CN113352931A - 一种无人车换电站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人车换电站，包括集装箱本体，所述集装箱本体内部设有换电专机、电池架和充电柜，所述换电专机用于对电池进行转移，所述电池架设置在所述换电专机的侧边，用于容置待充电的电池，所述充电柜用于向所述电池架提供电能；所述换电专机包括主体框架以及设置在所述主体框架内部的伸缩机构、抓取机构和用于带动所述伸缩机构和抓取机构沿竖直方向运动的升降机构，所述升降机构滑动安装在所述主体框架内部，所述抓取机构用于对换电电池进行吸取和释放，所述伸缩机构用于驱动所述抓取机构沿其吸取方向移动。本发明提供了一种无人车换电站，能够实现全自动换电。

Description

一种无人车换电站

技术领域

本发明涉及换电设备技术领域，具体为一种无人车换电站。

背景技术

现有的换电车站比较高端的是采用高精度机械臂，将电池从无人车上取下，然后置入电池仓中充电，充电完成后再从电池仓中取出满电电池包安装到无人车上，高精度机械臂的成本太高，且对操作人员的要求也比较高，所以一般小型的换电车站都是采用人工搬运的方式进行换电电池的安装和拆卸，由于现有的无人车电池的长度比较大，不方便拆装，所以现在在无人车换电站的领域，还没有能够实现自动更换电池的设备。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种无人车换电站，不仅可以自动完成换电电池的取放拆装，还能实现全自动换电。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无人车换电站，包括集装箱本体，所述集装箱本体内部设有换电专机、电池架和充电柜，所述换电专机用于对电池进行转移，所述电池架设置在所述换电专机的侧边，用于容置待充电的电池，所述充电柜用于向所述电池架提供电能。

优选的，所述换电专机包括主体框架以及设置在所述主体框架内部的伸缩机构、抓取机构和用于带动所述伸缩机构和抓取机构沿竖直方向运动的升降机构，所述升降机构滑动安装在所述主体框架内部，所述抓取机构用于对换电电池进行吸取和释放，所述伸缩机构用于驱动所述抓取机构沿其吸取方向移动。

优选的，所述集装箱本体的内部设有配电柜和控制柜，所述配电柜用于向集装箱本体内的所有设备提供电能。

优选的，所述换电专机的两侧均对应设置有电池架，所述控制柜与所述充电柜连接，用于对充电过程进行控制，所述充电柜与集装箱本体的内部的电池架均电连接。

优选的，所述电池架包括若干相互平行设置容置架和安装在所述容置架一端的充电插头安装板，所述充电插头安装板上安装有与电池相匹配的充电插头。

优选的，所述容置架包括滚筒组件，用于对电池进行传送，所述充电插头安装板沿滚筒组件的传送方向设置，且所述充电插头安装板上设有到位检测开关。

优选的，所述升降机构包括滑动安装在所述主体框架内部的安装架以及安装在主体框架上的第一驱动组件，所述第一驱动组件用于驱动传送链条沿竖直方向移动，所述安装架与传送链条固定连接，所述伸缩机构安装在所述安装架的下方。

优选的，所述伸缩机构包括固定安装在所述安装架上的伸缩框架、与所述伸缩框架滑动连接的料仓底座以及用于驱动所述料仓底座移动的推进组件，所述料仓底座用于放置换电电池，所述推进组件包括固定安装在所述料仓底座侧边的第二齿条和固定安装在所述伸缩框架上的第二伺服电机，所述第二伺服电机的输出端设有与所述第二齿条相匹配的第二齿轮。

优选的，所述抓取机构设置在所述滑动底座的一端且所述抓取机构通过第一传动组件与所述料仓底座滑动连接；所述抓取机构包括第一安装板以及固定安装在所述第一安装板上的吸盘组件，所述吸盘组件用于对换电电池进行吸取和释放，第一传动组件包括安装在所述第一安装板上背离所述吸盘组件一侧的第一伺服电机和设置在所述料仓底座上的第一齿条，所述第一伺服电机的输出端设有与所述第一齿条相匹配的第一齿轮。

优选的，所述主体框架上还设有横移机构和旋转组件，横移机构用于驱动所述伸缩机构在水平方向上移动，横移机构包括固定安装在所述安装架上的第一滑动轨道以及与所述第一滑动轨道滑动连接的滑动板，所述第一滑动轨道上设有第三齿条，所述滑动板上固定安装有第三伺服电机，所述第三伺服电机的输出端设有与第三齿条相匹配的第三齿轮，第三伺服电机用于驱动所述滑动板沿所述第一滑动轨道移动；

优选的，所述旋转组件用于带动所述伸缩框架沿水平平面内绕竖直旋转中心轴转动，所述旋转组件包括第四伺服电机和旋转减速机，所述第四电机固定安装在所述滑动板上，所述旋转减速机的输出端与伸缩框架固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的换电站包括换电专机、电池架和充电柜，换电专机用于对电池进行转移，电池架用于容置待充电的电池，充电柜用于向电池架提供电能，由此可以实现全自动换电。

本发明的换电专机设置有伸缩机构、抓取机构和用于带动所述伸缩机构和抓取机构沿竖直方向运动的升降机构，其中，抓取机构用于对换电电池进行吸取和释放，伸缩机构用于驱动抓取机构沿其吸取方向移动，由此可以自动完成换电电池的取放拆装。

附图说明

图1为本发明一种无人车换电站与无人车的结构连接示意图；

图2为本发明一种无人车换电站与无人车的俯视结构示意图；

图3为本发明一种无人车换电站中电池架的结构连接示意图；

图4为本发明一种无人车换电站中电池架的正视结构示意图；

图5为本发明一种无人车换电站中换电专机的正视结构示意图；

图6为本发明一种无人车换电站中换电专机的侧视结构示意图；

图7为本发明一种无人车换电站的中伸缩机构的结构示意图；

图8为本发明一种无人车换电站的中抓取机构的结构示意图；

图9为本发明一种无人车换电站中换电专机的立体结构示意图；

图10为图9中的旋转组件旋转90度的结构示意图。

图中：1、主体框架；2、伸缩机构；201、伸缩框架；202、料仓底座；21、推进组件；210、第二齿条；211、第二伺服电机；212、第二齿轮；3、抓取机构；301、第一安装板；302、吸盘组件；3021、吸抓盘；3022、推板；303、第一伺服电机；304、第一齿条；305、第一齿轮；4、升降机构；41、第一驱动组件；401、传送链条；5、安装架；6、横移机构；601、第一滑动轨道；602、滑动板；603、第三齿条；604、第三伺服电机；605、第三齿轮；7、旋转组件；701、第四伺服电机；702、旋转减速机；8、换电电池；9、集装箱本体；91、换电专机；92、电池架；920、充电插头安装板；9201、充电插头；921、滚筒组件；922、到位检测开关；923、到位缓冲块；924、导向条；925、容置架；93、充电柜；94、控制柜；95、配电柜；96、导向调节组件；960、导向板；961、长孔；962、调节螺栓；10、无人车。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明提供的换电站的第一种实施例，无人车10设置在换电站的侧边，无人车10使用过后的电池需要通过换电站对其自动充电并完成电池的转换过程。换电站包括集装箱本体9，集装箱本体9内部设有换电专机91、电池架92和充电柜93，所述换电专机91用于对电池进行转移，所述电池架92设置在所述换电专机91的侧边，用于容置待充电的电池，所述充电柜93用于向所述电池架92提供电能，由此可以实现全自动换电。

优选的，所述集装箱本体9的内部设有配电柜95和控制柜94，所述配电柜95用于向集装箱本体9内的所有设备提供电能；所述换电专机91的两侧均对应设置有电池架92，所述控制柜94与所述充电柜93连接，用于对充电过程进行控制，所述充电柜93与集装箱本体9的内部的电池架92均电连接。

如图3和图4所示，电池架92包括若干相互平行设置容置架和安装在所述容置架一端的充电插头安装板920，所述充电插头安装板920上安装有与电池相匹配的充电插头9201，所述容置架上设置有滚筒组件921，用于对电池进行传送，所述充电插头安装板920沿滚筒组件921的传送方向设置，且所述充电插头安装板920上设有到位检测开关922，当检测开关检测到电池传送到位后，说明电池已经自动连接到充电插头9201，然后由控制柜94控制何时供电。

电池架92还包括设置在滚筒组件921侧边的导向调节组件96，用于调节滚筒组件921的横向距离以适用于不同的电池尺寸。导向调节组件96包括导向板960以及固定于所述导向板960与电池相接触的一侧的导向条924，导向条924采用尼龙条制成，可以减少与电池的接触摩擦。导向调节组件96还包括开设在所述导向板960上的长孔961以及与所述长孔961相匹配的调节螺栓962，调节螺栓962用于对调节够的导向板960进行固定。

电池架92还包括设置在滚筒组件921末端的到位缓冲块923，可以起到一定的缓冲作用。

如图5和图6所示，所述换电专机91包括主体框架1以及设置在所述主体框架1内部的伸缩机构2、抓取机构3和用于带动所述伸缩机构2和抓取机构3沿竖直方向运动的升降机构4，所述升降机构4滑动安装在所述主体框架1内部，所述抓取机构3用于对换电电池8进行吸取和释放，所述伸缩机构2用于驱动所述抓取机构3沿其吸取方向移动，由此可以自动完成换电电池8的取放拆装。

优选的，所述升降机构4包括滑动安装在所述主体框架1内部的安装架5，所述伸缩机构2安装在所述安装架5的下方；所述升降机构4还包括安装在主体框架1上的第一驱动组件41，所述第一驱动组件41用于驱动传送链条401沿竖直方向移动，第一驱动组件41包括驱动电机、传动齿轮和安装在传动齿轮外侧和驱动电机输出轴外侧上的传动链条，所述安装架5与传送链条401固定连接，通过第一驱动组件41可以带动安装架5沿竖直方向上下移动。

如图7所示，为伸缩机构2的结构示意图，其中，伸缩机构2包括固定安装在所述安装架5上的伸缩框架201和与所述伸缩框架201滑动连接的料仓底座202，所述料仓底座202用于放置换电电池8；所述抓取机构3设置在所述滑动底座的一端且所述抓取机构3通过第一传动组件与所述料仓底座202滑动连接；所述伸缩机构2还包括推进组件21，所述推进组件21包括固定安装在所述料仓底座202侧边的第二齿条210和固定安装在所述伸缩框架201上的第二伺服电机211，所述第二伺服电机211的输出端设有与所述第二齿条210相匹配的第二齿轮212。

如图8所示，为抓取机构3的结构示意图，其中，抓取机构3包括第一安装板301以及固定安装在所述第一安装板301上的吸盘组件302，所述吸盘组件302用于对换电电池8进行吸取和释放，第一传动组件包括安装在所述第一安装板301上背离所述吸盘组件302一侧的第一伺服电机303和设置在所述料仓底座202上的第一齿条304，所述第一伺服电机303的输出端设有与所述第一齿条304相匹配的第一齿轮305，第一伺服电机303可以带动第一安装板301在料仓底座202上移动，吸盘组件302包括若干吸抓盘3021和设置在若干吸抓盘3021中间区域的推板3022，具体的，吸盘组件302主要有四个吸抓盘3021与真空机连接组成。吸抓盘3021的吸取面可以自由伸缩，吸取电池时主要由吸盘提供水平拉力，推动电池时，由设置在中间的推板3022提供推力。

如图9和图10所示，由于换电电池8的长度尺寸比较长，所以主体框架1上还设有横移机构6，用于驱动所述伸缩机构2在水平方向上移动，当取放换电电池8时，需要将伸缩框架201向换电电池8方向移出移动距离，方便进行电池的取放。具体的，所述横移机构6包括固定安装在所述安装架5上的第一滑动轨道601以及与所述第一滑动轨道601滑动连接的滑动板602，所述第一滑动轨道601上设有第三齿条603，所述滑动板602上固定安装有第三伺服电机604，所述第三伺服电机604的输出端设有与第三齿条603相匹配的第三齿轮605，第三伺服电机604用于驱动所述滑动板602沿所述第一滑动轨道601移动。

当吸取完电池后，需要将电池旋转90度将需要充电的电池置入充电柜内进行充电，电池旋转90度后的结构示意图如图6所示。由于电池放置在伸缩框架201内部，所以带动伸缩框架201转动即可以实现电池的旋转。具体的，滑动板602的下端固定安装有旋转组件7，所述旋转组件7用于带动所述伸缩框架201沿水平平面转动，所述旋转组件7包括第四伺服电机701和旋转减速机702，所述第四电机固定安装在所述滑动板602上，所述旋转减速机702的输出端与伸缩框架201固定连接，旋转减速机702经过内部速度调节后可直接带动伸缩框架201在水平方向上进行转动。

工作原理：本发明的换电站包括换电专机91、电池架92和充电柜93，换电专机91用于对电池进行转移，电池架92用于容置待充电的电池，充电柜93用于向电池架92提供电能，可以实现全自动换电；换电专机91设置有伸缩机构2、抓取机构3和用于带动所述伸缩机构2和抓取机构3沿竖直方向运动的升降机构4，其中，抓取机构3用于对换电电池8进行吸取和释放，伸缩机构2用于驱动抓取机构3沿其吸取方向移动，可以自动完成换电电池8的取放拆装。

需要更换电池进行充电时，先将无人车10开到换电站的指定位置，然后横移机构6控制伸缩框架201的一部分向靠近电池的方向移出，然后伸缩框架201在推进组件21的作用下向靠近电池的方向移动，与此同时，第一伺服电机303控制吸盘组件302向靠近电池的方向移动，直至与换电电池8接触，然后控制真空机产生吸力对电池进行吸附，不会损伤电池，接下来，第一伺服电机303和第二伺服电机211同时带动电池向伸缩框架201内部移动，伸缩框架201内部设有到位检测传感器，当检测到电池传送到位后就不再移动，然后通过旋转组件7将伸缩框架201旋转90度后按照上述吸取电池相反的操作过程进行电池的推出操作，将电池通过滚筒组件921的传送推出至电池架92上进行充电，当电池架92上的到位检测开关922检测到信号时，说明电池就已经和充电插头安装板920上的充电插头9201安装完成，可以由控制柜94控制充电过程的进行。将待充电的电池卸下来后，还需要给无人车10装上充满电的电池；电池架92上设有若干容置架，通过控制升降机构4，带动伸缩框架201进行升降移动至与相应的满电电池相对应的高度，然后重复上述吸抓电池、转送电池至无人车10上的过程。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种无人车(10)换电站，其特征在于：包括集装箱本体(9)，所述集装箱本体(9)内部设有换电专机(91)、电池架(92)和充电柜(93)，所述换电专机(91)用于对电池进行转移，所述电池架(92)设置在所述换电专机(91)的侧边，用于容置待充电的电池，所述充电柜(93)用于向所述电池架(92)提供电能。

2.根据权利要求1所述的一种无人车(10)换电站，其特征在于：所述换电专机(91)包括主体框架(1)以及设置在所述主体框架(1)内部的伸缩机构(2)、抓取机构(3)和用于带动所述伸缩机构(2)和抓取机构(3)沿竖直方向运动的升降机构(4)，所述升降机构(4)滑动安装在所述主体框架(1)内部，所述抓取机构(3)用于对换电电池(8)进行吸取和释放，所述伸缩机构(2)用于驱动所述抓取机构(3)沿其吸取方向移动。

3.根据权利要求2所述的一种无人车(10)换电站，其特征在于：所述集装箱本体(9)的内部设有配电柜(95)和控制柜(94)，所述配电柜(95)用于向集装箱本体(9)内的所有设备提供电能。

4.根据权利要求3所述的一种无人车(10)换电站，其特征在于：所述换电专机(91)的两侧均对应设置有电池架(92)，所述控制柜(94)与所述充电柜(93)连接，用于对充电过程进行控制，所述充电柜(93)与集装箱本体(9)的内部的电池架(92)均电连接。

5.根据权利要求1-4中任一项权利要求所述的一种无人车(10)换电站，其特征在于：所述电池架(92)包括若干相互平行设置容置架和安装在所述容置架一端的充电插头安装板(920)，所述充电插头安装板(920)上安装有与电池相匹配的充电插头(9201)。

6.根据权利要求5所述的一种无人车(10)换电站，其特征在于：所述容置架包括滚筒组件(921)，用于对电池进行传送，所述充电插头安装板(920)沿滚筒组件(921)的传送方向设置，且所述充电插头安装板(920)上设有到位检测开关(922)。

7.根据权利要求6所述的一种无人车(10)换电站，其特征在于：所述升降机构(4)包括滑动安装在所述主体框架(1)内部的安装架(5)以及安装在主体框架(1)上的第一驱动组件(41)，所述第一驱动组件(41)用于驱动传送链条(401)沿竖直方向移动，所述安装架(5)与传送链条(401)固定连接，所述伸缩机构(2)安装在所述安装架(5)的下方。

8.根据权利要求7所述的一种无人车(10)换电站，其特征在于：所述伸缩机构(2)包括固定安装在所述安装架(5)上的伸缩框架(201)、与所述伸缩框架(201)滑动连接的料仓底座(202)以及用于驱动所述料仓底座(202)移动的推进组件(21)，所述料仓底座(202)用于放置换电电池(8)，所述推进组件(21)包括固定安装在所述料仓底座(202)侧边的第二齿条(210)和固定安装在所述伸缩框架(201)上的第二伺服电机(211)，所述第二伺服电机(211)的输出端设有与所述第二齿条(210)相匹配的第二齿轮(212)。

9.根据权利要求8所述的一种无人车(10)换电站，其特征在于：所述抓取机构(3)设置在所述滑动底座的一端且所述抓取机构(3)通过第一传动组件与所述料仓底座(202)滑动连接；所述抓取机构(3)包括第一安装板(301)以及固定安装在所述第一安装板(301)上的吸盘组件(302)，所述吸盘组件(302)用于对换电电池(8)进行吸取和释放，第一传动组件包括安装在所述第一安装板(301)上背离所述吸盘组件(302)一侧的第一伺服电机(303)和设置在所述料仓底座(202)上的第一齿条(304)，所述第一伺服电机(303)的输出端设有与所述第一齿条(304)相匹配的第一齿轮(305)。

10.根据权利要求9所述的一种无人车(10)换电站，其特征在于：所述主体框架(1)上还设有横移机构(6)和旋转组件(7)，横移机构(6)用于驱动所述伸缩机构(2)在水平方向上移动，所述旋转组件(7)用于带动所述伸缩框架(201)沿水平平面内绕竖直旋转中心轴转动，所述旋转组件(7)包括第四伺服电机(701)和旋转减速机(702)，所述第四电机固定安装在所述滑动板(602)上，所述旋转减速机(702)的输出端与伸缩框架(201)固定连接。

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