集成式车辆垂直换电系统、方法、设备及存储介质技术方案

本发明专利技术提供了集成式车辆垂直换电系统、方法、设备及存储介质，该系统包括：一第一轨道，垂直于一第一换电路径，第一轨道的第一端形成一临近第一换电路径的装卸工位，第一轨道的至少一侧排列若干充电座；至少一顶吊机器人，基于装卸工位装卸电池包；至少一动态缓存设备，设置于第一轨道的一侧，存放满电电池包的动态缓存设备的移动行程经过装卸工位；以及至少一搬运机器人，基于第一轨道移动，搬运机器人和动态缓存设备分时进入装卸工位。本发明专利技术能够通过紧邻换电工位的动态缓存设备提供最短换电路径以减少顶吊机器人的等待时间，并且集成于集装箱内，不但减小换电站占据的空间位置，而且大大加快换电站的提升换电效率。且大大加快换电站的提升换电效率。且大大加快换电站的提升换电效率。

【技术实现步骤摘要】
集成式车辆垂直换电系统、方法、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及大型新能源车换电领域，具体地说，涉及集成式车辆垂直换电系统、方法、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]目前的电动车采用的换电模式，大部分是底部换电，需要把车辆支撑起来，在车辆底部打开电池仓门，从下方取出电池，进行电池更换。但是，大型新能源车例如：重型无人卡车等，自身的重量巨大，显然无法进行底部换电，而且底部换电整体速度慢，降低了换电站的周转效率。
[0003]对于卡车尤其是重卡换电，目前大多都采用顶部吊装方式，例如：CN215552604U，一种新能源重卡换电站；CN214689108U，一种具有双向车道的电动重卡换电站；CN110862008A，一种电动重卡充换电系统；CN210634533U，一种重型卡车电池更换站。这些技术方案的核心设备包括了行吊、车载换电底座、电池箱，主要特点是通过行车吊将车上的电池包从顶部吊离车身，进行换电操作。其换电流程主要包括：
[0004]①
辆驶入换电等待区，停靠准确后熄火。
[0005]②
换电站侧RFID设备识别车辆信息。
[0006]③
司机下车扫码启动换电。
[0007]④
车载电池底座解锁，行业吊定位电池包位置，吊取车上的电池包。
[0008]⑤
行车吊在电池仓内倒仓，将新的电池包吊装到车辆上后，行车吊恢复原位。
[0009]⑥
新的电池包到位后，车载电池底座上锁，司机驾驶车辆离开换电站；
>[0010]但是，这些技术方案都存在以下缺点：
[0011]①
站体高度＞6米，高度较高，设备难以整体运输；
[0012]②
每个工位需要设置移动装置，增加了系统复杂度和成本；
[0013]③
不适合移动换电，即换电站可随时方便地移动到目的地对卡车进行换电。
[0014]④
换电站对单个电动重卡进行换电的周期时间漫长，换电站的换电效率缓慢，难以使用码头等电动重卡集中、需要频繁进行换电操作的使用场景。(换电缓慢的一个原因是在搬运空电池包或满电电池包的行程过长，导致吊装机构只能长时间等待，在整个换电过程中，吊装机构长期处于空闲状态，换电效率较低)
[0015]因此，本专利技术提供了一种适用于水平换电模式下的集成式车辆垂直换电系统、方法、设备及存储介质。

技术实现思路

[0016]针对现有技术中的问题，本专利技术的目的在于提供集成式车辆垂直换电系统、方法、设备及存储介质，克服了现有技术的困难，能够通过紧邻换电工位的动态缓存设备提供最短换电路径以减少顶吊机器人的等待时间，并且集成于集装箱内，不但减小换电站占据的空间位置，而且大大加快换电站的提升换电效率。
[0017]本专利技术的实施例提供一种集成式车辆垂直换电系统，包括：
[0018]一第一轨道，垂直于一第一换电路径，所述第一轨道的第一端形成一临近所述第一换电路径的装卸工位，所述第一轨道的至少一侧排列若干充电座；
[0019]至少一顶吊机器人，基于所述装卸工位装卸电池包；
[0020]至少一动态缓存设备，设置于所述第一轨道的一侧，存放满电电池包的所述动态缓存设备的移动行程经过所述装卸工位；以及
[0021]至少一搬运机器人，基于所述第一轨道移动，所述搬运机器人和所述动态缓存设备分时进入所述装卸工位。
[0022]优选地，还包括一个检测所述搬运机器人的检测模块，当所述搬运机器人装载待充电的电池包离开所述装卸工位后，启动所述动态缓存设备装载待更换的电池包沿垂直于所述第一轨道的方向进入所述装卸工位。
[0023]优选地，当顶吊机器人将电池包自所述动态缓存设备取走，并且所述动态缓存设备复位后，所述搬运机器人将另一待更换的电池包搬运到所述动态缓存设备。
[0024]优选地，沿所述第一轨道的延展方向的两侧，自所述第一端向第二端各自依次排列一动态缓存设备和若干充电座。
[0025]优选地，沿所述第一轨道的第一侧，自所述第一端向第二端依次排列的一动态缓存设备和若干充电座；沿所述第一轨道的第二侧，设置依次排列的若干充电座。
[0026]优选地，沿所述第一轨道的第一侧，自所述第一端向第二端依次排列的一动态缓存设备和若干充电座；沿所述第一轨道的第二侧，设置依次排列一固定缓存设备和若干充电座。
[0027]优选地，所述动态缓存设备包括：
[0028]一组叉车臂，所述叉车臂的伸缩方向垂直于所述第一轨道的延展方向，支撑所述电池包支撑板在所述装卸工位一侧的初始位置与所述装卸工位之间平移。
[0029]优选地，所述第一轨道、所述第一轨道两侧的动态缓存设备和充电座以及搬运机器人集成于一集装箱电池仓内，所述第一轨道的延展方向平行于所述电池包的长度方向和集装箱的长度方向。
[0030]优选地，所述顶吊机器人设置于所述第一端与所述第一换电路径的交汇处，沿电动车的宽度方向在所述搬运机器人和所述第一换电路径的第一换电工位之间装卸电池包，并且所述顶吊机器人的移动行程基于水平面的第一投影与所述第一轨道的延展方向基于水平面的第二投影同轴。
[0031]优选地，所述顶吊机器人包括：
[0032]一吊具总成，吊装所述电池包；
[0033]一升降机构，驱动所述吊具总成升降；
[0034]一小车机构，驱动所述升降机构沿垂直于所述第一轨道的延展方向的方向移动；以及
[0035]一大车机构，驱动所述小车机构沿所述移动行程在所述第一轨道的第一端与所述第一换电路径的第一换电工位之间移动。
[0036]优选地，所述动态缓存设备包括：
[0037]一第二轨道，所述第二轨道垂直于所述第一轨道的延展方向；以及
[0038]一电池包支撑板，所述电池包支撑板的两侧基于引导轮组在所述第二轨道上移动。
[0039]优选地，所述搬运机器人自所述动态缓存设备或充电座取放电池包，包括：
[0040]一行走机构，沿所述轨道的延展方向移动；
[0041]一升降机构，设置于所述行走机构上方；以及
[0042]一货叉机构，受所述升降机构顶升，且具有垂直于所述轨道的延展方向的货叉行程，向所述充电座取放所述电池包。
[0043]优选地，所述第一轨道的两端分别与不同的换电路径形成装卸工位，分别设有对应的顶吊机器人、动态缓存设备以及搬运机器人。
[0044]本专利技术的实施例还提供一种集成式车辆垂直换电方法，采用上述的集成式车辆垂直换电系统，包括以下步骤：
[0045]S110、所述顶吊机器人自电动车卸下待充电的第一电池包到所述搬运机器人；
[0046]S120、在所述搬运机器人装载待充电的电池包沿所述第一轨道离开所述装卸工位后，所述动态缓存设备装载待更换的第二电池包进入所述装卸工位；
[0047]S130、所述顶吊机器人自所述装卸工位中的动态缓存设备吊装所述第二电池包到所述电动车。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成式车辆垂直换电系统，其特征在于，包括：一第一轨道(9)，垂直于一第一换电路径，所述第一轨道(9)的第一端形成一临近所述第一换电路径的装卸工位(92)，所述第一轨道(9)的至少一侧排列若干充电座；至少一顶吊机器人(3)，基于所述装卸工位(92)装卸电池包；至少一动态缓存设备(4)，设置于所述第一轨道(9)的一侧，存放满电电池包的所述动态缓存设备(4)的移动行程经过所述装卸工位(92)；以及至少一搬运机器人(5)，基于所述第一轨道(9)移动，所述搬运机器人(5)和所述动态缓存设备(4)分时进入所述装卸工位(92)。2.如权利要求1所述的集成式车辆垂直换电系统，其特征在于，还包括一个检测所述搬运机器人(5)的检测模块，当所述搬运机器人(5)装载待充电的电池包离开所述装卸工位(92)后，启动所述动态缓存设备(4)装载待更换的电池包沿垂直于所述第一轨道(9)的方向进入所述装卸工位(92)。3.如权利要求2所述的集成式车辆垂直换电系统，其特征在于，当顶吊机器人(3)将电池包自所述动态缓存设备(4)取走，并且所述动态缓存设备(4)复位后，所述搬运机器人(5)将另一待更换的电池包搬运到所述动态缓存设备(4)。4.如权利要求1所述的集成式车辆垂直换电系统，其特征在于，沿所述第一轨道(9)的延展方向的两侧，自所述第一端向第二端各自依次排列一动态缓存设备(4)和若干充电座。5.如权利要求1所述的集成式车辆垂直换电系统，其特征在于，沿所述第一轨道(9)的第一侧，自所述第一端向第二端依次排列的一动态缓存设备(4)和若干充电座；沿所述第一轨道(9)的第二侧，设置依次排列的若干充电座。6.如权利要求1所述的集成式车辆垂直换电系统，其特征在于，沿所述第一轨道(9)的第一侧，自所述第一端向第二端依次排列的一动态缓存设备(4)和若干充电座；沿所述第一轨道(9)的第二侧，设置依次排列一固定缓存设备和若干充电座。7.如权利要求6所述的集成式车辆垂直换电系统，其特征在于，所述动态缓存设备(4)包括：一组叉车臂，所述叉车臂的伸缩方向垂直于所述第一轨道(9)的延展方向，支撑所述电池包支撑板(45)在所述装卸工位(92)一侧的初始位置与所述装卸工位(92)之间平移。8.如权利要求1所述的集成式车辆垂直换电系统，其特征在于，所述第一轨道(9)、所述第一轨道(9)两侧的动态缓存设备(4)和充电座以及搬运机器人(5)集成于一集装箱电池仓(7)内，所述第一轨道(9)的延展方向平行于所述电池包的长度方向和集装箱的长度方向。9.如权利要求1所述的集成式车辆垂直换电系统，其特征在于，所述顶吊机器人(3)设置于所述第一端与所述第一换电路径的交汇处，沿电动车的宽度方向在所述搬运机器人(5)和所述第一换电路径的第一换电工位之间装卸电池包，并且所述顶吊机器人(3)的移动行程基于水平面的第一投影与所述第一轨道(9)的延展方向基于水平面的第二投影同轴。10.如权利要求8所述的集成式车辆垂直换电系统，其特征在于，所述顶吊机器人(3)包括：一吊具总成(34)，吊装所述电池包；一升降机构(33)，驱动所述吊具总成(34)升降；一小车机构(32)，驱动所述升降机构(33)沿垂直于所述第一轨道(9)的延展方向的方
向移动；以及一大车机构(31)，驱动所述小车机构(32)沿所述移动行程在所述第一轨道(9)的第一端与所述第一换电路径的第一换电工位之间移动。11.如权利要求1所述的集成式车辆垂直换电系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭黎敏，江华，杨杰敏，韩艳伟，王建云，
申请(专利权)人：上海氪纬科技有限公司，
类型：发明
国别省市：