CN116135590B - 一种新能源汽车换电站 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新能源汽车换电站，包括停车平台以及电池卡车，且电池卡车设置在停车平台上，所述停车平台包括供换电车辆经过的乘用车通道和供电池卡车经过的换电卡车通道，所述停车平台上分别设置有七轴机器人、电池缓存架、乘用车定位组件以及卡车定位组件，所述七轴机器人以及电池缓存架均设置在乘用车通道与换电卡车通道之间，且电池缓存架设置在七轴机器人两侧，所述乘用车定位组件连接在乘用车通道上，所述卡车定位组件连接在换电卡车通道上。本发明实现了移动式换电的目的，便于在复杂环境下新能源汽车进行及时换电，扩展了其应用范围和场景。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车换电技术领域，尤其涉及一种新能源汽车换电站。
背景技术
新能源汽车自动换电作为新能源汽车补充电能高效方式之一，换电模式能够有效解决新能源汽车尤其商用车充电车位稀缺、电池容量大、充电时间长等痛点。当前国内新能源乘用车换电站已经处于快速发展阶段，目前市场主流乘用车换电站采用集装箱落站的形式，换电站内自动化设备主要包含停车平台、换电机构（RGV或者输送带）、电池仓三部分。其中停车平台主要用于车辆的定位及抬升车辆作用。换电机构通常由RGV或者输送带形式将满、亏电的电池进行加解锁交换。电池仓一般包含电池取放的堆垛机及电池充电的电池架，通过PLC与站控交互，实现电池仓位管理。
新能源换电站的建设及运营过程中有两个主要难点：
其一是地难找、电难配，同时具备用于建换电站的地、电就更难了。
其二是在运营过程中，出现换电故障频次通常由于换电站内的自动化设备故障导致。主要由于换电站内的自动化设备各种伺服电机、传感器及机构，只要其中的一个点出问题，整站出现瘫痪，必须得现场人运营员解决相关故障，这对换电站无人化的方向是个巨大的挑战。
其三是换电体验差，当前的换电站，车辆换电过程中需要将车辆提高一定高度，进行电池加解锁更换，由于车辆的举升离地，导致换电司机的心理出现一定的安全相关担心。如何消除司机这种心理，就是实现车辆的不举升换电。
发明内容
本发明旨在提供一种新能源汽车换电站克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
本发明的提供了一种新能源汽车换电站，包括停车平台以及电池卡车，且电池卡车设置在停车平台上，所述停车平台包括供换电车辆经过的乘用车通道和供电池卡车经过的换电卡车通道，所述停车平台上分别设置有七轴机器人、电池缓存架、乘用车定位组件以及卡车定位组件，所述七轴机器人以及电池缓存架均设置在乘用车通道与换电卡车通道之间，且电池缓存架设置在七轴机器人两侧，所述乘用车定位组件连接在乘用车通道上，所述卡车定位组件连接在换电卡车通道上；
所述停车平台用于实现换电车辆的定位功能；
所述七轴机器人用于实现电池的加解锁及周转作用；
所述电池缓存架置于七轴机器人两侧，作为换电期间的缓存作用；
所述电池卡车的车厢内装有电池安装支架及对应的电池，用于实现集中充电，解决地、电分离难题；
所述乘用车定位组件用于实现换电车辆的快速初定位功能；
所述卡车定位组件用于实现换电卡车的快速初定位功能。
作为本发明进一步的方案，所述乘用车通道截面呈梯形，且在乘用车通道的两侧设置有供换电车辆上下坡的坡道，所述乘用车通道的中部开设有用于放置乘用车定位组件的开口槽。
作为本发明进一步的方案，所述乘用车定位组件包括钢结构架、前轮V槽居中定位机构、后轮滚筒组件以及伸缩板，所述前轮V槽居中定位机构和后轮滚筒组件分别连接在钢结构架的前后两侧，且钢结构架匹配设置在乘用车通道上的开口槽内，并通过钢结构架对前轮V槽居中定位机构和后轮滚筒组件进行支撑和固定，所述伸缩板设置在钢结构架内，并位于前轮V槽居中定位机构和后轮滚筒组件之间，且伸缩板可以左右伸缩并进入钢结构架内，所述钢结构架顶面与乘用车通道顶面处于同一水平面。
作为本发明进一步的方案，所述钢结构架底部固定连接有丝杆电机，且丝杆电机的输出端通过滚珠螺母副与连接座相连接，所述连接座固定在伸缩板底面。
作为本发明更进一步的方案，所述前轮V槽居中定位机构包括V槽主体结构、V槽驱动组件结构、车辆归中推板结构以及梳状板结构；
所述V槽主体结构用于对V槽驱动组件结构、车辆归中推板结构以及梳状板结构进行支撑；
所述V槽驱动结构用于对V槽主体结构进行推动，从而对整个前轮V槽居中定位机构的位置进行调节；
所述车辆归中推板结构对轮胎进行推动，从而对换电车辆进行定位对齐；
所述梳状板结构用于对换电车辆的车轮进行防滑及承接大部分脏污的作用。
作为本发明更进一步的方案，所述七轴机器人包括第七轴地轨组件、六轴机器人及机器人端拾器，所述第七轴地轨组件以及机器人端拾器分别连接在六轴机器人的下端和顶端；
所述第七轴地轨组件用于带动六轴机器人进行移动；
所述六轴机器人用于带动机器人端拾器和电池进行多角度翻转和转移；
所述机器人端拾器用于对电池进行取放和对电池进行加解锁。
作为本发明更进一步的方案，所述机器人端拾器包括前后夹紧伺服组件、左右夹紧伺服组件、视觉组件、加解锁机构及定位销；
所述前后夹紧伺服组件和左右夹紧伺服组件通过共同作用，用于实现电池的前后、左右伺服夹紧功能；
所述视觉组件通过对电池自动拍照、识别，并自动化调整位置，实现加解锁的位置准确；
所述加解锁机构和定位销用于实现电池的自动解锁和加锁功能。
作为本发明更进一步的方案，所述电池卡车包括卡车本体和电池车厢，所述卡车本体可为轻卡、中卡或重卡，根据换电站的换电频次确定不同的换电卡车，且卡车上的电池车厢与卡车本体可分离，所述电池车厢内设置有电池支架、充电接头、消防系统、温控系统及对应的电池，所述电池卡车实现不同站的周转，电池车厢内电池集中充电或放电。
作为本发明更进一步的方案，所述卡车定位组件与乘用车定位组件结构相同，用于实现车辆前后向及左右向的居中定位作用。
作为本发明更进一步的方案，所述电池缓存架呈多层放置，每层设置有电池定位装置及到位传感器；
所述电池定位装置用于对满电电池进行定位放置；
所述到位传感器用于对满电电池的到位情况进行实时检测。
本发明提供了一种新能源汽车换电站，有益效果在于：
将电池放置卡车车厢内，并将卡车作为周转的交通工具，实现一定间隔内的电站电池集中供电，并通过云平台智能分配卡车至各个对应网点智能调拨。能够大大减少换电站的地、电同时兼并区域难度，同时降低因配电建设导致的大量成本投入，解决地难找、电难配的难点，而且在将电池放入卡车车厢内，也实现了移动式换电的目的，便于在复杂环境下新能源汽车进行及时换电，扩展了其应用范围和场景。
通过使用成熟应用的机器人替代当前市场主流换电站的RGV（输送带）、抬车平台、堆垛机等几个复杂自动化机构，大大降低了故障频次，是实现无人值守换电站的主要方向之一，解决换电站内自动化设备的故障频率高问题。
取消了车辆抬升脱离地面的抬升平台，通过视觉系统扫描定位，自动调整位置，再通过机器人端拾器在乘用车下方实现自动化换电，解决换电体验差的客户体验问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中停车平台；
图3为本发明中乘用车定位组件的结构示意图；
图4为本发明中乘用车定位组件的轴侧图；
图5为本发明中七轴机器人的结构示意图；
图6为本发明中机器人端拾器的结构示意图；
图7为本发明中换电卡车的结构示意图；
图8为本发明中电池缓存架的结构示意图。
图中：1、停车平台；2、电池卡车；3、七轴机器人；4、电池缓存架；5、机器人隔离板；6、乘用车定位组件；7、卡车定位组件；11、乘用车通道；12、换电卡车通道；21、卡车本体；22、电池车厢；31、第七轴地轨组件；32、六轴机器人；33、机器人端拾器；61、钢结构架；62、前轮V槽居中定位机构；63、后轮滚筒组件；64、伸缩板；65、丝杆电机；111、坡道；331、前后夹紧伺服组件；332、左右夹紧伺服组件；333、视觉组件；334、加解锁机构；335、定位销。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
参见图1-8，本发明实施例提供的一种新能源汽车换电站，包括停车平台1以及电池卡车2，且电池卡车2设置在停车平台1上，所述停车平台1包括供换电车辆经过的乘用车通道11和供电池卡车2经过的换电卡车通道12，所述停车平台1上分别设置有七轴机器人3、电池缓存架4、乘用车定位组件6以及卡车定位组件7，所述七轴机器人3以及电池缓存架4均设置在乘用车通道11与换电卡车通道12之间，且电池缓存架4设置在七轴机器人3两侧，所述乘用车定位组件6连接在乘用车通道11上，所述卡车定位组件7连接在换电卡车通道12上；
所述停车平台1用于实现换电车辆的定位功能；
所述七轴机器人3用于实现电池的加解锁及周转作用；
所述电池缓存架4置于七轴机器人3两侧，作为换电期间的缓存作用；
所述电池卡车2的车厢内装有电池安装支架及对应的电池，用于实现集中充电，解决地、电分离难题；
所述乘用车定位组件6用于实现换电车辆的快速初定位功能；
所述卡车定位组件7用于实现换电卡车的快速初定位功能。
所述换电平台上设置有外箱组件，且外箱组件由多个集装箱拼接成型，也可由现有厂房等能够遮风挡雨设置，用于为换电车辆的换电流程进行遮风挡雨。
如图2所示，所述乘用车通道11截面呈梯形，且在乘用车通道11的两侧设置有供换电车辆上下坡的坡道111，所述乘用车通道11的中部开设有用于放置乘用车定位组件6的开口槽。
如图2-4所示，所述乘用车定位组件6包括钢结构架61、前轮V槽居中定位机构62、后轮滚筒组件63以及伸缩板64，所述前轮V槽居中定位机构62和后轮滚筒组件63分别连接在钢结构架61的前后两侧，且钢结构架61匹配设置在乘用车通道11上的开口槽内，并通过钢结构架61对前轮V槽居中定位机构62和后轮滚筒组件63进行支撑和固定，所述伸缩板64设置在钢结构架61内，并位于前轮V槽居中定位机构62和后轮滚筒组件63之间，且伸缩板64可以左右伸缩并进入钢结构架61内，所述钢结构架61顶面与乘用车通道11顶面处于同一水平面。
所述前轮V槽居中定位机构62包括V槽主体结构、V槽驱动组件结构、车辆归中推板结构以及梳状板结构；
所述V槽主体结构用于对V槽驱动组件结构、车辆归中推板结构以及梳状板结构进行支撑；
所述V槽驱动结构用于对V槽主体结构进行推动，从而对整个前轮V槽居中定位机构62的位置进行调节；
所述车辆归中推板结构对轮胎进行推动，从而对换电车辆进行定位对齐；
所述梳状板结构用于对换电车辆的车轮进行防滑及承接大部分脏污的作用。
本发明在使用过程中，车辆驶入后，前轮进入前轮V槽居中定位机构62内后，司机刹车熄火停车，通过手机APP操作进入换电流程，前轮V槽居中定位机构62及后轮滚筒组件63的居中伺服机构工作将车辆居中抱夹，实现车辆的自动定位。
如图4所示，所述钢结构架61底部固定连接有丝杆电机65，且丝杆电机65的输出端通过滚珠螺母副与连接座相连接，所述连接座固定在伸缩板64底面，丝杆电机65工作并转动，然后在滚轮螺母副作用下带动伸缩板64移动，并移入钢结构架61内，此时换电车辆下侧的钢结构架61打开一处方便换电电池经过的口。
如图5所示，所述七轴机器人3包括第七轴地轨组件31、六轴机器人32及机器人端拾器33，所述第七轴地轨组件31以及机器人端拾器33分别连接在六轴机器人32的下端和顶端；
所述第七轴地轨组件31用于带动六轴机器人32进行移动；
所述六轴机器人32用于带动机器人端拾器33和电池进行多角度翻转和转移；
所述机器人端拾器33用于对电池进行取放和对电池进行加解锁。
如图6所示，所述机器人端拾器33包括前后夹紧伺服组件331、左右夹紧伺服组件332、视觉组件333、加解锁机构334及定位销335；
所述前后夹紧伺服组件331和左右夹紧伺服组件332通过共同作用，用于实现电池的前后、左右伺服夹紧功能；
所述视觉组件333通过对电池自动拍照、识别，并自动化调整位置，实现加解锁的位置准确；
所述加解锁机构334和定位销335用于实现电池的自动解锁和加锁功能。
如图7所示，所述电池卡车2包括卡车本体21和电池车厢22，所述卡车本体21可为轻卡、中卡或重卡，根据换电站的换电频次确定不同的换电卡车，且卡车上的电池车厢22与卡车本体21可分离，所述电池车厢22内设置有电池支架、充电接头、消防系统、温控系统及对应的电池，所述电池卡车2实现不同站的周转，电池车厢22内电池集中充电或放电。
如图7所示，所述卡车定位组件7与乘用车定位组件6结构相同，用于实现车辆前后向及左右向的居中定位作用。
如图8所示，所述电池缓存架4呈多层放置，每层设置有电池定位装置及到位传感器；
所述电池定位装置用于对满电电池进行定位放置；
所述到位传感器用于对满电电池的到位情况进行实时检测。
本发明在使用过程中：
换点流程：
车辆居中定位后，七轴机器人3通过第七轴地轨组件31行走至乘用车端，机器人端拾器33上的视觉系统拍照，确定电池的位置，七轴机器人3通过视觉系统自动计算，做出位置补偿，机器人端拾器33移栽至电池准确位置。机器人端拾器33上的加解锁机构334开始升降进行解锁，电池解锁后通过前后夹紧伺服组件331、左右夹紧伺服组件332上的托举块背负电池。
七轴机器人3将更换下来的馈电电池移栽输送至卡车端，放置在卡车电池箱组成内的上层空位置上，七轴机器人3将缓层在两端的电池缓存架4上一列已经自车辆周转过来的满电电池托举，并运行至换电车辆正下方。
七轴机器人3会记录上次换电的实际位置，机器人端拾器33托举电池卡进换电车辆的电池架上，同时加解锁机构334单独上升进行加锁。
加锁完成，七轴机器人3回至原点，PLC将完成信号提供给站控，APP内收到云端换电完成指令，车辆驶离出停车平台1，换电完成。
所述的电池缓存架4呈多层放置，每层设置有电池定位装置及到位传感器；机器人两端可设置有2列独立电池架，主要目的为满电电池的暂存货架。电池卡车2到位后，机器人先将卡车内的第一列电池架电池搬运至电池缓存架4内，确保卡车电池箱组成至少一列空置电池架，作为亏电电池架区域。
所述的电池卡车2由卡车头部、电池箱组成，卡车可为轻卡、中卡或重卡，根据换电站的换电频次确定不同的换电卡车，卡车车厢、车头可分离。车头实现不同站的周转、车厢内电池集中充电或放电；
所述的电池箱内设置有电池支架、充电接头、消防系统、温控系统及对应的电池。集中充电区域，卡车头部将电池箱组成输送至指定充电桩区域位置，人工或自动进行插接充电。通过云平台，可实现电池卡车2中卡车头部智能调度，合力分配各个网点的电池。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (1)
1.一种新能源汽车换电站，包括停车平台(1)以及电池卡车(2)，且电池卡车(2)设置在停车平台(1)上，其特征在于，所述停车平台(1)包括供换电车辆经过的乘用车通道(11)和供电池卡车(2)经过的换电卡车通道(12)，所述停车平台(1)上分别设置有七轴机器人(3)、电池缓存架(4)、乘用车定位组件(6)以及卡车定位组件(7)，所述七轴机器人(3)以及电池缓存架(4)均设置在乘用车通道(11)与换电卡车通道(12)之间，且电池缓存架(4)设置在七轴机器人(3)两侧，所述乘用车定位组件(6)连接在乘用车通道(11)上，所述卡车定位组件(7)连接在换电卡车通道(12)上；
所述停车平台(1)用于实现换电车辆的定位功能；
所述七轴机器人(3)用于实现电池的加解锁及周转作用；
所述电池缓存架(4)置于七轴机器人(3)两侧，作为换电期间的缓存作用；
所述电池卡车(2)的车厢内装有电池安装支架及对应的电池，用于实现集中充电，解决地、电分离难题；
所述乘用车定位组件(6)用于实现换电车辆的快速初定位功能；
所述卡车定位组件(7)用于实现换电卡车的快速初定位功能；
所述乘用车通道(11)截面呈梯形，且在乘用车通道(11)的两侧设置有供换电车辆上下坡的坡道(111)，所述乘用车通道(11)的中部开设有用于放置乘用车定位组件(6)的开口槽；
所述乘用车定位组件(6)包括钢结构架(61)、前轮V槽居中定位机构(62)、后轮滚筒组件(63)以及伸缩板(64)，所述前轮V槽居中定位机构(62)和后轮滚筒组件(63)分别连接在钢结构架(61)的前后两侧，且钢结构架(61)匹配设置在乘用车通道(11)上的开口槽内，并通过钢结构架(61)对前轮V槽居中定位机构(62)和后轮滚筒组件(63)进行支撑和固定，所述伸缩板(64)设置在钢结构架(61)内，并位于前轮V槽居中定位机构(62)和后轮滚筒组件(63)之间，且伸缩板(64)可以左右伸缩并进入钢结构架(61)内，所述钢结构架(61)顶面与乘用车通道(11)顶面处于同一水平面；
所述钢结构架(61)底部固定连接有丝杆电机(65)，且丝杆电机(65)的输出端通过滚珠螺母副与连接座相连接，所述连接座固定在伸缩板(64)底面；
所述前轮V槽居中定位机构(62)包括V槽主体结构、V槽驱动组件结构、车辆归中推板结构以及梳状板结构；
所述V槽主体结构用于对V槽驱动组件结构、车辆归中推板结构以及梳状板结构进行支撑；
所述V槽驱动结构用于对V槽主体结构进行推动，从而对整个前轮V槽居中定位机构(62)的位置进行调节；
所述车辆归中推板结构对轮胎进行推动，从而对换电车辆进行定位对齐；
所述梳状板结构用于对换电车辆的车轮进行防滑及承接大部分脏污的作用；
所述七轴机器人(3)包括第七轴地轨组件(31)、六轴机器人(32)及机器人端拾器(33)，所述第七轴地轨组件(31)以及机器人端拾器(33)分别连接在六轴机器人(32)的下端和顶端；
所述第七轴地轨组件(31)用于带动六轴机器人(32)进行移动；
所述六轴机器人(32)用于带动机器人端拾器(33)和电池进行多角度翻转和转移；
所述机器人端拾器(33)用于对电池进行取放和对电池进行加解锁；
所述机器人端拾器(33)包括前后夹紧伺服组件(331)、左右夹紧伺服组件(332)、视觉组件(333)、加解锁机构(334)及定位销(335)；
所述前后夹紧伺服组件(331)和左右夹紧伺服组件(332)通过共同作用，用于实现电池的前后、左右伺服夹紧功能；
所述视觉组件(333)通过对电池自动拍照、识别，并自动化调整位置，实现加解锁的位置准确；
所述加解锁机构(334)和定位销(335)用于实现电池的自动解锁和加锁功能；
所述电池卡车(2)包括卡车本体(21)和电池车厢(22)，所述卡车本体(21)可为轻卡、中卡或重卡，根据换电站的换电频次确定不同的换电卡车，且卡车上的电池车厢(22)与卡车本体(21)可分离，所述电池车厢(22)内设置有电池支架、充电接头、消防系统、温控系统及对应的电池，所述电池卡车(2)实现不同站的周转，电池车厢(22)内电池集中充电或放电；
所述卡车定位组件(7)与乘用车定位组件(6)结构相同，用于实现车辆前后向及左右向的居中定位作用；
所述电池缓存架(4)呈多层放置，每层设置有电池定位装置及到位传感器；
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