换电装置及换电站的制作方法

1.本发明涉及换电技术领域，尤其涉及一种换电装置及换电站。


背景技术：

2.目前，市场上的换电站多为行车顶吊式或rgv侧抓式，也有少数的换电站采用机械臂抓取、安装电池包。
3.现有技术中的换电站中，在取放电池后，将电池在待换电车辆与电池仓之间转运时，往往需要换电装置进行旋转动作，换电效率较低。
4.因此，如何解决现有技术中的换电站换电效率低的问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种换电装置及换电站，用以解决现有技术中的换电站换电效率低的缺陷。
6.本发明提供一种换电装置，包括：
7.机架；
8.抓取机构，能够相对于所述机架升降，所述抓取机构包括能够沿水平方向相对于所述机架移动的抓取组件和用于驱使所述抓取组件移动的第一驱动机构，所述抓取组件能够在第一位置与第二位置之间切换，在所述第一位置，所述抓取组件位于所述机架的第一侧且能够对所述机架第一侧的电池包实施取放动作，在所述第二位置，所述抓取组件位于所述机架的第二侧且能够对所述机架第二侧的电池包实施取放动作；
9.升降机构，用于驱使所述抓取机构升降，所述升降机构设置在所述机架与所述抓取机构之间。
10.根据本发明提供的一种换电装置，所述抓取组件包括至少一对叉臂，所述叉臂的两端设置为能够与电池包上的叉取孔相配合；
11.所述抓取组件在所述第一位置时，所述叉臂的第一端延伸至所述机架的第一侧且能够伸入位于所述机架第一侧的电池包的叉取孔，所述抓取组件在所述第二位置时，所述叉臂的第二端延伸至所述机架的第二侧且能够伸入位于所述机架第二侧的电池包的叉取孔。
12.根据本发明提供的一种换电装置，所述第一驱动机构包括：
13.基座，与所述升降机构连接；
14.移动部，与所述基座滑动连接，滑动方向与所述叉臂的轴线方向一致，所述叉臂与所述移动部连接；
15.第一驱动组件，用于驱使所述移动部相对于所述基座滑动，所述第一驱动组件设置在所述基座与所述移动部之间。
16.根据本发明提供的一种换电装置，所述叉臂与所述移动部滑动连接，滑动方向与
所述叉臂的轴线方向一致，所述第一驱动机构还包括：
17.第二驱动组件，用于驱使所述叉臂相对于所述移动部滑动，所述第二驱动组件设置在所述叉臂与所述移动部之间。
18.根据本发明提供的一种换电装置，所述移动部设置有多个，其中一个所述移动部与所述基座滑动连接，相邻所述移动部之间滑动连接，滑动方向与所述叉臂的轴线方向一致，所述第一驱动机构还包括：
19.第三驱动组件，用于驱使相邻所述移动部之间相对滑动，所述第三驱动组件设置在相邻所述移动部之间。
20.根据本发明提供的一种换电装置，所述移动部与所述基座之间、相邻所述移动部之间设置有导向结构。
21.根据本发明提供的一种换电装置，还包括：
22.行走机构，用于驱使所述机架位移，所述机架的位移方向与所述抓取组件相对于所述机架的移动方向垂直。
23.根据本发明提供的一种换电装置，所述行走机构包括：
24.行走轮，可转动地设置在所述机架的下部；
25.第二驱动机构，用于驱动所述行走轮相对于所述机架转动。
26.根据本发明提供的一种换电装置，所述行走机构还包括：
27.导向机构，与所述行走轮相配合，所述导向机构的导向方向与所述抓取组件相对于所述机架的移动方向垂直。
28.根据本发明提供的一种换电装置，所述行走机构包括驱动导轨机构，所述驱动导轨机构的滑动部与所述机架连接。
29.本发明还提供一种换电站，包括电池仓和换电装置，所述换电装置为上述的换电装置，所述电池仓设置在所述换电装置的第一侧，所述换电装置的第二侧设置为待换电车辆的停放区。
30.根据本发明提供的一种换电站，所述电池仓设置有多个，多个所述电池仓的分布方向与所述抓取组件相对于所述机架的移动方向垂直，
31.或，所述电池仓设置有至少两组，相邻两组所述电池仓上下分布，每组所述电池仓的分布方向与所述抓取组件相对于所述机架的移动方向垂直。
32.本发明提供的换电装置中，通过第一驱动机构可以使抓取组件在机架的两侧移动，抓取组件移动至机架的第一侧时，可以对位于机架第一侧的电池包实施取放动作，抓取组件移动至机架的第二侧时，可以对位于机架第二侧的电池包实施取放动作。在换电时，用于对电池包充电的电池仓和待换电车辆分别位于机架的两侧，且电池包在电池仓内的放置方向与电池包在待换电车辆上的放置方向一致。在机架的一侧抓取电池包后，通过第一驱动机构驱使抓取组件移动至机架的另一侧，无需旋转抓取组件即可释放电池包至目标位置。换电过程中仅控制抓取组件的升降和水平移动，避免了抓取组件的旋转动作，有利于提高换电效率。
33.进一步，在本发明提供的换电站中，由于具备如上所述的换电装置，因此同样具备如上所述的各种优势。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1是本发明提供的换电装置的结构示意图；
36.图2是本发明提供的换电站的结构示意图；
37.图3是本发明提供的换电站在换电过程中的结构示意图。
38.附图标记：
39.1：机架；2：叉臂；3：基座；4：移动部；5：行走轮；6：电池仓；7：待换电车辆。
具体实施方式
40.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中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作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。
41.下面结合图1至图3描述本发明的换电装置。
42.如图1至图3所示，本发明实施例提供的换电装置包括机架1、抓取机构和升降机构，具体来说，抓取机构用于对电池包实施取放动作，抓取机构能够相对于机架1升降。升降机构设置在机架1与抓取机构之间，用于驱使抓取机构升降。上述机架1用于对升降机构和抓取机构进行支撑。
43.抓取机构包括抓取组件和第一驱动机构，抓取组件用于对电池包实施取放动作，其能够沿水平方向相对于机架1移动。第一驱动机构则用于驱使抓取组件相对于机架1移动。
44.抓取组件能够在第一位置与第二位置之间切换，抓取组件切换至第一位置时，抓取组件位于机架1的第一侧，且抓取组件能够对位于机架1第一侧的电池包实施取放动作。抓取组件切换至第二位置时，抓取组件位于机架1的第二侧，且抓取组件能够对机架1第二侧的电池包实施取放动作。
45.如此设置，在换电时，用于对电池包充电的电池仓6和待换电车辆7分别位于机架1的两侧，且电池包在电池仓6内的放置方向与电池包在待换电车辆7上的放置方向一致。在机架1的一侧抓取电池包后，通过第一驱动机构驱使抓取组件移动至机架1的另一侧，无需旋转抓取组件即可释放电池包至目标位置。换电过程中仅需控制抓取组件的升降和水平移动，避免了抓取组件的旋转动作，有利于提高换电效率。
46.本发明实施例中，将上述抓取组件设置成货叉的形式，具体包括至少一对叉臂2，在电池包上设置有能够供叉臂2伸入的叉取孔，叉臂2的两端均能够伸入电池包上的叉取孔。
47.当抓取组件在第一位置时，叉臂2的第一端延伸至机架1的第一侧，且叉臂2的第一端能够伸入位于机架1第一侧的电池包的叉取孔内。当抓取组件在第二位置时，叉臂2的第二端延伸至机架1的第二侧，且叉臂2的第二端能够伸入位于机架1第二侧的电池包的叉取
孔内，实现了对电池包的双向叉取。
48.叉臂2伸入电池包上的叉取孔后，通过叉臂2与叉取孔的相互配合可以承载电池包的重量。利用升降机构驱使抓取组件上升，可以带动叉臂2和电池包向上移动，以与待换电车辆7或电池仓6脱离连接。
49.上述叉臂2至少设置一对，每对包括两个相互平行的叉臂2，以确保电池包在换电过程中的稳定性。叉臂2可以设置多对，叉臂2数量的增加，有利于提高抓取组件的承载能力，有利于降低对每个叉臂2的强度要求。
50.需要说明的是，可以将叉取孔设置在电池包的下部，在电池仓6的高度一定时，有利于降低对升降机构的高度要求，从而降低换电装置的生产成本。
51.本实施例中，上述第一驱动机构包括基座3、移动部4和第一驱动组件，其中，基座3与升降机构连接。升降机构具有固定部和能够相对于固定部升降的升降部，固定部与机架1连接，基座3与升降部连接，升降部可以带动基座3相对于机架1升降。
52.基座3与机架1滑动连接，在基座3与机架1之间设置导轨等导向组件，在升降机构驱使基座3升降时，导向组件为基座3的升降运动导向。
53.上述移动部4与基座3滑动连接，滑动方向与叉臂2的轴线方向一致，叉臂2与移动部4连接。上述第一驱动组件设置在基座3与移动部4之间，且第一驱动组件的轴线方向与叉臂2的轴线方向一致，用于驱使移动部4相对于基座3滑动。第一驱动组件驱使移动部4沿叉臂2的轴线方向相对于基座3滑动，可以带动叉臂2沿其轴线方向移动，以伸入伸出电池包的叉取孔。
54.上述叉臂2可以直接固定在移动部4上，也可以使叉臂2与移动部4滑动连接。
55.本实施例中，将叉臂2与移动部4滑动连接，叉臂2相对于移动部4的滑动方向与叉臂2的轴线方向一致，此时，上述第一驱动机构还包括用于驱使叉臂2相对于移动部4滑动的第二驱动组件，第二驱动组件设置在叉臂2与移动部4之间，并使第二驱动组件的轴线方向与叉臂2的轴线方向一致。第一驱动组件和第二驱动组件相互配合共同实现叉臂2的位置移动。
56.上述叉臂2设置在移动部4和基座3的上方，叉取孔为设置在电池包底部的通槽，以确保叉臂2能够带动电池包相对于基座3移动。
57.上述移动部4可以设置多个，其中一个移动部4与基座3滑动连接，相邻移动部4之间滑动连接，滑动方向均与叉臂2的轴线方向一致。设置多个移动部4，有利于增加叉臂2的移动距离。移动部4的数量、移动部4和基座3的长度均根据机架1与电池仓6之间的距离以及机架1与待换电车辆7的停放位置之间的距离确定。
58.本实施例中，在移动部4与基座3之间以及相邻移动部4之间均设置有导向结构，为移动部4的移动导向。具体来说，上述导向结构可以设置为导轨的形式。
59.当设置有多个移动部4时，上述第一驱动机构还包括第三驱动组件，第三驱动组件设置在相邻移动部4之间，用于驱使相邻移动部4之间的相对滑动。
60.上述升降机构、第一驱动组件、第二驱动组件和第三驱动组件均为直线传动机构，具体可以但不限于为丝杠螺母传动机构、链轮链条传动机构、齿轮齿条传动机构、电动缸和液压缸。
61.本发明实施例中的换电装置还包括行走机构，用于驱使机架1位移，机架1的位移
方向与抓取组件相对于机架1的移动方向垂直。通过行走机构可以调整抓取组件与不同位置的电池包之间的相对位置。
62.上述行走机构包括行走轮5和第二驱动机构，行走轮5可转动地设置在机架1的下部，第二驱动机构用于驱动行走轮5相对于机架1转动。将换电装置直接放置在换电区域的地面上，第二驱动机构运转驱使行走轮5转动，依靠行走轮5与地面之间的摩擦力，可以使行走轮5带动机架1位移。
63.本实施例中，上述行走机构还包括导向机构，行走轮5与导向机构相配合，为行走轮5带动机架1的位移过程导向。上述导向机构的导向方向与抓取组件相对于机架1的移动方向垂直。
64.可选实施例中，上述行走机构还可以设置为驱动导轨的形式，行走机构包括驱动导轨机构。驱动导轨机构具有导轨部、与导轨部滑动连接的滑动部和用于驱使滑动部沿导轨部滑动的驱动件。导轨部固定在换电区域的地面上，且导轨部的轴线方向与抓取组件相对于机架1的移动方向垂直。上述滑动部与机架1连接，驱动件运转可以驱使滑动部带动机架1相对于导轨部位移。
65.另一方面，本发明实施例还提供一种换电站，包括电池仓6和上述任一实施例提供的换电装置。电池仓6设置在换电装置的第一侧，换电装置的第二侧设置为待换电车辆7的停放区。上述任一实施例提供的换电装置在换电过程中仅需控制抓取组件的升降和水平移动，避免了抓取组件的旋转动作，有利于提高换电效率。故本发明实施例提供的换电站的换电效率也相应得到提高。本发明实施例中的换电站的有益效果的推导过程与上述换电装置的有益效果的推导过程大体类似，故此处不再赘述。
66.本发明实施例中的电池仓6设置有多个，多个电池仓6的分布方向与抓取组件相对于机架1的移动方向垂直。利用行走机构驱使机架1位移，可以调整抓取组件与目标电池仓的相对位置，以将电池包放置在不同的电池仓6或从不同的电池仓6抓取电池包。
67.可选实施例中，在电池仓6设置有多个时，可以将电池仓6分为至少两组，相邻两组电池仓6上下分布，每组电池仓6的分布方向与抓取组件相对于机架1的移动方向垂直。如此设置，将电池仓6分层设置，充分利用空间，有利于减少换电站的占地面积。
68.以下以在换电装置的第一侧设置两层电池仓6为例，对换电装置的换电过程进行阐述。
69.待换电车辆7停放在停放区后，控制行走机构和升降机构，使机架1位移至叉臂2与待换电车辆7上的空电电池包的叉取孔对应；
70.控制第一驱动机构，使叉臂2位移至机架1的第二侧并使叉臂2伸入空电电池包的叉取孔内；
71.控制升降机构，使叉臂2带动空电电池包向上移动，以使空电电池包与待换电车辆7脱离连接；
72.控制第一驱动机构，使叉臂2位移至机架1的第一侧；
73.控制行走机构和升降机构，使机架1位移至叉臂2与第一目标电池仓对应，第一目标电池仓为处于空仓状态的电池仓；
74.控制第一驱动机构，使叉臂2带动空电电池包进入电池仓；
75.控制升降机构，使叉臂2向下移动至叉臂2与空电电池包脱离接触；
76.控制第一驱动机构，使叉臂2移动至空电电池包的外部；
77.控制行走机构和升降机构，使机架1位移至叉臂2与第二目标电池仓对应，第二目标电池仓为存放有满电电池包的电池仓；
78.控制第一驱动机构，使叉臂2伸入满电电池包的叉取孔内；
79.控制升降机构，使叉臂2带动满电电池包向上移动，以使满电电池包与电池仓脱离连接；
80.控制第一驱动机构，使叉臂2位移至机架1的第二侧；
81.控制行走机构和升降机构，使机架1位移至满电电池包与待换电车辆7上的电池包安装位对应；
82.控制第一驱动机构，使叉臂2带动满电电池包位移至电池包安装位的上方；
83.控制升降机构，使叉臂2向下移动以将满电电池包放置在电池包安装位上；
84.控制第一驱动机构，使叉臂2移动至满电电池包的外部，至此完成换电过程。
85.上述换电过程中，仅涉及叉臂2的升降和水平移动，没有涉及对叉臂2以及机架1的旋转动作，有利于提高换电效率。
86.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。