CN114537208A - 一种车辆换电站和换电方法 - Google Patents

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胡博翔
姬彦文
郗世洪
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Abstract

本发明公开了一种车辆换电站和换电方法，用于更换车辆上的电池包，包括换电通道、位于换电通道两侧的箱室、以及在各箱室中布置的堆垛机和多个电池充电架，所述充电架室具有面对换电通道的换电窗口，所述换电窗口上设有视觉识别系统，用于识别电池包的位置，所述堆垛机包括机架、行走组件、升降组件、货叉组件、以及旋转组件，其中所述货叉组件包括一对伸缩货叉和电池拆装结构，所述一对伸缩货叉安装在旋转组件上，能够随旋转组件水平旋转，所述一对伸缩货叉能够自换电窗口中伸出且其偏转角度能够根据所识别的电池包位置进行调节。本发明简化了车辆换电站结构，优化了换电设备的换电模式和换电流程，节省了成本。

Description

一种车辆换电站和换电方法
技术领域
本发明涉及一种车辆换电站和换电方法。
背景技术
随着新能源汽车换电领域的兴起和发展，换电模式同样广泛应用于商用车。
新能源轻卡受车身及电池包尺寸重量的限制，现有技术中不易实现轻卡的定位调整，导致轻卡在进行换电前的定位精度不高、轻卡无法达到乘用车换电时的精度，造成新能源轻卡电池包更换时不稳定，从而影响整个换电过程的时间和效率，存在进一步优化的空间。
常见对中调整不适合重量较大的轻卡，会因为尺寸偏差而影响换电过程，另常规的换电站是堆垛机从电池架上取下满电电池，由换电小车进行换电动作，此方式成本较高。
发明内容
本发明的目的在于一种车辆换电站，特别是轻卡换电站，以适应新能源车辆的换电要求。
为此，本发明一方面提供了一种车辆换电站，用于更换轻卡车辆上的电池包，包括换电通道、位于换电通道两侧的箱室、以及在各箱室中布置的堆垛机和多个电池充电架，所述充电架室具有面对换电通道的换电窗口，所述换电窗口上设有视觉识别系统，用于识别电池包的位置，所述堆垛机包括机架、行走组件、升降组件、货叉组件、以及旋转组件，其中所述货叉组件包括一对伸缩货叉和电池拆装结构，所述一对伸缩货叉安装在旋转组件上，能够随旋转组件水平旋转，所述堆垛机能够沿换电通道长度上延伸的导轨移动，所述多个电池充电架沿导轨排布，所述一对伸缩货叉能够自换电窗口中伸出且其偏转角度能够根据所识别的电池包位置进行调节。
根据本发明的另一方面，提供了一种车辆换电方法，包括：步骤1：车辆驶入换电通道的指定区域，此时车辆上的电池包位于换电通道两侧的换电窗口所在区域内；步骤2：使机器视觉系统在换电窗口中移动，以扫描识别电池包的位置信息；步骤3：根据扫描识别的电池包的位置信息对堆垛机进行自身姿态调整；步骤4：使调整完毕后的货叉伸出换电窗口，并由货叉上的电池拆卸结构进行电池包拆卸，缩回后回正，将电池包放在充电架上充电；步骤5：取下满电电池，再旋转对应角度伸出，进行满电电池的安装，安装完成后货叉回正收缩，完成换电。
本发明具有以下技术特点/优势：
1、本发明通过视觉识别系统和堆垛机货叉拆装电池，简化了轻卡换电站结构，优化了轻卡换电设备的换电模式和换电流程，节省了成本。
2、本发明可以降低制造成本，使结构简单，更便于设备维修维护，提高设备的利用率占比。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明的轻卡换电站的整体结构布局示意图；
图2是根据本发明的轻卡换电站的堆垛机的结构示意图；
图3是根据本发明的轻卡换电站的视觉识别系统的结构示意图；
图4是根据本发明的轻卡换电站的电池充电架的结构示意图；以及
图5是根据本发明的车辆换电方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面以轻卡为例对本发明的车辆换电站进行说明。
结合参照图1至图4，本发明的轻卡换电站包括视觉识别系统1，堆垛机2，电池充电架3。
本发明的轻卡换电站还包括换电通道4、位于换电通道两侧的箱室5，例如由集装箱构成。各箱室的面对换电通道的侧壁上对称设置换电窗口6，以供货叉从中伸出。
视觉识别系统1安装固定在集装箱体上，如图3所示，该视觉识别系统1包括相机11、移动模组12；在轻卡进入识别区域后，相机通过在模组上水平移动扫描识别电池包位置。
堆垛机可以实现电池的换电，转移动作，并能旋转一定的角度来适配偏斜的停车状态。如图2所示，该堆垛机2主要由货叉组件21、旋转组件22、行走组件23和升降组件24组成。
货叉组件21包括一对伸缩货叉和电池拆装结构，在进行换电时，货叉上的卡槽可以卡住电池包底部，不会在转移过程中发生相对位移，保证精度。
旋转组件22主要由齿圈和由电机驱动的小齿轮构成，货叉组件21安装在旋转组件22上，在视觉识别系统11完成识别后，旋转组件22带动货叉组件21旋转合适角度，来适配轻卡在偏斜状态下的电池包位置。
行走组件23用于整个堆垛机沿轨道移动，升降组件24实现货叉21及旋转组件2的升降移动，且升降组件带有防坠装置，可以在瞬时锁止，防止升降组件下坠。
如图4所示，电池充电架包括框架31、旋转液冷插头32、旋转充电插头33，导向组件34、锁止组件35。
电池包旋转插头31、32可以实现旋转及插拔动作，因换电过程中电池包插头方向不变，所以在堆垛机将电池包放在充电架上时，充电插头具备旋转功能，用以避让货叉组件带电池移动。
导向组件34用于在货叉将电池包放在电池充电架上时的导向功能；锁止组件34用于在电池包放到位时，将电池包加锁，防止电池到位后的偏移。
如图5所示，本发明的车辆换电方法包括以下步骤：
S1：车辆驶入换电通道的指定区域，此时车辆上的电池包位于换电通道两侧的换电窗口所在区域内；
S2：使机器视觉系统在换电窗口中移动，以扫描识别电池包的位置信息；
S3：根据扫描识别的电池包的位置信息对堆垛机进行自身姿态调整；
S4：使调整后的货叉伸出换电窗口，并由货叉上的电池拆卸结构进行电池包拆卸，缩回后回正，将电池包放在充电架上充电；
S5：取下满电电池，再旋转对应角度伸出，进行满电电池的安装，安装完成后货叉回正收缩，完成换电。
以轻卡换电为例，在轻卡进行换电时，需要换电的轻卡7开进换电通道的指定区域并停下，此时轻卡可能存在前后左右方向的位置偏差，和沿前进方向的偏斜，此时安装在集装箱上的视觉识别相机移动，扫描识别并确定电池包的位置，随后堆垛机根据电池包位置进行自身姿态调整，调整完毕后伸出货叉，货叉上的电池拆卸结构进行电池包拆卸，缩回后回正，将电池放在充电架上充电，然后取下满电电池，再旋转对应角度伸出，进行满电电池的安装，安装完成后货叉回正收缩，完成换电。
本发明通过换电通道两侧相机的视觉识别，判断电池包三个方向的位置偏差，省去了车辆位置调整，接着堆垛机进行姿态调整，适配电池更换位置，此方案省去换电小车，堆垛机直接进行车辆的电池包更换，能够降低设备成本，减少设备维修维护难度。
本发明的轻卡换电站具有以下技术特点/优势：
1、本发明通过视觉识别系统和堆垛机货叉拆装电池，简化了轻卡换电站结构，优化了轻卡换电设备的换电模式和换电流程，节省了成本。
2、本发明可以降低制造成本，使结构简单，更便于设备维修维护，提高设备的利用率占比。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆换电站，用于更换车辆上的电池包，其特征在于，包括换电通道、位于换电通道两侧的箱室、以及在各箱室中布置的堆垛机和多个电池充电架，
所述充电架室具有面对换电通道的换电窗口，所述换电窗口上设有视觉识别系统，用于识别电池包的位置，
所述堆垛机包括机架、行走组件、升降组件、货叉组件、以及旋转组件。
2.根据权利要求1所述的车辆换电站，其特征在于，所述货叉组件包括一对伸缩货叉和电池拆装结构，所述一对伸缩货叉安装在旋转组件上，能够随旋转组件水平旋转。
3.根据权利要求2所述的车辆换电站，其特征在于，所述堆垛机能够沿换电通道长度上延伸的导轨移动，所述多个电池充电架沿导轨排布，所述一对伸缩货叉能够自换电窗口中伸出且其偏转角度能够根据所识别的电池包位置进行调节。
4.根据权利要求1所述的车辆换电站，其特征在于，所述旋转组件包括齿圈和与齿圈啮合用于驱动齿圈的小齿轮和驱动电机。
5.根据权利要求1所述的车辆换电站，其特征在于，所述视觉识别系统包括相机和移动模组，其中，所述相机在移动模组上左右水平移动。
6.根据权利要求1所述的车辆换电站，其特征在于，所述升降组件用于驱动旋转组件升降移动且设有防坠装置。
7.根据权利要求1所述的车辆换电站，其特征在于，所述电池充电架包括框架、旋转液冷插头、旋转充电插头、导向组件、锁止组件，其中所述导向组件用于在货叉将电池包放在电池充电架上进行导向，所述锁止组件用于在电池包放到位时对电池包锁止。
8.根据权利要求1所述的车辆换电站，其特征在于，所述车辆换电站为轻卡换电站。
9.一种车辆换电方法，其特征在于，包括：
步骤1：车辆驶入换电通道的指定区域，此时车辆上的电池包位于换电通道两侧的换电窗口所在区域内；
步骤2：使机器视觉系统在换电窗口中移动，以扫描识别电池包的位置信息；
步骤3：根据扫描识别的电池包的位置信息对堆垛机进行自身姿态调整；
步骤4：使调整完毕后的货叉伸出换电窗口，并由货叉上的电池拆卸结构进行电池包拆卸，缩回后回正，将电池包放在充电架上充电；
步骤5：取下满电电池包，再旋转对应角度伸出，进行满电电池包的安装，安装完成后货叉回正收缩，完成换电。
10.根据权利要求9所述的车辆换电方法，其特征在于，对堆垛机自身姿态调整包括货叉偏转角度的调节，以使货叉在伸出时正对电池包的侧面。
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