CN113173099A - 网格仓储式电动汽车换电站 - Google Patents

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CN113173099A CN202010445456.4A CN202010445456A CN113173099A CN 113173099 A CN113173099 A CN 113173099A CN 202010445456 A CN202010445456 A CN 202010445456A CN 113173099 A CN113173099 A CN 113173099A
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Abstract

网格仓储式电动汽车换电站，本发明涉及一种换电站智能自动化架构，车辆进站，ETC识别车辆及电池组信息，底面机械拆卸电池组，传递至电池组仓储，同时取充满电电池组，回到车辆底部，装卸电池组，电池检测模块检测统计电池组电量数据传递给换电站数据中心，换电站数据中心APP按收费标准结算，用户确认后开车离开。

Description

网格仓储式电动汽车换电站
技术领域
本发明涉及新能源电动汽车电池组便捷快速更换方案。
背景技术
随着人们环保节能意识的提高，新能源纯电动汽车越来越受欢迎，纯电动汽车市场保有量逐年增多，电动汽车已发展出成熟的产业链，但是在这股发展热潮下电动汽车的销量却很惨淡，电动汽车有着一些让广大消费者难以接受的弊端，其中原因主要三点：第一，电动汽车核心能源为动力锂电池，而锂电池储存能量受制于现有的材料技术屏障能量不足导致了电动汽车续航短的弊端，电动汽车续航普遍较短，充电时间太长，无法满足远距离出行给车主造成困扰；第二，且因动力电池成本居高不下，导致同档次电动汽车往往比燃油车价格更加昂贵；第三，动力电池随着时间推移电池容量衰减严重，后期更换成本高昂，旧车置换贬值率极高，因此在非限购城市，消费者购买意愿普遍不高；因此需要一种高效换电站方案解决上述问题。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决电动汽车续航里程短和电动汽车电池组容量寿命衰减严重的问题，本发明提供了一种高效电动汽车换电站；
本发明的技术方案如下：
电动汽车换电站包括电动汽车停车换电区域、自动化机械部件互换区域、网格式电池仓架区、充电模块集成区、换电站运维数据中心；
进一步的上述停车换电区域包括ETC车辆信息系统、换电区域换电位；
进一步的所述ETC车辆信息系统包括通过安装于车辆上的车载装置和安装在换电站换电区域的天线之间进行无线通信和信息交换，主要由车辆自动识别系统、中心管理系统和其他辅助设施等组成，其中，车辆自动识别系统由车载单元（On2oardunit，O2U）又称应答器（Transponder）或电子标签（Tag）、路边单元（Roadsideunit，RSU）、环路感应器等组成，O2U中存有车辆的识别信息，一般安装于车辆前面的挡风玻璃上，RSU安装于4区换电车辆换电位旁边，环路感应器安装于车道地面下，中心管理系统有大型的数据库，存储大量注册车辆和用户的信息，当车辆进入4区换电站换电位时，环路感应器感知车辆，RSU发出询问信号，O2U做出响应，并进行双向通信和数据交换，换电站运维数据中心管理系统获取车辆识别信息，如汽车ID号、车型等信息和数据库中相应信息进行比较判断、收集、识别；
进一步的所述换电区域换电位包括车辆车轮定位限位装置、换电电池组总成拆装装置防护罩；
进一步的所述车辆车轮定位限位装置包括当车辆驶入换电位时，车轮定位限位装置引导车轮到固定位置；
进一步的所述换电电池组总成拆装装置防护罩作用于当需换电车辆驶入换电位时，防护罩处于关闭状态，车辆固定于换电位开始执行换电操作时，防护罩打开再进行换电作业，以防止因车辆驾驶失误使车辆车轮跌落换电电池组总成拆装装置上，造成换电装置和车辆的损坏；
优选的所述ETC车辆信息系统、车辆车轮定位限位装置、换电电池组总成拆装装置防护罩通过CAN网络传输线路与换电站运维数据中心连接通信，换电站运维数据中心通过CAN网络传输线路发送及接收指令控制ETC车辆信息系统、车辆车轮定位限位装置、换电电池组总成拆装装置防护罩；
进一步的上述自动化机械部件互换区域包括自动化换电拆装装置、上下往复式机械爪总成、移动式多轴机械爪；
进一步的所述自动化换电拆装装置包括位置识别定位光学组件、紧固装置拆解锁锁紧机构，其中所述位置识别定位光学组件用于协助电池组总成拆装装置与换电车辆电池组总成对接定位，进一步的当电池组总成拆装装置与换电车辆电池组总成对接定位后，紧固装置拆解锁锁紧机构（解锁或锁紧）电池组与车辆底盘的紧固部件，优选的紧固部件包括螺栓锁固、齿轮拖挂、负压锁固等方式；
进一步的所诉上下往复式机械爪总成包括上下移动结构、两个独立的抓放机械爪位、独立机械爪上的夹钳锁紧装置、机械爪总成滑轨装置，其中所述上下移动结构协助机械爪在电池组仓架最上层和最下层及换电拆装装置位置之间移动，所述两个独立的抓放机械爪负责抓取和放置移动式多轴机械爪和换电拆装装置上的电池组，优选的两个独立的抓放机械爪协同交替作业，当其中1号机械爪位抓取换电拆装装置上的旧空电池组时，2号机械爪位将已抓取的满电电池组放置于换电拆装装置上，较佳的当下一次重复作业时，2号机械爪位抓取换电拆装装置上的旧空电池组时，1号机械爪位将已抓取的满电电池组放置于换电拆装装置上，两个独立抓放机械爪位交替作业，可将空间利用率最大化，其中所述机械爪总成滑轨装置作用为协助上下往复式机械爪总成在电池组仓架X方向两端不同位置间移动；
进一步的所述移动式多轴机械爪包括移动式多轴机械爪、移动式多轴机械爪滑轨装置，其中所述移动式多轴机械爪用于从电池组仓架抓取和放置电池组，同时与上下往复式机械爪交换电池组，所述移动式多轴机械爪滑轨装置用于协助移动式多轴机械爪在电池组仓架X方向两端不同位置间移动；
进一步的上述网格式电池仓架包括基础仓架、单体电池仓位、电池组导向滑轮限位装置；
进一步的所述单体电池仓位用于固定电池组，同时将电池组与充放电单元连接，协助充放电单元对电池组进行充放电，所述电池组导向滑轮限位装置用于与机械爪将电池组放置于电池仓位时，与电池组接触将电池组导向电池仓位固定位置；
进一步的上述充电模块集成区包括充电矩阵、流控技术；
优选的所述流控技术包括：换电站运维数据中心收集每天换电站换电车辆流量数据，进行统计、分析，得出每天不同时间段的换电高峰和低谷频率，同时控制3区充电模块集成区充电模块针对换电高峰和换电低谷频率分配不同的充电功率大小，换电高峰期时调高充电功率加快电池组充电速度，换电低谷时段调低充电功率涓流充电，如此既能满足换电车流高峰期的换电供应需求，又能在换电车流低峰时间段涓流充电保护电池组安全延长电池组使用寿命（当前动力电池使用中会因为充电过快而引发安全问题、减少电池使用寿命）；
优选的所述换电站使用的所有电池组在电池组内部装配有流量统计模块（统计电池使用频次、电池充放电量、剩余电量等信息）；
较佳的当电池组与充电矩阵充放电接口连接时，充电矩阵通过弱电数据接口读取电池组包括上述各种使用数据等；
优选的汽车底盘电池组锁固装置锁固位置设有电动开关防尘罩，防止泥土等杂物覆盖锁固装置影响换电拆装装置拆装电池组作业，较佳的电动开关设置于电动汽车驾驶位；
进一步的上述换电站运维数据中心通过CAN网络传输线路连接发送及接收指令控制换电拆装装置、上下往复式机械爪总成、移动式多轴机械爪、充电模块集成区。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述网格仓储式电动汽车换电站总体示意框架图。
整体换电站分布为： 4区（电动汽车停车换电区域），1区（自动化机械部件互换区域），2区（网格式电池仓架区），3区（充电模块集成区）；
4：4区（电动汽车停车换电区域）：
110： ETC车辆信息系统，是通过安装于车辆上的车载装置和安装在换电站换电区域的天线之间进行无线通信和信息交换，主要由车辆自动识别系统、中心管理系统和其他辅助设施等组成，其中，车辆自动识别系统由车载单元（On2oardunit，O2U）又称应答器（Transponder）或电子标签（Tag）、路边单元（Roadsideunit，RSU）、环路感应器等组成，O2U中存有车辆的识别信息，一般安装于车辆前面的挡风玻璃上，RSU安装于4区换电车辆换电位旁边，环路感应器安装于车道地面下，中心管理系统有大型的数据库，存储大量注册车辆和用户的信息，当车辆进入4区换电站换电位时，环路感应器感知车辆，RSU发出询问信号，O2U做出响应，并进行双向通信和数据交换，中心管理系统获取车辆识别信息，如汽车ID号、车型等信息和数据库中相应信息进行比较判断、收集、识别；
101：换电区域换电位；
1：1区（自动化机械部件互换区域）：
102：自动化换电拆装装置；
104：上下往复式机械爪总成；
1041/1042：上下往复式机械爪总成上分布的两个独立机械爪位，负责抓取102单元传递到 1区的电池组，同时将充满电电池组放置于102拆装装置上；
5：安装于1区顶部贯通X方向两端的机械爪总成滑轨装置，为104机械爪总成提供1区X方向两端之间移动；
103：移动式多轴机械爪：负责抓取1041/1042机械爪上的空旧电池组放置于2区，同时抓取2区充满电电池组传递给1041/1042机械爪；
106：103移动式多轴机械爪上的夹钳锁紧装置，将电池组紧固在对应机械爪上，
1061：装在1041/1042机械爪上的夹钳锁紧装置，将电池组紧固在对应机械爪上；
105：103机械爪上抓取的电池组；
6：安装于1区底部贯通X方向两端的滑轨装置，协助103多轴机械爪在1区X方向两端之间移动；
2：2区（网格式电池仓架区）：
109：分布于2区无数个独立单体电池仓位，
107：分布于每个电池仓位内部两侧侧壁上的定位导向滑轮限位装置，协助103抓取和放置电池组操作；
3：3区（充电模块集成区）：
108：分布于3区对应109每个独立电池仓位的（接触式和插拔式）充电接口。
具体实施方式
电动汽车换电站包括电动汽车停车换电区域、自动化机械部件互换区域、网格式电池仓架区、充电模块集成区、换电站运维数据中心；
上述停车换电区域包括ETC车辆信息系统、换电区域换电位；
所述ETC车辆信息系统包括通过安装于车辆上的车载装置和安装在换电站换电区域的天线之间进行无线通信和信息交换，并进行双向通信和数据交换，换电站运维数据中心管理系统获取车辆识别信息，如汽车ID号、车型等信息和数据库中相应信息进行比较判断、收集、识别；
所述换电区域换电位包括车辆车轮定位限位装置、换电电池组总成拆装装置防护罩，车辆车轮定位限位装置包括当车辆驶入换电位时，车轮定位限位装置引导车轮到固定位置；所述换电电池组总成拆装装置防护罩作用于当需换电车辆驶入换电位时，防护罩处于关闭状态，车辆固定于换电位开始执行换电操作时，防护罩打开再进行换电作业，以防止因车辆驾驶失误使车辆车轮跌落换电电池组总成拆装装置上，造成换电装置和车辆的损坏；所述ETC车辆信息系统、车辆车轮定位限位装置、换电电池组总成拆装装置防护罩通过CAN网络传输线路与换电站运维数据中心连接通信，换电站运维数据中心通过CAN网络传输线路发送控制指令控制ETC车辆信息系统、车辆车轮定位限位装置、换电电池组总成拆装装置防护罩；
上述自动化机械部件互换区域包括自动化换电拆装装置、上下往复式机械爪总成、移动式多轴机械爪；所述自动化换电拆装装置包括位置识别定位光学组件、紧固解锁锁紧机构，其中所述位置识别定位光学组件用于协助电池组总成拆装装置与换电车辆电池组总成对接定位，当电池组总成拆装装置与换电车辆电池组总成对接定位后，紧固解锁锁紧机构（解锁或锁紧）电池组与车辆底盘的紧固部件，紧固部件包括螺栓锁固、齿轮拖挂、负压锁固等方式；所诉上下往复式机械爪总成包括上下移动结构、两个独立的抓放机械爪位、独立机械爪位上的夹钳锁紧装置、机械爪总成滑轨装置，其中所述上下移动结构协助机械爪在电池组仓架最上层和最下层及换电拆装装置位置之间移动，所述两个独立的抓放机械爪位负责抓取和放置移动式多轴机械爪和换电拆装装置上的电池组，两个独立的抓放机械爪协同交替作业，当其中1号机械爪位抓取换电拆装装置上的旧空电池组时，2号机械爪位将已抓取的满电电池组放置于换电拆装装置上，当下一次重复作业时，2号机械爪位抓取换电拆装装置上的旧空电池组时，1号机械位爪将已抓取的满电电池组放置于换电拆装装置上，两个独立抓放机械爪位协同作业，可将空间利用率最大化，其中所述机械爪总成滑轨装置作用为协助上下往复式机械爪总成在电池组仓架两端不同位置间移动；所述移动式多轴机械爪包括移动式多轴机械爪、移动式多轴机械爪滑轨装置，其中所述移动式多轴机械爪用于从电池组仓架抓取和放置电池组，同时与上下往复式机械爪交换电池组，所述移动式多轴机械爪滑轨装置用于协助移动式多轴机械爪在电池组仓架两端不同位置间移动；
上述网格式电池仓架区包括基础仓架、单体电池仓位、电池组导向滑轮限位装置；所述单体电池仓位用于固定电池组，同时将电池组与充放电单元连接，协助充放电单元对电池组进行充放电，所述电池组导向滑轮限位装置用于协助当机械爪将电池组放置于电池仓位时，与电池组接触将电池组导向电池仓位固定位置；
上述充电模块集成区包括充电矩阵、流控技术；
所述流控技术包括：换电站运维数据中心收集每天换电站换电车辆流量数据，进行统计、分析，得出每天不同时间段的换电高峰和低谷频率，同时控制3区充电模块集成区充电模块针对换电高峰和换电低谷频率分配不同的充电功率大小，换电高峰期时调高充电功率加快电池组充电速度，换电低谷时段调低充电功率涓流充电，如此既能满足换电车流高峰期的换电供应需求，又能在换电车流低峰时间段涓流充电保护电池组安全延长电池组使用寿命（当前动力电池使用中会因为充电过快而引发安全问题、减少电池使用寿命）；
换电站使用的所有电池组在电池组内部装配有流量统计模块（统计电池使用频次、电池充放电量、剩余电量等信息）；
当电池组与充电矩阵充放电接口连接时，充电矩阵通过弱电数据接口读取电池组包括上述使用数据等；
电池组与充电矩阵充放电连接接口包括接触式、插拔式等连接方式
汽车底盘电池组锁固装置锁固位置设有电动开关防尘罩，防止泥土等杂物覆盖电动汽车底盘电池组锁固装置，影响换电拆装装置拆装电池组作业，电动开关设置于电动汽车驾驶位；
上述换电站运维数据中心通过CAN网络传输线路连接发送及接收指令控制换电拆装装置、上下往复式机械爪总成、移动式多轴机械爪、充电模块集成区
所述整体换电站分布为： 4区（电动汽车停车换电区域），1区（自动化机械部件互换区域），2区（网格式电池仓架区），3区（充电模块集成区）；
4：4区（电动汽车停车换电区域）：
110： ETC车辆信息系统，是通过安装于车辆上的车载装置和安装在换电站换电区域的天线之间进行无线通信和信息交换，主要由车辆自动识别系统、中心管理系统和其他辅助设施等组成，其中，车辆自动识别系统由车载单元（On2oardunit，O2U）又称应答器（Transponder）或电子标签（Tag）、路边单元（Roadsideunit，RSU）、环路感应器等组成，O2U中存有车辆的识别信息，一般安装于车辆前面的挡风玻璃上，RSU安装于4区换电车辆换电位旁边，环路感应器安装于车道地面下，中心管理系统有大型的数据库，存储大量注册车辆和用户的信息，当车辆进入4区换电站换电位时，环路感应器感知车辆，RSU发出询问信号，O2U做出响应，并进行双向通信和数据交换，中心管理系统获取车辆识别信息，如汽车ID号、车型等信息和数据库中相应信息进行比较判断、收集、识别；
101：换电区域换电位；
1：1区（自动化机械部件互换区域）：
102：自动化换电拆装装置；
104：上下往复式机械爪总成；
1041/1042：上下往复式机械爪总成上分布的两个独立机械爪位，负责抓取102单元传递到 1区的电池组，同时将充满电电池组放置于102拆装装置上；
5：安装于1区顶部贯通X方向两端的机械爪总成滑轨装置，为104机械爪总成提供1区X方向两端之间移动；
103：移动式多轴机械爪：负责抓取1041/1042机械爪上的空旧电池组放置于2区，同时抓取2区充满电电池组传递给1041/1042机械爪；
106：103移动式多轴机械爪上的夹钳锁紧装置，将电池组紧固在对应机械爪上，
1061：装在1041/1042机械爪上的夹钳锁紧装置，将电池组紧固在对应机械爪上；
105：103机械爪上抓取的电池组；
6：安装于1区底部贯通X方向两端的滑轨装置，协助103多轴机械爪在1区X方向两端之间移动；
2：2区（网格式电池仓架区）：
109：分布于2区无数个独立单体电池仓位，
107：分布于每个电池仓位内部两侧侧壁上的定位导向滑轮限位装置，协助103抓取和放置电池组操作；
3：3区（充电模块集成区）：
108：分布于3区对应109每个独立电池仓位的（接触式和插拔式）充电接口。
实施例1：参照图1
①当需换电车辆驶进换电站换电位时，ETC装置收集车辆信息和装载的电池组编码等信息反馈至换电站运维数据中心，②车辆停车熄火后，驾驶员通过对应开关将汽车底盘电池组螺栓锁固位置防尘罩打开，驾驶员通过点选换电站专用APP内开始换电选项，数据中心接收到换电指令，通过之前收集到的车辆信息分配对应换电位启动换电操作，③换电位防护罩打开，102拆卸装载装置移动到车辆底部，102装置上的（位置识别定位光学组件）识别电动汽车底部电池组位置，引导拆卸机构拆卸电池组，④同一时间103机械爪从电池仓位抓取充满电电池组，106锁紧，1061松开，103机械爪传递电池组给1042机械爪，1042机械爪位1061锁紧⑤当102装置拆卸完电池组后移动到1区，1041机械爪位1061松开抓取102上的空荷电池组，1041机械爪位1061锁紧，同时1042机械爪将充满电电池组传递于102装置，1042机械爪上的1061松开，104机械爪单元返回不干涉102装置的安全位置⑥102装置移动到换电位电动汽车底部，102装置上的位置识别定位光学组件识别电动汽车底部电池组位置，将充满电电池组装配于换电车辆底部，装载完毕，101换电位防护罩关闭，⑦（102装置装配电池组同一时间）1区103机械爪将1041机械爪上空荷电池组抓取，1061松开，106锁紧，103机械爪将空荷电池组放置于2区电池仓空闲仓位上，106松开⑧空荷电池组与3区108充电接口连接开始充电，同时108充电接口上的108模块收集充电电池组剩余电量信息反馈至换电站运维数据中心，⑨换电站运维数据中心计算电池组使用电量根据收费标准结算至换电站APP用户帐户，收费标准以套餐方式向用户提供，不同套餐按电池组储存电量容量按阶梯依次递减计算，套餐具体收费包括（1、用户每次换电电池组消耗电量、2、用户租用电池组自用过程中充电放电次数，充电放电电量，依据电池组寿命使用次数等成本平均计算到每小时的寿命和次数成本、以用户使用各项消耗成本叠加交叉计算得出最合理费用、3、用户租用电池组过程中防止发生意外而购买的电池保险4、防止客户故意恶意破坏电池组收取的保障押金）等各项费用叠加计算，用户确认付费完毕后，即可开车离开换电站，换电完毕；
实施例2：对实施例1进一步的改进，参照图1
① 需换电车辆驶进(4区) 电动汽车停车换电区域(101)换电位时，(110)ETC装置收集车辆信息和装载的电池组编码等信息反馈至换电站运维数据中心；
②进一步车辆停车熄火后，驾驶员通过对应开关将汽车底盘电池组锁固位置防尘罩打开，驾驶员通过点选换电站运维数据中心客户端APP内换电选项，运维数据中心接收到换电指令，通过之前收集到的车辆信息分配对应换电位启动换电操作；
③进一步换电电池组总成拆装装置防护罩打开，(102)换电拆装装置移动到换电车辆底部，(102) 换电拆装装置上的（位置识别定位光学组件）识别电动汽车底部电池组位置，引导拆卸机构拆卸电池组；
④进一步同一时间(103)移动式多轴机械爪从电池仓位抓取充满电电池组，(103)移动式多轴机械爪上的(106)夹钳锁紧， 1041/1042机械爪上的(1061)夹钳全部松开，(103) 移动式多轴机械爪传递电池组至(1042)独立机械爪位，(1042) 独立机械爪位上的(1061)夹钳锁紧；
⑤进一步当(102)换电拆装装置拆卸完电池组后移动到1区自动化机械部件互换区域，(1041)独立机械爪位上的(1061)夹钳松开，进一步抓取(102)换电拆装装置上的空旧电池组，(1041)独立机械爪位上的(1061)夹钳锁紧，同时(1042)独立机械爪位将满电电池组传递于(102)换电拆装装置，(1042)独立机械爪位上的(1061) 夹钳松开，(104)上下往复式机械爪总成单元返回不干涉(102)换电拆装装置的安全位置；
⑥进一步(102)换电拆装装置移动到换电位电动汽车底部，(102)换电拆装装置上的位置识别定位光学组件识别电动汽车底部电池组位置，将满电电池组装配于换电车辆底部，装载完毕，(101)换电位换电电池组总成拆装装置防护罩关闭；
⑦进一步(102) 换电拆装装置装配电池组时，同时1区自动化机械部件互换区域(103)移动式多轴机械爪将(1041) 独立机械爪位上空旧电池组抓取，(1041) 独立机械爪位上的(1061)夹钳松开，(103)移动式多轴机械爪上的(106)夹钳锁紧，(103) 移动式多轴机械爪将空旧电池组放置于2区电池仓架空闲仓位上，(106) 夹钳松开；
⑧进一步空旧电池组与3区充电模块集成区(108) 独立电池仓位充电接口连接开始充电，同时(108) 独立电池仓位充电接口上的数据接收模块收集充电电池组剩余电量信息反馈至换电站运维数据中心；
⑨进一步换电站运维数据中心计算电池组使用电量根据收费标准结算至换电站运维数据中心客户端APP用户帐户，收费标准以套餐方式向用户提供，不同套餐按电池组储存电量容量按阶梯依次递减计算，套餐具体收费包括（1、用户每次换电电池组消耗电量、2、用户租用电池组自用过程中充电放电次数，充电放电电量，依据电池组寿命使用次数等成本平均计算到每小时的寿命和次数成本、以用户使用各项消耗成本叠加交叉计算得出最合理费用、3、用户租用电池组过程中防止发生意外而购买的电池保险4、防止客户故意恶意破坏电池组收取的保障押金）等各项费用叠加计算，用户确认付费完毕后，即可开车离开换电站，换电完毕；
实施例3：移动式多轴机械爪抓取放置电池仓架上的电池组方式，参照图1
1、抓取电池组：(103)移动式多轴机械爪从电池仓位抓取充满电电池组，(103)移动式多轴机械爪上的(106)夹钳锁紧，完成电池组抓取；
2、放置电池组：(103)移动式多轴机械爪将空旧电池组放置于2区电池仓架空闲仓位上，(106) 夹钳松开，完成电池组放置；
实施例4：移动式多轴机械爪与上下往复式机械爪总成的电池组交换方式，参照图1
1、(104)上下往复式机械爪总成上的(1061)夹钳全部松开，(103) 移动式多轴机械爪传递电池组给(1042或1041)独立机械爪位，(1042或1041) 独立机械爪位上的(1061)夹钳锁紧，完成从移动式多轴机械爪至上下往复式机械爪总成的电池组交换；
2、(103) 移动式多轴机械爪将(1041或1042) 独立机械爪位上空旧电池组抓取，(1041或1042)独立机械爪位上的(1061)夹钳松开，(103)移动式多轴机械爪上的(106)夹钳锁紧，完成从上下往复式机械爪总成至移动式多轴机械爪的电池组交换；
实施例5：上下往复式机械爪总成与换电拆装装置的电池组交换方式，参照图1
1、(1041或1042)独立机械爪位上的(1061)夹钳松开，进一步抓取(102)换电拆装装置上的电池组，(1041或1042)独立机械爪位上的(1061)夹钳锁紧，完成从换电拆装装置至上下往复式机械爪总成的电池组交换；
2、(1041或1042)独立机械爪位将电池组传递于(102)换电拆装装置，(1041或1042)独立机械爪位上的(1061) 夹钳松开，(104)上下往复式机械爪总成单元返回不干涉(102)换电拆装装置的安全位置，完成从上下往复式机械爪总成至换电拆装装置的电池组交换；
以上内容中所引述的104单元的1041/1042不同侧机械爪位与103移动式多轴机械爪交换电池组时依换电机构位置不同而随机交替调配，当1041机械爪位互换空旧电池组时、1042机械爪位互换满电电池组，当1042机械爪位互换空旧电池组时、1041机械爪位互换满电电池组，并不局限于每侧只换空旧电池组或满电电池组；
优选的102换电拆装装置拆装电池组耗时较长，因此1区负责传递电池组的104上下往复式机械爪总成和103移动式多轴机械爪可按照：两套102换电拆装装置配一套104上下往复式机械爪总成和一套103移动式多轴机械爪结构布置，合理优化整体结构减少装置，降低换电站建设成本；
以上内容中所引述的包括（5、6、101、102、103、104、1041、1042、105、106、107、108、109、110）对应单元所指每个部件有（阿拉伯数字1—无穷数无限数量）之间的所有数字排序对应部件，并不限指某一个数字代表之部件，可根据实际应用需求依次增加相应部件；
以上内容中所引述的空旧电池组所指为从所需换电车辆上拆卸下的电池组，充满电电池组所指在换电站内部充满电电池组；
本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可；
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改；因此，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围；以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围；在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围；以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种网格仓储式电动汽车换电站，其特征在于，所述网格仓储式电动汽车换电站包括：4区（电动汽车停车换电区域）、1区（自动化机械传动互换区域）、2区（网格式电池仓架区）、3区（充电模块集成区）、换电站运维数据中心；
所述停车换电区域包括ETC车辆信息系统、换电区域换电位；
所述ETC车辆信息系统包括通过安装于车辆上的车载装置和安装在换电站换电区域的天线之间进行无线通信和信息交换，主要由车辆自动识别系统、中心管理系统和其他辅助设施等组成，其中，车辆自动识别系统由车载单元（On2oardunit，O2U）又称应答器（Transponder）或电子标签（Tag）、路边单元（Roadsideunit，RSU）、环路感应器等组成，O2U中存有车辆的识别信息，一般安装于车辆前面的挡风玻璃上，RSU安装于4区换电车辆换电位旁边，环路感应器安装于车道地面下，中心管理系统有大型的数据库，存储大量注册车辆和用户的信息，当车辆进入4区换电站换电位时，环路感应器感知车辆，RSU发出询问信号，O2U做出响应，并进行双向通信和数据交换，换电站运维数据中心管理系统获取车辆识别信息，如汽车ID号、车型等信息和数据库中相应信息进行比较判断、收集、识别；
所述换电区域换电位包括车辆车轮定位限位装置、换电电池组总成拆装装置防护罩；
所述车辆车轮定位限位装置包括当车辆驶入换电位时，车轮定位限位装置引导车轮到固定位置；
所述换电电池组总成拆装装置防护罩作用于当需换电车辆驶入换电位时，防护罩处于关闭状态，车辆固定于换电位开始执行换电操作时，防护罩打开再进行换电作业，以防止因车辆驾驶失误使车辆车轮跌落换电电池组总成拆装装置上，造成换电装置和车辆的损坏；
所述ETC车辆信息系统、车辆车轮定位限位装置、换电电池组总成拆装装置防护罩通过CAN网络传输线路与换电站运维数据中心连接通信，换电站运维数据中心通过CAN网络传输线路发送及接收指令控制ETC车辆信息系统、车辆车轮定位限位装置、换电电池组总成拆装装置防护罩；
所述自动化机械传动互换区域包括自动化换电拆装装置、上下往复式机械爪总成、移动式多轴机械爪；
所述自动化换电拆装装置包括位置识别定位光学组件、紧固装置解锁/锁紧机构，其中所述位置识别定位光学组件用于协助电池组总成拆装装置与换电车辆电池组总成对接定位，当电池组总成拆装装置与换电车辆电池组总成对接定位后，紧固装置解锁/锁紧机构（解锁或锁紧）电池组与车辆底盘的紧固部件，所述紧固部件包括螺栓锁固、齿轮拖挂、负压锁固等方式；
所诉上下往复式机械爪总成包括上下移动结构、两个独立的抓放机械爪、独立机械爪上的夹钳锁紧装置、机械爪总成滑轨装置，其中所述上下移动结构协助机械爪在电池组仓架最上层和最下层及换电拆装装置位置之间移动，所述两个独立的抓放机械爪负责抓取和放置移动式多轴机械爪和换电拆装装置上的电池组，两个独立的抓放机械爪协同交替作业，当其中1号机械爪位抓取换电拆装装置上的旧空电池组时，2号机械爪位将已抓取的满电电池组放置于换电拆装装置上，当下一次重复作业时，2号机械爪位抓取换电拆装装置上的旧空电池组时，1号机械爪位将已抓取的满电电池组放置于换电拆装装置上，两个独立抓放机械爪位交替作业，可将空间利用率最大化，其中所述机械爪总成滑轨装置作用为协助上下往复式机械爪总成在电池组仓架两端不同位置间移动；
所述移动式多轴机械爪包括移动式多轴机械爪、移动式多轴机械爪滑轨装置，其中所述移动式多轴机械爪用于从电池组仓架抓取和放置电池组，同时与上下往复式机械爪交换电池组，所述移动式多轴机械爪滑轨装置用于协助移动式多轴机械爪在电池组仓架两端不同位置间移动；
上述网格式电池仓包括基础仓架、单体电池仓位、电池组导向滑轮限位装置。
2.根据权利要求1所述的网格仓储式电动汽车换电站，其特征在于，所述换电站运行方式包括；
需换电车辆驶进(4区) 电动汽车停车换电区域(101)换电位时，(110)ETC装置收集车辆信息和装载的电池组编码等信息反馈至换电站运维数据中心；进一步车辆停车熄火后，驾驶员通过对应开关将汽车底盘电池组锁固位置防尘罩打开，驾驶员通过点选换电站运维数据中心客户端APP内换电选项，数据中心接收到换电指令，通过之前收集到的车辆信息分配对应换电位启动换电操作；进一步换电电池组总成拆装装置防护罩打开，(102)换电拆装装置移动到换电车辆底部，(102) 换电拆装装置上的（位置识别定位光学组件）识别电动汽车底部电池组位置，引导拆卸机构拆卸电池组；同一时间(103)移动式多轴机械爪从电池仓位抓取充满电电池组，(106)移动式多轴机械爪上的106夹钳锁紧，1041/1042机械爪位上的夹钳全部松开，(103) 移动式多轴机械爪传递电池组给(1042)独立机械爪位，(1042) 独立机械爪位上的(1061)夹钳锁紧；进一步当(102)换电拆装装置拆卸完电池组后移动到1区自动化机械传动互换区域，(1041)独立机械爪位上的(1061)夹钳松开，进一步抓取(102)换电拆装装置上的空旧电池组，(1041)独立机械爪位上的(1061)夹钳锁紧，同时(1042)独立机械爪将满电电池组传递于(102)换电拆装装置，(1042)独立机械爪上的(1061) 夹钳松开，(104)上下往复式机械爪总成单元返回不干涉(102)换电拆装装置的安全位置；进一步(102)换电拆装装置移动到换电位电动汽车底部，(102)换电拆装装置上的位置识别定位光学组件识别电动汽车底部电池组位置，将满电电池组装配于换电车辆底部，装载完毕，(101)换电位换电电池组总成拆装装置防护罩关闭； (102) 换电拆装装置装配电池组时，同时1区自动化机械传动互换区域(103) 移动式多轴机械爪将(1041) 独立机械爪位上空旧电池组抓取，(1041) 独立机械爪位上的(1061)夹钳松开，(103)移动式多轴机械爪上的(106)夹钳锁紧，(103) 移动式多轴机械爪将空旧电池组放置于2区电池仓架空闲仓位上，(106) 夹钳松开；进一步空旧电池组与3区充电模块集成区(108) 独立电池仓位充电接口连接开始充电，同时(108) 独立电池仓位充电接口上的数据接收模块收集充电电池组剩余电量信息反馈至换电站运维数据中心；进一步换电站运维数据中心计算电池组使用电量根据收费标准结算至换电站运维数据中心客户端APP用户帐户，收费标准以套餐方式向用户提供，不同套餐按电池组储存电量容量按阶梯依次递减计算，所述套餐具体收费包括（1、用户每次换电电池组消耗电量、2、用户租用电池组自用过程中充电放电次数，充电放电电量，依据电池组寿命使用次数等成本平均计算到每小时的寿命和次数成本、以用户使用各项消耗成本叠加交叉计算得出最合理费用、3、用户租用电池组过程中防止发生意外而购买的电池保险4、防止客户故意恶意破坏电池组收取的保障押金）等各项费用叠加计算，用户确认付费完毕后，即可开车离开换电站，换电完毕。
3.根据权利要求1和权利要求2所述，其中所述1区自动化机械传动互换区域包括：
所述自动化换电拆装装置包括自动化换电拆卸车底电池组和装载电池组装置；
所述上下往复式机械爪总成包括：总成上分布有两个独立机械爪位，负责抓取（自动化换电拆装装置）传递到（自动化机械传动互换区域）的电池组，同时负责将（充满电电池组）放置于(自动化换电拆装装置)上；
所述上下往复式机械爪总成滑轨装置包括：安装于（自动化机械传动互换区域）顶部贯通X方向两端的滑轨装置，为上下往复式机械爪总成提供（自动化机械传动互换区域）X方向两端之间移动作业；
所述移动式多轴机械爪包括负责抓取上下往复式机械爪总成空旧电池组放置于（网格式电池仓架区），同时抓取（网格式电池仓架区）充满电电池组传递给上下往复式机械爪总成；
所述移动式多轴机械爪上的夹钳锁紧装置包括移动式多轴机械爪上的夹钳锁紧装置，将电池组紧固在对应机械爪上；
所述移动式多轴机械爪滑轨装置包括安装于（自动化机械传动互换区域）底部贯通（自动化机械传动互换区域）X方向两端之间移动的滑轨装置；
所述电池仓位包括分布于2区（网格式电池仓架区）无数个独立单体电池仓位；
所述滑轮限位装置为分布于每个电池仓位内部两侧侧壁上的定位导向滑轮限位装置，协助移动式多轴机械爪抓取和放置电池组操作，同时对电池组限位以便对准3区（充电模块集成区）对应电池仓位充电接口；
所述3区（充电模块集成区）充电矩阵包括分布于3区（充电模块集成区）对应于2区（网格式电池仓架区）无数个单体电池仓位的（接触式和插拔式）充电接口。
4.根据权利要求3所述的充电接口，所述每个充电接口装配有智能充电安全管理模块（集成电量识别、过流、过压、过热、短路充满自动断电、充电电流大小流控、等功能）。
5.所述充电模块集成区的充电矩阵包括有流控技术；
所述流控技术包括：换电站运维数据中心收集每天换电站换电车辆流量数据，进行统计、分析，得出每天不同时间段的换电高峰和低谷频率，同时控制3区充电模块集成区充电模块针对换电高峰和换电低谷频率分配不同的充电功率大小，换电高峰期时调高充电功率加快电池组充电速度，换电低谷时间段调低充电功率涓流充电，如此既能满足换电车流高峰期的换电供应需求，又能在换电车流低峰时间段涓流充电保护电池组安全延长电池组使用寿命；
所诉包括换电站使用的所有电池组，在电池组内部装配有流量统计模块（统计电池使用频次、电池充放电量、剩余电量等信息）；
所述包括当电池组与充电矩阵充放电接口连接时，充电矩阵通过弱电数据接口读取电池组包括上述各种使用数据等。
6.所述单体电池仓位用于固定电池组，同时将电池组与充放电单元连接，协助充放电单元对电池组进行充放电，所述电池组导向滑轮限位装置用于协助移动式多轴机械爪将电池组放置于电池仓位时，与电池组接触将电池组导向电池仓位固定位置。
7.所述换电站运维数据中心通过CAN网络传输线路连接发送及接收指令控制换电拆装装置、上下往复式机械爪总成、移动式多轴机械爪、充电模块集成区。
8.汽车底盘电池组锁固装置锁固位置设有电动开关防尘罩，防止泥土等杂物覆盖锁固装置影响换电拆装装置拆装电池组作业，电动开关设置于电动汽车驾驶位。
9.根据权利要求1—3所述，其中所述104（上下往复式机械爪总成）的两个独立机械爪位与移动式多轴机械爪交换电池组时依换电机构位置不同而随机调配交替作业，当1041机械爪互换空旧电池组时、1042机械爪互换满电电池组，当1042机械爪互换空旧电池组时、1041机械爪互换满电电池组，并不局限于每侧只换空旧电池组或满电电池组，空旧电池组指电动汽车在换电站拆卸下的电池组，满电电池组指在换电站网格式电池仓架区充满电电池组。
10.根据权利要求2—6所述，其中所述内容中包括（5、6、101、102、103、104、1041、1042、105、106、107、108、109、110）对应单元所指每个部件有（阿拉伯数字1—无穷数无限数量）之间的所有数字排序对应部件，并不限指某一个数字代表之部件，可根据实际应用需求依次增加相应部件。
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