CN215284453U - 换电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种换电站，包括：停车区域、集装箱、换电机器人和机械手转运机构，停车区域用于停放电动汽车；集装箱设在停车区域的一侧，集装箱内设有电池架，电池架用于存放电池并对电池进行充电；换电机器人可在停车区域和电池架之间移动，换电机器人用于更换电动汽车的电池和运输电池；机械手转运机构用于在换电机器人和电池架之间转运电池，机械手转运机构包括底座、机械臂和抓手，机械臂的一端可转动地设在底座上，抓手设在机械臂的另一端，抓手用于抓取电池。根据本实用新型实施例的换电站，极大地简化了换电站的结构，减小了集装箱的体积，便于集装箱的安装和运输，降低了安装和运输成本。

Description

换电站

技术领域

本实用新型涉及换电技术领域，尤其是涉及一种换电站。

背景技术

相关技术中，电动汽车获取能量的方式主要有充电和换电两种方式。由于换电方式具有能量补充快、电池寿命影响小、电网无需重新规划、易实现商业化等显著优点，已获得电动汽车厂商、电池厂商和充电运营商等的多方认同。然而，换电站中的集装箱体积过大，安装运输极为不便。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种换电站，所述换电站的集装箱体积小，便于安装和运输。

根据本实用新型实施例的换电站，包括：停车区域，所述停车区域用于停放电动汽车；集装箱，所述集装箱设在所述停车区域的一侧，所述集装箱内设有电池架，所述电池架用于存放电池并对所述电池进行充电；换电机器人，所述换电机器人可在所述停车区域和所述电池架之间移动，所述换电机器人用于更换所述电动汽车的电池和运输电池；和机械手转运机构，所述机械手转运机构用于在所述换电机器人和所述电池架之间转运电池，所述机械手转运机构包括底座、机械臂和抓手，所述机械臂的一端可转动地设在所述底座上，所述抓手设在所述机械臂的另一端，所述抓手用于抓取电池。

根据本实用新型实施例的换电站，通过将停车区域设置在集装箱外，并设置可以在停车区域和电池架之间自由移动的换电机器人，取消了相关技术中的换电平台，极大地简化了换电站的结构，减小了集装箱的体积，便于集装箱的安装和运输，降低了安装和运输成本。同时，本申请的机械手转运机构可以灵活地转运电池，且机械手转运机构的结构简单，占地空间小，有利于减小集装箱的体积。

根据本实用新型的一些实施例，机械臂包括第一臂体和第二臂体，所述第一臂体的一端与所述底座可转动地相连，所述第一臂体的另一端与所述第二臂体的一端可转动地相连，所述第二臂体的另一端与所述抓手相连。

根据本实用新型的一些实施例，所述电池架包括缓存架和多个第一充电架，所述缓存架与多个所述第一充电架排成一排或排成一列，所述缓存架与多个所述第一充电架位于所述机械手转运机构的同一侧。

根据本实用新型的一些实施例，所述电池架还包括多个第二充电架，多个第二充电架排成一排或排成一列，多个所述第二充电架与多个所述第一充电架之间限定出转运通道，所述机械手转运机构设置在所述转运通道内。

根据本实用新型的一些实施例，所述换电机器人包括：本体；行走机构，所述行走机构设在本体的下方；电池拆装机构，所述电池拆装机构设在所述本体上，所述电池拆装机构用于拆装所述电动汽车的电池。

根据本实用新型的一些实施例，所述换电机器人还包括：

定位传感器，所述定位传感器至少能获取所述换电机器人的当前位置和目标位置的相对位置；

控制器，所述控制器与所述定位传感器和所述行走机构通讯，所述控制器被构造成根据所述定位传感器获取的相对位置控制行走机构工作使所述换电机器人到达所述目标位置。

根据本实用新型的一些实施例，所述定位传感器为激光测距传感器。

根据本实用新型的一些实施例，所述换电机器人还包括举升机构，所述举升机构设在所述本体的上表面上，所述举升机构用于举起所述电动汽车。

根据本实用新型的一些实施例，所述举升机构为两个，两个所述举升机构在第一方向上间隔设置，所述第一方向为所述本体的长度方向或宽度方向。

根据本实用新型的一些实施例，所述换电机器人还包括障碍物检测传感器。

根据本实用新型的一些实施例，所述本体的侧周壁的至少一部分设有防撞条。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的换电站的立体示意图；

图2是根据本实用新型实施例的换电站的平面布局图；

图3是根据本实用新型实施例的换电站的机械手转运机构的侧视图；

图4是根据本实用新型实施例的换电站的机械手转运机构的主视图；

图5是根据本实用新型实施例的换电站的机械手转运机构的俯视图；

图6是根据本实用新型实施例的换电站的换电机器人的示意图；

图7是根据本实用新型实施例的换电站的缓存架的示意图。

附图标记：

100、换电站；

1、停车区域；

2、集装箱；21、敞开口；

3、换电机器人；31、本体；32、电池拆装机构；33、定位传感器；34、举升机构；35、障碍物检测传感器；36、防撞条；

4、机械手转运机构；41、底座；42、机械臂；421、第一臂体；422、第二臂体；43、抓手；

51、缓存架；52a、第一充电架；52b、第二充电架；

6、提升机构；61、第一驱动机构；62、第二驱动机构；63、抓取件；

7、转运通道；8、电池；

20、闸机；30、车牌识别装置。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述根据本实用新型实施例的换电站100。

如图1所示，根据本实用新型实施例的换电站100，包括：停车区域1、集装箱2、换电机器人3和机械手转运机构4。

具体地，停车区域1用于停放电动汽车。其中，停车区域1可以为露天区域。例如，停车区域1可以为在地面上划定的区域。在本实用新型的一些实施例中，换电站100设有闸机20和车牌识别装置30，电动汽车进入停车区域1时，车辆识别装置30识别车牌，识别无误后，闸机20打开，电动汽车可以驶入停车区域1。

集装箱2设在停车区域1的一侧。停车区域1位于集装箱2外，停车区域1与集装箱2可以间隔开设置。参照图1，集装箱2可以形成为正方体或长方体的箱体结构，集装箱2内具有容纳空间。集装箱2具有顶板和环绕在顶板外周的六块侧板(图1中所示的集装箱2的部分侧板未示出)，其中一块侧板的底部设有敞开口21，换电机器人3可以经敞开口21进出集装箱2。

集装箱2内设有电池架，电池架用于存放电池8并对电池8进行充电。换电机器人3可在停车区域1和电池架之间移动，换电机器人3用于更换电动汽车的电池8和运输电池8。在本实用新型的一些实施例中，换电机器人3可以为AGV小车。机械手转运机构4用于在换电机器人3和电池架之间转运电池8。

如图3-图5所示，机械手转运机构4包括底座41、机械臂42和抓手43，机械臂42的一端(例如图3中机械臂42的下端)可转动地设在底座41上，抓手43设在机械臂42的另一端，抓手43用于抓取电池8。在抓取电池8时，可以先控制机械臂42转动至合适的位置，再通过抓手43抓取电池8。机械手转运机构4可以灵活地转运电池8，且机械手转运机构4的结构简单，占地空间小，有利于减小集装箱2的体积。

可理解的是，机械臂42的转动角度可以根据实际需求调整设计。例如，在本实用新型的一些实施例中，机械臂42的转动角度可以为360°。

具体地，电动汽车停靠在停车区域1后，换电机器人3可以移动至电动汽车的车底，并取下电动汽车上的亏电电池，接着换电机器人3载着取下的亏电电池移动至电池架，此时机械手转运机构4可以将亏电电池转移至电池架，并将电池架上的满电电池转移至换电机器人3上，接着换电机器人3载着满电电池移动至电动汽车的车底，并将满电电池安装在电动汽车上，完成电池8的更换。

根据本实用新型实施例的换电站100，通过将停车区域1设置在集装箱2外，并设置可以在停车区域1和电池架之间自由移动的换电机器人3，取消了相关技术中的换电平台，极大地简化了换电站100的结构，减小了集装箱2的体积，便于集装箱2的安装和运输，降低了安装和运输成本。同时，本申请的机械手转运机构4可以灵活地转运电池8，且机械手转运机构4的结构简单，占地空间小，有利于减小集装箱2的体积。

根据本实用新型的一些实施例，参照图3，机械臂42包括第一臂体421和第二臂体422，第一臂体421的一端与底座41可转动地相连，第一臂体421的另一端与第二臂体422的一端可转动地相连，第二臂体422的另一端与抓手43相连。由此，通过设置可相对转动的第一臂体421和第二臂体422，可以提高机械臂42的活动范围，进而提高了机械手转运机构4的抓取范围和灵活性。

根据本实用新型的一些实施例，电池架包括缓存架51和多个第一充电架52a。在本申请中，“多个”指两个或两个以上。缓存架51和多个第一充电架52a排成一排或一列。如图2所示，缓存架51可以设置在多个第一充电架52a的一侧。缓存架51和多个第一充电架52a可以在第一充电架52a的长度方向或宽度方向上间隔设置。缓存架51和多个第一充电架52a位于机械手转运机构4的同一侧。由此，可以使得缓存架51和第一充电架52a的布局更加紧凑，有利于减小缓存架51和第一充电架52a的占用空间，且便于机械手转运机构4在缓存架51和第一充电架52a上取放电池8。

如图2所示，缓存架51可以设置在机械手转运机构4靠近集装箱2上敞开口21的一侧。具体地，缓存架51用于暂存从电动汽车上取下的亏电电池。在换电过程中，换电机器人3移动至电池架后，可以先将亏电电池存放在缓存架51上，待机械手转运机构4将满电电池放置在换电机器人3上后，再通过机械手转运机构4将缓存架51上的亏电电池转运到充电架52上，对亏电电池进行充电。由此，可以避免亏电电池与满电电池混淆，有利于提高换电效率。

在本实用新型的一些具体实施例中，参照图7，缓存架51上设有提升机构6，提升机构6包括第一驱动机构61、第二驱动机构62和间隔开设置的两个抓取件63，第一驱动机构61和第二驱动机构62均与抓取件63相连，第一驱动机构61用于驱动抓取件63上下移动，第二驱动机构62用于驱动抓取件63在水平面上转动。抓取件63可以用于抓取电池8。

例如，在换电机器人3移动至缓存架51下前，第一驱动机构61可以驱动抓取件63下降，第二驱动机构62可以驱动抓取件63转动使抓取件63避开换电机器人3，以避免抓取件63与换电机器人3发生干涉，在换电机器人3移动至缓存架51下时，第二驱动机构62驱动抓取件63转动，使抓取件63伸入亏电电池的底部，将亏电电池从换电机器人3取下。与此同时，机械手转运机构4可以从第一充电架52a上取下满电电池，放置在换电机器人3上。接着可以通过第一驱动机构61驱动抓取件63移动至与机械手转运机构4对接的位置，通过机械手转运机构4将亏电电池转运至第一充电架52a上。由此，可以提高电池8的转运效率，进而可以提高换电效率，节省换电时长。

根据本实用新型的一些实施例，电池架还包括多个第二充电架52b，多个第二充电架52b排成一排或排成一列，多个第二充电架52b与多个第一充电架52a之间限定出转运通道7，机械手转运机构4设置在转运通道7内。由此，可以提高换电站100存储电池8的能力，且便于机械手转运机构4在缓存架51、第一充电架52a和第二充电架52b之间取放电池。

根据本实用新型的一些实施例，第一充电架52a和第二充电架52b上设有多个放置位53，多个放置位53在集装箱的高度方向上间隔设置。由此，提高换电站的存储能力，且可以减小第一充电架52a和第二充电架52b的体积，进而可以减小集装箱2的体积(例如，在本实用新型的一些具体实施例中，集装箱2在底面尺寸可以为6米*2.5米)。

根据本实用新型的一些实施例，参照图1和图6，换电机器人3包括：本体31、行走机构和电池拆装机构32。行走机构设在本体31的下方，行走机构被构造成能够带动换电机器人3到达目标位置。其中，目标位置可以包括电动汽车的电池8的下方和转运通道7。电池拆装机构32设在本体31上，电池拆装机构32用于拆装电动汽车的电池8。

例如，行走机构可以带动换电机器人3按照预设的行走路线到达目标位置。由此，本实用新型的换电机器人3能够在无需铺设专用导轨、以及无需在换电平台上设置车辆定位机构的情形下，在停车区域1和电池架之间移动，大大增加了换电机器人3的灵活性，降低了换电站100的复杂度。

根据本实用新型的一些实施例，换电机器人3还包括定位传感器33和控制器。定位传感器33至少能获取换电机器人3的当前位置和目标位置的相对位置。控制器与定位传感器33和行走机构通讯，控制器被构造成根据定位传感器33获取的相对位置控制行走机构工作使换电机器人3到达目标位置。

具体而言，在控制器的控制下，控制器、行走机构和定位传感器33能够形成一个控制闭环，该控制闭环使得换电机器人3通过行走机构的滚动每调整一次位置，定位传感器33就能够获取一次换电机器人3的当前位置与上述目标换电位置的相对位置，控制器通过该相对位置控制行走机构滚动进一步调整换电机器人3的位置，直至换电机器人3到达目标位置。

可以看出，通过行走机构使换电机器人3移动，以及行走机构、控制器和定位传感器33构成控制闭环的设置，可以使换电机器人3在脱离导轨的情形下移动至目标位置，实现待换电的电动汽车的电池8更换动作和运输电池8动作。由此，不仅提高了换电机器人3的运动灵活性，使得换电机器人3可以脱离传统的导轨移动，免去了导轨的铺设难度，还大大简化了换电站100的结构，使得电动汽车在停车区域1上无需精确定位，甚至无需定位的情形下，即可更换动力电池8。

根据本实用新型的一些实施例，换电机器人3还包括举升机构34，举升机构34设在本体31的上表面上，举升机构34用于举起电动汽车。在本实用新型的一些实施例中，举升机构34自身能够上下升降移动。电动汽车稳定停靠在停车区域1后，在更换电池8时，举升机构34可以向上升起并将电动汽车举升至合适高度，通过举升机构34对电动汽车实现在竖直方向上的定位，防止电动汽车在更换电池8过程中发生车身偏移。在更换完电池8后，举升机构34向下降落，使得电动汽车的车轮着地。由此，提高了换电过程的安全性和可靠性。

根据本实用新型的一些实施例，举升机构34为两个，两个举升机构34在第一方向上间隔设置，第一方向为本体31的长度方向或宽度方向。例如，参照图2和图6，两个举升机构34可以设置在电池拆装机构32外侧，两个举升机构34在本体31的长度方向上间隔设置。由此，可以提高电动汽车的受力均匀性，从而可以进一步地提高换电过程中电动汽车位置的稳定性。

可选地，定位传感器33为激光测距传感器。由此，可以准确地获取换电机器人3当前位置和目标位置的相对位置，且可以降低换电机器人3的整体成本。

根据本实用新型的一些实施例，换电机器人3还包括障碍物检测传感器35。障碍物检测传感器35可以用于检测换电机器人3的移动路线上是否具有障碍物。由此，可以避免换电机器人3与障碍物碰撞，避免换电机器人3损坏。

根据本实用新型的一些实施例，本体31的侧周壁的至少一部分设有防撞条36。具体而言，可以在本体31侧周壁的其中一部分上设置防撞条36，也可以在本体31的整个侧周壁上均设置防撞条36。例如，在图6的示例中，防撞条36可以环绕在本体31侧周壁的下方位置处。由此，可以提高换电机器人3的抗撞能力，进一步地避免了换电机器人3损坏。

在本实用新型的一些实施例中，集装箱2内还设有充电柜，充电柜可以用于对充电架52进行充电。充电柜可以贴靠在集装箱2的内壁上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种换电站，其特征在于，包括：

停车区域，所述停车区域用于停放电动汽车；

集装箱，所述集装箱设在所述停车区域的一侧，所述集装箱内设有电池架，所述电池架用于存放电池并对所述电池进行充电；

换电机器人，所述换电机器人可在所述停车区域和所述电池架之间移动，所述换电机器人用于更换所述电动汽车的电池和运输电池；和

机械手转运机构，所述机械手转运机构用于在所述换电机器人和所述电池架之间转运电池，所述机械手转运机构包括底座、机械臂和抓手，所述机械臂的一端可转动地设在所述底座上，所述抓手设在所述机械臂的另一端，所述抓手用于抓取电池。

2.根据权利要求1所述的换电站，其特征在于，机械臂包括第一臂体和第二臂体，所述第一臂体的一端与所述底座可转动地相连，所述第一臂体的另一端与所述第二臂体的一端可转动地相连，所述第二臂体的另一端与所述抓手相连。

3.根据权利要求1所述的换电站，其特征在于，所述电池架包括缓存架和多个第一充电架，所述缓存架与多个所述第一充电架排成一排或排成一列，所述缓存架与多个所述第一充电架位于所述机械手转运机构的同一侧。

4.根据权利要求3所述的换电站，其特征在于，所述电池架还包括多个第二充电架，多个第二充电架排成一排或排成一列，多个所述第二充电架与多个所述第一充电架之间限定出转运通道，所述机械手转运机构设置在所述转运通道内。

5.根据权利要求1所述的换电站，其特征在于，所述换电机器人包括：

本体；

行走机构，所述行走机构设在本体的下方，行走机构被构造成能够带动所述换电机器人到达目标位置；

电池拆装机构，所述电池拆装机构设在所述本体上，所述电池拆装机构用于拆装所述电动汽车的电池。

6.根据权利要求5所述的换电站，其特征在于，所述换电机器人还包括：

定位传感器，所述定位传感器至少能获取所述换电机器人的当前位置和目标位置的相对位置；

控制器，所述控制器与所述定位传感器和所述行走机构通讯，所述控制器被构造成根据所述定位传感器获取的相对位置控制行走机构工作使所述换电机器人到达所述目标位置。

7.根据权利要求6所述的换电站，其特征在于，所述定位传感器为激光测距传感器。

8.根据权利要求5所述的换电站，其特征在于，所述换电机器人还包括举升机构，所述举升机构设在所述本体的上表面上，所述举升机构用于举起所述电动汽车。

9.根据权利要求8所述的换电站，其特征在于，所述举升机构为两个，两个所述举升机构在第一方向上间隔设置，所述第一方向为所述本体的长度方向或宽度方向。

10.根据权利要求8所述的换电站，其特征在于，所述换电机器人还包括障碍物检测传感器。

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