CN115476824A - 一种重卡换电站 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种重卡换电站，涉及重卡移动换电站技术领域。所述重卡换电站包括：换电仓，所述换电仓包括：电池仓位和充电仓位，所述电池仓位用于容置满电电池，所述充电仓位用于容置待换电车辆取下的车载电池；中转平台，所述中转平台包括：旋转结构、机械臂组件和电池存取装置；所述机械臂组件转动连接在所述旋转结构上，所述电池存取装置与所述机械臂组件的执行端连接；控制器，所述控制器与所述中转平台连接，用于控制所述中转平台的运动。本发明的技术方案，节省了换电时间和换电站的占地面积。

Description

一种重卡换电站
技术领域
本发明涉及重卡移动换电站技术领域，特别是指一种重卡换电站。
背景技术
随着新能源汽车的不断普及，电动汽车换电环节是电动汽车行业需要解决的重要问题，利用专门的电池更换设备，实现自动换电，是电动汽车充换电站的技术发展方向。
目前，市场上换电站多为行车顶吊式或单工位RGV(Rail Guided Vehicle，有轨制导车辆)换电。充电仓位并排布置在行车的两侧，仓位增加，造成柜车、RGV小车行车行程加长，延长了换电时间，且换电站占地面积较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种重卡换电站，以解决现有技术的换电站占地面积大、换电时间长的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例提供一种重卡换电站，包括：
换电仓，所述换电仓包括：电池仓位和充电仓位，所述电池仓位用于容置满电电池，所述充电仓位用于容置待换电车辆取下的车载电池；
中转平台，所述中转平台包括：旋转结构、机械臂组件和电池存取装置；所述机械臂组件转动连接在所述旋转结构上，所述电池存取装置与所述机械臂组件的执行端连接；
控制器，所述控制器与所述中转平台连接，用于控制所述中转平台的运动；
其中，待换电车辆进入停车位时，所述控制器发送换电信号；所述中转平台接收所述换电信号，所述旋转结构与所述待换电车辆对接，控制所述机械臂组件和所述电池存取装置将所述待换电车辆上的车载电池移动至所述充电仓位，并控制所述机械臂组件和所述电池存取装置将所述电池仓位的满电电池安装至所述待换电车辆。
可选地，所述机械臂组件包括：第一机械臂和第二机械臂；
第一机械臂的固定端与所述旋转结构连接，第一机械臂的执行端与所述第二机械臂的固定端连接，第二机械臂的执行端与所述电池存取装置连接。
可选地，所述电池存取装置包括：
升降结构和浮动吊桥；
所述升降结构与所述第二机械臂的执行端连接；
所述浮动吊桥的第一端与所述升降结构连接，所述浮动吊桥的第二端设置有抓取结构。
可选地，所述电池仓位为多个，每个所述电池仓位周向均匀布置在所述中转平台的一侧。
可选地，所述电池仓位和所述充电仓位的底部均设置有电池充电装置。
可选地，所述重卡换电站还包括：
第一换电轨道；
支撑平台，所述支撑平台与所述第一换电轨道滑动连接，可沿第一方向运动；所述第一方向为与所述第一换电轨道的长度平行的方向；
所述中转平台设置在所述支撑平台上，可沿所述第一方向运动。
可选地，所述重卡换电站还包括：
停车位，所述停车位用于停放待换电车辆，所述停车位设置有减速带和/或检测装置，所述减速带和/或检测装置用于获取所述停车位上车辆的停放状态。
可选地，所述检测装置包括图像采集单元、重量传感器、位置传感器和光电传感器中的至少一种。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述技术方案中，待换电车辆进入停车位时，通过重卡换电站的旋转结构、机械臂组件和电池存取装置将待换电车辆上的车载电池移动至所述电池仓位，以及，将所述电池仓位的电池安装至所述待换电车辆，执行所述待换电车辆与所述电池仓位之间电池的更换，本发明采用机械臂组件和旋转结构，节省了换电时间和换电站的占地面积。
附图说明
图1为本发明实施例提供的重卡换电站的结构图之一；
图2为本发明实施例提供的重卡换电站的结构图之二；
图3为本发明实施例提供的重卡换电站的结构图之三。
附图标记说明：
1-换电仓；11-电池仓位；12-电池充电装置；2-中转平台；21-旋转结构；22-机械臂组件；221-第一机械臂；222-第二机械臂；23-电池存取装置；231-升降结构；232-浮动吊桥；3-待换电车辆；31-车载电池；32-车载换电底座；4-减速带；51-第一换电轨道。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
另外，本文中术语“系统”和“网络”在本文中常可互换使用。
在本申请所提供的实施例中，应理解，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。
如图1至图3所示，本发明实施例的一种重卡换电站，包括：
换电仓1，所述换电仓1包括：电池仓位11和充电仓位，所述电池仓位用于容置满电电池，所述充电仓位用于容置待换电车辆3取下的车载电池31；
中转平台2，所述中转平台包括2：旋转结构21、机械臂组件22和电池存取装置23；所述机械臂组件22转动连接在所述旋转结构21上，所述电池存取装置23与所述机械臂组件22的执行端连接；
控制器，所述控制器与所述中转平台2连接，用于控制所述中转平台2的运动；
其中，待换电车辆3进入停车位时，所述控制器发送换电信号；所述中转平台2接收所述换电信号，所述旋转结构21与所述待换电车辆3对接，控制所述机械臂组件22和所述电池存取装置23将所述待换电车辆3上的车载电池31移动至所述充电仓位，并控制所述机械臂组件22和所述电池存取装置23将所述电池仓位11的满电电池安装至所述待换电车辆3。
该实施例中，充电仓位的作用相当于是中转的电池仓位，是位于换电仓1中的未放置电池的且附带充电功能的电池仓位，用于待换电车辆3取下的车载电池31。本发明中将电池仓位11的满电电池安装至所述待换电车辆3的车载换电底座32。本发明采用机械臂组件22加旋转结构21的集成设计，机械臂组件22可以为单机械臂或者多个机械臂组合的器件，减小了原有换电站的占地面积大的弊端，还节省了换电时间。
可选地，所述机械臂组件包括：第一机械臂221和第二机械臂222；
第一机械臂221的固定端与所述旋转结构21连接，第一机械臂221的执行端与所述第二机械臂222的固定端连接，第二机械臂222的执行端与所述电池存取装置23连接。
该实施例中，第一机械臂221和第二机械臂222的作用是进行重卡车辆电池的更换，第一机械臂221用于在垂直地面的高度方向上调整电池存取装置23，第二机械臂222用于与地面平行的水平方向上调整电池存取装置23，通过第一机械臂221和第二机械臂222实现重卡车辆电池的安装或拆卸，大大减小电池更换的时间，提高了工作效率，减少司机等待的时间，第一机械臂221和第二机械臂222上设置有主控单元，主控单元主要用于控制机械臂组件的工作，第一机械臂221和第二机械臂222的底部从下往上依次设置有：旋转结构21、第一机械臂221、第二机械臂222、电池存取装置23，方便对重卡车辆的电池进行抓取与放置，还能用于重卡车辆电池的拆卸与安装。
可选地，所述电池存取装置23包括：
升降结构231和浮动吊桥232；
所述升降结构231与所述第二机械臂222的执行端连接；
所述浮动吊桥232的第一端与所述升降结构231连接，所述浮动吊桥232的第二端设置有抓取结构。
在一具体实施例中，待换电车辆3进入停车位时，中转平台2控制第二机械臂222运动，从而带动升降结构231和浮动吊桥232运动到预设换电位置，浮动吊桥232伸展到位，并通过浮动吊桥232的抓取结构工作，抓取好车载电池31后，升降结构231运动，进一步，中转平台2的旋转结构21运动到指定位置后，升降结构231和浮动吊桥232将车载电池31放置到一电池仓位11(空电池仓位)上，然后，从另一电池仓位11取满电电池，并通过往复运动，将满电电池放置到车载换电底座32上固定满电电池，完成换电流程。
可选地，所述电池仓位11为多个，每个所述电池仓位11周向均匀布置在所述中转平台2的一侧。
由此，每次需要存取电池仓位11的电池时，旋转固定角度即可，更易于进行控制。这里，旋转结构21的旋转角度可以为顺时针或者逆时针旋转，且旋转角度、旋转速度根据具体需求进行设置，这里不做具体限制。
可选地，所述电池仓位11和所述充电仓位的底部均设置有电池充电装置12。
该实施例中，本发明设置的电池充电装置12可以为升降充电结构，设置所述电池仓位11的底部，结构简单、占用面积小，且能实现对电池仓位11的电池进行充电，满足了电池循环利用的特性。
可选地，所述重卡换电站还包括：
第一换电轨道51；
支撑平台，所述支撑平台与所述第一换电轨道51滑动连接，可沿第一方向运动；所述第一方向为与所述第一换电轨道51的长度平行的方向；
所述中转平台2设置在所述支撑平台上，可沿所述第一方向运动。
该实施例中，中转平台2设置在所述支撑平台上，支撑平台可以沿所述第一换电轨道51的长度方向运动，带动中转平台2的运动，实现中转平台2与待换电车辆3对接，在不需要改变停车位的位置下，实现自动化换电的目的。所述支撑平台的下面设置有多个行走轮，满足在第一换电轨道51上运动。本发明设置第一换电轨道51和支撑平台，对待换电车辆3的停车点位置(停车位)要求较低，当车停车位(停车位)与理论位置有第一方向偏差时，中转平台2可第一方向行走微调。
可选地，中转平台2还可以安装有3D传感器，可以对待换电车辆3的位置进行感知并建模，根据3D传感器的反馈实时位置，中转平台2通过支撑平台、第一换电轨道51等相关机构进行调整，提高了停车的容错率。
可选地，所述重卡换电站还包括：
停车位，所述停车位用于停放待换电车辆3，所述停车位设置有减速带4和/或检测装置，所述减速带4和/或检测装置用于获取所述停车位上车辆的停放状态。
该实施例中，所述停车位的预设位置设置有减速带4，减速带4用于给待换电车辆3定位，设置减速带4可以为待换电车辆3指明停车位置，明确停车位的区域，也方便于停车，减速带4属于机械定位；当然，本发明中停车位也可以用检测装置，检测装置优选为传感器代替，相对而言，提高了检测的准确性。本发明中优选利用减速带4，其成本最低，且更为容易。
在一个可实现方式中，停车位可设置在中转平台2背离换电仓1的一侧，停车位适于停放待更换电池的待换电车辆3。停车位设置有检测装置，检测装置用于获取停车位上待换电车辆3的停放状态，检测装置可以与中转平台2和换电仓1的控制电路信号连接，以便于根据待换电车辆3的停放情况进行操作控制。
具体的，所述检测装置包括图像采集单元、重量传感器、位置传感器和光电传感器中的至少一种。
这里，以通过图像比对、重量变化或光线变化等方式判断待换电车辆3的停放状态。
在一具体实施例中，当重卡换电站检测到有待换电车辆，如重卡车辆时，中转平台2抓取车载电池31并且安放在换电仓1的电池仓位11中。具体步骤为：中转平台2中沿第一换电轨道51运动到车载电池31对应位置，旋转结构21旋转到位，然后机械臂组件22(包括第一机械臂和第二机械臂)伸展到位，升降结构231工作，将浮动吊桥232升降到在车载电池31上，由于浮动吊桥232安装有抓取机构，抓取机构抓取车载电池31，升降结构231运动，提升到位后，机械臂组件22运动到原位，然后旋转结构21运动，同时沿第一换电轨道51运动，按照同样原理，将车载电池31安放在换电仓1的电池仓位11(空电池的电池仓位)的电池充电装置12上，然后浮动吊桥232升起，并且中转平台2中的旋转结构21旋转到满电电池的上方。此时第一阶段完成。
这里，抓取到满电电池，中转平台2运动同时旋转结构21旋转，将满电电池固定在车载换电底座32。具体步骤与上述流程相反，所有动作完成后，机构回到原位，此时完成一个流程。
需要注意的是，上述的第一机械臂和第二机械臂通过各自的驱动机构使得下级机构(升降和浮动吊桥)可以实现与第一方向垂直的第二方向运动。
还需要注意的是，地面安装有减速带，帮助卡车司机定位车体位置，进行机械定位。
还需要注意的是，沿第一方向运动的第一换电轨道51结构是非必须的，可以增加也可以去掉，属于选配件，沿第一方向运动的里面的行走轮可在第一换电轨道51上行走，存在的优点为对卡车的停车点位置要求较低，当车停车位与理论位置有第一方向偏差时，中转平台2可第一方向行走微调。
还需要注意的是，为提升效率，上述结构的有些动作可以同时并行；总布局还可以布置两个换电仓1和两个中转平台2作为扩展，这里不做具体展示。
综上所述，本发明的重卡换电站，采用机械臂组件和旋转结构，节省了换电时间和换电站的占地面积。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种重卡换电站，其特征在于，包括：
换电仓，所述换电仓包括：电池仓位和充电仓位，所述电池仓位用于容置满电电池，所述充电仓位用于容置待换电车辆取下的车载电池；
中转平台，所述中转平台包括：旋转结构、机械臂组件和电池存取装置；所述机械臂组件转动连接在所述旋转结构上，所述电池存取装置与所述机械臂组件的执行端连接；
控制器，所述控制器与所述中转平台连接，用于控制所述中转平台的运动；
其中，待换电车辆进入停车位时，所述控制器发送换电信号；所述中转平台接收所述换电信号，所述旋转结构与所述待换电车辆对接，控制所述机械臂组件和所述电池存取装置将所述待换电车辆上的车载电池移动至所述充电仓位，并控制所述机械臂组件和所述电池存取装置将所述电池仓位的满电电池安装至所述待换电车辆。
2.根据权利要求1所述的重卡换电站，其特征在于，所述机械臂组件包括：第一机械臂和第二机械臂；
第一机械臂的固定端与所述旋转结构连接，第一机械臂的执行端与所述第二机械臂的固定端连接，第二机械臂的执行端与所述电池存取装置连接。
3.根据权利要求2所述的重卡换电站，其特征在于，所述电池存取装置包括：
升降结构和浮动吊桥；
所述升降结构与所述第二机械臂的执行端连接；
所述浮动吊桥的第一端与所述升降结构连接，所述浮动吊桥的第二端设置有抓取结构。
4.根据权利要求1所述的重卡换电站，其特征在于，所述电池仓位为多个，每个所述电池仓位周向均匀布置在所述中转平台的一侧。
5.根据权利要求1所述的重卡换电站，其特征在于，所述电池仓位和所述充电仓位的底部均设置有电池充电装置。
6.根据权利要求1所述的重卡换电站，其特征在于，所述重卡换电站还包括：
第一换电轨道；
支撑平台，所述支撑平台与所述第一换电轨道滑动连接，可沿第一方向运动；所述第一方向为与所述第一换电轨道的长度平行的方向；
所述中转平台设置在所述支撑平台上，可沿所述第一方向运动。
7.根据权利要求1所述的重卡换电站，其特征在于，还包括：
停车位，所述停车位用于停放待换电车辆，所述停车位设置有减速带和/或检测装置，所述减速带和/或检测装置用于获取所述停车位上车辆的停放状态。
8.根据权利要求7所述的重卡换电站，其特征在于，所述检测装置包括图像采集单元、重量传感器、位置传感器和光电传感器中的至少一种。
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