模块化的换电设备及换电站的制作方法

本技术涉及一种模块化的换电设备及换电站。

背景技术：

1、随着新能源车辆的发展与普及，电池包快换技术也随之发展迅速。在现有技术中，由于乘用车的电池一般放置在车辆底部，因而对乘用车进行换电是依靠换电小车载着电池驶入车辆底部实现的。然而，针对大型车辆而言，例如重型卡车，车体以及载货重量很大，导致大型车辆对电池包的容量需求更高，这就意味着大型车辆需要装载的电池包也很大。因此，现有技术中，新能源系列的大型车辆都是通过顶吊的方式将较大的电池包固定在车辆的大梁上，一般是紧邻驾驶室设置，这导致在行使过程中以及顶吊换电过程中，给驾驶员和车辆本身带来较大的安全隐患；而且，若电池发生故障等，则会直接对驾驶员造成人身损害。

2、因此，针对大型车辆，急需一种更安全可靠的换电模式，例如从车辆底部对重型卡车进行换电。然而，目前乘用车所用的换电小车结构难以适配重型卡车进行换电，特别是车辆在进入换电位置并不能保证完全行驶到位，对于乘用车来说，可以通过举升乘用车的方式进行车辆位置的调整，而重型卡车由于自重及装载货物的关系，无法采用举升的手段解决。因此，需要研发人员研发一种适配于重型卡车的体积大、重量重的电池包，且可自行调整位置以与电池包对位的底盘换电式的换电设备。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中重型卡车换电的安全性不足、以及换电车辆停靠停放不到位造成换电设备与换电车辆位置不对应而无法换电的缺陷，提供一种模块化的换电设备及换电站。

2、本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、一种模块化的换电设备，用于换电车辆进行底盘式换电，所述换电设备包括：

4、框架模块，包括两个相对的横梁和两个相对的纵梁共同围设形成的框架结构，所述框架模块还包括平行于所述纵梁并与所述横梁相连的两个分隔板，沿所述框架模块的长度方向设置，所述分隔板将所述框架分隔成中间区以及对称设置在所述中间区两侧的侧部区；

5、移动模块，设置在所述侧部区并与所述框架模块相连，所述移动模块可调整所述换电设备的行走方向并带动所述换电设备行走从而使得所述换电设备可在任意方向上行走；

6、举升模块，设置在所述分隔板上且所述举升模块的至少部分位于所述中间区；

7、换电平台，设置在所述中间区内并与所述举升模块相连，使得可被所述举升模块举升而相对所述框架模块升降以为所述换电车辆更换电池。

8、在本方案中，提供了一种底盘式的换电设备，可以从重型卡车的底部进入对车辆进行换电以提高换电的安全性。同时，采用这种结构形式，将换电设备采用模块化设置，便于在换电设备的各个模块上安装所需部件，提高安装效率，同时将各模块设置成一体成型结构，结构紧凑，且便于工作人员对于框架模块内部组件的组装与集成，也缩短了框架模块的生产周期，同时便捷了工作人员的拆卸和修配，增强了换电设备应用的灵活性和广泛性，使得换电设备的适用性更强。另外，移动模块设置为可以调整换电设备的行走方向，使得在不用挪动重型卡车的情况下，通过调整换电设备的行走方向完成与重型卡车的电池包对位，从而实现换电设备与电池包的精确定位，提高换电效率。

9、较佳地，所述移动模块包括：

10、多个驱动轮组，沿所述框架模块的长度方向设置，每个侧部区至少设置有一个所述驱动轮组，每个所述驱动轮组可单独驱动。

11、在本方案中，采用这种结构形式，将至少两个驱动轮组设置在换电设备的行走方向的两端的中间位置处，则方便以行走方向上的两端的中心线上的点为中心调整换电设备的旋转角度，从而实现迅速与换电车辆上的电池包准确定位。同时，每个驱动轮组单独驱动使得换电设备的驱动力更强，能确保换电设备满足重型卡车的电池包的承载和转运要求。

12、较佳地，每个所述驱动轮组可水平旋转地连接于所述框架模块，使得所述驱动轮组可调节行走方向以实现所述换电设备可在任意方向上行走。

13、在本方案中，采用这种结构形式，该换电设备的至少两个驱动轮组通过自身的水平旋转可以调整换电设备的行进方向，同时各个驱动轮组被单独地驱动，所以各个驱动轮组之间可形成速度差，进而实现驱动轮组与换电设备之间的水平旋转而改变换电设备的行走方向，这样换电设备可以按需调节自身的停靠姿态和停靠位置以与需要换电的换电车辆形成精确定位。

14、较佳地，所述框架模块还包括分别位于两个侧部区的两个安装板，每个所述安装板沿所述框架模块的长度方向的两端分别与位于同一个侧部区内的所述分隔板和所述纵梁相连，所述驱动轮组安装于所述安装板上。

15、在本方案中，采用这种结构形式，可以增强框架模的连接强度，方便驱动轮组的安装以及便于增强驱动轮组安装在换电设备上的稳定性，同时，驱动轮组位于换电设备沿长度方向的两端，可以起到平衡和支撑换电设备的运行。

16、较佳地，所述驱动轮组包括通过驱动电机驱动旋转的行走轮、用于安装所述行走轮的安装支架、以及连接于所述安装支架和所述安装板之间的旋转单元，通过所述旋转单元使所述行走轮相对所述安装板发生旋转来调节所述换电设备的行走方向，以使所述换电设备与换电车辆对位。

17、在本方案中，采用上述结构形式，安装支架为行走轮提供装配空间，空间布局合理；且行走轮可事先装配在安装支架上，便于提高装配效率。其次，通过设置旋转单元使得行走轮发生旋转，进而实现换电设备的行走方向的调节；进一步地，实现换电设备的万向移动，便于调整换电设备运动至预设位置，从而实现换电设备相对于换电车辆之间的精确定位，进一步提高电池包拆装效率。

18、较佳地，所述行走轮的数量为两个，两个所述行走轮同轴设置于所述安装支架上并且分别由独立设置的所述驱动电机驱动，以通过控制两个所述行走轮之间的速度差实现调节所述换电设备的行走方向。

19、在本方案中，采用这种结构形式，行走轮被对应的驱动电机单独驱动，至少一对行走轮之间可以形成速度差，以实现驱动轮组自身的水平旋转；进一步地，能够实现转动的驱动轮组在行走过程中，调整换电设备的移动角度，而确保换电设备运动至设定的停靠点。

20、较佳地，所述移动模块还包括多个辅助轮，沿所述框架模块的长度方向在每个所述驱动轮组的两侧均各自至少设置有一个辅助轮。

21、在本方案中，采用这种结构形式，通过驱动轮组两侧均设置辅助轮，提高换电设备的平衡性，以及换电设备承载电池包的能力，以适配重型卡车的需求。

22、较佳地，所述辅助轮安装于所述横梁，且所述辅助轮设置为行走方向可调并具有缓冲单元使得其在高度方向上可缓冲。

23、在本方案中，采用这种结构形式，通过多个辅助轮对换电设备形成有效支撑，从而避免换电设备在行走过程中失衡。同时，缓冲单元的设置有效缓冲了行走过程中行走不平稳时对换电设备的冲击，提高换电设备行走的平稳性。

24、较佳地，所述举升模块的数量为两个，两个所述举升模块对称的设置在所述换电平台的两侧。

25、在本方案中，采用这种结构形式，两个举升模块在驱动换电平台时，能够分散支撑换电平台的支撑力，增加与换电平台的接触点，进而可以增强换电平台承载电池包时在高度方向上移动的平稳性和稳定性，避免换电平台的受力不均而导致电池包的损坏。

26、较佳地，所述举升模块包括：

27、驱动机构，设置在所述分隔板远离所述换电平台的一侧且位于所述侧部区内，用于给所述举升模块提供升降所述换电平台的动力；

28、举升机构，设置在所述分隔板靠近所述换电平台的一侧且位于所述中间区内，与所述换电平台连接以带动所述换电平台沿着所述框架模块的高度方向升降；

29、传动机构，贯穿设置在所述分隔板上，所述传动机构连接于所述驱动机构和所述举升机构之间以使得所述驱动机构可驱动所述举升机构升降。

30、在本方案中，采用这种结构形式，通过设置举升机构和传动机构，保证了举升模块带动换电平台运行移动的稳定性。同时，在驱动机构和举升机构之间设置传动机构，保证了驱动机构和举升机构运行的同步性和二者运行的稳定性，并且可通过调控驱动机构的运行更改举升机构的运行速比，保证了换电平台通过两侧的举升机构调控升降的一致性。同时，以分隔板作为基础设置举升模块的各部件，使得举升模块整体结构紧凑。

31、较佳地，所述传动机构包括：

32、连接部，所述连接部一端套设于所述驱动机构的动力输出轴上，另一端穿过所述分隔板延伸至所述中间区；

33、传动部，所述传动部位于所述中间区且设置于分隔板上，所述传动部与所述连接部的另一端相连从而可被所述驱动机构驱动而沿着所述框架模块的宽度方向前后移动；

34、所述举升机构包括：

35、举升件，所述举升件一端与所述传动部相连，另一端与所述换电平台相连，所述传动部在宽度方向前后移动过程中带动举升件以使得所述换电平台可相对所述框架模块沿高度方向升降。

36、在本方案中，采用这种结构形式，通过在驱动机构和分隔板上分别设置相互联动并可同步作直线运动的连接部和传动部，精准、稳定地实现了驱动机构带动举升机构的动力转化，实现方式更为便捷简单。同时，通过设置举升件，以实现了换电平台升降运行的平稳性和可靠性，从而使得换电设备可升降至适合拆装电池的位置对换电车辆上的电池进行拆装。进一步，还可以进一步实现换电平台升降到不同的高度上，满足不同高度的汽车底盘，增强使用的普遍性。

37、较佳地，所述连接部包括：

38、定位结构，所述定位结构套设在所述驱动机构的动力输出轴，并与所述动力输出轴螺纹连接，使得所述定位结构沿所述动力输出轴的延伸方向可移动；

39、两个凹陷部，沿所述定位结构的移动方向，两个所述凹陷部对称设置在所述定位结构的两侧，并容纳所述定位结构对应两侧的凸起，且所述凸起向远离所述定位结构的方向延伸并不超过所述凹陷部的最大厚度；

40、限位板，位于所述连接部靠近所述传动部的一侧并与所述分隔板沿所述定位结构的移动方向可滑动连接，所述限位板的一端与两个所述凹陷部连接，另一端穿过所述分隔板与所述传动部连接。

41、在本方案中，采用这种结构形式，通过定位结构、凹陷部与限位板之间互相配合，使得传动部随定位结构同向移动，以及确保传动的可靠性和稳定性。同时，采用凹陷部限位固定定位结构的两个凸起，这种凹凸结构仅在运动方向上限位，在实现增强连接部沿动力输出轴的延伸方向直线运动的传动效果的同时保证了定位结构在非运动方向上的自由度，同时凸起向远离定位结构的方向延伸并不超过凹陷部的最大厚度，这样结构形式也避免了定位结构与凹陷部的接触导致凸起对连接部在直线方向上运动的干涉。

42、较佳地，在所述定位结构的移动方向上，所述凸起的至少一侧与所述凹陷部间隙配合；和/或，在所述定位结构的移动方向上，所述凸起与所述凹陷部相接触的侧壁设置为圆弧面，所述圆弧面以所述凸起的延伸方向为轴线方向。

43、在本方案中，采用这种结构形式，使得凸起没有完全固定在凹陷部内，在不影响传动性能的前提下，能够方便的安装和拆除，也能够方便的在凹陷部内进行转动等其他无关直线运动方向的运动，方便对其进行调整；以及凸起与凹陷部接触的侧壁采用圆弧面结构，可以使得即使由于装配误差导致凸起与凹陷部在绕凸起轴线的旋转方向上有一定的偏差，对直线运动方向上凸起与凹陷部之间的间隙也始终能够保持相等，降低了装配要求，并且保证了定位结构与传动部之间传动的一致性。

44、较佳地，所述传动部包括相啮合的齿轮和齿条，所述齿条可移动的设置于所述分隔板上，且所述齿条与所述限位板的另一端设置的齿块相卡合固定使得所述齿条可被所述驱动机构驱动而沿着所述框架模块的宽度方向前后移动；所述齿轮与所述举升件相配合使得所述齿条前后移动中带动所述齿轮转动，所述举升件随所述齿轮转动而驱动所述换电平台升降。

45、在本方案中，采用这种结构形式，通过齿轮和齿条相啮合增强传动的精密性，保证了齿轮和驱动机构运行的同步性，同时可通过调控驱动机构的动力输出轴的运行更改齿轮转动的速比，进一步地，齿轮和齿条相啮合也保证了齿轮运行的平稳性，进而保证了换电平台升降的平稳性。同时，通过齿块与齿条卡合固定，提高了连接部与传动部之间的可靠性以及同步性。

46、较佳地，所述齿轮的数量为两个，两个所述齿轮沿所述齿条的延伸方向间隔设置并位于所述齿条的两端且与所述举升件同轴设置。

47、在本方案中，采用这种结构形式，在换电平台沿着纵梁延伸方向的一侧上设置两个齿轮，多个齿轮在驱动换电平台时，能够平衡换电平台的受力，增加与换电平台的接触点，进而可以增强换电平台承载电池包时在高度方向上移动的平稳性和稳定性，避免换电平台的受力不均而导致电池包的损坏。

48、较佳地，所述举升机构还包括：

49、导向件，所述导向件至少有两个，沿所述框架模块的长度方向和/或宽度方向设置于所述换电平台的两侧用于引导所述换电平台的升降。

50、在本方案中，采用这种结构形式，在换电平台相对的两侧或者四周通过设置导向件，以实现了换电平台升降运行的平稳性和可靠性，从而使得换电设备可升降至适合拆装电池的位置对换电车辆上的电池进行拆装。进一步，还可以进一步实现换电平台升降到不同的高度上，满足不同高度的汽车底盘，增强使用的普遍性。

51、较佳地，所述导向件包括互相铰接的第一连杆和第二连杆，

52、所述第一连杆一端可转动地连接于所述分隔板，另一端可滑动地连接于所述换电平台；

53、所述第二连杆一端可滑动地连接于所述换电平台，另一端可转动地连接于所述分隔板，从而所述导向件可在换电平台升降过程中随其展开或收拢以引导所述换电设备在高度方向上升降。

54、在本方案中，采用这种结构形式，增强导向件连接在分隔板和换电平台上的灵活性，使得换电平台所升的高度是可调节的，满足了换电平台对不同底盘高度的电动车辆进行换电，进而增强了换电设备适用的广泛性。同时，这种结构的导向件的整体高度较低，有利于整个换电设备高度的降低，因为底盘式换电情况下，车底空间有限，以及重型卡车的电池包尺寸较大，需要低高度的换电设备来适配。

55、较佳地，所述换电平台包括：

56、支撑框架，位于所述换电平台的底部，所述支撑框架在朝向所述分隔板的侧壁设有与所述举升模块相配合的配合部，使得所述支撑框架可被所述举升模块驱动而升降；

57、以及，分别位于所述支撑框架的上方并与所述支撑框架可移动连接的第一层板和第二层板，所述第一层板位于所述第二层板上方，

58、所述第一层板设有用于与所述换电车辆上的电池包进行定位的电池定位柱和用于对电池包解锁的解锁机构；

59、所述第二层板上设有用于与换电车辆进行定位车辆定位柱；所述第二层板沿所述框架模块的宽度方向具有延伸出所述框架模块的伸出部，所述车辆定位柱设置于所述第二层板的伸出部。

60、在本方案中，采用这种结构形式，进一步的增强了电池包和换电车辆底盘连接的精准度，提高电池更换的过程中，电池和换电车辆底部的吻合度，保障了电池连接在换电车辆上的紧固性，同时仅将第二层板设置伸出部，使得整个换电设备其他区域的尺寸无需增加，便满足与电池包定位的可能，节约成本。进一步地，通过使得第一层板和第二层板在水平方向上和高度方向上错位布置，使得第一层板和第二层板之间的高度落差能够进一步降低，甚至不存在高度落差，从而实现降低整个换电平台的目的，使得换电设备的高度进一步被压缩，以满足重卡换电的最低高度需求。同时，分别在第一层板和第二层板上设有电池定位柱和车辆定位柱分别与电池包和换电车辆进行对应的定位，使得换电设备可以精确定位到电池包，从而可以有效进行电池拆卸和安装。

61、较佳地，所述支撑框架上设有导向机构和移动机构，所述导向机构包括平行于所述分隔板的延伸方向的导轨和设置于所述导轨上的两个第一滑块和两个第二滑块，所述第一滑块连接于所述第一层板，所述第二滑块连接于所述第二层板，沿加解锁方向，两个所述第一滑块分别设置于两个所述第二滑块的前侧和后侧；

62、所述第二层板沿导轨延伸方向的长度短于所述第一层板或所述第二层板沿所述导轨延伸方向的至少一端设有避让区域以便于所述第一层板与两个所述第一滑块连接；

63、所述移动机构包括：

64、第一移动单元，所述第一移动单元设置于所述支撑框架上，并连接和驱动所述第一层板沿所述导轨的延伸方向往复移动；

65、第二移动单元，与所述第一移动单元并排设置，所述第二移动单元设置于所述支撑框架上，并连接和驱动所述第二层板沿所述导轨的延伸方向往复移动；

66、所述第二层板设有避让凹槽以供所述第一层板的连接件穿过并与所述第一移动单元连接。

67、在本方案中，采用这种结构形式，通过支撑框架同时承载第一层板和第二层板，且通过将第二层板与第一层板的尺寸设计为不同，或者在第二层板设置避让区域，便于第一层板和第二层板分别通过不同滑块连接至单个导轨上，有效减少导轨数量，节约空间，满足导向机构与第一层板和第二层板在结构紧凑、降低组件高度方面的设计需求。同时，将支撑框架上驱动第一层板和第二层板移动的第一移动模单元和第二移动单元并排布置，且第二层板设置避让凹槽便于位于第二层板上方的第一层板与第一驱动单元连接，使得移动机构与第一层板和第二层板的连接方便，满足结构紧凑、降低组件高度方面的设计需求，进而进一步实现整个换电设备高度的降低。

68、较佳地，所述横梁包括对应所述伸出部的第一区域和位于所述伸出部两侧的第二区域，所述第一区域的高度低于所述第二区域的高度，使得所述换电平台未被举升时，所述第一层板低于所述第二区域。

69、在本方案中，采用这种结构形式，第一区域即中间区相对第二区域即侧部区在高度方向上存在落差，使得中间区在高度方向上有更大的容配空间，增大了换电平台在高度方向上的压缩限度，进一步地满足了重卡换电的最低高度需求。

70、一种换电站，包括如上任意一项所述的模块化的换电设备。

71、本实用新型的积极进步效果在于：该模块化的换电设备提供了一种底盘式的换电设备，可以从重型卡车的底部进入对车辆进行换电以提高换电的安全性。同时，将换电设备采用模块化设置，便于在换电设备的各个模块上安装所需部件，提高安装效率，同时将各模块设置成一体成型结构，结构紧凑，且便于工作人员对于框架模块内部组件的组装与集成，也缩短了框架模块的生产周期，同时便捷了工作人员的拆卸和修配，增强了换电设备应用的灵活性和广泛性，使得换电设备的适用性更强。另外，移动模块设置为可以调整换电设备的行走方向，使得在不用挪动重型卡车的情况下，通过调整换电设备的行走方向完成与重型卡车的电池包对位，从而实现换电设备与电池包的精确定位，提高换电效率。