电动货车电池更换站的制作方法

本实用新型涉及新能源汽车技术领域，并与电动货车相关，具体为能够在公路沿途为电动货车进行电池更换的更换站。

背景技术：

为了解决空气污染，全球变暖的问题，电动汽车开始普及，但是现有的电动汽车大多是小型车、微型车。现有的货车都是柴油车，数量较少的柴油车排放的颗粒物和温室气体占据车辆排放总排放量的很大一部分。故而对于保护生态环境来说，实现柴油货车电动化转变的意义尤为重要。当前在货车领域制约其电动化应用的一种主要因素是固定容量的电池续航里程相对较短，中途充电需要耗费很长时间。

本专利的目的在于针对电动货车设计一种电池更换站，解决续航里程短的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供的一种电动货车电池更换站，有助于解决电动货车沿途更换电池不方便的问题，且更换速度快，有助于促进电动货车的普及使用和环保事业的良性发展。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：

电动货车电池更换站，设置在地面处，包括内部空间以及安装在内部空间的桁架、桥式起重机和充电架，其特征在于，

所述内部空间内部具有沿着桁架X轴方向设置充电架、室内通道和桁架，所述桁架上安装有沿X轴移动的横梁，所述横梁上安装有沿Y轴移动的桥式起重机；

所述充电架位于室内通道一侧，且所述充电架上设置有成排的若干电池充电工位，每一所述充电工位处设置有充电接口和扭锁总成；

所述桥式起重机将电动货车上的电池取下，并放到充电架上，然后将充满电的电池吊起并放到电动货车上。

进一步地，所述电动货车车载电池的上端面和下端面分别设置有扭锁接口，用于与电动货车或充电架上的扭锁总成进行锁紧；车载电池底部设有电力接口，通过电力接头与电动货车或充电架的电力系统连接。

进一步地，所述电动货车电池更换站的外顶上设有太阳能板。

进一步地，所述桥式起重机包括横梁、横向平台、旋转平台、起重机构和吊台，所述横梁通过四个电机驱动的X轴轮子坐落于所述桁架上，使桥式起重机沿桁架移动；所述横梁上方有Y轴轨道，四个电机驱动的Y轴轮子坐落在Y轴轨道上，Y轴轮子安装在所述横向平台上，旋转座安装在横向平台上；所述旋转平台坐落在旋转座上，旋转平台与旋转座通过回转支承连接，并由旋转平台驱动装置通过齿轮传动带动旋转平台转动。

进一步地，所述起重机构包括绳索、起重机驱动电机、起重机传动箱、滑轮组件和绕线盘，所述绳索缠绕在所述绕线盘上，并通过滑轮组件转向后向下连接吊台。

进一步地，所述吊台上安装有四组扭锁总成。

进一步地，所述扭锁总成包括扭锁驱动电机、扭锁减速齿轮箱和扭锁接头，扭锁总成的扭锁驱动电机和扭锁减速齿轮箱安装在在电动货车或充电工位里，所述扭锁接头插入所述电池上的扭锁接口上，然后扭锁驱动电机通过扭锁减速齿轮箱驱动扭锁接头转动90°。

简要说明其技术和原理，一种电动货车电池更换站，所述电动货车的电池安置在所述电动货车的驾驶室后侧。所述电池上八个角设有用于起吊的扭锁接口。所述扭锁接口与电池外壳为一体，类似于现有集装箱的结构。所述电动货车上安置电池的地方设有四个扭锁接头总成，所述扭锁接头总成包括驱动电机、减速齿轮箱与扭锁头，所述驱动电机通过所述减速齿轮箱来驱动所述扭锁头转动，所述四个扭锁头插入所述电池下端面的四个的扭锁接口里，并旋转锁定，从而把所述电池固定在所述电动货车上。

所述电池更换站地面的左侧设有室内通道，右侧设有充电架，且所述室内通道和充电架均沿所述电池更换站的长度方向延伸。所述电池能够在沿所述电池更换站长度的方向上相间地摆放在所述充电架上。

所述电池更换站上方设有一对沿所述电池更换站长度方向上延伸的X轴轨道以及与所述X轴轨道匹配的桥式起重机，所述桥式起重机包括感应系统、横梁、横向平台、旋转平台、四个起重机构和吊台。

所述横梁的长度延伸方向与所述电池更换站的长度方向相对垂直，所述横梁上方设有Y轴轨道，所述横梁通过轮子坐落于所述X轴轨道上，所述横向平台通过轮子坐落于所述Y轴轨道上。所述横梁与横向平台的轮子均设有行走驱动装置，所述行走驱动装置能够实现所述横梁沿电池更换站长度方向的移动和横向平台相对于横梁沿电池更换站宽度方向的移动。所述旋转平台与所述横向平台连接，并设有驱动装置，可以实现所述旋转平台相对于所述横向平台在与地面平行的平面上的旋转。

所述四个起重机构通过绳索与所述吊台的连接，通过所述绳索的提升和下降来实现所述吊台的上下移动。所述起重机包括驱动装置、绳索、卷绳盘、引导滑轮、引导滑轮平台和两个定滑轮。所述引导滑轮固定在所述引导滑轮平台上，所述引导滑轮平台由丝杠带动。所述引导滑轮用于引导所述绳索缠绕在所述卷绳盘上。所述驱动装置包括驱动电机和传动箱，所述驱动装置通过所述传动箱同时驱动所述卷绳盘的转动与所述丝杠转动。在所述吊台的四个角设有四个扭锁接头总成，用于插入所述电池上端面的四个所述扭锁接口并旋转锁定，实现所述吊台与所述电池的连接。

所述桥式起重机的感应系统包括摄像头、激光测距仪和陀螺仪。所述摄像头、激光测距仪和陀螺仪均放置在吊台上，所述摄像头用来确定驶入所述电池更换站的货车上的电池的平面位置，所述激光测距仪用来测量吊台与驶入所述电池更换站的货车上电池的高度差，所述陀螺仪用来感应吊台的姿态。所述感应系统与中央控制器连接。

所述桥式起重机的所有驱动装置都设有编码器和限位装置。所述中央控制器利用所述感应系统、编码器和限位装置的信息来控制所述的驱动装置。所述中央控制器放置在所述起吊机构的旋转平台上。

有益效果：

本实用新型所提供的电动货车电池更换站，有助于解决电动货车沿途更换电池不方便的问题，且因为吊台能实现多个移动方向和旋转角度，有助于保证在电动货车停放的位置相对室内通道延伸方向有偏角或者相对靠近室内通道左侧或右侧时，吊台能够准确地与电池上设置的吊柱配合，将电池从电动货车上提起及将更换的电池放置在电动货车的电池位上，电池更换速度快，另外还有助于促进电动货车的普及使用和环保事业的良性发展。

附图说明

图1为本专利方案的使用状态示意图。

图2为本专利所涉电池更换站的内部布置部分示意图。

图3为本专利所涉电池更换站的内部布置俯视结构示意图。

图4为本专利所涉起吊机构的结构示意图。

图5为本专利所涉起吊机构的结构示意图。

图6为本专利所涉电动货车电池安装位置示意图。

图7为本专利所涉电池下端面的仰视图。

图8为本专利所涉电动货车上的与电池连接的装置示意图。

图9为电力接口的示意图。

图10为电力接头的示意图。

图11为图2中A处局部放大图。

图12为旋转平台的局部拆装主视图。

图13为旋转平台的局部拆装侧视图。

图中：1电池更换站，11太阳能板，12入口，13出口，14X轴轨道，15室内通道，16充电架，2电动货车，21扭锁总成，22电力接头，221电极公头，3电池，3a电池列，31扭锁接口，32电力接口，321电极母头，4桥式起重机，41横梁，411X轴驱动电机，412X轴轮子，413Y轴轨道，42吊台，421扭锁驱动电机，422扭锁减速齿轮箱，423扭锁接头，43横向平台，431旋转座，432Y轴轮子，433Y轴驱动电机，44旋转平台，441旋转平台驱动装置，442中央控制器，443起重机，4431绳索，4432起重机驱动电机，4433起重机传动箱，4434引导滑轮座，4435丝杠，4436a定滑轮Ⅰ，4436b定滑轮Ⅱ，4437引导滑轮，5回转支承，6齿轮。

具体实施方式

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

本专利所涉及的电动货车电池更换站如图1至图7所示。该电动货车电池更换站所能够适用的电动货车为电动货车2的电池3被安置在驾驶室后侧。所述电池3上端面和下端面的八个角设有扭锁接口，与电池外壳为一体。

如图1至图3所示，所述电池更换站1包括固定在所述更换站钢构结构上的X轴轨道14及与所述X轴轨道14匹配的桥式起重机4。如图3所示，所述X轴轨道14沿所述电池更换站1长度方向延伸，桥式起重机4能够沿所述X轴轨道14在沿所述电池更换站1长度的方向移动。所述桥式起重机4用于将电动货车2上的电池取下，并放到充电架16上，然后将充满电的电池列上的电池3a吊起并放到电动货车2上。

所述电池更换站1的外顶上分布设有太阳能板11，发的电用来为电池列上的电池3a充电，太阳能光伏发电与储能、充电技术为现有技术，不在赘述。虽然太阳能板11仅可以提供充电的一小部分电量，但是其长期省下的电费要比其投资成本高得多。根据电池更换站1被设置的地理位置、配置的电池量等具体情况，可以在其周围空地上建设更大的光伏发电装置，来为电池更换站1提供更多电量。

所述电池更换站1地面的左侧设有室内通道15右侧设有充电架16，且所述室内通道15和充电架16均沿所述电池更换站1的长度方向延伸。所述电池3能够在沿所述电池更换站1长度的方向上相间地摆放在所述充电架上，排放为电池列3a。在电池更换站1上对应于室内通道15的两端分别设置入口12和出口13。

如图4、5、11、12、13所示，所述桥式起重机包括感应系统、横梁41、横向平台43、旋转平台44、四个起重机构443和吊台42。

所述横梁41通过四个X轴轮子412坐落于所述X轴轨道14上，所述四个X轴轮412分别被四个X轴驱动电机411驱动，可以使桥式起重机4沿X轴轨道14移动。所述横梁41上方有Y轴轨道413，所述横向平台43通过四个Y轴轮子432坐落在Y轴轨道413上，所述四个Y轴轮子432分别被四个Y轴驱动电机433驱动，可以使所述横向平台43沿Y轴轨道413移动。

参考图13和图12，所述旋转平台44坐落在旋转座431上，所述旋转平台44可以实现在与地面平行的平面上旋转，旋转平台驱动装置441为旋转平台的旋转提供动力。此处的旋转平台驱动装置441采用伺服电机通过传动箱减速，通过输出轴的齿轮在旋转座431上的齿轮牙上的转动来实现旋转平台的旋转。旋转平台44与旋转座431通过回转支承5连接。回转支承5外齿圈与旋转座431连接，内圈与旋转平台44连接。旋转平台驱动装置441上的齿轮6与回转支承上的齿咬合，通过转动来带动旋转平台44转动。

转动的角度范围不超过15度，因为货车停车后的偏角不会大于此值。因此回转支承上的局部齿的范围也只设置15度范围，这样可以减少加工成本。

从图13中可以看出，在两侧绳索离Y轴平台两侧都有一定距离，在旋转角度范围内绳索都不会碰到Y轴平台。

类似于挖掘机的旋转机构，区别是这个旋转角度范围小。

当电动货车2停车后的朝向与电池更换站1长度方向有偏角时的，旋转平台44会根据偏角的角度调整旋转的角度。

所述起重机构443包括绳索4431，起重机驱动电机4432，起重机传动箱4433，引导滑轮座4434，丝杠4435，定滑轮Ⅰ4436a，定滑轮Ⅱ4436b，引导滑轮4437、绕线盘4438。所述绳索4431缠绕在所述绕线盘4438上，通过引导滑轮4437、定滑轮Ⅰ4436a和定滑轮Ⅱ4436b然后向下连接吊台42。所述引导滑轮4437固定在所述引导滑轮座4434上，所述引导滑轮座4434通过两个梯形轨道坐落于所述旋转平台44上，可以相对于所述旋转平台44沿旋转平台44长度方向移动，所述引导滑轮座4434的移动通过所述丝杠4435来驱动。所述引导齿轮4437可以使所述绳索4431规则地缠绕在所述绕线盘4438上。所述起重机驱动电机4432通过起动机传动箱4433带动绕线盘4438和丝杠4435转动，从而实现所述绳索4431的收放以及所述吊台42的升降。

所述吊台42包括四个扭锁驱动电机421、四个扭锁减速齿轮箱422和四个扭锁接头423。工作时，所述扭锁接头423插入所述电池2上的扭锁接口21上，然后扭锁驱动电机421通过扭锁减速齿轮箱422驱动扭锁接头423转动90°，从而使所述吊台42与电池3连接。

所有驱动电机都由中央控制器控制，所述中央控制器根据感应系统提供的信息来判断电动货车2的位置和姿态，从而控制所述桥式起重机4上的所有驱动电机来实现更换电池的任务。所以，本专利所设计方案为实现一定传动动作的机械结构，根据机械结构的具体设置形式便能够设定一定的编程程序来对各部件或构件的具体动作及先后顺位进行设定。

如图7所示，所述电池3底部设有电力接口32，用于与电动货车2和充电架16的电力系统连接。

如图8所示，所述电动货车2上安装电池的地方有四个扭锁总成21和电力接头22。所述扭锁接头总成21包括与所述吊台42上相似的扭锁驱动电机、扭锁减速齿轮箱和扭锁接头。扭锁总成21的扭锁驱动电机和扭锁减速齿轮箱安装在在电动货车2里，只有扭锁接头部分露出。电动货车2上的四个扭锁接头插入电池2下端面的四个扭锁接口里，实现与电池2的机械连接。同时所述电力接头22插入电池2底部的电力接口32里，实现与电池2的电力连接。

如图9-10所示，所述电力接头22里有电极公头221，所述电力接口32里有电极母头321。所述电极接头22安装在电动货车2和充电架16上，所述电力接口32安装在电池3底部。

为了提升电池安置在电动货车上的适应性能，设置在电动货车上的用于承托电池的架体，其上部设置有用于引导电池进入架体中的型槽，型槽的上端口呈楔形且大端靠外，楔形口的内端外形与电池的外形匹配。架体的下端通过枢轴与电动货车本体连接，而使得架体能够在水平面相对电动货车旋转，既架体的引导型槽能够偏转，所以在放置电池过程中即便电池不与架体的型槽上下正对，也能够保证电池顺利放置到架体内。

上述实施方式仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。本实用新型还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。