CN113602141A - 换电站及换电站的换电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种换电站及换电站的换电方法，换电站包括电池仓和多个电池运送装置，电池运送装置在电池仓和作业机械之间可移动，电池运送装置包括移动装置和抓取装置，抓取装置用于抓取电池，抓取装置设于移动装置。根据本发明的换电站，通过设置多辆电池运送装置，由此多辆电池运送装置可以相互配合，以缩短换电时间、减少作业机械的等待时间，从而可以提升换电站的换电效率和运营效率。

Description

换电站及换电站的换电方法

技术领域

本发明涉及电动作业机械换电技术领域，尤其涉及一种换电站及换电站的换电方法。

背景技术

目前在电动的作业机械换电领域，电池采用可快速更换结构，可在专用换电站内完成更换。

现有换电站换电时都是作业机械驶入、车辆识别、定位完成、开始换电、换电结束、车辆驶出，然后下一辆车辆再驶入。当作业机械换电时间相对集中，需换电的车辆在排队时，车辆在驶入、换电结束驶离、下一个车驶入的过程了浪费了大量时间，导致换电效率低。有些场地单独建多个换电站，大大增加了投入成本。

发明内容

本发明提供一种换电站及换电站的换电方法，用以解决现有技术中的换电站换电效率低的缺陷，实现作业机械的快速换电。

本发明提供一种换电站，包括电池仓和多个电池运送装置，所述电池仓内用于存储电池，所述电池运送装置在电池仓和作业机械之间可移动，所述电池运送装置包括移动装置和抓取装置，所述抓取装置用于抓取所述电池，所述抓取装置设于所述移动装置。

根据本发明提供的一种换电站，还包括轨道，多个所述电池运送装置沿所述轨道移动。

根据本发明提供的一种换电站，还包括换电平台，所述换电平台设有电池存放区和多个换电区，所述电池仓设于所述电池存放区内，所述换电区设有用于检测是否有作业机械停放的传感器，待换电池的所述作业机械停放于所述换电区，所述轨道设于所述换电平台上。

根据本发明提供的一种换电站，多个所述换电区中的部分个位于所述电池存放区的一侧，其余所述换电区位于所述电池存放区的另一侧，所述轨道为两组，两组所述轨道分别位于所述电池仓的两侧，其中一组所述轨道位于所述电池存放区和所述换电区之间，另一组所述轨道位于所述电池存放区和所述换电区之间，每组所述轨道上至少设有一个所述电池运送装置。

根据本发明提供的一种换电站，两组所述轨道相互平行。

根据本发明提供的一种换电站，多个所述换电区中的部分个位于所述电池存放区的一侧，其余所述换电区位于所述电池存放区的另一侧，所述电池存放区包括第一存放区和第二存放区；所述轨道包括第一轨道、第二轨道和第三轨道，所述第一轨道位于所述第一存放区和所述第二存放区之间，所述第二轨道位于所述电池存放区和所述换电区之间，所述第三轨道位于所述电池存放区和所述换电区之间，所述第一轨道的两端与所述第二轨道、第三轨道分别连接。

根据本发明提供的一种换电站，所述第一轨道与所述第二轨道、第三轨道均垂直。

根据本发明提供的一种换电站，所述传感器为压力传感器、红外传感器、光感传感器。

根据本发明公开的一种换电站的换电方法，所述换电站为如上所述的换电站，所述换电方法包括：基于电池运送装置的数量信息，指定两辆电池运送装置对一辆作业机械更换电池，其中一辆所述电池运送装置，抓取作业机械的馈电电池并运送至电池仓，另一辆所述电池运送装置从电池仓内抓取满电电池并运送至作业机械。

根据本发明提供的一种换电站的换电方法，所述换电方法还包括：获取电池运送装置的数量信息，指定其中一辆电池运送装置，抓取一辆作业机械的馈电电池并运送至电池仓内，从电池仓内抓取满电电池并运送至作业机械；指定其中另一辆电池运送装置，抓取另一辆作业机械的馈电电池并运送至电池仓内，从电池仓内抓取满电电池并运送至作业机械。

根据本发明实施例的换电站，通过设置多辆电池运送装置，由此多辆电池运送装置可以相互配合，以缩短换电时间、减少作业机械的等待时间，从而可以提升换电站的换电效率和运营效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图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是本发明提供的一个实施例的换电站的结构示意图；

图2是本发明提供的另一个实施例的换电站的结构示意图；

图3是本发明提供的换电站的换电方法的流程图；

图4是本发明提供的换电站的换电方法的流程图；

图5是本发明提供的换电站的换电方法的流程图；

附图标记：

100：换电站； 110：电池运送装置； 120：轨道；

121：第一轨道； 122：第二轨道； 123：第三轨道；

130：换电平台； 131：电池存放区； 132：第一存放区；

133：第二存放区； 134：换电区。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

下面结合图1至图2描述本发明换电站100，包括电池仓和多个电池运送装置110。这里需要说明的是，换电站100可以是为电动作业机械提供更换电池服务的服务站，例如电动重型卡车、电动挖掘机等。

如图1所示，换电站100包括电池仓和多个电池运送装置110。电池仓内用于存储电池，电池运送装置110在电池仓和作业机械之间可移动。需要说明的是，电池运送装置110可以自主抓取作业机械上的馈电电池，也可以将满电电池安装在作业机械上。

进一步地，电池运送装置110可以包括移动装置和抓取装置，抓取装置用于抓取电池，抓取装置设于移动装置。移动装置具备移动功能，同时移动装置上还可以设有用于放置电池的盛放平台。抓取装置可以为具有抓取功能的机械臂。需要说明的是，电池运送装置110可以是RGV小车。

例如，当待更换电池的作业机械进入换电站100、并且作业机械停放在换电站的指定区域内时，移动装置带动抓取装置移动到作业机械处，抓取装置抓取作业机械的馈电电池，并将馈电电池放置到移动装置的盛放平台上，移动装置带着机械臂和馈电电池返回到电池仓，机械臂将馈电电池抓取到电池仓内，馈电电池可以在电池仓内充电。进一步地，在电池仓处，抓取装置可以抓取电池仓内的满电电池，并放置在盛放平台上，移动装置可以带动满电电池和机械臂移动到作业机械处，机械臂再将满电电池安装到作业机械上。这样，作业机械在换电站完成换电。

考虑到换电站100具有多个电池运送装置110，多个电池运送装置110同时服务一辆作业机械时。例如，两辆电池运送装置110可以配合服务同一辆作业机械，两辆电池运送装置110其中一辆电池运送装置110用于取馈电电池，与此同时，另一辆电池运送装置110可以用于取满电电池；这种情况下，可以缩短作业机械更换电池的时间，减少作业机械的等待时间。尤其是，当有多辆作业机械排队时，可以提升换电站100的换电效率和运营效率。

根据本发明实施例的换电站100，通过设置多辆电池运送装置110，由此多辆电池运送装置110可以相互配合，以缩短换电时间、减少作业机械的等待时间，从而可以提升换电站100的换电效率和运营效率。

在一些实施例中，换电站100还可以包括轨道120，多个电池运送装置110可以沿轨道120移动。需要说明的是，可以利用轨道120限定电池运送装置110的运动线路。当只有其中一个电池运送装置110运动时，可以为电池运送装置110规划出最短行进路径，从而可以简化控制程序，提升换电站100的运行效率。当多个电池运送装置110同时运动时，可以利用轨道120的设置规划多个电池运送装置110的运行轨迹，由此便于优化多个电池运送装置110的换电路径，进而可以提升换电效率。

这里，对轨道120的形状不做具体限定，例如，在一些实施例中，轨道120可以为直线型；再如，在一些实施例中，轨道120还可以弧线形。每组轨道120可以是单轨形式，也可以是双轨的形式。例如，在如图1、图2所示的示例中，轨道120为直线双轨结构。

参见图1和图2，根据本发明的一些实施例，换电站100还可以包括换电平台130。其中，换电平台130设有电池存放区131和多个换电区134。可以理解的是，通过在换电平台130上设置电池存放区131和换电区134等功能性区域，由此可以在换电平台130上做功能规划。例如，电池仓可以设置在电池存放区131内，待换电池的作业机械可以停泊在换电区134，轨道120设于换电平台130上，这样便于电池运送装置110移动到作业机械处。为了方便检测换电区134内是否停泊有作业机械，换电区134内可以设有传感器。传感器可以为压力传感器、红外传感器、或光感传感器等。

为了缩短电池运送装置110的移动路径，在一些实施例中，如图2所示，多个换电区134中的部分个位于电池存放区131的一侧，其余换电区134位于电池存放区131的另一侧。轨道120为两组，两组轨道120分别位于电池仓的两侧，且其中一组轨道120位于电池存放区131和换电区134之间，另一组轨道120位于电池存放区131和换电区134之间，每组轨道120上至少设有一个电池运送装置110。进一步地，如图2所示，两组轨道120相互平行。

可以理解的是，如图2所示，两组轨道120中的一组轨道120和多个换电区134中的部分个换电区134位于电池存放区131的一侧，并且该轨道120位于换电区134和电池存放区131之间。进一步地，该条轨道120可以沿直线延伸，位于该侧的换电区134可以沿着该条轨道120间隔分布，这样，位于该条轨道120的电池运送装置110可以沿着轨道120移动，为对应的换电区134内的作业机械换电，从而可以缩短电池运送装置110的移动距离。

同样地，如图2所示，两组轨道120中的另一组轨道120和多个换电区134中的另一部分个换电区134位于电池存放区131的另一侧，并且该轨道120位于换电区134和电池存放区131之间。进一步地，该条轨道120可以沿直线延伸，位于该侧的换电区134可以沿着该条轨道120间隔分布，这样，位于该条轨道120的电池运送装置110可以沿着轨道120移动，为对应的换电区134内的作业机械换电，从而可以缩短电池运送装置110的移动距离。

这里，需要说明的是，电池存放区131和多个换电区134的排布方式并不限于此，例如，在一些实施例中，如图1所示，多个换电区134中的部分个位于电池存放区131的一侧，其余换电区134位于电池存放区131的另一侧。例如，电池存放区131相对的两侧分别为第一侧和第二侧，在第一侧设置至少一个换电区134，在第二侧也至少设置一个换电区134，这样方便电池运送装置110在作业机械和电池仓之间运送电池。

电池存放区131包括第一存放区132和第二存放区133，其中，第一存放区132和第二存放区133间隔开。电池仓也可以根据电池存放区131的分布进行分区设置，例如，电池仓可以分部在第一存放区132和第二存放区133内。也就是说，第一存放区132和第二存放区133内均可以存储满电电池或存储馈电电池，并且可以为馈电电池充电。

如图1所示，轨道120包括第一轨道121、第二轨道122和第三轨道123。其中，第一轨道121位于第一存放区132和第二存放区133之间，电池运送装置110可以在第一轨道121上运动，在第一存放区132和第二存放区133之间穿梭，这样，电池运送装置110在第一轨道121上通过转向即可对第一存放区132内或第二存放区133内的电池进行抓取。

例如，当电池运送装置110运动到第一轨道121上时，根据第一存放区132和第二存放区133的电池存放情况，电池运送装置110既可选择第一存放区132内的电池，也可以选择第二存放区133内的电池，这样当其中一个存放区内没有满电电池时，电池运送装置110无需在大范围内移动以寻找满电电池，可以通过调整抓取方向，即可抓取另一存放区内的满电电池，由此可以缩短电池运送装置110的运动时间，进而可以提升换电效率。

进一步地，如图1所示，第二轨道122位于电池存放区131的第一侧和换电区134之间，第三轨道123位于电池存放区131的第二侧和换电区134之间。第一轨道121的两端与第二轨道122、第三轨道123分别连接，也即第一轨道121的一端与第二轨道122连接，第一轨道121的另一端与第三轨道123的另一端连接。这样，电池运送装置110可以在第一轨道121、第二轨道122以及第三轨道123上运动。也就是说，电池运送装置110可以从轨道120上任意一点运动到电池仓或任意一个换电区134。根据本发明的一些实施例，如图1所示，第一轨道121与第二轨道122、第三轨道123均垂直。

下面参照图3和图4详细描述根据本发明实施例的换电站100的换电方法，值得理解的是，为了方便描述对上述步骤进行了编号，编号顺序并不代表换电方法中的先后顺序。

如图3所示，根据本发明实施例的换电站100的换电方法，包括如下步骤：

S10：基于电池运送装置110的数量信息，指定两辆电池运送装置110对一辆作业机械更换电池；

S11：其中一辆电池运送装置110，抓取作业机械的馈电电池并运送至电池仓；

S12：另一辆电池运送装置110从电池仓内抓取满电电池并运送至作业机械。

在步骤S10中，换电站100的控制站可以获知空闲电池运送装置110的数量。当空闲的电池运送装置110大于等于两辆时，可以指定其中两辆电池运送装置110为同一辆作业机械进行更换电池。

具体地，每辆电池运送装置110均具有装载电池和卸载电池的功能。在步骤S11中，其中一辆电池运送装置110可以运送馈电电池；在步骤S12中，另一辆电池运送装置110可以运送满电电池。需要说明的是，步骤S10和步骤S20可以同步进行，这样，当其中一辆电池运送装置110将馈电电池从作业机械量抓取下来时，另一辆电池运送装置110即可将满电电池运送至作业机械，并将满电电池安装到作业机械上。由此，可以提升换电站100的换电效率。

根据本发明实施例的换电站100的换电方法，通过指定两辆电池运送装置110为同一辆作业机械进行换电，由此可以缩短换电时间、减少作业机械的等待时间，从而可以提升换电站100的换电效率和运营效率。

如图4所示，根据本发明的一些实施例，换电站100的换电方法还包括如下步骤：

T10：获取电池运送装置110的数量信息；

T11：指定其中一辆电池运送装置110，抓取一辆作业机械的馈电电池并运送至电池仓内，从电池仓内抓取满电电池并运送至作业机械；

T12：指定其中另一辆电池运送装置110，抓取另一辆作业机械的馈电电池并运送至电池仓内，从电池仓内抓取满电电池并运送至作业机械。

在步骤T10中，换电站100的控制站可以获知空闲电池运送装置110的数量。

在步骤T11和步骤T12中，空闲的电池运送装置110大于等于两辆时，且此时有两辆待更换电池的作业机械时，可以指定其中一辆电池运送装置110为其中一辆作业机械更换电池，指定另一辆电池运送装置110为另一辆作业机械更换电池。

由此，通过指定两辆电池运送装置110分别对两辆作业机械更换电池，由此两辆电池运送装置110可以相互配合为不同的作业车辆更换电池，由此可以缩短换电时间、减少作业机械的等待时间，从而可以提升换电站100的换电效率和运营效率。

下面参照图1-图2详细描述根据本发明实施例的换电站100，值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限定。

实施例1

如图1所示，在该实施例中，换电站100包括换电平台130、电池仓和两辆电池运送装置110。这里，电池运送装置110为RGV小车。

其中，换电平台130设有第一存放区132、第二存放区133和四个换电区134。换电平台130上还设有轨道120，轨道120呈直线型双轨结构，且轨道120包括第一轨道121、第二轨道122和第三轨道123。

其中，第一轨道121、第二轨道122以及第三轨道123呈工字型排布，第二轨道122和第三轨道123相互平行，且彼此间隔开。第一轨道121连接在第二轨道122和第三轨道123之间，且第一轨道121和第二轨道122、第三轨道123均垂直。

如图1所示，电池仓设于第一存放区132和第二存放区133处，第一存放区132和第二存放区133位于第一轨道121的两侧，且第一存放区132位于第二轨道122和第三轨道123之间，第二存放区133位于第二轨道122和第三轨道123之间。两辆电池运送装置110可以在第一轨道121和第二轨道122、第三轨道123上运动。

如图1所示，每个换电区134内可以停泊一辆作业机械，四个换电区134中的两个沿第二轨道122的延伸方向间隔排布，且该两个换电区134位于第二轨道122的远离第三轨道123的一侧，也即第二轨道122位于该两个换电区134和电池仓之间；四个换电区134中的另外两个沿第三轨道123的延伸方向间隔排布，且该两个换电区134位于第三轨道123的远离第二轨道122的一侧，也即第三轨道123位于该两个换电区134和电池仓之间。

四个换电区134内可以设有传感器，传感器用于检测换电区134内是否停泊有作业机械。传感器可以为压力传感器、红外传感器、或光感传感器等。传感器与控制站通讯连接，这样控制站可以获知待更换电池的作业机械的数量。此外，电池运送装置110也可以与控制站通讯连接，这样，控制站可以获取空闲电池送装置的数量信息。

实施例2

如图2所示，在该实施例中，换电站100包括换电平台130、电池仓和两辆电池运送装置110。

其中，电池仓设于换电平台130的中间位置处。换电平台130上还设有两条相互平行的轨道120，每条轨道120呈直线型双轨结构。其中一条轨道120位于电池仓的一侧，另一条轨道120位于电池仓的另一侧。

进一步地，换电平台130上设有四个换电区134，每个换电区134内可以停泊一辆作业机械。四个换电区134中的两个沿其中一条轨道120的延伸方向间隔开，且该两个换电区134位于该轨道120的远离电池仓的一侧；四个换电区134中的另外两个沿另一条轨道120的延伸方向间隔开，且该两个换电区134位于该轨道120的远离电池仓的一侧。每条轨道120上可以设置至少一辆电池运送装置110。

在该实施例中，四个换电区134内也可以设有传感器，传感器用于检测换电区134内是否停泊有作业机械。传感器可以为压力传感器、红外传感器、或光感传感器等。传感器与控制站通讯连接，这样控制站可以获知待更换电池的作业机械的数量。此外，电池运送装置110也可以与控制站通讯连接，这样，控制站可以获取空闲电池送装置的数量信息。

下面参照图5详细描述根据本发明实施例的换电站100的换电方法，值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限定。

设定换电站100包括一号RGV和二号RGV。当存在两辆作业机械需要换电时，可以将车辆命名为一号车辆和二号车辆。

如图5所示，换电站100的换电方法包括：

P10：车辆抵达换电站100，车辆可以停泊在换电区134内；

P20：识别车辆型号，用于判断电池型号，方便更换与车辆匹配的电池；

P30：获取空闲RGV小车的数量信息；

P40：获取待更换电池的作业机械的数量信息；

P50：开始换电，换电结束后，作业机械驶离换电站100。

其中，步骤P30还包括：

P31：当空闲RGV小车的数量为1时，一号RGV为作业车辆换电，换电接触后，车辆驶离换电站100。这里，当作业车辆为多个时，一号RGV可以按照作业车辆进入换电站100的时间顺序为车辆依次换电；

当空闲RGV小车的数量为2时，进入步骤P40。

需要说明的是，通过指定的两辆RGV为同一辆作业机械进行换电，由此可以缩短换电时间、减少作业机械的等待时间，从而可以提升换电站100的换电效率和运营效率。

其中，步骤P40还包括：

P41：当待更换电池的作业机械的数量为1时，一号RGV取作业机械的馈电电池并运送至电池仓；同时，二号RGV取满电电池并运送至作业机械处，为作业机械安装满电电池，结束换电后，车辆驶离换电站100；

P42：当待更换电池的作业机械的数量大于1时，进入双车位换电模式，一号RGV抓取一号车辆的馈电电池并运送至电池仓内，从电池仓内抓取满电电池并运送至一号车辆处，为一号车辆换电，电池安装完成后，一号车辆驶离换电站100；同时，二号RGV抓取二号车辆的馈电电池并运送至电池仓内，从电池仓内抓取满电电池并运送至二号车辆处，为二号车辆换电，电池安装完成后，二号车辆驶离换电站100。

由此，通过指定两辆电池运送装置110分别对两辆作业机械更换电池，由此两辆电池运送装置110可以相互配合为不同的作业车辆更换电池，由此可以缩短换电时间、减少作业机械的等待时间，从而可以提升换电站100的换电效率和运营效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种换电站，其特征在于，包括：

电池仓，所述电池仓内用于存储电池；

多个电池运送装置，所述电池运送装置在电池仓和作业机械之间可移动，所述电池运送装置包括移动装置和抓取装置，所述抓取装置用于抓取所述电池，所述抓取装置设于所述移动装置。

2.根据权利要求1所述的换电站，其特征在于，还包括轨道，多个所述电池运送装置沿所述轨道移动。

3.根据权利要求2所述的换电站，其特征在于，还包括换电平台，所述换电平台设有电池存放区和多个换电区，所述电池仓设于所述电池存放区内，所述换电区设有用于检测是否有作业机械停放的传感器，待换电池的所述作业机械停放于所述换电区，所述轨道设于所述换电平台上。

4.根据权利要求3所述的换电站，其特征在于，多个所述换电区中的部分个位于所述电池存放区的一侧，其余所述换电区位于所述电池存放区的另一侧，

所述轨道为两组，两组所述轨道分别位于所述电池仓的两侧，其中一组所述轨道位于所述电池存放区和所述换电区之间，另一组所述轨道位于所述电池存放区和所述换电区之间，每组所述轨道上至少设有一个所述电池运送装置。

5.根据权利要求4所述的换电站，其特征在于，两组所述轨道相互平行。

6.根据权利要求3所述的换电站，其特征在于，多个所述换电区中的部分个位于所述电池存放区的一侧，其余所述换电区位于所述电池存放区的另一侧，

所述电池存放区包括第一存放区和第二存放区；

所述轨道包括第一轨道、第二轨道和第三轨道，所述第一轨道位于所述第一存放区和所述第二存放区之间，所述第二轨道位于所述电池存放区和所述换电区之间，所述第三轨道位于所述电池存放区和所述换电区之间，所述第一轨道的两端与所述第二轨道、第三轨道分别连接。

7.根据权利要求6所述的换电站，其特征在于，所述第一轨道与所述第二轨道、第三轨道均垂直。

8.根据权利要求3所述的换电站，其特征在于，所述传感器为压力传感器、红外传感器、光感传感器。

9.一种换电站的换电方法，其特征在于，所述换电站为根据权利要求1-8中任一项所述的换电站，所述换电方法包括：

基于电池运送装置的数量信息，指定两辆电池运送装置对一辆作业机械更换电池，其中一辆所述电池运送装置，抓取作业机械的馈电电池并运送至电池仓，另一辆所述电池运送装置从电池仓内抓取满电电池并运送至作业机械。

10.根据权利要求9所述的换电站的换电方法，其特征在于，所述换电方法还包括：

获取电池运送装置的数量信息，指定其中一辆电池运送装置，抓取一辆作业机械的馈电电池并运送至电池仓内，从电池仓内抓取满电电池并运送至作业机械；指定其中另一辆电池运送装置，抓取另一辆作业机械的馈电电池并运送至电池仓内，从电池仓内抓取满电电池并运送至作业机械。

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