CN220220694U - 一种换电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及换电领域，公开了一种换电系统，其包括换电电池、换电装置和换电端，换电装置包括换电底座以及设置于换电底座上的电池托盘机构，电池托盘机构包括托盘框架，托盘框架内部构成电池转运仓，托盘框架的一端开口构成供换电电池进出电池转运仓的电池进出口端，托盘框架上设有用于牵引换电电池进出电池转运仓的电磁牵引机构；换电端包括底托托架，底托托架内部构成用于容置换电电池的托架仓。本实用新型换电过程采用水平推出或吸入的方式实现换电电池位置的改变，有效缩减换电装置行程，提高换电效率，缩短换电周期，提升客户体验，同时还能够避免换电电池吊装坠落风险。

Description

一种换电系统

技术领域

本实用新型涉及换电领域，尤其涉及了一种换电系统。

背景技术

现有换电站中换电装置在对换电电池进行换电时一般采用吊装式和侧方吊装方式，该两种方式均需要换电装置将换电端上的亏电电池提升至某一高度，然后将换电电池放置于换电站内电池仓内，接着换电装置运动到电池仓位相应位置取出满电电池，再次将换电电池提升某一高度后运动至需换电端，最后控制换电电池下降并固定于换电端。

该种吊装式换电的方式需要多次提升、下放电池，换电周期中路径行程较长，重复性作业，大大增加了换电时间，换电效率低，客户体验感差，并且还需要实现吊装对准换电端，换电精度难以保证。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中吊装式换电存在的问题，提供了一种换电系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

一种换电系统，包括换电电池、换电装置和换电端，换电装置包括换电底座以及设置于换电底座上的电池托盘机构，电池托盘机构包括托盘框架，托盘框架内部构成电池转运仓，托盘框架的一端开口构成供换电电池进出电池转运仓的电池进出口端，托盘框架上设有用于牵引换电电池进出电池转运仓的电磁牵引机构；换电端包括底托托架，底托托架内部构成用于容置换电电池的托架仓。

作为优选，托盘框架包括底部矩形框架、顶部U形框架以及连接于底部矩形框架与顶部U形框架之间的多根立柱，底部矩形框架、顶部U形框架以及立柱共同构造成电池转运仓，顶部U形框架的U形开口端构成电池进出口端；托盘框架以及电池转运仓的设置能够保证换电电池在换电装置上的稳定性，避免转运过程中侧翻、倾倒等情况。

底托托架包括托架底框和设置于托架底框两侧的托架档杆，托架底框与托架档杆构成托架仓，

底部矩形框架以及托架底框的上端面上均设有与换电电池底部滑动配合或滚动配合的配合件。托架档杆、托架仓的设置能够有效防止换电电池在底托托架上侧翻，保证供电时以及换电时的稳定性。

作为优选，所述的配合件为电池滑轨或滚轮，换电电池包括呈长方体状的电池框架，电池框架底部设有能够在电池滑轨上滚动的滚轮或设有在滚轮上滑动的电池滑轨，滚轮中部或电池滑轨中部设有导向槽。

滚轮与电池滑轨的配合能够实现换电电池更好的在换电装置以及换电端上移动，以实现换电电池更换的更换位置，另外滚轮和电池滑轨可以根据实际需要安装在换电电池底端或安装在底部矩形框架和托架底框的上端面上，安装灵活方便。

导向槽作为优选，托架底框设有气动定位机构，气动定位机构包括能够上下运动的接插件支架，接插件支架上设有与换电电池配合插接的插销。气动定位机构的设置能够保证换电电池处于换电端内时处于稳定状态，实现接插件支架上插销与换电电池底部插接孔的配合，从而实现电池与车建立电连接，保证对车辆稳定精准供电。作为优选，换电底座上设有用于分别实现托盘框架转动、上下运动和水平运动的旋转机构、升降机构和线滑轨机构；

换电底座包括底座板，升降机构安装于底座板上方，升降机构包括支撑框架和用于实现支撑框架上下运动的顶升气缸，顶升气缸安装于底座板上且活塞杆端部铰接在支撑框架上；顶升气缸能够实现对电池托盘机构的升降，继而通过改变电池托盘机构高度的方式去改变换电电池的高度，使其能够对准相应的电池仓或托架仓，实现换电工作的精准进行。

旋转机构包括转盘安装板，转盘安装板中部设有转盘且底面上设有实现转盘转动的旋转电机，托盘框架固定于转盘上；旋转机构的设置能够实现对电池托盘机构的转向，使得电池进出口端能够对准电池仓或托架仓，以实现换电电池顺利精准切换位置。

线滑轨机构包括线滑轨电机和固定于支撑框架上表面上的重载滑轨，转盘安装板底面上设有与重载滑轨配合的重载滑块，线滑轨电机通过丝杆滑块机构驱动重载滑块在重载滑轨上做直线往复运动。重载滑轨与重载滑块的配合能够实现整个电池托盘机构的水平运动，使其能够运动到临近电池仓或换电端位置处，已实现后续更好的对换电电池进行牵引。

作为优选，电磁牵引机构包括线性模组，还包括能够在线性模组上朝向或背向电池进出口端运动的用于吸附换电电池的电磁铁。通过电磁铁吸附的形式实现对换电电池的驱动，使得换电电池能够水平运动来实现换电装置、换电端之间位置的变化，同时该种吸附方式也能够保证换电电池在换电装置内部的稳定性，避免换电过程中脱离位置，还有对换电电池换电过程导向定位作用，使得换电电池能够快速、精准到位。

作为优选，线性模组包括两根分布于托盘框架两侧的直线滑轨和两个分别沿两直线滑轨滑动的直线滑块，电磁铁呈长条状且两端分别固定于两直线滑块上。

作为优选，电磁牵引机构还包括电磁铁驱动机构，电磁铁驱动机构包括设置于直线滑轨两端的驱动轮和从动轮，驱动轮与从动轮之间连接有传动皮带，直线滑块连接在传动皮带上，还包括固定在托盘框架上的双向伺服电机，双向伺服电机上连接有两分别与两侧直线滑轨上的驱动轮连接的驱动轴。通过双向伺服电机同步对两侧的直线滑块驱动，继而实现电磁铁两端同步运动，以保证电磁铁直线运动的稳定性。

作为优选，顶部U形框架的远离所述U形开口端的端部设有两电机安装座，电磁牵引机构固定于顶部U形框架的上端面上且双向伺服电机两侧的驱动轴分别安装于两电机安装座上。电机安装座的设置能够保证双向伺服电机工作时稳定性，保证驱动轴稳定输出动力，实现电磁铁两端同步运动。

本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

本实用新型换电过程中换电装置与换电端或电池仓处于同一水平位置，采用水平推出或吸入的方式实现换电电池位置的改变，有效缩减换电装置行程，提高换电效率，缩短换电周期，提升客户体验，同时还能够避免换电电池吊装坠落风险。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中换电装置的结构示意图。

图2是本实用新型实施例1中换电电池处于换电端处的结构示意图。

图3是图1中电池托盘机构的结构示意图。

图4是图1中换电底座的结构示意图。

图5是图4中旋转机构与线滑轨机构之间的装配示意图。

图6是图1中电磁牵引机构的结构示意图。

图7是图2中换电电池的结构示意图。

图8是图2中换电端的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

一种换电系统，如图1-图8所示，包括换电电池1、换电装置2和换电端3，换电装置2包括换电底座21以及设置于换电底座21上的电池托盘机构22，电池托盘机构22包括托盘框架201，托盘框架201内部构成电池转运仓202，托盘框架201的一端开口构成供换电电池1进出电池转运仓202的电池进出口端203，其中托盘框架201包括底部矩形框架204、顶部U形框架205以及连接于底部矩形框架204与顶部U形框架205之间的多根立柱206，托盘框架201的侧面上且位于相邻立柱206之间还设有侧面挡板228，底部矩形框架204、顶部U形框架205以及立柱206共同构造成电池转运仓202，顶部U形框架205的U形开口端构成电池进出口端203，为了加强底部矩形框架204的结构稳定性和承载能力，在底部矩形框架204内设有多根均匀布置的加强横担229。

托盘框架201上设有用于牵引换电电池1进出电池转运仓202的电磁牵引机构23，电磁牵引机构23包括线性模组220，还包括能够在线性模组220上朝向或背向电池进出口端203运动的用于吸附换电电池1的电磁铁221。

换电端3包括底托托架31，底托托架31内部构成用于容置换电电池1的托架仓32，底托托架31包括托架底框301和设置于托架底框301两侧的托架档杆302，托架底框301与托架档杆302构成托架仓32。

电池转运仓202能够运行到与托架仓32或电池仓处于同一水平面处，且电池进出口端203朝向托架仓32或电池仓。

本实施例中换电过程中能够使得换电装置2与换电端3或电池仓处于同一水平面上，使得电池转运仓202与托架仓32或电池仓水平相对设置，从而使得换电电池1在换电过程中在水平面内运行换电，避免现有的吊装需要将换电电池1提升或下降所产生的坠落风险，同时由于该过程由于无需对换电电池1进行吊装，因而在换电电池1在换电装置2与换电端3之间运行过程以及在换电装置2与电池仓之间运行中均无明显抬升和下降动作，而是直接水平运行，因而能够达到缩短换电装置2行程，有效提高换电效率，提升客户体验。

底部矩形框架204以及托架底框301的上端面上均设有与换电电池底部滑动配合或滚动配合的配合件，本实施例中底部矩形框架204以及托架底框301的上端面上的配合件为相对设置且长度方向沿换电电池1进出方向的电池滑轨207，换电电池1包括呈长方体状的电池框架11，电池框架11底部设有能够在电池滑轨207上滚动的滚轮12，滚轮12中部设有与电池滑轨207配合的呈环形的导向槽13。

当然也可以根据需要将矩形框架204以及托架底框301的上端面上的配合件设置为多个滚轮12，在电池框架11底部设置在滚轮12上滑动的电池滑轨207的方式实现换电电池1在换电端3以及换电装置2上的运行。

另外也可以采用在电池滑轨207中部设置呈U的导向槽13，以实现其与滚轮12之间的配合。其中，换电装置2和换电端3上分别形成用于容置换电电池1的电池转运仓202与托架仓32，使得换电电池1处于换电装置2或换电端3上时能够保持位置稳定性，避免运行过程中换电电池1侧翻，提搞换电过程的安全性。

换电过程中换电电池1能够在电磁牵引机构23的作用下能够直接在换电装置2上的电池滑轨207与换电端3上的电池滑轨207之间水平运行，电池滑轨207与滚轮12上导向槽13的配合能够进一步保证对换电电池1运行进行定位，保证换电电池1运行的准确性和稳定性。

本实施例中为了进一步保证换电过程以及电池安装完成后的稳定性和定位准确性，以及实现接插件支架上插销304与电池框架11上接插孔配合，从而实现电池与车建立电连接在托架底框301设有气动定位机构，气动定位机构包括能够上下运动的接插件支架303，接插件支架303上设有与换电电池1配合插接的插销304，其中接插件支架303依靠设置于托架底框301上的气缸实现上下运动。同时换电站的电池仓内也设有气动定位机构，以实现对换电电池1的固定。本实施例中换电底座21上设有用于分别实现托盘框架201转动、上下运动和水平运动的旋转机构208、升降机构209和线滑轨机构210；

其中，换电底座21包括底座板211，升降机构209安装于底座板211上方，升降机构209包括支撑框架212和用于实现支撑框架212上下运动的顶升气缸213，顶升气缸213安装于底座板211上且活塞杆端部铰接在支撑框架212上；

旋转机构208包括转盘安装板214，转盘安装板214中部设有转盘215且底面上设有实现转盘215转动的旋转电机216，托盘框架201固定于转盘215上；

线滑轨机构210包括线滑轨电机和固定于支撑框架212上表面上的重载滑轨218，转盘安装板214底面上设有与重载滑轨218配合的重载滑块219，线滑轨电机通过丝杆滑块机构驱动重载滑块219在重载滑轨218上做直线往复运动。

升降机构209和线滑轨机构210能够实现电池托盘机构22在水平方向、竖直方向上的直线运动，以实现电池托盘机构22高度以及与电池仓或换电端3之间距离的调节；旋转机构208能够实现电池托盘机构22的旋转运动，以实现电池进出口端203朝向角度的调节，通过该三种调节方式能够使得换电电池1在电池仓、换电装置2以及换电端3之间运行，保证其能够稳定、准确运行到目标位置，以实现高效、精准换电。

操作过程中，如需抬高或降低换电电池1的位置，则启动升降机构209中的顶升气缸213，使其推动支撑框架212向上或向下运动，继而带动整个电池托盘机构22向上或向下运动，以达到其内部换电电池1高度位置的变化，该过程中换电电池1始终在电磁铁221的作用下吸附在电池转运仓202内，位置稳定，不存在坠落风险。

如需使得换电电池1能够对准电池仓或托架仓32，则通过旋转电机216带动转盘215转动，继而带动电池托盘机构22转动，使得电池进出口端203对准电池仓或托架仓32，通过线滑轨电机带动丝杆转动，丝杆带动丝杆滑块驱动转盘安装板214，使其在重载滑块219与重载滑轨218的配合下水平运动到电池仓或托架仓32临近位置，以保证电磁牵引机构23机构能够顺利准确吸附换电电池1，实现换电电池1在水平方向上在电池仓、换电装置2以及换电端3之间位置的切换，以避免换电电池1上下吊装后再实现位置的切换，大大减小换电电池1运动行程，提供换电效率。

本实施例中电磁牵引机构23中的线性模组220包括两根分布于托盘框架201两侧的直线滑轨222和两个分别沿两直线滑轨222滑动的直线滑块223，电磁铁221呈长条状且两端分别固定于两直线滑块223上。

电磁牵引机构23还包括电磁铁驱动机构，电磁铁驱动机构包括设置于直线滑轨222两端的驱动轮217和从动轮224，驱动轮217与从动轮224之间连接有传动皮带，滑块连接在传动皮带上，还包括固定在托盘框架201上的双向伺服电机225，双向伺服电机225上连接有两分别与两侧直线滑轨222上的驱动轮217连接的驱动轴226。

顶部U形框架205的远离所述U形开口端的端部设有两电机安装座227，电磁牵引机构23固定于顶部U形框架205的上端面上且双向伺服电机225两侧的驱动轴226分别安装于两电机安装座227上。

电磁牵引机构23设置于托盘框架201的顶面上，不占用电池转运仓202空间，避免对换电电池1进入电池转运仓202产生干涉。工作时，在电磁铁驱动机构的作用下使得电磁铁221沿直线滑轨222滑动到临近目标换电电池1位置处，通电后电磁铁221吸附换电电池1，然后在传动皮带的作用下将换电电池1牵引进入或推出电池转运仓202，实现换电电池1在电池仓、电池转运仓202以及托架仓32之间位置的切换。

实施例2

一种换电方法，其采用实施例1中的一种换电系统实现，所述的一种换电系统中还包括中控系统，中控系统包括设置于换电装置2上的激光视觉定位机构，设置于换电端3的光感传感器模块，其具体包括以下步骤：

步骤S1、中控系统接收到电池换电信号，获取更换换电电池1的可更换目标位置及满电电池仓位位置；

步骤S2、确定电池仓位可用于放置亏电换电电池1的目标位置；

步骤S3、中控系统控制换电装置2运行并在激光视觉定位机构以及旋转机构208、升降机构209和线滑轨机构210的作用下达到换电端3目标位置；

步骤S4、电磁牵引机构23运行至换电端3上的换电电池1处并贴附，通电后磁吸换电电池1；

步骤S5、电磁牵引机构23运行牵引亏换电电池1脱离换电端3底托托架31至电池托盘机构22；

步骤S6、中控系统控制换电装置2运行至空电池仓位置；

步骤S7、电磁牵引机构23运行牵引亏换电电池1脱离电池托盘机构22至空电池仓位；

步骤S8、空电池仓位固定亏电换电电池1；

步骤S9、中控系统控制换电装置2运行并在激光视觉定位机构以及旋转机构208、升降机构209和线滑轨机构210的作用下达到满电换电电池1位置；

步骤S10、电磁牵引机构23运行至满电换电电池1装置并贴附，通电后磁吸满电换电电池1；

步骤S11、电磁牵引机构23运行牵引满电换电电池1脱离电池仓位至电池托盘机构22；

步骤S12、中控系统控制换电装置2运行至换电端3目标位置；

步骤S13、电磁牵引机构23运行牵引满电换电电池1脱离电池托盘机构22至换电端3底托托架31；步骤S14、换电端3固定满电换电电池1；

步骤S15、电磁牵引机构23运行回到换电装置2原始位置；

步骤S16、中控系统控制换电装置2运行并回到换电装置2原始位置。

本实施例中可以在换电站中配置双侧边换电装置2，即在电池仓与换电端3之间设置两个换电装置2，实现取放电池协同作业，缩短换电装置2行程的同时进一步缩短换电时间，提升换电效率，换电装置2取放电池动作均可在换电站内部完成，不计入换电端3换电周期。

本实施例中如在特殊情况换电装置2无法工作时，可切换人工牵引模式进行换电，具有较高的应急性能。

容易理解的是，本领域技术人员在本申请提供的一个或几个实施例基础上，可以对本申请的实施例进行结合、拆分、重组等得到其他实施例，这些实施例均没有超出本申请的保护范围。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种换电系统，其特征在于：包括换电电池(1)、换电装置(2)和换电端(3)，换电装置(2)包括换电底座(21)以及设置于换电底座(21)上的电池托盘机构(22)，电池托盘机构(22)包括托盘框架(201)，托盘框架(201)内部构成电池转运仓(202)，托盘框架(201)的一端开口构成供换电电池(1)进出电池转运仓(202)的电池进出口端(203)，托盘框架(201)上设有用于牵引换电电池(1)进出电池转运仓(202)的电磁牵引机构(23)；

换电端(3)包括底托托架(31)，底托托架(31)内部构成用于容置换电电池(1)的托架仓(32)。

2.根据权利要求1所述的一种换电系统，其特征在于：托盘框架(201)包括底部矩形框架(204)、顶部U形框架(205)以及连接于底部矩形框架(204)与顶部U形框架(205)之间的多根立柱(206)，底部矩形框架(204)、顶部U形框架(205)以及立柱(206)共同构造成电池转运仓(202)，顶部U形框架(205)的U形开口端构成电池进出口端(203)；

底托托架(31)包括托架底框(301)和设置于托架底框(301)两侧的托架档杆(302)，托架底框(301)与托架档杆(302)构成托架仓(32)，

底部矩形框架(204)以及托架底框(301)的上端面上均设有与换电电池(1)底部滑动配合或滚动配合的配合件。

3.根据权利要求2所述的一种换电系统，其特征在于：所述的配合件为电池滑轨(207)或滚轮，换电电池(1)包括呈长方体状的电池框架(11)，电池框架(11)底部设有能够在电池滑轨(207)上滚动的滚轮(12)或设有在滚轮(12)上滑动的电池滑轨(207)，滚轮(12)中部或电池滑轨(207)中部设有导向槽(13)。

4.根据权利要求2所述的一种换电系统，其特征在于：托架底框(301)设有气动定位机构，气动定位机构包括能够上下运动的接插件支架(303)，接插件支架(303)上设有与换电电池(1)配合插接的插销(304)。

5.根据权利要求1所述的一种换电系统，其特征在于：换电底座(21)上设有用于分别实现托盘框架(201)转动、上下运动和水平运动的旋转机构(208)、升降机构(209)和线滑轨机构(210)；

换电底座(21)包括底座板(211)，升降机构(209)安装于底座板(211)上方，升降机构(209)包括支撑框架(212)和用于实现支撑框架(212)上下运动的顶升气缸(213)，顶升气缸(213)安装于底座板(211)上且活塞杆端部铰接在支撑框架(212)上；

旋转机构(208)包括转盘安装板(214)，转盘安装板(214)中部设有转盘(215)且底面上设有实现转盘(215)转动的旋转电机(216)，托盘框架(201)固定于转盘(215)上；

线滑轨机构(210)包括线滑轨电机和固定于支撑框架(212)上表面上的重载滑轨(218)，转盘安装板(214)底面上设有与重载滑轨(218)配合的重载滑块(219)，线滑轨电机通过丝杆滑块机构驱动重载滑块(219)在重载滑轨(218)上做直线往复运动。

6.根据权利要求2所述的一种换电系统，其特征在于：电磁牵引机构(23)包括线性模组(220)，还包括能够在线性模组(220)上朝向或背向电池进出口端(203)运动的用于吸附换电电池(1)的电磁铁(221)。

7.根据权利要求6所述的一种换电系统，其特征在于：线性模组(220)包括两根分布于托盘框架(201)两侧的直线滑轨(222)和两个分别沿两直线滑轨(222)滑动的直线滑块(223)，电磁铁(221)呈长条状且两端分别固定于两直线滑块(223)上。

8.根据权利要求7所述的一种换电系统，其特征在于：电磁牵引机构(23)还包括电磁铁驱动机构，电磁铁驱动机构包括设置于直线滑轨(222)两端的驱动轮(217)和从动轮(224)，驱动轮(217)与从动轮(224)之间连接有传动皮带，直线滑块(223)连接在传动皮带上，还包括固定在托盘框架(201)上的双向伺服电机(225)，双向伺服电机(225)上连接有两分别与两侧直线滑轨(222)上的驱动轮(217)连接的驱动轴(226)。

9.根据权利要求8所述的一种换电系统，其特征在于：顶部U形框架(205)的远离所述U形开口端的端部设有两电机安装座(227)，电磁牵引机构(23)固定于顶部U形框架(205)的上端面上且双向伺服电机(225)两侧的驱动轴(226)分别安装于两电机安装座(227)上。