CN202743216U - 电动汽车底盘充换电站 - Google Patents

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    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Abstract

本实用新型提供一种电动汽车底盘充换电站,包括汽车对中装置、电池升降更换装置、轨道式巷道堆垛机、电池存放架、电池搬运装置及电池充电装置。利用轨道式巷道堆垛机的移动使电池搬运装置在电池升降更换装置、轨道式巷道堆垛机及电池存放架之间行走,使得不需要输送线即可完成电池的运输,从而使该电动汽车底盘充换电站具有较高的空间利用率。

Description

充换电站技术领域[0001] 本实用新型涉及一种服务于电动汽车的技术领域,特别是涉及一种电动汽车底盘换电站。背景技术[0002] 汽车的诞生为人类的生活和交通带来了很大的便利,加快了人们的生活节奏和步伐,大大提高了人类的效率,改变了人类的生活方式。在全球汽车行业日益增长的今天,燃油汽车成了我们生活中的主力军,但是随之而来的负面问题也体现出来。主要体现在以下几个方面:环境污染和石油能源枯竭。特别是石油是一种不可再生资源,近百年的开采使石油储备量大大减少,使汽车行业的发展受到了严峻的考验。随着世界各国人民生活水平的提高,节能减排成为汽车发展的一种新型的方式。电动汽车在这种情况下应运而生,并且将要成为汽车发展的主力军。[0003] 电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。目前电动汽车在中国发展前景良好,中国各大汽车公司都在生产各种新型的电动汽车。但是电动汽车由于其充电不方便,续航能力不足等问题,限制了电动汽车在中国以及在世界的发展,目前有快速充电技术可以在短时间内将电池电量充满,但是这种充电技术严重损害了电池的寿命,还有一种方法是充电桩,但是充电桩技术发展很不完善, 需要专车专用充电桩,大大降低了充电桩的使用效率。所以,一种类似加油站的汽车电池更换的换电站应运而生。在城市和道路要道建立换电站既能满足电动汽车续航能力的要求, ·也能满足社会发展的一系列需求。[0004]目前电动汽车电池更换方式主要有以下两种方式:侧向换电和底盘换电。侧向换电主要是在汽车两侧水平方向进行电池更换。底盘换电主要指的是在汽车底部进行电池更换。但是,为了续航的要求能达到300公里以上,通常电池的重量要做到400公斤以上,为了配重合理,其电池只能安装在车辆中间成员座椅的底部。传统的电池更换技术方案,其换电设备的核心是采用能够在一条输送线上移动的双联输送车,用于输送满电电池和亏电电池,电池的卸载和安装都由一个固定可升降的举升设备来完成,这种技术方案能实现自动化,但是它还存在输送线距离长,场地占用空间大,空间利用率较低的问题。实用新型内容[0005] 基于此,提供一种空间利用率较高的电动汽车底盘充换电站。[0006] 一种电动汽车底盘充换电站,包括:汽车对中装置,用于车辆的停放以及车辆的横向与纵向定位,设有主机架、设置于主机架供电池通过的电池装卸口、依据电动汽车车轮位置设置于所述电池装卸口周围的数组滚子组、设置于所述电池装卸口两侧用于推动车轮的对中推杆及驱动所述对中推杆的传动装置;电池升降更换装置,位于所述汽车对中装置的正下方,用于更换电池,设有能上下浮动并置放电池的放置架的剪叉台、设置于所述放置架实现将电池从电动汽车上解锁及将电池锁定在电动汽车的电池锁止机构及设置于所述放置架上的第一行走轨道;轨道式巷道堆垛机,位于所述汽车对中装置的一侧,用于自动存取电池,设有横向轨道、沿所述横向轨道横向移动并设置有纵向轨道的机架、设置于所述机架并沿所述纵向轨道上下 移动且具有上下两层的载货台及组装于所述机架的电器控制柜,所述载货台设置有第二行走轨道;电池存放架,位于所述轨道式巷道堆垛机相对于汽车对中装置的另一侧,用于存放满电和亏电的电池,设有沿所述轨道式巷道堆垛机的横向轨道延伸方向布置的一排几层的数个电池架,所述每个电池架均设置有第三行走轨道;电池搬运装置,设置有两个,分别位于所述轨道式巷道堆垛机的上下两层载货台上,用于在所述第一行走轨道、第二行走轨道及第三行走轨道之间行走以搬运电池,设有驱动行走的行走装置、 升降装置及用于置放电池并由所述升降装置驱动而上升和下降的端板;电池充电装置,用于将亏电的电池搬运至所述电池架后自动进行充电,设有位于电池架上的插头插拔机构及位于所述轨道式巷道堆垛机上驱动所述插头插拔机构与万·电的电池插拔的动力机构。[0007] 在其中一个实施例中,所述数组滚子组包括对应车辆两个前轮及两个后轮的四组滚子组,其中对应车辆两个前轮的两组滚子组分别由两排呈V形排列的滚子组成。[0008] 在其中一个实施例中,所述汽车对中装置还包括覆盖所述电池装卸口的安全门, 所述传动装置控制所述安全门的开合,所述对中推杆安装于所述安全门并随安全门的开合而移动,所述滚子滚动的方向与所述对中推杆推动电动汽车移动的方向相同。[0009] 在其中一个实施例中,所述电池升降更换装置还包括设置于所述放置架上用于导引电池位置的导向圆柱,所述剪叉台为利用滚珠丝杠驱动的单剪叉升降机构。[0010] 在其中一个实施例中,所述电池锁止机构包括具有与电池相配合的锁止部的输入轴及驱动所述输入轴转动的驱动机构。[0011] 在其中一个实施例中,所述电池搬运装置的行走装置包括行走电机、由所述行走电机驱动的主动行走轮及由所述主动行走轮驱动的从动行走轮,所述主动行走轮和从动行走轮在行走方向上分别分成为越过所述轨道式巷道堆垛机和所述电池升降更换装置及所述轨道式巷道堆垛机和所述电池存放架之间间隙的前后两排。[0012] 在其中一个实施例中,所述升降装置包括升降电机、由所述升降电机驱动并于两端分别设置左旋螺纹和右旋螺纹的丝杠、由所述丝杠驱动的推拉臂及由所述推拉臂驱动而移动并设有斜面的楔形块,所述端板上设置有在所述斜面上滚动的滚轮。[0013] 在其中一个实施例中,所述电池搬运装置包括机架,所述行走装置、升降装置及端板均设置于所述机架上,所述机架的四周设置有限位于所述第一行走轨道、所述第二行走轨道及第三行走轨道的导向轮,所述端板上设置有导向柱,所述机架上设置有与所述导向柱相配合的导向孔。[0014] 在其中一个实施例中,所述插头插拔机构包括固持于所述电池架的固持盖、滑动连接于所述固持盖的收紧盒及随所述收紧盒的移动而进出所述收紧盒的插头。[0015] 在其中一个实施例中,所述收紧盒的盒壁上设置有曲线导向槽,所述插头设置有在所述曲线导向槽运动的安装部,所述动力机构包括推拉杆及驱动推拉杆抵推所述收紧盒的动力部。[0016] 上述电动汽车底盘充换电站,利用轨道式巷道堆垛机的移动使电池搬运装置在电池升降更换装置、轨道式巷道堆垛机及电池存放架之间行走,使得不需要输送线即可完成电池的运输,从而使该电动汽车底盘充换电站具有较高的空间利用率。附图说明[0017] 图I为本实施方式电动汽车底盘充电换电站的轴测图;[0018] 图2为本实施方式电动汽车底盘充电换电站的汽车对中装置的结构图;[0019] 图3为本实施方式电动汽车底盘充电换电站的电池升降更换装置的结构图;[0020] 图4为图3所示电池升降更换装置带电池的结构图;[0021] 图5为本实施方式电动汽车底盘充电换电站的电池搬运装置的结构图;[0022] 图6为图3所示电池搬运装置去掉端板的俯视图;[0023] 图7为本实施方式电动汽车底盘充电换电站的电池充电装置的结构图。具体实施方式[0024] 请参图I至图7,本实施方式揭示一种电动汽车底盘充换电站,包括汽车对中装置 100、电池升降更换装置200、轨道式巷道堆垛机300、电池存放架400、电池搬运装置500及电池充电装置600。利用轨道式巷道堆垛机300的移动使电池搬运装置500在电池升降更换装置200、轨道式巷道堆垛机300及电池存放架400之间行走,使得不需要输送线即可完成电池的运输,从而使该电动汽车底盘充换电站具有较高的空间利用率。[0025] 请参图I和图2,汽车对中装置100用于车辆的停放以及车辆的横向与纵向定位, 设有主机架110、设置于主机架110供电池通过的电池装卸口 120、依据电动汽车车轮位置设置于电池装卸口 120周围的数组滚子组130、设置于电池装卸口 120两侧用于推动车轮的对中推杆140及驱动对中推杆的传动装置(未图示)。[0026] 数组滚子组130包括对应车辆两个前轮及两个后轮的四组滚子组,其中对应车辆两个前轮的两组滚子组130分别由两排呈V形排列的滚子132组成。汽车对中装置100还包括覆盖电池装卸口 120的安全门150。传动装置控制安全门150的开合,对中推杆140安装于安全门150并随安全门150的开合而移动,滚子132滚动的方向与对中推杆140推动电动汽车移动的方向相同。[0027] 在初始状态下,安全门150处于关闭状态,对中推杆140位于安全门150的一侧。 驾驶员将车辆驾驶至主机架110上,当电动汽车前轮与滚子组130呈V形排列的滚子132 接触,电动汽车前轮将因两排滚子132之间所形成的斜坡而自动滑入两排滚子132所形成的V形槽的槽底,从而完成车辆的前后定位。电动汽车停放完成后,传动装置开始工作。传动装置带动安全门150开启,安全门150带动对中推杆140同步张开并在左右方向推动车轮,车轮在滚子132上左右方向移动完成车辆的左右定位。传动装置停止工作,结束对中操作。此时,安全门150开始至最大状态,可以进行电池更换作业。[0028] 请参图3和图4,电池升降更换装置200位于汽车对中装置100的正下方,用于更换电池,设有能上下浮动并置放电池的放置架212的剪叉台210、设置于放置架212实现将电池从电动汽车上解锁及将电池锁定在电动汽车的电池锁止机构220、设置于放置架212 上的第一行走轨道230及设置于放置架212上用于导引电池位置的导向圆柱240。剪叉台 210为利用滚珠丝杠驱动的单剪叉升降机构,其升降作用可使放置架212上下浮动。[0029] 电池锁止机构220包括具有与电池相配合的锁止部2222的输入轴222及驱动输入轴222转动的驱动机构224。如图4所示,电池A位于放置架212上,锁止部2222与设置于电池A上的锁止盒Al相配合,锁止盒Al与设置于汽车底盘的锁止挂板(未图示)相配合。驱动机构224驱动输入轴转动,锁止部2222驱动锁止盒Al锁止或解锁于锁止挂板,实现电池Al锁止或解锁于电动汽车。[0030] 请参图1,轨道式巷道堆垛300位于汽车对中装置100的一侧,用于自动存取电池, 设有横向轨道310、沿横向轨道310横向移动并设置有纵向轨道322的机架320、设置于机架320并沿纵向轨道322上下移动且具有上下两层的载货台330及组装于机架320的电器控制柜340。载货台330设置有第二行走轨道332。载货台330在纵向轨道322上上下移动,并随机架320在横向轨道310上横向移动可实现载货台330移动至一定空间内的任意位置,也可方便移动至放置架212处,并使第二行走轨道332与第一行走轨道230对接。[0031] 电池存放架400位于轨道式巷道堆垛机300相对于汽车对中装置100的另一侧, 用于存放满电和亏电的电池,设有沿轨道式巷道堆垛机300的横向轨道310延伸方向布置的一排几层的数个电池架410。每个电池架410均设置有第三行走轨道412。载货台330 在机架320的纵向轨道322上上下移动,或随机架320在横向轨道310上横向移动,可使载货台330移动至电池存放架400的任意一个电池架上410上,并使载货台330的第二行走轨道332与电池架410的第三行走轨道412相对接。[0032] 请参图5和图6,电池搬运装置500设置有两个,分别位于轨道式巷道堆垛机300 的上下两层载货台330上,用于在第一行走轨道230、第二行走轨道332及第三行走轨道 412之间行走以搬运电池,设有驱动行走的行走装置510、升降装置520及用于置放电池并由升降装置520驱动而上升和下降的端板530。[0033] 电池搬运装置500的行走装置510包括行走电机512、由行走电机512驱动的主动行走轮514及由主动行走轮514驱动的从动行走轮516。主动行走轮514和从动行走轮 516在行走方向上分别分成为越过轨道式巷道堆垛机300和电池升降更换装置200及轨道式巷道堆垛机300和电池存放架400之间间隙的前后两排,使得电池搬运装置500轻松地在第一行走轨道230、第二行走轨道332及第三行走轨道412之间行走。[0034] 升降装置520包括升降电机522、由升降电机522驱动并于两端分别设置左旋螺纹和右旋螺纹的丝杠524、由丝杠524驱动的推拉臂526及由推拉臂526驱动而移动并设有斜面的楔形块528。端板530上设置有在斜面上滚动的滚轮。升降电机522驱动丝杆524 转动,分别设置在丝杠524两端的推拉臂526在左旋螺纹和右旋螺纹的驱动下相对或相反方向移动,推拉臂526移动时驱动安装在推拉臂526上的楔形块528移动,从而使得楔形块 528上的斜面驱动滚轮沿斜面滚动,由此就可实现端板530的上下浮动。端板530用于装载电池,电池搬运装置500利用行走装置的行走及端板530的上下浮动搬运电池。[0035] 电池搬运装置500包括机架540。行走装置510、升降装置520及端板530均设置于机架540上。机架540的四周设置有限位于第一行走轨道230、第二行走轨道332及第三行走轨道412的导向轮550,从而使电池搬运装置500稳定行走于各个轨道之间。端板530 上设置有导向柱(未图示),机架540上设置有与导向柱534相配合的导向孔542,以使端板 530上下浮动时更加平稳。[0036] 请参图7,电池充电装置600用于将亏电的电池搬运至电池架410后自动进行充电,设有位于电池架410上的插头插拔机构610及位于轨道式巷道堆垛机300上驱动插头插拔机构610与々■电的电池插拔的动力机构620。[0037] 插头插拔机构610包括固持于电池架410的固持盖612、滑动连接于固持盖612的收紧盒614及随收紧盒614的移动而进出收紧盒614的插头616。收紧盒614的盒壁上设置有曲线导向槽,插头616设置有在曲线导向槽运动的安装部。动力机构620包括推拉杆 622及驱动推拉杆622抵推收紧盒614的动力部624。[0038] 电池搬运装置500将亏电电池移动至电池架410上后,轨道式巷道堆垛机300上的动力部624启动并驱动推拉杆622抵推收紧盒614沿固持盖612水平移动,插头616的安装部在曲线导引槽内移动并促使插头616凸伸出收紧盒614并与亏电电池的插座相插接, 从而对该亏电电池进行充电。[0039] 电动汽车底盘充换电站具体工作时,当需要更换电池的电动汽车驶入该电动汽车底盘充换电站,站内的无线射频通讯系统即启动对读取该电动汽车的信息和信号并发送到控制系统。控制系统根据该电动汽车的信号信息,找到相应型号的满电电池所在电池架410 编号,并向轨道式巷道堆垛机300发送取电池的指令。[0040] 同时,电动汽车停靠在汽车对中装置100的主机架110,滚子组130对电动汽车进行前后定位,对中推杆140对电动汽车进行左右定位,从而使电动汽车停在指定位置,此时安全门150打开,可进行更换电池。[0041] 轨道式巷道堆垛机300接到指令后,一层载货台330移动至电池架410并使第二行走轨道332与第三行走轨道412对接,位于轨道式巷道堆垛机300上的动力机构620启动,与位于电池架410上的插头插拔机构610对接,使插头616上升至收紧盒614内,从而与指定满电电池脱离。[0042] 与此同时,该层上的电池搬运装置500接到系统指令从第二行走轨道332行走至第三行走轨道412。电池搬运装置500沿第三行走轨道412行走至对应编号的电池架410 内位于指定满电电池的正下方,然后升降装置520启动将端板530上升并举起满电电池。随后,行走装置510再次启动使电池搬运装置500返回当初的载货台330上。[0043] 电池升降更换装置200的剪叉台210在安全门150打开后即上升并将放置架212 举升至指定位置后,驱动机构224驱动锁止部2222与亏电电池的锁止盒相配合并将亏电电池从电动汽车的锁止挂板上解锁下来,使得亏电电池落至放置架212上。然后,剪叉台210 下降并使放置架212下降至指定位置。与此同时,轨道式巷道堆垛机300装载另一台电池搬运装置500的载货台330移动至放置架212,使第二行走轨道332与第一行走轨道230对接后,电池搬运装置500行走至放置架212上。然后升降电机522得到系统指令启动将端板530上升并将亏电电池举升在端板530上,到位后,触发返回指令,电池搬运装置500返回到相应的载货台330上。[0044] 然后,轨道式巷道堆垛机300通过上升或下降,将载有满电电池的载货台330与放置架212对接。电池搬运装置500携带满电电池行走至放置架212上并启动升降电机522 放下端板530使满电电池落至放置架212上,之后电池搬运装置500返回至相应的载货台 330上。放置架212接受到满电电池后即上升,将满电电池举升至电动汽车相应位置并启动电池锁止机构220将满电电池锁止在电动汽车上。[0045] 卸下满电电池的电池搬运装置500返回到载货台330后,根据控制系统的指令,机架320再次移动,载有亏电电池的载货台330移动至相应的电池架410,第二行走轨道332 与第三行走轨道412对接。电池搬运装置500将亏电电池运动至相应的电池架410上,端板530下降将亏电电池放置于电池架410上后电池搬运装置500返回至载货台330。亏电电池到位后,系统发送指令启动动力机构620与插头插拔机构610对接,插头616下降突伸出收紧盒614并与亏电电池的插座相对接开始对亏电电池充电。[0046] 电动汽车在安装后满电电池后即可驶离电动汽车底盘充换电站,轨道式巷道堆垛机300归位,整个电动汽车底盘充换电站处于等待下次换电的状态。[0047] 电动汽车底盘充换电站利用轨道式巷道堆垛机300及两台电池搬运装置500的协同工作,整体空间利用率较高;利用汽车对中装置100的滚子组130及对中推杆140使车辆对中时间短;利用电池锁止机构220使电池与汽车锁紧可靠牢固。采用体积小巧的电池搬运机构500和轨道式巷道堆垛机300双层方式,大大提高了效率,并且轨道式巷道堆垛机 300设置电池充电装置600的动力机构620,大大节省了充电成本。[0048] 本实施方式使用电动汽车底盘充换电站进行更换电池,能实现电动汽车电池快速更换,电池的快速充电。整个操作过程都是流水操作,所有动作和指令都由电气控制系统完成,实现了智能化。与此同时,还能更换不同型号汽车的电池,兼容不同型号的汽车。在装载和卸载电池的机构上采用了浮动结构,利用机械定位方式实现了对接,允许电池在水平方位内有±2厘米的偏差,省去的利用视觉等精确定外的麻烦,电池搬运装置体积比较小, 厚度只有90cm,大大节省了空间。在电池充电装置上,实现一动力机构,驱动多个插头插拔机构,大大节省了成本。并且通过堆垛机上两层搬运方式实现大大减少了单个搬运时间,提高了效率,并且使得整个电动汽车底盘充换电站空间利用率较高。[0049] 以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细, 但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1. 一种电动汽车底盘充换电站,其特征在于,包括:汽车对中装置,用于车辆的停放以及车辆的横向与纵向定位,设有主机架、设置于主机架供电池通过的电池装卸口、依据电动汽车车轮位置设置于所述电池装卸口周围的数组滚子组、设置于所述电池装卸口两侧用于推动车轮的对中推杆及驱动所述对中推杆的传动装置;电池升降更换装置,位于所述汽车对中装置的正下方,用于更换电池,设有能上下浮动并置放电池的放置架的剪叉台、设置于所述放置架实现将电池从电动汽车上解锁及将电池锁定在电动汽车的电池锁止机构及设置于所述放置架上的第一行走轨道;轨道式巷道堆垛机,位于所述汽车对中装置的一侧,用于自动存取电池,设有横向轨道、沿所述横向轨道横向移动并设置有纵向轨道的机架、设置于所述机架并沿所述纵向轨道上下移动且具有上下两层的载货台及组装于所述机架的电器控制柜,所述载货台设置有第二行走轨道;电池存放架,位于所述轨道式巷道堆垛机相对于汽车对中装置的另一侧,用于存放满电和亏电的电池,设有沿所述轨道式巷道堆垛机的横向轨道延伸方向布置的一排几层的数个电池架,所述每个电池架均设置有第三行走轨道;电池搬运装置,设置有两个,分别位于所述轨道式巷道堆垛机的上下两层载货台上,用于在所述第一行走轨道、第二行走轨道及第三行走轨道之间行走以搬运电池,设有驱动行走的行走装置、升降装置及用于置放电池并由所述升降装置驱动而上升和下降的端板;电池充电装置,用于将亏电的电池搬运至所述电池架后自动进行充电,设有位于电池架上的插头插拔机构及位于所述轨道式巷道堆垛机上驱动所述插头插拔机构与亏电的电池插拔的动力机构。
2.根据权利要求I所述的电动汽车底盘充换电站,其特征在于,所述数组滚子组包括对应车辆两个前轮及两个后轮的四组滚子组,其中对应车辆两个前轮的两组滚子组分别由两排呈V形排列的滚子组成。
3.根据权利要求2所述的电动汽车底盘充换电站,其特征在于,所述汽车对中装置还包括覆盖所述电池装卸口的安全门,所述传动装置控制所述安全门的开合,所述对中推杆安装于所述安全门并随安全门的开合而移动,所述滚子滚动的方向与所述对中推杆推动电动汽车移动的方向相同。
4.根据权利要求I所述的电动汽车底盘充换电站,其特征在于,所述电池升降更换装置还包括设置于所述放置架上用于导引电池位置的导向圆柱,所述剪叉台为利用滚珠丝杠驱动的单剪叉升降机构。
5.根据权利要求4所述的电动汽车底盘充换电站,其特征在于,所述电池锁止机构包括具有与电池相配合的锁止部的输入轴及驱动所述输入轴转动的驱动机构。
6.根据权利要求I所述的电动汽车底盘充换电站,其特征在于,所述电池搬运装置的行走装置包括行走电机、由所述行走电机驱动的主动行走轮及由所述主动行走轮驱动的从动行走轮,所述主动行走轮和从动行走轮在行走方向上分别分成为越过所述轨道式巷道堆垛机和所述电池升降更换装置及所述轨道式巷道堆垛机和所述电池存放架之间间隙的前后两排。
7.根据权利要求6所述的电动汽车底盘充换电站,其特征在于,所述升降装置包括升降电机、由所述升降电机驱动并于两端分别设置左旋螺纹和右旋螺纹的丝杠、由所述丝杠驱动的推拉臂及由所述推拉臂驱动而移动并设有斜面的楔形块,所述端板上设置有在所述斜面上滚动的滚轮。
8.根据权利要求7所述的电动汽车底盘充换电站,其特征在于,所述电池搬运装置包括机架,所述行走装置、升降装置及端板均设置于所述机架上,所述机架的四周设置有限位于所述第一行走轨道、所述第二行走轨道及第三行走轨道的导向轮,所述端板上设置有导向柱,所述机架上设置有与所述导向柱相配合的导向孔。
9.根据权利要求I所述的电动汽车底盘充换电站,其特征在于,所述插头插拔机构包括固持于所述电池架的固持盖、滑动连接于所述固持盖的收紧盒及随所述收紧盒的移动而进出所述收紧盒的插头。
10.根据权利要求9所述的电动汽车底盘充换电站,其特征在于,所述收紧盒的盒壁上设置有曲线导向槽,所述插头设置有在所述曲线导向槽运动的安装部,所述动力机构包括推拉杆及驱动推拉杆抵推所述收紧盒的动力部。
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