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CN114906006A - 一种用于商用车换电的移动换电车 - Google Patents

一种用于商用车换电的移动换电车 Download PDF

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CN114906006A
CN114906006A CN202210493701.8A CN202210493701A CN114906006A CN 114906006 A CN114906006 A CN 114906006A CN 202210493701 A CN202210493701 A CN 202210493701A CN 114906006 A CN114906006 A CN 114906006A
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battery
vehicle
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chain
assembly
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CN202210493701.8A
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林巨广
彭晓
郗世洪
姬彦文
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Anhui Juyi Technology Co Ltd
Original Assignee
Anhui Juyi Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种用于商用车换电的移动换电车，包括牵引车和挂车；牵引车用于提供动力并牵动所述挂车前进；挂车的车厢内设置有集装箱；集装箱的地面上设置有轨道组件和专用吊具；专用吊具的底板上设置有立架；立架上设置有机器人组件；立架上设置有升降装置；机器人组件设置于所述升降装置上；机器人组件包括连接梁、货叉和机械臂；货叉设置于所述连接梁上；货叉的第一端与所述连接梁相连接，机械臂设置于所述货叉的第二端上；机械臂的下方设置有平板；所述平板的下表面上设置有多组勾取装置。本发明的用于商用车换电的移动换电车，具有对场地要求低、迁移方便且维护维修方便等优点。

Description

一种用于商用车换电的移动换电车
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其是一种用于商用车换电的移动换电车。
背景技术
随着新能源汽车换电领域的兴起和发展，对新能源汽车充换电要求需求日益增加。现有的电动车充换电方式多为充电桩与固定换电站，存在了一定的局限性以及建设投入成本较高。
根据充换电站的不同用途，可以分为：公交、环卫等商用车充换电站、家庭乘用车充换电站、以储能为应用城市区域应急储能电站多用途战备能源中心。公交、环卫等商用充换电站，因定时、定点、定线的特征、产权明确，规模化应用方便。
但是，这种现有技术中的换电桩与换电站采用固定的方式在建筑工地、短期驻地、郊外矿山等高频短周期作业场景。由于项目位置，环境恶劣程度，建设进度不同，或车辆在一定时间内需变化运输路线。而且，采用固定的换电桩或换电站存在电网铺设困难，固定站建设困难，客户换电困难。这种换电站，存在有占地面积较大、对场地要求较高、迁移成本较高、维护维修不方便等问题。
发明内容
本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种用于商用车换电的移动换电车，以解决现有换电站对场地要求较高、迁移成本高且维护维修不方便的问题。
本发明为解决技术问题采用以下技术方案。
一种用于商用车换电的移动换电车，包括牵引车23和挂车24；所述牵引车23用于提供动力并牵动所述挂车24前进；
所述挂车24上设置有专用吊具；所述专用吊具包括底板1；所述底板1上设置有立架和用于驱动所述专用吊具行走的行走驱动电机25；
所述立架上设置有升降装置和机器人组件；所述机器人组件设置于所述升降装置上，使得所述机器人组件能够在竖直方向上移动；
所述机器人组件包括连接梁2、货叉3和机械臂4；所述货叉3设置于所述连接梁2上；所述货叉3的第一端与所述连接梁2相连接，所述机械臂4设置于所述货叉3的第二端上，且机械臂4可沿着所述货叉3的长度方向直线运动；
所述机械臂4的下方设置有平板5，所述平板5通过链式固定组件6与所述机械臂4相连接；
所述平板5的下表面上设置有多组勾取装置。
本发明的一种用于商用车换电的移动换电车的结构特点也在于：
优选地，所述立架包括门架7和辅助固定杆8；所述门架7垂直立于所述底板1的上表面上；所述辅助固定杆8位于所述门架7的一侧，从侧面将所述门架7固定。
优选地，所述升降装置包括升降电机9、升降传动机构10、链轮和链条11；所述升降电机9固定于所述门架7上，用于驱动升降传动机构10；所述升降传动机构10带动所述链轮转动；所述链轮固定于所述立架的顶端，所述链条11与所述链轮相配合并由所述链轮驱动链条11运动。
优选地，所述升降装置与移动梁12相连接，并能带动所述移动梁12在竖直方向运动。
优选地，所述移动梁12通过两个移动架13与机器人组件相连接。
优选地，所述货叉3与所述连接梁2相连接；机械臂4与所述货叉3相连接，使得机械臂4能够沿着货叉3上的水平导轨直线运动。
优选地，所述链式固定组件6包括卸扣61、环链组件和固定座62；所述环链组件的第一端与所述固定座62相连接，所述环链组件的第二端与所述卸扣61相连接；所述固定座62与所述机械臂4相连接，使得所述环链组件的第一端连接于所述机械臂的下方；所述卸扣61与所述平板5相连接，使得所述平板5连接于所述环链组件的下方。
优选地，所述平板5的下表面上设置有第一导向座15和定位销16。
优选地，所述平板5的下表面上设置有行程开关17。
优选地，所述挂车的车厢内设置有集装箱26；所述集装箱的地面上设置有轨道组件27。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
本发明公开了一种用于商用车换电的移动换电车，包括牵引车和挂车；所述牵引车用于提供动力并牵动所述挂车前进；所述挂车的车厢内设置有集装箱；所述集装箱的地面上设置有轨道组件；其底板上设置有立架；立架上设置有机器人组件；立架上设置有升降装置；机器人组件设置于所述升降装置上，使得机器人组件能够在竖直方向上移动；机器人组件包括连接梁、货叉和机械臂；货叉设置于所述连接梁上，并可在所述连接梁上直线运动；货叉的第一端与所述连接梁相连接，机械臂设置于所述货叉的第二端上；机械臂的下方设置有平板，平板通过链式固定组件与所述机械臂相连接；所述平板的下表面上设置有多组勾取装置。
将所有的换电设备都设置于换电车上，需要的时候可以很方便地迁移。换电车的集装箱内设置用于吊装电池包的机器人组件。换电车位区用于停放需要换电的待换电车辆。有专门的监控设备，比如监控摄像机来监控是否有待换电车辆驶入。一旦发现驶入待换电车辆，指示待换电车辆按照标记停车，停车后由控制系统来控制专用吊具将待换电车辆的旧电池包取走，放置于电池包存储区中预留的缓存位上。然后，从电池包存储区取出新电池包，将新电池包放置于待换电车辆的电池包位置上，即实现了换电工作。
本发明，采用移动换电港提升换电站灵活转移性能，实现换电站快速部署。
吊具通过环链组件的浮动和吊钩的调整，实现对电池包的位置偏差以及不同尺寸电池包的勾取，对使用的空间高度要求低且成本低。
本发明整体结构的各个部件均为常见部件，可以降低制造成本，使结构简单，更便于设备维修维护，提高设备的利用率占比；电动推杆可替换为电缸或者气缸等执行元件。
本发明的用于商用车换电的移动换电车，具有具有对场地要求低、迁移方便且维护维修方便等优点等优点。
附图说明
图1为本发明的一种用于商用车换电的移动换电车的立体图。
图2为本发明的一种用于商用车换电的移动换电车的俯视图。
图3为本发明的一种用于商用车换电的移动换电车的集装箱的立体图。
图4为本发明的一种用于商用车换电的移动换电车的吊具的立体图。
图5为图4的吊具的连接梁、货叉和机械臂的立体图。
图6为图4的吊具的连接梁、货叉和机械臂的主视图。
图7为图4的吊具的链式固定组件的示意图。
图8为图4的吊具的勾取装置的立体图。
以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式
参见图1-图8，本发明的一种用于商用车换电的移动换电车，包括牵引车23和挂车24；所述牵引车23用于提供动力并牵动所述挂车24前进；
所述挂车24上设置有专用吊具；所述专用吊具包括底板1；所述底板1上设置有立架和用于驱动所述专用吊具行走的行走驱动电机25；
所述立架上设置有升降装置和机器人组件；所述机器人组件设置于所述升降装置上，使得所述机器人组件能够在竖直方向上移动；
所述机器人组件包括连接梁2、货叉3和机械臂4；所述货叉3设置于所述连接梁2上；所述货叉3的第一端与所述连接梁2相连接，所述机械臂4设置于所述货叉3的第二端上，且机械臂4可沿着所述货叉3的长度方向直线运动；
所述机械臂4的下方设置有平板5，所述平板5通过链式固定组件6与所述机械臂4相连接；
所述平板5的下表面上设置有多组勾取装置。
如图1-3，本发明的一种用于商用车换电的移动换电车，用于更换新能源车的电池包。当需要换电时，本发明的换电车停放于装载有电池包的能源车或者存储有电池包的电池存储区的一侧，换电车的另一侧停放需要换电的待换电车辆。
如图1，将所有的换电设备都设置于换电车上，需要的时候可以很方便地迁移。换电车的集装箱内设置用于吊装电池包的机器人组件。换电车位区用于停放需要换电的待换电车辆。有专门的监控设备，比如监控摄像机来监控是否有待换电车辆驶入。一旦发现驶入待换电车辆，指示待换电车辆按照标记停车，停车后由控制系统来控制专用吊具将待换电车辆的旧电池包取走，放置于电池包存储区中预留的缓存位上。然后，从电池包存储区取出新电池包，将新电池包放置于待换电车辆的电池包位置上，即实现了换电工作。
将包括机器人组件的换电车固定停放于特定的场所，两侧预留的位置分布放置新电池包和换电车辆，是本发明的主要特点。这一改进，使得换电场所只有换电车占用空间，将电池存储区设置为移动的能源车或者是可以移动的新电池包存储区，解决了现有换电站占用面积大、不便迁移的问题。
所述挂车的车厢内设置有集装箱26；所述集装箱的地面上设置有轨道组件27和能够在所述轨道组件上行走的专用吊具；所述轨道组件包括地面轨道；所述地面轨道上设置有地面齿条；所述行走驱动电机25用于驱动与所述地面齿条相啮合的齿轮；行走驱动电机25驱动齿轮后可使得专用吊具沿着轨道组件直线运动。所述齿轮位于所述底板的下方；所述底板的下方，地面轨道相对的另一侧设置有滚轮，用来辅助专用吊具在地面轨道上行走；
如图4，通过专用吊具将待换电车辆的旧电池包先取下，放置到预先设定的回收电池包的缓存位上；然后再去取能源车或者电池存储区的新电池包，将新电池包放置到刚刚被取走了旧电池包的电池位上，即可实现了新旧电池包的更换。
升降装置控制机器人组件在竖直方向上运动。机器人组件的货叉能够在连接梁上水平方向上运动。机械臂下方的通过链式固定件与其连接的平板上设置有多组勾取装置。具体实施时，需要设置至少4组勾取装置。勾取装置可以将电池包的四个角夹住，实现电池包的夹取动作。这样一来，四组勾取装置能够从电池包的四个角上把电池包挂住，然后通过升降装置来将电池包提升。吊具移动到需要放置电池包的位置，对准后将电池包放下，然后勾取装置将电池包松开，电池包在自重的作用下卡在电池位上。之后再将吊具移开，就实现了电池包的更换。
在其中一个具体实施例中，所述立架包括门架7和辅助固定杆8；所述门架7垂直立于所述底板1的上表面上；所述辅助固定杆8位于所述门架7的一侧，从侧面将所述门架7固定。
所述门架7为倒立的U字形的结构，开口冲下立于所述底板上，左右为两根竖直杆，顶部为水平横梁。所述辅助固定杆8包括有两根，分别斜靠于所述两个竖直杆的一侧，对整个门架起紧固作用，防止门架向两侧倾倒。
在其中一个具体实施例中，所述升降装置包括升降电机9、升降传动机构10、链轮和链条11；所述升降电机9固定于所述门架7上，用于驱动升降传动机构10；所述升降传动机构10带动所述链轮转动；所述链轮固定于所述立架的顶端，所述链条11与所述链轮相配合并由所述链轮驱动链条11运动。
所述升降电机用于控制传动机构运动，升降传动机构的输出端与链轮相连接并驱动所述链轮转动，通过链轮的转动带动所述链条运动。链条与机器人组件相连接，通过链条带动机器人组件在竖直方向上运动，实现机器人组件在竖直方向上的运动，进而控制勾取装置在竖直方向上的运动，实现电池包的提升与下降。所述链条设置于门架7的水平横梁上。
在其中一个具体实施例中，所述升降装置与移动梁12相连接，并能带动所述移动梁12在竖直方向运动。
在其中一个具体实施例中，所述移动梁12通过两个移动架13与机器人组件相连接。
所述升降装置的链条的一端固定连接有一个移动块，移动块固定于所述移动梁的中部。所述移动梁的两端分别设置有一个移动架。所述移动架通过引导块与立架的竖直杆相连接，并可在竖直杆上的竖直导轨或引导槽内直线上下运动，一个移动架13对应一个竖直杆。机器人组件的连接梁的两端分别与两个移动架相固定连接，因此能在移动架的带动下沿着竖直方向上直线上下运动。
在其中一个具体实施例中，所述货叉3与所述连接梁2相连接；机械臂4与所述货叉3相连接，使得机械臂4能够沿着货叉3上的水平导轨直线运动。
如图5-6，水平导轨设置于货叉3上，沿着货叉3的长度方向，即水平方向延伸。所述连接梁2上设置有机械臂驱动电机14，所述机械臂驱动电机能够驱动齿轮转动，齿轮与齿条相啮合，通过转动齿轮能够驱动机械臂沿着货叉的水平导轨直线运动。所述货叉的一端连接于连接梁，二者为一体结构。所述货叉3的另一端设置有所述机械臂4，货叉与机械臂之间通过导轨和导槽相互滑动连接，使得机械臂4能够沿着货叉3上的水平导轨直线运动。
在其中一个具体实施例中，所述链式固定组件6包括卸扣61、环链组件和固定座62；所述环链组件的第一端与所述固定座62相连接，所述环链组件的第二端与所述卸扣61相连接；所述固定座62与所述机械臂4相连接，使得所述环链组件的第一端连接于所述机械臂的下方；所述卸扣61与所述平板5相连接，使得所述平板5连接于所述环链组件的下方。
如图7，所述链式固定组件6的上部与机械臂相连接，下部与平板相连接。通过该链式固定组件将平板及平板上的勾取装置连接至机械臂之上，实现机械臂对电池包的夹取功能。
环链组件包括多个第一环链63和多个第二环链64。第一环链和第二环链依次相互连接。平板通过链式固定组件与机械臂相连，链式固定组件由固定座与机械臂固定，中间由第一环链与第二环链与卸扣相连。其中第一环链与第二环链的长度不同。具体实施时，第一环链受力，第二环链起到保护防断的作用。
在其中一个具体实施例中，所述平板5的下表面上设置有第一导向座15和定位销16。
第一导向座通过斜面与电池包框架挤压使平板与电池包框架相匹配的角度，实现粗定位的功能。然后通过定位销来实现精准定位，使得勾取装置能够与电池包之间实现位置的匹配和准确夹取。机械臂整体下移，通过行程开关检测下降到位号。
在其中一个具体实施例中，所述平板5的下表面上设置有行程开关17。
当机械臂向下移动时，平板逐渐接近电池包的顶部，通过行程开关来检测下降到位信号，控制机械臂在竖直方向的下降位置，使得勾取装置能够恰好卡接。
在其中一个具体实施例中，所述挂车的车厢内设置有集装箱26；所述集装箱的地面上设置有轨道组件27。
由于换电设备的所有装置都设置于集装箱26之内，需要迁移的时候用本发明的换电车直接开走，清理相关的供电线路并埋设于地下即可，就可以实现整个换电站的迁移，迁移方便快捷且成本低。倘若下一次还需要在该位置设置换电站，再将之前的供电线路整理好，原地再次将换电车开回原地放置好，即可实现换电站的重新布置，方便快捷。
如图8，所述勾取装置包括滑轨18、滑块19、安装板20和滑块驱动装置21；所述滑块19设置于所述滑轨18上，并能沿着所述滑轨18的轨道直线运动；所述滑轨18固定于所述平板5的下表面上；所述安装板20与所述滑块19相连接，所述安装板20固定于所述滑块驱动装置21并由所述滑块驱动装置21驱动所述安装板20与滑块19一起直线运动；滑块19上设置有吊钩22。
具体实施时，如图8，所述滑块驱动装置优选电动推杆或者电动缸，固定安装于所述滑轨之上。具体实施时，滑轨和电动推杆或者电动缸也可设置于机械臂的下表面上，平板上设置相应的孔洞使得滑轨和电动推杆或者电动缸穿过所述平板。安装板与电推杆或电动缸的输出端相固定连接，滑块与吊钩22相固定。安装板、滑块及吊钩依次相固定连接。由电推杆推动安装板、滑块及吊钩在在滑轨上滑动，使吊钩推到电池包边框位置，通过吊钩将电池包勾住。通过将吊钩推至不同的距离，实现对不同尺寸的电池包吊装。
平板的下方设置至少4个吊钩22，四个吊钩22勾住电池包的四个角，从而可将电池包紧紧地夹持在四个吊钩构成的夹具之中。
本发明中，能源车中放置电池框架与新电池包用于更换。电池框架通过螺栓固定在能源车上。吊具用于将新电池包转移至需换电车上以及将需换电车中亏空的旧电池包转移至所述能源车上进行充电。轨道组件用于吊具进行水平方向行走，实现机器人组件对能源车中不同位置电池包的抓取；货叉通过伸缩实现能源车与需换电车电池的交换，机械臂的下方设有吊钩，通过吊钩勾取电池包框架实现顶部吊装电池包。
本发明的移动换电车，包括牵引车和挂车；牵引车用于提供动力并牵动所述挂车前进；挂车的车厢内设置有集装箱；集装箱的地面上设置有轨道组件和专用吊具；专用吊具的底板上设置有立架；立架上设置有机器人组件；立架上设置有升降装置。
机器人组件通过视觉识别出能源车以及客户车相对于换电车的位置。专用吊具通过滚轮在行走驱动电机25的驱动下通过齿轮齿条在轨道组件的辅助下沿着轨道直线行走，行走至需要抓取能源车电池包的位置；升降电机通过链轮与链条驱动机械臂的升降运动，通过机械臂的升降实现电池包的抓取与安装。
所述立架上还设置有配重系统28，以满足升降电机的适用性以及电池包重量的平衡。所述配重系统包括多块叠加起来的钢板。通过控制钢板数量的多少，可以调整所述配重系统的重量，适合不同的工作场合。
机械臂通过伸缩取走待换电车辆中亏电的旧电池包，能源车中设有缓存位用于放置亏电的旧电池包，机器人组件通过横向行走至新电池包位置，通过机械臂抓取新电池包并安装在待换电车辆中，实现能源车、换电车、待换电车辆等三车之间的吊装换电，解决了现有换电站对场地要求较高且维护维修不方便的问题。
吊具主要用于吊装电池包，包括货叉、环链组件、吊钩、滑块、滑轨、电动推杆、粗导向作用的第一导向座、定位销和行程开关等。
具体实施时，吊装的过程：通过粗定位的第一导向座的挤压力，将机械臂偏移至与电池包相对平行的位置，偏移量通过机械臂与平板之间的环链组件实现。定位销实现对电池包的精准定位；吊钩固定在滑块上，滑块沿着滑轨移动，通过电动推杆调节勾具的大小满足勾取电池包的需求，完成对不同规格的商用车电池包勾取，实现换电要求。整个吊具机构结构简单，占用空间小，可实现对不同规格的电池包以及电池包位置的偏差进行吊装。
吊装的过程中，竖直方向的运动通过升降装置来控制，水平方向的运动通过机械臂驱动电机来实现。
本发明通过移动换电车的方式实现对商用车的顶部吊装换电，占用空间小，场地要求低，灵活性强。
本发明可以降低制造成本，使结构简单，更便于设备维修维护，提高设备的利用率占比。
本发明的吊具，通过环链组件的浮动和吊钩的调整，实现对电池包的位置偏差以及不同尺寸电池包的勾取，对使用的空间高度要求低且成本低。
本发明整体结构的各个部件均为常见部件，可以降低制造成本，使结构简单，更便于设备维修维护，提高设备的利用率占比；电动推杆可替换为电缸或者气缸等执行元件。虽然本发明的部件均为常见部件，但是整体组合在一起解决了现有技术的问题，试验证明能够快速有效地实现电池包的更换过程。
综上所述，本发明避免了现有技术中的不足，采用货叉的升降、环链的浮动以及吊钩的滑移，实现对商用车电池包的换电要求。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种用于商用车换电的移动换电车，其特征是，包括牵引车(23)和挂车(24)；所述牵引车(23)用于提供动力并牵动所述挂车(24)前进；
所述挂车(24)上设置有专用吊具；所述专用吊具包括底板(1)；所述底板(1)上设置有立架和用于驱动所述专用吊具行走的行走驱动电机(25)；
所述立架上设置有升降装置和机器人组件；所述机器人组件设置于所述升降装置上，使得所述机器人组件能够在竖直方向上移动；
所述机器人组件包括连接梁(2)、货叉(3)和机械臂(4)；所述货叉(3)设置于所述连接梁(2)上；所述货叉(3)的第一端与所述连接梁(2)相连接，所述机械臂(4)设置于所述货叉(3)的第二端上，且机械臂(4)可沿着所述货叉(3)的长度方向直线运动；
所述机械臂(4)的下方设置有平板(5)，所述平板(5)通过链式固定组件(6)与所述机械臂(4)相连接；
所述平板(5)的下表面上设置有多组勾取装置。
2.根据权利要求1所述的一种用于商用车换电的移动换电车，其特征是，所述立架包括门架(7)和辅助固定杆(8)；所述门架(7)垂直立于所述底板(1)的上表面上；所述辅助固定杆(8)位于所述门架(7)的一侧，从侧面将所述门架(7)固定。
3.根据权利要求1所述的一种用于商用车换电的移动换电车，其特征是，所述升降装置包括升降电机(9)、升降传动机构(10)、链轮和链条(11)；所述升降电机(9)固定于所述门架(7)上，用于驱动升降传动机构(10)；所述升降传动机构(10)带动所述链轮转动；所述链轮固定于所述立架的顶端，所述链条(11)与所述链轮相配合并由所述链轮驱动链条(11)运动。
4.根据权利要求1所述的一种用于商用车换电的移动换电车，其特征是，所述升降装置与移动梁(12)相连接，并能带动所述移动梁(12)在竖直方向运动。
5.根据权利要求4所述的一种用于商用车换电的移动换电车，其特征是，所述移动梁(12)通过两个移动架(13)与机器人组件相连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于商用车换电的移动换电车，其特征是，所述货叉(3)与所述连接梁(2)相连接；机械臂(4)与所述货叉(3)相连接，使得机械臂(4)能够沿着货叉(3)上的水平导轨直线运动。
7.根据权利要求1所述的一种用于商用车换电的移动换电车，其特征是，所述链式固定组件(6)包括卸扣(61)、环链组件和固定座(62)；所述环链组件的第一端与所述固定座(62)相连接，所述环链组件的第二端与所述卸扣(61)相连接；所述固定座(62)与所述机械臂(4)相连接，使得所述环链组件的第一端连接于所述机械臂的下方；所述卸扣(61)与所述平板(5)相连接，使得所述平板(5)连接于所述环链组件的下方。
8.根据权利要求1所述的一种用于商用车换电的移动换电车，其特征是，所述平板(5)的下表面上设置有第一导向座(15)和定位销(16)。
9.根据权利要求1所述的一种用于商用车换电的移动换电车，其特征是，所述平板(5)的下表面上设置有行程开关(17)。
10.根据权利要求1所述的一种用于商用车换电的移动换电车，其特征是，所述挂车的车厢内设置有集装箱(26)；所述集装箱的地面上设置有轨道组件(27)。
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