器人的简易换电站及其换电方法，其特征在于：换电系统(3)包括换电机器人(31)和环形轨道(32)；所述换电机器人(31)可沿所述环形轨道(32)上运动。

3.根据权利要求2所述的基于单轨换电机器人的简易换电站及其换电方法，其特征在于：所述换电机器人(31)包括主框架(311)、控制柜(312)、升降平台(313)和行走装置(314)；所述主框架(311)的底部外侧设置行走装置(314)；所述主框架(311)的一个侧面设置控制柜(312)；所述主框架(311)内部设置升降平台(313)；所述控制柜(312)与所述控制系统(5)连接。

4.根据权利要求3所述的基于单轨换电机器人的简易换电站及其换电方法，其特征在于：所述升降平台(313)包括平台本体(3131)、电池取放机构(3132)和升降驱动装置(3133)；电池取放机构(3132)固定在平台本体(3131)上；升降驱动装置(3133)固定在主框架(311)上，并与平台本体(3131)连接，带动平台本体(3131)升降。

5.根据权利要求4所述的基于单轨换电机器人的简易换电站及其换电方法，其特征在于：所述升降驱动装置(3133)包括升降驱动电机(31331)、钢丝绳卷筒(31334)、两条钢丝绳(31332)和四组导轮(31333)；升降驱动电机(31331)固定在主框架(311)上，升降驱动电机(31331)的输出轴上连接钢丝绳卷筒(31334)；两条钢丝绳(31332)的一端均连接在钢丝绳卷筒连接(31334)上，两条钢丝绳(31332)的另一端依次绕过相应的两组导轮(31333)后与升降平台(313)连接。

6.根据权利要求5所述的基于单轨换电机器人的简易换电站及其换电方法，其特征在于：所述充电系统(4)包括充电机柜(41)和充电电控箱(42)；所述充电机柜(41)连接电池架(2)；所述充电电控箱(42)分别与充电机柜(41)和控制系统(5)电连接；充电机柜(41)将电池的状态信息输送给充电电控箱(42)，充电电控箱(42)控制充电机柜(41)给电池充电。

7.根据权利要求1-6任一所述的基于单轨换电机器人的简易换电站及其换电方法，其特征在于：所述电池架(2)包括若干个采用模块化设置的电池存储单元；所述电池存储单元包括电池仓(21)、安装在电池仓(21)中的充电装置(22)和安装在充电装置(22)内的电池(23)；所述充电装置(22)包括底座支撑架(221)、设置底座支撑架(221)上表面的安装板(224)、设置在安装板(224)上的充电插头(222)、以及位于充电插头(222)两侧的防撞弹簧(223)。

8.根据权利要求7所述的基于单轨换电机器人的简易换电站及其换电方法，其特征在于：所述集装箱(6)上设置前卷帘门(601)和后卷帘门(602)。

9.一种使用权利要求1的基于单轨换电机器人的简易换电站的换电方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)换电车辆停至换电平台(1)的指定位置；

驾驶员通过停车导引装置(11)将换电车辆停在换电平台上，熄火并下车到休息区休息；

2)对换电车辆进行定位；

停车定位机构(12)对换电车辆精确定位；

3)换电机器人(31)运动至换电车辆的一侧进行换电；

换电机器人(31)载着备好的满电电池运动到换电车辆的左侧，电池取放机构(3132)取下换电车辆上的乏电电池，然后将承载的满电电池安装到换电车辆上；

4)换电机器人(31)送回乏电电池至电池架(2)并取下满电电池；

换电机器人(31)将乏电电池送回电池架(2)上充电，同时从电池架(2)上取下一块满电电池；

5)换电机器人(31)运动至换电车辆的另一侧进行换电；

换电机器人(3)运动到换电车辆的右侧，完成左侧同样的动作；

6)换电机器人(31)送回乏电电池至电池架(2)，并取下满电电池后待命；

7)换电车辆驶离换电平台(1)。