CN217197756U - 一种车载充电系统、换电机构及矿用宽体自卸车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车载充电系统、换电机构及矿用宽体自卸车，其中，车载充电系统包括换电底座和换电框架，换电底座设于矿用矿体自卸车的车辆主体上，换电框架上设置有插装口，并通过锁定装置与换电底座可锁止连接。换电机构也设于车辆主体上，通过侧向插取换电框架，将换电框架转移至充电位置进行充电，转运过程中，换电框架平稳无摆动，不存在安全隐患，解决了现有技术顶部吊装形式导致安全隐患大的问题。

Description

一种车载充电系统、换电机构及矿用宽体自卸车

技术领域

本实用新型涉及矿用宽体自卸车技术领域，尤其涉及一种车载充电系统、换电机构及矿用宽体自卸车。

背景技术

近年来，随着新能源汽车换电技术的蓬勃发展，矿用宽体自卸车作为一种重要的矿山运输设备，也逐渐向着新能源方向发展，纯电动矿用宽体自卸车以其具有高能效、高环保的优点，在矿山运输领域得到了广泛应用。

由于煤矿所处地域地形复杂，矿用宽体自卸车在工作时需要反复爬坡，在重载爬坡时，纯电动矿用宽体自卸车的电量消耗较块，进而需要频繁充电，且每次充电需耗费较长时间。而受蓄电池材料限制，单次充电蓄电池使用时间很难延长。据此，需在缩短充电时长或更换电池效率方面进行改进，而相较于充电方式，将已经充满电的蓄电池进行更换所消耗的时长更短，车辆能很快投入作业。

但目前对蓄电池框架进行更换采用的是顶部吊装的方式，采用柔性钢索结构，在换电过程中受钢索自然摆动影响，体积大、笨重的电池组容易因摆动而造成安全性事故，存在安全隐患。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供一种车载充电系统、换电机构及矿用宽体自卸车，更换电池时，换电机构侧向插取车载充电系统，代替了现有的顶部吊装方式，解决了现有技术顶部吊装方式摆动大，存在安全隐患的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种车载充电系统、换电机构及矿用宽体自卸车，具体技术方案如下：

一种车载充电系统，包括：

换电底座；

换电框架，用于存放蓄电池，换电框架上设置有插装口；

换电框架还通过锁定装置与换电底座可锁止连接。

进一步地，锁定装置包括第一锁定件和第二锁定件；

第一锁定件设于换电底座上，第二锁定件设于换电框架上；

第一锁定件能够与第二锁定件锁定连接或解除锁定连接。

优选地，第一锁定件为圆锥锁止机构，包括：

第一直线运动单元；

圆锥筒，圆锥筒的外周设置有多个滚珠，多个滚珠能够与第二锁定件卡接；

滑动件，滑动连接于圆锥筒内，并与第一直线运动单元相连；

滑动件的外周还设置有用于容纳多个滚珠的第一凹槽。

优选地，第二锁定件为环形结构，环形结构的外周还设有用于容纳多个滚珠的第二球形凹槽。

优选地，第一直线运动单元为液压缸、气缸、电动缸、滚珠丝杠或齿轮齿条的任意一种。

一种换电机构，用于更换上述车载充电系统，包括：

夹叉；

旋转平台，夹叉通过高度举升装置设于旋转平台上，旋转平台适于带动高度举升装置和夹叉同步转动；

移动平台，旋转平台设于移动平台上，移动平台工作能够带动旋转平台、高度举升装置和夹叉同步移动。

进一步地，移动平台包括：

第二直线运动单元；

导轨，与第二直线运动单元相平行；

第一平台，滑动连接于导轨上，并与第二直线运动单元相连，旋转平台设于第一平台上。

优选地，第二直线运动单元为液压缸、气缸、电动缸、滚珠丝杠或齿轮齿条的任意一种。

进一步地，旋转平台包括：

旋转电机；

主动齿轮，固定套设于旋转电机动力输出轴的外周；

回转支撑轴承，设于第一平台上，并与主动齿轮相啮合；

第二平台，设于回转支撑轴承的上方，高度举升装置设于第二平台上；

旋转电机工作能够带动与主动齿轮相啮合的回转支撑轴承转动，进而带动高度举升装置和夹叉同步转动。

一种矿用宽体自卸车，包括：

车辆主体；

上述换电机构，换电机构设于车轮主体上；

上述车载充电系统，车载充电系统的充电底座设于车辆主体上，换电机构的夹叉插设于充电框架的插装口内，以对充电框架进行更换。

(三)有益效果

本实用新型提供的车载充电系统、换电机构及矿用宽体自卸车，解决了现有技术的不足。

本实用新型中，车载充电系统包括换电底座和换电框架，充电底座设于车辆主体上，换电框架与换电底座可锁止连接。当需要对电池进行更换时，解除换电框架与换电底座的锁止连接，通过换电机构侧向插取换电框架，控制高度举升装置启动，带动夹叉将换电框架拔出，然后控制旋转平台旋转，将换电框架转移至换电框架存放位置进行充电，最后再通过换电机构将装有充好电的蓄电池的换电框架安装于充电底座上，完成蓄电池的更换。本实用新型通过侧向插取换电框架，代替了现有的顶部吊装形式，转运平稳且无摆动，从而有效避免了安全隐患。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定，在附图中：

图1为具体实施方式中车载换电系统的结构示意图；

图2为具体实施方式中锁定装置的结构示意图；

图3为具体实施方式中换电机构的结构示意图；

图4为具体实施方式中换电机构的局部结构剖视图；

图5为具体实施方式中移动平台的局部结构示意图。

【附图标记说明】

1、车载充电系统；110、换电底座；

120、换电框架；121、插装口；

130、第一锁定件；131、圆锥筒；132、滑动件；133、第一直线运动单元；134、滚珠；135、第一凹槽；

140、第二锁定件；141、第二凹槽；

2、换电机构；

210、夹叉；220、高度举升装置；

230、移动平台；231、导轨；232、第一平台；233、直线电机；234、螺杆；235、螺母；

240、旋转平台；241、旋转电机；242、主动齿轮；243、回转支撑轴承；244、第二平台；

3、车辆主体。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的优选实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“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，因此不能理解为对本实施例保护范围的限制。

参见图1至图5，根据本申请的实施例，一种车载充电系统1、换电机构2及矿用宽体自卸车。其中，车载充电系统1和换电机构2均设于矿用宽体自卸车的车辆主体3上，并位于车头和车厢之间，换电机构2用于对车载充电系统1进行更换。

具体地，如图1所示，车载充电系统1包括换电底座110和换电框架120，换电底座110设于车辆主体3上，换电框架120用于存放蓄电池，换电框架120上还设置有插装口121，插装口121用于供换电机构2插取使用，换电框架120还通过锁定装置与换电底座110锁止连接或解除锁止连接。本实施例通过换电机构2侧向插取方式对换电框架120进行更换，更换平稳、无摆动，从而有效避免了安全隐患。

具体换电时，解除换电框架120与换电底座110的锁止连接关系，通过换电机构2侧向插取换电框架120，控制换电机构2向上拉动换电框架120，将换电框架120抬起，再通过换电机构2将换电框架120转移至充电位置进行充电。然后通过换电机构2插取充好电的换电框架120，将充好电的换电框架120安装于换电底座110上，最终通过锁定装置建立换电框架120和换电底座110的锁止连接关系。完成换电后，矿用宽体自卸车可立刻投入使用，相较于现场充电方式，所耗费的时间更短，具有较高的更换效率。

本公开实施例中，换电框架120具有集成化，将蓄电池、冷却系统及充电系统集成为一体，换电时，可进行整体更换，且可对多个蓄电池同时进行充电，节省了蓄电池的拆装时间。

换电框架120的主体框架为钢性结构，通过方钢、圆钢或槽钢等焊接而成，换电框架120上设置有多个蓄电池存放格，蓄电池放置于存放格内，并通过电池罩进行防护。主体框架上还设置有充电插口，充电插口与蓄电池和充电系统相连，充电插口用于外接电源，通过外接电源向蓄电池进行充电。

本实施例的冷却系统可以为风冷、水冷或液氮冷却等任意现有冷却系统，本实施例不做具体限定，冷却系统用于对蓄电池进行冷却，将蓄电池使用过程中产生的热量及时散出，避免高温对绝缘件的损坏，进而延长换点框架的使用寿命。

进一步地，如图2所示，本实施例的锁定装置包括第一锁定件130和第二锁定件140。第一锁定件130设于换电底座110上，第二锁定件140设于换电框架120上，第一锁定件130能够与第二锁定件140可锁止连接。

需要说明的是，第一锁定件130与第二锁定件140的连接关系为插拔式锁止连接，第一锁定件130和第二锁定件140的锁止连接可以为卡接或磁性连接等其它便于拆卸的锁止连接关系，可进行手动解除、自动解除或借用其它工具解除，锁止连接关系解除后，通过换电机构2向上拉动换电框架120，使换电框架120脱离换电底座110。

作为优选方案，第一锁定件130为圆锥锁止机构，包括圆锥筒131、滑动件132和第一直线运动单元133，圆锥筒131垂直设于换电底座110上，圆锥筒131的外周设置有多个滚珠134，多个滚珠134与第二锁定件140活动卡接。滑动件132滑动连接于圆锥筒131内，滑动件132的外周还设有用于容纳多个滚珠134的第一凹槽135，滑动件132与第一直线运动单元133相连，第一直线运动单元133工作时能够带动滑动件132沿圆锥筒131滑动。

在本公开实施例中，换电底座110上设置有安装口，圆锥筒131焊接或通过螺栓固定于换电底座110的安装口位置，多个滚珠134可自由滚动地设于圆锥筒131的外周，当换电框架120底座与换电底座110锁止连接时，滚珠134与第二锁定件140相卡接。

滑动件132为圆筒状，第一直线运动单元133设于滑动件132内，底部与换电底座110相连，动力输出端与滑动件132相连，第一直线运动单元133工作时，能够带动滑动件132沿圆锥筒131滑动。本实施例的第一直线运动单元133为直线运动机构，可以为气缸、液压缸、电缸或电机带动的滚珠134丝杠、齿轮齿条中的任意一种。为便于控制及操作，本实施例的第一直线运动单元133优选为伺服电缸。

作为其中一种实施方式，本实施例的第二锁定件140为圆环结构，换电框架120上对应设置有锥形孔，圆环结构置于安装孔内，圆环结构的内圈还设置有用于容纳滚珠134的第二凹槽141。换电框架120与换电底座110锁止连接时，锥形筒置于锥形孔内，滚珠134卡接于第二凹槽141内。

其中，第一凹槽135和第二凹槽141的截面均为半球形，以方便滚珠134的滚入与滚出。

当需要解除换电框架120与换电底座110的锁止关系时，控制第一直线运动单元133启动，第一直线运动单元133带动滑动件132沿锥形筒滑动，当第一凹槽135位于滚珠134位置时，第一直线运动单元133停止，可通过换电机构2向上拉拔换电框架120，第二锁定件140推动滚珠134由第二凹槽141滚出并滚动至第一凹槽135内，解除滚珠134与第二锁定件140的卡接关系，进而解除第一锁定件130和第二锁定件140的锁止关系，以进行换电。换电结束，当需要建立换电框架120与换电底座110的锁止连接时，控制第一直线运动单元133启动，第一直线运动单元133推动滑动件132向上运动，推动滚珠134滚出第一凹槽135，并滚动至第二凹槽141内，实现换电框架120与换电底座110的锁止连接。

本实施例的第一锁定件130和第二锁定件140插拔式结构设计，紧靠控制第一直线运动单元133的启动和停止，就可实现换电框架120与换电底座110的锁止连接及解除锁止连接，非常便于操作，且所耗费的时间较短，进而提升了换电效率。

基于上述车载充电系统1的具体结构，如图3所示，本实施例还提供了一种换电机构2，用于对车载充电系统1进行插取式更换，包括夹叉210、旋转平台240和移动平台230。其中，移动平台230设于车辆主体3上，旋转平台240设于移动平台230上，夹叉210通过高度举升装置220设于旋转平台240上，高度举升装置220适于带动夹叉210升高或降低。其中，移动平台230适于带动旋转平台240、高度举升装置220和夹叉210同步移动，旋转平台240适于带动高度举升装置220和夹叉210同步转动。

换电时，控制移动平台230启动，带动旋转平台240、高度举升装置220和夹叉210向远离换电框架120的方向移动，通过高度举升装置220调整夹叉210的高度，使夹叉210正对换电框架120插装口121位置。然后控制移动平台230向靠近换电框架120的方向移动，使夹叉210插设于插装口121位置，解除换电框架120与换电底座110的锁止连接关系，通过高度举升装置220向上拉拔换电框架120，使换电框架120脱离换电底座110，控制旋转平台240启动，旋转平台240带动换电框架120转动至充电位置，控制高度举升装置220下降将换电框架120停放在充电位置。

本实施例移动平台230、旋转平台240和高度举升装置220的设置，实现了换电框架120的插取式更换，更换过程中，换电框架120平稳无摆动，无安全隐患。

本公开实施例中，高度举升装置220为卷扬机，通过卷扬机带动换电框架120上、下移动，卷扬机为现有结构，本实施例不做具体描述。

进一步地，如图3、图4及图5所示，本实施例的移动平台230包括第一平台232、第二直线运动单元和导轨231。其中，第二直线运动单元与导轨231相平行，均设于车辆主体3上，第一平台232滑动连接于导轨231上，并与第二直线运动单元相连，第二直线运动单元工作能够带动第一平台232及设于第一平台232上的旋转平台240、高度举升装置220和夹叉210同步移动。

其中，第二直线运动单元为气缸、液压缸、电动缸以及电机带动的滚珠134丝杠或齿轮齿条的任意一种。

作为优选方案，第二直线运动单元优选为滚珠丝杠结构，具体包括直线电机233、螺杆234和螺母235，螺杆234两端通过轴承座固定于车辆主体3上，其中一端通过联轴器与直线电机233相连，螺母235螺纹连接于螺杆234的外周，并与第一平台232相连，直线电机233工作时带动螺杆234转动，螺母235沿螺杆234一端，进而带动与螺母235相连的第一平台232移动。本实施例直线运动单元的滚珠134丝杠结构具有占用空间小，便于控制的优点。

进一步地，如图3及图4所示，本实施例的旋转平台240包括回转支撑轴承243、旋转电机241、主动齿轮242和第二平台244。其中，回转支撑轴承243设于第一平台232上，主动齿轮242与回转支撑轴承243相啮合，并固定套设于旋转电机241的动力输出轴的外周，第二平台244设于回转支撑轴承243上，高度举升装置220及夹叉210均设于第二平台244上。旋转电机241工作带动齿轮旋转，带动与主动齿轮242相啮合的回转支撑轴承243转动，进而带动高度举升装置220和夹叉210同步转动，从而将换电框架120在车辆主体3和充电位置间进行转运。

本实施例，旋转平台240的设置，缩小了车辆主体3的顶部空间，代替了现有夹叉210的悬臂式提拉结构设计方式，车厢无需翻转，不占用车厢顶部空间，以便于后续在车厢上加装防尘罩，整车布置更加简单。

需要说明的是，本实施例的回转支撑轴承243兼具齿轮和轴承，为工程机械中常用回转支撑结构，为成品外购件，因此，本实施例对其结构不做具体描述。

上述为本实施例车载充电系统1、换电机构2及矿用宽体自卸车的具体结构，通过换电机构2侧向插取车载充电系统1，并对其进行更换，具有较高的换电效率，且换电时车厢无需翻转，便于后续防尘罩的设计及安装，且简化了整车结构。

以上所述，仅为本实用新型的较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种车载充电系统，其特征在于，包括：

换电底座(110)；

换电框架(120)，用于存放蓄电池，所述换电框架(120)上设置有插装口(121)；

所述换电框架(120)还通过锁定装置与所述换电底座(110)可锁止连接。

2.根据权利要求1所述的车载充电系统，其特征在于，所述锁定装置包括第一锁定件(130)和第二锁定件(140)；

所述第一锁定件(130)设于所述换电底座(110)上，所述第二锁定件(140)设于所述换电框架(120)上，所述第一锁定件(130)能够与所述第二锁定件(140)锁定连接或解除锁定连接。

3.根据权利要求2所述的车载充电系统，其特征在于，所述第一锁定件(130)为圆锥锁止机构，包括：

第一直线运动单元(133)；

圆锥筒(131)，所述圆锥筒(131)的外周设置有多个滚珠(134)，多个所述滚珠(134)能够与所述第二锁定件(140)卡接；

滑动件(132)，滑动连接于所述圆锥筒(131)内，并与所述第一直线运动单元(133)相连；

所述滑动件(132)的外周还设置有用于容纳多个所述滚珠(134)的第一凹槽(135)。

4.根据权利要求3所述的车载充电系统，其特征在于，所述第二锁定件(140)为环形结构，所述环形结构的外周还设有用于容纳多个所述滚珠(134)的第二凹槽(141)。

5.根据权利要求3所述的车载充电系统，其特征在于，所述第一直线运动单元(133)为液压缸、气缸、电动缸、滚珠丝杠或齿轮齿条的任意一种。

6.一种换电机构，用于更换权利要求1至5任一项所述的车载充电系统(1)，其特征在于，包括：

夹叉(210)；

旋转平台(240)，所述夹叉(210)通过高度举升装置(220)设于所述旋转平台(240)上，所述旋转平台(240)适于带动所述高度举升装置(220)和所述夹叉(210)同步转动；

移动平台(230)，所述旋转平台(240)设于所述移动平台(230)上，所述移动平台(230)工作能够带动所述旋转平台(240)、所述高度举升装置(220)和所述夹叉(210)同步移动。

7.根据权利要求6所述的换电机构，其特征在于，所述移动平台(230)包括：

第二直线运动单元；

导轨(231)，与所述第二直线运动单元相平行；

第一平台(232)，滑动连接于所述导轨(231)上，并与所述直线运动单元相连，所述旋转平台(240)设于所述第一平台(232)上。

8.根据权利要求7所述的换电机构，其特征在于，所述第二直线运动单元包括为液压缸、气缸、电动缸、滚珠丝杠或齿轮齿条的任意一种。

9.根据权利要求7所述的换电机构，其特征在于，所述旋转平台(240)包括：

旋转电机(241)；

主动齿轮(242)，固定套设于所述旋转电机(241)动力输出轴的外周；

回转支撑轴承(243)，设于所述第一平台(232)上，并与所述主动齿轮(242)相啮合；

第二平台(244)，设于所述回转支撑轴承(243)的上方，所述高度举升装置(220)设于所述第二平台(244)上；

所述旋转电机(241)工作能够带动与所述主动齿轮(242)相啮合的所述回转支撑轴承(243)转动，进而带动所述高度举升装置(220)和所述夹叉(210)同步转动。

10.一种矿用宽体自卸车，其特征在于，包括：

车辆主体(3)；

权利要求6至9任一项所述的换电机构(2)，所述换电机构(2)设于所述车辆主体(3)上；

权利要求1至5任一项所述的车载充电系统(1)，所述车载充电系统(1)的所述换电底座(110)设于所述车辆主体(3)上，所述换电机构(2)的所述夹叉(210)插设于所述换电框架(120)的所述插装口(121)内，以对所述换电框架(120)进行更换。

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