换电吊运装置及换电设备的制作方法

1.本实用新型涉及换电技术领域，尤其涉及一种换电吊运装置及换电设备。


背景技术：

2.近几年来，新能源电动车辆发展迅速，其依靠电池作为驱动能源提供动力，而“换电”是能源补给的有效解决手段。
3.目前，常见的一种电动车辆换电设备，包括吊具和柔性提升机构，其中，吊具用于和电池箱连接，吊具通过柔性提升机构悬置，柔性提升机构通过柔性绳驱动吊具升降，进而带动电池箱的升降。
4.然而，由于柔性绳较柔软的特性，吊具吊装电池脱离车载底座或换电站的电池仓后，电池箱会出现晃动，一方面影响了电池箱与车辆的安装精度，另一方面增加了操作人员的安全隐患，为了减小晃动，一般会降低电池箱的升降速度，这样大大降低了电池箱更换效率，增加了换电时间。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种换电吊运装置及换电设备，以解决现有技术换电过程中，电池箱出现晃动的问题。
6.本实用新型的第一方面提供一种换电吊运装置，包括：
7.吊臂；
8.吊具，所述吊具设置有用于和电池箱对接的第一对接结构；
9.柔性吊绳，所述吊具通过所述柔性吊绳悬吊于所述吊臂的下方；
10.吊绳收放机构，所述吊绳收放机构与所述柔性吊绳相连接，所述吊绳收放机构用于收放所述柔性吊绳，以驱动所述吊具升降；
11.电机和刚性伸缩组件，所述电机和所述刚性伸缩组件设置于所述吊臂上，所述电机与所述刚性伸缩组件传动连接，用于驱动所述刚性伸缩组件伸缩，所述刚性伸缩组件与所述吊具之间设置有第二对接结构，所述吊具在设定高度时，所述刚性伸缩组件能够通过所述第二对接结构与所述吊具相对接，以阻止所述吊具晃动。
12.根据本实用新型提供的一种换电吊运装置，所述第二对接结构包括：定位销和定位孔，二者中的其中一者设置在所述刚性伸缩组件的端部，另一者设置在所述吊具上，所述定位销和所述定位孔的尺寸相匹配。
13.根据本实用新型提供的一种换电吊运装置，所述定位销与所述定位孔相配合的一端设置为锥形结构。
14.根据本实用新型提供的一种换电吊运装置，所述刚性伸缩组件包括：
15.至少两级所述刚性伸缩件，所述刚性伸缩件包括固定部和伸缩部，任意相邻的两级所述刚性伸缩件中，其中一级所述刚性伸缩件的所述固定部与另一级所述刚性伸缩件的所述伸缩部相连接；且，
16.所述电机设置为至少两个，并与至少两级所述刚性伸缩件的固定部一一对应相连接。
17.根据本实用新型提供的一种换电吊运装置，所述固定部包括：固定基座和丝杆，所述电机设置于所述固定基座上，所述丝杆可转动地设置在所述固定基座上，所述电机与所述丝杆传动连接；所述伸缩部沿所述丝杆的轴向设置有螺纹孔，所述丝杆穿过所述螺纹孔，所述丝杆的外螺纹与所述螺纹孔的内螺纹相匹配，且所述伸缩部与所述固定基座之间设置有导向结构，所述导向结构的延伸方向与所述丝杆的轴向一致。
18.根据本实用新型提供的一种换电吊运装置，所述伸缩部包括滑台，所述导向结构包括设置在所述滑台与所述固定基座其中一者上的滑槽，以及设置在另一者上且与所述滑槽滑动配合的滑轨。
19.根据本实用新型提供的一种换电吊运装置，所述第一对接结构包括：锁紧销和电缸，所述锁紧销设置为多个并且均布在所述吊具的底部，所述电缸与所述锁紧销传动连接，且所述锁紧销能够在所述电缸的驱动下伸出并锁紧电池箱。
20.根据本实用新型提供的一种换电吊运装置，所述吊绳收放机构包括：卷扬机和多组导向滑轮，所述卷扬机设置在所述吊臂的下方，所述多组导向滑轮分别设置在所述吊臂和所述吊具上，所述卷扬机上的所述柔性吊绳通过所述多组导向滑轮带动所述吊具进行升降移动。
21.根据本实用新型提供的一种换电吊运装置，所述刚性伸缩组件设置在所述吊臂的所述多组导向滑轮围成的区域中心位置。
22.本实用新型的第二方面提供一种换电设备，包括如上所述换电吊运装置。
23.有益效果：本实用新型提供的换电吊运装置，包括吊臂、吊具、吊绳收放机构、电机和刚性伸缩组件，通过在吊臂和吊具之间增设刚性伸缩组件，使吊臂、吊具、刚性伸缩组件和电池箱之间形成刚性连接，固结为一个整体，增加了吊臂、吊具与电池箱之间的稳定性。刚性伸缩组件与吊具之间还设置有第二对接结构，当吊具在设定高度时，刚性伸缩组件与吊具之间通过第二对接结构的配合，使吊具在升降过程中不随吊绳收放机构的移动而晃动，从而解决了现有技术换电过程中，电池箱出现晃动的问题。
24.进一步，在本实用新型提供的换电设备中，由于具备如上所述的换电吊运装置，因此同样具备如上所述的各种优势。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是本实用新型实施例中的换电吊运装置结构示意图；
27.图2是本实用新型实施例中的换电吊运装置的主视图；
28.图3是本实用新型实施例中的刚性伸缩组件示意图；
29.图4是本实用新型实施例中的刚性伸缩组件中固定基座、丝杆和滑台三者相互配合的示意图。
30.附图标记：
31.1、吊臂；2、吊具；3、柔性吊绳；
32.4、吊绳收放机构；41、卷扬机；42、导向滑轮；
33.5、电机；
34.6、刚性伸缩组件；61、固定基座；62、丝杆；63、螺纹孔；64、滑台；
35.7、定位销；8、定位孔。
具体实施方式
36.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
37.目前影响新能源电动车辆发展的主要因素是车辆换电的问题，尤其是对于大型或重型车辆，其附载的电池体积大，重量重，必须依靠吊运装置来完成。而吊运装置中的钢丝绳较柔软，吊运装置吊装的电池箱再刚刚脱离车载底座的导向后，由于缺少了对电池箱的限位，随着钢丝绳的上升，电池箱会随着钢丝绳晃动，上升速度越快，晃动幅度越明显，使得操作过程存在安全隐患，并且大幅度的晃动对于电池箱内的零部件也会损坏。
38.现有技术中为了减小这种晃动，一般采用较低的升降速度，这就大大降低了电池箱更换效率，增加了换电时间。
39.本实用新型实施例通过在吊臂与吊具之间增设刚性伸缩组件，增加了吊臂、吊具与电池箱之间的稳定性，从而解决了现有技术换电过程中，电池箱出现晃动的问题。
40.如图1至图4所示，本实用新型实施例提供的换电吊运装置，包括：吊臂1、吊具2、柔性吊绳3、吊绳收放机构4、电机5和刚性伸缩组件6。
41.具体来说，吊具2的底部设置有用于和电池箱对接的第一对接结构，吊具2通过柔性吊绳3悬吊在吊臂1的下方，柔性吊绳3与吊绳收放机构4相连接，吊绳收放机构4用于收放柔性吊绳3，从而带动吊具2升降。柔性吊绳3可以为钢丝绳、尼龙绳或锁链等细长的柔性连接件，本实用新型实施例中不做限制。
42.刚性伸缩组件6设置在吊臂1上，电机5设置在刚性伸缩组件6上，电机5与刚性伸缩组件6传动连接，电机5用于驱动刚性伸缩组件6伸缩，刚性伸缩组件6与吊具2之间设置有第二对接结构，当吊具2在设定高度时，刚性伸缩组件6能够通过第二对接结构与吊具2相对接，以阻止吊具2晃动。刚性伸缩组件6可以为刚性伸缩丝杆和刚性伸缩套筒等刚性伸缩结构，本实用新型实例中不做限制。吊具2在吊取电池箱时，由于钢丝绳的柔性，吊具2可能会偏离电池箱的对接位置，此时就需要吊具2具有一定的浮动可对准范围，如果刚性伸缩组件6全程与吊具2进行对接，吊具2受刚性伸缩组件6的约束力，吊具2就不能进行浮动对准，吊具2在接近电池箱的位置时，需要将刚性伸缩组件6与吊具2脱离，使吊具2能够对电池箱的对接位置进行浮动对准，吊具2吊取到电池箱后，随着吊具2的上升，在电池箱即将脱离车载底座的导向时，又需要刚性伸缩组件6能够与吊具2相对接。因此，只需要在吊具2设定的高度(即刚性伸缩组件6与吊具2脱离的高度或电池箱即将脱离车载底座导向时的高度)时，刚
性伸缩组件6能够通过第二对接结构与吊具2相对接。
43.通过在吊臂1和吊具2之间额外增设刚性伸缩组件6，使吊臂1、吊具2、刚性伸缩组件6和电池箱之间形成刚性连接，固结为一个整体，增加了吊臂1、吊具2与电池箱之间的稳定性，而刚性伸缩组件6与吊具2之间设置的第二对接结构，可以将吊具2相对于吊臂1的位置进行固定，使吊具2在升降过程中不随柔性吊绳3的晃动而晃动，从而解决了现有技术换电过程中，电池箱出现晃动的问题，进一步就可以提高吊具2的升降速度，从而缩短了换电时间，提高了换电效率。
44.本实用新型实施例中的第二对接结构包括：定位销7和定位孔8，定位销7和定位孔8的尺寸相匹配，刚性伸缩组件6的端部设为定位销7，吊具2与定位销7相对应的位置设为定位孔8，或者，刚性伸缩组件6的端部向内凹设形成定位孔8，吊具2上设有与定位孔8相对应的定位销7。此外，第二对接结构的定位形式不局限于销和孔的方式，也可以为凸起和凹槽等其他能够实现定位的结构。
45.当吊具2在设定高度时，刚性伸缩组件6端部的定位销7能够插入到吊具2上的定位孔8内，将刚性伸缩组件6和吊具2进行对接，由于刚性伸缩组件6与吊臂1和吊具2同时进行连接，使吊具2相对于吊臂1的位置固定，就避免了吊具2随柔性吊绳3进行晃动。
46.本实用新型实施例中，定位销7与定位孔8相配合的一端为锥形结构。具体的，定位销7的最下端为斜面，形成了导引斜面，定位销7与定位孔8连接过程中，由于柔性吊绳3的柔性，定位孔8的中心轴可能会偏离定位销7的中心轴所在位置，这时，圆锥状结构的斜面起到导引的作用，有利于引导定位销7与定位孔8配合。
47.如图2所示，本实用新型的一些实施例中，刚性伸缩组件6为可伸缩结构，根据不同电池箱的高度，调整刚性伸缩组件6的伸缩长度，以匹配不同高度的电池箱换电，提高换电速度。例如，当电池箱高度较低时，刚性伸缩组件6伸长，这样，吊具2吊取电池箱之后需要提升的高度小，定位销7可以更快地与定位孔8对接以固定吊具2的位置，从而减少了吊具2提升过程所花费的时间，从而提高换电速度。
48.本实用新型的另外一些实施例中，刚性伸缩组件6为两级刚性伸缩件，每一级刚性伸缩件为刚性伸缩组件6的一个单位，刚性伸缩件包括固定部和伸缩部，第二级刚性伸缩件的固定部与第一级刚性伸缩件的伸缩部相连接，并且，每一级刚性伸缩件的固定部上均设置有电机5，电机5驱动伸缩部沿固定部移动，从而实现刚性伸缩组件6的伸长和收缩。此外，根据吊臂1和电池箱的高度，刚性伸缩组件6也可以配置为三级伸缩结构或者多级伸缩结构，本实用新型实施例中不做限制，以适应不同的电池箱高度，从而提高换电速度。同时，刚性伸缩组件6安装长度短，完全伸长状态长度是安装长度的数倍，结构布局紧凑，空间利用率高。
49.如图4所示，本实用新型实施例中的固定部包括：固定基座61和丝杆62，丝杆62转动地设置在固定基座61上，电机5与丝杆62传动连接，电机5设置在固定基座61上，伸缩部沿丝杆62的轴向设有螺纹孔63，丝杆62穿过螺纹孔63，丝杆62上的外螺纹与螺纹孔63的内螺纹相匹配，伸缩部与固定基座61之间还设置有导向结构，导向结构的延伸方向与丝杆62的轴向一致。电机5带动丝杆62进行正转和反转，丝杆62为伸缩部滑动提供动力，随着丝杆62的转动，并通过伸缩部与固定基座61之间的导向结构，伸缩部就可以沿着丝杆62滑动，从而实现了刚性伸缩组件6的伸长与收缩。
50.本实用新型实施例中的伸缩部包括滑台64，而导向结构为滑槽与滑轨相配合的结构，其中滑台64上设置滑槽，固定基座61上设置为与滑槽配合的滑轨，也可以是在固定基座61上设置为滑槽，滑台上设置滑轨。通过滑槽和滑轨的设置，可以使滑台64在固定基座61上滑动更加流畅，实现了与吊具2同步升降。此外，导向结构不局限于槽和导轨的形式，也可以是其他能够实现相互滑动的形式。
51.在换电过程中，电机5的控制精度高，可以精准控制刚性伸缩组件6伸长或者收缩的距离，以匹配不同高度的电池箱，并且，采用滑槽和滑轨的导向结构，可承受吊具2平移和旋转加减速过程中施加给丝杆62的径向载荷。
52.本实用新型实施例中的第一对接结构包括：锁紧销和电缸(图中未示出)，锁紧销设置为多个并且均布在吊具2的底部，电缸与锁紧销传动连接，且锁紧销能够在电缸的驱动下伸出并锁紧电池箱。
53.如图1所示，本实用新型实施例中的吊绳收放机构4包括：卷扬机41和多组导向滑轮42，卷扬机41设置在吊臂1的下方，多组导向滑轮42分别设置在吊臂1和吊具2上，吊臂1靠近卷扬机41的端部设置一组导向滑轮42，一组导向滑轮42为两个，用于对卷扬机41上的钢丝绳进行导向，吊臂1远离卷扬机41的端部间隔平行设置两组导向滑轮42，形成四个支点，吊具2与吊臂1相对应的位置设置同样的两组导向滑轮42，也形成四个支点，四个支点的导向滑轮42与卷扬机41上的钢丝绳连接，利用卷扬机41和钢丝绳对吊具2进行升降移动。并且，刚性伸缩组件6设置在吊臂1的两组导向滑轮42形成的四个支点围成的区域中心位置，这样可以较为稳定地固定吊具2，使刚性伸缩组件6的作用力可以平均作用在吊具2上，避免吊具2发生倾斜。
54.本实用新型的工作过程为：准备对车辆进行换电时，换电吊运装置开始启动后，卷扬机41开始转动，钢丝绳通过导向滑轮42带动吊具2下降，刚性伸缩组件6与吊具2同步进行下降，下降到设定高度后，刚性伸缩组件6停止下降，吊具2继续下降至电池箱的位置，由于吊具2相对于电池箱的对接位置可能存在误差，需要将吊具2进行浮动对准，如果刚性伸缩组件6继续与吊具2同步下降，在吊具2进行浮动对准时，刚性伸缩组件6会对吊具2产生约束力，使吊具2不能实现与电池箱的对准，所以，此时需要将刚性伸缩组件6停留在设定高度的位置，吊具2继续下降到电池箱的位置进行对准，吊具2吊取到电池箱后，卷扬机41带动吊具2向上移动，电池箱开始脱离车载底座上的导向销，当电池箱即将要脱离导向销时，定位销7利用锥面作为切面，使锥尖部分慢慢伸入定位孔8，这里将定位销7设置为锥形的目的再于利用锥面进行导引，锥尖对定位孔8进行预定位，使刚刚脱离导向后的电池箱能够快速的被定位销7进行定位对接，被定位后的吊具2随刚性伸缩组件6同步上升，就完成了一次换电，由于在吊臂1和吊具2之间增设刚性伸缩组件6，使吊臂1、吊具2、刚性伸缩组件6和电池箱之间形成刚性连接，固结为一个整体，增加了吊臂1、吊具2与电池箱之间的稳定性。通过定位销7与定位孔8配合，可以将吊具2相对于吊臂1的位置进行固定，使吊具2在升降过程中不随柔性吊绳3的晃动而晃动，从而解决了现有技术换电过程中，电池箱出现晃动的问题，进一步缩短了换电时间，提高了换电效率。
55.另一方面，本实用新型实施例还提供一种换电设备，包括上述任一实施例提供的换电吊运装置。本实用新型实施例中的换电设备的有益效果的推导过程与上述换电吊运装置的有益效果的推导过程大体类似，故此处不再赘述。
56.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种换电吊运装置，其特征在于，包括：吊臂(1)；吊具(2)，所述吊具(2)设置有用于和电池箱对接的第一对接结构；柔性吊绳(3)，所述吊具(2)通过所述柔性吊绳(3)悬吊于所述吊臂(1)的下方；吊绳收放机构(4)，所述吊绳收放机构(4)与所述柔性吊绳(3)相连接，所述吊绳收放机构(4)用于收放所述柔性吊绳(3)，以驱动所述吊具(2)升降；电机(5)和刚性伸缩组件(6)，所述电机(5)和所述刚性伸缩组件(6)设置于所述吊臂(1)上，所述电机(5)与所述刚性伸缩组件(6)传动连接，用于驱动所述刚性伸缩组件(6)伸缩，所述刚性伸缩组件(6)与所述吊具(2)之间设置有第二对接结构，所述吊具(2)在设定高度时，所述刚性伸缩组件(6)能够通过所述第二对接结构与所述吊具(2)相对接，以阻止所述吊具(2)晃动。2.根据权利要求1所述的换电吊运装置，其特征在于，所述第二对接结构包括：定位销(7)和定位孔(8)，二者中的其中一者设置在所述刚性伸缩组件(6)的端部，另一者设置在所述吊具(2)上，所述定位销(7)和所述定位孔(8)的尺寸相匹配。3.根据权利要求2所述的换电吊运装置，其特征在于，所述定位销(7)与所述定位孔(8)相配合的一端设置为锥形结构。4.根据权利要求1-3任一项所述的换电吊运装置，其特征在于，所述刚性伸缩组件(6)包括：至少两级刚性伸缩件，所述刚性伸缩件包括固定部和伸缩部，任意相邻的两级所述刚性伸缩件中，其中一级所述刚性伸缩件的所述固定部与另一级所述刚性伸缩件的所述伸缩部相连接；且，所述电机(5)设置为至少两个，并与至少两级所述刚性伸缩件的固定部一一对应相连接。5.根据权利要求4所述的换电吊运装置，其特征在于，所述固定部包括：固定基座(61)和丝杆(62)，所述电机(5)设置于所述固定基座(61)上，所述丝杆(62)可转动地设置在所述固定基座(61)上，所述电机(5)与所述丝杆(62)传动连接；所述伸缩部沿所述丝杆(62)的轴向设置有螺纹孔(63)，所述丝杆(62)穿过所述螺纹孔(63)，所述丝杆(62)的外螺纹与所述螺纹孔(63)的内螺纹相匹配，且所述伸缩部与所述固定基座(61)之间设置有导向结构，所述导向结构的延伸方向与所述丝杆(62)的轴向一致。6.根据权利要求5所述的换电吊运装置，其特征在于，所述伸缩部包括滑台(64)，所述导向结构包括设置在所述滑台(64)与所述固定基座(61)其中一者上的滑槽，以及设置在另一者上且与所述滑槽滑动配合的滑轨。7.根据权利要求1所述的换电吊运装置，其特征在于，所述第一对接结构包括：锁紧销和电缸，所述锁紧销设置为多个并且均布在所述吊具(2)的底部，所述电缸与所述锁紧销传动连接，且所述锁紧销能够在所述电缸的驱动下伸出并锁紧电池箱。8.根据权利要求1所述的换电吊运装置，其特征在于，所述吊绳收放机构(4)包括：卷扬机(41)和多组导向滑轮(42)，所述卷扬机(41)设置在所述吊臂(1)的下方，所述多组导向滑轮(42)分别设置在所述吊臂(1)和所述吊具(2)上，所述卷扬机(41)上的所述柔性吊绳(3)通过所述多组导向滑轮(42)带动所述吊具(2)进行升降移动。
9.根据权利要求8所述的换电吊运装置，其特征在于，所述刚性伸缩组件(6)设置在所述多组导向滑轮(42)围成的区域中心位置。10.一种换电设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的换电吊运装置。

技术总结
本实用新型涉及换电技术领域，提供一种换电吊运装置及换电设备，包括吊臂、吊具、吊绳收放机构、电机和刚性伸缩组件，通过在吊臂和吊具之间增设刚性伸缩组件，使吊臂、吊具、刚性伸缩组件和电池箱之间形成刚性连接，固结为一个整体，增加了吊臂、吊具与电池箱之间的稳定性。刚性伸缩组件与吊具之间还设置有第二对接结构，当吊具在设定高度时，刚性伸缩组件与吊具之间通过第二对接结构的配合，使吊具在升降过程中不随吊绳收放机构的移动而晃动，从而解决了现有技术换电过程中，电池箱出现晃动的问题。题。题。


技术研发人员：易小刚 高志明
受保护的技术使用者：三一锂能有限公司
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/7/19