CN218112599U - 一种电池仓 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池仓，电池仓内设置有自主机器人、电池架和堆垛机，自主机器人能够运动至换电仓上将汽车上的亏电电池包取下后运动至电池仓内，堆垛机能够将自主机器人上的亏电电池包取下放置于电池架上进行充电，自主机器人能够配合堆垛机将电池架上的满电电池包取下并运动至换电仓上安装于汽车上，本结构不需要进行大规模土建、安装填埋和灌混凝土，降低电池仓建设周期，提高电池仓建设效率；自主机器人能够导航，不需要铺设RGV地轨，实现动态补偿，提高定位精度和安装的成功率；设置机械式插拔组件，利用电池包重力，即可实现充电头与电池包充电口的自动连接，极大的简化结构，压缩其占用空间，无需额外控制和部件，极大的降低成本。

Description

一种电池仓

技术领域

本实用新型涉及换电技术，具体涉及一种电池仓。

背景技术

电动汽车的补能方式分为整车充电和电池快换两种，换电站是为电动汽车提供电池快速更换的能源站。随着纯电动车辆、混合动力车辆等多种类型的新能源汽车日益获得广泛使用，整车充电的快充时长、排队充电时长、续航历程都已经成为大家使用电动车最为焦虑之处，这使得车辆快速更换电池变得尤为重要。

目前的换电站主要由电池仓、充电柜、控制系统、RGV和换电仓组成。其中电池仓内具有举升、滚筒平移、链条传动等机构；充电柜内包含单向充电模块等机构；控制系统内包含充电管理系统、集控单元等机构；RGV由轨道、剪刀叉升降、止锁等机构；换电仓内具有丝杠抬升/剪刀叉抬升、电机-丝杠传动、地轨旋转等机构。

目前的换电站大部分需要土建，进行挖坑建设。当车辆进入换电站停驻在换电平台后，通过V型滚筒，电机-丝杠机构等对车辆进行定位，换电平台上四柱升举装置或两轮胎平台升举的举升机构将车辆抬高至一定的高度，以便RGV行进到车辆底部进行电池解锁操作，从而将亏电电池从车辆上卸载下来。然后RGV直接将该亏电电池运送到电池仓的举升机构上，再通过举升机构将该亏电电池存放到电池仓中，并且从电池仓内取出满电电池放至RGV上，经由RGV行进到车辆底部将其更换到车辆上。

也有采用两台RGV更换电池的方式，先第一台RGV从车辆一侧行走到车底部拆卸亏电电池，RGV不旋转直接搬运至车辆另一侧的电池仓存放，第二台RGV背负满电电池沿着第一台轨迹行至车底部将满电电池装上车辆。

目前的换电站存在的不足：1.现有换电站只适应单一车型换电，单一电池换电；2.现有换电站需要土建，挖坑填埋，灌混凝土，铺设地轨；3.需要车辆定位及抬升机构；4.RGV定位精度、车辆定位精度不高，存在较大误差；5.RGV无法自行补偿定位误差，进一步提高换电成功率；6.换电操作频繁且耗时长、电池传送效率不高；7.车主换电体验感差；8.需要人员驻守等。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供了一种电池仓，本结构不需要进行大规模土建、安装填埋和灌混凝土等，降低电池仓建设周期，提高电池仓建设效率；自主机器人能够导航，不需要铺设RGV地轨，实现动态补偿，提高定位精度和安装的成功率；通过设置机械式插拔组件，利用电池包重力，即可实现充电头与电池包充电口的自动连接，极大的简化结构，压缩其占用空间，无需额外控制和部件，极大的降低成本。

一种电池仓，所述电池仓内设置有自主机器人、电池架和堆垛机，自主机器人能够运动至换电仓上将汽车上的亏电电池包取下后运动至电池仓内，堆垛机能够将自主机器人上的亏电电池包取下放置于电池架上进行充电，自主机器人能够配合堆垛机将电池架上的满电电池包取下并运动至换电仓上安装于汽车上。

优选地，所述电池架上设置有多层充电单元，所述充电单元包括机械式插拔组件和放置架，所述机械式插拔组件包括底板、垫板、充电头连接板、连杆组件和第一弹簧组件，垫板和充电头连接板分别滑动设置于底板前壁的左部和右部，垫板通过连杆组件与充电头连接板连接，第一弹簧组件安装于底板上，第一弹簧组件与垫板或充电头连接板连接，放置架与垫板连接，充电头设置于充电头连接板上，垫板向下运动能够压缩第一弹簧组件内的第一弹簧，垫板向下运动能够通过连杆组件带动充电头连接板向下运动，垫板下降的高度小于充电头连接板下降的高度。

优选地，所述连杆组件包括第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆，第一连杆的左下端通过第一销轴转动设置于垫板上，第一连杆的右上端通过第二销轴与第二连杆的左上端转动连接，第二连杆通过第三销轴转动设置于底板上，第二连杆的右下端连接第四销轴，第三连杆通过第五销轴转动设置于底板上，第三连杆的左下部开有槽口，第四销轴插入槽口内与槽口的顶壁和底壁接触，第四销轴能够在槽口内左右运动，第三连杆的右上端通过第六销轴与第四连杆的左上端转动连接，第四连杆的右下端通过第七销轴与充电头连接板转动连接。

优选地，所述第三连杆的长度大于第二连杆的长度。

优选地，所述充电单元还包括充电头安装板，充电头安装板设置于充电头连接板上，充电头设置于充电头安装板上。

优选地，所述充电单元还包括电池归正装置，所述电池归正装置包括两个归正单元，两个归正单元对称设置，两个归正单元分别设置于电池架的左部和右部，归正单元包括归正板、归正弹簧、归正固定板和归正导向杆，所述归正固定板与电池架连接，归正板通过归正弹簧与归正固定板连接，归正导向杆一端与归正板连接，归正导向杆活动贯穿归正固定板，两块归正板与电池接触能够将电池包定位。

优选地，所述充电单元还包括电池定位装置，电池定位装置包括定位销板和定位销，定位销设置于定位销板上，电池包向下运动，定位销能够进入电池包底部的定位孔内。

优选地，所述电池架的底部设置有交换机械手组件，堆垛机能够将电池架上的满电电池包取下放置于交换机械手组件上，自主机器人能够将交换机械手组件上的满电电池包取下。

优选地，所述交换机械手组件包括动力机构和两个机械手单元，两个机械手单元分别设置于电池架的左部和右部，机械手单元包括机械臂固定板、两根机械臂和两块平板，两根机械臂固定在机械臂固定板上，两块平板分别设置于两根机械臂上，堆垛机能够将电池架上的满电电池包取下放置于四块平板上，动力机构设置于电池架上，动力机构与两块机械臂固定板连接，动力机构能够带动两块机械臂固定板相向运动或反向运动。

优选地，所述自主机器人包括机器人本体、升降机构、纠偏装置、雷达和电池包插拔组件，所述机器人本体上设置有动力单元，动力单元能够带动机器人本体移动，雷达设置于机器人本体上，雷达能够对机器人本体的运动进行导航，升降机构设置于机器人本体上，纠偏装置设置于升降机构上，升降机构能够带动纠偏装置上下运动，纠偏装置的顶端连接有第二转接板，电池包能够放置于第二转接板上，纠偏装置能够调整第二转接板的位置进而调整电池包的位置，电池包插拔组件设置于第二转接板上，电池包插拔组件能够与汽车底盘部件配合实现电池包的安装和拆卸。

优选地，所述纠偏装置包括旋转机构、第一纠偏组件和第二纠偏组件，所述旋转机构能够带动第二转接板在水平面旋转，第一纠偏组件能够带动第二转接板左右运动，第二纠偏组件能够带动第二转接板前后运动。

优选地，所述升降机构的输出端连接升降板，旋转机构设置于升降板上，旋转机构的输出端连接有旋转板，第一纠偏组件设置于旋转板上，第一纠偏组件的运动部上连接第一转接板，第二纠偏组件设置于第一转接板上，第二转接板与第二纠偏组件的运动部连接。

优选地，所述旋转机构包括旋转电机、主动齿轮、从动齿轮和转轴，旋转电机设置于升降板上，主动齿轮套设于旋转电机的输出轴上，转轴转动设置于升降板上，转轴的顶端与旋转板连接，从动齿轮套设于转轴上，主动齿轮与从动齿轮啮合。

优选地，所述第一纠偏组件为第一电机和第一丝杠机构，第一电机能够带动第一丝杠机构的运动部左右运动，第一丝杠机构的运动部与第一转接板连接。

优选地，所述第二纠偏组件为第二电机和第二丝杠机构，第二电机能够带动第二丝杠机构的运动部前后运动，第二丝杠机构的运动部与第二转接板连接。

优选地，所述升降机构为剪刀叉升降机构。

优选地，所述第二转接板的顶壁设置有多根定位柱。

优选地，所述电池仓内设置有空调。

本申请中还提供了一种换电站，包括电池仓、换电仓、自主机器人、电池架和堆垛机，所述电池架和堆垛机设置于电池仓内，汽车能够停靠于换电仓上，自主机器人能够运动至换电仓上将汽车上的亏电电池包取下后运动至电池仓内，堆垛机能够将自主机器人上的亏电电池包取下放置于电池架上进行充电，自主机器人能够配合堆垛机将电池架上的满电电池包取下并运动至换电仓上安装于汽车上。

优选地，所述换电仓包括换电平台，换电平台侧壁开有容纳腔，容纳腔的顶壁具有开口，开口处设置有平台盖板，平台盖板能够将开口封闭或打开。

优选地，所述换电平台顶壁的两侧设置有导流辊。

优选地，所述换电平台上安装有车牌识别器和闸机，车牌识别器能够识别汽车的牌照并将信息发送给换电站集控中心换电站集控中心能够控制闸机打开。

优选地，所述换电平台上设置有两个弧形停车槽，弧形停车槽的前侧设置有车轮阻挡机构，车轮阻挡机构包括固定板、固定架、阻挡辊、多根导向杆和多根弹簧，固定板设置于换电平台顶壁，阻挡辊设置于固定架上，弹簧的两端分别与固定架和固定板连接，导向杆的顶端与固定架连接，导向杆的底端穿过固定板嵌入换电平台内，导向杆能够上下运动。

优选地，所述换电平台上设置有雷达定位机构，雷达定位机构能够检测停靠在换电平台上汽车的位置并将信息输送给换电站集控中心，换电站集控中心能够控制自主机器人的运动。

本实用新型的有益效果体现在：

1.本技术方案中通过电池仓和换电仓的建设，配合自主机器人的使用，不需要进行大规模土建、安装填埋和灌混凝土，自主机器人能够导航，不需要铺设RGV地轨，降低换电站建设周期，提高换电站建设效率；

2.本技术方案中在电池架上设置多层充电单元，充电单元内提供的机械式插拔组件，不需要气缸、电缸、电机驱动，能够利用电池包自身重力，通过连杆组件，带动充电头插入电池包充电口，实现给电池包充电，其不需要外部动力源，只需要利用电池包重力，即可实现充电头与电池包充电口的自动连接，极大的简化结构，压缩其占用空间，无需额外控制和部件，极大的降低成本；

3.本技术方案中自主机器人上设置雷达，雷达扫描定位及时获取坐标点，避开障碍物，实现自主机器人的定位导航，自主运动到指定位置，实现无轨运动并动态补偿，极大提高定位精度；

4.本技术方案中自主机器人上设置纠偏装置，纠偏装置能够对放置于自主机器人上的电池包进行旋转纠偏、左右纠偏和前后纠偏，使电池包能够与汽车上电池包安装腔精准对应，从而保证电池包安装的精准度和成功率；

5.本技术方案中在汽车行进至换电平台，自主机器人从汽车上取下亏电电池包，运动至交换机械手组件下方，堆垛机将亏电电池包取下，自主机器人将交换机械手组件上的满电电池包取下后运动至换电平台，将满电电池包安装于汽车底盘上，各个环节紧密配合，提高换电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型中电池仓和换电仓的整体结构示意图；

图2为本实用新型中换电仓的整体结构示意图；

图3为本实用新型中车轮阻挡机构的结构示意图；

图4为本实用新型中电池架的整体结构示意图；

图5为本实用新型中机械式插拔组件初始状态的整体结构示意图；

图6为本实用新型中机械式插拔组件另一种状态的整体结构示意图；

图7为本实用新型中机械式组件的侧视图；

图8为本实用新型中的电池归正装置的主视图；

图9为本实用新型中的电池归正单元的整体结构示意图；

图10为本实用新型中的交换机械手组件的整体结构示意图；

图11为本实用新型中的自主机器人的主视图。

附图中，1-电池仓，2-换电仓，3-自主机器人，4-电池架，5-堆垛机，6-汽车，7-空调，31-机器人本体，32-升降机构，33-旋转机构，34-第一纠偏组件，35-第二纠偏组件，36-雷达，37-定位柱，38-第二转接板，39-升降板，40-旋转板，41-第一转接板，201-换电平台，202-容纳腔，203-平台盖板，204-导流辊，205-车牌识别器，206-闸机，207-弧形停车槽，208-固定板，209-固定架，210-阻挡辊，211-导向杆，212-弹簧，213-雷达定位机构，401-底板，402-垫板，403-第一连杆，404-第二连杆，405-第三连杆，406-第四连杆，407-充电头连接板，408-充电头安装板,409-第一弹簧，410-放置架，411-充电头,412-槽口，413-归正板，414-归正弹簧，415-归正固定板，416-归正导向杆，417-交换机械手组件,418-机械臂，419-机械臂固定板，420-平板。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例1

如图1所示，本实施例中提供了一种换电站，包括电池仓1、换电仓2、自主机器人3、电池架4和堆垛机5，所述电池架4和堆垛机5设置于电池仓1内，汽车6能够停靠于换电仓2上，自主机器人3能够运动至换电仓2上将汽车上的亏电电池包取下后运动至电池仓1内，堆垛机5能够将自主机器人3上的亏电电池包取下放置于电池架4上进行充电，自主机器人3能够配合堆垛机5将电池架4上的满电电池包取下并运动至换电仓2上安装于汽车6上。

本实施例中通过建设电池仓1和换电仓2，采用自主机器人3对电池包进行运输和更换，具体的流程为，汽车6停靠在换电仓2上，自主机器人3运动至汽车6底盘下方将汽车6上的亏电电池包取下，自主机器人3携带亏电电池包运动至电池仓1内指定位置，堆垛机5将自主机器人3上的亏电电池包取下放置于电池架4的充电位进行充电，然后堆垛机5和自主机器人3配合将电池架4上的满电电池包取下放置于自主机器人3上，自主机器人3携带满电电池包运动至汽车6底盘的下方，将满电电池包安装于汽车6上，实现汽车6上电池包的更换。本实施例中电池包的底部设置有定位传感器，用于匹配各阶段的识别定位。

本实施例中电池架4根据电池仓1内的空间布局设置为1个至多个，电池架4设置为多个时，堆垛机5匹配对应的布局满足多个电池架4的使用。

实施例2

如图2-图3所示，本实施例在实施例1的基础上进行了进一步限定，本实施例中所述换电仓2包括换电平台201，换电平台201侧壁开有容纳腔202，容纳腔202的顶壁具有开口，开口处设置有平台盖板203，平台盖板203能够将开口封闭或打开。

本实施例中换电仓2包括换电平台201，换电平台201的侧壁开设容纳腔202，容纳腔202的顶壁具有开口，设置能够将开口打开或封闭的平台盖板203。具体使用时，汽车6停在换电平台201上，汽车6底盘上的电池包位于开口上方，平台盖板203打开，自主机器人3进入容纳腔202内，通过开口将汽车6底盘上的亏电电池包取下，然后自主机器人3携带亏电电池包进入电池仓1内。本实施例中通过电池仓1和换电仓2的建设，配合自主机器人3的使用，不需要进行大规模土建、安装填埋和灌混凝土，自主机器人3能够导航，不需要铺设RGV地轨，降低换电站建设周期，提高换电站建设效率；本换电站不需要将汽车6抬升，不需要汽车6抬升机构，使得换电站结构更加简单。

本实施例中平台盖板203将开口打开和封闭，采用的方式可以是在容纳腔202设置驱动组件，驱动组件例如电动机配合齿轮齿条带动平台盖板203运动或者驱动组件为气缸、油缸等直接带动平台盖板203运动均可，在此不做多余阐述。

本实施例中所述换电平台201顶壁的两侧设置有导流辊204。本实施例中在换电平台201上设置两路导流辊204，用于对汽车6行进的两侧位置进行导向。

本实施例中所述换电平台201上安装有车牌识别器205和闸机206，车牌识别器205能够识别汽车6的牌照并将信息发送给换电站集控中心换电站集控中心能够控制闸机206打开。本实施例中换电平台201上设置车牌识别器205和闸机206，车牌识别器205识别到汽车6牌照后将信息发送给换电站集控中心，换电站集控中心控制闸机206打开，允许汽车6行进至换电平台201上，同时换电站集控中心将信息发送给自主机器人3，自主机器人3运动至容纳腔202内。

本实施例中所述换电平台201上设置有两个弧形停车槽207，弧形停车槽207的前侧设置有车轮阻挡机构，车轮阻挡机构包括固定板208、固定架209、阻挡辊210、多根导向杆211和多根弹簧212，固定板208设置于换电平台201顶壁，阻挡辊210设置于固定架209上，弹簧212的两端分别与固定架209和固定板208连接，导向杆211的顶端与固定架209连接，导向杆211的底端穿过固定板208嵌入换电平台201内，导向杆211能够上下运动。

本实施例中通过弧形停车槽207和车轮阻挡机构的配合，能够对汽车6的前轮起到定位作用，具体的，汽车6前轮进入到弧形停车槽207后，汽车6停止前进，汽车6前轮惯性越过弧形停车槽207时，受到阻挡辊210的阻挡，从而使汽车6前轮回到弧形停车槽207内，实现汽车6前轮的定位，汽车6换电完成后，汽车6启动，碾压阻挡辊210，阻挡辊210向下运动，汽车能够直接碾压通过阻挡辊210，弹簧212起阻挡辊210的回位作用，导向杆211起导向作用，保证阻挡辊210的上下运动不偏离，本实施例中导向杆211和弹簧212数量设置为多根。

本实施例中在换电平台201上设置有雷达定位机构213，当汽车6在换电平台201上停稳后，雷达定位机构213能够对汽车6的位置进行定位，雷达定位机构213将汽车6的定位信息输送给换电站集控中心，换电站集控中心控制自主机器人3运行到指定位置，使得自主机器人3的位置与汽车6底盘上电池包的位置相对应，进行汽车6底盘上电池包的拆卸和更换。

实施例3

如图4-图10所示，本实施例在实施例1或2的基础上进行了进一步限定，本实施例中所述电池架4上设置有多层充电单元，所述充电单元包括机械式插拔组件和放置架410，所述机械式插拔组件包括底板401、垫板402、充电头连接板407、连杆组件和第一弹簧组件，垫板402和充电头连接板407分别滑动设置于底板401前壁的左部和右部，垫板402通过连杆组件与充电头连接板407连接，第一弹簧组件安装于底板401上，第一弹簧组件与垫板402或充电头连接板407连接，放置架410与垫板402连接，充电头411设置于充电头连接板407上，垫板402向下运动能够压缩第一弹簧组件内的第一弹簧409，垫板402向下运动能够通过连杆组件带动充电头连接板407向下运动，垫板402下降的高度小于充电头连接板407下降的高度。

随着纯电动车辆、混合动力车辆等多种类型的新能源车不断兴起，具备快速更换电池的换电站随之出现。在换电站更换电池包的过程中，对亏电电池包进行充电时，需要将充电头与电池包的充电口连接，需要一套可靠、快速的插拔机构，目前电连接器插拔机构的驱动方式采用的是气缸、电缸或电机伺服模组，都需要多种附属配套，这样使得插拔机构结构复杂，成本高。

例如1.气缸驱动利用压缩空气驱动气缸，使得各部件在导轨或直线轴承加导杆上前进后退，使得充电头插入或脱离电池包的充电口；

2.电缸驱动是利用电机驱动电缸活塞，使得各部件在轨或直线轴承加导杆上前进后退，使得充电头插入或脱离电池包的充电口；

3.电机伺服模组是利用电机、导轨或皮带等的配合，使得各部件前进后退，使得充电头插入和脱离电池包的充电口。

其缺点是，气缸输出力和力矩不大，传动效率较低，需要外部提供气源，且气体具有压缩性，难以实现精密控制；电缸不可承受径向力，只能作用在轴向的负载上，并且冲击载荷会影响电缸的丝杠，从而影响整个系统的性能，可能使锁定位置难以保持或存在间隙问题，电缸价格比气缸、液压缸都要高，采用电缸成本提高；电机伺服模组的滚珠丝杠与螺母等元件加工精度高，机构空间占比大，制造困难成本高，模组不能自锁，特别是垂直丝杠，由于自重惯性力的关系，运动部件在传动停止后不能自锁，需要加制动装置。

电连接器插拔机构采用气缸、电缸、电机伺服模组来驱动充电头与电池包连接进行充电，会使得整个插拔机构变得复杂、占空间大，且各零件加工工艺复杂，精度要求高，量产困难，成本提高。

本实施例中在电池架4上设置有多层充电单元，充电单元包括机械式插拔组件和放置架410，机械式插拔组件包括底板401、垫板402、充电头连接板407、连杆组件和第一弹簧组件，底板401设置在电池架4上实现机械式插拔组件的固定，初始状态时，机械式插拔组件如图5所示，第一弹簧组件处于自然状态，亏电电池包放置于放置架410时，充电头411位于亏电电池包上方，此时利用亏电电池包的重力，放置架410向下运动带动垫板402向下运动，垫板402向下运动压缩第一弹簧组件内的第一弹簧409，垫板402向下运动带动连杆组件运动，连杆组件运动带动充电头连接板407向下运动，充电头连接板407向下运动带动充电头411向下运动，由于充电头连接板407下降的高度大于垫板402下降的高度，因此充电头411下降的高度大于亏电电池包下降的高度，当亏电电池包的重力与第一弹簧409的弹性回复力平衡时，充电头411刚好插入电池包充电口，如此堆垛机5将亏电电池包放入放置架410指定位置，即可实现充电头411与电池包充电口的自动连接，充电头411与电池包充电口连接后，机械式插拔组件的状态如图6所示，电池包充满电后需要取下时，堆垛机5将电池包抬起，此时由于第一弹簧409具备弹性回复力，电池包抬起后，放置架410和垫板402位置恢复，此时充电头411上升的高度大于垫板402上升的高度，因此充电头411与电池包充电口脱离配合，实现充电头411和电池包充电口的分离。

本实施例中提供的机械式插拔组件，不需要气缸、电缸、电机驱动，能够利用电池包自身重力，通过连杆组件，带动充电头411插入或拔出电池包充电口，实现给电池包充电，其不需要外部动力源，只需要利用电池包重力，即可下实现充电头411与电池包充电口的自动连接，极大的简化结构，压缩其占用空间，机构反应迅速，无需额外控制和部件，极大的降低成本。

本实施例中所述连杆组件包括第一连杆403、第二连杆404、第三连杆405和第四连杆406，第一连杆403的左下端通过第一销轴转动设置于垫板402上，第一连杆403的右上端通过第二销轴与第二连杆404的左上端转动连接，第二连杆404通过第三销轴转动设置于底板401上，第二连杆404的右下端连接第四销轴，第三连杆405通过第五销轴转动设置于底板401上，第三连杆405的左下部开有槽口412，第四销轴插入槽口412内与槽口412的顶壁和底壁接触，第四销轴能够在槽口412内左右运动，第三连杆405的右上端通过第六销轴与第四连杆406的左上端转动连接，第四连杆406的右下端通过第七销轴与充电头连接板407转动连接。本实施例所述第三连杆405的长度大于第二连杆404的长度。

连杆组件的运行状态如下，初始状态如图5所示，垫板402向下运动时，带动第一连杆403向下运动，第一连杆403带动第二连杆404的左上端向下运动，此时第二连杆404的右上端向上运动带动第三连杆405的左下端向上运动，第三连杆405的右上端向下运动，第三连杆405带动第四连杆406向下运动，第四连杆406带动充电头连接板407向下运动，第三连杆405上开设的槽口412与第二连杆404上的第四销轴配合，为各连杆运动过程中提供左右方向的运动空间，保证第一连杆403、第二连杆404、第三连杆405和第四连杆406的活动，充电头411插入电池包充电口后，形成如图6所示的状态。具体各连杆的尺寸根据电池包的厚度等进行设定，保证电池包与第一弹簧409平衡时，充电头411能够刚好插入电池包充电口。

本实施例中所述充电单元还包括充电头安装板408，充电头安装板408设置于充电头连接板407上，充电头411设置于充电头安装板408上。

本实施例中将充电头411安装在充电头安装板408上，充电头安装板408与充电头连接板407连接，实现充电头411安装于充电头连接板407上，本实施例中在充电头411和充电头安装板408之间设置有压缩弹簧，可以在垂直方向具有缓存收缩量，可实现充电头411与电池包充电口之间柔性对接。

本实施例中所述充电单元还包括电池归正装置，所述电池归正装置包括两个归正单元，两个归正单元对称设置，两个归正单元分别设置于电池架4的左部和右部，归正单元包括归正板413、归正弹簧414、归正固定板415和归正导向杆416，所述归正固定板415与电池架4连接，归正板413通过归正弹簧414与归正固定板415连接，归正导向杆416一端与归正板413连接，归正导向杆416活动贯穿归正固定板415，两块归正板413与电池接触能够将电池包定位。本实施例中设置电池归正装置，当堆垛机5将亏电电池包放在放置架410上时，两个归正板413与亏电电池包进行接触，利用归正弹簧414的弹性力，亏电电池包取得平衡时，实现亏电电池包左右定位，亏电电池包后壁可与垫板402前壁接触定位。本实施例中归正板413的前部设置倾斜导入面，便于堆垛机5将电池包放入两块归正板413之间。

本实施例中所述充电单元还包括电池定位装置，电池定位装置包括定位销板和定位销，定位销设置于定位销板上，电池包向下运动，定位销能够进入电池包底部的定位孔内。本实施例中设置电池定位装置，电池包向下运动后，定位销能够插入电池包底部的定位孔，进一步实现电池包的定位。

本实施例中所述电池架4的底部设置有交换机械手组件417，堆垛机5能够将电池架4上的满电电池包取下放置于交换机械手组件417上，自主机器人3能够将交换机械手组件417上的满电电池包取下。本实施例中在电池架4设置为多个时，只需要在其中一个电池架4上设置交换机械手组件417即可。

本实施例中所述交换机械手组件417包括动力机构和两个机械手单元，两个机械手单元分别设置于电池架4的左部和右部，机械手单元包括机械臂固定板419、两根机械臂418和两块平板420，两根机械臂418固定在机械臂固定板419上，两块平板420分别设置于两根机械臂418上，堆垛机5能够将电池架4上的满电电池包取下放置于四块平板420上，动力机构设置于电池架4上，动力机构与两块机械臂固定板419连接，动力机构能够带动两块机械臂固定板419相向运动或反向运动。本实施例中动力机构可以采用电动机带动双向丝杠组件等均可，在此不做多余赘述。

本实施例中设置交换机械手组件417，当车牌识别器205识别到汽车6牌照后将信息发送给换电站集控中心，换电站集控中心控制闸机206打开时，换电站集控中心控制堆垛机5将电池架4上的满电电池包放置于四块平板420上，然后通过动力机构调整两组机械手单元的位置，实现满电电池包在交换机械手组件417的定位，实现满电电池包的预存，自主机器人3将汽车6上的亏电电池包取下后，运动至交换机械手组件417下方，堆垛机5将自主机器人3上的亏电电池包取下，自主机器人3直接将交换机械手417上的满电电池包取走，这样自主机器人3更换电池包过程中不用等待，减少换电时间，提高换电效率。

实施例4

如图11所示，本实施例在实施例2或3的基础上进行了进一步限定，本实施例中所述自主机器人3包括机器人本体31、升降机构32、纠偏装置、雷达36和电池包插拔组件，所述机器人本体31上设置有动力单元，动力单元能够带动机器人本体31移动，雷达36设置于机器人本体31上，雷达36能够对机器人本体31的运动进行导航，升降机构32设置于机器人本体31上，纠偏装置设置于升降机构32上，升降机构能够带动纠偏装置上下运动，纠偏装置的顶端连接有第二转接板38，电池包能够放置于第二转接板38上，纠偏装置能够调整第二转接板38的位置进而调整电池包的位置，电池包插拔组件设置于第二转接板38上，电池包插拔组件能够与汽车6底盘部件配合实现电池包的安装和拆卸。

在新能源大环境下，电动汽车相对于燃油汽车具有更加环保等特点，充电站，换电站相继设立。换电站是目前比较省时的快速解决充电慢的问题。换电的方式目前主要采用底盘换电方式，换电小车需要精准拆卸和安装电池包，目前的换电小车采用有轨运动形式，机构复杂，定位误差大，无法自动调整位置，换电效率低。

本实施例中自主机器人3包括机器人本体31、升降机构32、纠偏装置、雷达36和电池包插拔组件。机器人本体31上设置有动力单元，动力单元能够带动机器人本体31移动。雷达36设置于机器人本体31上，雷达36扫描定位及时获取坐标点，避开障碍物，实现自主机器人3的定位导航，自主运动到指定位置，实现无轨运动并动态补偿，极大提高定位精度。升降机构32能够带动纠偏装置上下运动，纠偏装置能够调整第二转接板38的位置，电池包放置于第二转接板38上，纠偏装置通过调整第二转接板38的位置，实现电池包的位置调整，从而实现电池包的纠偏功能，电池包插拔组件能够与汽车6底盘部件配合实现电池包的安装和拆卸。

具体使用时，拆卸汽车6上的电池包时，自主机器人3运动至容纳腔202内，升降机构32启动使得第二转接板38上升，带动电池包插拔组件上升，电池包插拔组件工作与汽车6底盘上的卡扣配合对安装于汽车6底盘上的亏电电池包进行解锁，亏电电池包掉落于第二转接板38上，升降机构32和电池包插拔组件回到初始状态，自主机器人3运动至交换机械手组件417下方，堆垛机5将自主机器人3的第二转接板38上的亏电电池包取下，升降机构32启动带动纠偏装置和第二转接板38上升，第二转接板38上升将放置于交换机械手417组件内四块平板420上的满电电池包顶起，自主机器人3运动带动满电电池包运动脱离交换机械手组件417后，升降机构32下降，自主机器人3带动满电电池包运动至容纳腔202内，通过纠偏装置调整满电电池包的位置，使得满电电池包位置与汽车底盘6上的电池包安装腔对应，升降机构32上升使得满电电池包安装于汽车6底盘上。

本实施例中所述纠偏装置包括旋转机构33、第一纠偏组件34和第二纠偏组件35，所述旋转机构33能够带动第二转接板38在水平面旋转，第一纠偏组件34能够带动第二转接板38左右运动，第二纠偏组件35能够带动第二转接板38前后运动。本实施例中通过旋转机构33、第一纠偏组件34和第二纠偏组件35的配合，实现第二转接板38的旋转运动、左右运动和前后运动，从而对放置于第二转接板38上的电池包进行旋转纠偏、左右纠偏和前后纠偏，使电池包能够与汽车6上电池包安装腔精准对应，从而保证电池包安装的精准度和成功率。

本实施例中所述升降机构32的输出端连接升降板39，旋转机构33设置于升降板39上，旋转机构33的输出端连接有旋转板40，第一纠偏组件34设置于旋转板40上，第一纠偏组件34的运动部上连接第一转接板41，第二纠偏组件35设置于第一转接板41上，第二转接板38与第二纠偏组件35的运动部连接。本实施例中升降板39与升降机构32连接，旋转机构33设置于升降板39上，旋转板40与旋转机构33连接，第一纠偏组件34设置于旋转板40上，第一转接板41与第一纠偏组件的运动部连接，第二纠偏组件34设置于第一转接板41上，实现各部件的安装和配合。

本实施例中所述旋转机构33包括旋转电机、主动齿轮、从动齿轮和转轴，旋转电机设置于升降板39上，主动齿轮套设于旋转电机的输出轴上，转轴转动设置于升降板39上，转轴的顶端与旋转板40连接，从动齿轮套设于转轴上，主动齿轮与从动齿轮啮合，如此旋转电机启动能够带动旋转板40转动，进而带动旋转板40上的组件运动，实现旋转机构33带动第二转接板38旋转的功能。

本实施例中所述第一纠偏组件34为第一电机和第一丝杠机构，第一电机能够带动第一丝杠机构的运动部左右运动，第一丝杠机构的运动部与第一转接板41连接，本实施例中第一纠偏组件为第一电机和第一丝杠机构，第一电机带动第一丝杠机构的运动部运动，进而带动第一转接板41及设置于第一转接板41上的组件左右运动，实现第一纠偏组件带动第二转接板38运动的功能。

本实施例中所述第二纠偏组件35为第二电机和第二丝杠机构，第二电机能够带动第二丝杠机构的运动部前后运动，第二丝杠机构的运动部与第二转接板38连接。本实施例中第二纠偏组件为第二电机和第二丝杠机构，第二电机带动第二丝杠机构的运动部运动，带动第二转接板38前后运动，实现第二纠偏组件带动第二转接板38前后运动的功能。

本实施例中所述升降机构32为剪刀叉升降机构。也可以采用丝杠顶升机构或者齿轮齿条或链轮链条或同步带等配合对应的结构实现升降功能。本实施例中对自主机器人3的自动导航和纠偏进行保护，电池包插拔组件与汽车6底盘上的卡扣配合采用现有技术，在此不做多余赘述。本实施例中所述第二转接板38的顶壁设置有多根定位柱37，电池包放置在第二转接板38上时，定位柱37能够进入电池包底部的定位孔实现电池包在第二转接板38上的定位。

本实施例中所述电池仓1内设置有空调7，保证电池仓1内处于合适的温度。

综上，整个系统的工作流程如下：汽车6运动至车牌识别器205所在位置，车牌识别器205识别汽车6上的牌照，车牌识别器205将信息发送给换电站集控中心，换电站集控中心打开闸机206，汽车6行进至换电平台201上，在汽车6行进至换电平台201的同时，自主机器人3运行至容纳腔202内，堆垛机5将电池架4上的满电电池包放置于交换机械手组件417上进行预存，汽车6到达换电平台201的指定位置后，平台盖板203打开，自主机器人3将汽车6底盘上的亏电电池包取下，自主机器人3运行至交换机械手组件417下方，堆垛机5将自主机器人3上的亏电电池包取下，自主机器人3将交换机械手417上的满电电池包取下运动至容纳腔202内，将满电电池包安装于汽车6底盘上，如此在进行汽车6电池包的更换过程中，各个环节紧密配合，提高换电效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种电池仓，其特征在于，所述电池仓(1)内设置有自主机器人(3)、电池架(4)和堆垛机(5)，自主机器人(3)能够运动至换电仓(2)上将汽车上的亏电电池包取下后运动至电池仓(1)内，堆垛机(5)能够将自主机器人(3)上的亏电电池包取下放置于电池架(4)上进行充电，自主机器人(3)能够配合堆垛机(5)将电池架(4)上的满电电池包取下并运动至换电仓(2)上安装于汽车(6)上。

2.根据权利要求1所述的一种电池仓，其特征在于，所述电池架(4)上设置有多层充电单元，所述充电单元包括机械式插拔组件和放置架(410)，所述机械式插拔组件包括底板(401)、垫板(402)、充电头连接板(407)、连杆组件和第一弹簧组件，底板(401)设置于电池架(4)上，垫板(402)和充电头连接板(407)分别滑动设置于底板(401)前壁的左部和右部，垫板(402)通过连杆组件与充电头连接板(407)连接，第一弹簧组件安装于底板(401)上，第一弹簧组件与垫板(402)或充电头连接板(407)连接，放置架(410)与垫板(402)连接，充电头(411)设置于充电头连接板(407)上，垫板(402)向下运动能够压缩第一弹簧组件内的第一弹簧(409)，垫板(402)向下运动能够通过连杆组件带动充电头连接板(407)向下运动，垫板(402)下降的高度小于充电头连接板(407)下降的高度。

3.根据权利要求2所述的一种电池仓，其特征在于，所述连杆组件包括第一连杆(403)、第二连杆(404)、第三连杆(405)和第四连杆(406)，第一连杆(403)的左下端通过第一销轴转动设置于垫板(402)上，第一连杆(403)的右上端通过第二销轴与第二连杆(404)的左上端转动连接，第二连杆(404)通过第三销轴转动设置于底板(401)上，第二连杆(404)的右下端连接第四销轴，第三连杆(405)通过第五销轴转动设置于底板(401)上，第三连杆(405)的左下部开有槽口(412)，第四销轴插入槽口(412)内与槽口(412)的顶壁和底壁接触，第四销轴能够在槽口(412)内左右运动，第三连杆(405)的右上端通过第六销轴与第四连杆(406)的左上端转动连接，第四连杆(406)的右下端通过第七销轴与充电头连接板(407)转动连接。

4.根据权利要求3所述的一种电池仓，其特征在于，所述第三连杆(405)的长度大于第二连杆(404)的长度。

5.根据权利要求2所述的一种电池仓，其特征在于，所述充电单元还包括电池归正装置，所述电池归正装置包括两个归正单元，两个归正单元对称设置，两个归正单元分别设置于电池架(4)的左部和右部，归正单元包括归正板(413)、归正弹簧(414)、归正固定板(415)和归正导向杆(416)，所述归正固定板(415)与电池架(4)连接，归正板(413)通过归正弹簧(414)与归正固定板(415)连接，归正导向杆(416)一端与归正板(413)连接，归正导向杆(416)活动贯穿归正固定板(415)，两块归正板(413)与电池接触能够将电池包定位。

6.根据权利要求1所述的一种电池仓，其特征在于，所述电池架(4)的底部设置有交换机械手组件(417)，堆垛机(5)能够将电池架(4)上的满电电池包取下放置于交换机械手组件(417)上，自主机器人(3)能够将交换机械手组件(417)上的满电电池包取下。

7.根据权利要求6所述的一种电池仓，其特征在于，所述交换机械手组件(417)包括动力机构和两个机械手单元，两个机械手单元分别设置于电池架(4)的左部和右部，机械手单元包括机械臂固定板(419)、两根机械臂(418)和两块平板(420)，两根机械臂(418)固定在机械臂固定板(419)上，两块平板(420)分别设置于两根机械臂(418)上，堆垛机(5)能够将电池架(4)上的满电电池包取下放置于四块平板(420)上，动力机构设置于电池架(4)上，动力机构与两块机械臂固定板(419)连接，动力机构能够带动两块机械臂固定板(419)相向运动或反向运动。

8.根据权利要求1所述的一种电池仓，其特征在于，所述自主机器人(3)包括机器人本体(31)、升降机构(32)、纠偏装置、雷达(36)和电池包插拔组件，所述机器人本体(31)上设置有动力单元，动力单元能够带动机器人本体(31)移动，雷达(36)设置于机器人本体(31)上，雷达(36)能够对机器人本体(31)的运动进行导航，升降机构(32)设置于机器人本体(31)上，纠偏装置设置于升降机构(32)上，升降机构能够带动纠偏装置上下运动，纠偏装置的顶端连接有第二转接板(38)，电池包能够放置于第二转接板(38)上，纠偏装置能够调整第二转接板(38)的位置进而调整电池包的位置，电池包插拔组件设置于第二转接板(38)上，电池包插拔组件能够与汽车(6)底盘部件配合实现电池包的安装和拆卸。

9.根据权利要求8所述的一种电池仓，其特征在于，所述纠偏装置包括旋转机构(33)、第一纠偏组件(34)和第二纠偏组件(35)，所述旋转机构(33)能够带动第二转接板(38)在水平面旋转，第一纠偏组件(34)能够带动第二转接板(38)左右运动，第二纠偏组件(35)能够带动第二转接板(38)前后运动。

10.根据权利要求9所述的一种电池仓，其特征在于，所述升降机构(32)的输出端连接升降板(39)，旋转机构(33)设置于升降板(39)上，旋转机构(33)的输出端连接有旋转板(40)，第一纠偏组件(34)设置于旋转板(40)上，第一纠偏组件(34)的运动部上连接第一转接板(41)，第二纠偏组件(35)设置于第一转接板(41)上，第二转接板(38)与第二纠偏组件(35)的运动部连接。

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