CN110329217A - 一种周向布置式多车道换电站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种周向布置式多车道换电站，包括：旋转式码垛机；以及至少三组围绕所述旋转式码垛机周向布置的充电架，其中，所述充电架的外周设有与其一一对应的电池输送线，且所述电池输送线的一端与所述充电架的底部相对接。根据本发明，其采用周向布置式多车道布局，提高了充电仓的利用率，从而提高了换电效率，降低了设备成本及土地使用成本；采用引导定位车道直连式的电池传送方式缩短了电池传送路径，进一步提高了换电效率；在提高充电接头运动行程以提高对接效率的同时，还能够减小其在充电层上占用的高度空间，从而极大地提高了充电仓容纳电池的能力；提高了换电过程的自动化程度，提高了换电效率。

Description

一种周向布置式多车道换电站

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，特别涉及一种周向布置式多车道换电站。

背景技术

满亏电池换电过程是一种电动汽车快速充能的方式，具体而言，是指通过换电设备将电动汽车的亏电电池换下，并即刻换上满电电池，换电站则是实现电动汽车的满亏电池换电的场所。

电动汽车在满亏电池换电过程中，需要先将电力不足的电动汽车驶入引导定位车道中，然后将亏电电池从汽车上取下，同时再将满电电池从充电仓中取出更换到汽车上，而换下的电池需要放入充电仓中进行充电以备循环使用。

现有的换电站大多采用一个充电仓对应一组引导定位车道或者两组及以上的充电仓对应一组引导定位车道的布局方式，由于充电仓既承担电池的充电功能，还承担对电池进行仓储的作用，这就使得充电仓往往占地面积较大，从而导致现有的换电站存在以下几个问题：首先，单组充电仓的利用率低下，从而使得土地使用率较低，提高了设备成本及土地成本；其次，现有的换电站对电池的传送打多采用穿梭车等其他送料小车，由于穿梭车的运动路径较长，导致电池的取放过程耗时过长，大大降低了换电效率；接着，电池在电池仓中与充电插头进行对接时花费的时间过多，导致充电效率低下；再次，在换电过程中，电池频繁地进出充电仓，而现有的充电仓缺少对电池进行快速、精准的定位功能；最后，换电过程自动化程度较低，导致换电效率低下。

有鉴于此，实有必要开发一种周向布置式多车道换电站，用以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种周向布置式多车道换电站，其采用周向布置式多车道布局，充分利用了充电仓的充电及储藏能力，使得能够同时进行至少三辆电动汽车的换电作业，提高了充电仓的利用率，从而提高了换电效率，降低了设备成本及土地使用成本；将传统的利用穿梭车电池传送改为充电仓与引导定位车道直连式的电池传送方式，大大缩短了电池传送路径，进一步提高了换电效率；在提高充电接头运动行程以提高对接效率的同时，还能够适当降低插拔机构的高度尺寸，减小其在充电层上占用的高度空间，从而极大地提高了充电仓容纳电池的能力；提高了换电过程的自动化程度，又进一步提高了换电效率。

为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种周向布置式多车道换电站，包括：

旋转式码垛机；以及

至少三组围绕所述旋转式码垛机周向布置的充电架，

其中，所述充电架的外周设有与其一一对应的电池输送线，且所述电池输送线的一端与所述充电架的底部相对接。

优选的是，所述电池输送线的另一端对接有与其一一对应的引导定位车道。

优选的是，所述充电架的外侧及内侧均敞开以分别形成用于电池进出的外电池仓口及内电池仓口。

优选的是，至少三组所述充电架在周向上呈放射状布置，以围绕形成位于其中心处的码垛空间，所述旋转式码垛机设于所述码垛空间处。

优选的是，所述内电池仓口通往所述码垛空间，所述外电池仓口通往所述充电架的外侧。

优选的是，所述旋转式码垛机包括：

机架；

旋转机构，其用于驱动所述机架在水平面上作往复自转运动；

码垛箱，其滑动安装于所述机架上；以及

升降机构，其设于所述机架上，用于驱动所述码垛箱在竖直平面内往复升降，

其中，所述机架在所述旋转机构的驱动下与其中一组所述充电架选择性相对。

优选的是，所述充电架中设有至少两层平行且间隔布置的电池置物架，从而将充电架的内部空间分割成至少两层电池仓。

优选的是，所述电池置物架包括：

副置物框，其位于所述电池仓的前部；以及

两组主置物框，其固接于所述副置物框的后侧并水平向后延伸，

其中，两组所述主置物框间隔设置以形成位于两者之间的电池取放通道。

优选的是，所述充电架的底部设有用于交换电池的上下料仓，所述电池输送线对接于所述充电架的上下料仓处。

优选的是，所述引导定位车道包括：

引导斜坡；

上升斜坡，其与所述引导斜坡相对且间隔设置，以形成位于所述引导斜坡与上升斜坡之间的换电通道；以及

车身引导装置，该车身引导装置成对地设于所述引导斜坡和/或上升斜坡上，

其中，每对所述车身引导装置平行且相对设置以形成位于两者之间的车身引导通道，每组所述电池输送线与各自相对侧的所述换电通道相对接。

优选的是，所述换电通道中设有与所述引导斜坡相接的前轮定位举升机构。

优选的是，所述前轮定位举升机构包括：

定位机构；

支撑板，其与所述定位机构滑动连接；以及

横移驱动器，其用于驱动所述定位机构沿车身的宽度方向往复滑移；

顶升机构，其与所述支撑板传动连接，用于驱动所述支撑板及定位机构往复升降，

其中，所述顶升机构的数目与定位机构的数目相一致。

优选的是，所述定位机构包括：

支撑组件，其上形成有与车轮外周相适配的定位凹槽；以及

横移导轨，其安装于所述支撑组件的底部并与所述支撑板滑动连接，

其中，所述横移导轨的延伸方向与车身的宽度方向相一致。

优选的是，所述顶升机构包括：

顶升导轨，其设于所述支撑板的下方；

顶升斜块，其与所述顶升导轨滑动配接；以及

顶升驱动器，其与所述顶升斜块传动连接，

其中，顶升斜块在顶升驱动器的驱动下沿着顶升导轨往复滑移。

优选的是，所述顶升斜块的一侧形成有顶升斜面，所述支撑板的底部支撑有顶升杆，所述顶升杆的底部与所述顶升斜块始终保持滚动接触。

优选的是，所述换电通道中设有换电平台，所述换电平台包括：

电池横移组件；以及

围绕所述电池横移组件设置的至少三组托平机构，

其中，托平机构包括：

托举臂、传动结构、旋转轴、锁定结构；以及

用于驱动所述托举臂在展开状态及收拢状态间选择性切换的托平驱动组件。

优选的是，所述托举臂包括用于抵触车底的托举部、悬臂；所述托平驱动组件通过所述传动结构连接所述旋转轴；所述旋转轴与所述悬臂固定连接；所述锁定结构用于在所述托举部托举车底时锁定，以使得所述托举臂无法旋转；

所述托平驱动组件驱动所述旋转轴旋转，以使得所述托举部旋转后可部分或全部收拢于换电平台基准平面以下。

优选的是，所述锁定结构包括棘轮、止回杆、夹持结构；

所述棘轮与所述旋转轴固定连接；所述止回杆上设有与所述棘轮配合的卡钩；所述托举臂托举汽车时，所述夹持结构锁定所述止回杆，以使得所述止回杆的卡钩阻挡所述棘轮回转；所述托举臂回收时，所述夹持结构解锁所述止回杆，以使得所述棘轮脱离所述止回杆的卡钩后可回转。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

首先，其采用周向布置式多车道布局，充分利用了充电仓的充电及储藏能力，使得能够同时进行至少三辆电动汽车的换电作业，提高了充电仓的利用率，从而提高了换电效率，降低了设备成本及土地使用成本；

其次，将传统的利用穿梭车电池传送改为充电仓与引导定位车道直连式的电池传送方式，大大缩短了电池传送路径，进一步提高了换电效率；

再次，在提高充电接头运动行程以提高对接效率的同时，还能够适当降低插拔机构的高度尺寸，减小其在充电层上占用的高度空间，从而极大地提高了充电仓容纳电池的能力；

最后，提高了换电过程的自动化程度，又进一步提高了换电效率。

附图说明

图1为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站的俯视图；

图2为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中引导定位车道的三维结构视图；

图3为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中电池充电快速插拔机构的三维结构视图；

图4为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中电池充电快速插拔机构在另一视角下的三维结构视图；

图5为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中浮动定位机构的俯视图；

图6为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中浮动定位机构的三维结构视图；

图7为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中导向定位单元的三维结构视图；

图8为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中浮动定位块的三维结构视图；

图9为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中浮动定位块隐藏了第二盖板后的三维结构视图；

图10为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中浮动定位块的纵向剖视图；

图11为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中浮动定位块的爆炸视图；

图12为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中托平机构处于竖直状态时的三维结构视图；

图13为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中托平机构的右视图；

图14为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中托平机构处于水平状态时的三维结构视图；

图15为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中前轮定位举升机构的三维结构视图；

图16为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中前轮定位举升机构的左视图；

图17为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中车身引导装置与引导斜坡相配合时的三维结构视图；

图18为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中车身引导装置与引导斜坡相配合时的左视图；

图19为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中车身引导装置与引导斜坡相配合时的俯视图；

图20为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中充电架的三维结构视图；

图21为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中旋转式码垛机的三维结构视图；

图22为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中旋转式码垛机的俯视图；

图23为根据本发明一个实施方式提出的布置式多车道换电站中机架的三维结构视图；

图24为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中码垛箱、升降机构及配重块相配合时的三维结构视图；

图25为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中码垛箱的三维结构视图；

图26为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中码垛箱与堆垛货叉组件相配合时的三维结构视图；

图27为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中配重块的三维结构视图；

图28为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中配重块的左视图；

图29为根据本发明一个实施方式提出的周向布置式多车道换电站中滚轮组件的三维结构视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。

在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词是相对于各附图中所示的构造进行定义的，特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化，所以，也不应当将这些或者其他的方位用于解释为限制性用语。

涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。

根据本发明的一实施方式结合图1和图2的示出，可以看出，周向布置式多车道换电站包括：

旋转式码垛机300；以及

至少三组围绕所述旋转式码垛机300周向布置的充电架210，

其中，所述充电架210的外周设有与其一一对应的电池输送线220，且所述电池输送线220的一端与所述充电架210的底部相对接。采用这种周向布置式多车道布局方式，使得单位时间内能够同时进行至少3辆电动汽车的换电作业，大大提高了换电站单位占地面积的利用率，充分利用了充电仓的充电及储藏能力，提高了充电仓的利用率，从而提高了换电效率，降低了设备成本及土地使用成本，减小了换电站上待换电的电动汽车的平均排队时间，满足新能源电动汽车的快速换电需求，便于推广应用。

再次参照图1，所述电池输送线220的另一端对接有与其一一对应的引导定位车道100。

参照图20，充电架210的外侧及内侧均敞开以分别形成用于电池进出的外电池仓口2111及内电池仓口2112。

进一步地，充电架210中设有至少两层平行且间隔布置的电池置物架212，从而将充电架210的内部空间分割成至少两层充电层213。在优选的实施方式中，电池置物架212设有四层，充电架210的内部空间被电池置物架212分割成四层充电层213。

进一步地，副置物框2122及两组主置物框2121的外侧分别设有至少一个电池限位块214。

参照图1，至少三组所述充电架210在周向上呈放射状布置，以围绕形成位于其中心处的码垛空间240，所述旋转式码垛机300设于所述码垛空间240处。

在一实施方式中，充电架210在周向上设置有八组，且两两充电架210间彼此相连，充电架210彼此相连能够增加充电仓200的结构稳定性，防止充电架210侧倾或倒伏；在优选的实施方式中充电架210在周向上设置有六组。

进一步地，内电池仓口2112与通往所述码垛空间240，外电池仓口2111通往所述充电架210的外侧。

参照图21～图23，所述旋转式码垛机300包括：

机架310；

旋转机构360，其用于驱动所述机架310在水平面上作往复自转运动；

码垛箱320，其滑动安装于所述机架310上；以及

升降机构330，其设于所述机架310上，用于驱动所述码垛箱320在竖直平面内往复升降，

其中，所述机架310在所述旋转机构360的驱动下与其中一组所述充电架210选择性相对。

进一步地，机架310上具有升降导轨314，码垛箱320滑动安装于升降导轨314上。

再次参照图21及图22，旋转机构360包括：

旋转驱动器361；以及

转盘362，其与旋转驱动器361传动连接，

其中，机架310固定安装于转盘362之上。

在一实施方式中，旋转驱动器361的动力输出端传动连接有驱动齿轮363，转盘362上设有一圈与驱动齿轮363相啮合的传动齿。

参照图23，机架310包括相对设置的左支架312及右支架313，左支架312与右支架的底部固接有位于两者之间的底座311。

参照图25，码垛箱320包括：

两组相对且间隔设置的侧框321；以及

底框，其安装于两组侧框321之间，

其中，至少一组侧框321的外侧固接有两组向外延展的引导部322，至少一组引导部322的旁侧设有用于引导所述码垛箱往复升降的滑动部325。

进一步地，两组侧框321之间固接有至少一条支撑梁324，支撑梁324位于所述底框的正上方。在优选的实施方式中，支撑梁324设有两根，分别平行且间隔地设于码垛箱320的前侧与后侧。

在优选的实施方式中，充电架210设有偶数组，且两两充电架210相对设置，机架310在旋转机构360的驱动下使其前侧及后侧分别选择性地与任意一对相对设置的充电架210相对接。从而使得码垛机300将亏电电池放置于一侧的充电架210上进行充电时，仅需将其取货臂351从其另一侧伸出，即可将另一侧充电架210上的满电电池取出并放入码垛箱320中，大大提高了取放电池效率，从而提高了换电池效率。

进一步地，充电架210中设有至少两层平行且间隔布置的电池置物架212，从而将充电架210的内部空间分割成至少两层电池仓213。在优选的实施方式中，电池置物架212设有四层，充电架210的内部空间被电池置物架212分割成四层电池仓213。

再次参照图20，电池置物架212包括：

副置物框2122，其位于所述电池仓的前部；以及

两组主置物框2121，其固接于副置物框2122的后侧并水平向后延伸，

其中，两组主置物框2121间隔设置以形成位于两者之间的电池取放通道2123。从而使得形如电池码垛机等电池取放机构将电池从电池置物架212中取出或者将电池放入电池置物架212中时，能够顺畅不受阻挡。

参照图25，侧框321包括两根水平延伸且相对设置的侧梁3211，引导部322包括两根水平延伸的引导梁3221，其中，侧梁3211的两端分别固接有引导梁3221，滑动部326设于引导梁3221的旁侧。

进一步地，两组侧框321水平相对设置，同侧的两组引导部322水平相对设置，从而使得同侧的两组引导部322间形成有位于两者之间的滑动空间。

再次参照图11，两根侧梁3211在同一竖直平面内相对设置，在高度方向上的两根引导梁3221间固接有连接梁3222，从而使得侧梁3211与引导梁3221围绕形成封闭式的框架结构。采用这种框架形结构，使得在不增加码垛箱320的外部体积尺寸的同时，扩大了码垛箱320内部的容纳能力，进而在同等容纳能力下，本案设计研发的码垛箱320具有更小的体积及重量。进而获得了至少两个优点：一方面减轻了箱体的重量，减少了不必要的能源损耗，提高了经济效益，另一方面，通过特殊的闭合式框架结构，提高了箱体的结构稳定性，有利于码垛箱的长久使用，降低了箱体的更换成本。

参照图22及图23，左支架312包括相对设置的左前立柱3121及左后立柱3122，右支架313包括相对设置的右前立柱3131及右后立柱3132，四根升降导轨314设于左前立柱3121、左后立柱3122、右前立柱3131及右后立柱3132的外侧，且同侧的两根升降导轨314相对设置。

进一步地，码垛箱320滑动安装于左支架312及右支架313之间，且码垛箱320通过滑动部325与升降导轨314滑动配接。

进一步地，左前立柱3121与左后立柱3122均沿竖直方向延伸且间隔设置以形成位于两者之间的左升降通道，右前立柱3131与右后立柱3132均沿竖直方向延伸且间隔设置以形成位于两者之间的右升降通道，从而使得当码垛箱320与升降导轨314滑动配接时，所述滑动空间与所述左升降通道和/或右升降通道相连通。

再次参照图23，所述左升降通道和/或右升降通道间设有配重块340，该配重块340与升降机构330传动连接。采用这种结构设计，一方面扩大了码垛箱320内部的容纳能力，进而在同等容纳能力下，本案设计研发的码垛箱320具有更小的体积及重量，另一方面将所述滑动空间与所述左升降通道和/或右升降通道有机结合起来，使得配重块340容纳于所述滑动空间/左升降通道/右升降通道中，充分利用了机架310的内部空间，提高了空间利用率。

在一实施方式中，配重块340设于所述左升降通道中，配重块340的两个相对侧面分别与左前立柱3121的内侧及左后立柱3122的内侧滚动接触。

在另一实施方式在，配重块340设于所述右升降通道中，配重块340的两个相对侧面分别与右前立柱3131的内侧及右后立柱3132的内侧滚动接触。

参照图27～图28，配重块340包括：

可拆分的配重箱341；

设于配重箱341中的至少一片配重砝码342；以及

设于配重箱341上的滚轮组件343，

其中，配重箱341的外周固接有传动连接部344，动力组件330通过传动连接部344与配重块340传动连接。

参照图23，滚轮组件343包括：

安装座3431，其与配重箱341相固接；

主滚轮3432，其设于安装座3431中并与安装座3431转动连接；

副滚轮，其包括相对设置的左副滚轮3433及右副滚轮3434，左副滚轮3433及右副滚轮3434均与安装座3431转动连接；

其中，左副滚轮3433与右副滚轮3434分别设于主滚轮3432的左右两侧从而形成位于左副滚轮3433与右副滚轮3434间的导向通道。

进一步地，左副滚轮3433的转轴与右副滚轮3434的转轴相平行，主滚轮3432的转轴与左副滚轮3433的转轴或右副滚轮3434的转轴相垂直。

参照图23，左前立柱3121与左后立柱3122的内侧和/或右前立柱3131与右后立柱3132的内侧固接有沿竖直方向延伸的导向柱315，当配重块340设于所述左升降通道和/或所述右升降通道之中时，导向柱315卡入所述导向通道中，从而使得左副滚轮3433、主滚轮3432及右副滚轮3434依次与导向柱315外露的侧面滚动接触。采用这种结构设计，能够使得滚轮组件343能够与导向柱315滚动配接，进防止配重块340在升降过程中出现左右摇摆或晃动，提高了提升机构300提升过程的稳定性。

在优选的实施方式中，导向柱315的横截面呈矩形。

参照图24，升降机构330包括：

升降驱动器334；以及

与升降驱动器334传动连接的传动杆331；

其中，传动杆331的两端均与码垛箱320传动连接。

在优选的实施方式中，传动杆331的两端分别固接有左传动齿轮332及右传动齿轮333，升降驱动器334与传动杆331通过链条实现传动连接，左传动齿轮332及右传动齿轮333与码垛箱320通过链条实现传动连接。

参照图1，所述充电架210的底部设有用于交换电池的上下料仓230，所述电池输送线220对接于所述充电架210的上下料仓230处。

参照图1及图2，所述引导定位车道100包括：

引导斜坡110；

上升斜坡120，其与所述引导斜坡110相对且间隔设置，以形成位于所述引导斜坡110与上升斜坡120之间的换电通道130；以及

车身引导装置160，该车身引导装置160成对地设于所述引导斜坡110和/或上升斜坡120上，

其中，每对所述车身引导装置160平行且相对设置以形成位于两者之间的车身引导通道，每组所述电池输送线220与各自相对侧的所述换电通道130相对接。通常，所述换电通道130中设有换电平台600，当车身被抬升起合适高度后，换电平台600开始车身底盘上的亏电电池换下并替换上满电电池。

在优选的实施方式中，所述车身引导通道通往所述换电通道130。

在优选的实施方式中，所述引导斜坡110和上升斜坡120的上表面均成对地固定设置有所述车身引导装置160，从而使得电动汽车在通过所述上升斜坡120驶入所述换电通道130及通过引导斜坡110驶出所述换电通道130的过程中，均能受到所述车身引导装置160的引导作用。

参照图1及图2，所述换电通道130中设有与引导斜坡110相接的前轮定位举升机构140。结合图1及图2的示出可以看出，所述引导斜坡110与所述换电平台600间设有分别与所述引导斜坡110及所述换电平台600相接的前轮定位举升机构140。

参照图15及图16，所述前轮定位举升机构140包括：

定位机构141；

支撑板1421，其与所述定位机构141滑动连接；以及

横移驱动器144，其用于驱动所述定位机构141沿车身的宽度方向往复滑移；

顶升机构143，其与所述支撑板1421传动连接，用于驱动所述支撑板1421及定位机构141往复升降，

其中，所述顶升机构143的数目与定位机构141的数目相一致。本文中所述“车轮”可以指车辆的前轮或后轮，在实际的车辆上，不同车型具有不同的车身宽度，进而导致前轮间距或后轮间距也不尽相同，通过横移驱动器144驱动定位机构141沿车身的宽度方向往复滑移，使得抬升式引导定位车道140能够根据不同车身宽度的车辆进行调整，并且通过定位机构141对车辆进行定位，使得车辆相对于换电站能够准确定位，此外，顶升机构143能够驱动支撑板1421及定位机构141向上升起，进而对车身起到举升作用，从而使得车身下方能够空余出足够的换电空间。

参照图15及图16，所述定位机构141包括：

支撑组件1411，其上形成有与车轮外周相适配的定位凹槽；以及

横移导轨1412，其安装于所述支撑组件1411的底部并与所述支撑板1421滑动连接，

其中，所述横移导轨1412的延伸方向与车身的宽度方向相一致。

定位凹槽可以是碗形、楔形、U形和方形等。在优选的实施方式中，所述定位凹槽构造成V字形，且所述V字形的定位凹槽其顶角为钝角。

进一步地，所述V字形的定位凹槽其顶角大小为115°～165°。在优选的实施方式中，所述V字形的定位凹槽其顶角大小为155°。

在优选的实施方式中，支撑组件1411上定位凹槽的底边分别布置有多个并排设置的辊轮，相邻的辊轮间留有间隙，使得每个辊轮可绕其自身轴线转动，辊轮的轴线与车身的宽度方向相垂直，能够减小车轮与支撑组件1411间的摩擦力。

进一步地的，支撑板1421上固接有设于支撑组件1411旁侧的限位板1424。

再次参照图16，所述顶升机构143包括：

顶升导轨1432，其设于所述支撑板1421的下方；

顶升斜块1431，其与所述顶升导轨1432滑动配接；以及

顶升驱动器1433，其与所述顶升斜块1431传动连接，

其中，顶升斜块1431在顶升驱动器1433的驱动下沿着顶升导轨1432往复滑移。

进一步地，顶升斜块1431的一侧形成有顶升斜面1431a。

在优选的实施方式中，支撑板1421的底部支撑有顶升杆1422，顶升杆1422的底部与顶升斜块1431始终保持滚动接触，而顶升导轨1432的延伸方向与横移导轨1412的延伸方向相一致，从而使得顶升驱动器1433在趋势顶升斜块1431沿顶升导轨1432横移的同时，顶升斜块1431能够通过其顶升斜面1431a将驱动力传动给顶升杆1422，进而驱支撑板1421沿竖直方向往复升降。

进一步地，顶升斜面1431a的顶端及底端分别形成有沿水平方向延伸的顶部定位平台1431c及底部定位平台1431b。从而使得顶升杆1422在到达顶升斜面1431a的顶端或底端时，能够获得平稳及稳定的支撑力，而当顶升杆1422处于顶升斜面1431a的顶端及底端时，支撑板1421分别处于最高处及最低处。

进一步地，定位机构141的外周设有至少三根非共线设置的导向柱1423，支撑板1421滑动套设于导向柱1423上。在优选的实施方式中，导向柱1423设有四根，且围绕呈矩形布置。

在优选的实施方式中，定位机构141设有两组且关于车身对称设置。从而使得两组定位机构141可以同时做相互靠近或相互远离动作，从而提高对两者间距调整的效率，以更快、更高效地适配不同车型的宽度。

结合图2的示出可以看出，所述换电通道130中设有换电平台600，所述换电平台600包括：

电池横移组件610；以及

围绕所述电池横移组件610设置的至少三组托平机构620，

其中，托平机构620包括：

托举臂621、传动结构、旋转轴、锁定结构；以及

用于驱动所述托举臂621在展开状态及收拢状态间选择性切换的托平驱动组件622。具体的驱动方式可以是现有的转动驱动、齿条齿轮升降驱动、液压升降驱动、气缸升降驱动或轨道升降驱动等驱动方式中任意一种驱动方式或者是上述两种及两种以上驱动方式的组合，以实现托举臂621在展开状态时支撑于车身的底部，或者在收拢状态时其部分或全部收拢于换电平台600的基准平面以下。

参照图12～图14，托举臂621包括用于抵触车底的托举部6211、悬臂6212；托平驱动组件622通过传动结构连接旋转轴；旋转轴与悬臂6212固定连接；锁定结构用于在托举部6211托举车底时锁定，以使得托举臂621无法旋转；

托平驱动组件622驱动旋转轴旋转，以使得托举部6211旋转后可部分或全部收拢于换电平台600的基准平面以下。

在本实施例中，托平驱动组件622驱动托举臂621呈如图1状态时，为托平机构620对车辆进行托平，在此情况下锁定结构锁死旋转轴或托举臂621，防止托举臂621退回；应当理解，锁定结构可包括但不限于插销类或抱箍类的结构，但凡任何能锁定旋转轴或托举臂621的结构都应属于本发明的保护范围。如图14所示，当无需托平时，托举臂621的托举部6211可收拢于换电平台支撑面下，此时悬臂6212呈一支撑面，可支撑车辆行驶；应当理解，悬臂6212与托举部6211可呈任一角度连接，图1-图3中仅示出了其中一种“L”型形状，还可包括但不限于“T”型、“Z”型、三角形等；在一优选实施例中，悬臂6212的长度大于等于托举部6211的长度，便于旋转后，托举部6211无需过多占用换电平台内部空间。

在一优选实施例中，如图12、图14所示，托平驱动组件622与锁定结构位于托举臂621两侧，使得旋转轴两侧受力，使整体结构受力相对分散，保证机构稳定性。应当理解，托平驱动组件622与锁定结构位于托举臂621同侧也属于本发明的保护范围。

在一优选实施例中，如图12～14所示，锁定结构包括棘轮626、止回杆627、夹持结构；棘轮626与旋转轴固定连接；止回杆627上设有与棘轮626配合的卡钩；托举臂621托举汽车时，夹持结构锁定止回杆627，以使得止回杆627的卡钩阻挡棘轮626回转；托举臂621回收时，夹持结构解锁止回杆627，以使得棘轮626脱离止回杆627的卡钩后可回转。在本实施例中，棘轮626的自由旋转方向与托举臂621回退至支撑面的运动方向相反，采用棘轮结构防止托举臂621回退，提高机构的可靠性；应当理解，夹持结构可包括但不限于插销类或抱箍类的结构，但凡任何能锁定止回杆627的结构都应属于本发明的保护范围。

在一优选实施例中，如图12、图13所示，止回杆627中部设有枢接孔，止回杆627绕枢接孔旋转。在本实施例中，夹持结构包括止回驱动组件624、止回销625、弹性件628；止回驱动组件624连接止回销625；止回销625端部设有缺陷部6251；弹性件628一端固定于止回杆627上；弹性件628牵拉止回杆627，以使得止回杆627一端紧压止回销625；止回驱动组件624驱使止回销625伸缩，止回杆627一端接触或远离缺陷部6251，以使得止回杆627可绕枢接孔摆动。在一实施例中，缺陷部6251为止回销625的下陷部分，便于止回杆627的平滑过渡。

在一优选实施例中，止回驱动组件624包括但不限于气缸或电动推杆或液压缸或电动缸；弹性件628为弹簧；应当理解，弹簧的位置可设置于靠近止回销625侧，也可设置于靠近棘轮626侧；如图2所示，弹簧的位置可设置于靠近止回销625侧时，弹簧位于止回杆627下方，止回杆627靠近止回销625侧受到一逆时针的拉力，使得止回杆627一端紧压止回销625；同样地，当弹簧的位置置于靠近棘轮626侧时，弹簧位于止回杆627上方，止回杆627靠近棘轮626侧受到一逆时针的拉力，使得止回杆627一端紧压止回销625；同时由于杠杆原理，止回杆627卡钩卡住棘轮626，起到防止棘轮626回退的作用，避免托举臂621被压退。

在一优选实施例中，托平驱动组件622输出直线驱动力；托平驱动组件622包括但不限于电动推杆或液压缸或电动缸或气缸。如图1所示，托平驱动组件622为电动推杆，在本实施例中，传动结构包括齿条623、齿轮629；齿条623与直线驱动装置的可移动端固定连接；齿条623与齿轮629啮合，齿轮629与旋转轴固定连接。通过齿轮齿条的精准传动，实现托举臂621运动的精准控制，如图12、图14所示，经电动推杆驱动，齿轮齿条相互啮合，实现托举臂的90°翻转。

应当理解，托平驱动组件622也可为输出旋转扭矩旋转电机；传动结构包括但不限于带传动结构或链传动结构或减速齿轮结构。

如图1所示，四组托平机构620分别两两布置于平台600的两侧，两相邻的托平机构620的托举臂621相向设置(如图4所示)或者相背(图未示)，当抬升机构将车辆抬升至一定高度后，托平机构620的托举臂621翻转至如图4位置，抬升机构下降，车底接触四个托举臂621的托举部6211后，应承受一个相反的力矩，有效防止托举臂621的翻转。

本发明结构巧妙，设计合理，采用可自动回拢的托举臂支撑车底，实现车辆姿态的调整，满足新能源车快速换电的要求，便于推广应用。

进一步地，充电架上具有浮动定位仓，所述浮动定位仓中设有浮动定位机构400，结合图5～图11的示出可以看出，所述浮动定位机构400包括：

至少三个周向布置的浮动定位块410，其固定设于所述浮动定位仓250中；以及

偶数个导向定位单元420，其固定设于所述浮动定位仓250的外周边缘；

其中，两两所述导向定位单元420组成导向组件，每组所述导向组件中的导向定位单元420相对设置。

在优选的实施方式中，浮动定位块410设有四个，且两两浮动定位块410相对设置，以使得四个浮动定位块410呈矩形分布。

参照图7及图8，导向定位单元420包括：

固定设置的导向驱动器421；

与导向驱动器421的动力输出端传动连接的导向块422，

其中，导向块422在导向驱动器421的驱动下可沿竖直方向选择性升降。

进一步地，导向驱动器421的顶端固接有导向柱423，导向柱423的顶端形成有锥形导向面。在电池送入充电架220上的浮动定位工位250处时，浮动定位块410可以对电池提供X轴、Y轴及Z轴三个方向的浮动支撑力，而导向定位单元420用于对电池进行导向定位，具体地，电池的底部设有与导向柱423相对应的定位孔，电池在自身重力的作用下缓慢下降，在其下降过程中，导向柱423在其顶部锥形导向面的导向左右下被导入至电池底部的定位孔中，进而完成了电池的浮动定位。

参照图7～图10，浮动定位块410包括：

固定设置的底板411；

设于底板411上的至少三个浮动单元413；以及

由浮动单元413所支撑的定位盘414，

其中，底板411的外周固接有裙部412，该裙部412在底板411的外周上结合该底板411并且从该底板411的外周向上延伸，以将浮动单元413及定位盘414均容纳于其中。

参照图8，定位盘414与裙部412之间放射状地连接有至少三根弹性维持件415。通常，定位盘414设于裙部412的中心处，弹性维持件415能够使得定位盘414始终保持在裙部412的中心处。

进一步地，定位盘414的中心处向上凸起形成有定位块4141，弹性维持件415放射状地连接于定位块4141与裙部412之间。

在优选的实施方式中，弹性维持件415设有四根，相邻两根弹性维持件415间的夹角呈90°。采用这种结构，能够使得定位块4141受到的弹性恢复力大小、方向均衡，提高了定位块4141保持中心度的能力。

参照图11及图12，定位盘414的正上方设有第一盖板417，第一盖板417的中心处开设有第一让位通孔4171，当第一盖板417覆盖于定位盘414之上时，定位块4141穿过第一让位通孔4171后向上突出。

进一步地，第一盖板417的正上方设有覆盖于弹性维持件415上的第二盖板416，第二盖板416的中心处开设有第二让位通孔4161，当第二盖板416覆盖于弹性维持件415之上时，定位块4141穿过第二让位通孔4161后向上突出。

参照图9～图12，第一盖板417与第二盖板416间支撑有至少三根支撑块419，从而使得第一盖板417与第二盖板416间形成有用于容纳弹性维持件415的容纳空间。

进一步地，定位块4141上固定连接有垫块418，垫块418突出于第二盖板416的顶面。在优选的实施方式中，垫块418由硅胶或橡胶等一些具有一定附着力的弹性材料制成。

进一步地，每个所述电池仓中均设有用于实现电池与电源快速通断电的电池充电快速插拔机构500。

结合图3及图4的示出可以看出，所述电池充电快速插拔机构500包括：

安装架510，其固定设于所述电池仓中；

充电接头组件，其滑动安装于所述安装架510上；以及

插拔传动组件，其安装于所述安装架510上并且所述插拔传动组件的动力输出端分别与所述安装架510及所述充电接头组件传动连接。从而使得所述充电接头组件能够在所述插拔传动组件的驱动下沿安装架510往复升降。

进一步地，所述插拔传动组件包括：

插拔驱动器543，其尾部转动连接于所述安装架510上；

第一摇杆541，其一端与所述安装架510转动连接；以及

第二摇杆542，其一端与所述充电接头组件转动连接，

其中，所述第一摇杆541与所述第二摇杆542相交并且在两者的相交点处相铰接，所述插拔驱动器543的动力输出端转动连接于所述第一摇杆541与所述第二摇杆542的相交点处。

参照图3，所述安装架510上具有沿竖直方向延伸的导向轨道513，所述充电接头组件滑动安装于所述导向轨道513上。

进一步地，所述第一摇杆541与所述第二摇杆542在所述插拔驱动器543的驱动下在合拢状态及张开状态间往复切换，从而使得所述充电接头组件在所述插拔驱动器543的驱动下沿所述导向轨道513往复升降。

参照图3及图4，所述充电接头组件包括：

接头安装架520，其与导向轨道513滑动连接；

充电接头530，其安装于接头安装架520之上。

进一步地，当所述充电接头组件位于最高处时，第一摇杆541与第二摇杆542呈合拢状态，当所述充电接头组件位于最低处时，第一摇杆541与第二摇杆542呈张开状态。从而使得当所述充电接头组件位于最高处时，充电接头530与充电仓上的电源接头相分离，而第一摇杆541与第二摇杆542呈合拢状态，大大减小了电池充电快速插拔机构500在充电层中占用的高度空间，而当第一摇杆541与第二摇杆542呈张开状态时，所述充电接头组件向下运动的总行程较大，能够满足快速插拔需求。

在优选的实施方式中，第一摇杆541上开设有容纳槽5411，当第一摇杆541与第二摇杆542呈合拢状态时，第二摇杆542能够部分或整体收拢于容纳槽5411中。进一步减小了电池充电快速插拔机构500在充电层中占用的高度空间。

进一步地，容纳槽5411贯穿第一摇杆541的上下表面。

参照图4，安装架510的旁侧固接有相对设置的左立板511及右立板512，左立板511与右立板512平行且间隔设置以形成位于两者之间的容纳空间，第一摇杆541及第二摇杆542设于所述容纳空间之中。

进一步地，插拔驱动器543位于所述容纳空间的旁侧，导向轨道513设于左立板511和/或右立板512的外侧。在优选的实施方式中，左立板511和右立板512的外侧均设有导向轨道513。

应当理解的是，在本文中所使用的技术术语“电池”包括但不限于用于为车辆提供动力的电池、电池组、电池包等。前文中所提及的“车辆”或“汽车”包括纯电动汽车、混合动力汽车等各类新能源汽车。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (18)

1.一种周向布置式多车道换电站，其特征在于，包括：

旋转式码垛机(300)；以及

至少三组围绕所述旋转式码垛机(300)周向布置的充电架(210)，

其中，所述充电架(210)的外周设有与其一一对应的电池输送线(220)，且所述电池输送线(220)的一端与所述充电架(210)的底部相对接。

2.如权利要求1所述的周向布置式多车道换电站，其特征在于，所述电池输送线(220)的另一端对接有与其一一对应的引导定位车道(100)。

3.如权利要求1所述的周向布置式多车道换电站，其特征在于，所述充电架(210)的外侧及内侧均敞开以分别形成用于电池进出的外电池仓口(2111)及内电池仓口(2112)。

4.如权利要求3所述的周向布置式多车道换电站，其特征在于，至少三组所述充电架(210)在周向上呈放射状布置，以围绕形成位于其中心处的码垛空间(240)，所述旋转式码垛机(300)设于所述码垛空间(240)处。

5.如权利要求4所述的周向布置式多车道换电站，其特征在于，所述内电池仓口(2112)通往所述码垛空间(240)，所述外电池仓口(2111)通往所述充电架(210)的外侧。

6.如权利要求4所述的周向布置式多车道换电站，其特征在于，所述旋转式码垛机(300)包括：

机架(310)；

旋转机构(360)，其用于驱动所述机架(310)在水平面上作往复自转运动；

码垛箱(320)，其滑动安装于所述机架(310)上；以及

升降机构(330)，其设于所述机架(310)上，用于驱动所述码垛箱(320)在竖直平面内往复升降，

其中，所述机架(310)在所述旋转机构(360)的驱动下与其中一组所述充电架(210)选择性相对。

7.如权利要求3所述的周向布置式多车道换电站，其特征在于，所述充电架(210)中设有至少两层平行且间隔布置的电池置物架(212)，从而将充电架(210)的内部空间分割成至少两层电池仓(213)。

8.如权利要求7所述的周向布置式多车道换电站，其特征在于，所述电池置物架(212)包括：

副置物框(2122)，其位于所述电池仓的前部；以及

两组主置物框(2121)，其固接于所述副置物框(2122)的后侧并水平向后延伸，

其中，两组所述主置物框(2121)间隔设置以形成位于两者之间的电池取放通道(2123)。

9.如权利要求1所述的周向布置式多车道换电站，其特征在于，所述充电架(210)的底部设有用于交换电池的上下料仓(230)，所述电池输送线(220)对接于所述充电架(210)的上下料仓(230)处。

10.如权利要求1所述的周向布置式多车道换电站，其特征在于，所述引导定位车道(100)包括：

引导斜坡(110)；

上升斜坡(120)，其与所述引导斜坡(110)相对且间隔设置，以形成位于所述引导斜坡(110)与上升斜坡(120)之间的换电通道(130)；以及

车身引导装置(160)，该车身引导装置(160)成对地设于所述引导斜坡(110)和/或上升斜坡(120)上，

其中，每对所述车身引导装置(160)平行且相对设置以形成位于两者之间的车身引导通道，每组所述电池输送线(220)与各自相对侧的所述换电通道(130)相对接。

11.如权利要求10所述的周向布置式多车道换电站，其特征在于，所述换电通道(130)中设有与所述引导斜坡(110)相接的前轮定位举升机构(140)。

12.如权利要求11所述的周向布置式多车道换电站，其特征在于，所述前轮定位举升机构(140)包括：

定位机构(141)；

支撑板(1421)，其与所述定位机构(141)滑动连接；以及

横移驱动器(144)，其用于驱动所述定位机构(141)沿车身的宽度方向往复滑移；

顶升机构(143)，其与所述支撑板(1421)传动连接，用于驱动所述支撑板(1421)及定位机构(141)往复升降，

其中，所述顶升机构(143)的数目与定位机构(141)的数目相一致。

13.如权利要求12所述的周向布置式多车道换电站，其特征在于，所述定位机构(141)包括：

支撑组件(1411)，其上形成有与车轮外周相适配的定位凹槽；以及

横移导轨(1412)，其安装于所述支撑组件(1411)的底部并与所述支撑板(1421)滑动连接，

其中，所述横移导轨(1412)的延伸方向与车身的宽度方向相一致。

14.如权利要求12所述的周向布置式多车道换电站，其特征在于，所述顶升机构(143)包括：

顶升导轨(1432)，其设于所述支撑板(1421)的下方；

顶升斜块(1431)，其与所述顶升导轨(1432)滑动配接；以及

顶升驱动器(1433)，其与所述顶升斜块(1431)传动连接，

其中，顶升斜块(1431)在顶升驱动器(1433)的驱动下沿着顶升导轨(1432)往复滑移。

15.如权利要求14所述的周向布置式多车道换电站，其特征在于，所述顶升斜块(1431)的一侧形成有顶升斜面(1431a)，所述支撑板(1421)的底部支撑有顶升杆(1422)，所述顶升杆(1422)的底部与所述顶升斜块(1431)始终保持滚动接触。

16.如权利要求10所述的周向布置式多车道换电站，其特征在于，所述换电通道(130)中设有换电平台(600)，所述换电平台(600)包括：

电池横移组件(610)；以及

围绕所述电池横移组件(610)设置的至少三组托平机构(620)，

其中，托平机构(620)包括：

托举臂(621)、传动结构、旋转轴、锁定结构；以及

用于驱动所述托举臂(621)在展开状态及收拢状态间选择性切换的托平驱动组件(622)。

17.如权利要求16所述的周向布置式多车道换电站，其特征在于，所述托举臂(621)包括用于抵触车底的托举部(6211)、悬臂(6212)；所述托平驱动组件(622)通过所述传动结构连接所述旋转轴；所述旋转轴与所述悬臂(6212)固定连接；所述锁定结构用于在所述托举部(6211)托举车底时锁定，以使得所述托举臂(621)无法旋转；

所述托平驱动组件(622)驱动所述旋转轴旋转，以使得所述托举部(6211)旋转后可部分或全部收拢于换电平台(600)基准平面以下。

18.如权利要求17所述的周向布置式多车道换电站，其特征在于，所述锁定结构包括棘轮(626)、止回杆(627)、夹持结构；

所述棘轮(626)与所述旋转轴固定连接；所述止回杆(627)上设有与所述棘轮(626)配合的卡钩；所述托举臂(621)托举汽车时，所述夹持结构锁定所述止回杆(627)，以使得所述止回杆(627)的卡钩阻挡所述棘轮(626)回转；所述托举臂(621)回收时，所述夹持结构解锁所述止回杆(627)，以使得所述棘轮(626)脱离所述止回杆(627)的卡钩后可回转。