CN115891931A - 一种新能源汽车换电站 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新能源汽车换电站，包括换电区，换电区的地面上设置有定位机构；充电区，充电区用于自动对电池包进行摆放并充电；换电机构，换电机构设置在换电区内，且位于两定位机构之间，换电机构包括设置在换电区地面的开合组件；开合组件的下方设置有装卸组件，装卸组件上安装有与电池包上的安装组件对应设置的装卸工具，装卸组件的顶端安装有若干用于固定电池包的固定工具；转运机构，转运机构设置在换电区和充电区下方，用于转运电池包，转运机构与装卸组件传动连接。本发明自动化程度高，无需人工装卸电池包，提高了换电效率，解决了人工换电难度高，效率低的问题，减少了换电站的人工需求，便于进行大面积推广。

Description

一种新能源汽车换电站

技术领域

本发明涉及换电站领域，特别是涉及一种新能源汽车换电站。

背景技术

随着能源问题和环境问题日益受到重视，使用电力的新能源汽车的用车成本低、环境污染小等优势，其保有量快速增加。但由于电池技术的限制，新能源汽车的电力消耗以及快速及时补充成为一个难题，里程焦虑的问题一直困扰着新能源车主。

新能源汽车的电力补充可以分为整车充电和电池快速更换两种，整车充电即在充电站将充电线***新能源车的充电接头内，在充电站进行充电，这种充电方式需要车辆在充电站持续充电，耗时长，高峰期充电站内的重点桩数量不满足充电需求，内部堵塞拥挤严重；电池快速更换则是将新能源汽车的电池包整体更换，将空电的电池包快速拆下，然后更换为满电的电池包，这种方式更换速度块，仅需几分钟便可更换完成，换下的空电电池包在换电站充电，满电后为其他的车辆更换，相比于整车充电在时长和效率方面具有明显的优势，因此换电站在新能源车充电方面更具有推广意义。

但是，新能源汽车的电池包一般位于底盘内，快速更换需要从底盘下方将电池包拆出，在更换新的电池包，这一过程大多都是靠人力来完成，少部分是依靠自动化破拆设备，对于操作人员的专业需求较高，不便于推广应用。

因此亟需设计一种新能源汽车换电站来解决上述的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新能源汽车换电站，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种新能源汽车换电站，包括：

换电区，所述换电区的地面上设置有分别对汽车前后的轮胎进行定位的定位机构；

充电区，所述充电区位于所述换电区的一侧并与所述换电区连通，所述充电区用于自动对电池包进行摆放并充电；

换电机构，所述换电机构设置在所述换电区内，且位于两所述定位机构之间，所述换电机构包括设置在所述换电区地面的开合组件；所述开合组件的下方设置有装卸组件，所述装卸组件上安装有与所述电池包上的安装组件对应设置的装卸工具，所述装卸组件的顶端安装有若干用于固定所述电池包的固定工具；

转运机构，所述转运机构设置在所述换电区和所述充电区下方，用于转运电池包，所述转运机构与所述装卸组件传动连接。

优选的，所述定位机构包括开设在所述换电区地面的定位槽，所述定位槽顶端设置有移动组件，所述移动组件与所述轮胎抵接；所述定位槽内安装有位于所述移动组件下方的对中组件，所述对中组件伸出所述定位槽并与所述轮胎的外侧壁抵接。

优选的，所述移动组件包括若干对称固接在所述定位槽侧壁的固定轴，所述固定轴上转动连接有移动辊，所述移动辊与所述轮胎抵接；所述移动辊斜向下布置，且所述移动辊斜向所述定位槽的中间位置倾斜布置；所述对中组件由对称设置的所述移动辊之间伸出并与所述轮胎抵接。

优选的，所述对中组件包括转动连接在所述定位槽内的双向螺杆，所述双向螺杆的两端分别螺纹连接有对中块，所述对中块的顶端固接有对中轴，所述对中轴的顶端伸出所述定位槽并固接有对中推板，所述对中推板与所述轮胎的外侧壁抵接。

优选的，所述开合组件包括开设在两所述定位槽之间的换电孔，所述换电孔内滑动连接有两个对称设置的开合板；所述开合板的底端固接有驱动块，所述驱动块螺纹套设在螺纹轴上，两所述螺纹轴相互远离的一端分别传动连接有开合电机，两所述开合电机联锁控制。

优选的，所述装卸组件包括与所述转运机构传动连接的伸缩杆，所述伸缩杆的活动端固接有与所述电池包对应设置的装卸板，所述装卸工具安装在所述装卸板的四周并与所述电池包的安装组件对应设置，若干所述固定工具阵列安装在所述装卸板的顶端，所述固定工具与所述电池包的底端对应设置并可拆卸连接。

优选的，所述安装组件包括固接在所述电池包外壁的安装板，所述安装板上贯穿开设有安装孔，所述安装孔内转动连接有安装螺栓，所述安装螺栓与所述汽车底面的装配孔螺纹连接。

优选的，所述装卸工具包括固接在所述装卸板底面的连接板，所述连接板的底端固接有与所述装卸板平行的支撑板，所述支撑板上固接有装卸弹簧，所述装卸弹簧的顶端固接有活动板，所述活动板与所述连接板滑动连接；所述活动板上安装有装卸电机，所述装卸电机的输出端向上并传动连接有装卸杆，所述装卸杆贯穿所述装卸板并与所述安装螺栓可拆卸连接，所述装卸杆与所述装卸板滑动连接。

优选的，所述固定工具包括固接在所述装卸板顶端的固定弹簧，所述固定弹簧的顶端安装有真空吸盘，所述真空吸盘的吸口与所述电池包的底面可拆卸连接；所述真空吸盘的底端分别开设有进气孔和出气孔，所述进气孔内安装有控制阀，所述出气孔内安装有抽气机和所述控制阀。

优选的，所述控制阀包括固接在所述出气孔内的电磁控制板，所述电磁控制板上贯穿开设有若干贯穿孔；所述电磁控制板远离所述固定弹簧的一端固接有滑杆，所述滑杆上滑动连接有永磁固定框，所述永磁固定框朝向所述电磁控制板的一端固接有若干与所述贯穿孔对应设置的堵块，所述堵块与所述贯穿孔可拆卸连接并过盈配合。

本发明公开了以下技术效果：本发明公开了一种新能源汽车换电站，主要用于解决现有的换电站依靠人工更换电池包导致的效率低、推广难度大的问题；换电区用于对新能源车进行换电，定位机构对汽车的轮胎定位和对中，进而对汽车的电池包的位置进行定位，方便快捷；充电区用于存储更换下来的电池并对更换下来的电池进行充电，方便下批次的车辆更换，充电区恒温设置，方便对电池包进行保存，同时对电池包进行检测，及时发现电池包的隐患和坏点，保证电池包的安全性；换电机构在定位机构对车辆定位后对车辆底盘下方的电池包进行更换，开合组件开启，下方的转运机构将装卸组件移动到对应位置并由开合组件伸出，固定工具抓住电池包的底面进行固定，装卸工具自动完成对安装组件的拆卸，将电池包取下，然后装卸组件缩回开合组件下方，转运机构控制装卸组件将电池包转运到充电区进行充电和检测，同时另一装卸组件带动一块满电的电池包移动到开合组件下方，然后伸出开合组件，将电池包安装到车辆的底盘内，更换完成后车辆启动自检，自检无误后完成装卸组件回收，开合组件关闭，车辆完成换电操作。本发明自动化程度高，无需人工装卸电池包，提高了换电效率，解决了人工换电难度高，效率低的问题，减少了换电站的人工需求，便于进行大面积推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明新能源汽车换电站轴视图；

图2为本发明新能源汽车换电站俯视图；

图3为本发明定位机构俯视图；

图4为本发明定位机构侧视结构示意图；

图5为本发明换电机机构结构示意图；

图6为本发明图5中A的局部放大图；

图7为本发明图5中B的局部放大图；

图8为本发明图5中C的局部放大图；

图9为本发明图6中D的局部放大图；

其中，1、换电区；2、充电区；3、轮胎；4、电池包；5、定位槽；6、固定轴；7、移动辊；8、双向螺杆；9、对中块；10、对中轴；11、对中推板；12、换电孔；13、开合板；14、驱动块；15、螺纹轴；16、开合电机；17、伸缩杆；18、装卸板；19、装卸工具；20、固定工具；21、安装板；22、安装孔；23、安装螺栓；24、装配孔；25、连接板；26、支撑板；27、装卸弹簧；28、活动板；29、装卸电机；30、装卸杆；31、固定弹簧；32、真空吸盘；33、进气孔；34、出气孔；35、电磁控制板；36、贯穿孔；37、滑杆；38、永磁固定框；39、堵块；40、让位槽；41、复位弹簧；42、限位槽；43、定位杆；44、滚珠；45、导向槽；46、轨道；47、移动块；48、连通孔；49、轴承。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-9，本发明提供一种新能源汽车换电站，包括：

换电区1，换电区1的地面上设置有分别对汽车前后的轮胎3进行定位的定位机构；

充电区2，充电区2位于换电区1的一侧并与换电区1连通，充电区2用于自动对电池包4进行摆放并充电；

换电机构，换电机构设置在换电区1内，且位于两定位机构之间，换电机构包括设置在换电区1地面的开合组件；开合组件的下方设置有装卸组件，装卸组件上安装有与电池包4上的安装组件对应设置的装卸工具19，装卸组件的顶端安装有若干用于固定电池包4的固定工具20；

转运机构，转运机构设置在换电区1和充电区2下方，用于转运电池包4，转运机构与装卸组件传动连接。

本发明公开了一种新能源汽车换电站，主要用于解决现有的换电站依靠人工更换电池包4导致的效率低、推广难度大的问题；换电区1用于对新能源车进行换电，定位机构对汽车的轮胎3定位和对中，进而对汽车的电池包4的位置进行定位，方便快捷；充电区2用于存储更换下来的电池并对更换下来的电池进行充电，方便下批次的车辆更换，充电区2恒温设置，方便对电池包4进行保存，同时对电池包4进行检测，及时发现电池包4的隐患和坏点，保证电池包4的安全性；换电机构在定位机构对车辆定位后对车辆底盘下方的电池包4进行更换，开合组件开启，下方的转运机构将装卸组件移动到对应位置并由开合组件伸出，固定工具20抓住电池包4的底面进行固定，装卸工具19自动完成对安装组件的拆卸，将电池包4取下，然后装卸组件缩回开合组件下方，转运机构控制装卸组件将电池包4转运到充电区2进行充电和检测，同时另一装卸组件带动一块满电的电池包4移动到开合组件下方，然后伸出开合组件，将电池包4安装到车辆的底盘内，更换完成后车辆启动自检，自检无误后完成装卸组件回收，开合组件关闭，车辆完成换电操作。

进一步优化方案，定位机构包括开设在换电区1地面的定位槽5，定位槽5顶端设置有移动组件，移动组件与轮胎3抵接；定位槽5内安装有位于移动组件下方的对中组件，对中组件伸出定位槽5并与轮胎3的外侧壁抵接。移动组件用于左右平移车辆，结合对中组件实现对车辆的对中操作，方便对车辆底盘内的电池包4进行定位。

进一步优化方案，移动组件包括若干对称固接在定位槽5侧壁的固定轴6，固定轴6上转动连接有移动辊7，移动辊7与轮胎3抵接；移动辊7斜向下布置，且移动辊7斜向定位槽5的中间位置倾斜布置；对中组件由对称设置的移动辊7之间伸出并与轮胎3抵接。移动组件的移动辊7对称向下倾斜，使得轮胎3位于定位槽5的中线位置；移动辊7向定位槽5中心偏斜，方便车辆左右平移对中。

进一步优化方案，对中组件包括转动连接在定位槽5内的双向螺杆8，双向螺杆8的两端分别螺纹连接有对中块9，对中块9的顶端固接有对中轴10，对中轴10的顶端伸出定位槽5并固接有对中推板11，对中推板11与轮胎3的外侧壁抵接。双向螺杆8旋转时，两个对中块9对称平移，进而带动对中推板11推动车辆左右平移，完成对中；此装置可使用于各种规格轮胎3的车辆进行对中定位。

进一步的，对中块9的两个分别开设有限位槽42，限位槽42内通过若干滚珠44滑动连接有定位杆43，定位杆43远离限位槽42的一端与定位槽5固接，使得双向螺杆8旋转时，对中块9不会旋转，保证对中的准确性。

进一步的，定位槽5的底部有中心梁两侧倾斜，方便排水防止车辆带进的雨水在定位槽5内积存。

进一步优化方案，开合组件包括开设在两定位槽5之间的换电孔12，换电孔12内滑动连接有两个对称设置的开合板13；开合板13的底端固接有驱动块14，驱动块14螺纹套设在螺纹轴15上，两螺纹轴15相互远离的一端分别传动连接有开合电机16，两开合电机16联锁控制。开合电机16带动螺纹轴15旋转，进而通过驱动块14带动开合板13平移，完成对换电孔12开关操作；两个开合电机16联锁控制，可使两个开合板13对称控制，保护下方的转运机构和装卸组件。

进一步的，开合板13与换电孔12以及两个开合板13之间闭合时均密封防水。

进一步优化方案，装卸组件包括与转运机构传动连接的伸缩杆17，伸缩杆17的活动端固接有与电池包4对应设置的装卸板18，装卸工具19安装在装卸板18的四周并与电池包4的安装组件对应设置，若干固定工具20阵列安装在装卸板18的顶端，固定工具20与电池包4的底端对应设置并可拆卸连接。伸缩杆17带动装卸板18升降，进出换电孔12，装卸工具19用于装卸电池包4，固定工具20用于固定电池包4，防止电池包4偏斜掉落，提高了稳定性和安全性。

进一步优化方案，安装组件包括固接在电池包4外壁的安装板21，安装板21上贯穿开设有安装孔22，安装孔22内转动连接有安装螺栓23，安装螺栓23与汽车底面的装配孔24螺纹连接。

进一步优化方案，装卸工具19包括固接在装卸板18底面的连接板25，连接板25的底端固接有与装卸板18平行的支撑板26，支撑板26上固接有装卸弹簧27，装卸弹簧27的顶端固接有活动板28，活动板28与连接板25滑动连接；活动板28上安装有装卸电机29，装卸电机29的输出端向上并传动连接有装卸杆30，装卸杆30贯穿装卸板18并与安装螺栓23可拆卸连接，装卸杆30与装卸板18滑动连接。装卸时，装卸电机29带动装卸杆30旋转，装卸杆30与安装螺栓23卡接带动安装螺栓23拧紧和拧松，使得电池包4在安装螺栓23的带动下自动升高和降低；装卸弹簧27处于压缩状态，使得装卸杆30一直处于高位，方便与安装螺栓23卡接，当电池包4下降时，装卸弹簧27受压下降，使得装卸杆30和安装螺栓23不会卡住也不会分离。

进一步的，连接板25的侧壁开设有纵向设置的导向槽45，活动板28与导向槽45相适配并滑动连接。

进一步优化方案，固定工具20包括固接在装卸板18顶端的固定弹簧31，固定弹簧31的顶端安装有真空吸盘32，真空吸盘32的吸口与电池包4的底面可拆卸连接；真空吸盘32的底端分别开设有进气孔33和出气孔34，进气孔33内安装有控制阀，出气孔34内安装有抽气机和控制阀。真空吸盘32在进气孔33和出气孔34的控制下吸附在电池包4的底端，固定柱电池包4，固定弹簧31用于降低电池包4落下的冲击力，提高对电池包4的保护性。

进一步优化方案，控制阀包括固接在出气孔34内的电磁控制板35，电磁控制板35上贯穿开设有若干贯穿孔36；电磁控制板35远离固定弹簧31的一端固接有滑杆37，滑杆37上滑动连接有永磁固定框38，永磁固定框38朝向电磁控制板35的一端固接有若干与贯穿孔36对应设置的堵块39，堵块39与贯穿孔36可拆卸连接并过盈配合。需要开启控制阀时，对电磁控制板35通电，使得电磁控制板35排斥永磁按固定框，使的永磁固定框38上滑，堵块39与贯穿孔36分离，真空漏斗与外界连通；出气孔34内的抽气机具有单向功能，控制空气只能从真空吸盘32向外运动。

进一步的，电磁控制板35朝向永磁固定框38的一侧开设有让位槽40，滑杆37固接在让位槽40的底端，复位弹簧41套设在滑杆37上并与电磁控制板35和永磁固定框38固接，使得在电磁控制板35不通电是控制阀处于关闭状态，减少外界的杂质进入。

进一步的，装卸杆30的外壁滑动连接有轴承49，轴承49转动连接在装卸板18上。

进一步的，转运机构包括开设在换电站下方的连通孔48，连通孔48连通换电区1和充电区2，方便转运电池包4；连通孔48内铺设有轨道46，轨道46上滑动连接有移动块47，伸缩杆17安装在移动块47上。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新能源汽车换电站，其特征在于，包括：

换电区(1)，所述换电区(1)的地面上设置有分别对汽车前后的轮胎(3)进行定位的定位机构；

充电区(2)，所述充电区(2)位于所述换电区(1)的一侧并与所述换电区(1)连通，所述充电区(2)用于自动对电池包(4)进行摆放并充电；

换电机构，所述换电机构设置在所述换电区(1)内，且位于两所述定位机构之间，所述换电机构包括设置在所述换电区(1)地面的开合组件；所述开合组件的下方设置有装卸组件，所述装卸组件上安装有与所述电池包(4)上的安装组件对应设置的装卸工具(19)，所述装卸组件的顶端安装有若干用于固定所述电池包(4)的固定工具(20)；

转运机构，所述转运机构设置在所述换电区(1)和所述充电区(2)下方，用于转运电池包(4)，所述转运机构与所述装卸组件传动连接。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车换电站，其特征在于：所述定位机构包括开设在所述换电区(1)地面的定位槽(5)，所述定位槽(5)顶端设置有移动组件，所述移动组件与所述轮胎(3)抵接；所述定位槽(5)内安装有位于所述移动组件下方的对中组件，所述对中组件伸出所述定位槽(5)并与所述轮胎(3)的外侧壁抵接。

3.根据权利要求2所述的新能源汽车换电站，其特征在于：所述移动组件包括若干对称固接在所述定位槽(5)侧壁的固定轴(6)，所述固定轴(6)上转动连接有移动辊(7)，所述移动辊(7)与所述轮胎(3)抵接；所述移动辊(7)斜向下布置，且所述移动辊(7)斜向所述定位槽(5)的中间位置倾斜布置；所述对中组件由对称设置的所述移动辊(7)之间伸出并与所述轮胎(3)抵接。

4.根据权利要求3所述的新能源汽车换电站，其特征在于：所述对中组件包括转动连接在所述定位槽(5)内的双向螺杆(8)，所述双向螺杆(8)的两端分别螺纹连接有对中块(9)，所述对中块(9)的顶端固接有对中轴(10)，所述对中轴(10)的顶端伸出所述定位槽(5)并固接有对中推板(11)，所述对中推板(11)与所述轮胎(3)的外侧壁抵接。

5.根据权利要求2所述的新能源汽车换电站，其特征在于：所述开合组件包括开设在两所述定位槽(5)之间的换电孔(12)，所述换电孔(12)内滑动连接有两个对称设置的开合板(13)；所述开合板(13)的底端固接有驱动块(14)，所述驱动块(14)螺纹套设在螺纹轴(15)上，两所述螺纹轴(15)相互远离的一端分别传动连接有开合电机(16)，两所述开合电机(16)联锁控制。

6.根据权利要求5所述的新能源汽车换电站，其特征在于：所述装卸组件包括与所述转运机构传动连接的伸缩杆(17)，所述伸缩杆(17)的活动端固接有与所述电池包(4)对应设置的装卸板(18)，所述装卸工具(19)安装在所述装卸板(18)的四周并与所述电池包(4)的安装组件对应设置，若干所述固定工具(20)阵列安装在所述装卸板(18)的顶端，所述固定工具(20)与所述电池包(4)的底端对应设置并可拆卸连接。

7.根据权利要求6所述的新能源汽车换电站，其特征在于：所述安装组件包括固接在所述电池包(4)外壁的安装板(21)，所述安装板(21)上贯穿开设有安装孔(22)，所述安装孔(22)内转动连接有安装螺栓(23)，所述安装螺栓(23)与所述汽车底面的装配孔(24)螺纹连接。

8.根据权利要求7所述的新能源汽车换电站，其特征在于：所述装卸工具(19)包括固接在所述装卸板(18)底面的连接板(25)，所述连接板(25)的底端固接有与所述装卸板(18)平行的支撑板(26)，所述支撑板(26)上固接有装卸弹簧(27)，所述装卸弹簧(27)的顶端固接有活动板(28)，所述活动板(28)与所述连接板(25)滑动连接；所述活动板(28)上安装有装卸电机(29)，所述装卸电机(29)的输出端向上并传动连接有装卸杆(30)，所述装卸杆(30)贯穿所述装卸板(18)并与所述安装螺栓(23)可拆卸连接，所述装卸杆(30)与所述装卸板(18)滑动连接。

9.根据权利要求7所述的新能源汽车换电站，其特征在于：所述固定工具(20)包括固接在所述装卸板(18)顶端的固定弹簧(31)，所述固定弹簧(31)的顶端安装有真空吸盘(32)，所述真空吸盘(32)的吸口与所述电池包(4)的底面可拆卸连接；所述真空吸盘(32)的底端分别开设有进气孔(33)和出气孔(34)，所述进气孔(33)内安装有控制阀，所述出气孔(34)内安装有抽气机和所述控制阀。

10.根据权利要求9所述的新能源汽车换电站，其特征在于：所述控制阀包括固接在所述出气孔(34)内的电磁控制板(35)，所述电磁控制板(35)上贯穿开设有若干贯穿孔(36)；所述电磁控制板(35)远离所述固定弹簧(31)的一端固接有滑杆(37)，所述滑杆(37)上滑动连接有永磁固定框(38)，所述永磁固定框(38)朝向所述电磁控制板(35)的一端固接有若干与所述贯穿孔(36)对应设置的堵块(39)，所述堵块(39)与所述贯穿孔(36)可拆卸连接并过盈配合。

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