用于电动汽车的底盘式换电站的制作方法

本实用新型属于电动汽车充换电领域，具体提供一种用于电动汽车的底盘式换电站。

背景技术：

目前，纯电动汽车主要有整车充电和电池更换两种能源补给模式。其中，给电动汽车整车充电时，交流慢充时间长，且停车场地受限制，直流快充功率大、充电时间短，但对电网冲击较大，同时还会降低电池的使用寿命。采用换电模式，可以与电网互动做到有序充电，实现电力负荷的“调峰储能”，提高电力设备的综合利用效率，既能快速对电动汽车进行能源补给，减少用户等待时间，又不会损害电池寿命。因此，在我国一线城市的公共交通领域换电模式具有很高的推广价值和经济意义。

对电动汽车来讲，采用电池在底盘的安装方式，既有利于提高车辆的利用空间，又使电池与驾乘人员隔开，提高了安全性，同时也降低了车辆的重心，提高了车辆的操控性，因此底盘式电池更换技术成为电动汽车换电的发展方向。

但是，目前已建和在建的电动汽车底盘式电池换电站，一般都采用堆垛机来进行电池的转运，电池在车载状态的放置方向和电池在站内充电状态的放置方向平行设置，需要占用较大的空间，即使采用预装式集装箱的方式，换电站的选址方面也受到很大限制，尤其给在地下停车库内建站带来了巨大挑战。因此，需要更加合理的电池换电站布局来满足实际应用。

此外，由于电池底盘式安装的电动汽车在国内少数城市刚刚起步，人们对换电的车辆接受程度还不高，前期换电站的换电频次不高是显而易见的。如果在换电频次不高的前提下，将换电站的设备一步建设到位，会造成资源的浪费。

相应地，本领域需要一种新的换电站来解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有电动汽车底盘式换电站占用空间大和一步建设到位造成资源浪费的问题，本实用新型提供了一种用于电动汽车的底盘式换电站，该换电站包括：换电平台，所述换电平台用于停放和定位待换电的电动汽车；第一电池充电箱，所述第一电池充电箱可拆卸地固定到所述换电平台的一侧，所述第一电池充电箱用于存储电池和对电池进行充电；换电机器人，所述换电机器人能够在所述第一电池充电箱和所述换电平台之间移动，所述换电机器人用于将电动汽车上的乏电电池运送到所述第一电池充电箱内以及将所述第一电池充电箱内的满电电池安装到电动汽车上。

在上述换电站的优选技术方案中，所述换电站还包括第二电池充电箱，所述第二电池充电箱可拆卸地固定到所述换电平台的另一侧，所述第二电池充电箱也用于存储电池和对电池进行充电，并且所述换电机器人也能够在所述第二电池充电箱和所述换电平台之间移动，以便将电动汽车上的乏电电池运送到所述第二电池充电箱内以及将所述第二电池充电箱内的满电电池安装到电动汽车上。

在上述换电站的优选技术方案中，当给电动汽车换电时，所述换电机器人将电动汽车的乏电电池卸载并旋转90°后运送至所述第一电池充电箱或所述第二电池充电箱内进行存放，以及将所述第一电池充电箱或所述第二电池充电箱内的满电电池取出并反方向旋转90°安装到电动汽车上。

将乏电电池和满电电池旋转90°再进行替换，使车载状态的电池与换电站内充电状态的电池相互垂直，能够有效地减少第一电池充电箱和第二电池充电箱的占地面积。

在上述换电站的优选技术方案中，所述换电平台上设置有：坡道，所述坡道沿电动汽车驶入的方向与所述换电平台的一端枢转连接，用于使电动汽车平滑地行驶到所述换电平台上；滚筒组，所述滚筒组设置在所述换电平台的停车底座上，用于沿电动汽车驶入的方向固定和定位电动汽车；推杆装置，所述推杆装置设置在所述换电平台的侧部，用于沿垂直于电动汽车驶入的方向定位电动汽车。

在上述换电站的优选技术方案中，所述换电平台上还设置有举升机构，所述举升机构用于将电动汽车沿垂直于地面的方向举起并定位。

在上述换电站的优选技术方案中，所述举升机构包括前轮举升机构和后轮举升机构，所述前轮举升机构和所述后轮举升机构彼此独立地协同工作，使得电动汽车在被举升至换电位时电池的底面能够处于水平状态。

在上述换电站的优选技术方案中，所述滚筒组包括V型滚筒组和水平滚筒组，当电动汽车被固定到所述换电平台上时，其前轮位于所述V型滚筒组上，其后轮位于所述水平滚筒组上。

在上述换电站的优选技术方案中，所述第一电池充电箱和所述第二电池充电箱内都设置有：充电架，所述充电架用于放置和存储电池；充电机，所述充电机用于给电池充电。

在上述换电站的优选技术方案中，所述第一电池充电箱和所述第二电池充电箱内还分别设置有升降机，所述升降机用于将所述换电机器人上的乏电电池转载至所述充电架上，以及将所述充电架上的满电电池转载至所述换电机器人上。

在上述换电站的优选技术方案中，所述推杆装置上设置有导向机构，当电动汽车驶入所述换电平台时，所述导向机构对电动汽车在行驶方向上起到导向作用。

在上述换电站的优选技术方案中，所述第一电池充电箱和/或所述第二电池充电箱上设置有相互电连接的控制柜和操作屏，所述控制柜用于控制所述换电站的整体操作以便实现电动汽车换电功能；所述操作屏用于供操作人员对所述换电站和/或电动汽车换电过程进行控制，以便使所述换电站能够实现手动、半自动或全自动操作。

本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型的优选技术方案中，通过螺栓将第一电池充电箱和第二电池充电箱分别与换电平台固定连接，并且换电机器人能够同时服务于第一电池充电箱和第二电池充电箱，使得本实用新型的换电站能够在电动汽车换电频次较低时配置一个电池充电箱，在电动汽车换电的频次较高时配置两个电池充电箱，有效地避免了资源的浪费。进一步，换电机器人将乏电电池与满电电池进行替换时都会旋转90°，使车载状态的电池方向与换电站内充电状态的电池方向相互垂直，以此能够在相同大小的电池充电箱内存储更多的电池，或者在存储相同数量电池的情况下减小电池充电箱平行于电动汽车驶入换电平台方向的长度。再者，通过举升机构将电动汽车举起，换电机器人能够在电动汽车的下方进行换电，使得本实用新型的换电站只占据两个或三个停车位，大大地减小了换电站的占地面积。

方案1、一种用于电动汽车的底盘式换电站，其特征在于，所述换电站包括：

换电平台，所述换电平台用于停放和定位待换电的电动汽车；

第一电池充电箱，所述第一电池充电箱可拆卸地固定到所述换电平台的一侧，所述第一电池充电箱用于存储电池和对电池进行充电；

换电机器人，所述换电机器人能够在所述第一电池充电箱和所述换电平台之间移动，所述换电机器人用于将电动汽车上的乏电电池运送到所述第一电池充电箱内以及将所述第一电池充电箱内的满电电池安装到电动汽车上。

方案2、根据方案1所述的用于电动汽车的底盘式换电站，其特征在于，所述换电站还包括第二电池充电箱，所述第二电池充电箱可拆卸地固定到所述换电平台的另一侧，所述第二电池充电箱也用于存储电池和对电池进行充电，并且所述换电机器人也能够在所述第二电池充电箱和所述换电平台之间移动，以便将电动汽车上的乏电电池运送到所述第二电池充电箱内以及将所述第二电池充电箱内的满电电池安装到电动汽车上。

方案3、根据方案1或2所述的用于电动汽车的底盘式换电站，其特征在于，当给电动汽车换电时，所述换电机器人将电动汽车的乏电电池卸载并旋转90°后运送至所述第一电池充电箱或所述第二电池充电箱内进行存放，以及将所述第一电池充电箱或所述第二电池充电箱内的满电电池取出并反方向旋转90°安装到电动汽车上。

方案4、根据方案1所述的用于电动汽车的底盘式换电站，其特征在于，所述换电平台上设置有：

坡道，所述坡道沿电动汽车驶入的方向与所述换电平台的一端枢转连接，用于使电动汽车平滑地行驶到所述换电平台上；

滚筒组，所述滚筒组设置在所述换电平台的停车底座上，用于沿电动汽车驶入的方向固定和定位电动汽车；

推杆装置，所述推杆装置设置在所述换电平台的侧部，用于沿垂直于电动汽车驶入的方向定位电动汽车。

方案5、根据方案4所述的用于电动汽车的底盘式换电站，其特征在于，所述换电平台上还设置有举升机构，所述举升机构用于将电动汽车沿垂直于地面的方向举起并定位。

方案6、根据方案5所述的用于电动汽车的底盘式换电站，其特征在于，所述举升机构包括前轮举升机构和后轮举升机构，所述前轮举升机构和所述后轮举升机构彼此独立地协同工作，使得电动汽车在被举升至换电位时电池的底面能够处于水平状态。

方案7、根据方案4所述的用于电动汽车的底盘式换电站，其特征在于，所述滚筒组包括V型滚筒组和水平滚筒组，当电动汽车被固定到所述换电平台上时，其前轮位于所述V型滚筒组上，其后轮位于所述水平滚筒组上。

方案8、根据方案2所述的用于电动汽车的底盘式换电站，其特征在于，所述第一电池充电箱和所述第二电池充电箱内都设置有：

充电架，所述充电架用于放置和存储电池；

充电机，所述充电机用于给电池充电。

方案9、根据方案8所述的用于电动汽车的底盘式换电站，其特征在于，所述第一电池充电箱和所述第二电池充电箱内还分别设置有升降机，所述升降机用于将所述换电机器人上的乏电电池转载至所述充电架上，以及将所述充电架上的满电电池转载至所述换电机器人上。

方案10、根据方案4所述的用于电动汽车的底盘式换电站，其特征在于，所述推杆装置上设置有导向机构，当电动汽车驶入所述换电平台时，所述导向机构对电动汽车在行驶方向上起到导向作用。

方案11、根据方案2所述的用于电动汽车的底盘式换电站，其特征在于，所述第一电池充电箱和/或所述第二电池充电箱上设置有相互电连接的控制柜和操作屏，所述控制柜用于控制所述换电站的整体操作以便实现电动汽车换电功能；所述操作屏用于供操作人员对所述换电站和/或电动汽车换电过程进行控制，以便使所述换电站能够实现手动、半自动或全自动操作。

附图说明

图1是本实用新型的用于电动汽车的底盘式换电站的侧视图；

图2是本实用新型的用于电动汽车的底盘式换电站的俯视图；

图3是本实用新型的用于电动汽车的底盘式换电站的主视图；

图4是本实用新型的用于电动汽车的底盘式换电站含换电车辆的俯视图；

图5是本实用新型的用于电动汽车的底盘式换电站扩展后含换电车辆的俯视图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。例如，虽然附图中各部分之间是按一定比例关系绘制的，但是这种比例关系并非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至图3所示，本实用新型的用于电动汽车的底盘式换电站包括：换电平台1、第一电池充电箱2和换电机器人3。为了方便描述，现将电动汽车驶入换电平台1的行驶方向记作X方向，将水平面内与X方向垂直的方向记作Y方向，将垂直于水平面的方向记作Z方向。

如图1所示，第一电池充电箱2在X方向上呈前后对称结构，并且第一电池充电箱2内设置有：升降机21、充电架22和充电机23。充电架22在第一电池充电箱2内两侧的端头位置沿Z方向各设置一列，升降机21布置在两个充电架22的中间位置，升降机21用于将电池沿X方向或Y方向分别放入两侧的充电架22中，以及将两侧充电架22上的电池沿X方向或Y方向取出。作为示例，充电机23可设置在每个充电架22的上方，用于给电池充电。

如图1和图2所示，在常态下，升降机21会停留在一定的高度，其下部预留一定的高度空间使换电机器人3能够停靠在其中，当需要换电时，换电机器人3可移动至换电平台1内。

如图2所示，第一电池充电箱2设置在换电平台1的一侧，并且两者之间可拆卸地固定连接，优选地，两者之间通过螺栓固定连接，使换电站安装、拆卸以及维修时都比较方便，节约时间。进一步，换电平台1上设置有：可翻转坡道11、V型滚筒组12、水平滚筒组13、推杆装置14和举升机构15、16。可翻转坡道11共有四个，每两个一组，沿X方向对称地设置在换电平台1的两端，并且每个坡道11都与换电平台1枢转连接，当坡道11放下时，其与换电平台1共同组成电动汽车的行车通道，通过坡道11能够将电动汽车平缓地引导至换电平台1上；当没有电动汽车换电时，坡道11能够收起，以便减少换电站的占地面积。本领域技术人员能够理解的是，两组坡道11也可以只设置其中一组，使电动汽车从该组坡道11驶进和驶出换电平台1。进一步，本领域技术人员可以根据具体需要将坡道11设置成手动翻转的形式或自动翻转的形式。

继续参阅图2，V型滚筒组12和水平滚筒组13分别设置在换电平台2的上表面。V型滚筒组12用于承载电动汽车的前轮并对其前轮在X方向上进行定位，水平滚筒组13用于承载电动汽车的后轮。在图2中，V型滚筒组12和水平滚筒组13的两侧分别设置有推杆装置14，该推杆装置14能够沿Y方向分别推动电动汽车的前轮和后轮。由于V型滚筒组12和水平滚筒组13上的滚筒能够自由转动，所以推杆装置14能够很轻松地推动位于V型滚筒组12和水平滚筒组13上的电动汽车，并因此能够对电动汽车在Y方向上进行定位。进一步，推杆装置14上设置有导向机构141，以便电动汽车在进入换电平台1时能通过该导向机构141对其进行导向和在Y方向上进行初步的粗定位，进而减少推杆装置14在Y方向上推动电动汽车滑动的位移量。优选地，导向机构141的两端呈30°角向外打开，或者本领域技术人员可以根据具体需要将角度做出适当调整，并且其与推杆装置14固定连接为一个整体，例如，通过螺栓连接、焊接等连接方式将导向机构141与推杆装置14固定连接为一个整体。

进一步参阅图2，举升机构设置在换电平台1上，并且举升机构包括前轮举升机构15和后轮举升机构16。优选地，V型滚筒组12和位于图2中左侧的推杆装置14设置在前轮举升机构15上，水平滚筒组13和位于图2中右侧的推杆装置14设置在后轮举升机构16上。前轮举升机构15和后轮举升机构16既可同时升降也可单独升降，以便保证电动汽车在Z方向被举升至换电位置时电池底面能够处于水平状态。

如图3所示，第一电池充电箱2还设置有相互电连接的控制柜24和操作屏25，控制柜24用于控制本实用新型的换电站与电动汽车进行换电，操作屏25用于操作人员操作控制柜24，进而实现换电站所有动作都能够被手动、半自动或全自动操作。

下面结合图4简要说明本实用新型的换电站与电动汽车换电时的方法与步骤。首先，将坡道11放下，使电动汽车能够经过其驶入换电平台1，电动汽车通过导向机构141使其前轮停靠在V型滚筒组12上，使其后轮停靠在水平滚筒组13上，并因此使得电动汽车在X方向上得以固定和定位。

其次，通过推杆装置14将电动汽车在Y方向上进行定位，通过前轮举升机构15和后轮举升机构16将电动汽车举升至预设高度并在Z方向上对其进行定位。

再次，换电机器人3移动至电动汽车底部并将电动汽车上的乏电电池解锁，进而换电机器人3带动乏电电池下降并将其沿顺时针旋转90°后移出，与升降机21在Y方向上进行对接，乏电电池从换电机器人3移到升降机21上。

然后，升降机21上升或下将并将乏电电池沿X方向移入充电架22内，充电机23对乏电电池进行充电，与此同时或者在升降机21上的乏电电池被完全移入充电架22内后，满电电池从另一侧的充电架22上被移入升降机21上，升降机21下将或上升到与换电机器人3对接的位置。换电机器人3从升降机21上取走满电电池，并移动至电动汽车底部，进一步将满电电池沿逆时针旋转90°并将其举升，使满电电池与电动汽车定位后将其锁紧。

最后，升降机21升至预定位置，换电机器人3移动至第一电池充电箱2内升降机21的下方，前轮举升机构15和后轮举升机构16下降，推杆装置14收回，电动汽车驶离换电平台1，坡道11收起，换电完成。

本领域技术人员容易理解的是，在电动汽车换电的过程中，换电机器人3将电动汽车上的乏电电池顺时针旋转90°再转送至第一电池充电箱2，将满电电池逆时针旋转90°再安装到电动汽车上；或者本领域技术人员可以根据具体需要使换电机器人3对乏电电池和满电电池不做旋转操作，例如，当电动汽车的动力电池包水平方向的形状为方形时。

本领域技术人能够理解的是，换电机器人3将乏电电池从电动汽车上取下来之后旋转90°再放入第一电池充电箱2内，使得第一电池充电箱2内的满电电池与换电平台1上的乏电电池相垂直，从而减小了第一电池充电箱2在X方向上的长度，有效地减少了第一电池充电箱2的占地面积，尤其是对于动力电池是矩形的电池。进一步，通过举升机构将电动汽车举升起来，使换电机器人3能够移动至其下方换电，使得本实用新型的换电站整体上只占据两个停车位的位置。

本领域技术人员还能够理解的是，充电架22上始终具有一个空的电池充电位或者具有一个电池放置位，以便升降机21能够先将乏电电池放入该充电敬架22上，再将满电电池从充电架22上取走；或者本领域技术人员也可以适当更改换电机器人3的结构，使其能够同时容纳两块电池(满电电池和乏电电池)。换电时，换电机器人3先将满电电池运送至电动汽车的下方，再将乏电电池从电动汽车上解锁取下，进而将满电电池安装到电动汽车上，最后将乏电电池运送至第一电池充电箱2内。

如图5所示，当电动汽车换电频率较高，第一电池充电箱2内的电池不能满足换电要求时，还可以在与第一电池充电箱2对称的换电平台1的另一侧设置第二电池充电箱4，优选地，第二电池充电箱4与换电平台1之间通过螺栓固定连接。进一步，第一电池充电箱2和第二电池充电箱4相同，都是通过换电机器人3与电动汽车进行换电作业的。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。