CN213565499U - 车载式移动换电站 - Google Patents

Abstract

一种车载式移动换电站。其包括牵引车和连接在牵引车后端的厢式半挂车；所述的厢式半挂车包括车厢及设置在车厢内部的立体库、机械臂、横向轨道和控制系统。本实用新型效果：可行驶至被换电车辆附近，对被换电车辆进行换电服务，可避免被换电车辆的移动，提升了换电服务的灵活性和客户满意度。与现有换电站相比，本车载式移动换电站上立体库采用链带堆栈式传输，运行简便，节省空间，可携带大量电池，一次可服务多辆电动汽车。机械臂移动范围大，可对停在不同位置的车辆进行全自动更换电池，省时省力。

Description

车载式移动换电站

技术领域

本实用新型属于电动汽车换电装置技术领域，特别是涉及一种车载式移动换电站。

背景技术

随着世界各国对环境保护、技术进步和能源安全重视程度的加深，给以电动化为技术背景的新能源汽车行业的发展带来了良机，电动汽车越来越受到广大消费者的青睐。但是电动汽车的充电问题一直没有得到很好的解决。现有电动汽车存在以下问题：充电时间长、充电桩数量少、续航能力差、快充影响电池寿命，这些问题一直制约着新能源汽车企业的发展。如何让电动汽车电能供给更加方便快捷是企业研究的重要课题。

目前解决上述问题的最好方法就是更换电池，但已有的换电站数量少，并且换电服务需要被换电车辆驶入换电站才能进行换电，不够灵活。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种车载式移动换电站，用来应对目前换电站数量较少、缺乏灵活性的现状。此车载式移动换电站系统完善、结构严谨、灵活实用，可以很好的满足电动汽车快速更换电池的需求。

为了达到上述目的，本实用新型提供的车载式移动换电站包括牵引车和连接在牵引车后端的厢式半挂车；所述的厢式半挂车包括车厢及设置在车厢内部的立体库、机械臂、横向轨道和控制系统；车厢为密闭式结构，后端设有门，前端设有紧急维修通道入口；立体库位于车厢的中部，包括支撑架、链带传输装置、前端码垛机、后端码垛机和气动吸盘装置；支撑架上设有多层多列的堆栈式链带传输装置，并且链带传输装置沿前后方向运转，每列链带传输装置上存放多块电池；每层链带传输装置上方设置一套气动吸盘装置，用于对链带传输装置上的电池进行固定，可有效避免因为车体颠簸而造成的电池损坏，并且气动吸盘装置与牵引车上的真空设备相连；前端码垛机和后端码垛机分别设置在位于支撑架前后端外侧的车厢底面上；横向轨道设置在位于后端码垛机外侧的车厢底面上；机械臂以能够沿横向轨道移动的方式安装在横向轨道上；控制系统分别与链带传输装置、前端码垛机、后端码垛机和机械臂电连接。

所述的气动吸盘装置包括连接管、缓冲连接器和橡胶真空吸盘；连接管为网格状管路，设在链带传输装置的上方，底面上相对应于链带传输装置上电池的部位形成有多个开孔，每个开孔通过一个缓冲连接器连接一个橡胶真空吸盘，并且连接管与真空设备相连。

所述的前端码垛机和后端码垛机结构相同，均包括竖直轨道、水平滑轨、轴承、磁吸板、底座及平台；车厢的前和后端两侧面上分别安装两根平行设置的竖直轨道；每根水平滑轨的两端分别以能上下移动的方式安装在位于两侧面上相同部位的两根竖直轨道上；底座以能左右移动的方式安装在两根水平滑轨上；平台通过轴承连接在底座上，因此平台能够进行360度旋转，顶面上间隔设有三个凹槽，两个相邻凹槽之间安装一个滚轴，可有效避免电池移动过程中的磨损；磁吸板以移动的方式垂直设置在平台的一端，用于吸取满电电池，推出空电电池。

所述的机械臂为六轴机械臂，包括末端、定位装置、支座和手臂；支座以能沿横向轨道移动的方式安装在横向轨道上，并且上部为可旋转式结构，因此能够进行360度旋转；手臂包括通过肘关节连接的大臂和小臂，其中大臂的下端铰接在支座上；末端包括末端磁吸板、三条货叉和侧面挡板；侧面挡板为由后端板和两侧板构成的U形板，前端开口，后端铰接在小臂的上端，用于防止运行过程中电池滑落；三条货叉平行设置，后端连接在侧面挡板的后端板底部，用于托取承载电池；末端磁吸板安装在货叉的顶面后部，为电动液压式结构，因此能够沿货叉的顶面前后移动，用于吸取电池和推动电池；定位装置包括摄像头和距离检测传感器，均安装于侧面挡板上。

所述的距离检测传感器为三组，间隔距离安装在侧面挡板的后端板上端。

所述的车厢的底面后端形成有一个阶台，并且阶台的高度低于前部的高度，横向轨道和机械臂安装在阶台上，这样易于机械臂的操作。

所述的控制系统还与换电站内的计算机无线连接。

所述的车载式移动换电站还包括消防系统，消防系统为放置在车厢内部前端的干粉灭火器以及安装在车厢顶部的排风扇。

所述的车载式移动换电站还包括设置在车厢后部的紧急制动器，用于紧急情况下的系统制动。

本实用新型提供的车载式移动换电站具有如下有益效果：

(1)可行驶至被换电车辆附近，对被换电车辆进行换电服务，可避免被换电车辆的移动，提升了换电服务的灵活性和客户满意度。

(2)与现有换电站相比，本车载式移动换电站上立体库采用链带堆栈式传输，运行简便，节省空间，可携带大量电池，一次可服务多辆电动汽车。

(3)机械臂移动范围大，可对停在不同位置的车辆进行全自动更换电池，省时省力。

附图说明

图1为本实用新型提供的车载式移动换电站结构示意图；

图2为本实用新型提供的车载式移动换电站工作状态示意图；

图3为本实用新型中立体库结构示意图；

图4为本实用新型中气动吸盘装置结构示意图

图5为本实用新型中后端码垛机结构示意图；

图6为本实用新型中机械臂结构示意图；

图7为本实用新型中机械臂上末端结构示意图；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1—图7所示，本实用新型提供的车载式移动换电站包括牵引车1和连接在牵引车1后端的厢式半挂车2；所述的厢式半挂车 2包括车厢9及设置在车厢9内部的立体库3、机械臂4、横向轨道5 和控制系统7；车厢9为密闭式结构，后端设有门，前端设有紧急维修通道入口；立体库3位于车厢9的中部，包括支撑架、链带传输装置3-1、前端码垛机3-2、后端码垛机3-3和气动吸盘装置3-4；支撑架上设有多层多列的堆栈式链带传输装置3-1，并且链带传输装置 3-1沿前后方向运转，每列链带传输装置3-1上存放多块电池；每层链带传输装置3-1上方设置一套气动吸盘装置3-4，用于对链带传输装置3-1上的电池进行固定，可有效避免因为车体颠簸而造成的电池损坏，并且气动吸盘装置3-4与牵引车1上的真空设备相连；前端码垛机3-2和后端码垛机3-3分别设置在位于支撑架前后端外侧的车厢 9底面上；横向轨道5设置在位于后端码垛机3-3外侧的车厢9底面上；机械臂4以能够沿横向轨道5移动的方式安装在横向轨道5上；控制系统7分别与链带传输装置3-1、前端码垛机3-2、后端码垛机3-3和机械臂4电连接。

所述的气动吸盘装置3-4包括连接管3-4-1、缓冲连接器3-4-2 和橡胶真空吸盘3-4-3；连接管3-4-1为网格状管路，设在链带传输装置3-1的上方，底面上相对应于链带传输装置3-1上电池的部位形成有多个开孔，每个开孔通过一个缓冲连接器3-4-2连接一个橡胶真空吸盘3-4-3，并且连接管3-4-1与真空设备相连。

所述的前端码垛机3-2和后端码垛机3-3结构相同，均包括竖直轨道3-3-1、水平滑轨3-3-2、轴承3-3-3、磁吸板3-3-5、底座3-3-6 及平台3-3-7；车厢9的前和后端两侧面上分别安装两根平行设置的竖直轨道3-3-1；每根水平滑轨3-3-2的两端分别以能上下移动的方式安装在位于两侧面上相同部位的两根竖直轨道3-3-1上；底座 3-3-6以能左右移动的方式安装在两根水平滑轨3-3-2上；平台3-3-7 通过轴承3-3-3连接在底座3-3-6上，因此平台3-3-7能够进行360 度旋转，顶面上间隔设有三个凹槽，两个相邻凹槽之间安装一个滚轴3-3-4，可有效避免电池移动过程中的磨损；磁吸板3-3-5以移动的方式垂直设置在平台3-3-7的一端，用于吸取满电电池，推出空电电池。

所述的机械臂4为六轴机械臂，包括末端4-1、定位装置4-2、支座4-3和手臂4-4；支座4-3以能沿横向轨道5移动的方式安装在横向轨道5上，并且上部为可旋转式结构，因此能够进行360度旋转；手臂4-4包括通过肘关节连接的大臂和小臂，其中大臂的下端铰接在支座4-3上；末端4-1包括末端磁吸板4-1-1、三条货叉4-1-2和侧面挡板4-1-3；侧面挡板4-1-3为由后端板和两侧板构成的U形板，前端开口，后端铰接在小臂的上端，用于防止运行过程中电池滑落；三条货叉4-1-2平行设置，后端连接在侧面挡板4-1-3的后端板底部，用于托取承载电池；末端磁吸板4-1-1安装在货叉4-1-2的顶面后部，为电动液压式结构，因此能够沿货叉4-1-2的顶面前后移动，用于吸取电池和推动电池；定位装置4-2包括摄像头和距离检测传感器，均安装于侧面挡板4-1-3上。

所述的距离检测传感器为三组，间隔距离安装在侧面挡板4-1-3 的后端板上端。

所述的车厢9的底面后端形成有一个阶台，并且阶台的高度低于前部的高度，横向轨道5和机械臂4安装在阶台上，这样易于机械臂 4的操作。

所述的控制系统7还与换电站内的计算机无线连接。

所述的车载式移动换电站还包括消防系统8，消防系统8为放置在车厢9内部前端的干粉灭火器以及安装在车厢9顶部的排风扇。

所述的车载式移动换电站还包括设置在车厢9后部的紧急制动器6，用于紧急情况下的系统制动。

现将本实用新型提供的车载式移动换电站的使用方法阐述如下：

使用前，本实用新型提供的车载式移动换电站上位于顶层中间一列的链带传输装置3-1不放置电池，用于将空电电池从车厢9的后端运至前端。在换电站内，在其余每列链带传输装置3-1上放置多块满电电池，并利用气动吸盘装置3-4采用抽真空的方式将所有满电电池锁定；

当用户需要更换电池时，首先通过APP下单，换电站内的计算机上将显示出用户的电动汽车上电池信息，当工作人员确认可以进行换电服务时，接单，然后本车载式移动换电站和电动汽车根据导航到达指定位置后，将电动汽车侧边的电池舱门打开。

将本车载式移动换电站上车厢9后端的门打开，在控制系统7的控制下，利用支座4-3使机械臂4旋转90度到外侧，然后使机械臂 4沿横向轨道5左右移动，同时利用摄像头进行扫描，当摄像头识别到机械臂4整体与电池舱对齐时，停止机械臂4的移动，由此完成初步定位。之后通过手臂4-4使末端4-1靠近电动汽车上的电池，此时，利用三组距离检测传感器分别检测各自所在的点到电池表面的角度和距离，并将检测数据传输给控制系统7。控制系统7根据每组距离检测传感器所在的点到电池靠近末端4-1端面的角度和距离，利用三点一面的原理计算出三个距离的调整量，然后根据上述调整量调整机械臂4的微小移动，以此进行准确定位。

准确定位后，在控制系统7的控制下，使机械臂4上的货叉4-1-2 从空电电池底部插入而将空电电池解锁，并利用末端磁吸板4-1-1将空电电池吸出并固定。

机械臂4旋转并调整至其上货叉4-1-2位于后端码垛机3-3平台 3-3-7正上方，并与平台3-3-7上的凹槽对齐，然后下降直至电池置于平台3-3-7上，抽出货叉4-1-2，之后利用磁吸板3-3-5将空电电池固定，然后使底座3-3-6连同其上的部件和空电电池沿竖直轨道3-3-1及水平滑轨3-3-2向上及左右移动至顶层中间一列的链带传输装置3-1处，并旋转90度使平台3-3-7上的磁吸板3-3-5一侧向后，使平台3-3-7与该链带传输装置3-1齐平。使该链带传输装置3-1上方的气动吸盘装置3-4解锁，启动该链带传输装置3-1并使其向前转动，利用磁吸板3-3-5并借助滚轴3-3-4将空电电池推至该链带传输装置3-1上，并由该链带传输装置3-1带至前端。

同时，在控制系统7的控制下，使后端码垛机3-3上的底座3-3-6 连同其上的部件沿竖直轨道3-3-1及水平滑轨3-3-2向上及左右移动至将要输出满电电池的某一列链带传输装置3-1处。

在控制系统7的控制下，将要输出满电电池的链带传输装置3-1 开始向后运行，当满电电池移动至后端码垛机3-3的平台3-3-7上后，前端码垛机3-2将空电电池送至相应空位。

后端码垛机3-3上的平台3-3-7旋转90度，然后由机械臂4上的货叉4-1-2从平台3-3-7上的满电电池底部插入，并利用末端磁吸板4-1-1将满电电池吸至货叉4-1-2上并固定。之后旋转180度并对准电动汽车的电池舱门，然后将满电电池装入电池舱，上锁恢复电气连接，最后将机械臂4上的货叉4-1-2抽出，电池舱门关闭。机械臂 4归位，利用气动吸盘装置3-4紧固住电池，立体库3停止工作。

综上所述，本实用新型提供的车载式移动换电站将立体库、链带传输装置、机械臂、控制系统等单元高度集成，结构布局合理，实用性强，工作地点灵活，通过数据交互，使各个系统配合流畅，大大提高了换电效率。本实用新型的实施，对新能源汽车的发展具有重要的意义。

上面结合图例对本实用新型进行了描述，仅仅是示意性的，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，若本领域其他技术人员结合本实用新型做出变形，均属于本实用新型的保护之内。

Claims (9)

1.一种车载式移动换电站，其特征在于：所述的车载式移动换电站包括牵引车(1)和连接在牵引车(1)后端的厢式半挂车(2)；所述的厢式半挂车(2)包括车厢(9)及设置在车厢(9)内部的立体库(3)、机械臂(4)、横向轨道(5)和控制系统(7)；车厢(9)为密闭式结构，后端设有门，前端设有紧急维修通道入口；立体库(3)位于车厢(9)的中部，包括支撑架、链带传输装置(3-1)、前端码垛机(3-2)、后端码垛机(3-3)和气动吸盘装置(3-4)；支撑架上设有多层多列的堆栈式链带传输装置(3-1)，并且链带传输装置(3-1)沿前后方向运转，每列链带传输装置(3-1)上存放多块电池；每层链带传输装置(3-1)上方设置一套气动吸盘装置(3-4)，并且气动吸盘装置(3-4)与牵引车(1)上的真空设备相连；前端码垛机(3-2)和后端码垛机(3-3)分别设置在位于支撑架前后端外侧的车厢(9)底面上；横向轨道(5)设置在位于后端码垛机(3-3)外侧的车厢(9)底面上；机械臂(4)以能够沿横向轨道(5)移动的方式安装在横向轨道(5)上；控制系统(7)分别与链带传输装置(3-1)、前端码垛机(3-2)、后端码垛机(3-3)和机械臂(4)电连接。

2.根据权利要求1所述的车载式移动换电站，其特征在于：所述的气动吸盘装置(3-4)包括连接管(3-4-1)、缓冲连接器(3-4-2)和橡胶真空吸盘(3-4-3)；连接管(3-4-1)为网格状管路，设在链带传输装置(3-1)的上方，底面上相对应于链带传输装置(3-1)上电池的部位形成有多个开孔，每个开孔通过一个缓冲连接器(3-4-2)连接一个橡胶真空吸盘(3-4-3)，并且连接管(3-4-1)与真空设备相连。

3.根据权利要求1所述的车载式移动换电站，其特征在于：所述的前端码垛机(3-2)和后端码垛机(3-3)结构相同，均包括竖直轨道(3-3-1)、水平滑轨(3-3-2)、轴承(3-3-3)、磁吸板(3-3-5)、底座(3-3-6)及平台(3-3-7)；车厢(9)的前和后端两侧面上分别安装两根平行设置的竖直轨道(3-3-1)；每根水平滑轨(3-3-2)的两端分别以能上下移动的方式安装在位于两侧面上相同部位的两根竖直轨道(3-3-1)上；底座(3-3-6)以能左右移动的方式安装在两根水平滑轨(3-3-2)上；平台(3-3-7)通过轴承(3-3-3)连接在底座(3-3-6) 上，顶面上间隔设有三个凹槽，两个相邻凹槽之间安装一个滚轴(3-3-4)；磁吸板(3-3-5)以移动的方式垂直设置在平台(3-3-7)的一端。

4.根据权利要求1所述的车载式移动换电站，其特征在于：所述的机械臂(4)为六轴机械臂，包括末端(4-1)、定位装置(4-2)、支座(4-3)和手臂(4-4)；支座(4-3)以能沿横向轨道(5)移动的方式安装在横向轨道(5)上，并且上部为可旋转式结构；手臂(4-4)包括通过肘关节连接的大臂和小臂，其中大臂的下端铰接在支座(4-3)上；末端(4-1)包括末端磁吸板(4-1-1)、三条货叉(4-1-2)和侧面挡板(4-1-3)；侧面挡板(4-1-3)为由后端板和两侧板构成的U形板，前端开口，后端铰接在小臂的上端；三条货叉(4-1-2)平行设置，后端连接在侧面挡板(4-1-3)的后端板底部；末端磁吸板(4-1-1)安装在货叉(4-1-2)的顶面后部，为电动液压式结构；定位装置(4-2)包括摄像头和距离检测传感器，均安装于侧面挡板(4-1-3)上。

5.根据权利要求4所述的车载式移动换电站，其特征在于：所述的距离检测传感器为三组，间隔距离安装在侧面挡板(4-1-3)的后端板上端。

6.根据权利要求1所述的车载式移动换电站，其特征在于：所述的车厢(9)的底面后端形成有一个阶台，并且阶台的高度低于前部的高度，横向轨道(5)和机械臂(4)安装在阶台上。

7.根据权利要求1所述的车载式移动换电站，其特征在于：所述的控制系统(7)还与换电站内的计算机无线连接。

8.根据权利要求1所述的车载式移动换电站，其特征在于：所述的车载式移动换电站还包括消防系统(8)，消防系统(8)为放置在车厢(9)内部前端的干粉灭火器以及安装在车厢(9)顶部的排风扇。

9.根据权利要求1所述的车载式移动换电站，其特征在于：所述的车载式移动换电站还包括设置在车厢(9)后部的紧急制动器(6)。

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