CN115871612A - 前置式换电设备和换电站 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种前置式换电设备和换电站。前置式换电设备包括机架、提升机构和抓取机构。机架沿第一方向移动设置；提升机构包括提升梁和提升组件，所述提升组件连接所述提升梁，用于驱动所述提升梁沿竖直方向移动；抓取机构包括抓取件，所述抓取件沿垂直于所述第一方向的第二方向移动地连接所述提升梁。上述的前置式换电设备和换电站通过将提升机构的提升梁设置在机架，吊取机构的抓取件移动地连接提升梁，这样，提升机构可以通过提升梁带动抓取件沿竖直方向移动，抓取件相对提升梁移动实现横向移动，从而可以在紧凑结构下实现对电池箱的搬运移动，完成对车辆的换电作业。

Description

前置式换电设备和换电站

技术领域

本公开涉及换电领域，尤其是一种前置式换电设备和换电站。

背景技术

现有电动汽车的电池箱设置方式一般分为固定式和可换式，其中，固定式电池一般是固定在车辆上，在充电时直接以车辆作为充电对象。而可换式的电池箱一般通过活动安装的方式被固定在车辆的托架上。电池箱可以被取下，以单独对电池箱进行更换或充电操作。更换下的电池箱充电完毕后，再重新安装在车辆上。

对于电动卡车而言，特别是电动重卡，电动卡车的电池箱通常采用可换式。换电站内的换电设备可以完成电池箱的更换。现有的换电机器人安装在桁架上，换电机器人在桁架上行走，以到达预定位置，并对电动卡车进行换电。由于桁架占用的空间较大，浪费土地资源，不便于安装；并且导致换电站整体建筑较高，占地面积大，维护成本高且安全性差。

发明内容

鉴于以上内容，有必要一种前置式换电设备和换电站，旨在改善现有换电设备安装体积较大的缺陷。

本公开首先提供了一种前置式换电设备，包括：

机架，沿第一方向移动设置；

提升机构，包括提升梁和提升组件，所述提升组件连接所述提升梁，用于驱动所述提升梁沿竖直方向移动；

抓取机构，包括抓取件，所述抓取件沿垂直于所述第一方向的第二方向移动地连接所述提升梁。

根据所述的前置式换电设备，所述提升梁位于所述机架沿第一方向的一侧。

根据所述的前置式换电设备，所述提升机构还包括提升滑块和提升导轨，所述提升滑块和提升导轨之一连接所述机架的沿第一方向的一侧，另外一个连接所述提升梁。

根据所述的前置式换电设备，所述提升组件包括提升链条、提升链轮、提升电机和重力平衡装置，所述提升链轮转动地连接所述机架，所述提升电机连接所述提升链轮，所述提升链条一端连接所述提升梁，另外一端绕过所述提升链轮后，沿竖直方向连接所述重力平衡装置。

根据所述的前置式换电设备，所述提升梁和所述重力平衡装置分别连接于所述机架的沿第一方向的两侧。

根据所述的前置式换电设备，所述抓取机构还包括横移组件，所述横移组件包括横移电机、横移齿轮和横移齿条，所述横移齿轮连接所述横移电机并且与所述横移齿条啮合，所述横移齿条和横移电机之一连接所述提升梁，另外一个连接所述抓取件。

根据所述的前置式换电设备，所述机架包括立柱、第一横梁和第二横梁，所述第一横梁连接所述立柱并且沿第一方向延伸，所述第二横梁连接所述立柱并且沿所述第一方向的远离所述第一横梁的一侧延伸。

根据所述的前置式换电设备，所述抓取件通过提升横梁连接所述第一横梁，所述重力平衡装置位于所述第二横梁的上方。

本公开还提供了一种换电站，包括：

所述的前置式换电设备；

巷道，所述前置式换电设备移动地设于所述巷道内；

电池座，用于存放电池箱，所述电池座设于所述巷道的至少一侧。

根据所述的换电站，还包括停车位，所述停车位位于所述巷道的端部，用于停靠车辆。

相较于现有技术，上述的前置式换电设备和换电站通过将提升机构的提升梁设置在机架，吊取机构的抓取件移动地连接提升梁，这样，提升机构可以通过提升梁带动抓取件沿竖直方向移动，抓取件相对提升梁移动实现横向移动，从而可以在紧凑结构下实现对电池箱的搬运移动，完成对车辆的换电作业。该前置式换电设备和换电站结构简单紧凑，便于安装，所需的建设场地较小，更易于维护，能够降低整个换电站的成本。

附图说明

为了更清楚地说明具体实施方式，下面将对实施方式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公开的一些实施例，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是换电站的结构示意图。

图2是换电设备的结构示意图。

图3是换电设备的机架和行走机构的结构示意图。

图4是提升机构的结构示意图。

图5是提升梁和抓取机构的结构示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本公开。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本公开进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，所描述的实施方式仅仅是本公开一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式，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方式，都属于本公开保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本公开。

在各实施例中，为了便于描述而非限制本公开，本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

图1是换电站的结构示意图。如图1所示，图1是换电站的结构示意图。如图1所示，换电站包括前置式换电设备30和框架10。框架10包括多根横向和纵向延伸的梁柱，这些梁柱相互连接，形成所述框架10结构。所述框架10的内部具有巷道12(图中未示出)、停车位(图1中停靠车辆20的位置)和多个电池座11。其中，巷道12位于框架10的中间位置，所述前置式换电设备30移动地设于所述巷道12内，可以沿巷道12的长度方向来回移动。电池座11用于存放电池箱40，本实施方式中，每个电池座11可以对应放置一个电池箱40，但本领域技术人员可以根据需要对应设置多个电池箱40。所述电池座11设于所述巷道12的至少一侧，本实施方式中，电池座11为多个，分别设置在巷道12的宽度方向的两侧。所述停车位位于所述巷道12的端部，用于停靠车辆20。

在使用过程中，车辆20大体沿垂直于巷道12的长度方向行驶至停车位，并且停靠于停车位上。前置式换电设备30沿巷道12的长度方向移动，将车辆20上的电池箱40拆卸后，移动至两侧的电池座11上；然后将电池座11上的满电的电池箱40沿巷道12搬运至车辆20，完成对车辆20的换电作业。

图2是换电设备30的结构示意图。如图2所示，前置式换电设备30包括机架31、提升机构32和抓取机构33。抓取机构33用于抓取电池箱40，而提升机构32用于通过抓取机构33沿竖直方向移动电池箱40，机架31用于承载前置式换电设备30的其他部件。

图3是换电设备30的机架31和行走机构34的结构示意图。如图3所示，机架31通过行走机构34沿第一方向移动设置。所述机架31大体呈“Z”字形结构，包括立柱311、第一横梁312和第二横梁313。所述立柱311沿竖直方向延伸，所述第一横梁312连接所述立柱311的顶部并且沿第一方向延伸，即沿行走方向延伸；所述第二横梁313连接所述立柱311的底部并且沿所述第一方向的远离所述第一横梁312的一侧延伸。

本实施方式中，行走机构34设置在机架31的底部，即连接于第二横梁313。具体的，行走机构34包括用于机架31移动连接的行走导轨344和行走滑块345，以及用于驱动机架31行走的行走电机341、行走链轮342和行走链条343。其中，行走导轨344被配置在巷道12内，为两根相互平行的沿巷道12长度方向延伸的导轨。行走滑块345的数量为多个，例如可以是四个，分别连接于机架31的第二横梁313的底部，并且与行走导轨344配合，机架31可以通过行走滑块345和行走导轨344移动连接。行走电机341安装于机架31的底部，行走链条343在巷道12内沿巷道12的长度方向延伸，并且两端固定连接于其他物体上。行走电机341通过行走链轮342与行走链条343啮合，从而可以通过绕过行走链条343的方式牵引机架31沿巷道12的长度方向来回移动。

图4是提升机构32的结构示意图。如图2和图4所示，提升机构32包括提升梁321和提升组件，所述提升组件连接所述提升梁321，用于驱动所述提升梁321沿竖直方向移动。所述提升梁321位于所述机架31沿第一方向(即行走方向)的一侧。提升梁321大体呈长条状，并且长度方向沿水平方向延伸。为了提高提升梁321沿竖直方向移动过程中的稳定性，所述提升机构32还包括提升滑块和提升导轨，所述提升滑块和提升导轨之一连接所述机架31的沿第一方向的侧方，另外一个连接所述提升梁321。此外，提升梁321还可以通过剪叉结构连接于机架31的沿第一方向的一侧。

所述提升组件包括提升链条322、提升链轮323、提升电机324和重力平衡装置325。本实施方式中，提升链条322为相互平行设置的一对；对应的，所述提升链轮323为多对，转动地连接所述机架31。所述提升电机324连接多个所述提升链轮323中的至少一个。所述提升链条322一端铰接所述提升梁321，另外一端沿竖直方向延伸并绕过所述提升链轮323后沿水平方向延伸，再次绕过提升链轮323后沿竖直方向连接所述重力平衡装置325。所述重力平衡装置325可以是配重块，用于平衡抓取机构33抓取的电池箱40的部分或者全部重量，从而可以降低提升电机324的能耗。在另外一些实施方式中，重力平衡装置325也可以是气体平衡装置或者液压平衡装置。气体平衡装置又称气体弹簧，通过气体平衡装置来平衡电池箱40的部分或者全部重量。液压平衡装置的结构类似于气体平衡装置，通过液压的方式来平衡电池箱40的部分或者全部重量。本领域技术人员也可以根据需要设置其他类型的重力平衡装置325实现与电池箱40的平衡关系，本申请对此不作限制。

图5是提升梁321和抓取机构33的结构示意图。如图5所示，抓取机构33包括抓取件331和横移组件，所述抓取件331用于抓取电池箱40，所述横移组件用于驱动抓取件331沿提升梁321的长度方向来回移动。

抓取件331用于与电池箱40的吊装部件配合，实现对电池箱40的连接。本实施方式中，抓取件331的底部具有多个钩状的挂钩，挂钩可以钩取电池箱40的吊装部件，例如电池箱40的横梁或者其他吊装孔等部件，通过配合抓取件331的移动，实现对电池箱40的连接。本实施方式中，为了提高换电设备30的力平衡性，所述抓取件331通过提升横梁连接所述第一横梁312，所述重力平衡装置325位于所述第二横梁313的上方，这样，所述提升梁321和所述重力平衡装置325分别连接于所述机架31的沿第一方向的两侧。即，提升梁321位于机架31的第一方向的一侧，重力平衡装置325位于机架31的第一方向的另外一侧。在提升梁321通过抓取机构33抓取电池箱40的情况下，换电设备30的机架31的行走方向的两侧负载有重量相对均衡的电池箱40和重力平衡装置325，使得整个换电设备30的重心线基本位于机架31的中部位置，起到平衡机架31的受力，提高换电设备30在负载电池箱40过程中的受力均衡性，也可以起到降低机架31的形变的作用。

所述抓取件331沿垂直于所述第一方向的第二方向移动地连接所述提升梁321。具体的，抓取件331的顶部设有一个或者多个滑块(图中未示出)，提升梁321的顶部设有沿长度方向(即第二方向)延伸的提升导轨，抓取件331通过滑块嵌合提升导轨而沿导轨的长度方向移动，即横向移动。由于所述抓取件331沿竖直方向连接所述第一横梁312，所述重力平衡装置325位于所述第二横梁313的上方。

所述横移组件包括横移电机332、横移齿轮333和横移齿条334。所述横移齿轮333连接所述横移电机332并且与所述横移齿条334啮合，所述横移齿条334和横移电机332之一连接所述提升梁321，另外一个连接所述抓取件331。本实施方式中，横移电机332的输出轴连接横移齿轮333，并且横移电机332设置在抓取件331。横移齿条334沿提升梁321的长度方向延伸，这样，横移电机332可以通过横移齿轮333啮合横移齿条334而带动抓取件331沿第二方向移动。

工作时，车辆20行驶至停车位，换电设备30沿巷道12移动至靠近车辆20的位置，同时通过提升机构32调整提升梁321的高度。横移电机332驱动抓取件331沿提升梁321的长度方向横向移动至对应于车辆20的电池箱40的位置，然后提升机构32驱动提升梁321带动抓取件331沿竖直方向移动，直至抓取件331钩挂住电池箱40后，提升机构32通过抓取件331将电池箱40吊起，使得电池箱40脱离车辆20。

接着，行走机构34驱动机架31移动至放置电池箱40的电池座11的位置，横移电机332驱动抓取件331带动电池箱40横向移动，直至电池箱40移动至对应于电池座11的位置后，提升机构32驱动抓取件331和电池箱40沿竖直方向移动，将电池箱40放置于电池座11上，完成拆卸电池箱40的动作。

最后，抓取件331沿提升梁321的长度方向横向移动，通过抓取件331取得满电的电池箱40，并且移动电池箱40至车辆20上，完成整个换电过程。由于向车辆20存放电池箱40的过程与取得电池箱40的动作过程类似，此处不再赘述。

上述的前置式换电设备30和换电站通过将提升机构32的提升梁321设置在机架31，吊取机构的抓取件331移动地连接提升梁321，这样，提升机构32可以通过提升梁321带动抓取件331沿竖直方向移动，抓取件331相对提升梁321移动实现横向移动，从而可以在紧凑结构下实现对电池箱40的搬运移动，完成对车辆20的换电作业。该前置式换电设备30和换电站结构简单紧凑，便于安装，所需的建设场地较小，更易于维护，能够降低整个换电站的成本。

进一步，上述的前置式换电设备30和换电站将抓取件331横向移动连接于提升梁321，将驱动抓取件331横向移动的横移组件组合至提升梁321上，从而避免需要整个机架31的部件整体横向移动，显然能够有效降低换电设备30的体积，提高了设备的紧凑性。

而且，上述的前置式换电设备30和换电站将机架31设置为“Z”字形结构，将用于抓取电池箱40的抓取件331和平衡电池箱40的重力平衡装置325分别设置在机架31的第一方向的两侧，能够很好地平衡机架31的受力情况，降低了换电设备30的倾覆的风险。

在本公开所提供的几个具体实施方式中，对于本领域技术人员而言，显然本公开不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本公开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公开。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，本公开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涵括在本公开内。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

以上实施方式仅用以说明本公开的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本公开进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本公开的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本公开的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种前置式换电设备，其特征在于，包括：

机架，沿第一方向移动设置；

提升机构，包括提升梁和提升组件，所述提升组件连接所述提升梁，用于驱动所述提升梁沿竖直方向移动；

抓取机构，包括抓取件，所述抓取件沿垂直于所述第一方向的第二方向移动地连接所述提升梁。

2.如权利要求1所述的前置式换电设备，其特征在于，所述提升梁位于所述机架沿第一方向的一侧。

3.如权利要求2所述的前置式换电设备，其特征在于，所述提升机构还包括提升滑块和提升导轨，所述提升滑块和提升导轨之一连接所述机架的沿第一方向的一侧，另外一个连接所述提升梁。

4.如权利要求2所述的前置式换电设备，其特征在于，所述提升组件包括提升链条、提升链轮、提升电机和重力平衡装置，所述提升链轮转动地连接所述机架，所述提升电机连接所述提升链轮，所述提升链条一端连接所述提升梁，另外一端绕过所述提升链轮后，沿竖直方向连接所述重力平衡装置。

5.如权利要求4所述的前置式换电设备，其特征在于，所述提升梁和所述重力平衡装置分别连接于所述机架的沿第一方向的两侧。

6.如权利要求5所述的前置式换电设备，其特征在于，所述抓取机构还包括横移组件，所述横移组件包括横移电机、横移齿轮和横移齿条，所述横移齿轮连接所述横移电机并且与所述横移齿条啮合，所述横移齿条和横移电机之一连接所述提升梁，另外一个连接所述抓取件。

7.如权利要求6所述的前置式换电设备，其特征在于，所述机架包括立柱、第一横梁和第二横梁，所述第一横梁连接所述立柱并且沿第一方向延伸，所述第二横梁连接所述立柱并且沿所述第一方向的远离所述第一横梁的一侧延伸。

8.如权利要求7所述的前置式换电设备，其特征在于，所述抓取件通过提升横梁连接所述第一横梁，所述重力平衡装置位于所述第二横梁的上方。

9.一种换电站，其特征在于，包括：

如权利要求1-8任一项所述的前置式换电设备；

巷道，所述前置式换电设备移动地设于所述巷道内；

电池座，用于存放电池箱，所述电池座设于所述巷道的至少一侧。

10.如权利要求9所述的换电站，其特征在于，还包括停车位，所述停车位位于所述巷道的端部，用于停靠车辆。

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