换电设备、载车平台及包含其的换电站的制作方法

1.本发明涉及换电领域，特别涉及一种换电设备、载车平台及包含其的换电站。


背景技术：

2.随着新能源在近几年的高速发展，储能领域得到了世界各国的重视，无论是电动车辆还是储能站都得到了长足的发展。
3.目前的电动车辆主要包括直充式和快换式两种。其中快换式因其具有电动化、网联化、智能化和共享化的特点，解决了目前电动车辆加电续航和电池包寿命问题而备受追捧。但是快换式需要通过借助于换电站才能实现电池包快速更换。目前，换电站主要包括换电室和充电室，电动车辆停放在换电室内进行换电，换电机器人穿梭于换电室与充电室之间，以实现换电室与电动车辆之间电池包的更换。从电动车辆上卸下来的电池包则放入充电室的一个充电仓内进行充电。
4.但是电池包充电时偶发故障，严重的可能会在充电架上燃烧甚至爆炸，损坏充电架的结构并影响到充电架上的其他电池包，带来较大的损失。为避免异常电池包影响到充电架上的其他电池包，通常会将异常电池包从充电架上取出并运送到远离充电架的安全区域进行处理。现有的换电站中，将异常电池包运离充电架过程如下：首先需要转运设备将异常电池包从充电架上取出，然后将异常电池包放到换电机器人上，再采用起重设备将异常电池包从换电机器人上取出放到其他运输设备上运离充电架或换电站，过程繁复，处理时间较长，可能导致异常电池包来不及运离充电架或换电站就发送燃烧甚至爆炸。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中换电设备运输电池包流程复杂，需要借助其他设备、耗时长的缺陷，提供一种换电设备、载车平台及包含其的换电站。
6.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
7.一种换电设备，其用于换电站以对车辆进行换电作业，其包括滚轮，所述滚轮用于驱动所述换电设备沿任意路径移动。
8.在本方案中，采用上述结构形式，换电设备通过滚轮驱动可沿任意路径移动，使其在换电站可以自由切换不同路线，无需借助其他移动机构或运输设备就可让换电设备根据情况需要选择移动路线变化移动路径。提高换电设备的运输效率、降低了换电设备的成本，增加了换电设备的等待、避让位置，提高了多个换电设备协同工作的效率和安全性。特别在对异常电池包的处理时，采用该换电设备可以直接承载异常电池包以运送出换电站，减少运输时间，以尽可能在异常电池包未燃烧或未爆炸前运送出换电站，提高了换电站整体的安全性。此外，还可以将电池包运入或运离换电站，以方便对换电站内的电池包的替换。
9.较佳的，所述滚轮为全向轮或麦克纳姆轮。
10.在本方案中，采用上述结构形式，滚轮选用全向轮，需要两个横向和纵向的驱动源就可以实现换电设备的全向运动。滚轮选用可沿任意方向运动的麦克纳姆轮，则只需要一
个驱动源即可实现全向运动。从而实现换电设备移动路线的随意切换。
11.较佳的，所述换电设备包括换电部和移动部，所述移动部设于所述换电部下方，所述滚轮设在所述移动部上。
12.在本方案中，采用上述结构形式，换电设备的移动部用于安装和驱动滚轮，换电部用于承载、安装和取下电池包。
13.一种载车平台，其用于换电站以承载车辆，所述载车平台包括平台本体和换电口，所述换电口设置于所述平台本体上，用于供换电设备通过所述换电口对所述车辆进行换电作业，所述平台本体下方设有行驶通道，所述行驶通道包括第一通道和第二通道；所述第一通道连通充电区域和换电口；所述第二通道连通换电口和远离换电口的等待区域；所述第一通道和所述第二通道位于同一平面并相连通，所述第一通道和所述第二通道在水平方向上的朝向不同。
14.在本方案中，采用上述结构形式，载车平台设置在换电站内部，用于承载车辆并在该载车平台的平台本体上更换车辆的电池包。载车平台下方为换电设备行驶的行驶通道，行驶通道包括用于换电和充电的第一通道和用于运输异常电池包的第二通道。换电设备可以根据需要在第一通道和第二通道之间切换，以提高换电设备的运输效率。
15.较佳的，所述第一通道垂直于车辆在所述载车平台上的行驶方向，所述第二通道平行于车辆在所述载车平台上的行驶方向。
16.在本方案中，第一通道垂直于车辆在所述载车平台上的行驶方向延伸，可以方便换电设备垂直车辆行驶方向运动，方便进行电池包取出并换至车上的操作。第二通道平行于车辆的行驶方向延伸，更方便换电设备将电池包运入或运出换电站。
17.较佳的，所述载车平台还包括分别连接于所述平台本体的驶入端和驶出端的上坡道和下坡道；所述第二通道贯穿于所述平台本体、所述上坡道和/或所述下坡道的下方。
18.在本方案中，采用上述结构形式，平台本体可以被设置为架空于地面上，车辆通过载车平台的上坡道和下坡道进入平台本体和驶出平台本体，第二通道利用了上坡道和下坡道的下方空间，空间利用合理，换电设备沿第二通道在换电站内外运送电池包，换电设备驶离换电站的路径与车辆驶入和/或驶离换电站的路径一致，不用额外开辟供换电设备行驶的路径，使得换电站整理更为紧凑，减小土地占用面积较佳的，所述上坡道包括两个位于两侧的上斜坡以及盖合在所述上斜坡上的上斜盖板，所述上斜盖板的一端与所述平台本体的驶入端可开合的转动连接；和/或
19.所述下坡道包括两个位于两侧的下斜坡以及盖合在所述下斜坡上的下斜盖板，所述下斜盖板的一端与所述平台本体的驶出端可开合的转动连接；
20.所述第二通道自所述上斜盖板和/或所述下斜盖板的下方穿过。
21.在本方案中，采用上述结构形式，通过设置上斜盖板和下斜盖板，当盖板关闭时，车辆可以开至盖板上驶入或驶出平台本体，以防止车辆从斜坡上掉落下来；当盖板打开时，换电设备可以通过导轨从平台本体下方移出或移入，即为换电设备提供进出载车平台的出入口。
22.较佳的，所述上斜盖板盖合并封闭两个所述上斜坡的上表面；所述下斜盖板盖合并封闭两个所述上斜坡的上表面。
23.在本方案中，采用上述结构形式，上斜盖板和下斜盖板封闭上斜坡和下斜坡的上
表面，使得两斜坡顶部封闭，防止外部杂物掉落进入载车平台下方的第一通道或第二通道内，而且车辆可行驶在该盖合状态的上斜盖板及下斜盖板上，从地面移动至平台本体上方。
24.较佳的，所述上斜坡的上表面靠近另一所述上斜坡的一侧设有上承接槽，所述上承接槽的形状与所述上斜盖板贴合所述上斜坡部分的形状相对应，所述上承接槽的深度与所述上斜盖板的厚度相同；和/或
25.所述下斜坡的上表面靠近另一所述下斜坡的一侧设有下承接槽，所述下承接槽的形状与所述下斜盖板贴合所述下斜坡部分的形状相对应，所述下承接槽的深度与所述下斜盖板的厚度相同。
26.在本方案中，采用上述结构形式，盖板盖和时可嵌入与其对应的承接槽，可实现盖板闭合后与两斜坡上表面齐平，而且盖板无需覆盖整个上、下斜坡，可避开车轮行驶的位置，即车轮行驶于上、下斜坡时，车轮不会压到盖板，可有效防止盖板变形，延长盖板使用寿命。
27.较佳的，所述换电口开设在所述平台本体上，所述换电口用于供换电设备在所述平台本体下方自换电口伸出以实现对车辆的换电操作。
28.在本方案中，采用上述结构形式，平台本体上开设有换电口，换电设备通过该换电口对车辆进行换电作业，换电设备行驶至平台本体下方，通过换电口对位于平台本体的车辆进行电池包更换，换电站的空间利用更为合理。
29.一种换电站，所述换电站包括如上所述的换电设备和如上所述的载车平台；所述换电设备在所述滚轮的驱动下在所述载车平台下方沿所述第一通道或所述第二通道移动。
30.在本方案中，采用上述结构形式，换电站用于对车辆进行换电，车辆驶入换电站后在换电站内的载车平台的平台本体上通过换电设备进行换电作业，换电设备具有可沿任意路径移动的滚轮，可以通过在第一通道和第二通道之间随意切换来实现换电和运输电池包工作。换电设备的运动更为简单，高效，无需借助其他设备辅助，成本更低。此外，还增加了换电设备的等待、避让位置，提高了多个换电设备协同工作的效率和安全性。
31.较佳的，所述换电站还包括充电区域，所述充电区域设置在所述载车平台上的车辆的行驶方向的两侧或一侧；所述第一通道连通所述充电区域和所述载车平台的换电口，所述换电设备在所述充电区域和所述载车平台之间移动。
32.在本方案中，采用上述结构形式，充电区域设置在换电站内，可根据换电站的容量、占地面积等决定设置一侧或两侧充电区域，选择面更广，通过设置充电区域，方便对电池包的充电进行统一管理。充电区域设在载车平台上的车辆的行驶方向的两侧或一侧，可以通过第一通道与载车平台连通，方便换电设备沿第一通道在充电区域和换电口之间穿梭以交换电池包。
33.较佳的，所述第二通道导通于所述载车平台内，所述换电设备通过所述第二通道实现进入和驶出所述载车平台。
34.在本方案中，采用上述结构形式，第二通道方便换电设备承载电池包以快速运入或运离换电站。
35.本发明的积极进步效果在于：该换电设备、载车平台及包含其的换电站中，换电设备通过滚轮驱动可沿任意路径移动，使其在换电站可以自由切换不同路线，无需借助其他移动机构或运输设备就可让换电设备根据情况需要选择移动路线变化移动路径。提高换电
设备的运输效率、降低了换电设备的成本。特别在对异常电池包的处理时，采用该换电设备可以直接承载异常电池包以运送出换电站，减少运输时间，以尽可能在异常电池包未燃烧或未爆炸前运送出换电站，提高了换电站整体的安全性。此外，还可以将电池包运入或运离换电站，以方便对换电站内的电池包的替换。
附图说明
36.图1为本发明一实施例的换电站内部布局示意图。
37.图2为本发明一实施例的换电站内部布局平面结构示意图。
38.图3为本发明一实施例的换电设备的立体结构示意图。
39.图4为本发明一实施例的滚轮的立体结构示意图。
40.图5为本发明一实施例的滚轮的平面结构示意图。
41.图6为本发明一实施例的载车平台的平面结构示意图。
42.图7为本发明一实施例的载车平台的立体结构示意图。
43.图8为本发明一实施例的载车平台的另一状态的结构示意图。
44.附图标记说明：
45.换电设备100
46.换电部110
47.移动部120
48.滚轮121
49.轮毂122
50.辊子123
51.载车平台200
52.平台本体210
53.换电口211
54.上坡道220
55.上斜坡221
56.上斜盖板222
57.下坡道230
58.下斜坡231
59.下斜盖板232
60.充电区域300
61.第一通道400
62.第二通道500
63.车辆900
具体实施方式
64.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
65.图1为实施例的换电站的内部布局示意图。
66.该换电站包括设在中间的载车平台200和分别设于该载车平台200的两侧的两个充电区域300(也可仅载车平台200的一侧设置充电区域300，本实施例中为充电室)以及位于换电站外部的车辆等待区域(主要指供驶入或驶出载车平台200的车辆等待的区域)。换电站还设有换电设备100及供换电设备100移动的第一通道400和第二通道500，换电设备100通过第一通道400或第二通道500往返于载车平台200、充电区域300和等待区域之间，用于拆卸、安装和运输车辆900的电池包。
67.载车平台200用于承载待更换电池包的车辆900，换电车辆900驶入换电站并停靠于载车平台200，由换电设备100拆卸车辆900上待充电的旧电池包并安装充满电的新电池包，换电设备100在拆卸下车辆900上的旧电池包后，将其运输到充电区域300中进行充电，若电池包出现问题，换电设备100则将该问题电池包沿着第二通道移出至换电站外，以免该问题电池包燃烧或爆炸对换电站内部的其他电池包或车辆造成损坏。
68.充电区域300中放置充电架、升降机、主控箱等设备，充电架用于容纳电池包并对旧电池包进行充电，升降机用于与换电设备100交换电池包，并将电池包从充电架中取出或放入充电架。
69.如图3所示，本实施例的换电设备100包括滚轮121，滚轮121用于驱动换电设备100沿任意路径移动。
70.在本实施例中，换电设备100其底部具有4个滚轮121，其通过滚轮121驱动其移动，该滚轮121可以驱动换电设备100在同一水平面内，朝向不同方向，沿不同路径移动。
71.换电设备100通过滚轮121驱动可沿任意路径移动，使其在换电站可以自由切换不同路线，无需借助其他移动机构或运输设备就可让换电设备100根据情况需要选择移动路线变化移动路径。提高换电设备100的运输效率、降低了换电设备100的成本。特别在对异常电池包的处理时，采用该换电设备可以直接承载异常电池包以运送出换电站，减少运输时间，以尽可能在异常电池包未燃烧或未爆炸前运送出换电站，提高了换电站整体的安全性。此外，还可以将电池包运入或运离换电站，以方便对换电站内的电池包的替换。
72.此外，还通过采用具有上述结构的换电设备100，增加了换电设备100的等待、避让位置，使得换电站可以同时具有两个或多个换电设备100，当一个换电设备100沿某一路径移动时，其他换电设备100可以沿其他路径(区别于前一路径)移动路径至等待、避让位置，以此提高了多个换电设备100在同一换电站内协同工作的效率和安全性。
73.如图3至5所示，滚轮121为全向轮或麦克纳姆轮。
74.全向轮或麦克纳姆轮是基于一个有许多位于机轮周边的轮轴的中心轮的原理上，这些成角度的周边轮轴把一部分的机轮转向力转化到一个机轮法向力上面。依靠各自机轮的方向和速度，这些力的最终合成在任何要求的方向上产生一个合力矢量从而保证了这个平台在最终的合力矢量的方向上能自由地移动，而不改变机轮自身的方向。
75.全向轮与麦克纳姆轮的共同点在于他们都由两大部分组成：轮毂122和辊子123。轮毂122是整个轮子的主体支架，辊子123则是安装在轮毂122上的鼓状物。全向轮的轮毂122轴与辊子123转轴相互垂直，而麦克纳姆轮的轮毂122轴与辊子123转轴呈45
°
角。全向轮与麦克纳姆轮在结构、力学特性、运动学特性上都有差异，其本质原因是轮毂122轴与辊子123转轴的角度不同。滚轮121选用全向轮，需要两个横向和纵向的驱动源就可以实现换电设备100的全向运动。滚轮121选用可沿任意方向运动的麦克纳姆轮，则只需要一个驱动源
即可实现全向运动。从而实现换电设备100移动路线的随意切换。
76.本实施例中，滚轮121选用麦克纳姆轮，仅需要使用一个驱动源就可以实现换电设备100的全向移动，占用安装空间较小，使用场景更多，更为节省空间。
77.在其他实施例中，也可以选用全向轮。
78.如图3所示，换电设备100包括换电部110和移动部120，移动部120设于换电部110下方，滚轮121设在移动部120上。
79.在本实施例中，换电部110在上，移动部120可以支撑其移动，移动部120的两侧各设有一对滚轮121，并通过滚轮121移动。
80.换电设备100的移动部120用于安装和驱动滚轮121，换电部110用于承载、安装和取下电池包。
81.如图6至图8所示，本实施例的载车平台200，包括平台本体210和换电口211，平台本体210下方设有行驶通道，行驶通道包括第一通道400和第二通道500，第一通道400和第二通道500的延伸方向如图6所示。第一通道400连通充电区域300和换电口211。第二通道500连通换电口211和远离换电口211的等待区域。第一通道400和第二通道500位于同一平面并相连通，第一通道400和第二通道500在水平方向上的朝向不同。载车平台200设置在换电站内部，用于承载车辆900并在该载车平台200的平台本体210上更换车辆900的电池包。
82.本实施例中，第一通道400和第二通道500相互垂直，平台本体210中间开有换点口，换点口导通平台本体210上方和下方并由第一通道400和第二通道500导通至等待区域和充电区域300。
83.载车平台200下方为换电设备100行驶的行驶通道，行驶通道包括用于换电和充电的第一通道400和用于运输异常电池包的第二通道500。换电设备100可以根据需要在第一通道400和第二通道500之间切换。
84.如图6所示，第一通道400垂直于车辆900在载车平台200上的行驶方向，第二通道500平行于车辆900在载车平台200上的行驶方向。
85.本实施例中，车辆900进入换电站，经过载车平台200后离开换电站。第一通道400和车辆900行驶方向相同，使其可以导通至换电站外。第二通道500与行驶方向相垂直，联通换电站的两侧的充电区域300。
86.第一通道400垂直于车辆900在所述载车平台200上的行驶方向延伸，可以方便换电设备100垂直车辆900行驶方向运动，方便进行电池包取出并换至车上的操作。第二通道500平行于车辆900的行驶方向延伸，更方便换电设备100将电池包运入或运出换电站。
87.如图6至图8所示，载车平台200还包括分别连接于平台本体210的驶入端和驶出端的上坡道220和下坡道230；第二通道500贯穿于平台本体210、上坡道220和下坡道230的下方。
88.在本实施例中，平台本体210可以高于地面设置，例如被设置为架空于地面上，第一通道400和第二通道500都设于则位于平台本体210下方，平台本体210上开设有换电口211，换电设备100正是移动至平台本体210下方通过该换电口211对停在平台本体210上的车辆900进行换电的。上坡道220和下坡道230分别设置在驶入端和驶出端，为斜坡状，由地面向平台本体210方向逐渐上斜。
89.车辆通过载车平台200的上坡道220和下坡道230进入平台本体210和驶出平台本
体210，第二通道500利用了上坡道220和下坡道230的下方空间，空间利用合理，换电设备沿第二通道在换电站内外运送电池包，换电设备驶离换电站的路径与车辆驶入和/或驶离换电站的路径一致，不用额外开辟供换电设备行驶的路径，使得换电站整理更为紧凑，减小土地占用面积。
90.如图6至图8所示，上坡道220包括两个位于两侧的上斜坡221以及盖合在上斜坡221上的上斜盖板222，上斜盖板222的一端与平台本体210的驶入端可开合的转动连接；下坡道230包括两个位于两侧的下斜坡231以及盖合在下斜坡231上的下斜盖板232，下斜盖板232的一端与平台本体210的驶出端可开合的转动连接。所述第二通道500自上斜盖板222和下斜盖板232的下方穿过。
91.在本实施例中，上斜坡221和下斜坡231分别设置在上坡道220和下坡道230的两端，起到支撑作用，上斜盖板222和下斜盖板232则分别覆盖在上斜坡221和下斜坡231上，盖板被设置为可沿着其与平台本体210相交处转动。以能够从驶入方向和驶出方向打开平台本体210，使得第二通道500导通。
92.通过设置上斜盖板222和下斜盖板232，当盖板关闭时，车辆900可以开至盖板上驶入或驶出平台本体210，以防止车辆从斜坡上掉落下来；当盖板打开时，换电设备100可以通过第二通道500从平台本体210下方移出或移入，即为换电设备提供进出载车平台的出入口。
93.如图7所示，上斜盖板222盖合并封闭两个上斜坡221的上表面。下斜盖板232盖合并封闭两个上斜坡221的上表面。
94.在本实施例中，上斜盖板222和下斜盖板232在封闭时，边缘正好盖在上斜坡221和下斜坡231的上表面，将两上斜坡221之间的空隙封闭。
95.上斜盖板222和下斜盖板232封闭上斜坡221和下斜坡231的上表面，使得两斜坡顶部封闭，防止外部杂物掉落进入载车平台下方的第一通道或第二通道内，而且车辆900可行驶在该盖合状态的上斜盖板222及下斜盖板232上，从地面移动至平台本体210上方。
96.本实施例中，上斜坡221的上表面靠近另一上斜坡221的一侧设有上承接槽(图中未示出)，上承接槽的形状与上斜盖板222贴合上斜坡221部分的形状相对应，上承接槽的深度与上斜盖板222的厚度相同。在封闭时，盖板的边缘正好嵌入与其对应的承接槽，可实现盖板闭合后与两斜坡上表面齐平。下斜坡231上也可设有下承接槽。而且采用上述结构，盖板无需覆盖整个上、下斜坡，可避开车轮行驶的位置，即车轮行驶于上、下斜坡时，车轮不会压到盖板，可有效防止盖板变形，延长盖板使用寿命。
97.如图6至图8所示，换电口211开设在平台本体210上，换电口211用于供换电设备100在平台本体210下方自换电口211伸出以实现对车辆900的换电操作。换电设备100通过该换电口211对车辆900进行换电作业，换电设备100行驶至平台本体210下方，通过换电口211对位于平台本体210的车辆900进行电池包更换，换电站的空间利用更为合理。
98.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明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发明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发明的保护范围。