换电站顶吊设备及换电站的制作方法

本说明书涉及换电，具体涉及一种换电站顶吊设备及换电站。

背景技术：

1、随着石油资源的日益减少以及人们对于环保要求的日益提升，电能作为清洁能源，是解决动力供应环境污染的重要手段，使用电能的各类车辆日益增加，活跃在各种应用环境之中，其中也包括各类电动农业作业车辆。在农业作业时，电动农用作业车辆要求电能补给的时间短，例如在智慧型农场中，自动化的农业作业车辆需要及时补充电能，传统的充电式的电能补充形式需要车辆停驶才能充电，不能符合车辆的电能补充的需要，因此换电作业，即通过建立充电站，为农业作业车辆及时更换电池包，由充电站有规划地为电池包充电，能够保证农业作业车辆的工作效率。

2、电动农业作业车辆作为智慧型农场中重要的农用设备之一，可以从事各类农业活动。由于电动农业作业车辆的工作环境复杂，电池包可能会受到来自下方的撞击或者受水浸泡而损坏，为了保护电池包，电池包需要安装在离地面较远的位置，而现有的电池包安装方式多为从车辆底部或侧部进行安装和拆除，无法方便地、快速地更换安装位置较高的电池包。因此，亟需一种换电设备，能够从车辆上方高效地更换电池包。

技术实现思路

1、本实用新型解决现有技术中存在的无法方便地、高效地更换电动农业作业车辆上安装位置较高的电池包的问题，提供一种换电站顶吊设备及换电站，其中，换电站顶吊设备能够从电动农业作业车辆的上方拆卸和/或安装电池，换电作业方便、迅速，提高车辆的换电效率。

2、本实用新型提供以下技术方案：

3、一种换电站顶吊设备，包括移动机构、升降机构、吊装机构；

4、所述移动机构滑动安装于换电站的轨道上以沿所述轨道进行移动；

5、所述吊装机构通过所述升降机构活动安装在所述移动机构下方，所述升降机构带动所述吊装机构沿靠近或远离所述移动机构的方向移动；

6、其中，所述吊装机构用于吊装电池包，所述吊装机构上设置有解锁部，所述解锁部与所述电池包的锁止机构对应设置；所述锁止机构用于将电池包锁止于电动车辆的预设位置，所述解锁部作用于所述锁止机构，以使所述锁止机构在解锁状态与锁止状态之间进行切换。

7、在上述方案中，通过移动机构、升降机构能够将吊装机构进行水平方向和垂直方向的移动，通过吊装机构抓取或释放电池包，从而可以从电动车辆的上方拆卸和/或安装电池包，更加适合电动农业作业车辆的使用场景。并且，吊装机构设置有解锁部，安装在电动车辆的电池包设置有与解锁部相对应的锁止机构，在吊装结构垂直下降的过程中，解锁部作用于电池包上的锁止机构，使锁止机构从预定锁止位置移动至预定解锁位置，以解锁电池包；在吊装机构释放电池包之后，吊装机构垂直上升，解锁部与电池包上的锁止机构分离，锁止机构回复至预定锁止位置移动，电池包恢复锁止状态。上述换电站顶吊设备将电池包的锁止和解锁动作结合在吊装机构的垂直移动的过程中，提高了换电作业效率。

8、在上述技术方案中，更优的，在所述吊装机构吊取所述电池包时，所述解锁部抵接推压所述电池包中的锁止机构，以使所述锁止机构处于解锁状态；在所述吊装机构释放所述电池包时，所述解锁部脱离与所述锁止机构的接触，以使所述锁止机构恢复到锁止状态。

9、在上述方案中，当解锁时，吊装机构垂直下降以抓取电池包，解锁部抵接并在吊装机构的重力作用下向下推压锁止机构，使得所述锁止机构退出预定锁止位置，解锁电池包；在吊装机构释放电池包之后，吊装机构垂直上升，原本与电池包的锁止机构抵接的解锁部跟随吊装机构向上移动，并最终离开锁止机构，使得锁止机构不再受到推压作用力，锁止机构进入预定锁止位置，锁止电池包。上述换电站顶吊设备将电池包的锁止和解锁动作结合在吊装机构的垂直移动的过程中，不仅提高了换电作业效率，而且通过利用吊装机构本身的重力提供解锁所需的动力，无需为解锁部设置额外的驱动装置，节省能源。

10、在上述技术方案中，更优的，所述吊装机构包括吊装框架和连接部件；所述吊装框架用于与所述升降机构连接，所述连接部件设置于所述吊装框架上，所述连接部件用于将所述电池包安装至所述吊装框架上。

11、在上述方案中，设置吊装框架以形成稳定的基础结构，并在吊装框架上设置连接部件，通过连接部件可拆卸地固定电池包，从而方便地完成电池包的抓取和释放动作。

12、在上述技术方案中，更优的，所述连接部件包括锁止件，所述电池包与所述锁止件相对应位置处设置有配合件，所述锁止件与所述配合件相配合以将所述电池包固定所述吊装框架上。

13、在上述方案中，通过在吊装机构上设置锁止件以及在电池包上对应设置配合件，通过锁止件和配合件的锁止和解锁动作，更方便地完成电池包的抓取和释放动作，并且通过设置锁止件避免移动过程中电池包与吊装机构脱离，提高换电安全性。

14、在上述技术方案中，更优的，所述配合件为电池包支架上开设的腰形孔，所述锁止件为可转动的凸出部，所述凸出部在初始位置的状态下可穿入所述腰形孔；

15、其中，在所述吊装机构吊取所述电池包时，处于初始位置的所述凸出部插入所述腰形孔中，并转动至锁止位置，以将所述吊装框架与所述电池包支架卡合连接；在所述吊装机构释放所述电池包时，所述锁止件转动至所述初始位置，并退出所述腰形孔，以将所述吊装框架与所述电池包脱离连接。

16、在上述方案中，通过相互配合的腰型孔和可转动的凸出部，当锁止电池包时，凸出部进入腰型孔中并转动至锁止位置，完成锁止；当解锁电池包时，凸出部从锁止位置转动至解锁位置，然后退出腰型孔，上述由腰型孔和可转动的凸出部构成的锁止装置，体积小巧，锁止和解锁方式简单，易于生产。

17、在上述技术方案中，更优的，所述吊装机构还包括第一驱动装置和第一传动装置，所述第一驱动装置的输出端连接于所述第一传动装置，所述第一传动装置与所述锁止件活动连接；所述第一驱动装置驱动所述第一传动装置以带动所述锁止件转动。

18、在上述方案中，通过设置第一驱动装置和第一传动装置，由第一驱动装置提供动力带动锁止件转动，以使凸出部跟随转动执行锁止和解锁动作，通过控制第一驱动装置可以方便地完成电池包锁止和解锁。

19、在上述技术方案中，更优的，所述第一驱动装置包括第一电机，所述第一传动装置包括连杆。

20、在上述方案中，设置第一电机以及连接在电机的输出端的连杆，通过第一电机的转动，带动连杆移动，从而使得锁止件跟随转动，该第一电机结合连杆的驱动方式易于实现，电机选型丰富，易于生产和控制生产成本。

21、在上述技术方案中，更优的，所述吊装框架为矩形，所述锁止件的数量为四个，分别设于矩形的所述吊装框架的顶点位置；

22、所述第一电机和所述连杆的数量均为两个，两个所述连杆相应设置于矩形的所述吊装框架的对边上，其中每个所述连杆的两端分别连接一个所述锁止件。

23、在上述方案中，通过在矩形框架上以两个锁止件成一组的连接形式，不仅能使得两个锁止件的锁止和解锁动作保持同步，而且使用少量电机驱动多个锁止件，能够进一步减少生产成本。

24、在上述技术方案中，更优的，所述吊装机构上还设置有第一导向装置，所述第一导向装置设置于所述吊装机构的外周；

25、所述电池包上设置有第一定位部，所述第一定位部与所述第一导向装置相配合，以对所述吊装机构向所述电池包移动时进行定位导向。

26、在上述方案中，通过设置相互配合的第一导向装置和第一定位部，在吊装机构下降抓取电池包的过程中提供导向作用，使得吊装机构准确到达电池包上方的预设位置，从而保证抓取作业的准确性。

27、在上述技术方案中，更优的，所述第一定位部为电池包支架；所述第一导向装置包括第一导向面，沿朝向所述电池包支架的方向，所述第一导向面向所述电池包支架的外侧倾斜。

28、在上述方案中，当吊装机构下降抓取电池包时，通过电池包支架滑动接触第一导向装置上的第一导向面，提供水平导向作用，调整吊装机构和电池包的水平相对位置，引导吊装机构到达预定的吊装位置，并且该结构直接利用了电池包支架的结构，通过设置与电池包支架滑动接触的第一导向面，即可完成水平导向，结构简单，易于生产制造。

29、在上述技术方案中，更优的，第一导向装置的数量为多个，所述吊装框架为矩形，多个所述第一导向装置分别设于矩形的所述吊装框架的顶点位置。

30、在上述方案中，在矩形的吊装框架的各个顶点位置处安装第一导向装置，能够尽可能大的设置导向装置之间的距离，从而提供更大的导向力矩，更好地通过电池包支架完成水平导向过程。

31、在上述技术方案中，更优的，所述吊装机构上还设置有第二导向装置，所述第二导向装置设置于所述吊装机构的上部；

32、所述移动机构上设置有第二定位部，所述第二定位部与所述第二导向装置相配合，以对所述吊装机构向所述移动机构移动时进行定位导向。

33、在上述方案中，当吊装机构在升降机构的带动下向移动机构靠近时，通过设置于吊装机构的上部的第二导向装置，第二导向装置与设置于移动机构中第二定位部相互配合完成吊装机构与移动机构的水平导向，从而可以使吊装机构准确的移动至移动机构的预定位置，在移动机构带动吊装机构进行移动时，使吊装机构保持稳定的位置，不会发生晃动或位移等情况。

34、在上述技术方案中，更优的，所述第二定位部为所述移动机构的第一中梁；所述第二导向装置包括第二导向面，沿朝向所述第一中梁的方向，所述第二导向面向所述第一中梁的外侧倾斜。

35、在上述方案中，当吊装机构上升时，第二导向装置的第二导向面滑动接触移动机构中的第一中梁，调整吊装机构和移动机构的水平相对位置，引导吊装机构移动至预定位置，并且该结构直接利用了移动机构中的第一中梁的结构，通过设置与其滑动接触的第二导向面，即可完成水平导向，结构简单，易于生产制造。

36、在上述技术方案中，更优的，所述吊装机构上还设有第二中梁，所述第二中梁的位置与所述第一中梁相对设置，所述第二导向装置设置在所述第二中梁上。

37、在上述方案中，通过在吊装机构设置第二中梁，并将第二导向装置设置在第二中梁上，有利于合理利用吊装机构的内部空间。

38、在上述技术方案中，更优的，所述移动机构还包括第二驱动装置和第二传动装置，所述第二驱动装置的输出端连接于所述第二传动装置，所述第二传动装置与所述换电站的轨道滑动连接；所述第二驱动装置驱动所述第二传动装置以带动所述换电站顶吊设备在所述轨道上移动。

39、在上述方案中，通过设置第二驱动装置和第二传动装置，由第二驱动装置提供动力带动第二传动装置转动，从而方便地使移动机构在轨道上移动。

40、在上述技术方案中，更优的，所述第二驱动装置包括第二电机，所述第二传动装置包括轨道轮。

41、在上述方案中，通过设置第二电机以及连接在第二电机的输出端的轨道轮，通过第二电机的转动，带动轨道轮转动，从而使移动机构在轨道上移动，该第二电机结合轨道轮的驱动方式易于实现，电机选型丰富，易于生产和控制生产成本。

42、在上述技术方案中，更优的，所述升降机构还包括第三驱动装置和第三传动装置，所述第三驱动装置的输出端连接于所述第三传动装置，所述第三传动装置与所述吊装机构连接；所述第三驱动装置驱动所述第三传动装置以带动所述吊装机构移动。

43、在上述方案中，通过设置第三驱动装置和第三传动装置，由第三驱动装置提供动力带动第三传动装置转动，从而方便地使吊装机构进行升降。

44、在上述技术方案中，更优的，所述第三驱动装置包括第三电机，所述第三传动装置包括滑轮组与连接绳索。

45、在上述方案中，设置第三电机以及连接在第三电机的连接绳索，以及设置滑轮组承载连接绳索，通过连接绳索向不同方向的卷绕，带动吊装机构升降，该连接结构易于生产，并且电机选型丰富。

46、本实用新型还提供一种换电站，包括主框架和上述任意一项所述的换电站顶吊设备，所述主框架上设置有轨道，所述换电站顶吊设备可移动地设置于所述轨道上；

47、其中，所述主框架下方设置有换电区域和充电区域，所述电动车辆位于所述换电区域内，所述换电站顶吊设备用于将所述电池包在所述充电区域以及所述电动车辆之间进行转移。

48、在上述方案中，换电站中具备设置于主框架的轨道，并在轨道上设置有可以沿轨道移动的换电站顶吊设备，当电动车辆进行换电作业时，换电站顶吊设备从电动车辆的上方拆除待换的电池包，然后再从电动车辆的上方安装换电站内的可用电池包，不仅换电作业方便、迅速，而且可以将电池包安装在电动车辆的上方，使电池包远离地面，更适用于电动农业作业车辆的使用场景。

49、在上述技术方案中，更优的，所述电动车辆的上部设有安装托架，所述电池包的锁止机构与所述安装托架相配合以实现所述电池包与所述安装托架的可拆卸连接；所述换电站顶吊设备的解锁部作用于所述电池包的锁止机构，以使所述锁止机构在解锁状态与锁止状态之间进行切换。

50、在上述方案中，通过在电动车辆的上部设置安装托架，当电池包自上而下吊装到电池包安装托架上后，通过电池包安装托架将电池包安装在电动车辆的上方，使得电池包安装在电池包安装托架上后具有更好的水平度，从而平稳地抵靠在托架本体上，在电动车辆行驶时不易颠覆，稳定性较好，同时，通过锁止机构与安装托架配合，实现电池包牢固固定在安装托架上，在拆除电池包时，解锁部作用于锁止机构，使得锁止机构从锁止位置处解锁，电池包能够方便地从安装托架上解锁并脱离。

51、在上述技术方案中，更优的，所述充电区域内也设有所述安装托架，所述换电站顶吊设备用于将所述电池包在所述充电区域的安装托架以及所述电动车辆上的安装托架之间进行转移。

52、在上述方案中，通过在充电区域内设置与电动车辆上相同结构的安装托架，由于结构的一致性，有利于批量生产安装托架，节约研发时间和生产成本。

53、在上述技术方案中，更优的，所述充电区域包括至少两个充电工位，所述充电工位分别设于所述换电区域的两侧；所述换电站顶吊设备包括第一顶吊设备以及第二顶吊设备，所述第一顶吊设备与所述第二顶吊设备分别设于所述换电区域的两侧，位于存在空闲充电工位一侧的顶吊设备为第一顶吊设备；

54、其中，所述第一顶吊设备用于将所述电动车辆上的待换电池包转移至空闲的所述充电工位，所述第二顶吊设备用于将所述充电工位中的可用的电池包转移至所述电动车辆上。

55、在上述方案中，通过设置两台顶吊设备，其中一台负责从电动车辆上拆除待换的电池包并移动该电池包至空闲充电工位进行充电作业，另一台负责将抓取换电站内的可用电池包并将该可用电池包安装在电动车辆上，两台顶吊设备同时作业，有利于进一步提高换电效率。

56、与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：通过将换电站顶吊设备的移动机构可移动安装在换电站的轨道上，使得换电站顶吊设备可以快速的移动，通过使用升降机构使得吊装机构能够在移动机构下方沿垂直方向移动，从而能够从电动农业作业车辆的上方拆卸和/或安装电池包架，并且，在吊装机构上设置有若干解锁部，并与电池包的锁止机构对应设置，在吊装机构抓取电池包架之前，吊装机构垂直向下移动，解锁部作用于电池包上的锁止机构，使锁止机构从预定锁止位置移动至预定解锁位置，以解锁电池包；在吊装机构释放电池包之后，吊装机构垂直向上移动，原本与锁止机构的所抵接的解锁部跟随吊装机构向上移动，离开锁止机构，即解锁部与电池包上的锁止机构分离，锁止机构从回复至预定锁止位置移动，电池包锁止。上述换电站顶吊设备从车辆的上方拆卸和/或安装电池包架，满足从上方替换电池的作业要求，并且，该换电站顶吊设备在吊装电池包的过程中结合利用吊装机构的移动方向，将解锁过程结合在吊装机构的下降过程中，将锁止过程结合在吊装机构的上升过程中，快速完成电池包的锁止和解锁，通过设置解锁部与锁止结构形成联动，改变锁止机构上的受力情况，方便地解锁和锁止作业，无需进行独立的解锁或锁止操作，操作简单，节约能源，减少换电工作时间，提高换电效率。