卡车换电站的制作方法

1.本实用新型涉及一种对电动卡车进行快捷更换电池的换电站，属于新能源汽车技术领域。


背景技术：

2.随着技术的成熟，及国家社会对环保的愈加重视，近些年电动汽车技术得到了快速的发展；相应的，在工厂、码头等生产现场，越来越多的电动卡车也已投入使用；不同于普通家用车，可以利用晚上休息时间，利用充电桩对电动汽车的电池进行充电，以满足使用需求，卡车作为重要的生产运输设施，需要长时间保持使用状态，当其电能耗尽时，优选的是对电池包进行快速更换，从而使卡车能够快速的再次投入到生产中去，故目前工矿企业采购电动卡车作为运输设施时，一般都需要配备专门的充换电站，用于对卡车的电池进行快捷更换，及集中充电。
3.中国专利公开号为cn211764962u的具备换电和充电功能的载重卡车，公开了一种具备换电功能的卡车结构，其中可拆卸换电的电池箱安装固定在卡车的驾驶室后部、载货平台前部；目前大部分电动卡车都采用类似的布局设计，当在载货平台上安装了车斗、车厢等部件后，对电池的更换，一般只能采用从上方将电池吊装起来，再水平移除的方式进行。故针对卡车的换电需求，其换电作业机构与常规的电动汽车换电作业机构具有显著的区别。
4.中国专利公开号为cn210634534u的一种重型卡车电池单边更换站，公开了一种换电站，采用悬臂式结构，对卡车上的电池进行抓取、转移；但实际上，由于卡车功耗较大，其电池包的整体重量往往可达2吨以上，采用该悬臂结构，会产生重大的抓取、安装隐患，甚至可能导致伸出的支架发生断裂。中国专利公开号为cn111717062a的一种重型卡车的换电系统及其使用方法、中国专利公开号为cn112123320a的一种高效率电动重卡换电站，亦存在类似的悬臂抓取电池问题。
5.中国专利公开号为cn209037543u的一种大型车换电站、中国专利公开号为cn209534788u的一种电动车充换电站，中国专利公开号为cn212796575u的一种重载卡车充换电系统，克服了上述缺陷，采用了封闭了龙门架是吊装结构，使吊装过程更加安全、可靠；但其移栽机构大都采用刚性丝杠等类似的部件，其终端可调空间较小，特别是较难调整末端的卡爪姿态，故要求卡车停放位置需要完成垂直或平行于龙门架系统，故往往需要在卡车停放位置底部再设置单独的卡车位置调整装置，来与龙门架系统相匹配。
6.同时，目前的换电站大都没有对充电系统进行充分的安全防护考虑，能量管理，特别是热能管理较差，电池仓由于需要与卡车停放位置，以及外界连通，往往就导致电池仓的充电环境较差，一旦热能管理不合理，即可能导致充电效率降低，电池在充电时发生损坏，影响使用寿命，甚至可能存在安全隐患，引发作业环境危险。
7.故针对上述不足，有必要对卡车换电站进行优化改进，以期更好的为卡车提供换电、充电服务。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种卡车换电站，以期更快捷、安全、可靠的为电动卡车进行换电，并进行安全可靠的充电。
9.为达到上述实用新型的目的，提供了一种卡车换电站，其特征在于，包括电池吊装机具、正交的三轴六方向移动装置、充电仓位、及控制系统；
10.所述电池吊装机具安装在正交的三轴六方向移动装置上，具体包括z向升降移动装置、y向平移装置、及x向平移装置；
11.所述x向平移装置包括水平轨道，所述水平轨道通过若干立柱架设在上部；
12.所述水平轨道的下方为作业区域，其一侧为卡车停放换电区域，另一侧为电池集中存放充电区域，所述电池集中存放充电区域内设有若干充电仓位，所述电池吊装机具在z方向升降移动装置、y向平移装置、及x向平移装置的驱动下，在卡车停放换电区域与电池集中存放充电区域之间交换电池；
13.所述控制系统包括作业控制运维系统、及充电控制系统；所述充电控制系统安装在独立的电气室内，并设置在所述卡车停放换电区域的外侧。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述x向平移装置、及所述y向平移装置为轨道及轨道小车移动机构。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述z向升降移动装置为钢丝卷筒竖直升降机构。
16.进一步的，所述钢丝卷筒竖直升降机构内设有电缆，所述电缆与所述电池吊装机具上的吊具驱动装置相连接。
17.作为本实用新型的进一步改进，所述充电控制系统所在的电气室内设有独立的热量管理系统，进行集中散热。
18.进一步的，所述充电控制系统与所述充电仓位之间通过电缆进行连接。
19.本实用新型卡车换电站进行换电作业时，需要先将电动卡车开进本实用新型卡车换电站的卡车停放换电区域，使电动卡车上的电池区域位于电池吊装机具的y向平移作业范围内；电动卡车停车，并尽可能与y向的轨道相平行。
20.启动换电作业，系统识别电动卡车的停放位置，以及其上电池的位置，然后启动所述电池吊装机具的移动机构，所述电池吊装机具在x向移动机构及y向移动机构的驱动下，来到电动卡车电池的正上方；进行定位对准后，所述电池吊装机具最后在z向钢丝卷筒机构的驱动下，落在电池上，在导向装置的引导下，所述电池吊装机具的吊具落入电池的对接部位，启动吊具锁紧机构，将吊具与电池锁紧，电动卡车对电池进行释放，然后z向钢丝卷筒机构再次启动，将电池吊起，再由x向移动机构及y向移动机构进行驱动，移动到所述电池集中存放充电区域内空的充电仓位上方，再作业将电池落在充电仓位内，进行充电作业。
21.然后，所述电池吊装机具再移动到系统给定的可用电池上方，将其吊起，并移动到原电动卡车位置，将电池下落进行安装；电动卡车上设有电池导向装置，可对下落过程中的电池进行导向，方便电池落入电池位内。由于本实用新型的z向移动采用柔性的钢丝卷筒机构，可使电池自适应电动卡车上的电池导向装置，这样无需对电动卡车再进行姿态调整(或要求司机进行反复调整停车位置)，即可实现电池的安装。
22.完成换电作业，所述电池吊装机具归位，待下一次换电作业。
23.同时，将充电控制系统隔离设置，方便热能管理，避免充电控制系统因功率元件产
生的热量与电池充电本身产生的热量相叠加，影响整个充电效率，及充电环境安全。
24.本实用新型卡车换电站，一般整个换电过程可控制在5分钟左右，有效的提高了换电效率，且整个换电过程更加便捷、安全、可靠。
附图说明
25.图1为本实用新型卡车换电站的俯视图；
26.图2为本实用新型卡车换电站的正视图；
27.图3为本实用新型卡车换电站的侧视图。
具体实施方式
28.以下结合附图和具体实施例，对本实用新型做进一步说明。
29.如图1、图2、图3所示，本实用新型卡车换电站，针对电动卡车的换电需求，采用顶部移动、吊装的形式，对电池进行吊装、转运，并将换下的电池吊装到充电座上进行充电。
30.本实用新型卡车换电站包括电池吊装机具1，其具有正交的三轴六方向的移动功能；首先，所述电池吊装机具1安装在一升降装置上，具有竖直方向(z方向)的升降功能；其次，所述电池吊装机具1还安装在一纵向平移装置上，具有纵向(y向)的平移功能；最终，所述电池吊装机具1故还安装在一横向平移装置上，该横向平移装置包括一水平轨道21，所述水平轨道21通过若干立柱22架设在本实用新型卡车换电站的上部，具有横向(x向)的平移功能。
31.所述水平轨道21与立柱22构成本实用新型卡车换电站的主体，所述水平轨道21的下方，一侧为卡车停放换电区域，另一侧为电池集中存放充电区域；本实施例附图中，所述电池集中存放充电区域内设有8组充电仓位，根据实际空间要求，布置成2路
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4组的模式，具体充电仓位的数量及布局形式，可根据需要，进行专门的调整，通过调整相应轨道尺寸即可实现，调整更加便捷。
32.本实用新型卡车换电站仅具有1个卡车停放换电区域，所述卡车停放换电区域的两侧均设有立柱22，使本实用新型的电池吊装机具1的x向平移用的所述水平轨道21，可靠的固定在，所述卡车停放换电区域的上方。
33.本实用新型卡车换电站的电池吊装机具1的x向、y向平移，采用轨道及轨道小车机构；而电池吊装机具1的z向移动，则采用钢丝卷筒机构，相对于现有技术，钢丝卷筒机构的空间占用，特别是竖直方向上的空间占用更小。且钢丝卷筒机构可以使所述电池吊装机具1末端具有一定的摆动、旋转自由度。且所述钢丝卷筒竖直升降机构内设有电缆，所述电缆与所述电池吊装机具1上的吊具驱动装置相连接，从而实现吊具的可控启动、松开，将相应的电池的顶部进行夹紧或松开。
34.本实用新型卡车换电站进行换电作业时，需要先将电动卡车开进本实用新型卡车换电站的卡车停放换电区域，使电动卡车上的电池区域位于电池吊装机具1的y向平移作业范围内；电动卡车停车，并尽可能与y向的轨道相平行。
35.启动换电作业，系统识别电动卡车的停放位置，以及其上电池的位置，然后启动所述电池吊装机具1的移动机构，所述电池吊装机具1在x向移动机构及y向移动机构的驱动下，来到电动卡车电池的正上方；进行定位对准后，所述电池吊装机具1最后在z向钢丝卷筒
机构的驱动下，落在电池上，在导向装置的引导下，所述电池吊装机具1的吊具落入电池的对接部位，启动吊具锁紧机构，将吊具与电池锁紧，电动卡车对电池进行释放，然后z向钢丝卷筒机构再次启动，将电池吊起，再由x向移动机构及y向移动机构进行驱动，移动到所述电池集中存放充电区域内空的充电仓位上方，再作业将电池落在充电仓位内，进行充电作业。
36.然后，所述电池吊装机具1再移动到系统给定的可用电池上方，将其吊起，并移动到原电动卡车位置，将电池下落进行安装；电动卡车上设有电池导向装置，可对下落过程中的电池进行导向，方便电池落入电池位内。由于本实用新型的z向移动采用柔性的钢丝卷筒机构，可使电池自适应电动卡车上的电池导向装置，这样无需对电动卡车再进行姿态调整(或要求司机进行反复调整停车位置)，即可实现电池的安装。
37.完成换电作业，所述电池吊装机具1归位，待下一次换电作业。
38.本实用新型卡车换电站的进一步改进之处在于，将整套作业控制运维系统，以及特别是充电仓位的充电控制系统，与所述电池集中存放充电区域相隔离，如图所示，所述作业控制运维系统、及充电控制系统设置在所述卡车停放换电区域的外侧，与所述电池集中存放充电区域相对。由于电池充电属于功率型工作，且电动卡车的电池容量较大，想要实现充满电，过程中充电控制系统会发出大量的热量，故将所述充电控制系统进行单独的隔离设置，设置在单独的电气室内，可进行统一的热量管理，便于集中散热，以免与电池本身在充电过程中散热的热量进行叠加，影响充电效果。
39.采用本实用新型卡车换电站，一般整个换电过程可控制在5分钟左右，有效的提高了换电效率，且整个换电过程更加便捷、安全、可靠。
40.以上已对本实用新型创造的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型创造并不仅限于所述的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同变型或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。
41.在本说明书的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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专利的技术方案和简化描述，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专利申请的限制。
42.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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
43.在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本说明书中的具体含义。
44.在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可
以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
45.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
46.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。