CN217623508U - 顶吊式换电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种顶吊式换电站，包括监控装置、换电机构、及充电机构；所述监控装置包括视觉识别装置，位于所述换电机构的上方；所述换电机构内设有大梁、大车、小梁、小车、升降机构、及电池吊具；所述大梁下方区域，分为车辆停放区域，及充电机构设置区域；所述电池吊具，包括吊架、吊钩、及导向组件；所述吊架的截面外形与扁平电池的最外侧矩形框架的截面外形一致；所述吊架的外侧边框上设有若干吊钩，及导向组件。本实用新型的顶吊式换电站，针对扁平电池的结构特点，改进了换电站的电池吊具、及升降机构，可对扁平电池进行高效、可靠的吊运，满足换电需求。

Description

顶吊式换电站

技术领域

本实用新型涉及一种对电动车用的电池进行顶部吊取更换的专用换电站，属于新能源汽车技术领域。

背景技术

随着电动汽车技术的普及，电动卡车也已大规模推向市场。电动卡车相对于家用乘用车辆而言，要求较高的运行效率，故一般采用电池包换电的模式，在电动卡车上安装独立的电池包，当电量低时，直接进行换电再重新投入使用。

中国专利公开号为CN211764962U的具备换电和充电功能的载重卡车，公开了一种具备换电功能的卡车结构，其中可拆卸换电的电池箱安装固定在卡车的驾驶室后部、载货平台前部；目前大部分电动卡车都采用类似的布局设计。但这样的电池箱，占用了一定的载货长度，从而减少了载货量。

故，针对部分载货密度轻的场合，要求载货箱空间尽可能大，特别是尽可能长；在符合卡车车身、驾驶室的长度尺寸规范的前提下，有必要对电池箱的结构，及换电站系统进行改进，从而满足相关要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种顶吊式换电站，针对新式的电动车电池形状，设计专门的换电机构，满足换电需求。

为达到上述实用新型目的，本实用新型提供了一种顶吊式换电站，包括监控装置、换电机构、及充电机构；

所述监控装置包括视觉识别装置，位于所述换电机构的上方；

所述换电机构内设有大梁、大车、小梁、小车、升降机构、及电池吊具；

所述大梁下方区域，分为车辆停放区域，及充电机构设置区域；

所述充电机构内设有若干个充电座；充电机构内至少设有1个空位充电座，及若干个设有扁平电池的充电座；

所述大梁固定在上方，所述大梁上设有大车；所述大车可沿大梁平移；

所述大车上设有小梁，所述小梁垂直于大梁；所述小梁上设有小车；所述小车可沿小梁平移；

所述小车上设有升降机构；所述升降机构为钢丝绳卷筒升降机构，所述升降机构的底部设有电池吊具；电池吊具可在所述升降机构的驱动下，进行竖直升降运动；

所述电池吊具，包括吊架、吊钩、及导向组件；

所述吊架的截面外形与扁平电池的最外侧矩形框架的截面外形一致；

所述吊架的外侧边框上设有若干吊钩，及导向组件；

所述吊钩设有2个以上，所述吊架的平面内起码一个方向设有2个相对设置的所述吊钩；

所述吊钩，包括旋转驱动电机、轴承座、旋转轴、旋转钩；

所述轴承座安装在所述吊架的边框上；所述轴承座内设有旋转轴，所述旋转轴与所述旋转驱动电机相连；所述旋转轴中间连接有旋转钩，所述旋转钩的底部设有起吊钩面；所述旋转驱动电机驱动所述旋转轴带动所述旋转钩旋转；

所述旋转钩位于下方时，所述起吊钩面向内向上设置，所述起吊钩面的上表面距所述吊架边框底面之间的距离，大于所述矩形框架的边框高度；

所述导向组件设有4个，位于所述吊架的每边的中间。

作为本实用新型的进一步改进，所述吊架的每边均设有1个或2个吊钩。

作为本实用新型的进一步改进，所述旋转轴通过驱动齿轮组与所述旋转驱动电机相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述升降机构安装在小车构成的机架上；

所述升降机构包括驱动电机、齿轮箱、卷筒、钢丝绳、定滑轮、动滑轮组；

所述驱动电机的输出轴与所述齿轮箱的输入轴相连；所述齿轮箱固定在小车的机架上；

所述齿轮箱为双出轴齿轮箱，设有同步旋转的2个输出轴，各自分别驱动1个卷筒；

2个卷筒设置在齿轮箱的两侧；所述卷筒为双槽卷筒，每个卷筒上绕设有2根钢丝绳；

所述升降机构设有4根钢丝绳；

在所述电池吊具的支架顶部设有4个动滑轮组，每个动滑轮组上设有2个动滑轮，套设有2根钢丝绳；

在所述小车的机架上，设有若干定滑轮，及固定卡。

进一步的，每根钢丝绳从1个卷筒上的卷槽里引出后，先向下绕过所述电池吊具上的1个动滑轮组内的动滑轮，然后向上经过定滑轮转向，再向下绕过所述电池吊具上的另1个动滑轮组内的动滑轮，最后向上经固定卡固定在所述小车的机架上；

每根钢丝绳均上下折返2次，绕过2个动滑轮组；

每个动滑轮组也同时有2根钢丝绳绕过。

更进一步的，所述电池吊具上相邻的动滑轮组的动滑轮转动方向相互垂直。

作为本实用新型的进一步改进，所述导向组件，包括滚珠、滚轴、滚珠架、摆动轴、座架、复位弹簧；

每根所述滚轴上穿有1个以上的滚珠；

若干根所述滚轴并排设置在所述滚珠架上；

所述滚珠的一部分露在所述滚珠架外，所述滚珠超出所述滚珠架外部分的最外侧形成滚动导向平面；

所述滚珠架的顶部一侧通过摆动轴铰接在座架上；

所述座架与所述滚珠架之间设有复位弹簧。

本实用新型的顶吊式换电站，针对扁平电池的结构特点，改进了换电站的电池吊具、及升降机构，可对扁平电池进行高效、可靠的吊运，满足换电需求。

附图说明

图1为本实用新型的扁平电池的整体结构示意图；

图2为本实用新型顶吊式换电站的主视图；

图3为本实用新型顶吊式换电站的俯视图；

图4为本实用新型顶吊式换电站的侧视图；

图5为本实用新型的换电机构的立体图；

图6为本实用新型的升降机构及电池吊具的工作状态示意图；

图7为本实用新型的钢丝绳的设置示意图；

图8为电池吊具的整体结构示意图；

图9为电池吊具的侧视图；

图10为吊钩的整体结构示意图；

图11为吊钩的侧视图；

图12为导向组件的侧视图；

图13为导向组件的正视图；

图14为导向组件的变化状态示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，为本实用新型所采用的扁平电池1，采用扁平化的矩形框架11(高度约为30cm)，其内平铺设有若干电池包12；在矩形框架11的一侧设有充放电模组13，其通过管线14与电池包12相连，即实现电连接，又实现冷却水管路的连接；通过电线实现电池包12的充放电，通过冷却水管路对电池包12工作过程进行降温(或在冬天对电池包12进行保温，确保电量释放)。

由于采用的扁平电池1的设计，故扁平电池1可以安装在驾驶室的顶上，或箱式货车的货厢顶上，这样不会侵占车厢的长度尺寸，从而提高载货量。

针对该扁平电池1的结构特点，设计了如图2-图5所示的本实用新型的顶吊式换电站，扁平电池1需要从车辆28的顶部取下或放入，在车辆28的顶上设有车载安装机构2，用于固定扁平电池1；换电站外围设有监控装置3，特别是在车辆停放区域的正上方设有视觉识别装置31，对车辆28的停放位置，特别是车辆28顶上的扁平电池1的位置、姿态进行识别；当位置、姿态满足换电要求时，启动换电机构进行换电作业。

换电机构包括大梁41、大车42、小梁43、小车44、升降机构45、及电池吊具5；其中，大梁41、大车42、小梁43、小车44与普通的行车机构一致，即大梁41通过支架固定在换点机构的顶部，大梁41上设有大车42，大车42可沿大梁41进行平移；大车上设有小梁43，小梁42垂直于大梁41；小梁上设有小车44，小车44可沿小梁进行平移；小车上设有升降机构45，升降机构45内设有卷筒机构，底部设有电池吊具5，电池吊具5可在所述升降机构45的驱动下，进行竖直升降运动；整个换电机构，围绕所述电池吊具5形成一个三轴的十字运动机构，由大车42、小车44在顶部形成平面十字运动机构，由升降机构45实现竖直升降运动。

进一步如图6所示，为升降机构45及电池吊具5的结构示意图；所述升降机构45安装在小车44构成的机架上，包括驱动电机451、齿轮箱452、卷筒453、钢丝绳454、定滑轮455、动滑轮组456；所述齿轮箱452为双出轴齿轮箱，设有同步旋转的2个输出轴，各自分别驱动1个卷筒453；2个卷筒453设置在齿轮箱452的两侧，且卷筒453为双槽卷筒，每个卷筒453上绕设有2根钢丝绳454；故整个升降机构45设有4根钢丝绳454；在所述电池吊具5的支架顶部设有4个动滑轮组456，每个动滑轮组456上起码设有2个动滑轮，套设有2根钢丝绳454；在所述小车44的机架上，设有若干定滑轮455，及固定卡457。

如图7所示，钢丝绳454从1个卷筒453上的卷槽里引出后，先向下绕过所述电池吊具5上的1个动滑轮组456内的动滑轮，然后向上经过定滑轮455转向，再向下绕过所述电池吊具5上的另1个动滑轮组456内的动滑轮，最后向上经固定卡457固定在所述小车44的机架上。每根钢丝绳454均上下折返2次，绕过2个动滑轮组456(2个动滑轮组456相邻，且动滑轮垂直设置)，形成4倍减速(即4倍增力)；且每个动滑轮组456也同时有2根钢丝绳454绕过；通过这样的钢丝绳缠绕设置，可以提高电池吊具5升降的稳定性(4倍减速，升降更平稳)，及可靠性(即使1根钢丝绳454断开，也不会影响电池吊具5的升降，特别是不会导致电池吊具5的倾覆)。

如图8、图9所示，为本实用新型的电池吊具5的结构示意图，包括吊架51、吊钩52、及导向组件53；所述吊架51的截面外形与所述扁平电池1的最外侧矩形框架11的截面外形一致；所述吊架51的外侧边框上设有若干吊钩52，及导向组件53。

所述吊钩52起码设有2个，位于所述吊架51的两边，相对设置；所述吊钩52优选的设有4个，位于所述吊架51的四边；或进一步优选的，如图所示，所述吊钩52设有8个，所述吊架51的每边均设有2个。而所述导向组件53则优选的设有4个，位于所述吊架51的每边的中间。

所述吊钩52，进一步如图10、11所示，包括旋转驱动电机521、驱动齿轮组522、轴承座523、旋转轴524、旋转钩525；所述轴承座523安装在所述吊架51的边框上；所述轴承座523内设有旋转轴524，所述旋转轴524通过驱动齿轮组522与所述旋转驱动电机521相连；所述旋转轴524中间连接有旋转钩525，所述旋转钩525的底部设有起吊钩面526；所述旋转驱动电机521可驱动所述旋转轴524带动所述旋转钩525旋转。

当需要起吊所述扁平电池1时，所述旋转驱动电机521先驱动所述旋转钩525向外旋转，完全露出所述吊架51的下方空间。然后换电机构驱动所述电池吊具5落在所述扁平电池1上。

此时，所述旋转驱动电机521驱动所述旋转钩525向内、向下旋转，即如图11所示，所述起吊钩面526钩到所述矩形框架11内，且所述起吊钩面526的上表面距所述吊架51边框底面之间的距离A，大于所述矩形框架11的边框高度，可顺利的将所述矩形框架11的边框钩住。最后，所述升降机构45启动，所述电池吊具5上升，所述起吊钩面526托着所述矩形框架11顶部边框的底面，带动上升。

所述导向组件53，如图12-图14所示，包括滚珠531、滚轴532、滚珠架533、摆动轴534、座架535、复位弹簧536；每根所述滚轴532上穿有1个以上的滚珠531(本实施例附图中穿有2个滚珠531，所述滚珠531可直接使用轴承)；若干根所述滚轴532并排设置在所述滚珠架533上(本实施例附图中设有3根滚轴532)，所述滚珠531的一部分露在所述滚珠架533外，最外侧形成滚动导向平面。所述滚珠架533的顶部一侧通过摆动轴534铰接在座架535上；所述座架535与所述滚珠架533之间还设有复位弹簧536，优选的所述复位弹簧536为拉簧。

当所述电池吊具5落向所述扁平电池1的矩形框架11时，为使所述吊架51与所述矩形框架11完全贴合，特设有所述导向组件53，所述导向组件53设置在所述吊架51的外侧，且向下设置；所述电池吊具5下落过程中，所述导向组件53最先接触到所述矩形框架11，所述电池吊具5的吊架51与所述矩形框架11存在一定的位置偏差，此时所述导向组件53受力向外倾斜(如图14所示)，形成向内的导向斜面；随着所述电池吊具5的下落，所述吊架51在所述导向组件53的引导下，逐渐完全落在所述矩形框架11的正上方，而所述导向组件53在所述复位弹簧536的作用下，重新恢复，如图12所示。

如图2、图3所示，在所述换电机构的非车辆28停放区域外，还设有充电机构6，其内设有若干充电座61(本实施例附图中设有4个)。

本实用新型的顶吊式换电站的工作过程为：

(1)车辆28驶入换电机构内的停放区域，根据导引停放到位；

(2)视觉识别装置31对车辆28顶部的扁平电池1的位置进行识别、计算；并将位置信息发生给系统；

(3)换电机构的大车42、小车44启动，将电池吊具5移动到车辆28的扁平电池1的正上方；

(4)升降机构45启动，将所述电池吊具5下落；此时，吊钩52的旋转钩525全部处于旋转升起状态；所述电池吊具5下落设定高度，导向组件53进行适当引导，将吊架51完全落在矩形框架11上；

(5)旋转驱动电机521启动，驱动旋转钩525向下向内旋转，钩入扁平电池1的矩形框架11内；此时，车辆28顶部的车载安装机构2已接触与扁平电池1的锁定；

(6)吊钩52到位后，升降机构45反向启动，将电池吊具5连同扁平电池1一起吊起；然后在大车42、小车44的作用下，移动到充电机构6区域，并移动到空的充电座61正上方；

(7)升降机构45启动，将电池吊具5连同扁平电池1一起下落到充电座61上；吊钩52与扁平电池1脱开；充电座61对扁平电池1进行补充电；

(8)升降机构45反向启动一小段距离；然后大车42、小车44启动，将空的电池吊具5移动到充电机构6内可用的扁平电池1正上方，充电座61断开与扁平电池1的连接；参照上述步骤(4)、(5)，所述电池吊具5与可用的扁平电池1连接在一起；启动升降机构45，将电池吊具5连同扁平电池1一起吊起；然后在大车42、小车44的作用下，移动到车辆28顶部的车载安装机构2的正上方；

(9)参照上述步骤(7)，将可用的扁平电池1落到车辆28顶部的车载安装机构2内；吊钩52与扁平电池1脱开；升降机构45将空的电池吊具5升起。

此时车辆28因换上了可用的扁平电池1，可重新投入使用，驶离换电站。

而换电站重新待下一辆需要换电的车辆28驶入，重复上述步骤(1)-(9)。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.顶吊式换电站，其特征在于，包括监控装置、换电机构、及充电机构；

所述监控装置包括视觉识别装置，位于所述换电机构的上方；

所述换电机构内设有大梁、大车、小梁、小车、升降机构、及电池吊具；

所述大梁下方区域，分为车辆停放区域，及充电机构设置区域；

所述充电机构内设有若干个充电座；充电机构内至少设有1个空位充电座，及若干个设有扁平电池的充电座；

所述大梁固定在上方，所述大梁上设有大车；所述大车可沿大梁平移；

所述大车上设有小梁，所述小梁垂直于大梁；所述小梁上设有小车；所述小车可沿小梁平移；

所述小车上设有升降机构；所述升降机构为钢丝绳卷筒升降机构，所述升降机构的底部设有电池吊具；电池吊具可在所述升降机构的驱动下，进行竖直升降运动；

所述电池吊具，包括吊架、吊钩、及导向组件；

所述吊架的截面外形与扁平电池的最外侧矩形框架的截面外形一致；

所述吊架的外侧边框上设有若干吊钩，及导向组件；

所述吊钩设有2个以上，所述吊架的平面内起码一个方向设有2个相对设置的所述吊钩；

所述吊钩，包括旋转驱动电机、轴承座、旋转轴、旋转钩；

所述轴承座安装在所述吊架的边框上；所述轴承座内设有旋转轴，所述旋转轴与所述旋转驱动电机相连；所述旋转轴中间连接有旋转钩，所述旋转钩的底部设有起吊钩面；所述旋转驱动电机驱动所述旋转轴带动所述旋转钩旋转；

所述旋转钩位于下方时，所述起吊钩面向内向上设置，所述起吊钩面的上表面距所述吊架边框底面之间的距离，大于所述矩形框架的边框高度；

所述导向组件设有4个，位于所述吊架的每边的中间。

2.根据权利要求1所述的顶吊式换电站，其特征在于，所述吊架的每边均设有1个或2个吊钩。

3.根据权利要求1所述的顶吊式换电站，其特征在于，所述旋转轴通过驱动齿轮组与所述旋转驱动电机相连。

4.根据权利要求1所述的顶吊式换电站，其特征在于，所述升降机构安装在小车构成的机架上；

所述升降机构包括驱动电机、齿轮箱、卷筒、钢丝绳、定滑轮、动滑轮组；

所述驱动电机的输出轴与所述齿轮箱的输入轴相连；所述齿轮箱固定在小车的机架上；

所述齿轮箱为双出轴齿轮箱，设有同步旋转的2个输出轴，各自分别驱动1个卷筒；

2个卷筒设置在齿轮箱的两侧；所述卷筒为双槽卷筒，每个卷筒上绕设有2根钢丝绳；

所述升降机构设有4根钢丝绳；

在所述电池吊具的支架顶部设有4个动滑轮组，每个动滑轮组上设有2个动滑轮，套设有2根钢丝绳；

在所述小车的机架上，设有若干定滑轮，及固定卡。

5.根据权利要求4所述的顶吊式换电站，其特征在于，每根钢丝绳从1个卷筒上的卷槽里引出后，先向下绕过所述电池吊具上的1个动滑轮组内的动滑轮，然后向上经过定滑轮转向，再向下绕过所述电池吊具上的另1个动滑轮组内的动滑轮，最后向上经固定卡固定在所述小车的机架上；

每根钢丝绳均上下折返2次，绕过2个动滑轮组；

每个动滑轮组也同时有2根钢丝绳绕过。

6.根据权利要求5所述的顶吊式换电站，其特征在于，所述电池吊具上相邻的动滑轮组的动滑轮转动方向相互垂直。

7.根据权利要求1所述的顶吊式换电站，其特征在于，所述导向组件，包括滚珠、滚轴、滚珠架、摆动轴、座架、复位弹簧；

每根所述滚轴上穿有1个以上的滚珠；

若干根所述滚轴并排设置在所述滚珠架上；

所述滚珠的一部分露在所述滚珠架外，所述滚珠超出所述滚珠架外部分的最外侧形成滚动导向平面；

所述滚珠架的顶部一侧通过摆动轴铰接在座架上；

所述座架与所述滚珠架之间设有复位弹簧。

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