CN111775767A - 一种换电站用的电池更换系统 - Google Patents

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陶林森
程晓伟
李成锋
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    • B60L53/80—Exchanging energy storage elements, e.g. removable batteries
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Abstract

本发明涉及一种换电站用的电池更换系统，包括：电池货架，对称分布有两组，用于储存电池并对电池进行充电；堆垛机系统，位于两组电池货架之间，用于取放电池货架上的电池；穿梭车系统，位于堆垛机系统一端的侧边；车辆定位台，位于穿梭车系统的端部。本发明通过、采用模块化设计，施工简单快捷，全部采用标准结构可在工厂组装完成，到现场直接吊装；制造成本低，大幅简化个子系统零部件数量，低制造成本及后期维护保养成本；降低了建造成本的同时，最大限度的提升了换电站的存储容量，为更多的新能源车提供换地服务，提升换电站的经济效益；能够快速更换新能源汽车动力电池，大幅度提高了汽车动力电池的更换效率，对推进换电站的发展有积极作用。

Description

一种换电站用的电池更换系统
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，具体为一种换电站用的电池更换系统。
背景技术
随着新能源汽车的普及率越来越高，人们普遍存在里程焦虑症。电动汽车是一种未来的新能源交通工具，越来越受到社会各界的广泛重视，其发展己成为汽车行业可持续发展的关键。为电动汽车运行提供能源补给充电站最快也要1个多小时，是新能源汽车发展的一个限制。换电技术作为一种解决方案日益受到公共用车(如出租车)青睐。一座换电站在有限的空间内存储更多的电池就能为更多的车辆进行换电作业经济效益就越大。现有换点站普遍存在占地面积大及存储容量小的缺点，降低了换地站的实用性及经济价值。此外，现有换电站中的更换电池设备也存在如下问题：体积较大，设备占用储存空间，储存容量容量低；结构复杂零部件多制造成本较高；电池更换速度慢。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种换电站用的电池更换系统。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种换电站用的电池更换系统，包括：
电池货架，对称分布有两组，用于储存电池并对电池进行充电；
堆垛机系统，位于两组电池货架之间，用于取放电池货架上的电池；
穿梭车系统，位于堆垛机系统一端的侧边，用于对接堆垛机系统输送过来的电池，同时也将更换下来的电池放置在堆垛机系统上；
车辆定位台，位于穿梭车系统的端部，用于固定待更换电池车辆，并与穿梭车系统配合实现车辆的电池更换；
所述堆垛机系统、穿梭车系统同步作业完成各自对应的叉取满电电池、更换空电电池工作，并移动至对接位置后进行电池互换，接着再次同步作业完成各自对应的将空电电池放入电池货架上进行充电、将满电电池输送至车辆定位台进行装载。
进一步地，还包括消防水槽，位于电池货架侧边，用于电池充电过程中发生异常时，将电池放入消防水槽内进行消防作业。
进一步地，所述电池货架包括货架立柱、依次分布在货架立柱上的支撑板、设置在支撑板上的无动力辊道以及充电接口，所述货架立柱设有向外延伸至消防水槽上方的消防辊道。
进一步地，所述堆垛机系统包括堆垛机架体、设置在堆垛机架体上的轨道组件、一号外置伺服驱动单元以及拖链供电组件、通过行走组件设置在轨道组件上的提升机构、设置在提升机构上的载货台、设置在载货台上的货叉，所述提升机构分别与一号外置伺服驱动单元、拖链供电组件连接。
进一步地，所述穿梭车系统包括穿梭车轨道、设置在穿梭车轨道上的穿梭车以及驱使穿梭车移动的二号外置伺服驱动单元，所述穿梭车上设有液压剪叉式升降机构，所述穿梭车通过行走导向机构安装在穿梭车轨道上。
进一步地，所述车辆定位台包括钢制框架、设置在钢制框架上的钢制平台、对应设置在钢制平台上的可移动定位轮及自由浮动轮，所述钢制平台与钢制框架之间设有活动导轮。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明通过、采用模块化设计，施工简单快捷，全部采用标准结构可在工厂组装完成，到现场直接吊装；制造成本低，大幅简化个子系统零部件数量，低制造成本及后期维护保养成本；降低了建造成本的同时，最大限度的提升了换电站的存储容量，为更多的新能源车提供换地服务，提升换电站的经济效益；能够快速更换新能源汽车动力电池，大幅度提高了汽车动力电池的更换效率，对推进换电站的发展有积极作用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中电池货架的结构示意图；
图3为本发明中堆垛机系统的结构示意图；
图4为本发明中穿梭车系统的结构示意图；
图5为本发明中车辆定位台的结构示意图。
图中：1、电池货架；11、货架立柱；12、支撑板；13、无动力辊道；14、充电接口；15、消防辊道；2、堆垛机系统；21、堆垛机架体；22、轨道组件；23、一号外置伺服驱动单元；24、拖链供电组件；25、提升机构；26、行走组件；27、载货台；28、货叉；3、穿梭车系统；31、穿梭车轨道；32、穿梭车；33、二号外置伺服驱动单元；34、液压剪叉式升降机构；35、行走导向机构；4、车辆定位台；41、钢制框架；42、钢制平台；43、可移动定位轮；44、自由浮动轮；45、活动导轮；5、消防水槽。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图以及实施例对本发明进一步阐述。
如图1至图5所示，一种换电站用的电池更换系统，包括：
电池货架1，对称分布有两组，用于储存电池并对电池进行充电；
堆垛机系统2，位于两组电池货架1之间，用于取放电池货架1上的电池；
穿梭车系统3，位于堆垛机系统2一端的侧边，用于对接堆垛机系统2输送过来的电池，同时也将更换下来的电池放置在堆垛机系统2上；
车辆定位台4，位于穿梭车系统3的端部，用于固定待更换电池车辆，并与穿梭车系统3配合实现车辆的电池更换；
所述堆垛机系统2、穿梭车系统3同步作业完成各自对应的叉取满电电池、更换空电电池工作，并移动至对接位置后进行电池互换，接着再次同步作业完成各自对应的将空电电池放入电池货架1上进行充电、将满电电池输送至车辆定位台4进行装载。
作为本发明的进一步改进，所述电池货架1左右对称分布，所述堆垛机系统2沿前后方向分布在两组电池货架1之间，且右侧的电池货架1的长度略短于左侧的电池货架1，以使得堆垛机系统2的前端右侧漏出；所述穿梭车系统3分布在右侧的电池货架1的前端，与堆垛机系统2的前端右侧贴合，从而形成了堆垛机系统2与穿梭车系统3之间的对接位置，所述车辆定位台4位于穿梭车系统3的前端部，且左右横向分布。
本发明中还包括消防水槽5，位于左侧的电池货架1的左侧边，用于电池充电过程中发生异常时，将电池放入消防水槽5内进行消防作业。
作为本发明的进一步改进，如图2所示，所述电池货架1包括货架立柱11、依次分布在货架立柱11上的支撑板12、设置在支撑板12上的无动力辊道13以及充电接口14，所述货架立柱11设有向外延伸至消防水槽5上方的消防辊道15。
通过支撑板12以及充电接口14的设置，使得电池货架1在具有承载放置电池的功能基础上，还具有充电功能，使得本发明在不增加结构体积的基础上，提供了本发明的功能性。
作为本发明的进一步改进，所述堆垛机系统2包括堆垛机架体21、设置在堆垛机架体21上的轨道组件22、一号外置伺服驱动单元23以及拖链供电组件24、通过行走组件26设置在轨道组件22上的提升机构25、设置在提升机构25上的载货台27、设置在载货台27上的货叉28，所述提升机构25分别与一号外置伺服驱动单元23、拖链供电组件24连接。
所述一号外置伺服驱动单元23用于为提升机构25提供沿轨道组件22行走的驱动力，所述拖链供电组件24用于为提升机构25提升载货台27竖直升降提供驱动力。
通过将提升机构25安装在轨道组件22上并使其沿轨道组件22行走，使得堆垛机系统2能够对左右两侧电池货架1上的任意一个支撑板12上的电池进行叉取与放置。
作为本发明的进一步改进，所述穿梭车系统3包括穿梭车轨道31、设置在穿梭车轨道31上的穿梭车32以及驱使穿梭车32移动的二号外置伺服驱动单元33，所述穿梭车32上设有液压剪叉式升降机构34，所述穿梭车32通过行走导向机构35安装在穿梭车轨道31上。
所述液压剪叉式升降机构34能够实现高800mm，重3吨的高负载高行程顶升。
本发明中的穿梭车系统3大幅简化穿梭车零部件数量，低制造成本及后期维护保养成本；使用可靠性高，驱动元件布置在车体外侧及零部件减少提高设备整体运行的可靠性。
作为本发明的进一步改进，所述车辆定位台4包括钢制框架41、设置在钢制框架41上的钢制平台42、对应设置在钢制平台42上的可移动定位轮43及自由浮动轮44，所述钢制平台42与钢制框架41之间设有活动导轮45。
所述可移动定位轮43对称设有两个，对应分布在钢制平台42的左端处，所述自由浮动轮44对称设有两个，对应分布在钢制平台42的右端处。
工作原理：
首先在新能源汽车开到车辆定位台4上的指定位置停稳熄火后，自动触发启动整个更换系统，堆垛机系统2和穿梭车系统3同时启动，堆垛机系统2去取电池货架1上充好的电池并输送到对接位置，同时穿梭车系统3走到新能源车底部，将新能源车顶起并自动将电池拆下后，穿梭车系统3将电池放在穿梭车32的车架上的固定位置，穿梭车32放置好换下的电池后，液压剪叉式升降机构34降至最低点，堆垛机系统2将冲好电的电池放置到穿梭车32的工装上后，堆垛机系统2取出放在穿梭车32上的旧电池并放置到电池货架1上重新进行充电。
穿梭车32将新电池运送到新能源车底部，将车辆顶起并将电池装载到车辆上完成新旧电池交换动作，最终完成新能源汽车的电池更换工作。
当电池在充电过程中出现异常，堆垛机系统2会迅速将电池去下并放入到消防水槽5的通道上，电池滑入消防水槽5内进行消防作业。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种换电站用的电池更换系统，其特征在于：包括：
电池货架(1)，对称分布有两组，用于储存电池并对电池进行充电；
堆垛机系统(2)，位于两组电池货架(1)之间，用于取放电池货架(1)上的电池；
穿梭车系统(3)，位于堆垛机系统(2)一端的侧边，用于对接堆垛机系统(2)输送过来的电池，同时也将更换下来的电池放置在堆垛机系统(2)上；
车辆定位台(4)，位于穿梭车系统(3)的端部，用于固定待更换电池车辆，并与穿梭车系统(3)配合实现车辆的电池更换；
所述堆垛机系统(2)、穿梭车系统(3)同步作业完成各自对应的叉取满电电池、更换空电电池工作，并移动至对接位置后进行电池互换，接着再次同步作业完成各自对应的将空电电池放入电池货架(1)上进行充电、将满电电池输送至车辆定位台(4)进行装载。
2.根据权利要求1所述的一种换电站用的电池更换系统，其特征在于：还包括消防水槽(5)，位于电池货架(1)侧边，用于电池充电过程中发生异常时，将电池放入消防水槽(5)内进行消防作业。
3.根据权利要求1所述的一种换电站用的电池更换系统，其特征在于：所述电池货架(1)包括货架立柱(11)、依次分布在货架立柱(11)上的支撑板(12)、设置在支撑板(12)上的无动力辊道(13)以及充电接口(14)，所述货架立柱(11)设有向外延伸至消防水槽(5)上方的消防辊道(15)。
4.根据权利要求1所述的一种换电站用的电池更换系统，其特征在于：所述堆垛机系统(2)包括堆垛机架体(21)、设置在堆垛机架体(21)上的轨道组件(22)、一号外置伺服驱动单元(23)以及拖链供电组件(24)、通过行走组件(26)设置在轨道组件(22)上的提升机构(25)、设置在提升机构(25)上的载货台(27)、设置在载货台(27)上的货叉(28)，所述提升机构(25)分别与一号外置伺服驱动单元(23)、拖链供电组件(24)连接。
5.根据权利要求1所述的一种换电站用的电池更换系统，其特征在于：所述穿梭车系统(3)包括穿梭车轨道(31)、设置在穿梭车轨道(31)上的穿梭车(32)以及驱使穿梭车(32)移动的二号外置伺服驱动单元(33)，所述穿梭车(32)上设有液压剪叉式升降机构(34)，所述穿梭车(32)通过行走导向机构(35)安装在穿梭车轨道(31)上。
6.根据权利要求1所述的一种换电站用的电池更换系统，其特征在于：所述车辆定位台(4)包括钢制框架(41)、设置在钢制框架(41)上的钢制平台(42)、对应设置在钢制平台(42)上的可移动定位轮(43)及自由浮动轮(44)，所述钢制平台(42)与钢制框架(41)之间设有活动导轮(45)。
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