CN115489490A

CN115489490A - 一种重卡换电站

Info

Publication number: CN115489490A
Application number: CN202211280447.XA
Authority: CN
Inventors: 曹宇; 李继明; 朱志远; 胥明华; 杨小伟
Original assignee: Blue Valley Smart Beijing Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Blue Valley Smart Beijing Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2022-10-19
Filing date: 2022-10-19
Publication date: 2022-12-20

Abstract

本发明提供了一种重卡换电站，涉及重卡移动换电设备技术领域。所述重卡换电站包括：换电仓，换电仓包括：多个电池仓位，电池仓位用于容置至少一电池；控制模块，用于检测待换电车辆相对于换电车位的位置，并在检测到待换电车辆进入换电车位时，发送对待换电车辆进行电池更换的第一换电信号；第一无人搬运车AGV机器人，用于接收第一换电信号，根据第一换电信号，取出待换电车辆上的第一电池放置于电池仓位中的第一仓位，并发送第二换电信号；第二AGV机器人，用于接收第二换电信号，并根据第二换电信号从电池仓位中的第二仓位取出第二电池，对待换电车辆换电。本发明的技术方案，提高了换电效率。

Description

一种重卡换电站

技术领域

本发明涉及重卡移动换电设备技术领域，特别涉及一种重卡换电站。

背景技术

近两年，随着电动汽车的逐渐普及，运行过程中需要较大动力供应的重型卡车也开始向电动时代迈进。目前的重卡移动换电技术所存在的问题是：电缆成本较高，低压电缆较为昂贵，且无法实现快速建站，无法更好的满足实际应用需求，换电效率低。

发明内容

本发明实施例提供一种重卡换电站，以解决现有技术中换电站的换电效率低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明实施例提供一种重卡换电站，包括：

换电仓，所述换电仓包括：多个电池仓位，所述电池仓位用于容置至少一电池；

控制模块，用于检测待换电车辆相对于换电车位的位置，并在检测到所述待换电车辆进入所述换电车位时，发送对所述待换电车辆进行电池更换的第一换电信号；

第一无人搬运车AGV机器人，用于接收所述第一换电信号，根据所述第一换电信号，取出所述待换电车辆上的第一电池放置于所述电池仓位中的第一仓位，并发送第二换电信号；

第二AGV机器人，用于接收所述第二换电信号，并根据所述第二换电信号从所述电池仓位中的第二仓位取出第二电池，对所述待换电车辆换电。

可选的，所述第一AGV机器人和所述第二AGV机器人分别包括：

定位结构，用于定位换电过程中的电池包姿态；

导航结构，用于接收所述换电信号时，规划预设行驶路径；

避障结构，用于控制AGV机器人按照所述预设行驶路径行驶；

吊具结构，用于对所述第一电池和/或所述第二电池的夹紧与释放；

升降结构，用于调整所述吊具结构的高度。

可选的，所述第一AGV机器人和所述第二AGV机器人还分别包括：

驱动结构，所述驱动结构的底部设置有多个导向轮；

控制芯片，所述控制芯片设置于所述驱动结构的内部；

其中，所述避障结构和所述导航结构设置在所述驱动结构的侧壁上。

可选的，所述升降结构包括：

升降平台和升降臂；

所述升降臂与所述驱动结构的顶部和所述升降平台分别连接；

所述升降平台上背向所述驱动结构的一侧设置有所述定位结构，所述升降平台上面向所述驱动结构的一侧设置有所述吊具结构。

可选的，所述重卡换电站还包括：

道闸和车辆识别装置；

所述车辆识别装置用于读取所述待换电车辆的车辆信息，并根据所述车辆信息控制所述道闸的开启或关闭。

可选的，所述重卡换电站还包括：

控制柜和充电柜；

所述控制柜与所述充电柜、所述控制模块和所述AGV机器人分别连接；

所述充电柜还与所述换电仓连接。

可选的，多个所述换电仓的布置包括以下至少一种：

位于所述待换电车辆的一侧的布置方式；

位于所述待换电车辆的相对两侧的布置方式；

“C”字型布置方式；

“品”字型布置方式；

圆形布局方式。

本发明的有益效果是：

上述技术方案中，本发明的重卡换电站采用双AGV换电方式，对所述待换电车辆换电，提高了换电站的换电效率。

附图说明

图1表示本发明实施例提供的重卡换电站的结构示意图之一；

图2表示本发明实施例提供的重卡换电站的结构示意图之二；

图3表示本发明实施例提供的重卡换电站的结构示意图之三；

图4表示本发明实施例提供的重卡换电站的结构示意图之四；

图5表示本发明实施例提供的AGV机器人的结构示意图之一；

图6表示本发明实施例提供的AGV机器人的结构示意图之二。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

本发明针对现有技术中换电站的换电效率低的问题，提供一种重卡换电站。

如图1至图3所示，本发明的实施例提供一种重卡换电站，包括：

换电仓1，所述换电仓1包括：多个电池仓位11，所述电池仓位11用于容置至少一电池12；

控制模块2，用于检测待换电车辆相对于换电车位的位置，并在检测到所述待换电车辆进入所述换电车位时，发送对所述待换电车辆进行电池更换的第一换电信号；

第一无人搬运车(Automated Guided Vehicle，简称AGV)机器人3，用于接收所述第一换电信号，根据所述第一换电信号，取出所述待换电车辆上的第一电池放置于所述电池仓位11中的第一仓位，并发送第二换电信号；

第二AGV机器人4，用于接收所述第二换电信号，并根据所述第二换电信号从所述电池仓位11中的第二仓位取出第二电池，对所述待换电车辆换电。

该实施例中，采用双AGV换电，待换电车辆进入换电区域，控制模块2，在检测到待换电车辆进入所述换电车位时，发送对所述待换电车辆进行电池更换的第一换电信号；第一AGV机器人3接收所述第一换电信号，根据所述第一换电信号，自动导航到换电位置，拆解待换电车辆上的第一电池，放置于所述电池仓位11中的第一仓位，并发送第二换电信号；第一AGV机器人3拆解的第一电池的同时，第二AGV机器人4接收所述第二换电信号，并根据所述第二换电信号从所述电池仓位11中的第二仓位取出第二电池，两AGV交错行走，第二AGV机器人4将满电的第二电池重新装回待换电车辆上，换电完成。

在另一种实现方式中，本发明还可以减少一AGV机器人，靠一个AGV机器人实现拆卸、换电的流程，换电流程更改为AGV机器人先拆电池包，然后同一个AGV机器人取满电电池包，安装在换电车辆上，使得换电的成本更加降低。

在另一种实现方式中，本发明还可以增加AGV机器人及换电仓的数量，增加换电工位，从而实现多台待换电车辆同时换电，提高效率。

可选的，上述的重卡换电站还包括：

道闸6和车辆识别装置7；

所述车辆识别装置7用于读取所述待换电车辆的车辆信息，并根据所述车辆信息控制所述道闸6的开启或关闭。

其中，车辆识别号码(Vehicle Identification Number，或车架号码)，简称VIN，是一组由十七个字母或数字组成，用于汽车上的一组独一无二的号码，可以识别汽车的生产商、引擎、底盘序号及其他性能等资料。

运营车辆都会有唯一的车牌，重卡换电站后台数据库保存有车牌和VIN码的对应关系。待换电车辆进入重卡换电站之前，车辆识别装置7读取车牌，自动匹配获取到对应车辆的VIN。获取失败的，语音提示工作人员手动扫码录入匹配。安全认证成功后，道闸6抬杆，允许待换电车辆进入换电站。

本发明中的车辆识别装置7可以是摄像头，还可以是其它的图像识别装置。

本发明中，车辆进站准备好之后，换电站以500ms的周期获取车辆状态参数，例如行车准备状态、档位状态、EPB(电子驻车制动系统，英文全称：Electrical Park Brake)状态、制动踏板状态、电池连接状态、高低压连接状态、车门状态以及方向盘角度。方向盘要回正，车门完全关闭，EPB未锁止，车辆要是ready状态，动力电池是连接状态。

如果有状态异常，则语音提示工作人员处理。无异常则下发下高压指令，即断开动力电池供电。下高压时动力电池电压逐步降低，低于5V即认为下高压成功，可能需要持续1至2分钟，这期间换电站周期性检测动力电池电压状态。如果下高压失败，则语音提示工作人员手动下高压。

可选的，所述重卡换电站还包括：

控制柜8和充电柜9；

所述控制柜8与所述充电柜9、所述控制模块2和所述AGV机器人分别连接；

所述充电柜9还与所述换电仓1连接。

该实施例中，控制柜8，用于控制并监控换电流程；控制柜8和充电柜9并排设置在换电仓1的一侧，最大程度利用换电站空间。在一些实施例中，还可以每个换电仓1设置一个充电柜40，简化线路排布。

需要说明的是，控制柜8、充电柜9或它们中任意两者的组合可预先生产为模块，并根据现场情况选择模块，进行换电站架设，使得重卡换电站易于架设。

可选的，多个所述换电仓1的布置包括以下至少一种：

位于所述待换电车辆的一侧的布置方式；

位于所述待换电车辆的相对两侧的布置方式；

“C”字型布置方式；

“品”字型布置方式；

圆形布局方式。

该实施例中，多个所述换电仓1的布置可以为位于换电车位单侧设置换电仓1的布局方式；还可以为位于换电车位的相对两侧设置换电仓1的布局方式，即换电车位相当于位于多个换电仓1之间的换电通道；多个所述换电仓1的布局还可以为“C”字型布置方式，如图4所示，从多个方位实现快速提供电池的布局，提高了换电效率；本发明多个所述换电仓1的布置还包括但不限于“品”字型布置方式、圆形布局方式等。

本发明中可以实现，多AGV机器人大集群多工位同时换电，根据换电需求增加换电工位：换电流程与上述换电流程类似，电池充电位不限一字布置，亦可品子型布置，或圆形布置，AGV机器人给待换电车辆换电不一定在一侧，亦可以两侧换电。

需要说明的是，本发明中可实现横向多通道扩展，不限于上述几种多个所述换电仓1的布置方式，可以实现一个换电工位、两个换电工位、三个换电工位……直到N个换电工位，换电工位数量根据需要布置添加。

如图5和图6所示，可选的，所述第一AGV机器人3和所述第二AGV机器人4分别包括：

定位结构51，用于定位换电过程中的电池包姿态；

导航结构52，用于接收所述换电信号时，规划预设行驶路径；

避障结构53，用于控制AGV机器人按照所述预设行驶路径行驶；

吊具结构54，用于对所述第一电池和/或所述第二电池的夹紧与释放；

升降结构55，用于调整所述吊具结构54的高度。

上述的AGV机器人安装的导航结构52及定位结构51，其可以为激光、可以为3D相机、可以为成像装备，具有定位功能。本发明的重卡换电站可横向纵向扩展电池充电位，增加服务能力；本发明对车辆定位没有要求，车辆前后位置对换电没有影响，定位电池包依靠AGV机器人的导航结构及定位结构实现。

可选的，所述第一AGV机器人3和所述第二AGV机器人4还分别包括：

驱动结构56，所述驱动结构的底部设置有多个导向轮57；

控制芯片，所述控制芯片设置于所述驱动结构56的内部；

其中，所述避障结构53和所述导航结构52设置在所述驱动结构56的侧壁上。

可选的，所述升降结构55包括：

升降平台551和升降臂552；

所述升降臂552与所述驱动结构56的顶部和所述升降平台551分别连接；

所述升降平台551上背向所述驱动结构56的一侧设置有所述定位结构51，所述升降平台551上面向所述驱动结构56的一侧设置有所述吊具结构54。

该实施例中，上述升降结构55上的吊具结构54为固定吊具，水平方向及垂直向可微小距离移动及转动，达到适应电池包位置偏差功能。本发明设置的升降平台551和升降臂552结构简单、占用体积小，降低了AGV机器人的复杂程度，还节省了重卡换电站的空间。

本发明中，应用上述的AGV机器人换电的方法为：

待换电车辆到达换电车位，向第一AGV机器人发送第一换电信号，第一AGV机器人的导航结构52规划预设行驶路径，第一AGV机器人的避障结构53，使其运动过程中避免碰撞障碍物，自动寻迹位移到待换电车辆的底部，通过吊具结构54夹紧所述待换电车辆的第一电池，并通过升降结构55取下所述第一电池；在抓取第一电池的过程中，第一AGV机器人的定位结构51用于监测换电过程中的电池包姿态是否符合抓取的标准。第一AGV机器人的驱动结构56用于驱动第一AGV机器人的运动，其底部的多个导向轮57具有360°旋转，使AGV机器人可以在平面内任意方向行走，也可以原地旋转，行走灵活。

其中，导向轮57还可以是中部差速驱动轮，前轴各两个万向轮方式；导向轮57还可为玛克纳姆轮；导向轮57还可以为前后两个全向舵轮；本发明的导向轮57根据实际需求设置，这里不作具体限制。

其中，第二AGV机器人的运动方式和结构与第一AGV机器人相同，为避免重复，这里不再赘述。

需要说明的是，若第一AGV机器人或第二AGV机器人其中有一个故障时，仅有一个AGV机器人能正常工作时，本发明可以设置预设的中转仓位暂时储存第一电池，即可实现AGV机器人一个来回更换一块电池。而且通过这样的换电方法可以使用只有一个电池位的AGV换电机器人，进而极大地缩减AGV换电机器人的体积。

上述的AGV机器人布置自动充电位置，所有AGV机器人均可以自动寻迹，在亏电情况下自动寻找空余充电位，进行快速充电。

综上所述，本发明的工作方式为：

车辆驶入换电仓位，车辆识别系统识别车辆型号；

第一AGV机器人自动寻迹找到换电车辆，定位系统定位电池包姿态，吊具升降拆卸电池包；第二AGV机器人自动寻迹找到充电位框架位置，吊具升降取满电电池包；

第一AGV机器人将空电电池包运到充电位空余位置进行充电，第二AGV机器人将满电电池包转移到重卡车上，换电完成；

车辆驶离换电仓位。

综上所述，本发明的AGV机器人上包含行走轮，升降结构、避障结构、导航结构、定位结构，AGV机器人可以实现平面任意方向行走，原地转圈等动作，且其结构简单，提高了换电效率。

在本发明的描述中，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”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发明和简化描述，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发明的限制。

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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“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。

在本发明中，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，也可以是电连接或可以互相通讯；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。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种重卡换电站，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的重卡换电站，其特征在于，第一AGV机器人和所述第二AGV机器人分别包括：

定位结构，用于定位换电过程中的电池包姿态；

导航结构，用于接收所述换电信号时，规划预设行驶路径；

避障结构，用于控制AGV机器人按照所述预设行驶路径行驶；

升降结构，用于调整所述吊具结构的高度。

3.根据权利要求2所述的重卡换电站，其特征在于，所述第一AGV机器人和所述第二AGV机器人还分别包括：

驱动结构，所述驱动结构的底部设置有多个导向轮；

控制芯片，所述控制芯片设置于所述驱动结构的内部；

4.根据权利要求3所述的重卡换电站，其特征在于，所述升降结构包括：

升降平台和升降臂；

5.根据权利要求1所述的重卡换电站，其特征在于，所述重卡换电站还包括：

道闸和车辆识别装置；

6.根据权利要求1所述的重卡换电站，其特征在于，所述重卡换电站还包括：

控制柜和充电柜；

所述充电柜还与所述换电仓连接。

7.根据权利要求1所述的重卡换电站，其特征在于，多个所述换电仓的布置包括以下至少一种：

位于所述待换电车辆的一侧的布置方式；

位于所述待换电车辆的相对两侧的布置方式；

“C”字型布置方式；

“品”字型布置方式；

圆形布局方式。