技术领域
[0002] 本发明涉及换电领域，特别涉及一种换电站。
相关背景技术
[0003] 随着新能源在近几年的高速发展，储能领域得到了世界各国的重视，无论是电动车辆还是储能站都得到了长足的发展。
[0004] 目前的电动车辆主要包括直充式和快换式两种。其中快换式因其具有电动化、网联化、智能化和共享化的特点，解决了目前电动车辆加电续航和电池包寿命问题而备受追捧。但是快换式需要通过借助于换电站才能实现电池包快速更换。目前，换电站主要包括换电室和充电室，电动车辆停放在换电室内进行换电，换电机器人穿梭于换电室与充电室之间，以实现换电室与电动车辆之间电池包的更换。从电动车辆上卸下来的电池包则放入充电室的一个充电仓内进行充电。
[0005] 首先，电池包充电时偶发故障，严重的可能会在充电架上燃烧甚至爆炸，损坏充电架的结构并影响到充电架上的其他电池包，带来较大的损失。为避免异常电池包影响到充电架上的其他电池包，通常会将异常电池包从充电架上取出并运送到远离充电架的安全区域进行处理。现有的换电站中，将异常电池包运离充电架过程如下：首先需要转运设备将异常电池包从充电架上取出，然后将异常电池包放到换电机器人上，再采用起重设备将异常电池包从换电机器人上取出放到其他运输设备上运离充电架或换电站，过程繁复，处理时间较长，可能导致异常电池包来不及运离充电架或换电站就发送燃烧甚至爆炸。
具体实施方式
[0103] 下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。
[0104] 实施例一
[0105] 图1为实施例的换电站的内部布局示意图。
[0106] 该换电站包括设在中间的载车平台200和分别设于该载车平台200的两侧的两个充电区域300(也可仅载车平台200的一侧设置充电区域300，本实施例中为充电室)以及位于换电站外部的车辆等待区域(主要指供驶入或驶出载车平台200的车辆等待的区域)。换电站还设有换电设备100及供换电设备100移动的第一通道400和第二通道500，换电设备100通过第一通道400或第二通道500往返于载车平台200、充电区域300和等待区域之间，用于拆卸、安装和运输车辆900的电池包。
[0107] 载车平台200用于承载待更换电池包的车辆900，换电车辆900驶入换电站并停靠于载车平台200，由换电设备100拆卸车辆900上待充电的旧电池包并安装充满电的新电池包，换电设备100在拆卸下车辆900上的旧电池包后，将其运输到充电区域300中进行充电，若电池包出现问题，换电设备100则将该问题电池包沿着第二通道500移出至换电站外，以免该问题电池包燃烧或爆炸对换电站内部的其他电池包或车辆造成损坏。
[0108] 充电区域300中设置有充电架、电池转运设备(升降机或码垛机)等设备，充电架用于容纳电池包并对其进行充电，电池转运设备用于与换电设备100交换电池包，并将电池包从充电架中取出或放入。
[0109] 如图5、6、8所示，本实施例的换电设备100，包括第一滚轮组110和第二滚轮组120，第一滚轮组110用于驱动换电设备100沿第一方向(图8中第一方向A)移动，第二滚轮组120用于驱动换电设备100沿第二方向(图8中第二方向B)移动。第一方向和第二方向沿水平方向相交。
[0110] 本实施例中，换电设备100为一种用于对车辆进行换电操作，并可以承载电池包并移动的换电小车，第一水平方向和第二水平方向都位于同一水平面上并且相互之间不为平行状态，在本实施例中，二者之间相互垂直。第一滚轮组110和第二滚轮组120分别朝向第一方向和第二方向设置，换电设备100通过两滚轮组可分别沿相互垂直的第一方向或第二方向运动，实现在同一水平面的两个预设方向位移。
[0111] 换电设备100通过第一滚轮组110和第二滚轮组120可分别沿非平行的第一方向和第二方向移动，无需借助其他移动设备辅助即可实现电池包的不同路径运输，节省了运输流程，减少了运输时间，也降低了换电站成本，增加了换电设备100的等待、避让位置，提高了多个换电设备100协同工作的效率和安全性。特别是在对异常电池包的处理时，采用该换电设备100可以直接承载异常电池包以运送出换电站，减少运输时间，以尽可能在异常电池包未燃烧或未爆炸前运送出换电站，提高了换电站整体的安全性。此外，还可以将电池包运入或运离换电站，以方便对换电站内的电池包的替换。
[0112] 本实施例中，还通过采用具有上述结构的换电设备100，增加了换电设备100的等待、避让位置，使得换电站可以同时具有两个或多个换电设备100，当一个换电设备100通过第一滚轮组110移动时，其他换电设备100可以通过第二滚轮组120沿不同于第一滚轮组110的移动路径至等待、避让位置，以此提高了多个换电设备100在同一换电站内协同工作的效率和安全性。
[0113] 如图5、6所示，本实施例的换电设备100可在第一状态和第二状态之间切换。在第一状态时，第一滚轮组110的滚动面接触地面，第二滚轮组120的滚动面不接触地面，在第二状态时，第二滚轮组120的滚动面接触地面，第一滚轮组110的滚动面不接触地面。
[0114] 本实施例中，第一状态时，换电设备100只有第一滚轮组110接触地面，换电设备100仅通过第一滚轮组110驱动其移动，以保证换电设备100仅沿第一方向移动而不受第二滚轮组120的影响。第二状态时，换电设备100只有第二滚轮组120接触地面，换电设备100仅通过第二滚轮组120驱动其移动，以保证换电设备100仅沿第二方向移动而不受第一滚轮组
110的影响。
[0115] 通过切换第一滚轮组110和第二滚轮组120的状态，以确保同一时间内仅通过第一滚轮组110沿第一方向移动或者仅通过第二滚轮组120沿第二方向移动，使得换电设备100在一个滚轮组运作使其沿一个方向移动时，另一个滚轮组不会干扰其工作，使得换电设备100的移动更为稳定。
[0116] 如图6所示，第二滚轮组120可升降地连接于换电设备100，换电设备100通过升降第二滚轮组120的方式在第一状态和第二状态之间切换。
[0117] 在本实施例中，第二滚轮组120设置在第一滚轮组110的上方，通过升降装置150来升起或降下。当升降装置150未降下第二滚轮组120时，第一滚轮组110的高度低于第二滚轮组120，此时换电设备100为第一状态，第一滚轮组110接触地面而第二滚轮组120远离地面。当升降装置150降下第二滚轮组120时，第二滚轮组120的高度则低于第一滚轮组110，此时换电设备100为第二状态，第二滚轮组120接触地面而第一滚轮组110远离地面。
[0118] 在其他实施例中，也可以设置第一滚轮组110为可升降地。
[0119] 在其他实施例中，还可以设置第一滚轮组110和第二滚轮组均为可升降地。
[0120] 通过升降方式来切换第一滚轮组110和第二滚轮组120的状态，可以更为便捷的实现滚轮组与地面接触的状态切换，使得换电设备100的移动状态切换简单，易于实现。
[0121] 如图5、6所示，第一滚轮组110包括沿换电设备100第一侧面和第二侧面设置的第一侧轮和第二侧轮，第一侧面和第二侧面均平行于第一方向。第二滚轮组120包括沿换电设备100第三侧面和第四侧面设置的第三侧轮和第四侧轮，第三侧面和第四侧面均平行于第二方向。
[0122] 在本实施例中，换电设备100为长方形结构，具有两两相平行的面，第一滚轮组110设置在相对的两个面上，第二滚轮组120设置在另外两个面上。每个滚轮组都包括四个滚轮，分别位于相对的两个侧面上。
[0123] 第一滚轮组110包括设置在换电设备100两侧的第一侧轮和第二侧轮，两组侧轮设置在平行于第一方向的两个侧面上，使得第一滚轮组110可驱动换电装置沿第一方向移动。
[0124] 在其他实施例中，滚轮数量也不局限于每一侧面为两个滚轮。
[0125] 如图5至7所示，第一侧轮为槽轮130，槽轮130的滚动面开设有滑槽131，第二侧轮为平滑轮140，平滑轮140的滚动面为光滑平面。第三侧轮为槽轮130，槽轮130的滚动面开设有滑槽131，第四侧轮为平滑轮140，平滑轮140的滚动面为光滑平面。
[0126] 在本实施例中，每一滚轮组都有一侧为槽轮130而另一侧为平滑轮140，槽轮130中部有一凹槽，在使用时，槽轮130通过凹槽卡设在相应的轨道上，而平滑轮140则设置于另一侧的轨道表面。
[0127] 第一滚轮组110和第二滚轮组120的一侧滚轮设置为槽轮130可以通过设置轨道等方式将槽轮130卡设于轨道上，以对换电设备100的移动方向进行导向，使得换电设备100的移动更为稳定。特别当每个滚轮组中仅一侧滚轮为槽轮时，可以避免换电设备沿轨道移动时，槽轮和轨道卡死的情况发生。
[0128] 在其他实施例中，也可每个滚轮组中的两组侧轮都设置为槽轮130或者都设置为平滑轮140。
[0129] 如图7所示，第一侧轮的滑槽131的槽底直径与第二侧轮的滚动面的直径相同。第三侧轮的滑槽131的槽底直径与第四侧轮的滚动面的直径相同。
[0130] 在本实施例中，沿槽轮130的槽底形成的圆的直径和另一侧的平滑轮140相同，搭配轨道时，两侧轨道的上表面也为相同高度。
[0131] 第一侧轮的槽底直径与第二侧轮的直径相同，对应采用上表面齐平的轨道便可使得换电设备保持水平，轨道的安装简单、方便。
[0132] 如图2、3所示，本实施例的换电站包括载车平台200和换电设备100，载车平台200用于承载驶入换电站的车辆900并对所车辆900进行换电作业，载车平台200包括平台本体210，平台本体210下方设有沿第一方向延伸的第一通道400和沿第二方向延伸的第二通道
500，第一通道400和第二通道500交汇，换电设备100设于第一通道400或第二通道500上或第一通道400和第二通道500的交汇区域。
[0133] 在本实施例中，载车平台200高于地面，车辆900驶入换电站后停在该载车平台200上以便换电设备100对该车辆900进行换电作用。第一通道400和第二通道500都设置在该载车平台200下方，且两通道相互垂直，换电设备100则可沿第一通道400和第二通道500行驶，并通过第一通道400和第二通道500的交汇区域，在第一通道400和第二通道500之间流转。
[0134] 换电站用于对车辆进行换电，车辆驶入换电站后在换电站内的载车平台200的平台本体210上通过换电设备100进行换电作业，换电设备100则可以通过切换运动状态(即第一滚轮组110与轨道接触的状态或者第二滚轮组120与轨道接触的状态)在第一通道400或第二通道500上移动。实现电池包的取出、安装、拆下和运输存放。换电设备100的运动更为简单，高效，无需借助其他设备辅助，成本更低。
[0135] 如图1至8所示，第一方向垂直于车辆900在载车平台200上的行驶方向，第二方向平行于车辆900在载车平台200上的行驶方向。
[0136] 在本实施例中，载车平台200一端对应换电站的出口，一端对应换电站的入口，车辆900自入口进入换电站经过载车平台200后自出口离开换电站。第一方向则与车辆900的形式行驶方向相垂直，换电设备100则可沿第一方向移动至载车平台200下方对载车平台200上的车辆900进行换电作用，其移动路径不会与车辆900移动路径重合，因此不会对车辆
900的移动产生干扰。第二方向则与换电站的出入口相同，换电设备100可以沿第二方向驶入或驶出换电站，以便将电池包运入或运出换电站。
[0137] 第一方向垂直于换电站内的车辆900的行驶方向，以方便换电设备100垂直车辆900行驶方向运动，进行电池包取出并换至车上的操作。第二方向平行于车辆900的行驶方向，更方便换电设备100将电池包从换电站经过换电站出入口运入或运出换电站。
[0138] 如图2、3所示，平台本体210设有换电口211，第一通道400连通换电站的充电区域300和换电口211，第二通道500连通换电站的等待区域和换电口211。
[0139] 在本实施例中，充电区域300设置在载车平台200的两侧，换电口211开设在载车平台200的平台本体210上。第一通道400沿第一方向延伸就可连通该充电区域300和载车平台200上的换电口211。可以通过该通道将换电区域的电池包运输至换电口211安装至车辆
900，也可以在换电口211将车辆900的电池包拆下运输至充电区域300。等待区域为车辆驶入或驶出载车平台200的等待位置，通常设置在载车平台200沿车辆行驶方向的两侧，第二通道500沿第二方向延伸就可连通该等待区域和载车平台200上的换电口211。
[0140] 平台本体210上开设有换电口211，换电设备100通过该换电口211对车辆900进行换电作业，第一通道400分别连通换电站的充电区域300和换电口211，换电设备100通过第一通道400将电池包取出并换至车辆900上或者将车辆900上取下的电池包运送至充电区域300。第二通道500分别连通等待区域和换电口211，等待区域指车辆等待驶入或驶出换电位的区域，通过设置第二通道500，换电设备100可以承载着电池包运入或运出出换电站。
[0141] 如图2、3、8所示，第一通道400包括第一导轨，换电设备100通过第一滚轮组110承载于第一导轨。第二通道500包括第二导轨，换电设备100通过第二滚轮组120承载于第二导轨。
[0142] 在本实施例中，通道内设有导轨，换电设备100则在导轨上运行。换电设备100的侧轮则分别与各导轨接触并在导轨上移动。
[0143] 第一通道400和第二通道500通过第一导轨和第二导轨与换电设备100连接，换电设备100的第一滚轮组110和第二滚轮组120连接在第一导轨和第二导轨上，并在导轨上移动，以实现对换电设备100的移动路径的导向，使得换电设备100可以承载着电池包沿预设路径行驶。
[0144] 如图8、9所示，第一导轨包括平行设置的第一轨道410和第二轨道420。第二导轨包括平行设置的第三轨道510和第四轨道520。第一轨道410、第二轨道420、第三轨道510和第四轨道520交叉设置。
[0145] 在本实施例中，每个导轨都包含相平行的两条轨道，第一导轨和第二导轨垂直设置，二者相互交叉，其交点则正好位于平台本体210的换电口211位置。
[0146] 两导轨分别对应滚轮组的两组侧轮，可使得换电设备100的移动更平稳，同时轨道之间交叉设置，可以方便换电设备100切换轨道。
[0147] 图8示出了本实施例中，呈井字形交叉设置的两导轨。在其他实施例中，两导轨还可以呈开字形交叉设置，或者两导轨在换电口211的位置交叉，并以该交叉点为端点，分别沿第一方向的一侧和沿第二方向的一侧延伸。各种导轨的交叉设置具体根据换电站的需求决定，适用范围广。
[0148] 如图8所示，第一轨道410上开设有间隔的第一通口411和第二通口412，第二轨道420上开设有间隔的第三通口421和第四通口422，第三轨道510依次穿过第一通口411和第三通口421，第四轨道520依次穿过第二通口412和第四通口422。
[0149] 在本实施例中，第一轨道410和第二轨道420在与第三轨道510和第四轨道520相交的位置，都开设有不同的通口来供第三轨道510和第四轨道520穿过。
[0150] 第三轨道510通过开设在第一轨道410和第二轨道420上的通口与第一轨道410和第二轨道420交叉设置，第四轨道520通过开设在第一轨道410和第二轨道420上的通口与第一轨道410和第二轨道420交叉设置，可以方便换电设备100切换轨道，而且结构简单，安装方便。提供一种交叉设置轨道的优选实施方案。
[0151] 如图8、9所示，第三轨道510和第一轨道410交叉位置上开设有沿所述第一轨道方向的第一通过槽511，或者第四轨道520和第一轨道410的交叉位置上也开有第二通过槽(其结构与第一通过槽511相同，图中未示出)。第一通过槽511的宽度与在第一轨道410上滚动的第一滚轮组110的槽轮130宽度对应，第一通过槽511、第二通过槽的宽度与第一滚轮组110的槽轮130的宽度对应。
[0152] 在本实施例中，各个轨道根据不同情况开设相应的通过槽，其宽度则正好能使采用槽轮的第一侧轮夹持在第一轨道410上移动时通过第一通口411。
[0153] 如图9所示，第一通过槽511、第二通过槽内均可设有支撑块512，支撑块512设于上述槽的槽底，支撑块512的上表面与第一轨道410或者第三轨道510的上表面齐平。
[0154] 在本实施例中，支撑块512呈方块状，由槽底表面向上延伸形成。
[0155] 支撑块512设于槽内，支撑块512的上表面与其对应的轨道的上表面齐平，用于支撑从对应轨道上移动的槽轮130，当槽轮130通过第一通过槽511时，支撑块512嵌入滑槽131，支撑块512的上表面抵住滑槽131底部使得槽轮130平稳通过。
[0156] 如图1至9所示，第一滚轮组110和第二滚轮组120的滚轮包括槽轮130和平滑轮140，槽轮130的滑槽131的槽底的直径与平滑轮140的滚动面的直径相同，第一轨道410、第二轨道420、第三轨道510和第四轨道520的上表面齐平。
[0157] 在本实施例中，第一轨道410、第三轨道510(如图9所示，第一轨道410、第三轨道510具体可采用倒T型轨)用于与槽轮130配合，其中部凸起，并可嵌入至槽轮130中与槽底相接触。两边则较低，与槽轮130的外圆周面相接触。第二轨道420、第四轨道520则用于和平滑轮140配合，其上表面为平滑表面。第二轨道420、第四轨道520的上表面与第一轨道410、第三轨道510凸起的上表面位于同一水平面。
[0158] 当槽轮130滑槽131槽底直径与平滑轮140的滚动面直径相同时，各轨道的上表面都为同一平面，可以使得换电设备100移动时左右两端位于同一平面，移动更为平稳。
[0159] 如图2至4所示，本实施例的载车平台200还包括上坡道220和下坡道230，分别连接于平台本体210的驶入端和驶出端。第二导轨经上坡道220和下坡道230连通换电口211和等待区域。
[0160] 在本实施例中，平台本体210高于地面设置(架空于地面上)，第一导轨和第二导轨则位于平台本体210下方，平台本体210上开设有换电口211，换电设备100正是移动至平台本体210下方通过该换电口211对停在平台本体210上的车辆900进行换电作用。上坡道220和下坡道230分别设置在驶入端和驶出端，为斜坡状，由地面向平台本体210方向逐渐上斜。
[0161] 车辆通过载车平台200的上坡道220和下坡道230进入平台本体210和驶出平台本体210，第二导轨可以铺设于位于载车平台200下方的地面上，施工方便，空间利用合理，换电设备100可沿第二导轨在换电站内外运送电池包，换电设备100驶离换电站的路径与车辆驶入和/或驶离换电站的路径一致，不用额外开辟供换电设备行驶的路径，使得换电站整理更为紧凑，减小土地占用面积。
[0162] 在其他实施例中，也可不设置上坡道220与下坡道230，将平台本体210设置于与地面持平，而将第一轨道410和第二轨道420设置在地面下方位置。
[0163] 如图2至4所示，上坡道220包括两个位于两侧的上斜坡221以及盖合在上斜坡221上的上斜盖板222，上斜盖板222的一端与平台本体210的驶入端可开合的转动连接。下坡道230包括两个位于两侧的下斜坡231以及盖合在下斜坡231上的下斜盖板232，下斜盖板232的一端与平台本体210的驶出端可开合的转动连接。
[0164] 在本实施例中，上斜坡221和下斜坡231分别设置在上坡道220和下坡道230的两端，起到支撑作用，上斜盖板222和下斜盖板232则分别覆盖在上斜坡221和下斜坡231上，盖板被设置为可沿着其与平台本体210相交处转动。以能够从驶入方向和驶出方向打开平台本体210，使得第二导轨导通。
[0165] 通过设置上斜盖板222和下斜盖板232，当盖板关闭时，车辆900可以开至盖板上驶入或驶出平台本体210，以防止车辆900从斜坡上掉落下来；当盖板打开时，换电设备100可以通过导轨从平台本体210下方移出或移入，即为换电设备100提供进出载车平台200的出入口。
[0166] 实施例二
[0167] 本实施例的换电站及换电设备100结构大致与实施例一相同，其不同之处在于：
[0168] 第一侧轮的滚动面的直径与第二侧轮的滚动面的直径相同。第三侧轮的滚动面的直径与第四侧轮的滚动面的直径相同。可以用于通过相应的轨道，实现两侧轮相同高度，使得移动更为平衡。
[0169] 如图10所示，第一滚轮组110和第二滚轮组120的滚轮包括槽轮130和平滑轮140，槽轮130的滚动面的直径与平滑轮140的滚动面的直径相同，第一轨道410与第三轨道510的上表面齐平，第二轨道420与第四轨道520的上表面齐平。当槽轮130的滚动面直径与平滑轮140的滚动面直径相同时，同供槽轮130移动的第一轨道410和第三轨道510表明齐平，而第二轨道420和第四轨道520则齐平，保证第一滚轮组110和第二滚轮组120规格相同，换电设备100移动更平稳。
[0170] 虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
