一种电动重卡电池箱快换系统的制作方法

1.本实用新型涉及换电技术领域，具体涉及一种电动重卡电池箱快换系统。


背景技术：

2.纯电动重卡的耗电量大，行驶里程长，电池的续航成为制约纯电动重卡发展的重要因素。电动汽车通过更换电池，可实现亏电满电电池箱的快速切换。重卡电池箱重量大，搬运困难，电池在储电仓位与待换电充卡之间传输通常如cn110862008a中所公开的，吊装机构上的移动小车首先将待换电车辆中的待换电池箱吊离，并转移至周转通道中，然后将传递至周转通道中的另一替换电池箱吊装至待换电车辆中，上述换电过程均由同一移动小车完成，效率低，并且可能存在周转通道中的待换电池箱阻挡替换电池箱转移的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的之一在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种电动重卡电池箱快换系统，利用至少两个换电小车中的一个取下待换电池箱，另一将替换电池箱装入车端，提高换电效率。
4.为了实现上述技术效果，本实用新型的技术方案为：一种电动重卡电池箱快换系统，包括：
5.换电车道，用于待换电车辆的进出和停留；
6.替换电池箱，用于替换待换电车辆中的待换电池箱；
7.储电区，包括放置电池箱的储电仓位和与所述储电仓位对接并传输电池箱的中转仓位；
8.换电设备，包括导轨和沿导轨运动的换电小车，所述换电小车用于待换电车辆与中转仓位之间电池箱的抓取和转移换电；
9.包括至少两个换电小车，一所述换电小车用于将待换电池箱移出至待换电车辆的一侧，另一所述换电小车用于自待换电车辆的另一侧抓取替换电池箱并移入待换电车辆中。
10.优选的技术方案为，包括至少两个储电区，两个所述储电区分别设置于所述换电车道的两侧，所述导轨架设于所述储电区的中转仓位以及换电车道的上方。
11.优选的技术方案为，所述换电车道的一侧设置有储电区；
12.所述换电车道的另一侧设置有放置电池箱的暂存仓位，所述导轨架设于所述储电区的中转仓位、换电车道以及所述暂存仓位的上方；或者所述导轨架设于所述储电区的中转仓位、换电车道的上方，所述导轨的第一端部延伸至所述换电车道的另一侧，所述导轨的第一端部设置有与所述换电车道相错位的小车待机工位，所述小车待机工位用于容纳抓取待换电池箱或者替换电池箱的换电小车。
13.优选的技术方案为，所述储电仓位和中转仓位设置有电池箱托架，所述电池箱托架设置有传输电池箱的滚筒输送线。
14.优选的技术方案为，所述换电车道的两侧储电仓位的数量为n，所述替换电池箱的数量为n
‑
1。
15.优选的技术方案为，所述储电仓位设置有电连接器，或者所述储电仓位和中转仓位均设置有电连接器；
16.所述电连接器与电源连接，所述电连接器用于对电池箱充电；
17.所述电连接器与充电驱动件连接，所述充电驱动件用于驱动所述电连接器与电池箱的充电端口相连接或者相脱离。
18.优选的技术方案为，所述换电车道数量与换电小车的数量之比为1:2。
19.优选的技术方案为，所述中转仓位呈一列设置，所述储电仓位设置于成列的中转仓位的侧方。
20.优选的技术方案为，所述换电小车包括：
21.往复运动件，沿所述直线导轨往复运动；
22.抓取装置，用于抓取电池箱；
23.升降吊具，连接所述往复运动件与抓取装置，并驱动所述抓取装置的升降。
24.优选的技术方案为，所述抓取装置包括夹具基座；
25.成对的夹持抓取件，用于从电池箱的底部和/或相对侧面的中部抓取电池箱，通过转轴与所述夹具基座转动连接，所述转轴的轴向与所述夹具基座的x向一致；
26.驱动件，用于驱动所述夹持抓取件以所述转轴为中心轴翻转。
27.本实用新型的优点和有益效果在于：
28.该电动重卡电池箱快换系统中设置至少两个换电小车，一换电小车用于将待换电池箱移出至待换电车辆的一侧，另一换电小车用于自待换电车辆的另一侧抓取替换电池箱并移入待换电车辆中，两换电小车配合换电作业，能有效提高换电效率。
附图说明
29.图1是实施例电动重卡电池箱快换系统的立体结构示意图；
30.图2是另一实施例中转仓位及其两侧的储电仓位的俯视图；
31.图3是另一实施例换电状态结构示意图；
32.图4是另一实施例换电设备的主视图；
33.图5是另一实施例抓取装置的立体结构示意图；
34.图6是图5中a的局部放大图；
35.图中：1、换电车道；2、替换电池箱；3、储电仓位；4、中转仓位；
36.5、换电设备；51、导轨；52、换电小车；5201、第一换电小车；5202、第二换电小车；521、往复运动件；522、抓取装置；5221、夹具基座；5222、夹持抓取件；5223、转轴；5224、驱动件；523、升降吊具；
37.6、滚筒输送线；61、输送辊；62、驱动电机；63、阻挡器；
38.7、电连接器；a、待换电车辆；a1、待换电池箱。
具体实施方式
39.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。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，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
40.替换电池箱和待换电池箱
41.替换电池箱和待换电池箱
42.替换电池箱为储存于换电站中的电池箱，待换电池箱为车端电池箱，车端的待换电池箱转入储电仓位后，变为替换电池箱。在本实用新型的描述中，除明确的替换电池箱和待换电池箱外，“电池箱”表示替换电池箱和/或待换电池箱；“车端”表示待换电车辆。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
43.至少两个换电小车
44.一换电小车取出待换电池箱，另一换电小车将替换电池箱移入待换电车辆，对应的换电车道两侧的结构以及换电方法包括但不限于以下三种：
45.第一种，换电车道的两侧均设置有储电区，即均设置有中转仓位和储电仓位。前一次换电：第一换电小车取出待换电池箱，第二换电小车将替换电池箱移入待换电车辆。前一次换电后两侧均有储电仓位空置时，后一次换电为：第一换电小车取出待换电池箱，第二换电小车将替换电池箱移入待换电车辆；或者第二换电小车取出待换电池箱，第一换电小车将替换电池箱移入待换电车辆。
46.进一步的，替换电池箱的数量比储电区中储电仓位的总数小1，以进一步提高储电仓位的利用率。前一次换电后空置的储电仓位位于换电车道另一侧，则后一次换电第二换电小车取出待换电池箱，通过中转仓位将待换电池箱转入前一次换电得到的空置储电仓位中，第一换电小车将替换电池箱移入待换电车辆，前后两次换电中换电小车的动作交换，依次循序。
47.第二种，换电车道的一侧设置储电区，另一侧设置暂存仓位，两换电小车的相对位置为：第一换电小车位于暂存仓位侧，第二换电小车位于储电区侧。第一换电小车取出待换电池箱，并放置在暂存仓位中，第二换电小车将替换电池箱移入待换电车辆，待第二换电小车将替换电池箱装入待换电车辆后，或者换电车辆换电完成后驶出换电车道后，第一换电小车或者第二换电小车再将待换电池箱转入储电区。又或者第一换电小车预先将替换电池箱转入暂存仓位，第二换电小车取出待换电池箱，第一换电小车将替换电池箱移入待换电车辆。
48.第三种，换电车道的一侧设置储电区，另一侧的导轨端部设置有小车待机工位。与第二种相近，第一换电小车取出待换电池箱并移至小车待机工位，待第二换电小车将替换电池箱装入待换电车辆后，或者换电车辆换电完成后驶出换电车道后，第一换电小车和待换电池箱以及第二换电小车再移入储电区中。
49.第二种和第三种换电方法能达到提高单辆重卡换电效率的基本效果，但换电小车中抓取电池箱并且穿过换电车道，换电车道存在安全风险，整体的换电效率也低于第一种方案。
50.储电区中储电仓位的数量可以为一个、两个
……
或者多个，取决于中转仓位和储电仓位的尺寸以及电池箱的传输方向。
51.换电设备
52.换电设备包括但不限于优选的包含导轨和换电小车的吊装换电装置。吊装换电装置中除抓取装置的z向升降外，抓取装置还可实现xy平面内的双向运动，或者x向或y向的单向运动。与双向运动相比，导轨导向换电小车的运动，换电小车的结构简单，进一步的，中转仓位呈一列设置，导轨为直线导轨，换电小车抓取电池箱转移过程中，电池箱水平方向的晃动幅度小，电池箱装配精度高，通过粗导向即可完成换电装配作业。
53.电池箱托架
54.中转仓位和储电仓位中设置电池箱托架。更进一步的，电池箱托架的高度与车端电池支架的高度相等。利用电池箱托架提升电池箱的初始高度，减小电池箱转移过程中的升降行程，进一步加快换电速度。还可以通过调整电池支架基面与换电车道的基面高度差，实现换电提速。
55.储电仓位和中转仓位之间的电池箱传输驱动组件为滚筒输送线，滚筒输送线设置于储电仓位和中转仓位中，可实现电池箱的双向传输。更进一步的，滚筒输送线设置于电池箱托架上。更进一步的，电池箱托架设置有传输导向件，用于导向储电仓位与中转仓位之间传输的电池箱。
56.作为电池箱托架的替代，储电仓位设置承托电池箱的滑动托盘和滚动托盘，滑动托盘与滚动托盘的运动带动电池箱转移至中转仓位，托盘的行走驱动结构即为储电仓位和中转仓位之间的电池箱传输驱动组件。
57.电连接器
58.储电仓位上可用于放置满电电池箱，例如电池箱在储电仓位外充电完成后，由转运设备转运至储电仓位上。但是，由于重卡的电池箱本身自重、高度均较大，具有上述功能的换电站还需要另外设置转运设备和电池箱充电区，占地面积较大。在储电仓位设置与电源连接的电连接器，可以直接将待换电池箱转入储电仓位上充电，并且对储电仓位中的替换电池箱充电直至满电或者高于待换电池箱的电量。电连接器同时设置于储电仓位和中转仓位中，电池箱在中转仓位中也可以充电。
59.具体的，传输电池箱的过程中滚筒输送线的承托面下方，避免与传输状态的电池箱产生运动干涉，电连接器与充电驱动件连接，充电驱动件用于驱动电连接器与电池箱的充电端口相连接或者相脱离，进一步的，充电驱动件为电连接器顶升件，例如顶升气缸、顶升油缸等。电池箱托架提升电池箱的初始高度，同时还促进电连接器处以及电池箱底面的散热。
实施例
60.如图1所示，实施例的电动重卡电池箱快换系统包括：
61.换电车道1，用于待换电车辆a的进出和停留；
62.替换电池箱2，用于替换待换电车辆a中的待换电池箱a1；
63.储电区，包括放置替换电池箱2的储电仓位3和与储电仓位3对接并传输电池箱的中转仓位4；
64.换电设备5，包括导轨51和沿导轨51运动的换电小车52，换电小车52用于待换电车辆a与中转仓位4之间电池箱的抓取和转移换电；
65.包括两个换电小车52，一换电小车52用于将待换电池箱a1移出至待换电车辆a的
一侧，另一换电小车52用于自待换电车辆a的另一侧抓取替换电池箱2并移入待换电车辆a中。
66.如图1
‑
3所示，在一优选的实施例中，换电车道1一侧的储电区中包含两个排成一列的中转仓位4和设置于中转仓位4两侧的2*2储电仓位阵列（
①
、
②
、
③
、
④
号储电仓位），换电车道1另一侧的储电区中包含三个排成一列的中转仓位4和设置于中转仓位4两侧的五个储电仓位（
⑤
、
⑥
、
②
、
⑧
、
⑨
号储电仓位），
①
、
②
、
③
、
④
、
⑥
、
⑦
、
⑧
、
⑨
号储电仓位3中含替换电池箱2，
⑤
号储电仓位空置，导轨51架设于两个储电区的中转仓位4以及换电车道1的上方。第一换电小车5201用于将待换电池箱取下并放入2*2储电仓位阵列中，第二换电小车5202用于将换电车道1另一侧五个储电仓位阵列中的替换电池箱放入待换电车辆a中；或者第二换电小车5202用于将待换电池箱取下并放入换电车道1另一侧五个储电仓位阵列中，第一换电小车5201用于将2*2储电仓位阵列中的替换电池箱放入待换电车辆中。
67.如图2所示，在另一优选的实施例中，储电仓位3和中转仓位4设置有电池箱托架，电池箱托架设置有传输电池箱的滚筒输送线6。滚筒输送线6包括转动设置于电池箱托架上的输送辊61以及驱动输送辊61同步转动的驱动电机62，电池箱托架上还设置有阻挡器63，阻挡器63用于限制储电仓位3和中转仓位4之间的电池箱传输行程。图中中转仓位4和储电仓位3上均设置有至少两个阻挡器63，用于阻挡与电池箱传输方向相交的电池箱相对侧面。
68.如图3所示，在另一优选的实施例中，换电车道1的两侧储电仓位3的数量为9个，替换电池箱2的数量8个。
69.如图2所示，在另一优选的实施例中，储电仓位3设置有电连接器7，电连接器7与电源连接，电连接器7用于对储电仓位3的替换电池箱2充电；
70.电连接器7与充电驱动件32连接，充电驱动件32用于驱动电连接器7与替换电池箱2的充电端口相连接或者相脱离。充电驱动件为顶升件，亏电的待换电池箱进入中转仓位4或者储电仓位3后，顶升件驱动电连接器7上升，直至与亏电的待换电池箱a1充电端口连接；充电完成后，原亏电的待换电池箱a1转换为满电的替换电池箱2，顶升件驱动电连接器7下降，电连接器7与替换电池箱2充电端口脱离。
71.换电车道1数量可设置为两个以上，相应的换电车道与换电小车52的数量之比为1:2，能提高换电效率的效果。
72.如图1和图3所示，在另一优选的实施例中，中转仓位4呈一列设置，储电仓位3设置于成列的中转仓位4的两侧。
73.如图4和图6所示，在另一优选的实施例中，换电小车52包括：
74.往复运动件521，沿直线导轨51往复运动；
75.抓取装置522，用于抓取电池箱；
76.升降吊具523，连接往复运动件521与抓取装置522，并驱动抓取装置522的升降。
77.抓取装置522包括夹具基座5221；
78.成对的夹持抓取件5222，用于从电池箱的底部和/或相对侧面的中部抓取电池箱，通过转轴5223与夹具基座5221转动连接，转轴5223的轴向与夹具基座5221的x向一致；
79.驱动件5224，用于驱动夹持抓取件5222以转轴5223为中心轴翻转。
80.夹持抓取件5222包括与转轴5223固定连接的夹持部以及翻转臂，转轴5223与夹具基座5221转动连接，翻转臂与驱动件5224伸缩杆的第一端部转动连接，驱动件5224伸缩杆
的第二端部与夹具基座5221转动连接。该电池箱抓取装置可以实现从电池箱的底部和/或相对侧面的中部抓取电池箱，利用夹持抓取件与夹具基座之间的连接，提高电池箱抓取状态下吊装位移的稳定性；夹持抓取件的翻转动作为杠杆结构，响应快，具有更快的抓取速度，有助于实现电池箱的快速取放和更换。
81.第一次换电操作包括以下步骤：
82.s1：待换电车辆a驶入换电车道1，停放在预定的换电位置；
83.s2：第二换电小车5202移动至待换电车辆a中的待换电池箱a1上方，抓取待换电池箱a1，然后向
⑤
号储电仓位3对应的中转仓位4平移，然后将待换电池箱a1放入中转仓位4中；
84.s3：中转仓位4与
⑤
号储电仓位3通过滚筒输送线6传输待换电池箱a1，将待换电池箱a1转入
⑤
号储电仓位3中；
85.与s3同时，
②
号储电仓位3中的替换电池箱2通过滚筒输送线6传输转入相邻的中转仓位4中，第一换电小车5201移动至替换电池箱2上方，抓取替换电池箱2后平移至待换电车辆a的空置电池箱支架上方，将替换电池箱2放入待换电车辆a中。
86.一次换电完成，此时
②
号储电仓位空置。
87.第二次换电操作包括以下步骤：
88.s4：待换电车辆a驶入换电车道1，停放在预定的换电位置；
89.s5：第一换电小车5201移动至待换电车辆a中的待换电池箱a1上方，抓取待换电池箱a1，然后向
②
号储电仓位3对应的中转仓位4平移，然后将待换电池箱a1放入中转仓位4中；
90.s6：中转仓位4与
②
号储电仓位3通过滚筒输送线6传输待换电池箱a1，将待换电池箱a1转入
②
号储电仓位3中；
91.与s3同时，
②
号储电仓位3中的替换电池箱2通过滚筒输送线6传输转入相邻的中转仓位4中，第二换电小车5202移动至替换电池箱2上方，抓取替换电池箱2后平移至待换电车辆a的空置电池箱支架上方，将替换电池箱2放入待换电车辆a中。
92.后续换电换电小车按照上述s1
‑
s6循序进行。
93.换电小车转移电池箱的过程包括：抓取装置522的驱动件5224伸缩杆的活塞杆缩回，成对的夹持抓取件5222呈张开状，升降吊具523驱动夹持抓取件下降至预定高度，驱动件5224伸缩杆的活塞杆伸出，成对的夹持抓取件5222与电池箱的相对侧面凹陷部顶面或者底面相钩挂，夹具基座5221位于电池箱的顶面上方，升降吊具523驱动抓取装置522上升至预定高度，往复运动件521带动抓取装置522沿导轨51运动。
94.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。