一种双通道换电站的制作方法

1.本发明涉及充电站技术领域，尤其涉及一种双通道换电站。


背景技术：

2.经过多年的发展，各大重卡车企均已布局不同的产品，无论是从技术上还是可靠性方面，都取得了长足的进步，而且电动重卡超高的经济性，使得矿场、钢厂、港口等场所倾向于采用电动重卡，以降低运营成本。
3.但是，目前存在的电动重卡里程短，充电成本高、充电时间长等问题，成为阻碍电动重卡发展的瓶颈。
4.为解决这些问题，目前市场上已经出现吊装式的重卡换电站以及侧向重卡换电模式，换电时间基本控制在6-10分钟，换电站的出现，解决了用户充电时间长的问题，大大的提升了车辆的运营时间，提高了运营效率及收益，但是换电时间依然是影响收益及效率的首要问题；另外，由于换电站设备比较庞大，运输及组装比较麻烦，也是造成换电站大力推广的一个阻力。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种双通道换电站，以便于运输和组装换电站，且能缩短换电时间。
6.为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.本发明提供一种双通道换电站，该双通道换电站包括：
8.第一上集装箱和第一下集装箱，所述第一上集装箱设有第一上避让部，所述第一下集装箱设有第一下避让部，所述第一上集装箱堆叠于所述第一下集装箱的顶部，所述第一上避让部和所述第一下避让部形成第一通道；
9.第二上集装箱和第二下集装箱，所述第二上集装箱设有第二上避让部，所述第二下集装箱设有第二下避让部，所述第二上集装箱堆叠于所述第二下集装箱的顶部，所述第二上避让部和所述第二下避让部形成第二通道；
10.充电组件分别设于所述第一上集装箱和/或所述第二上集装箱，所述充电组件用于为待充电池充电；
11.两个机器人，均能将电池在所述第一通道或所述第二通道内的车辆和所述充电组件之间转移。
12.优选地，所述双通道换电站还包括补电组件，所述补电组件用于对所述第一通道或所述第二通道内的车辆上的待充电池补电。
13.优选地，所述充电组件包括电池托架、充电插接板和多个第一弹性件，所述电池托架设于所述第一上集装箱和/或第二上集装箱的底部，多个所述第一弹性件均匀分布于所述电池托架和所述充电插接板之间，所述第一弹性件的一端和所述电池托架连接，另一端和所述充电插接板连接。
14.优选地，所述机器人包括第一行走组件、第二行走组件、升降组件、抓取组件和锁止组件，所述第一行走组件沿第一方向滑动设于所述第一上集装箱和所述第二上集装箱，所述第二行走组件沿第二方向滑动设于所述第一行走组件，所述升降组件设于所述第二行走组件，所述抓取组件设于所述升降组件的输出端，用于抓取待充电池或满电电池，所述锁止组件用于将所述抓取组件锁止于所述第二行走组件。
15.优选地，所述锁止组件包括锁定轴和锁支架，所述锁支架设有锁止孔，所述锁定轴和所述锁支架二者中，其一设于所述第二行走组件，另一设于所述抓取组件，所述锁定轴能穿设于所述锁止孔，以使所述抓取组件锁定于所述第二行走组件。
16.优选地，所述充电组件分为两组，充电机能对两组所述充电组件上的待充电池进行不同模式的充电。
17.优选地，所述双通道换电站还包括消防系统，所述消防系统包括报警器、气溶胶灭火器和喷淋灭火组件；
18.当火灾报警条件达到第一等级时，所述报警器启动；
19.当火灾报警条件达到第二等级时，所述气溶胶灭火器启动；
20.当火灾报警条件达到第三等级时，所述喷淋灭火组件启动。
21.优选地，所述双通道换电站还包括安防系统，所述安防系统包括多个摄像头，多个所述摄像头分别用于观察所述充电组件、所述机器人、所述第一通道和所述第二通道。
22.优选地，所述双通道换电站还包括调温系统和用于检测空气温度的空气温度探测器，所述调温系统包括换气扇和空调，当空气温度大于第一预设温度时，所述换气扇开启，当空气温度小于第二预设温度时所述换气扇关闭；当空气温度大于第三预设温度时，所述空调开启制冷，当空气温度小于第四预设温度时，所述空调停止制冷；当空气温度小于第五预设温度时，所述空调开启制热，当空气温度大于第六预设温度时，所述空调停止制热。
23.优选地，所述双通道换电站还包括车辆引导系统，用于引导驾驶员将车辆行驶至所述第一通道或所述第二通道的预设位置，并能提示驾驶员换电开始及换点结束。
24.本发明的有益效果为：
25.本发明提供一种双通道换电站，该双通道换电站包括第一上集装箱、第一下集装箱、第二上集装箱、第二下集装箱、充电组件和两个机器人。其中，第一上集装箱设有第一上避让部，第一下集装箱设有第一下避让部，第一上集装箱堆叠于第一下集装箱的顶部，第一上避让部和第一下避让部形成第一通道。第二上集装箱设有第二上避让部，第二下集装箱设有第二下避让部，第二上集装箱堆叠于第二下集装箱的顶部，第二上避让部和第二下避让部形成第二通道。充电组件分别设于第一上集装箱和/或所述第二上集装箱，充电组件用于为待充电池充电。两个机器人均能将第一通道或第二通道内的车辆上的待充电池取下并转移至充电组件，且能将满电电池从充电组件取下并转移至第一通道或第二通道内的车辆上。上述设置能实现双通道换电站的快速搬运与组装，提高了换电站的组建效率，通过两个机器人进行换电操作，缩短了换电时间，提高了换电效率。
附图说明
26.图1为本发明实施例中双通道换电站的结构示意图；
27.图2为本发明实施例中双通道换电站的内部局部结构示意图；
28.图3为本发明实施例中第一下集装箱的内部结构示意图；
29.图4为本发明实施例中机器人的结构示意图；
30.图5为本发明实施例中抓取组件和锁支架的结构示意图；
31.图6为本发明实施例中触发件和限位件的配合结构示意图；
32.图7为本发明实施例中充电组件的结构示意图；
33.图8为本发明实施例中电池托架和充电插接板之间的连接结构示意图。
34.图中：
35.100、第一上集装箱；101、第一导轨；200、第一下集装箱；300、第二上集装箱；400、第二下集装箱；500、第一通道；600、第二通道；700、第一遮挡组件；800、充电机；900、换气扇；
36.1、充电组件；11、电池托架；12、充电插接板；13、第一弹性件；14、连接销；15、承载托；16、导向柱；17、缓冲垫；18、检测件；
37.2、机器人；21、第一行走组件；22、第二行走组件；221、行走支架；222、锁支架；2221、锁止孔；223、固定筒；23、升降组件；24、抓取组件；241、抓取支架；242、夹爪；243、锁定轴；2431、触发件；2432、限位件；244、固定销。
具体实施方式
38.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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和简化描述，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。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
42.如图1-8所示，本实施例提供一种双通道换电站，该双通道换电站包括第一上集装箱100、第一下集装箱200、第二上集装箱300、第二下集装箱400、充电组件1和两个机器人2。
其中，第一上集装箱100设有第一上避让部，第一下集装箱200设有第一下避让部，第一上集装箱100堆叠于第一下集装箱200的顶部，第一上避让部和第一下避让部形成第一通道500。第二上集装箱300设有第二上避让部，第二下集装箱400设有第二下避让部，第二上集装箱300堆叠于第二下集装箱400的顶部，第二上避让部和第二下避让部形成第二通道600。充电组件1分别设于第一上集装箱100和/或第二上集装箱300，充电组件1用于为待充电池充电。两个机器人2均能将第一通道500或第二通道600内的车辆上的待充电池取下并转移至充电组件1，且能将满电电池从充电组件1取下并转移至第一通道500或第二通道600内的车辆上。
43.本实施例中，双通道换电站的模块化设计，实现各零部件的快速搬运与组装，提高了换电站的组建效率，通过两个机器人2进行换电操作，缩短了换电时间，换电时间压缩至160秒，提高了换电效率。双通道换电站在车间试制调试完成后，可以直接按四个集装箱进行分组装卸运输，仅需要将线束、消防水管、轨道断开连接接口即可，待重新组装后调试完成即可使用。
44.另外，换电时，需要将车辆上的待充电池取下，而取下过程一般是需要将待充电池向上提拉，甚至需要将待充电池提拉到车辆的顶部才能完全取出。此时，待充电池位于较高的位置，为此，本实施例中，将充电组件1设置于第一上集装箱100和/或第二上集装箱300缩短了机器人2在充电组件1和车辆的取电池位置之间的路径，进一步缩短了换电之间，另外，将充电组件1放置于第一上集装箱100和/或第二上集装箱300的设置，还能使电池远离地面，避免电池受潮。
45.第一上集装箱100和第一下集装箱200内部连通，可选地，第一上集装箱100和第一下集装箱200之间设有第一入口，使得工作人员便于从第一下集装箱200通过梯子爬上第一上集装箱100内，以对第一上集装箱100内部结构进行维护与检修，其中，第一上集装箱100的下底面设有第一上口，第一下集装箱200的上顶面设有第一下口，第一上口和第一下口对齐以形成第一入口。在本实施例的其他实施方式中，第一上集装箱100不设置底板，进一步缩减成本。另外，第二上集装箱300和第二下集装箱400之间设有第二入口；第二入口的结构和功能与第一入口相同，在此不再赘述。
46.可选地，第一上集装箱100设有和第一通道500连通的第一出口，第一上集装箱100设有第一止挡组件700能打开该第一出口以将第一上集装箱100和第一通道500连通，此时可以为第一通道500内的车辆换电；且第一止挡组件700能将该第一出口关闭，以封闭第一上集装箱100。该设置有利于维持第一上集装箱100内的温度。具体的，第一止挡组件700可以为卷帘门。其中，第二上集装箱300设有第二出口和第二止挡组件，且第二出口能被第二止挡组件打开或关闭，第二止挡组件和第一止挡组件700的结构相同，故在此不再赘述。
47.当双通道换电站的第一上集装箱100内的电池均未充满电，此时，第一通道500内的车辆需要换电时，则可以从第二上集装箱300内调取满电电池。当车辆较多时，则需要选择第二通道600进行换电，第一通道500进行补电，以保证充换电效率。具体地，双通道换电站还包括补电组件，补电组件用于对第一通道500或第二通道600内的车辆上的待充电池补电。补电组件包括充电枪，充电枪和外部电源直接连接，且可以和车辆的充电口连接以对车辆上的待充电池进行补电。
48.关于充电组件1的结构，本实施例中，可选地，充电组件1包括电池托架11、充电插
接板12和多个第一弹性件13，电池托架11设于第一上集装箱100和/或第二上集装箱300的底部，多个第一弹性件13均匀分布于电池托架11和充电插接板12之间，第一弹性件13的一端和电池托架11连接，另一端和充电插接板12连接。上述设置能提高待充电池和充电插接板12对接时的容错率，提高了换电的精准性。可选地，充电组件1还包括连接销14，连接销14穿过充电插接板12和电池托架11，第一弹性件13包括弹簧，弹簧设于充电插接板12和电池托架11之间，且套设于连接销14。更进一步地，充电组件1还包括承载托15，承载托15包括圆筒和设于圆筒一端的圆环板，两个承载托15相对设置且均套设于连接销14，弹簧的两端分别套设于两个圆筒且分别抵接两个圆环板。该设置能避免弹簧和连接销14发生接触，提高了弹簧的耐久度，也使得充电插接板12能更好的浮动于电池托架11。
49.进一步地，充电组件1还包括导向柱16，导向柱16设于电池托架11，导向柱16用于和待充电池上设置的导向孔配合，以提高定位精度。更进一步地，导向柱16远离电池托架11的一端为球状结构。
50.可选地，充电组件1还包括缓冲垫17，缓冲垫17设于电池托架11，用于承托待充电池。可选地，充电组件1还包括检测件18，用于检测待充电池是否放置到位。优选地，检测件18包括行程开关。
51.可选地，机器人2包括第一行走组件21、第二行走组件22、升降组件23、抓取组件24和锁止组件，第一行走组件21沿第一方向滑动设于第一上集装箱100和第二上集装箱300，第二行走组件22沿第二方向滑动设于第一行走组件21，升降组件23设于第二行走组件22，抓取组件24设于升降组件23的输出端，抓取组件24用于抓取待充电池或满电电池，锁止组件用于将抓取组件24锁止于第二行走组件22。借助上述结构的设置，能实现对电池的抓取和转移，且能避免电池出现意外坠落的风险。具体地，双通道换电站包括第一导轨101，第一导轨101设置于第一上集装箱100和第二上集装箱300的上部，第一行走组件21沿第一导轨101行走，第一行走组件21包括第二导轨，第二行走组件22沿第二导轨行走，第一导轨101和第二导轨垂直设置，第二行走组件22包括行走支架221，行走支架221滑动设于第二导轨，升降组件23包括电机、卷筒和钢缆，卷筒转动设于行走支架221，电机固定于行走支架221且与卷筒传动连接，钢缆一端绕设与卷筒上，另一端连接抓取组件24。借助上述设置能实现对电池在三维空间的转移。
52.另外，锁止组件的设置，还能避免在转移电池过程，钢缆出现意外断裂，导致电池会和抓取组件24同时掉落的情况。
53.关于锁止组件，本实施例中，具体地，锁止组件包括锁定轴243和锁支架222，锁支架222设有锁止孔2221，锁定轴243和锁支架222二者中，其一设于第二行走组件22，另一设于抓取组件24，锁定轴243能穿设于锁止孔2221，以使抓取组件24锁定于第二行走组件22。该设置能避免钢缆断裂后抓取组件24掉落。
54.可选地，抓取组件24包括抓取支架241和夹爪242，两个夹爪242均滑动设于抓取支架241，两个夹爪242能相互靠近或相互远离。该设置一方面能实现对电池的抓取，另一方面，还能抓取不同长度的电池。
55.本实施例中，优选地，锁定轴243水平滑动设于抓取支架241，锁支架222设于行走支架221，锁定驱动件设于抓取支架241，且和锁定轴243传动连接。优选地，锁定驱动件包括推杆电机或气缸。可选地，抓取支架241设有限位件2432，用于限制锁定轴243的极限位置。
具体地，限位件2432设有两个，锁定轴243连接有触发件2431，锁定轴243插接于的锁止孔2221时，触发件2431触发一个限位件2432，锁定轴243抽离锁止孔2221时，触发件2431触发另一个限位件2432。限位件2432可以为光电开关。可选地，锁止孔2221沿竖直方向设有多个，锁定轴243择一插装于一个中锁止孔2221，以适应不同厚度的电池。
56.为防止电池在水平转移过程抓取组件24出现晃动，本实施例中，机器人2还包括防晃组件，防晃组件用于防止抓取组件24在搬运电池过程发生晃动。具体地，方晃组件包括固定筒223和固定销244，其中，固定筒223设于行走支架221，开口向下，固定销244设于抓取支架241，当抓取支架241上升至预设位置时，固定销244插装于固定筒223中。该设置能防止抓取组件24在水平移动过程中发生晃动。
57.优选地，充电组件1分为两组，充电机800能对两组充电组件1上的待充电池进行不同模式的充电。具体地，充电机800功率为300kw，具有200-750v的宽电压输出范围，能实现电池的快充和慢充。该设置为使用者提供了多种选择，可以根据使用者的时间和需求进行合理选择充电模式。
58.可选地，该充电机800具备远程控制充电模式和本地控制充电模式。远程控制充电模式接受控制器的充电指令，自动启停充电，充电过程根据bms(电池管理系统)的充电需求和充电机800的功率控制指令实时调整充电机800的输出电压和输出电流。本地控制充电模式可以通过充电机800的控制屏人工手动设置充电参数进行充电(该模式需通过密码权限验证方可操作)，还具备其他功能：a.显示与输入功能；b.计量计费功能；c.急停功能；d.安全保护功能；e.设备维护；f.bms软件升级；g.通讯和监控功能；h.数据记录与上传。
59.本实施例中，上述设置可实现同时对两个两组充电组件1分别以150kw充电功率进行充电，也可以实现对其中一组充电组件1内电池进行1c快速充电，满足后期重卡电池充电功率升级需求。可选地，可以对第一上集装箱100内的充电组件1上的待充电池进行1c快速充电。功率分配单元是充电机800的功率调度中心，其根据实际充电需求将充电模块投切至相应的充电输出接口，调度投切颗粒度为单个充电模块30kw。需要说明的是，功率分配单元为本领域技术人员所熟知，因此，其具体结构和工作原理在此不再赘述。
60.本实施例中，可选地，双通道换电站还包括消防系统，消防系统包括报警器、气溶胶灭火器和喷淋灭火组件；当火灾报警条件达到第一等级时，报警器启动并发出警报；当火灾报警条件达到第二等级时，气溶胶灭火器启动；当火灾报警条件达到第三等级时，喷淋灭火组件启动。
61.具体地，双通道换电站还包括消防系统，消防系统包括用于探测一氧化碳的一氧化碳探测器、用于检测空气温度的空气温度探测器、用于检测烟雾的烟雾探测器、用于检测位于充电组件1上的电池温度的电池温度检测器、报警器、气溶胶灭火器和喷淋灭火组件；当一氧化碳浓度大于第一预设浓度值或烟雾浓度在第一预设区间或空气温度在第一预温度区间且升温速率大于第一预设速率或正在充电的电池温度大于第一预设电池温度，报警器启动并发出警报；当一氧化碳浓度大于第一预设浓度值、烟雾浓度在第一预设区间、空气温度大于等于第一预温度值中的出现任两项或者空气温度大于第二预设温度值，气溶胶灭火器启动，第一预设温度值小于第二预设温度值；当气溶胶灭火器启动后超过第一预设时长后，且火灾报警条件仍存在，且空气温度大于第三预设温度值，且持续升温，喷淋灭火组件启动。
62.具体地，当出现以下任一项火灾报警条件，报警器启动并发出警报：
63.(1)一氧化碳浓度大于190ppm；
64.(2)烟雾浓度在5％obs/m-15％obs/m；
65.(3)空气温度在60℃-80℃之间且升温速率大于每分钟10℃；
66.(4)正在充电的电池温度大于45℃。
67.当温度大于80℃，或者出现以下任两项火灾报警条件，气溶胶灭火器启动：
68.(1)当一氧化碳浓度大于190ppm；
69.(2)烟雾浓度在5％obs/m-15％obs/m；
70.(3)温度大于等于60℃中。
71.当气溶胶灭火器启动后超过5分钟-10分钟后，且火灾报警条件仍存在，且空气温度大于90℃，且持续升温；喷淋灭火组件启动。
72.上述设置能尽可能地避免火灾误判的可能性，降低损失。
73.优选地，双通道换电站还包括安防系统，安防系统包括多个摄像头，其中一个摄像头用于观察充电组件1设置；一个摄像头用于观察机器人2设置；两个摄像头分别用于观察第一通道500和第二通道600设置。其中，观察充电组件1和机器人2的摄像头均安装在第一上集装箱100和第二上集装箱300内，其中，观察充电组件1的摄像头安装在集装箱上部，且向下拍摄，观察机器人2的摄像头安装在集装箱的底部，且向上拍摄。观察第一通道500和第二通道600的摄像头分别设置于第一上集装箱100和第二上集装箱300的外部。
74.另外，第一下集装箱200和第二下集装箱400内分别设有操作室和备品室，且操作室和备品室内均安装有摄像头，摄像头具体的安装位置并不以上述设置为限定，可以实现对站内环境进行全方位无死角监控为准。另外，摄像头可实现40天视频录制及存储，控制器随时可调取视频监控历史记录，以备查看之需。
75.为了换电站的正常运行，还需要设置ups、网络机柜与电控柜等常规设备。为保证ups、网络机柜与电控柜的安全稳定运行，确保其高效运转。本实施例中，优选地，双通道换电站还包括调温系统，调温系统包括换气扇900和空调，当空气温度大于40℃时，换气扇900开启，当空气温度小于35℃时换气扇900关闭；当空气温度大于30℃时，空调开启制冷，当空气温度小于0℃时，空调停止制冷；当空气温度小于-5℃时，空调开启制热，当空气温度大于10℃时，空调停止制热。该设置能实现对双通道换电站的温度控制。换气扇900和空调的设置，一方面能调节温度，另一方面，还能使得内部空气能较好地流动，避免湿度过大。
76.具体地，在第一上集装箱100和第二上集装箱300安装换气扇900，确保空气流动，进行散热。采用8个换气扇900及1个空调，通过控制器进行室内温度监控，按照设定要求开启或者关闭空调和换气扇900。四个换气扇分别设置在第一上集装箱100的相对面。另外四个换气扇分别设置在第二下集装箱400的相对面。空调设置在安装有ups、网络机柜与电控柜的操作室。
77.优选地，双通道换电站还包括车辆引导系统，车辆引导系统用于引导驾驶员将车辆行驶至第一通道500或第二通道600的预设位置，并能提示驾驶员换电开始及换点结束。具体地，车辆引导系统包括导向条，导向条设于地面，用于引导车辆朝正确方向行驶。车辆引导系统还包括减速条，两个减速条间隔设置，用于卡接汽车轮胎，当汽车驶过一个减速条后会卡接在两个减速条之间，以提示驾驶者即使停车。车辆引导系统还包括语音提示系统，
用于提示换电操作的开始和结束，以提醒驾驶员在换电开始后避免误操作，并在换电结束后尽快驶离。
78.可选地，通过三色灯光呈现换电状态，具体地，白灯准备换电，红灯表示待充电池已取走，绿灯表示完成换电，即满电电池已于车辆。
79.在其他实施例中，可选地，还可以通过充换分离模式来满足车辆的补电、换电需求，充换分离模式主要包括换电站、移动能源车和充电港三种形式，其中，换电站的电池均为满电电池，且不对车辆进行充电，移动能源车和充电港均为本领域的技术人员所熟知，具体结构在此不再赘述。
80.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。