CN217259665U - 一种换电柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种换电柜，包括多个充电仓位、多个缓存仓位、换电部及移位部，充电仓位用于对亏电电池进行充电，缓存仓位用于亏电电池和满电电池的中转，换电部用于接纳从车辆的电池仓内取出的亏电电池并将亏电电池放入缓存仓位内，和接纳从缓存仓位取出的满电电池并将满电电池装入车辆的电池仓内，移位部与换电部连接，用于使换电部在充电仓位和缓存仓位之间移动。该换电柜能够缩短车辆的换电时间，提高换电效率。

Description

一种换电柜

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种换电柜。

背景技术

目前，随着电动汽车的大规模发展，电动汽车的换电市场逐步兴起，现在技术中，车辆在需要换电的情况下，需要通过换电柜更换与电动汽车供电系统相匹配的电池包，因此，需要具有标准化及互换性的一整套换电设备(包括车底电池仓、电池包及换电柜)，从而满足不同类型车辆的换电需求。

由于现阶段新能源汽车中电池包电能转化成机械能的效率与燃油的转化效率相比仍有差距，为了提供足够的能量，电池包一般体积和质量都相对较大，因此，这对换电机构和换电柜仓储空间的设计具有较高要求，并且会增加换电过程的时间，导致换电效率低下；且在现有的换电流程中，换电装置需要先接到电动汽车内需更换的电池，并将其移动到换电柜内计算机指定进行仓储和充电的位置后，再将需要被更换的电池移动进电动汽车的电池仓内，这样一定程度上增加了计算机的计算量和任务量，导致换电效率低下。

本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本申请背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

实用新型内容

针对背景技术中指出的问题，本实用新型提出一种换电柜，提高电动汽车的换电效率。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：

本实用新型提供一种换电柜，包括：

多个充电仓位，用于对亏电电池进行充电；

多个缓存仓位，用于亏电电池和满电电池的中转；

换电部，用于接纳从车辆的电池仓内取出的亏电电池并将所述亏电电池放入所述缓存仓位内，和接纳从所述缓存仓位取出的满电电池并将所述满电电池装入车辆的所述电池仓内；

移位部，与所述换电部连接，用于使所述换电部在所述充电仓位和所述缓存仓位之间移动。

本申请一些实施例中，所述缓存仓位包括用于存储亏电电池的第一缓存仓位和用于存储满电电池的第二缓存仓位；

至少具有一部分所述第一缓存仓位和一部分所述第二缓存仓位设于所述换电柜靠下方的位置。

本申请一些实施例中，所述充电仓位、所述第一缓存仓位及所述第二缓存仓位在所述换电柜的内部呈矩阵式分布；

所述换电部和所述移位部设于所述充电仓位、所述第一缓存仓位及所述第二缓存仓位的前部。

本申请一些实施例中，所述移位部包括横向移位部和竖向移位部，所述换电部设于所述竖向移位部上；

所述横向移位部带动所述竖向移位部在水平方向上往复运动，所述竖向移位部带动所述换电部在竖直方向上往复运动。

本申请一些实施例中，所述横向移位部包括横向驱动部和横向移位架，所述横向移位架设于所述充电仓位和所述缓存仓位的前部，所述横向驱动部驱动所述横向移位架水平运动；

所述竖向移位部包括竖向驱动部和竖向移位架，所述竖向移位架滑动设于所述横向移位架上，所述竖向驱动部驱动所述竖向移位架竖直运动；

所述换电部设于所述竖向移位架上。

本申请一些实施例中，所述竖向移位架朝向所述换电柜的前侧延伸；

所述换电部滑动设于所述竖向移位架上，所述换电部可以在水平方向上前后运动。

本申请一些实施例中，所述换电部包括换电仓体，所述换电仓体内设有前后两端贯通的电池容纳腔，所述换电仓体设于所述移位部上；

所述电池容纳腔与车辆的电池仓正对以允许电池在所述电池容纳腔和所述电池仓之间进/出；

所述电池容纳腔与所述缓存仓位正对以允许电池在所述电池容纳腔和所述缓存仓位之间进/出。

本申请一些实施例中，所述换电部还包括安装架，通过回转支承将所述安装架设于所述换电仓体的顶部，所述安装架与所述移位部连接；

所述安装架上设有主动齿轮，所述主动齿轮与所述回转支承的外周齿圈啮合，以驱动所述换电仓体在水平面内转动。

本申请一些实施例中，所述安装架与所述移位部之间滑动连接，所述安装架可以在水平方向上前后运动。

本申请一些实施例中，围成所述电池容纳腔的底壁上设有滚动部，所述滚动部与位于所述电池容纳腔内的电池滚动接触。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：

本申请所公开的换电柜中，缓存仓位用于放置从车辆上取出的亏电电池和充满电的满电电池，保证缓存仓位内始终放置有满电电池，车辆来换电时，先直接将车辆内的亏电电池放置到就近的缓存仓位的空位处，再直接将缓存仓位内的满电电池更换进车辆内，车辆换电完成即可离开，在用户离开后，换电柜内部再执行缓存仓位内亏电电池与充电仓位内满电电池的中转，通过上述换电流程，解决了现有技术中用户需要在换电柜旁等待电池充电过程的问题，大大缩短用户更换电池的时间，提高换电效率。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据实施例的换电柜内充电仓位和缓存仓位的布局结构示意图；

图2为根据实施例的换电柜的结构示意图；

图3为根据实施例的换电柜的爆炸图；

图4为根据实施例的换电部和移位部的局部结构示意图；

图5为根据实施例的换电部和竖向移位架的结构示意图

图6为根据实施例的换电部和竖向移位架的爆炸图；

图7为根据实施例的换电部的结构示意图。

附图标记：

100-充电仓位；

200-缓存仓位；

300-换电部，310-换电仓体，311-电池容纳腔，312-滚动部，313-直线位移模组，320-安装架，321-第六滑动部，322-齿条，330-回转支承，331-外周齿圈，340-第三电机，350-第一主动齿轮；

400-横向移位部，410-横向移位架，411-第二滑动部，412-第三滑动部，420-横向驱动部，421-第一电机，422-第一丝杠；

500-竖向移位部，510-竖向移位架，511-第四滑动部，512-第五滑动部，520-竖向驱动部，521-第二电机，522-第二丝杠，530-第四电机，540-第二主动齿轮；

600-框架结构；

700-前框架，710-第一滑动部。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

本实施例公开一种换电柜，应用于电动汽车领域。

参照图1至图4，换电柜主要包括充电仓位100、缓存仓位200、换电部300及移位部等组成。

充电仓位10具有多个，用于对亏电电池进行充电。

缓存仓位200具有多个，用于亏电电池和满电电池的中转，也即，从车辆的电池仓内取出的亏电电池先放置到缓存仓位200内，然后由缓存仓位200转移至充电仓位100进行充电；充电仓位100内充满电的满电电池先转移至缓存仓位200内，然后由缓存仓位200转移至车辆的电池仓内。

换电部300用于接纳从车辆的电池仓内取出的亏电电池，并将亏电电池放入缓存仓位200内，和接纳从缓存仓位200取出的满电电池并将满电电池装入车辆的电池仓内，和中转缓冲仓位200和充电仓位100之间的电池。

移位部与换电部300连接，用于使换电部300在充电仓位100和缓存仓位200之间移动，以通过换电部300实现缓冲仓位200和充电仓位100之间电池的中转。

换电柜对车辆的换电池流程如下：

用户将车辆停到换电柜要求的指定位置；

换电柜的控制中心计算出缓存仓位200内可以暂存更换下的亏电电池的空位坐标和缓存仓位200内需要更换进车辆内的满电电池的坐标；

换电部300在移位部的作用下运动，接纳从车辆的电池仓内取出的亏电电池，并移动到缓存仓位200内的空位坐标处放置；

换电部300在移位部的作用下运动，接纳从缓存仓位200内取出的满电电池，并将满电电池装入车辆的电池仓内；

换电柜完成一次换电流程，并和用户交互，用户离开；

在下一个用户触发换电流程前，通过换电部300和移位部将缓存仓位200内的亏电电池转移到充电仓位100内进行充电，将充电仓位100内的满电电池转移到缓存仓位200内放置。

缓存仓位200用于放置从车辆上取出的亏电电池和充满电的满电电池，保证缓存仓位200内始终放置有满电电池，车辆来换电时，先直接将车辆内的亏电电池放置到就近的缓存仓位200的空位处，再直接将缓存仓位200内的满电电池更换进车辆内，车辆换电完成即可离开，在用户离开后，换电柜内部再执行缓存仓位200内亏电电池与充电仓位100内满电电池的中转，通过上述换电流程，解决了现有技术中用户需要在换电柜旁等待电池充电过程的问题，大大缩短用户更换电池的时间，提高换电效率。

本申请一些实施例中，参照图1，缓存仓位200包括用于存储亏电电池的第一缓存仓位和用于存储满电电池的第二缓存仓位。

至少具有一部分第一缓存仓位和一部分第二缓存仓位设于换电柜靠下方的位置。

有车辆来换电时，由于车辆的电池仓位置较低，将部分的第一缓存仓位和第二缓冲仓位靠下设置，可以使从车辆的电池仓内取出的亏电电池以最短的路径和时间放置到第一缓冲仓位内，再以最短的路径和时间将第二缓存仓位内的满电电池装入车辆的电池仓内，从而进一步缩短换电时间，提高换电效率。

本申请一些实施例中，其余的第一缓存仓位和第二缓存仓位设于换电仓位的上方，也即，充电仓位100设于整个换电柜靠中部的位置，缓存仓位200设于充电仓位的上方和下方。

在下方的第二缓存仓位内无空位时，可以将满电电池放置到上方的第二缓存仓位内；在充电仓位内无空位时，可以将下方的第一缓存仓位内的亏电电池转运到上方的第一缓存仓位内。

仓位的如此布置，一方面可以保证用户换电的短时间要求，另一方面也可以提高换电柜内亏电电池和满电电池的中转效率，提高充电仓位的充电效率。

本申请一些实施例中，换电柜内部由框架结构600搭建出呈矩阵式分布的充电仓位100、第一缓存仓位及第二缓存仓位，整体结构紧凑、体积小、占地面积小。

换电部300和移位部设于充电仓位100、第一缓存仓位及第二缓存仓位的前部，移位部带动换电部300在竖直面内进行水平左右运动和竖直上下运动，即可通过换电部300实现缓存仓位200和充电仓位100之间电池的中转，结构更为简单紧凑。

本申请一些实施例中，通过框架结构600的拓展，可以按需拓展充电仓位100和缓存仓位200的数量，提高换电柜的适用性和拓展性。

本申请一些实施例中，移位部包括横向移位部400和竖向移位部500，换电部300设于竖向移位部500上。

横向移位部400带动竖向移位部500在水平方向上往复运动，竖向移位部500带动换电部300在竖直方向上往复运动，从而实现换电部300在竖直面内的左右和上下运动，使换电部300往返于充电仓位100和缓存仓位200之间。

对于横向移位部400的具体结构，本申请一些实施例中，参照图2至图3，横向移位部400包括横向驱动部420和横向移位架410。

横向移位架410设于充电仓位100和缓存仓位200的前部，具体为换电柜的框架结构600的前部设有前框架700，横向移位架410滑动设于前框架700上，横向驱动部420驱动横向移位架410沿前框架700水平运动。

横向驱动部420包括第一电机421和第一丝杠422，第一电机421驱动第一丝杠422转动，第一电机421固定设于前框架700上，第一丝杠422与横向移位架410连接。前框架700上设有第一滑动部710（比如滑轨），横向移位架410上对应设有第二滑动部411（比如滑块）。

第一电机421启动，驱动第一丝杠422转动，第一丝杠422带动横向移位架410沿第一滑动部710水平运动。

对于竖向移位部500的具体结构，本申请一些实施例中，参照图2至图3，竖向移位部500包括竖向驱动部520和竖向移位架510。

竖向移位架510滑动设于横向移位架410上，具体为横向移位架410设有第三滑动部412（比如滑轨），竖向移位架510上设有第四滑动部511（比如滑块），竖向驱动部520驱动竖向移位架510竖直运动。

竖向驱动部520包括第二电机521和第二丝杠522，第二电机521驱动第二丝杠522转动，第二电机521固定设于横向移位架410上，第二丝杠522与竖向移位架510连接。第二电机521启动，驱动第二丝杠522转动，第二丝杠522带动竖向移位架510沿第三滑动部412上下运动。

本申请一些实施例中，换电部300设于竖向移位架500上，随竖向移位架500上下运动。

竖向移位架500朝向换电柜的前侧延伸，换电部300滑动设于竖向移位架510上，换电部300可以在水平方向上前后运动，也即换电部300可以朝远离或靠近充电仓位100和缓存仓位200的方向运动。

换电部300向前运动时，便于接纳从车辆电池仓内取出的亏电电池，和便于将满电电池装入车辆的电池仓内。

换电部300向后运动时，便于将亏电电池放置到缓存仓位200内。

对于换电部300的具体结构，本申请一些实施例中，参照图5至图7，换电部300包括换电仓体310，换电仓体310内设有前后两端贯通的电池容纳腔311，换电仓体310设于移位部上，具体为设于竖向移位架510上。

电池容纳腔311与车辆的电池仓正对以允许电池在电池容纳腔311和电池仓之间进/出。

电池容纳腔311与缓存仓位200正对以允许电池在电池容纳腔311和缓存仓位200之间进/出。

本申请一些实施例中，换电部300还包括安装架320，通过回转支承330将安装架320设于换电仓体310的顶部，安装架320与移位部连接，具体为与竖向移位架510连接。

安装架320上设有主动齿轮（记为第一主动齿轮350），第一主动齿轮350与回转支承330的外周齿圈331啮合，通过第三电机340驱动第一主动齿轮350转动，第一主动齿轮350带动回转支承330转动，以驱动换电仓体310在水平面内转动。第三电机340固定设于安装架320上。

换电车辆在停车时可能会有一定的角度误差，导致车辆内电池仓的电池出口不能够与换电仓体310的电池容纳腔311正对，此时通过换电仓体310在水平面内的转动，使车辆电池仓与电池容纳腔311正对，便于电池的进出，提高电池更换可靠性。

本申请一些实施例中，安装架320与移位部之间滑动连接，具体为与竖向移位架510滑动连接，通过安装架320带动换电仓体310在水平方向上前后运动。

对于实现换电仓体310前后运动的具体结构，本申请一些实施例中，竖向移位架510的左右两侧分别设有第五滑动部512（比如滑块），安装架320的左右两侧分别对应设有第六滑动部321（比如滑轨），第五滑动部512与第六滑动部321滑动连接。竖向移位架510上固定设有第四电机530，第四电机530的动力输出端连接有第二主动齿轮540，安装架320上设有与第二主动齿轮540啮合的齿条322。

第四电机530驱动第二主动齿轮340转动，第二主动齿轮340带动齿条322前后运动，进而实现换电仓体310的前后运动。

本申请一些实施例中，围成电池容纳腔311的底壁上设有滚动部312，滚动部312与位于电池容纳腔311内的电池滚动接触，减小电池在电池容纳腔311内的摩擦力，减小磨损。

本申请一些实施例中，换电仓体310的外侧设有直线位移模组313，通过直线位移模组313实现电池在换电仓体310内的前后运动。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本实用新型的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种换电柜，其特征在于，包括：

多个充电仓位，用于对亏电电池进行充电；

多个缓存仓位，用于亏电电池和满电电池的中转；

换电部，用于接纳从车辆的电池仓内取出的亏电电池并将所述亏电电池放入所述缓存仓位内，和接纳从所述缓存仓位取出的满电电池并将所述满电电池装入车辆的所述电池仓内；

移位部，与所述换电部连接，用于使所述换电部在所述充电仓位和所述缓存仓位之间移动。

2.根据权利要求1所述的换电柜，其特征在于，

所述缓存仓位包括用于存储亏电电池的第一缓存仓位和用于存储满电电池的第二缓存仓位；

至少具有一部分所述第一缓存仓位和一部分所述第二缓存仓位设于所述换电柜靠下方的位置。

3.根据权利要求2所述的换电柜，其特征在于，

所述充电仓位、所述第一缓存仓位及所述第二缓存仓位在所述换电柜的内部呈矩阵式分布；

所述换电部和所述移位部设于所述充电仓位、所述第一缓存仓位及所述第二缓存仓位的前部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的换电柜，其特征在于，

所述移位部包括横向移位部和竖向移位部，所述换电部设于所述竖向移位部上；

所述横向移位部带动所述竖向移位部在水平方向上往复运动，所述竖向移位部带动所述换电部在竖直方向上往复运动。

5.根据权利要求4所述的换电柜，其特征在于，

所述横向移位部包括横向驱动部和横向移位架，所述横向移位架设于所述充电仓位和所述缓存仓位的前部，所述横向驱动部驱动所述横向移位架水平运动；

所述竖向移位部包括竖向驱动部和竖向移位架，所述竖向移位架滑动设于所述横向移位架上，所述竖向驱动部驱动所述竖向移位架竖直运动；

所述换电部设于所述竖向移位架上。

6.根据权利要求5所述的换电柜，其特征在于，

所述竖向移位架朝向所述换电柜的前侧延伸；

所述换电部滑动设于所述竖向移位架上，所述换电部可以在水平方向上前后运动。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的换电柜，其特征在于，

所述换电部包括换电仓体，所述换电仓体内设有前后两端贯通的电池容纳腔，所述换电仓体设于所述移位部上；

所述电池容纳腔与车辆的电池仓正对以允许电池在所述电池容纳腔和所述电池仓之间进/出；

所述电池容纳腔与所述缓存仓位正对以允许电池在所述电池容纳腔和所述缓存仓位之间进/出。

8.根据权利要求7所述的换电柜，其特征在于，

所述换电部还包括安装架，通过回转支承将所述安装架设于所述换电仓体的顶部，所述安装架与所述移位部连接；

所述安装架上设有主动齿轮，所述主动齿轮与所述回转支承的外周齿圈啮合，以驱动所述换电仓体在水平面内转动。

9.根据权利要求8所述的换电柜，其特征在于，

所述安装架与所述移位部之间滑动连接，所述安装架可以在水平方向上前后运动。

10.根据权利要求7所述的换电柜，其特征在于，

围成所述电池容纳腔的底壁上设有滚动部，所述滚动部与位于所述电池容纳腔内的电池滚动接触。

Images