电动卡车侧向顶吊式换电系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于电动卡车的侧向换电系统，特别是针对电动卡车顶吊式换电系统，属于新能源汽车技术领域。


背景技术：

2.电动卡车目前已被广泛应用在工矿、码头等场合，电动卡车与普通家用机动车不同，为了提高卡车的使用效率，一般都采用换电模式，对卡车快速更换电池包，使卡车能够再次投入使用。
3.中国专利公开号为cn211764962u的具备换电和充电功能的载重卡车，公开了一种具备换电功能的卡车结构，其中可拆卸换电的电池箱安装固定在卡车的驾驶室后部、载货平台前部；目前大部分电动卡车都采用类似的布局设计，当在载货平台上安装了车斗、车厢等部件后，对电池的更换，一般只能采用从上方将电池吊装起来，再水平移除的方式进行。故针对卡车的换电需求，其换电作业机构与常规的电动汽车换电作业机构具有显著的区别。
4.针对上述电动卡车，由于电池包需要吊装更换，一般采用行车结构的换电系统，从卡车电池包的顶部进行吊装、更换。中国专利公开号为cn214728296u的卡车换电站，中国专利公开号为cn112848964a的一种智能化换电站的换电方法及其系统，均采用行车结构，跨过电动卡车的停放区域，从顶部吊装。但该类行车顶吊式系统，存在充电区域大都垂直于卡车行驶方向，导致横向占用空间大；且由于顶部取放，造成充电区域只能单层平铺设置，同样占地面积内，能存储充电的电池包数量少。
5.故针对上述问题，中国专利公开号为cn112123320a的一种高效率电动重卡换电站，公开了一种侧向换电站，使充放电区域与卡车行驶方向相平行，从而减小横向占地空间；中国专利公开号为cn112721723a的一种可移动式换电站、换电方法、终端及介质，及基本采用了类似的总体方案；这类侧向换电机构，虽然电池包还是从上部落下，但可以采用顶吊或底托的方式，由伸缩机构驱动，将电池包装入电动卡车，无需固定的行车架(中国专利公开号为cn210634534u的一种重型卡车电池单边更换站，中国专利公开号为cn215552604u的一种新能源重卡换电站，虽然行车架未跨过卡车，但也是悬臂固定支撑用于供行车移动)。针对这样的非行车式换电机构，类似的还可参见中国专利公开号为cn214001413u的一种底部支撑式重卡电池搬运小车，中国专利公开号为cn214164821u的一种用于搬运重型卡车电池的车辆，中国专利公开号为cn215284451u的一种侧边插销式重卡电池搬运小车等文献。
6.进一步的，中国专利公开号为cn211519318u的一种纯电动重载卡车侧向充换电系统，提出了一种侧向换电系统，其电池箱充储平台采用立体(起码上下2层)设置，可以存储多一倍的电池包，但这类换电系统，由于存储区域采用了多层设置，导致“堆垛系统”就会比单层存储区域的更高，再由于电动卡车所用的电池包本身就很重，取放时，堆垛系统的重心就会很高，导致整机有较高的倾覆风险。
7.针对上述现有技术存在的不足，有必要进一步对电动卡车侧向顶吊式换电系统进行改进，降低其运行过程中的风险，提高换电过程的可靠性、稳定性。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种电动卡车侧向顶吊式换电系统，即减小换电站空间占地面积，提高单位面积内的电池包存储充电数量；又提高设备运行的安全可靠性，保障换电过程的可靠、稳定。
9.为达到上述实用新型目的，本实用新型提供了一种电动卡车侧向顶吊式换电系统，包括充电堆栈、换电机构、及卡车停放台；
10.所述换电机构位于所述充电堆栈及所述卡车停放台之间，且三者平行设置；所述充电堆栈、及所述换电机构均沿电动卡车的进出方向设置；所述充电堆栈为多层立体堆栈；
11.所述换电机构，为三自由度移载机构，包括横移机构、升降机构、及平移机构；
12.所述横移机构，包括地轨、天轨，以及与之分别匹配安装的地车、天车；
13.所述地车与所述天车之间设有升降机构；所述升降机构包括位于两侧的立轨，其上配有升降车；所述升降车上固定有升降平台，其中间水平设有平移机构；
14.所述平移机构主体为伸缩机构，所述伸缩机构的固定座级固定安装在所述升降平台上；
15.所述伸缩机构的最末级伸出臂下方安装有电池吊架。
16.作为本实用新型的进一步改进，所述地轨为两条轨道，所述地车的轮组嵌装夹住所述地轨，所述地车具有驱动电机。
17.再进一步的，所述天轨为单轨，所述天车通过轮组夹住天轨的两侧。
18.作为本实用新型的进一步改进，所述升降机构的驱动机构及驱动电机安装在下部，通过驱动机构驱动所述升降车沿所述立轨升降运动。
19.作为本实用新型的进一步改进，所述平移机构的主体伸缩机构为三级伸缩机构；
20.所述伸缩机构的侧面设有驱动轴，所述驱动轴与伸缩驱动机构相连。
21.进一步的，所述伸缩机构的驱动轴还连接有编码器。
22.本实用新型的电动卡车侧向顶吊式换电系统，采用多层立体堆栈，节约了充电区的占地面积；且采用立式横移机构，通过设置地轨、天轨，提高整体机构的可靠性和稳定性；然后在平移机构上，采用伸缩机构，节约伸缩空间，使整个设备缩回状态下，不会与电池堆栈及电动卡车发生磕碰，从而简化结构部件，减小设备体积，满足电动卡车换电需求。
附图说明
23.图1为本实用新型的电动卡车侧向顶吊式换电系统的使用状态整体结构示意图1；
24.图2为本实用新型的电动卡车侧向顶吊式换电系统的使用状态整体结构示意图2；
25.图3为本实用新型的电动卡车侧向顶吊式换电系统的使用状态整体侧视图；
26.图4为本实用新型的电动卡车侧向顶吊式换电系统的使用状态整体俯视图；
27.图5为本实用新型的电动卡车侧向顶吊式换电系统的整体结构示意图1；
28.图6为本实用新型的电动卡车侧向顶吊式换电系统的整体结构示意图2；
29.图7为本实用新型的电动卡车侧向顶吊式换电系统的整体结构示意图3；
30.图8为本实用新型的平移机构整体结构示意图；
31.图9为本实用新型的伸缩机构的整体结构示意图；
32.图10为本实用新型的伸缩机构的展开状态主视图。
具体实施方式
33.以下结合附图和具体实施例，对本实用新型做进一步说明。
34.如图1-图4所示，为本实用新型的电动卡车侧向顶吊式换电系统的使用状态示意图；本实用新型的电动卡车侧向顶吊式换电系统，包括充电堆栈、换电机构、及卡车停放台；其中充电堆栈、换电机构、及卡车停放台均沿电动卡车的进出方向设置，从而可节省纵向占地尺寸；所述充电堆栈为多层立体堆栈(本实施例附图中为两层堆栈)，可充分利用高度空间，来存放电池包。
35.所述换电机构，为三自由度移载机构，包括横移机构、升降机构、及平移机构。
36.所述横移机构，主要包括地轨11、天轨12，以及与之分别匹配安装的地车21、天车22；为了提高稳定性，所述地轨11为两条轨道，所述地车21的轮组嵌装夹住所述地轨11，所述地车21具有驱动电机；而天轨12可采用单轨设计，天车22通过轮组夹住天轨12的两侧。由于电动卡车用电池包一般较重(自重达500kg以上)，连同吊具、伸出的平移机构等，会产生较大的倾覆扭矩，故通过地车21、天车22，从上下同时进行限位，破除常规横移机构的顶部悬空设计，可以极好的提高整个换电机构运行的可靠性、稳定性，防止倾覆。
37.所述地车21与所述天车22之间设有升降机构3，如图5-图7所示，所述升降机构3主要包括位于两侧的立轨31，其上配有升降车32；升降机构3的驱动机构及驱动电机33优先安装在下部，通过链条等进行驱动所述升降车32沿所述立轨升降运动；所述升降车32上固定有升降平台34，其中间水平设有平移机构4。
38.进一步结合图8-图10，所述平移机构4主体为伸缩机构41，本实施例附图中为三级伸缩机构(可参考使用米亚斯/mias公司生产的viper x伸缩叉)，其固定座级413固定安装在所述升降平台34上，然后在其侧面伸出设有驱动轴42，所述驱动轴42可连接伸缩驱动机构43及编码器，进行驱动及伸出距离监测。所述固定座级413在所述伸缩驱动机构43的驱动下，可相对所述升降平台34，将二级臂412及三级臂411分别向两侧伸出，即伸向卡车停放台，或伸向充电堆栈。所述三级臂411的下方安装有电池吊架5，其与电池包的顶部机构相对接，实现对电池包的固定。
39.本实用新型的电动卡车侧向顶吊式换电系统，投入使用时，待换电的电动卡车先驶上卡车停放台，且尽可能正直停放；当电动卡车挺稳后，所述换电机构启动；
40.(1)取下电动卡车上待充电的电池包；识别电动卡车的位置，及电池包的位置；所述横移机构开始运动，移到电池包所在方位；同时升降机构3开始运动，将升降平台34升到电池包上方足够高度；稳定后，所述平移机构4启动，将电池吊架5伸出，并伸到电池包的正上方；然后所述升降机构3缓缓下降，使电池吊架5正好落在电池包上，并与电池包进行对接、锁紧；所述升降机构3再上升，将电池包与电动卡车进行分离，分离开后，所述平移机构4启动，将电池吊架5连同电池包缩回到换电机构内，完成取下电池包的作业。
41.在此基础上，系统给出充电堆栈中空位信息，所述横移机构及升降机构3，将电池包移动到空位所在方位及高度，然后再次启动所述平移机构4，将电池吊架5及电池包伸入
到空位上方，再启动所述升降机构3，缓缓下降，将电池包落到充电堆栈的空位内，开始对电池包进行充电，而电池吊架5松开与电池包的连接，所述升降机构3上升一小段距离，使电池吊架5与电池包分离后，所述平移机构4回缩，使空的电池吊架5回到换电机构内。
42.(2)给电动卡车换上新的电池包；系统给出充电堆栈内可用的电池包信息，所述横移机构及升降机构3启动，带动空的电池吊架5移动到电池包所在的方位及高度上方；然后启动所述平移机构4，将电池吊架5伸入到电池包的上方；再启动所述升降机构3缓缓下降，使电池吊架5落在电池包的上方，然后启动对接锁紧机构，锁住电池包；所述升降机构3再升起，使电池包的底部与充电堆栈内的底座相脱离；再启动所述平移机构4，将电池吊架5连同电池包移动到换电机构内。
43.然后所述横移机构及升降机构3再次启动，带着电池吊架5及电池包，移动到电动卡车的电池包储放位；再由所述平移机构4启动，将电池吊架5连同电池包伸入到电动卡车内，且停到电池包储放位的正上方；启动所述升降机构3缓缓下降，将电池包落入到电动卡车内，与电动卡车上设置的对接机构相对接；电池吊架5与电池包之间的锁紧机构解锁，所述升降机构3再缓缓上升一段距离，使电池吊架5与电池包脱开，再启动所述平移机构4，再次将空的电池吊架5收回到换电机构内。
44.此时，电动卡车完成换电，恢复供电，驶离卡车停放台，本实用新型的电动卡车侧向顶吊式换电系统待下一辆电动卡车进行换电作业。
45.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。