CN117162969A - 一种电动卡车换电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动卡车换电系统，其中，包括：箱体、支架；箱体内设有电池仓位、缓存仓位、充电系统、控制柜、监控室和吊装机器人；箱体的一侧设有翻转门；箱体设于架体上；电池仓位和缓冲仓位设于靠近翻转门的一侧，充电系统、控制柜和监控室设于远离翻转门的一侧；电池仓位包括2个优选仓位和2个一般仓位，2个优选仓位进和2个一般仓位分别设于箱体的两侧；吊装机器人包括吊装主架和吊装机械臂；吊装主架为倒U形结构，吊装主架底部设有滑轮；吊装机械臂设于吊装主架顶部，并在箱体宽度方向上可沿吊装主架滑动，吊装机械臂上设有吊装抓手；解决了当前换电站换电效率慢、建设周期长、建设成本高以及运营能力与需求不匹配问题。

Description

一种电动卡车换电系统

技术领域

本发明涉及重卡换电技术领域，具体而言，涉及一种电动卡车换电系统。

背景技术

随着国家对环保的愈加重视以及电动汽车的逐渐普及，电动汽车代替燃油车成为了发展趋势，电动重卡也随之开始向电动时代迈进；重型卡车对燃油的消耗比重较大，对环境的污染也较重，因此发展电动卡车成为解决环境污染问题的重要一环，发展电动卡车换电系统能够提高电动卡车的使用效率，促进电动卡车的发展。

目前电动重卡的换电系统多为固定式建筑，占地面积较大，选址困难，土建要求高，施工周期长，电力增容流程复杂；固定式建筑无法随车辆的需求进行相应的调度，同时，目前电动卡车换电系统大多为八工位的换电系统，但使用过程中未能达到设计的运营负荷，单日换电百次以上的站寥寥无几，运力需求与标准站能力严重不匹配，并且重卡汽车的运输场景灵活多样，运力路线多变，目前的换电系统无法满足该重卡汽车换电的机动性，整个换电系统的投资成本过高，回报周期长。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术存在的不足，为解决当前换电系统换电效率慢、建设周期长、建设成本高以及运营能力与需求不匹配等问题，本发明提供了一种电动卡车换电系统。

本发明提供了一种电动卡车换电系统，所述电动卡车换电系统包括：箱体、支架；所述箱体内设有电池仓位、缓存仓位、充电系统、控制柜、监控室和吊装机器人；所述箱体在长度方向上的一侧设有翻转门；所述支架包括架体和支腿，所述箱体设于所述架体上；所述电池仓位和缓冲仓位设于所述箱体长度方向上靠近翻转门的一侧，所述充电系统、控制柜和监控室设于所述箱体长度方向上远离翻转门的一侧；所述电池仓位设有4个，包括2个优选仓位和2个一般仓位，所述2个优选仓位分别设于所述箱体宽度方向上的两侧，所述2个一般仓位分别设于所述箱体宽度方向上的两侧，所述优选仓位设于所述一般仓位箱体长度方向上的外侧，所述缓存仓位设于所述2个一般仓位之间；所述吊装机器人包括吊装主架和吊装机械臂；所述吊装主架为倒U形结构，所述吊装主架底部设有滑轮，可在所述箱体长度方向上滑动；所述吊装机械臂设于所述吊装主架顶部，并在所述箱体宽度方向上可沿所述吊装主架滑动，所述吊装机械臂上设有吊装抓手。

在一些实施例中，所述吊装机器人还可以采用以下结构：包括吊装支架、吊装顶架和吊装机械臂；所述吊装支架竖直设于所述箱体内，所述吊装顶架横向设于所述箱体内并与所述吊装支架固定连接，所述吊装机械臂设置两个，分别设于所述吊装顶架两端，所述吊装机械臂可所述箱体长度方向上滑动，所述吊装机械臂可分别伸出两个翻转门；所述吊装机械臂设于所述吊装主架顶部，所述吊装机械臂上设有吊装抓手。

在一些实施例中，所述支腿设置4～8个，所述支腿可伸缩并且可折叠于所述架体内。

在一些实施例中，所述箱体底部设有倾角传感器，所述支腿基于所述倾角传感器的数据进行伸缩，进而使所述箱体调平。

在一些实施例中，所述箱体长750～850cm、宽350～450cm、高350～450cm。

在一些实施例中，所述箱体长度方向上远离翻转门的一侧底部设有进风口，所述进风口用于对所述充电系统下部进行送风，并从所述充电系统上部出风来进行散热。

在一些实施例中，所述箱体内还设有充电枪，所述充电系统设有两路电线，其中，一路电线连接所述电池仓位，另一路电线连接所述充电枪，所述充电枪可伸出所述箱体。

在一些实施例中，所述箱体内还设有烟雾传感器。

在一些实施例中，所述电动卡车换电系统进行换电时，先将重卡上的馈电电池取下放置于所述缓存仓位，再将所述优选仓位上的满电电池安装于重卡，再将所述箱体长度方向上同一侧的所述一般仓位上的电池移至于所述优选仓位上，最后将所述缓存仓位上的馈电电池移至于一般仓位上。

在一些实施例中，所述箱体上还设有激光雷达和引导显示屏，所述激光雷达用于探测待换电重卡的位置，所述引导显示屏用于显示待换电重卡的实时偏差，进而引导待换电重卡停在指定换电位置。

在一些实施例中，所述电动卡车换电系统可多个组合使用。

本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明的电动卡车换电系统通过合理的布局以及各组成部分结构的优化使换电系统整体的产品配置小型化，同时，结合换电流程上的优化设计，服务能力满足100次/日的需求，在大幅减小的情况下，运营能力可以匹配实际需求。

本发明的电动卡车换电系统可以通过一台车完成换电系统运输，监控室箱体集成，建设换电系统随着运力走，移动便捷化，快速转运，高效落地。

本发明的电动卡车换电系统占地减少；土建简单化，无基坑土建，利用原有充电桩电力容量，成本大幅缩减，投资规模大幅减小。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1示出了本发明一种电动卡车换电系统的主视结构示意图；

图2示出了本发明一种电动卡车换电系统的俯视结构示意图；

图3示出了本发明另一实施例一种电动卡车换电系统的主视结构示意图；

图4示出了本发明另一实施例一种电动卡车换电系统的俯视结构示意图；

图5示出了本发明一种电动卡车换电系统电池仓位的分布示意图。

具体实施方式

现在将参照若干示例性实施例来论述本公开的内容。应当理解，论述了这些实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本公开的内容，而不是暗示对本公开的范围的任何限制。

如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”要被解读为“至少一个其他实施例”。

目前90％的八工位的换电系统站未能达到设计的运营负荷，单日换电百次以上的站寥寥无几，运力需求与标准站能力不匹配；运输场景灵活多样，运力路线多变，换电系统需要更强的机动性；换电系统占地面积较大，选址困难；土建要求高，施工周期长；电力增容流程复杂；需要三台车完成整站运输，设备运输成本高；整站投资成本过高，回报周期长。

为解决上述技术问题，本发明实施例公开了一种一体式电动卡车换电系统10，如图1-2所示，所述电动卡车换电系统10包括：箱体20、支架30；所述箱体20内设有电池仓位21、缓存仓位22、充电系统23、控制柜24、监控室25和吊装机器人40；所述箱体20在长度方向上的一侧设有翻转门26；所述支架30包括架体31和支腿32，所述箱体20设于所述架体31上；所述电池仓位21和缓冲仓位设于所述箱体20长度方向上靠近翻转门26的一侧，所述充电系统23、控制柜24和监控室25设于所述箱体20长度方向上远离翻转门26的一侧；所述电池仓位21设有4个，包括2个优选仓位211和2个一般仓位212，所述2个优选仓位211分别设于所述箱体20宽度方向上的两侧，所述2个一般仓位212分别设于所述箱体20宽度方向上的两侧，所述优选仓位211设于所述一般仓位212箱体20长度方向上的外侧，所述缓存仓位22设于所述2个一般仓位212之间；所述吊装机器人40包括吊装主架41和吊装机械臂42；所述吊装主架41为倒U形结构，所述吊装主架41底部设有滑轮，可在所述箱体20长度方向上滑动；所述吊装机械臂42设于所述吊装主架41顶部，并在所述箱体20宽度方向上可沿所述吊装主架41滑动，所述吊装机械臂42上设有吊装抓手43，占地面积小，地基要求低、落站快、可移动、成本低、组合多样化。

在本实施例中，吊装主架41的倒U形结构为两个竖向结构，一个横向结构，两个竖向结构底部设有滑轮，并且两个竖向结构紧邻箱体20前后侧壁设置，通过该设置使得整个吊装机器人40主要占据箱体20顶部的空间，而吊装机器人40在箱体20内移动时，沿着集装箱内壁进行移动，对于地面的空间仅占用两个滑道的面积，不占用太多的地面空间，使得换电所需的其他结构组成可以布局在箱体20地面空间上，缩小了整个换电系统的体积，但同时又没有影响换电能力。

在一些实施例中，吊装机器人还可以采用以下结构：包括吊装支架、吊装顶架和吊装机械臂；吊装支架竖直设于箱体内，吊装顶架横向设于箱体内并与吊装支架固定连接，吊装机械臂设置两个，分别设于吊装顶架两端，吊装机械臂可箱体长度方向上滑动，吊装机械臂可分别伸出两个翻转门；吊装机械臂设于吊装主架顶部，吊装机械臂上设有吊装抓手。

在本实施例中，吊装机器人主要占据箱体顶部的空间，不占用太多的地面空间，使得换电所需的其他结构组成可以布局在箱体地面空间上，缩小了整个换电系统的体积，但同时又没有影响换电能力。

在本实施例中，如图5所示，将两个优选仓位211标记为1号仓位和4号仓位，将两个一般仓位212标记为2号仓位和3号仓位，将缓存仓位22标记为5号仓位；其中，1号仓位和2号仓位在箱体20长度方向上为同一侧，4号仓位和3号仓位在箱体20长度方向上为同一侧，并且1号仓位位于2号仓位长度方向上的外侧，4号仓位位于3号仓位长度方向上的外侧，缓存仓位22位于2号仓位和3号仓位之间，对各个仓位进行标号，方便后续换电的控制，提高换电效率。

在一些实施例中，所述支腿32设置4～8个，所述支腿32可伸缩并且可折叠于所述架体31内，在换电系统运输过程中，可将支腿32收缩，这样在运输过程中减小了运输高度，提升了本换电系统的机动性。

在一些实施例中，所述箱体20底部设有倾角传感器，所述支腿32基于所述倾角传感器的数据进行伸缩，进而使所述箱体20调平。

在以上实施例中，调平车载自动调平系统由液压泵站、调平控制系统、调平支腿32、水平倾角传感器和连接管线等设备组成，液压泵站包括电机泵组、油箱、调平阀组，为箱体20调平提供所需的液压动力并进行方向和速度的控制，调平系统能够实现一键调平、单支腿32调节，同时还有停止、报警等辅助功能，所有控制功能在调控控制器均有对应的按键或按钮，调平支腿32采用机械锁紧液压缸，通过液压泵站，远程控制支腿32的开锁和锁紧，采用压力开关检测支腿32的触地信号和伸缩到位信号，电控系统与液压泵站布置在同一个箱体20内，调平控制单元接收倾角传感器、压力开关等传感器信号，在内嵌调平软件的控制下，向液压泵站输出控制信号，完成调平。

在一些实施例中，所述箱体20长750～850cm、宽350～450cm、高350～450cm。

在一些实施例中，所述箱体20长度方向上远离翻转门26的一侧底部设有进风口，所述进风口用于对所述充电系统23下部进行送风，并从所述充电系统23上部出风来进行散热。

在一些实施例中，所述箱体20内还设有充电枪，所述充电系统23设有两路电线，其中，一路电线连接所述电池仓位21，另一路电线连接所述充电枪，所述充电枪可伸出所述箱体20。提升了电动卡车换电系统10的使用场景，对于容量体积较小的车辆，可通过可伸出箱体20的充电枪插入车辆上设置的充电口直接进行充电。

在一些实施例中，所述箱体20内还设有烟雾传感器，烟雾传感器设于箱体20底部中点位置，可检测箱体20内烟雾状况，当烟雾浓度到达一定程度时，及时报警，保障换电系统运行的安全性。

在一些实施例中，所述电动卡车换电系统10进行换电时，先将重卡上的馈电电池取下放置于所述缓存仓位22，再将所述优选仓位211上的满电电池安装于重卡，再将所述箱体20长度方向上同一侧的所述一般仓位212上的电池移至于所述优选仓位211上，最后将所述缓存仓位22上的馈电电池移至于一般仓位212上。

在本实施例中，对于连续的重卡换电，可以设置4个任务，任务一：将重卡上的馈电电池放置在2号仓位，将1号仓位满电电池安装于重卡上；任务二：将重卡上的馈电电池放置在3号仓位，将4号仓位满电电池安装于重卡上；任务三：将重卡上的馈电电池放置在1号仓位，将2号仓位满电电池安装于重卡上；任务四：将重卡上的馈电电池放置在4号仓位，将3号仓位满电电池安装于重卡上；对于任务一换电流程如下：将重卡上的馈电电池取下放于缓存仓位22上，再抓取1号仓位上的满电电池安装于重卡上，再抓取2号仓位上的满电电池放于1号仓位上，最后抓取缓存仓位22上的馈电电池放于2号仓位上进行充电；对于任务二换电流程如下：将重卡上的馈电电池取下放于缓存仓位22上，再抓取4号仓位上的满电电池安装于重卡上，再抓取3号仓位上的满电电池放于4号仓位上，最后抓取缓存仓位22上的馈电电池放于3号仓位上进行充电；对于任务三换电流程可以如下：对于，一旦后续还有换电车辆时，先完成任务一和任务二，后再将重卡上的馈电电池取下放于缓存仓位22上，再抓取1号仓位上的满电电池安装于重卡上，再抓取2号仓位上的满电电池放于1号仓位上，最后抓取缓存仓位22上的馈电电池放于2号仓位上进行充电；对于任务三换电流程还可以如下：对于，一旦后续还有换电车辆时，先完成任务一、任务二和任务三后，将重卡上的馈电电池取下放于缓存仓位22上，再抓取4号仓位上的满电电池安装于重卡上，再抓取3号仓位上的满电电池放于4号仓位上，最后抓取缓存仓位22上的馈电电池放于3号仓位上进行充电。

在一些实施例中，所述箱体20上还设有激光雷达和引导显示屏，所述激光雷达用于探测待换电重卡的位置，所述引导显示屏用于显示待换电重卡的实时偏差，进而引导待换电重卡停在指定换电位置。

在本实施例中，换电系统加装激光雷达和LED显示屏，实时探测车辆在车道上垂直、水平方向偏移及倾斜角度的位置，并在LED显示屏上显示车辆的实时偏差，实现司机停车的实时引导，及换电过程信息的实时展示，换电过程信息主要包括：换电系统概要信息：车道无车时，显示该站当前主要信息，若有可用电池，则显示满电池多少块；否则显示还需等待的充电时间，例如：“请等待多少分”；停车实时引导信息：当站控系统探测到车辆进站时，实时显示当前车辆的停车引导信息以及车牌号，支持前后左右四个方向及倾斜的差距显示，例如：显示的信息内容有：1)向前xxx，2)向后xxx，3)向左xxx，4)向右xxx，5)倾斜xxx。停车到位后，会醒目显示“到位OK”字样；当前换电状态：换电启动后，显示当前换电步骤、旧电池SOC值及换电持续时间。换电完成后，提示车辆驶离，驶离后切换到换电系统概要信息页面。

在一些实施例中，所述电动卡车换电系统10可多个组合使用，基于换电系统的尺寸，当单箱的换电能力不能满足实际应用需要时，可以使用两个换电系统来提高运输能力。

在本实施例中，当使用两个换电系统组合使用时，可以使换电系统箱体20上的翻转门26相对设置，即对拼式换电系统，使用对拼式换电系统时，可以使用其中一个换电系统的吊装机器人40将重卡上的馈电电池取下，同时另一个换电系统的吊装机器人40将满电电池安装在重卡上，相比于单个换电系统在使用时，需先将馈电电池取下后，再抓取满电电池安放在重卡上，节省了时间，提高了效率，同时单个换电系统可提供4工位的满电电池，而两个换电系统则可提供8个工位的满电电池，提高了换电系统的运营上限，同时，两个换电系统的总占地面积仍小于传统换电系统；也可以使换电系统箱体20上的翻转门26相背设置并且使两个换电系统并排布置，即并列式换电系统，并列式换电系统在使用时，可以同时对两台重卡进行换电，部署速度快，占地面积小、双机器人换电，服务效率高、互相备份，运营可靠性高。

在一些实施例中，电动卡车换电系统10也可以作为移动换电系统使用，基于换电系统的体积和占地面积，可以通过一台车完成运输，因此，可以作为移动换电系统使用，增加了使用场景和应用机动性。

可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。

进一步可以理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“上”、“下”、“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实施例和简化描述，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。

进一步可以理解的是，除非有特殊说明，“连接”包括两者之间不存在其他构件的直接连接，也包括两者之间存在其他元件的间接连接。

进一步可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种电动卡车换电系统，其特征在于，所述电动卡车换电系统包括：箱体、支架；所述箱体长750～850cm、宽350～450cm、高350～450cm，所述箱体内设有电池仓位、缓存仓位、充电系统、控制柜、监控室和吊装机器人；所述箱体在长度方向上的一侧设有翻转门；所述支架包括架体和支腿，所述箱体设于所述架体上；所述电池仓位和缓冲仓位设于所述箱体长度方向上靠近翻转门的一侧，所述充电系统、控制柜和监控室设于所述箱体长度方向上远离翻转门的一侧；所述电池仓位设有4个，包括2个优选仓位和2个一般仓位，所述2个优选仓位分别设于所述箱体宽度方向上的两侧，所述2个一般仓位分别设于所述箱体宽度方向上的两侧，所述优选仓位设于所述一般仓位箱体长度方向上的外侧，所述缓存仓位设于所述2个一般仓位之间；所述吊装机器人包括吊装主架和吊装机械臂；所述吊装主架为倒U形结构，所述吊装主架底部设有滑轮，可在所述箱体长度方向上滑动；所述吊装机械臂设于所述吊装主架顶部，并在所述箱体宽度方向上可沿所述吊装主架滑动，所述吊装机械臂上设有吊装抓手。

2.根据权利要求1所述的一种电动卡车换电系统，其特征在于，所述支腿设置4～8个，所述支腿可伸缩并且可折叠于所述架体内。

3.根据权利要求1所述的一种电动卡车换电系统，其特征在于，所述箱体底部设有倾角传感器，所述支腿基于所述倾角传感器的数据进行伸缩，进而使所述箱体调平。

4.根据权利要求1所述的一种电动卡车换电系统，其特征在于，所述箱体长850cm、宽400cm、高450cm。

5.根据权利要求1所述的一种电动卡车换电系统，其特征在于，所述箱体长度方向上远离翻转门的一侧底部设有进风口，所述进风口用于对所述充电系统下部进行送风，并从所述充电系统上部出风来进行散热。

6.根据权利要求1所述的一种电动卡车换电系统，其特征在于，所述箱体内还设有充电枪，所述充电系统设有两路电线，其中，一路电线连接所述电池仓位，另一路电线连接所述充电枪，所述充电枪可伸出所述箱体。

7.根据权利要求1所述的一种电动卡车换电系统，其特征在于，所述箱体内还设有烟雾传感器。

8.根据权利要求1所述的一种电动卡车换电系统，其特征在于，所述电动卡车换电系统进行换电时，先将重卡上的馈电电池取下放置于所述缓存仓位，再将所述优选仓位上的满电电池安装于重卡，再将所述箱体长度方向上同一侧的所述一般仓位上的电池移至于所述优选仓位上，最后将所述缓存仓位上的馈电电池移至于一般仓位上。

9.根据权利要求1所述的一种电动卡车换电系统，其特征在于，所述箱体上还设有激光雷达和引导显示屏，所述激光雷达用于探测待换电重卡的位置，所述引导显示屏用于显示待换电重卡的实时偏差，进而引导待换电重卡停在指定换电位置。

10.根据权利要求1所述的一种电动卡车换电系统，其特征在于，所述电动卡车换电系统可多个组合使用。