本发明涉及换电站，具体为一种适应高寒环境的重卡底部换电站。
背景技术：
1、在卡车电动化浪潮中，出现了各式各样的技术路线，慢充、快充、换电、增程等等。这其中，换电凭借零排放、换电时间短，成为了各家车企普遍采用的解决方案。现有的卡车电池有背驮式和底盘式两种，背驮式安装在驾驶室后部，占用了卡车的上部空间，电池换电需要吊装设备进行吊装，占地空间大，常见的有7字形的换电站；底盘式电池安装在卡车底盘下部，大大减少电池占用卡车上部的装载空间，电池通过锁紧机构与卡车底盘连接，在换电过程中，通过与电池匹配的解锁设备对锁紧机构进行解锁，将电池拆下。
2、在一些高寒环境下，由于温度极低，低温对电池的效能有很大的影响，电池的续航能力降低，造成卡车的换电频率也随之增加；因此，如何使换电站适应高寒低温环境，保证卡车及时换电，是个亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种适应高寒环境的重卡底部换电站，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适应高寒环境的重卡底部换电站，包括地面系统和地下系统，所述地面系统包括用于指示车辆行驶方向的多个路面指示灯、工作站、换电口和若干车轮定位带；所述地下系统设置在地下，包括基于agv车的电池储存子系统、地面导航定位系统、与电池储存子系统配合的换电子系统和主控制器，所述工作站内设置有上位机，所述电池储存子系统和换电子系统与主控制器连接，所述地面系统和主控制器分别与上位机连接；
3、所述电池储存子系统包括电池储存单元和电池转运码垛单元，所述电池储存单元用于储存电池并为电池加热，所述电池转运码垛单元包括电池转运设备和若干码垛设备；所述码垛设备可在电池转运设备和换电子系统间转移，在与电池转运设备结合时可实现电池转运设备和电池储存单元间的电池取放操作，在与换电子系统结合时，可辅助转运亏电电池和安装满电电池；
4、所述换电子系统包括换电设备、换电仓、仓门机构和除冰机构，所述换电仓上部与换电口连接，所述仓门机构设置在换电口下部，所述除冰机构设置在换电仓内部，所述换电仓的一侧开设有进出口，便于换电设备进出，所述仓门机构和除冰机构分别与主控制器连接；
5、所述地面导航定位系统包括多条地面标线和多个地面rfid标签，若干所述地面标线延伸到换电仓内部，若干地面rfid标签设置在换电仓底部表面；通过地面导航定位系统为电池转运设备和换电设备提供路径导航和定位点。
6、优选的，所述电池储存单元包括货架，所述货架包括多个用于储存电池的货仓，所述货架的底部设置有rfid定位标签，所述货仓的一侧设置有识别标签，所述货仓内底部设置有电加热板，所述电加热板与主控制器连接。
7、优选的，所述电池转运设备包括agv小车一和设置在agv小车一上部的转运组件，所述转运组件包括多个转移仓、分控制器三和通信模块三，所述分控制器三和通信模块三设置在agv小车一的外侧，多个所述转移仓内均设置有导向轨道和直线电机，所述直线电机与导向轨道平行设置，所述直线电机的动子上部设置有接触板，所述转移仓的一侧开设有锁定孔，所述agv小车一的侧面和下部均设置有rfid识读器，所述直线电机与分控制器三连接；所述rfid识读器与agv小车一连接，所述分控制器三设置在转移仓的外侧，所述分控制器三与通信模块三连接，所述分控制器三通过通信模块三与主控制器连接，所述agv小车一与主控制器通信连接。
8、优选的，所述码垛设备包括底座、设置在底座内部的若干导轨、若干滑动设置在导轨上部的滑块、电气箱和码垛机构，所述电气箱设置在底座外侧，所述电气箱内设置有分控制器一、电源模块和通信模块，所述电源模块包括蓄电池和充放电模块，所述蓄电池与充放电模块连接，所述充放电模块与分控制器一连接；所述码垛机构设置在滑块的上部，所述底座内设置有锁止电缸，所述锁止电缸的一端连接有锁止杆，所述锁止杆的远离锁止电缸的一端依次贯穿导轨和底座侧面延伸到底座外侧；所述通信模块与分控制器一连接，分控制器一通过通信模块与主控制器连接；
9、所述底座的下部开设有连接槽，所述连接槽内设置有若干连接滑块，所述底座两侧分别设置有压力传感器一和压力传感器二，所述压力传感器一和压力传感器二分别与分控制器一连接。
10、优选的，所述码垛机构包括直线组件、翻转组件、升降组件和承载组件，所述直线组件包括移动台、驱动电机、驱动齿轮和齿条，所述移动台的下部与滑块连接，所述驱动电机嵌设在移动台内，所述驱动电机输出轴与驱动齿轮连接，所述齿条设置在导轨的一侧，所述驱动齿轮与齿条啮合，底座内部设置有用于测量移动台移动距离的距离传感器一，所述距离传感器一和驱动电机分别与分控制器一连接。
11、优选的，所述翻转组件包括翻转座一、翻转座二、限位座、翻转电机、主动齿轮、从动齿轮、翻转柱和稳定柱，所述翻转座一和翻转座二的上部开设有转动槽，所述翻转座一和翻转座二分别设置在移动台的上部两侧，所述翻转电机设置在翻转座一的一侧，所述翻转电机的输出轴贯穿翻转座一与主动齿轮连接，所述从动齿轮和主动齿轮啮合，所述从动齿轮中部连接有传动轴，所述传动轴穿入转动槽与翻转柱连接，所述稳定柱的下部与翻转座二上部的转动槽转动连接，所述翻转座二的上部连接有限位块，所述翻转柱的一侧与稳定柱连接，所述翻转电机与分控制器一连接；
12、所述升降组件包括升降电缸一、升降电缸二、导向滑轨、与导向滑轨滑动连接的滑座、滑杆、托举座、连接架、托举板、限位板、限宽杆、转动电机、回收电缸、连接滑轨和与连接滑轨配合的连接卡座；
13、所述升降电缸一设置在稳定柱的侧面，所述升降电缸一的上部连接推板，所述推板的一侧与滑座连接，所述滑杆的下部与推板连接，所述滑杆的上部贯穿托举座；
14、所述升降电缸二与滑座连接，所述升降电缸二的上部连接有连接杆，所述连接杆的上部与托举座连接；
15、所述连接架设置在托举座的下部，所述连接架的下部与托举板铰接，所述转动电机设置在连接架的一侧，所述转动电机的输出轴贯穿连接架与限宽杆连接，所述限宽杆远离连接架的一端与限位板连接，所述连接滑轨设置在托举板上部；
16、所述回收电缸的上部贯穿连接架，所述回收电缸的下部与连接卡座连接，所述连接座的下侧开设与连接卡座配合的滑动槽，所述连接卡座与连接滑轨滑动连接；
17、所述托举座的上部设置有摄像头；所述升降电缸一、升降电缸二、转动电机、回收电缸和摄像头分别与分控制器一连接。
18、优选的，所述换电设备包括agv小车二、分控制器二、通信模块二和设置在agv小车二上部的换电机构，所述换电机构包括箱体和位于箱体上部的多个换电单元，所述箱体的下部与agv小车二连接，所述分控制器二设置在箱体内，所述agv小车二与分控制器二连接，所述通信模块二与分控制器二连接，所述分控制器二通过通信模块二与主控制器无线连接；
19、所述箱体内侧设置有若干支撑梁，用于支撑换电机构，所述箱体内部还设置有支撑板，所述支撑板位于支撑梁的下部，所述箱体两侧设置有蓝光定位设备；
20、所述箱体外部一侧设置有与码垛设备配合的连接框，所述连接框内设置有连接轨道，所述箱体的一侧开设有与锁止杆配合的锁止槽，所述连接滑块与连接轨道滑动连接；
21、所述换电单元包括换电板、解锁组件、支撑组件、顶升组件；所述换电板中部开设有凹槽，所述换电板上部凹槽的两侧分别开设有多个缓冲槽一和多个凹槽二，所述凹槽一和凹槽二内部分别设置有支撑块一和支撑块二，所述换电板的下部设置有距离传感器二，所述距离传感器二的上部贯穿换电板，所述蓝光定位设备和距离传感器二分别与分控制器二连接；
22、所述解锁组件设置在换电板的下部，所述解锁组件的上部贯穿换电板。
23、优选的，所述解锁组件包括多个解锁电机和解锁杆，所述解锁电机设置在换电板的下部，所述解锁电机输出端贯穿解锁板与解锁杆连接。
24、所述支撑组件包括多个支撑电缸一和多个支撑电缸二，所述支撑电缸一和支撑电缸二均设置在换电板的下侧，所述支撑电缸一的上部贯穿换电板与支撑块一连接，所述支撑电缸二的上部贯穿换电板与支撑块二连接；
25、所述顶升组件包括多个顶升电缸，所述顶升电缸的下部与支撑板连接，所述顶升电缸的上部与相应的换电板连接，所述顶升电缸与分控制器二连接。
26、优选的，所述仓门机构包括仓门、设置在仓门底部的传动齿条、仓门电机、齿轮，所述仓门滑动设置在换电仓的上部，所述换电仓的上部两侧开设有滑动槽，所述仓门与滑动槽内侧滑动连接，所述仓门电机设置在换电仓上部一侧，所述仓门电机的输出轴与齿轮连接，所述齿轮与传动齿条啮合，所述仓门电机与主控制器连接；
27、所述除冰机构包括设置在换电仓底部的热风机，所述除冰机构与主控制器连接。
28、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
29、1、本发明设置地面系统和地下系统，通过地面系统指引卡行驶到换电位置；具体为，路面指示灯指引卡车行驶路径，通过车轮定位带定位车辆前轮，使卡车的停车位置与换电口相配合，便于换电操作；地下系统使换电站可以有效适应高寒环境，电池存储和转运过程均在地下，减少了外部冷空气对电池的影响。
30、2、本发明中的码垛设备采用模块化设计的思路，具有独立的电源和控制系统，结合现有成熟的agv仓储系统，通过与换电设备组合可以扩展换电设备的功能，使其不仅具有换电功能，可以执行电池转运和从货架上取放电池的操作，不用另外安装复杂吊装转运和码垛设备，从而降低了施工中设备安装的工作难度，同时大大减少了换电站的设备数量，降低了建设和使用成本。
31、3、本发明在一些实施例中设置有电池转运设备，利用电池转运设备与码垛设备组合，可以执行在货架和换电单元之间转移电池的操作，并在换电单元执行换电操作时，独立对货架上的电池进行整理，可以适应快速换电需求。
32、4、本发明中的码垛设备可以从换电子系统转移到电池转运设备上；具体过程为，通过分控制器一控制翻转电机启动，翻转电机带动主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮带动翻转柱转动，翻转柱带动稳定柱同步运动；在此过程中，同控制锁止电缸收缩，使锁止杆脱离锁止槽，通过分控制器一控制回收电缸伸展，回收电缸推动托举板沿其与连接架铰接点转动九十度，当翻转柱与限位座接触后停止翻转电机；agv小车一按照主控制器发送的路径指令运动到agv小车二的一侧，使导向轨道与连接轨道对应，通过主控制器向分控制器一发送指令，分控制器一控制升降电缸一和驱动电机启动，驱动电机带动翻转杆向左侧运动，使翻转柱的端部抵住连接框内壁，驱动电机持续工作，利用反作用力推动码垛设备右移；在通过升降电缸一带动滑杆运动，使滑杆端部抵住连接框内壁，反作用力带动码垛设备向右侧移动，使底座下部的连接滑块与导向轨道连接，当压力传感器二与接触板接触后，压力信号传输给分控制器三，分控制器三将信号发送给主控制器，主控制器向分控制器一发送指令，分控制器一控制升降电缸一和驱动电机停止，并启动锁止电缸，将锁定杆插入锁定孔。
33、5、本发明中设置有导向轨道和直线电机，在直线电机的动子上部安装有接触板，通过直线电机运动带动接触板运动，推动码垛设备从电池转运设备转移到换电设备上。
1.一种适应高寒环境的重卡底部换电站，其特征在于：包括地面系统（1）和地下系统（2），所述地面系统（1）包括用于指示车辆行驶方向的多个路面指示灯（101）、工作站（102）、换电口（103）和若干车轮定位带（104）；所述地下系统（2）设置在地下，包括基于agv车的电池储存子系统（21）、地面导航定位系统（22）、与电池储存子系统（21）配合的换电子系统（23）和主控制器（24），所述工作站（102）内设置有上位机，所述电池储存子系统（21）和换电子系统（23）与主控制器（24）连接，所述地面系统（1）和主控制器（24）分别与上位机连接；
2.根据权利要求1所述的一种适应高寒环境的重卡底部换电站，其特征在于：所述电池储存单元（211）包括货架（2111），所述货架（2111）包括多个用于储存电池的货仓（2112），所述货架（2111）的底部设置有rfid定位标签（2113），所述货仓（2112）的一侧设置有识别标签，所述货仓（2112）内底部设置有电加热板（2114），所述电加热板（2114）与主控制器（24）连接。
3.根据权利要求1所述的一种适应高寒环境的重卡底部换电站，其特征在于：所述电池转运设备（2121）包括agv小车一（21211）和设置在agv小车一（21211）上部的转运组件（21212），所述转运组件（21212）包括多个转移仓（212120）、分控制器三（212121）和通信模块三（212122），所述分控制器三（212121）和通信模块三（212122）设置在agv小车一（21211）的外侧，多个所述转移仓（212120）内均设置有导向轨道（21001）和直线电机（21002），所述直线电机（21002）与导向轨道（21001）平行设置，所述直线电机（21002）的动子上部设置有接触板（21003），所述转移仓（212120）的一侧开设有锁定孔（21004），所述agv小车一（21211）的侧面和下部均设置有rfid识读器（21005），所述直线电机（21002）与分控制器三（212121）连接；所述rfid识读器（21005）与agv小车一（21211）连接；所述分控制器三（212121）设置在转移仓（212120）的外侧，所述分控制器三（212121）与通信模块三（212122）连接，所述分控制器三（212121）通过通信模块三（212122）与主控制器（24）连接，所述agv小车一（21211）与主控制器（24）通信连接。
4.根据权利要求1所述的一种适应高寒环境的重卡底部换电站，其特征在于：所述码垛设备（2122）包括底座（21221）、设置在底座（21221）内部的若干导轨（21222）、若干滑动设置在导轨（21222）上部的滑块（21223）、电气箱（21224）和码垛机构（21225），所述电气箱（21224）设置在底座（21221）外侧，所述电气箱（21224）内设置有分控制器一、电源模块和通信模块一，所述电源模块包括蓄电池和充放电模块，所述蓄电池与充放电模块连接，所述充放电模块与分控制器一连接；所述码垛机构（21225）设置在滑块（21223）的上部，所述底座（21221）内设置有锁止电缸（212211），所述锁止电缸（212211）的一端连接有锁止杆（212212），所述锁止杆（212212）的远离锁止电缸（212211）的一端依次贯穿导轨（21222）和底座（21221）侧面延伸到底座（21221）外侧；所述通信模块一与分控制器一连接，分控制器一通过通信模块一与主控制器（24）连接；
5.根据权利要求4所述的一种适应高寒环境的重卡底部换电站，其特征在于：所述码垛机构（21225）包括直线组件（212256）、翻转组件（212257）、升降组件（212258），所述直线组件（212256）包括驱动电机（22001）、驱动齿轮（22002）、齿条（22003）和移动台（22004），所述移动台（22004）的下部与滑块（21223）连接，所述驱动电机（22001）嵌设在移动台（22004）内，所述驱动电机（22001）输出轴与驱动齿轮（22002）连接，所述齿条（22003）设置在导轨（21222）的一侧，所述驱动齿轮（22002）与齿条（22003）啮合，底座（21221）内部设置有用于测量移动台（22004）移动距离的距离传感器一（22005），所述距离传感器一（22005）和驱动电机（22001）分别与分控制器一连接。
6.根据权利要求5所述的一种适应高寒环境的重卡底部换电站，其特征在于：所述翻转组件（212257）包括翻转座一（22006）、翻转座二（22007）、限位座（22008）、翻转电机（22009）、主动齿轮（22010）、从动齿轮（22011）、翻转柱（22012）和稳定柱（22013），所述翻转座一（22006）和翻转座二（22007）的上部开设有转动槽（22014），所述翻转座一（22006）和翻转座二（22007）分别设置在移动台（22004）的上部两侧，所述翻转电机（22009）设置在翻转座一（22006）的一侧，所述翻转电机（22009）的输出轴贯穿翻转座一（22006）与主动齿轮（22010）连接，所述从动齿轮（22011）和主动齿轮（22010）啮合，所述从动齿轮（22011）中部连接有传动轴，所述传动轴穿入转动槽（22014）与翻转柱（22012）连接，所述稳定柱（22013）的下部与翻转座二（22007）上部的转动槽（22014）转动连接，所述翻转座二（22007）的上部连接有限位块（22015），所述翻转柱（22012）的一侧与稳定柱（22013）连接，所述翻转电机（22009）与分控制器一连接；
7.根据权利要求6所述的一种适应高寒环境的重卡底部换电站，其特征在于：所述换电设备（231）包括agv小车二（2311）、分控制器二（2312）、通信模块二（2313）和设置在agv小车二（2311）上部的换电机构（2314），所述换电机构（2314）包括箱体（2315）和位于箱体（2315）上部的多个换电单元（2316），所述箱体（2315）的下部与agv小车二（2311）连接，所述分控制器二（2312）设置在箱体（2315）内，所述agv小车二（2311）与分控制器二（2312）连接，所述通信模块二（2313）与分控制器二（2312）连接，所述分控制器二（2312）通过通信模块二（2313）与主控制器（24）无线连接；
8.根据权利要求7所述的一种适应高寒环境的重卡底部换电站，其特征在于：所述解锁组件（23162）包括多个解锁电机（24001）和解锁杆（24002），所述解锁电机（24001）设置在换电板（23161）的下部，所述解锁电机（24001）输出端贯穿解锁板与解锁杆（24002）连接。
9.根据权利要求7所述的一种适应高寒环境的重卡底部换电站，其特征在于：所述支撑组件（23163）包括多个支撑电缸一（25001）和多个支撑电缸二（25002），所述支撑电缸一（25001）和支撑电缸二（25002）均设置在换电板（23161）的下侧，所述支撑电缸一（25001）的上部贯穿换电板（23161）与支撑块一（23168）连接，所述支撑电缸二（25002）的上部贯穿换电板（23161）与支撑块二（23169）连接；
10.根据权利要求1所述的一种适应高寒环境的重卡底部换电站，其特征在于：所述仓门机构（233）包括仓门（2330）、设置在仓门（2330）底部的传动齿条（2331）、仓门电机（2332）、齿轮，所述仓门（2330）滑动设置在换电仓（232）的上部，所述换电仓（232）的上部两侧开设有滑动槽，所述仓门（2330）与滑动槽内侧滑动连接，所述仓门电机（2332）设置在换电仓（232）上部一侧，所述仓门电机（2332）的输出轴与齿轮连接，所述齿轮与传动齿条（2331）啮合，所述仓门电机（2332）与主控制器（24）连接；
