CN219769838U - 微型换电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微型换电站，微型换电站包括充电架、电池升降装置和换电装置，充电架包括位于地面以下的第一地下充电架，电池升降装置露出地面以上的距离不小于50cm，电池升降装置露出地面以上的部分用于从换电装置取放电池，以及在下降到地面以下之后与第一地下充电架进行电池取放，充电架用于对电池包进行充放电，换电装置用于对车辆上的电池包进行更换。该微型换电站通过设置地下充电架，使得电池能够在地下进行充电，充分利用地下空间提高电池存储能力，减小了地面以上的空间和占地面积，从而形成了占地面积更小、集约化程度更高的换电站，提高了换电站的微型化程度，也避免充电架在地面伸出过高而存在重心不稳、坍塌等风险。

Description

微型换电站

本申请要求申请日为2022年4月7日的中国发明专利申请CN2022103641609作为优先权，本申请引用上述中国专利申请的全文。

技术领域

本实用新型涉及一种新能源汽车的换电站，特别地涉及一种微型换电站。

背景技术

近几年来，新能源汽车发展迅速，依靠蓄电池作为驱动能源的电动车辆，具有零排放，噪声小的优势，随着电动汽车的市场占有率和使用频率也越来越高，用于为换电车型的电动汽车提供电池更换场所的换电站也越来越普及，但现有的换电站占地面积较大，建站周期长，成本高，无法满足短时间内快速批量化建站的需求，且对于车密度少、运营压力小的区域，存在换电资源浪费的情形，同时，现有的换电站无法根据当地换电车密度的大小以及建站场地的条件进行适应性的调配换电工位，以满足不同区域换电车密度的差异性需求，无法快速地对换电工位的数量进行运营能力的匹配调整，现有换电站的电池存储能力无法满足高峰时段的换电需求，导致增加了电池包的配送成本。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中换电站占地面积大且电池包存储数量无法满足高峰换电需求的缺陷，提供一种微型换电站。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种微型换电站，所述微型换电站包括充电架、电池升降装置和换电装置，所述充电架包括位于地面以下的第一地下充电架，所述电池升降装置露出地面以上的距离不小于50cm，所述电池升降装置露出地面以上的部分用于从所述换电装置取放电池，以及在下降到地面以下之后与第一地下充电架的充电仓位进行电池取放，所述充电架用于对电池包进行充放电，所述换电装置用于对车辆上的电池包进行更换。

在本方案中，该微型换电站通过将第一地下充电架设置在地下，使得电池能够在地下位置进行充电，以缩减该微型换电站在地面以上区域所占据的空间尺寸，充分利用地下空间提高电池存储能力，减小了地面以上的空间和占地面积，从而形成了占地面积更小、集约化程度更高的换电站，提高了换电站的微型化程度，也避免充电架在地面伸出过高而存在重心不稳、坍塌等风险。同时，当地上空间有限时，利用地下充电架的扩容，更容易适应不同换电密度所需要的存储容量需求。通过将电池升降装置露出地面以上的距离设置为不小于50cm，保证满足电池升降装置在地面以上与换电装置进行取放电池所需要的最小空间。

较佳地，所述电池升降装置露出地面以上的距离为50-100cm。

在本方案中，将电池升降装置露出地面以上的距离设置为50-100cm，使得既能满足电池升降装置在地面以上与换电装置进行取放电池所需要的最小空间，又使得电池升降装置不会过高，减小地面以上占用的空间，也避免影响地面以上其他功能部件的安置。

较佳地，所述电池升降装置具有用于取放电池的伸缩机构，伸缩机构的伸缩方向与所述换电装置的电池运送方向相平行；和/或，所述电池升降装置具有可沿竖直方向移动的升降机构，用于在竖直方向上移动电池包。

在本方案中，该电池升降装置通过伸缩机构拿取电池和放置电池，实现沿水平方向运送电池，通过升降机构的升降运动，确保了电池升降装置能够沿竖直方向运送电池。

较佳地，所述充电架还包括位于地面以下的第二地下充电架，所述第二地下充电架在所述电池升降装置相对所述第一地下充电架的对侧。

在本方案中，该微型换电站通过地面以下设置第二地下充电架，并将第二地下充电架设置在电池升降装置相对第一地下充电架的对侧，提高了地下的电池存储能力，也使得电池升降装置能够分别朝两侧方向与第一地下充电架和第二地下充电架取放电池，即提供了不同方向进行取放电池的交互方式，提高了交换电池的灵活性、效率。其中，两个地下充电架(第一地下充电架和第二地下充电架)中的一个或两个可以完全位于地面以下，在减少地面以上占用空间的同时，也使得车辆停放位置和电池升降装置之间的距离也可以设置得更近，缩短换电装置往返于车辆停放位置和电池升降装置之间的行走距离，提高换电效率。

较佳地，电池升降装置包括上下贯通地面的支架，以及可在支架中上下升降的电池取放机构。

在本方案中，该电池升降装置通过电池取放机构在支架的支撑和导向下，在地上和地下之间升降移动，实现从地上、地下不同位置处的充电架上取放电池。

较佳地，所述换电站还包括车辆停放装置，沿垂直于车辆驶入驶出方向依次设置的所述车辆停放装置、所述充电架和所述电池升降装置，所述车辆停放装置用于供车辆停靠定位以进行电池包的更换，所述换电装置往返于所述车辆停放装置和所述电池升降装置之间，所述充电架在与所述换电装置的电池运送方向重叠的位置具有电池交接区，所述电池交接区用于供所述换电装置所运送的电池停靠，并与所述电池升降装置交接所述电池。

在本方案中，该微型换电站通过车辆停放装置实现车辆停靠定位以进行电池包的更换，通过将车辆停放装置、充电架和电池升降装置沿垂直于车辆驶入驶出方向依次设置并设置电池交接区，实现了一种电池交互方式，这种电池交互方式由于利用充电架的重叠空间设置电池交接区，节省电池交接(换电装置与电池升降装置之间进行电池交接)所需要的空间，使得换电站整体结构更加紧凑，而且充电架的地面以上部分不会因为介于车辆停放装置和电池升降装置之间而影响电池交接。电池升降装置既可以与地面以下的第一地下充电架交换电池，也可以跟充电架位于地面以上的部分交换电池，交换方式灵活，有利于提高电池交换效率。

较佳地，沿垂直于车辆驶入驶出方向依次设置的车辆停放装置和充电仓室，以及沿平行于车辆驶入驶出方向在所述充电仓室内依次设置所述电池升降装置和所述充电架，所述车辆停放装置用于供车辆停靠定位以进行电池包的更换；所述电池升降装置设于所述充电架靠近所述车辆驶入侧或驶出侧的一侧。

在本方案中，该微型换电站通过将电池升降装置和充电架沿平行于车辆驶入驶出方向在充电仓室内依次设置，实现了电池升降装置和充电架均平行于车辆停放装置的布置方式，从而实现另一种电池交互方式，即在车辆驶入侧或驶出侧沿垂直于车辆驶入驶出方向进行电池交接(换电装置与电池升降装置进行电池交接)，并沿车辆驶入驶出方向取放电池(电池升降装置和充电架之间进行取放电池)，可以在两个不同方向上实现不同功能的电池传输，相互不干扰，提高了换电效率。

较佳地，所述车辆停放装置上靠近所述电池升降装置的一侧设有车轮定位机构，用于使车辆停靠于所述车辆停放装置上的预设范围内进行电池的更换。

在本方案中，通过在车辆停放装置上靠近电池升降装置的一侧设置车轮定位机构，使得车辆停靠于车辆停放装置上的预设范围内进行电池的更换，提高定位准确性，从而有利于提高换电效率。

较佳地，所述车轮定位机构仅设置于所述车辆停放装置靠近所述电池升降装置的一侧。

在本方案中，该微型换电站采用将车轮定位机构仅设置于车辆停放装置靠近电池升降装置的一侧(例如左侧)，使得在远离电池升降装置的一侧(例如右侧)的空间被完全放开，使得车辆停放装置在未停车辆时可以具备其他用途；在实现定位功能的同时，兼顾了其他用途需求，从而使得具有不同功能用途的微型换电站在结构上更加紧凑。

较佳地，所述车轮定位机构包括X向定位机构和/或Y向定位机构，分别用于带动车轮沿X向、Y向移动定位，X向定位机构包括V型槽定位机构和/或拖链机构，Y向移动机构包括对中机构，对中机构用于从车轮内侧或外侧推动车轮进行定位。

在本方案中，该车轮定位机构通过X向定位机构和/或Y向定位机构实现了两个方向的定位，移动、定位方式灵活。X向定位机构通过V型槽定位机构和/或拖链机构实现了X方向上可靠的定位方式，Y向移动机构通过对中机构调整车轮位置，实现了Y方向上可靠的定位，其中V型槽定位机构用于供车辆的至少一个车轮进入以实现X方向的定位，拖链机构可以和V型槽定位机构配合使用，也可单独使用，拖链机构用于拖动V型槽沿X方向移动，或拖动车轮下方的可移动承载机构沿X方向移动，以实现车辆沿X方向的移动定位，对中机构包括驱动机构和连接驱动机构端部的推杆机构，推杆机构用于接触车轮的轮毂部分，在驱动机构的驱动下推动车轮沿Y方向移动，以实现车辆沿Y方向的移动定位，其中，X方向为沿电动汽车的长度方向，Y方向为沿电动汽车的宽度方向，通过车轮定位机构对车辆姿态的调整，便于电动汽车与下方的换电装置处于相配合的位置，进行电池的更换。

较佳地，所述车辆停放装置上具有车辆举升机构，用于沿竖直方向举升车辆。

在本方案中，通过在车辆停放装置上设置车辆举升机构，实现沿竖直方向举升车辆，以提供足够的换电空间。

较佳地，所述车辆停放装置包括位于地面以下的升降架，所述车辆举升机构还用于沿所述升降架举升电池，以将电池下降至地面以下或举升到地面以上。

在本方案中，通过在车辆停放装置上设置位于地面以下的升降架，使得能在车辆停放装置的位置处进行升降电池，并在地面以下的空间内直接与电池升降装置、第一地下充电架交换电池，而不是在地面以上交换电池再运送到地面以下充电，有利于缩短传送距离，从而提高进行地下换电的效率。

较佳地，所述换电装置包括：

固定在车辆停放装置上的电池更换机构；

设置于所述电池更换机构和所述电池升降装置之间的电池输送机构；

所述电池更换机构用于相对车辆拆装电池，所述电池输送机构用于在所述电池更换机构和所述电池升降装置之间传输电池。

在本方案中，该换电装置通过电池更换机构实现相对车辆拆装电池，通过电池输送机构实现在电池更换机构和电池升降装置之间传输电池。这种换电装置将电池拆装和电池传输功能分开，其结构方案简单，运送电池的效率高，电池更换机构用于在车辆停在车辆停放装置之后从车辆底部取下亏电的电池包，电池输送机构载着取下的电池包，将电池包运送至靠近于电池升降装置的位置处，电池升降装置在拿取送过来的电池包之后通过上升的方式将电池包送至充电架的某一个充电仓位中，之后，电池升降装置再从另一个充电仓位中将满电的电池包取出，通过下降的方式将电池包送至换电装置，最后通过电池输送机构将满电的电池包运送至车辆底部，将电池包安装在车辆上，实现快速换电的目的。

较佳地，所述电池输送机构为辊筒、皮带或倍速链；

和/或，所述电池升降装置上也设有辊筒、皮带或倍速链，用于相对所述电池输送机构取放电池；

和/或，充电架的每个充电仓室内也设有辊筒、皮带或倍速链，用于相对所述电池升降装置取放电池；

和/或，所述电池更换机构上设有过渡传输机构，用于与电池输送机构配合进行电池的传输。

在本方案中，电池输送机构通过辊筒、皮带或倍速链，实现带传动的方式运送电池。电池更换机构通过过渡传输机构，实现在各个机构之间传输电池时的过渡配合，保障传输的连贯性和平稳性，电池更换机构从车辆底部拆卸下来的亏电的电池包通过该过渡传输机构移动至电池输送机构上，再通过电池输送机构将电池包传输靠近电池升降装置的位置处，便于电池升降装置取放，实现了无需移动电池更换机构即可实现电池包在车辆停放装置和电池升降装置之间的传输，避免了换电装置整体移动带来的结构复杂、控制难度高的问题，便于实现电池的远距离的传输，同时还可通过倍速轮来调整电池的输送速度。

较佳地，所述换电装置包括解锁组件、定位组件、水平移动组件、竖直升降组件中的至少一个。

在本方案中，该换电装置通过解锁组件、定位组件、水平移动组件、竖直升降组件中的至少一个，实现了电池更换过程中所需的不同功能，确保换电装置能够成功相对车辆更换电池，以及成功运送电池。

较佳地，所述充电架在与所述换电装置的电池运送方向重叠的位置设有电池交接区，所述电池交接区内设有电池周转装置，所述电池周转装置用于直接相对所述换电装置拿取或放置电池。

在本方案中，通过在电池交接区内设置电池周转装置，并可以直接相对换电装置拿取或放置电池，使得电池升降装置可以快速、直接地将充满电的电池放置在换电装置上，以实现快速交接电池、加快换电效率的目的。

本实用新型的积极进步效果在于：该微型换电站通过将第一地下充电架设置在地下，使得电池能够在地下位置进行充电，以缩减该微型换电站在地面以上区域所占据的空间尺寸，使得微型换电站在具备较高电池存储能力的同时，微型换电站的占地面积和地面以上的空间占据程度均较低，有利于提高换电站的微型化程度，也避免充电架在地面伸出过高而存在重心不稳、坍塌等风险。通过将电池升降装置露出地面以上的距离设置为不小于50cm，保证满足电池升降装置在地面以上与换电装置进行取放电池所需要的最小空间。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的微型换电站的布局示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为本实用新型实施例2的微型换电站的布局示意图。

图4为本实用新型实施例3的微型换电站的布局示意图(一)。

图5为本实用新型实施例3的微型换电站的布局示意图(二)。

图6为本实用新型实施例4的微型换电站的布局示意图。

图7为本实用新型实施例5的微型换电站的布局示意图(一)。

图8为本实用新型实施例5的微型换电站的布局示意图(二)。

图9为本实用新型实施例6的微型换电站的布局示意图。

图10为本实用新型实施例7的微型换电站的布局示意图。

附图标记说明：

车辆停放装置10

车轮定位机构11

电池升降装置20

伸缩机构21

导轨22

充电架30

第一充电架30a

第二充电架30b

第一地下充电架30e

第二地下充电架30f

电池交接区31

充电仓位32

电池周转装置33

换电装置40

电池交接区31

电池更换机构41

电池输送机构42

微型箱体60

微型换电站100

车辆200

电池包300

车辆200驶入驶出方向A

换电装置40的电池运送方向B

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例提供了一种微型换电站100，该微型换电站100包括充电架30、电池升降装置20和换电装置40。其中，充电架30包括位于地面以下的第一地下充电架30e，第一地下充电架30e上设置有多个充电仓位32，每一个充电仓位32均能够定位和放置电池，当电池放置在其中时，充电机构与电池进行对接，实现充电目的。电池升降装置20露出地面以上的距离不小于50cm，电池升降装置20露出地面以上的部分用于从换电装置40取放电池，以及在下降到地面以下之后与第一地下充电架30e的充电仓位32进行电池取放。

该微型换电站100通过将第一地下充电架30e设置在地下，使得电池包能够在地下位置进行充电，以缩减该微型换电站100在地面以上区域所占据的空间尺寸，充分利用地下空间提高电池存储能力，减小了地面以上的空间和占地面积，从而形成了占地面积更小、集约化程度更高的换电站，提高了换电站的微型化程度，也避免充电架30在地面伸出过高而存在重心不稳、坍塌等风险。同时，当地上空间有限时，利用地下充电架的扩容，更容易适应不同换电密度所需要的存储容量需求。其中，将电池升降装置20露出地面以上的距离设置为不小于50cm，保证满足电池升降装置20在地面以上与换电装置40进行取放电池包所需要的最小空间。当然，在其他实施例中，其对电池升降装置20露出地面以上部分最小距离的设置，也可以根据取放电池包的相关设备大小进行相适应的调整，50cm作为最小距离的设定是优先的选择。

在其他实施例中，电池升降装置20露出地面以上的距离范围优选为50-100cm，使得既能满足电池升降装置20在地面以上与换电装置40进行取放电池包所需要的最小空间，又使得电池升降装置20不会过高，减小地面以上占用的空间，也避免影响地面以上其他功能部件的安置。

在其它实施例中，第一地下充电架30e的顶部还可以设有电池交接区，用于供换电装置停靠以进行电池包的交换，电池交接区内设有电池周转装置，用于直接相对换电装置拿取或放置电池。

其中，如图2所示，图2展示了该微型换电站100在地面以上部分的平面布置方式，具体在本实施例中，电池升降装置20的数量为一个，充电架30的数量为一列，该微型换电站100还包括车辆停放装置10，地面以上的充电架30、电池升降装置20被放置在一个微型箱体60中，形成一个箱体模块，减小换电站的体积，也便于安装微型换电站100。为了小型化，微型箱体60的占地面积小于10平方米，节约土地，提高经济效益。沿垂直于车辆200驶入驶出方向A(即换电装置40的电池运送方向B)依次设置的车辆停放装置10、电池升降装置20和充电架30。车辆停放装置10用于供车辆200停靠定位以进行电池包的更换，换电装置40相对于车辆停放装置10、电池升降装置20和充电架30的布置位置如图2所示。

换电装置40往返于车辆停放装置10和电池升降装置20之间，用于在车辆200停在车辆停放装置10之后从车辆200底部取下亏电的电池包，并载着取下的电池包，将电池包运送至靠近于电池升降装置20的位置处，电池升降装置20在拿取送过来的电池包之后通过上升的方式将电池送至充电架30的某一个充电仓位中，之后，电池升降装置20再从另一个充电仓位中将满电的电池包取出，通过下降的方式将电池包送至换电装置40，最后通过换电装置40将满电的电池包运送至车辆200底部，将电池包安装在车辆200上，实现快速换电的目的。

在本实施例中，换电装置40是沿着直线方向往返输送电池的，使得电池的输送路径最短。

该微型换电站100通过车辆停放装置10能够承载和定位车辆200，使得车辆200的停车位置相对微型换电站100保持准确，提高换电成功率。通过将车辆停放装置10、电池升降装置20和充电架30沿垂直于车辆200驶入驶出方向A依次设置，实现了一种电池交互方式，即从车辆200拆装的电池包沿垂直于车辆200驶入驶出方向A进行电池包交接(换电装置40与电池升降装置20进行电池包交接)，并且，沿同样的方向(即垂直于车辆200驶入驶出方向A)进行取放电池包(电池升降装置20和充电架30之间进行取放电池包)，再由电池升降装置20的升降运动将电池包送至充电架30位于地面以下和地面以下的充电仓中，这种电池交互方式容易布置，并且该微型换电站100的结构布局紧凑，电池升降装置20和充电架30的数量以及占据的水平空间均相对较少，满足在特定区域设置换电站的目的。

其中，为了确保换电装置40能够成功相对车辆200更换电池，以及成功运送电池，换电装置40包括解锁组件、定位组件、水平移动组件、竖直升降组件中的至少一个。其中，解锁组件用于对换电车辆上的电池包进行解锁，以便拆卸下电池包。电动汽车上设有锁止机构，电池包通过锁止机构锁定连接于电动汽车上，锁止机构可以为卡扣锁止机构、T型旋转锁止机构、螺栓锁止机构、涨珠锁止机构、插销锁止机构、挂接式锁止机构中的一种，解锁组件为能够对上述锁止机构中的至少一种进行解锁的机构，解锁组件可直接作用于上述锁止机构，或通过作用于电池包上的过渡解锁机构间接对锁止机构进行解锁操作，换电装置在进行更换电池操作时，换电装置通过水平移动组件移动至电动汽车的底部，竖直升降组件上升解锁组件至与锁止机构解锁点相配合的高度，解锁组件对锁止机构进行解锁操作，换电装置带动拆卸下来的电池包离开车辆底部。在竖直升降组件上升解锁组件过程中，通过定位组件实现与车辆底部的对位，便于解锁组件准确解锁。

其中，定位组件包括定位杆或定位叉，定位杆与定位孔配合，定位叉的顶部具有定位槽，定位槽与车辆上的定位座相配合。定位孔可设置在电池包上或车辆底盘上，通过杆与孔的配合实现定位。例如，定位杆能够当换电设备移动至拆电池位置时对准电池包上的定位孔以对电池包进行定位。例如，两个定位杆能够在换电设备处于拆电池位置时对准车辆底盘上的限位孔以使换电设备与车辆保持相对固定定位，定位叉通过定位槽与车辆上的定位座卡合定位，定位槽的槽内壁与定位座的形状相匹配。

其中，水平移动组件为同步带驱动机构、齿轮齿条驱动机构、链轮链条驱动机构中的一种，通过上述驱动机构带动换电装置在车辆停放装置和充电架之间移动。

其中，竖直升降组件为剪式升降机构、凸轮升降机构、刚性链升降机构中的一种，通过上述竖直升降组件带动解锁组件竖直升降。当然，在其他实施例中，可以为竖直设置的丝杆，丝杆上螺纹连接有滑块，通过丝杆转动带动滑块上升或下降。

本实施例中的换电装置40可采用换电小车在行驶平面内往复行驶的方式，以实现相对车辆200取放电池，以及在车辆停放装置10和电池升降装置20运送电池的目的。当然，其他实施例中，换电装置40也可以采用任何其他现有技术中存在的其他结构来实现更换电池和水平运输电池的目的。

其中，电池升降装置20包括上下贯通地面的支架，以及可在支架中上下升降的电池取放机构，该电池升降装置20通过电池取放机构在支架的支撑和导向下，在地上和地下之间升降移动，实现从地上、地下不同位置处的充电架30上取放电池包。

如图1-图2所示，电池升降装置20具有可沿竖直方向移动的升降机构，用于在竖直方向上移动电池包，伸缩机构设于该升降机构上，以匹配充电架30上不同高度位置的充电仓位32，升降机构可以为链轮链条、齿轮齿条升降机构。

在本实施例中，电池取放机构具体包括伸缩机构21和升降机构(图中未显示)，伸缩机构21用于从充电架30上取电池包，或者放电池包于充电架30上。伸缩机构21的伸缩方向与换电装置40的电池运送方向B相平行；升降机构可沿竖直方向移动的，运送电池包。该电池升降装置20通过伸缩机构21拿取电池包和放置电池包，实现沿水平方向运送电池包，通过升降机构的升降运动，确保了电池升降装置20能够沿竖直方向运送电池包。在其他实施例中，电池升降装置20也可以通过其他机构或产品实现电池的取放，并实现高度方向上运送电池。

在本实施例中，伸缩机构21包括驱动单元、伸缩单元，伸缩单元具有伸缩功能，伸缩单元承载电池包，驱动单元能够驱动伸缩单元伸缩，带动电池包伸出或缩回，以便于取放电池。在可替代的实施例中，伸缩机构还可以选择其他具有伸缩功能的机构。

在其他实施例中，根据换电站的具体配置设备情况，电池取放机构也可以只有伸缩机构21，由换电站的其他设备实现竖直方向的电池运送；或者，电池取放机构也可以升降机构，由换电站的其他设备实现水平方向的取放电池。

具体地，为了便于换电装置40及换电小车穿梭到换电车辆200的下方进行换电操作，车辆停放装置10上具有车辆举升机构，用于沿竖直方向举升车辆200，以提供足够的换电空间。车辆举升机构可以举升车轮或车辆支架，具体的举升机构可以为剪式举升机构、刚性链举升机构或其他可以实现高度方向上抬升车辆的机构。

如图2所示，车辆停放装置10上靠近电池升降装置20的一侧设有车轮定位机构11，用于使车辆200停靠于车辆停放装置10上的预设范围内进行电池包的更换。当换电车辆200停放在换电区时，车轮定位机构11对换电车辆200的车轮进行定位，防止车辆200移动，确保换电车辆200在车辆停放装置10上的停车位置更准确，提高定位准确性，从而有利于提高换电效率。

其中，车轮定位机构11仅设置于车辆停放装置10靠近电池升降装置20的一侧。在其他实施例中，车轮定位机构11是设置于车辆停放装置10靠近电池升降装置20的一侧还是两侧可以根据定位的需要做相应的设定，但在本实施例中，该微型换电站100采用将车轮定位机构11仅设置于车辆停放装置10靠近电池升降装置20的一侧(例如左侧)，使得在远离电池升降装置20的一侧(例如右侧)的空间被完全放开，使得车辆停放装置10在未停车辆时可以具备其他用途；在实现定位功能的同时，兼顾了其他用途需求，从而使得具有不同功能用途的微型换电站100在结构上更加紧凑。

其中，车轮定位机构11包括X向定位机构和Y向定位机构，分别用于带动车轮沿X向、Y向移动定位，X向定位机构包括V型槽定位机构和拖链机构，Y向移动机构包括对中机构，对中机构用于从车轮内侧或外侧推动车轮进行定位。

该车轮定位机构11通过X向定位机构和Y向定位机构实现了两个方向的定位，移动、定位方式灵活。X向定位机构通过V型槽定位机构和拖链机构实现了X方向上可靠的定位方式，Y向移动机构通过对中机构调整车轮位置，实现了Y方向上可靠的定位。在其他实施例中，根据定位效果的需要，车轮定位机构11也可以只是一个方向的定位，也可以采用其他能实现定位的结构方式。其中V型槽定位机构用于供车辆的至少一个车轮进入以实现X方向的定位，拖链机构可以和V型槽定位机构配合使用，也可单独使用，拖链机构用于拖动V型槽沿X方向移动，或拖动车轮下方的可移动承载机构沿X方向移动，以实现车辆沿X方向的移动定位，对中机构包括驱动机构和连接驱动机构端部的推杆机构，推杆机构用于接触车轮的轮毂部分，在驱动机构的驱动下推动车轮沿Y方向移动，以实现车辆沿Y方向的移动定位，其中，X方向为沿电动汽车的长度方向，Y方向为沿电动汽车的宽度方向，通过车轮定位机构对车辆姿态的调整，便于电动汽车与下方的换电装置处于相配合的位置，进行电池的更换。

在其他实施例中，车辆停放装置10还可以包括位于地面以下的升降架，车辆举升机构还用于沿升降架举升车辆200，以将车辆200下降至地面以下或举升到地面以上。通过这样的结构方式，使得能在车辆停放装置10的位置处进行升降电池包，并在地面以下的空间内直接与电池升降装置20、第一地下充电架30e交换电池包，而不是在地面以上交换电池包再运送到地面以下充电，有利于缩短传送距离，从而提高进行地下换电的效率。

在本实施例中，电池升降装置20与充电架30被做成等宽，方便结构设计和制造。当充电架30的地面以下部分(第一地下充电架30e)、地面以上部分与电池升降装置20的地面以下、地面以上部分均等宽时，进一步降低了地下、地上的连接难度，安装容易。

在其它实施例中，电池升降装置20和充电架30的立柱共同构成微型箱体60的骨架或支撑柱。即微型箱体60的箱体侧面或顶面可以直接安装在电池升降装置20的立柱或者充电架30的立柱上，使得微型箱体60的结构更加简单，降低成本；同时微型箱体60与电池升降装置20和充电架30的连接更加紧密；最后微型箱体60的占地尺寸可以进一步被控制，使得微型箱体60的占地尺寸等于或接近电池升降装置20和充电架30的占地面积。

在另一实施例中，车辆停放装置10包括沿车辆200驶入驶出方向延伸的载车平台，沿车辆200的驶入驶出方向，载车平台长度大于微型箱体60的长度。采用上述结构形式，车辆200在换电过程中先驶到载车平台上，并沿着载车平台的延伸方向行驶进入微型箱体60中，同时车辆200在换电过程中完全被承载于载车平台上。

在另一实施例中，载车平台的长度与微型箱体60的长度比例为1.1-1.5。即载车平台的长度大于微型箱体60的长度，从而载车平台将具有超出微型箱体60的延伸段，通过该延伸段可以对车辆200进入微型箱体60起到导向作用。载车平台与微型箱体60之间的长度比1.1-1.5为优选的，在该范围内，既能实现导向作用，又可以不占用过多的空间。

在另一实施例中，充电架30放置1-3种电池300，充电架30具有3-10个电池仓位。采用上述结构形式，可以在有限的占地面积下承载更多的电池300，并且电池300架的电池仓位数量控制在10个以下，以便于设计、加工和制造。

在另一实施例中，车辆停放装置10包括用于举升车辆200的升降机构和/或供换电装置40在车辆停放装置10和电池升降装置20之间往返的行使坑道。采用上述结构形式，换电装置40在车辆停放装置10和电池升降装置20之间通过行使坑道进行运动，从而使得行使坑道可以为换电装置40进行导向，进而使得换电装置40的运动满足运动要求。

实施例2

本实施例提供了另一种微型换电站100，其车辆停放装置10、电池升降装置20、换电装置40和微型箱体60等部件的结构与实施例1大致相同，如图3所示，不同之处在于，本实施例中，充电架30还包括位于地面以下的第二地下充电架30f，第二地下充电架30f在电池升降装置20相对第一地下充电架30e的对侧。

该微型换电站100通过地面以下设置第二地下充电架30f，并将第二地下充电架30f设置在电池升降装置20相对第一地下充电架30e的对侧，提高了地下的电池存储能力，也使得电池升降装置20能够分别朝两侧方向与第一地下充电架30e和第二地下充电架30f取放电池包，即提供了不同方向进行取放电池的交互方式，提高了交换电池的灵活性、效率。其中，两个地下充电架(第一地下充电架30e和第二地下充电架30f)中的一个或两个可以完全位于地面以下，在减少地面以上占用空间的同时，也使得车辆停放位置和电池升降装置20之间的距离也可以设置得更近，缩短换电装置40往返于车辆停放位置和电池升降装置20之间的行走距离，提高换电效率。

实施例3

本实施例提供了另一种微型换电站100，其车辆停放装置10、充电架30、电池升降装置20、换电装置40和微型箱体60等部件的结构与实施例1大致相同，如图4所示，不同之处在于，本实施例中，

该微型换电站100在地面以上部分，沿垂直于车辆200驶入驶出方向A(即换电装置40的电池运送方向B)依次设置的车辆停放装置10、充电架30和电池升降装置20，地面以下部分的充电架30和电池升降装置20相应地从地面以上向地面以下延伸(图中未显示)，地面以上的充电架30和地面以下的充电架30(第一地下充电架30e)被分割成几个充电仓位32，用于放置电池进行充电。

车辆停放装置10用于供车辆200停靠定位以进行电池包的更换，换电装置40往返于车辆停放装置10和电池升降装置20之间，充电架30在与换电装置40的电池运送方向B重叠的位置具有电池交接区31，本实施例中，如图4所示，电池交接区31位于充电架30的底部。电池交接区31用于供换电装置40所运送的电池包停靠，并与电池升降装置20交接电池包。

该微型换电站100通过将车辆停放装置10、充电架30和电池升降装置20沿垂直于车辆200驶入驶出方向A依次设置并设置电池交接区31，实现了一种电池交互方式，这种电池交互方式由于利用充电架30的重叠空间设置电池交接区31，节省电池交接(换电装置40与电池升降装置20之间进行电池包交接)所需要的空间，使得换电站整体结构更加紧凑，而且充电架30的地面以上部分不会因为介于车辆停放装置10和电池升降装置20之间而影响电池包交接。电池升降装置20既可以与地面以下的第一地下充电架30e交换电池包，也可以跟充电架30位于地面以上的部分交换电池包，交换方式灵活，有利于提高电池交换效率。

其中，如图5所示，电池交接区31内设有电池周转装置33，电池周转装置33用于直接相对换电装置40拿取或放置电池包300。具体地，电池周转装置33在电池交接区31的顶部有一个抓取机构，抓取机构可将换电装置40上的满电电池包300拿取，并与电池升降装置20进行交换，或者，抓取机构将与电池升降装置20交换的亏电电池包300放置到换电装置40上。

该微型换电站100通过在电池交接区31内设置电池周转装置33，并可以直接相对换电装置40拿取或放置电池包300，使得电池升降装置20可以快速、直接地将充满电的电池包300放置在换电装置40上，以实现快速交接电池包300、加快换电效率的目的。

在另一实施例中，电池周转装置33包括电机、摆臂和安装于摆臂上的托盘，电机驱动摆臂在水平面内旋转，进而带动托盘从第一位置周转至第二位置，以将电池从充电架下方的电池交接区31转移出充电架30，以便换电装置拿取，或者将电池从充电架30外部转移至充电架下方的电池交接区31，以便转移至充电架上。

在其他实施例中，电池交接区31也可以采用其他能够拿取或放置电池包300的装置或设备。

实施例4

本实施例提供了另一种微型换电站100，其车辆停放装置10、电池升降装置20、换电装置40等部件的结构与实施例3大致相同，不同之处在于，如图6所示，本实施例中，换电装置40为一相对集成的换电设备，包括：

固定在车辆停放装置10上的电池更换机构41；

设置于电池更换机构41和电池升降装置20之间的电池输送机构42；

电池更换机构41用于相对车辆200拆装电池包，电池输送机构42用于在电池更换机构41和电池升降装置20之间传输电池包。

该换电装置40集成了进行换电所需要的各个功能，即通过电池更换机构41解锁或锁止电池包，实现相对车辆200拆装电池包，也包括将电池包在车辆200上升降；通过电池输送机构42实现在电池更换机构41和电池升降装置20之间传输电池包，也包括在传输过程中实现不同位置处的定位。这种换电装置40将电池拆装和电池传输功能分开，其结构方案简单，运送电池包的效率高。

电池更换机构41用于在车辆200停在车辆停放装置10之后从车辆底部取下亏电的电池包，并将取下的电池包传输至电池输送机构42，电池输送机构42将电池包运送至靠近于电池升降装置20的位置处，电池升降装置20在拿取送过来的电池包之后通过上升的方式将电池包送至充电架30的某一个充电仓位中，之后，电池升降装置20再从另一个充电仓位中将满电的电池包取出，通过电池输送机构42将满电的电池包运送至车辆200底部，将电池包安装在车辆上，实现快速换电的目的。

其中，电池输送机构42为辊筒、皮带或倍速链；

电池升降装置20上也设有辊筒、皮带或倍速链，用于相对电池输送机构42取放电池包；

充电架30的每个充电仓室内也设有辊筒、皮带或倍速链，用于相对电池升降装置20取放电池包；

电池更换机构41上设有过渡传输机构，用于与电池输送机构42配合进行电池包的传输。

该电池输送机构42通过辊筒、皮带或倍速链，实现带传动的方式运送电池包。电池更换机构41通过过渡传输机构，实现在各个机构之间传输电池包时的过渡配合，保障传输的连贯性和平稳性。

在其他实施例中，电池升降装置20、充电架30和电池更换机构41中的任何一个均可以采用其他能实现相互配合的结构形式或装置。

实施例5

本实施例提供了另一种微型换电站100，其车辆停放装置10、电池升降装置20、换电装置40等部件的结构与实施例1大致相同，如图7和图8所示，不同之处在于，本实施例中，

该微型换电站100沿垂直于车辆200驶入驶出方向A(即换电装置40的电池运送方向B)依次设置的车辆停放装置10和充电仓室，以及沿平行于车辆200驶入驶出方向A在充电仓室内依次设置电池升降装置20和充电架30；图7中，电池升降装置20设于充电架30靠近车辆200的驶入侧；图8中，电池升降装置20设于充电架30靠近车辆200的驶出侧。

该微型换电站100通过将电池升降装置20和充电架30沿平行于车辆200驶入驶出方向A在充电仓室内依次设置，实现了电池升降装置20和充电架30均平行于车辆停放装置10的布置方式，从而实现另一种电池交互方式，即在车辆200驶入侧或驶出侧沿垂直于车辆200驶入驶出方向A进行电池包交接(换电装置40与电池升降装置20进行电池包交接)，并沿车辆200驶入驶出方向A取放电池包(电池升降装置20和充电架30之间进行取放电池包)，可以在两个不同方向上实现不同功能的电池包传输，相互不干扰，提高了换电效率。

实施例6

本实施例提供了另一种微型换电站100，其车辆停放装置10、电池升降装置20、换电装置40等部件的结构与实施例1大致相同，如图9所示，不同之处在于，本实施例中，

充电架30包括沿平行于车辆200驶入驶出方向A并排设置的两列充电架单元，两列充电架单元分别为第一充电架30a和第二充电架30b；第一充电架30a和第二充电架30b均包括地面以上部分和地面以下部分(即第一地下充电架30e，图中未显示)。电池升降装置20具有可行走于两列充电架单元之间的行走装置，行走装置具体是导轨22，多层导轨22安置在不同高度位置处，每一层的导轨22均可行走于两列充电架单元之间，电池升降装置20通过电机驱动滚轮在导轨22上滚动的方式，实现在两列充电架单元之间移动的目的。

换电装置40的电池移动路径途径第一充电架30a和第二充电架30b之间，因此，在第一充电架30a和第二充电架30b的底部均设有如图4所示的电池交接区31。

在其他实施例中，换电装置40可以偏置设置，即仅仅途径第一充电架30a，或仅仅途径第二充电架30b，使得只需在其中一个充电架30的下方设置电池交接区31即可。

该电池升降装置20通过可行走于两列充电架30单元之间的行走装置，使得电池升降装置20既可以于水平面上沿平行于车辆200驶入驶出方向A实现与充电架30取放电池包的交互方式，也可以在高度方向上通过升降运动实现与充电架30地面以下和地面以上不同位置处进行取放电池包，取放电池的交互方式更灵活，提高了换电效率，尤其是当需要交换的电池包数量多、换电频繁时，这样的布置方式，能在有限的占地空间内提高电池储存数量(换电站的微型化)和换电效率。在其他实施例中，充电架30可以沿着平行于车辆200驶入驶出方向A并排设置三列或更多的充电架单元。

实施例7

本实施例提供了另一种微型换电站100，其车辆停放装置10、电池升降装置20、换电装置40等部件的结构与实施例1大致相同，如图10所示，不同之处在于，本实施例中，

充电架30包括沿垂直于车辆200驶入驶出方向A(即换电装置40的电池运送方向B)并排设置的两列充电架单元，两列充电架单元分别为第一充电架30a和第二充电架30b，第一充电架30a和第二充电架30b分别设在电池升降装置20的两侧，并且均包括地面以上部分和地面以下部分(即第一地下充电架30e，图中未显示)。

该电池升降装置20通过两列充电架单元分别设在电池升降装置20的两侧，提高了地上和地下的电池存储能力，也使得电池升降装置20能够分别朝两侧方向与两列充电架单元取放电池包，即提供了不同方向进行取放电池包的交互方式，提高了交换电池的灵活性、效率。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (16)

1.一种微型换电站，其特征在于，所述微型换电站包括充电架、电池升降装置和换电装置，所述充电架包括位于地面以下的第一地下充电架，所述电池升降装置露出地面以上的距离不小于50cm，所述电池升降装置露出地面以上的部分用于从所述换电装置取放电池，以及在下降到地面以下之后与第一地下充电架的充电仓位进行电池取放，所述充电架用于对电池包进行充放电，所述换电装置用于对车辆上的电池包进行更换。

2.如权利要求1所述的微型换电站，其特征在于，所述电池升降装置露出地面以上的距离为50-100cm。

3.如权利要求1所述的微型换电站，其特征在于，所述电池升降装置具有用于取放电池的伸缩机构，伸缩机构的伸缩方向与所述换电装置的电池运送方向相平行；和/或，所述电池升降装置具有可沿竖直方向移动的升降机构，用于在竖直方向上移动电池包。

4.如权利要求1所述的微型换电站，其特征在于，所述充电架还包括位于地面以下的第二地下充电架，所述第二地下充电架在所述电池升降装置相对所述第一地下充电架的对侧。

5.如权利要求1所述的微型换电站，其特征在于，电池升降装置包括上下贯通地面的支架，以及可在支架中上下升降的电池取放机构。

6.如权利要求1所述的微型换电站，其特征在于，所述换电站还包括车辆停放装置，所述车辆停放装置用于供车辆停靠定位以进行电池包的更换，所述换电装置往返于所述车辆停放装置和所述电池升降装置之间，所述充电架在与所述换电装置的电池运送方向重叠的位置具有电池交接区，所述电池交接区用于供所述换电装置所运送的电池停靠，并与所述电池升降装置交接所述电池。

7.如权利要求1所述的微型换电站，其特征在于，沿垂直于车辆驶入驶出方向依次设置的车辆停放装置和充电仓室，以及沿平行于车辆驶入驶出方向在所述充电仓室内依次设置所述电池升降装置和所述充电架，所述车辆停放装置用于供车辆停靠定位以进行电池包的更换；所述电池升降装置设于所述充电架靠近所述车辆驶入侧或驶出侧的一侧。

8.如权利要求6所述的微型换电站，其特征在于，所述车辆停放装置上靠近所述电池升降装置的一侧设有车轮定位机构，用于使车辆停靠于所述车辆停放装置上的预设范围内进行电池的更换。

9.如权利要求8所述的微型换电站，其特征在于，所述车轮定位机构仅设置于所述车辆停放装置靠近所述电池升降装置的一侧。

10.如权利要求8所述的微型换电站，其特征在于，所述车轮定位机构包括X向定位机构和/或Y向定位机构，分别用于带动车轮沿X向、Y向移动定位，X向定位机构包括V型槽定位机构和/或拖链机构，Y向移动机构包括对中机构，对中机构用于从车轮内侧或外侧推动车轮进行定位。

11.如权利要求6所述的微型换电站，其特征在于，所述车辆停放装置上具有车辆举升机构，用于沿竖直方向举升车辆。

12.如权利要求11所述的微型换电站，其特征在于，所述车辆停放装置包括位于地面以下的升降架，所述车辆举升机构还用于沿所述升降架举升电池，以将电池下降至地面以下或举升到地面以上。

13.如权利要求1-12任一项所述的微型换电站，其特征在于，所述换电装置包括：

固定在车辆停放装置上的电池更换机构；

设置于所述电池更换机构和所述电池升降装置之间的电池输送机构；

所述电池更换机构用于相对车辆拆装电池，所述电池输送机构用于在所述电池更换机构和所述电池升降装置之间传输电池。

14.如权利要求13所述的微型换电站，其特征在于，所述电池输送机构为辊筒、皮带或倍速链；

和/或，所述电池升降装置上也设有辊筒、皮带或倍速链，用于相对所述电池输送机构取放电池；

和/或，充电架的每个充电仓室内也设有辊筒、皮带或倍速链，用于相对所述电池升降装置取放电池；

和/或，所述电池更换机构上设有过渡传输机构，用于与电池输送机构配合进行电池的传输。

15.如权利要求1-12任一项所述的微型换电站，其特征在于，所述换电装置包括解锁组件、定位组件、水平移动组件、竖直升降组件中的至少一个。

16.如权利要求1-9任一项所述的微型换电站，其特征在于，所述充电架在与所述换电装置的电池运送方向重叠的位置设有电池交接区，所述电池交接区内设有电池周转装置，所述电池周转装置用于直接相对所述换电装置拿取或放置电池。