车载电池更换装置的制作方法

本实用新型涉及新能源技术领域，更具体地说，涉及电动车的车载电池更换技术。

背景技术：

随着新能源技术的推广，新能源车的运用越来越广泛。出于环保、节能方面的考虑，新能源车不但在家用车领域快速发展，在工程车辆领域也得到了大力的发展。以电池电力驱动的电动工程车，比如电动运输车已经在诸如码头、集装箱堆场等场合得到了应用。

由于运输车载重较大，自身重量也较大，需要使用功率较大的电机驱动，在目前锂电池容量有限，续航能力有限的情况下，电动运输车需要经常更换电池。

更换电池可以通过电池更换装置进行，电池更换装置包括机器人和存放电池的电池架。车辆行驶到电池更换装置所在的位置停下，机器人将旧的电池从车辆上卸下，将新的电池从电池架上取下装到车辆上，并将旧的电池放到电池架上充电。车辆装载新的电池后继续作业。在现有技术中，机器人、车辆和电池架是位于同一水平面上，一般车辆和电池架布置在机器人的两侧，机器人通过转向、移动等方式在电池架和车辆之间作业。该种布置方式的缺点是需要占据较大的水平面积，机器人、车辆和电池架都在水平面上布置。占地面积大对于码头、堆场等场地面积十分有限的场所来说十分不利。

技术实现要素：

本实用新型提出一种车载电池更换装置，以垂直布置的方式来节省对于场地空间的占用。

根据本实用新型的一实施例，提出一种车载电池更换装置，包括：电池架和机器人。电池架的上部形成多层的电池存放架，电池架的下部形成车辆通道。机器人沿电池架移动，机器人具有能升降的操作台，操作台的升降范围覆盖电池架的高度。车辆沿车辆通道行驶并停靠在电池架下，所述机器人从车辆上卸下旧电池并将旧电池放到电池存放架上，所述机器人从电池存放架上取下新电池并将新电池装到车辆上，装载新电池的车辆沿车辆通道驶离。

在一个实施例中，沿电池架布置有轨道，机器人在轨道上运行。

在一个实施例中，机器人沿轨道移动至车辆所在的位置，从车辆上卸下旧电池。机器人沿轨道移动至旧电池要摆放的位置，升降操作台将旧电池放到电池存放架上。机器人沿轨道移动至新电池所在的位置，升降操作台从电池存放架上取下新电池。机器人沿轨道移动至车辆所在的位置，将新电池装到车辆上。

在一个实施例中，电池存放架上具有充电设备。

根据本实用新型的一实施例，提出一种车载电池更换装置，包括：电池架、第一机器人和第二机器人。电池架的上部形成多层的电池存放架，电池架的下部形成车辆通道。第一机器人沿电池架移动，第一机器人具有能升降的操作台，操作台的升降范围覆盖电池架的高度。第二机器人沿电池架移动，第二机器人具有能升降的操作台，操作台的升降范围覆盖电池架的高度。车辆沿车辆通道行驶并停靠在电池架下，第一机器人从车辆上卸下旧电池并将旧电池放到电池存放架上，第二机器人从电池存放架上取下新电池并将新电池装到车辆上，装载新电池的车辆沿车辆通道驶离。

在一个实施例中，沿电池架布置有轨道，第一机器人和第二机器人在轨道上运行。

在一个实施例中，第一机器人沿轨道移动至车辆所在的位置，从车辆上卸下旧电池。第二机器人沿轨道移动至新电池所在的位置，升降操作台从电池存放架上取下新电池。

在一个实施例中，第一机器人沿轨道移动至旧电池要摆放的位置，升降操作台将旧电池放到电池存放架上。第二机器人沿轨道移动至车辆所在的位置，将新电池装到车辆上。

在一个实施例中，电池存放架上具有充电设备。

根据本实用新型的一实施例，提出一种车载电池更换装置，包括：电池架、第一机器人和第二机器人。电池架的上部在两侧各自形成多层的电池存放架，电池架的下部在两侧各自形成一个车辆通道。第一机器人沿电池架的第一侧移动，第一机器人具有能升降的操作台，操作台的升降范围覆盖电池架的第一侧的高度。第二机器人沿电池架的第二侧移动，第二机器人具有能升降的操作台，操作台的升降范围覆盖电池架的第二侧的高度。车辆沿第一侧的车辆通道行驶并停靠在电池架下，第一机器人从车辆上卸下旧电池并将旧电池放到第一侧的电池存放架上，第一机器人从第一侧的电池存放架上取下新电池并将新电池装到车辆上，装载新电池的车辆沿第一侧的车辆通道驶离。和/或车辆沿第二侧的车辆通道行驶并停靠在电池架下，第二机器人从车辆上卸下旧电池并将旧电池放到第二侧的电池存放架上，第二机器人从第二侧的电池存放架上取下新电池并将新电池装到车辆上，装载新电池的车辆沿第二侧的车辆通道驶离。

在一个实施例中，沿电池架的第一侧布置有第一轨道，第一机器人在第一轨道上运行。沿电池架的第二侧布置有第二轨道，第二机器人在第二轨道上运行。

在一个实施例中，第一机器人沿第一轨道移动至车辆所在的位置，从车辆上卸下旧电池。第一机器人沿第一轨道移动至旧电池要摆放的位置，升降操作台将旧电池放到第一侧的电池存放架上。第一机器人沿第一轨道移动至新电池所在的位置，升降操作台从第一侧的电池存放架上取下新电池。第一机器人沿第一轨道移动至车辆所在的位置，将新电池装到车辆上。和/或第二机器人沿第二轨道移动至车辆所在的位置，从车辆上卸下旧电池。第二机器人沿第二轨道移动至旧电池要摆放的位置，升降操作台将旧电池放到第二侧的电池存放架上。第二机器人沿第二轨道移动至新电池所在的位置，升降操作台从第二侧的电池存放架上取下新电池。第二机器人沿第二轨道移动至车辆所在的位置，将新电池装到车辆上。

在一个实施例中，两侧的电池存放架上都具有充电设备。

根据本实用新型的一实施例，提出一种车载电池更换装置，包括：电池架、第一机器人、第二机器人、第三机器人和第四机器人。电池架的上部在两侧各自形成多层的电池存放架，电池架的下部在两侧各自形成一个车辆通道。第一机器人沿电池架的第一侧移动，第一机器人具有能升降的操作台，操作台的升降范围覆盖电池架的第一侧的高度。第二机器人沿电池架的第一侧移动，第二机器人具有能升降的操作台，操作台的升降范围覆盖电池架的第一侧的高度。第三机器人沿电池架的第二侧移动，第三机器人具有能升降的操作台，操作台的升降范围覆盖电池架的第二侧的高度。第四机器人沿电池架的第二侧移动，第四机器人具有能升降的操作台，操作台的升降范围覆盖电池架的第二侧的高度。车辆沿第一侧的车辆通道行驶并停靠在电池架下，第一机器人从车辆上卸下旧电池并将旧电池放到第一侧的电池存放架上，第二机器人从第一侧的电池存放架上取下新电池并将新电池装到车辆上，装载新电池的车辆沿第一侧的车辆通道驶离；和/或车辆沿第二侧的车辆通道行驶并停靠在电池架下，第三机器人从车辆上卸下旧电池并将旧电池放到第二侧的电池存放架上，第四机器人从第二侧的电池存放架上取下新电池并将新电池装到车辆上，装载新电池的车辆沿第二侧的车辆通道驶离。

在一个实施例中，沿电池架的第一侧布置有第一轨道，第一机器人和第二机器人在第一轨道上运行。沿电池架的第二侧布置有第二轨道，第三机器人和第四机器人在第二轨道上运行。

在一个实施例中，第一机器人沿第一轨道移动至车辆所在的位置，从车辆上卸下旧电池，第二机器人沿第一轨道移动至新电池所在的位置，升降操作台从第一侧的电池存放架上取下新电池；和/或第三机器人沿第二轨道移动至车辆所在的位置，从车辆上卸下旧电池，第四机器人沿第二轨道移动至新电池所在的位置，升降操作台从第二侧的电池存放架上取下新电池。

在一个实施例中，第一机器人沿第一轨道移动至旧电池要摆放的位置，升降操作台将旧电池放到第一侧的电池存放架上，第二机器人沿第一轨道移动至车辆所在的位置，将新电池装到车辆上；和/或第三机器人沿第二轨道移动至旧电池要摆放的位置，升降操作台将旧电池放到第二侧的电池存放架上，第四机器人沿第二轨道移动至车辆所在的位置，将新电池装到车辆上。

在一个实施例中，两侧的电池存放架上都具有充电设备。

本实用新型的车载电池更换装置以垂直布置的方式来节省对于场地空间的占用，并且该车载电池更换装置可以采用两个机器人同步作业，电池的装卸能够连续完成，减少了车辆的等待时间，提高了电池更换的效率。

该车载电池更换装置的垂直布置方式能大幅减少车辆的排队等待时间，使整个换电流程更加顺畅。并且码头的空间合理更加布局，减少码头的占地面积。车辆通道贯穿两端，可以避免出现倒车和拥堵的情况。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了根据本实用新型的第一实施例的车载电池更换装置的俯视结构图。

图2揭示了根据本实用新型的第一实施例的车载电池更换装置的截面结构图。

图3揭示了根据本实用新型的第二实施例的车载电池更换装置的俯视结构图。

图4揭示了根据本实用新型的第二实施例的车载电池更换装置的截面结构图。

图5揭示了根据本实用新型的第三实施例的车载电池更换装置的俯视结构图。

图6揭示了根据本实用新型的第三实施例的车载电池更换装置的截面结构图。

图7揭示了根据本实用新型的第四实施例的车载电池更换装置的俯视结构图。

图8揭示了根据本实用新型的第四实施例的车载电池更换装置的截面结构图。

具体实施方式

本实用新型提出一种车载电池更换装置，以垂直布置的方式来节省对于场地空间的占用。

图1和图2揭示了根据本实用新型的第一实施例的车载电池更换装置的结构图，其中图1是俯视结构图，图2是截面结构图。参考图1和图2所示，在第一实施例中，该车载电池更换装置包括：电池架102和机器人104。如图所示，电池架102的上部形成多层的电池存放架121，电池架的下部形成车辆通道，车辆109能够在车辆通道中行驶，也可以停在车辆通道中以停靠在电池架下。机器人104沿电池架102移动，机器人104具有能升降的操作台141，操作台141的升降范围覆盖电池架的高度。本文中所称“升降范围覆盖电池架的高度”是指操作台能够下降至车辆上电池仓所在的位置，并且能够上升至电池架上多层的电池存放架中任何一个电池存放架所在的位置。即操作台的升降高度能够满足将电池在车辆和任意一个电池存放架之间进行搬运的要求。在图示的实施例中，沿电池架102布置有轨道103，机器人104在轨道103上运行。第一实施例的车载电池更换装置的工作过程如下：车辆沿车辆通道行驶并停靠在电池架下，机器人从车辆上卸下旧电池并将旧电池放到电池存放架上，机器人从电池存放架上取下新电池并将新电池装到车辆上，装载新电池的车辆沿车辆通道驶离。具体而言，在车辆停靠到位后，机器人沿轨道移动至车辆所在的位置，从车辆上卸下旧电池。机器人沿轨道移动，离开车辆所在的位置并移动至旧电池要摆放的位置，升降操作台将旧电池放到电池存放架上。机器人沿轨道移动至新电池所在的位置，升降操作台从电池存放架上取下新电池。机器人沿轨道移动至车辆所在的位置，将新电池装到车辆上。在一个实施例中，电池存放架上具有充电设备。从车辆上卸下的旧电池放置到电池存放架上后可以进行充电。

图3和图4揭示了根据本实用新型的第二实施例的车载电池更换装置的结构图，其中图3是俯视结构图，图4是截面结构图。参考图3和图4所示，在第二实施例中，该车载电池更换装置包括：电池架202、第一机器人204和第二机器人206。如图所示，电池架202的上部形成多层的电池存放架221，电池架的下部形成车辆通道，车辆209能够在车辆通道中行驶，也可以停在车辆通道中以停靠在电池架下。第一机器人204沿电池架202移动，第一机器人204具有能升降的操作台241，操作台241的升降范围覆盖电池架的高度。本文中所称“升降范围覆盖电池架的高度”是指操作台能够下降至车辆上电池仓所在的位置，并且能够上升至电池架上多层的电池存放架中任何一个电池存放架所在的位置。即操作台的升降高度能够满足将电池在车辆和任意一个电池存放架之间进行搬运的要求。第二机器人206沿电池架移动，第二机器人206具有能升降的操作台261，操作台261的升降范围覆盖电池架的高度。在图示的实施例中，沿电池架202布置有轨道203，第一机器人204和第二机器人206都在轨道203上运行。第二实施例的车载电池更换装置的工作过程如下：车辆沿车辆通道行驶并停靠在电池架下，第一机器人从车辆上卸下旧电池并将旧电池放到电池存放架上，第二机器人从电池存放架上取下新电池并将新电池装到车辆上，装载新电池的车辆沿车辆通道驶离。具体而言，在车辆停靠到位后，第一机器人沿轨道移动至车辆所在的位置，从车辆上卸下旧电池。于此同时，第二机器人沿轨道移动至新电池所在的位置，升降操作台从电池存放架上取下新电池。之后，第一机器人沿轨道移动，离开车辆所在的位置并移动至旧电池要摆放的位置，升降操作台将旧电池放到电池存放架上。于此同时，第二机器人沿轨道移动至车辆所在的位置，将新电池装到车辆上。在上述的两个阶段中，第一机器人和第二机器人是同步工作，因此可以节省更换时间，减少车辆等待的时间。需要说明的是，此处的第一机器人和第二机器人是根据所执行的功能来区分，负责从车辆上取下旧电池的为第一机器人，负责为车辆装上新电池的为第二机器人。在不同的操作循环中，两个机器人都有可能成为第一机器人或者第二机器人。此外，在一个实施例中，电池存放架上具有充电设备。从车辆上卸下的旧电池放置到电池存放架上后可以进行充电。

图5和图6揭示了根据本实用新型的第三实施例的车载电池更换装置的结构图，其中图5是俯视结构图，图6是截面结构图。参考图5和图6所示，第三实施例中与第一实施例的区别是第三实施例是双侧的结构，进一步提升了车载电池更换装置的工作效率。在第三实施例中，该车载电池更换装置包括：电池架302、第一机器人304和第二机器人308。电池架302的上部在两侧各自形成多层的电池存放架321，电池架的下部在两侧各自形成一个车辆通道，车辆309能够在任意一个车辆通道中行驶，也可以停在车辆通道中以停靠在电池架下。第一机器人304沿电池架302的第一侧移动，第一机器人304具有能升降的操作台341，操作台341的升降范围覆盖电池架的第一侧的高度。如上面所述的，“升降范围覆盖电池架的高度”是指操作台能够下降至车辆上电池仓所在的位置，并且能够上升至电池架的第一侧上多层的电池存放架中任何一个电池存放架所在的位置。即操作台的升降高度能够满足将电池在车辆和任意一个第一侧的电池存放架之间进行搬运的要求。在图示的实施例中，沿电池架302的第一侧布置有第一轨道303，第一机器人304在第一轨道303上运行。第二机器人308沿电池架302的第二侧移动，第二机器人308具有能升降的操作台381，操作台381的升降范围覆盖电池架的第二侧的高度。类似的，“升降范围覆盖电池架的高度”是指操作台能够下降至车辆上电池仓所在的位置，并且能够上升至电池架的第二侧上多层的电池存放架中任何一个电池存放架所在的位置。即操作台的升降高度能够满足将电池在车辆和任意一个第二侧的电池存放架之间进行搬运的要求。在图示的实施例中，沿电池架302的第二侧布置有第二轨道305，第二机器人308在第二轨道305上运行。第三实施例的车载电池更换装置的工作过程如下：车辆沿第一侧的车辆通道行驶并停靠在电池架下，第一机器人从车辆上卸下旧电池并将旧电池放到第一侧的电池存放架上，第一机器人从第一侧的电池存放架上取下新电池并将新电池装到车辆上，装载新电池的车辆沿第一侧的车辆通道驶离；和/或车辆沿第二侧的车辆通道行驶并停靠在电池架下，第二机器人从车辆上卸下旧电池并将旧电池放到第二侧的电池存放架上，第二机器人从第二侧的电池存放架上取下新电池并将新电池装到车辆上，装载新电池的车辆沿第二侧的车辆通道驶离。第一侧和第二侧是分别独立运行，就单个车辆而言，既可以选择第一侧也可以选择第二侧进行电池更换作业，就车载电池更换装置的角度而言，第一侧和第二侧可以同时作业，同时为两辆车辆进行电池更换。

更具体而言，在第一侧，在车辆停靠到位后，第一机器人沿第一轨道移动至车辆所在的位置，从车辆上卸下旧电池。第一机器人沿第一轨道移动，离开车辆所在的位置并移动至旧电池要摆放的位置，升降操作台将旧电池放到第一侧的电池存放架上。第一机器人沿第一轨道移动至新电池所在的位置，升降操作台从第一侧的电池存放架上取下新电池。第一机器人沿第一轨道移动至车辆所在的位置，将新电池装到车辆上。在一个实施例中，第一侧的电池存放架上具有充电设备。从车辆上卸下的旧电池放置到电池存放架上后可以进行充电。类似的，在第二侧，在车辆停靠到位后，第二机器人沿第二轨道移动至车辆所在的位置，从车辆上卸下旧电池。第二机器人沿第二轨道移动，离开车辆所在的位置并移动至旧电池要摆放的位置，升降操作台将旧电池放到第二侧的电池存放架上。第二机器人沿第二轨道移动至新电池所在的位置，升降操作台从第二侧的电池存放架上取下新电池。第二机器人沿第二轨道移动至车辆所在的位置，将新电池装到车辆上。在一个实施例中，第二侧的电池存放架上具有充电设备。从车辆上卸下的旧电池放置到电池存放架上后可以进行充电。在两侧的电池存放架上都可以提供充电设备，以及时为替换下来的电池充电。

图7和图8揭示了根据本实用新型的第四实施例的车载电池更换装置的结构图，其中图7是俯视结构图，图8是截面结构图。参考图7和图8所示，第四实施例中与第二实施例的区别是第四实施例是双侧的结构，进一步提升了车载电池更换装置的工作效率。在第四实施例中，该车载电池更换装置包括：电池架402、第一机器人404、第二机器人406、第三机器人408和第四机器人410。电池架402的上部在两侧各自形成多层的电池存放架421，电池架的下部在两侧各自形成一个车辆通道，车辆409能够在任意一个车辆通道中行驶，也可以停在车辆通道中以停靠在电池架下。第一机器人404沿电池架402的第一侧移动，第一机器人404具有能升降的操作台441，操作台441的升降范围覆盖电池架的第一侧的高度。如上面所述的，“升降范围覆盖电池架的高度”是指操作台能够下降至车辆上电池仓所在的位置，并且能够上升至电池架的第一侧上多层的电池存放架中任何一个电池存放架所在的位置。即操作台的升降高度能够满足将电池在车辆和任意一个第一侧的电池存放架之间进行搬运的要求。第二机器人406沿电池架的第一侧移动，第二机器人406具有能升降的操作台461，操作台461的升降范围覆盖电池架的第一侧的高度。在图示的实施例中，沿电池架402的第一侧布置有第一轨道403，第一机器人404和第二机器人406在第一轨道403上运行。第三机器人408沿电池架402的第二侧移动，第三机器人408具有能升降的操作台481，操作台481的升降范围覆盖电池架的第二侧的高度。类似的，“升降范围覆盖电池架的高度”是指操作台能够下降至车辆上电池仓所在的位置，并且能够上升至电池架的第二侧上多层的电池存放架中任何一个电池存放架所在的位置。即操作台的升降高度能够满足将电池在车辆和任意一个第二侧的电池存放架之间进行搬运的要求。第四机器人410沿电池架402的第二侧移动，第四机器人具有能升降的操作台411，操作台411的升降范围覆盖电池架的第二侧的高度。在图示的实施例中，沿电池架402的第二侧布置有第二轨道405，第三机器人408和第四机器人410在第二轨道405上运行。第四实施例的车载电池更换装置的工作过程如下：车辆沿第一侧的车辆通道行驶并停靠在电池架下，第一机器人从车辆上卸下旧电池并将旧电池放到第一侧的电池存放架上，第二机器人从第一侧的电池存放架上取下新电池并将新电池装到车辆上，装载新电池的车辆沿第一侧的车辆通道驶离，和/或车辆沿第二侧的车辆通道行驶并停靠在电池架下，第三机器人从车辆上卸下旧电池并将旧电池放到第二侧的电池存放架上，第四机器人从第二侧的电池存放架上取下新电池并将新电池装到车辆上，装载新电池的车辆沿第二侧的车辆通道驶离。第一侧和第二侧是分别独立运行，就单个车辆而言，既可以选择第一侧也可以选择第二侧进行电池更换作业，就车载电池更换装置的角度而言，第一侧和第二侧可以同时作业，同时为两辆车辆进行电池更换。

更具体而言，在第一侧，在车辆停靠到位后，第一机器人沿第一轨道移动至车辆所在的位置，从车辆上卸下旧电池。于此同时，第二机器人沿第一轨道移动至新电池所在的位置，升降操作台从第一侧的电池存放架上取下新电池。之后，第一机器人沿第一轨道移动，离开车辆所在的位置并移动至旧电池要摆放的位置，升降操作台将旧电池放到第一侧的电池存放架上。于此同时，第二机器人沿第一轨道移动至车辆所在的位置，将新电池装到车辆上。在上述的两个阶段中，第一机器人和第二机器人是同步工作，因此可以节省更换时间，减少车辆等待的时间。需要说明的是，此处的第一机器人和第二机器人是根据所执行的功能来区分，负责从车辆上取下旧电池的为第一机器人，负责为车辆装上新电池的为第二机器人。在不同的操作循环中，两个机器人都有可能成为第一机器人或者第二机器人。此外，在一个实施例中，第一侧的电池存放架上具有充电设备。从车辆上卸下的旧电池放置到电池存放架上后可以进行充电。类似的，在第二侧，在车辆停靠到位后，第三机器人沿第二轨道移动至车辆所在的位置，从车辆上卸下旧电池。于此同时，第四机器人沿第二轨道移动至新电池所在的位置，升降操作台从第二侧的电池存放架上取下新电池。之后，第三机器人沿第二轨道移动，离开车辆所在的位置并移动至旧电池要摆放的位置，升降操作台将旧电池放到第二侧的电池存放架上。于此同时，第四机器人沿第二轨道移动至车辆所在的位置，将新电池装到车辆上。在上述的两个阶段中，第三机器人和第四机器人是同步工作，因此可以节省更换时间，减少车辆等待的时间。需要说明的是，此处的第三机器人和第四机器人是根据所执行的功能来区分，负责从车辆上取下旧电池的为第三机器人，负责为车辆装上新电池的为第四机器人。在不同的操作循环中，两个机器人都有可能成为第三机器人或者第四机器人。此外，在一个实施例中，第二侧的电池存放架上具有充电设备。从车辆上卸下的旧电池放置到电池存放架上后可以进行充电。在两侧的电池存放架上都可以提供充电设备，以及时为替换下来的电池充电。

本实用新型的车载电池更换装置以垂直布置的方式来节省对于场地空间的占用，并且该车载电池更换装置可以采用两个机器人同步作业，电池的装卸能够连续完成，减少了车辆的等待时间，提高了电池更换的效率。

该车载电池更换装置的垂直布置方式能大幅减少车辆的排队等待时间，使整个换电流程更加顺畅。并且码头的空间合理更加布局，减少码头的占地面积。车辆通道贯穿两端，可以避免出现倒车和拥堵的情况。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型的，熟悉本领域的人员可在不脱离本实用新型的实用新型思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。