CN105150820B - 电动汽车的电池包快换控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车的电池包快换控制系统，包括：电池包快换装置，电池包快换装置包括电池包锁止机构和托盘顶起机构；电池管理器；第一霍尔传感器；第一快换有效传感器和第二快换有效传感器；整车控制器，整车控制器分别与第一霍尔传感器和第一快换有效传感器相连以获取电池包快换信号和电池包落锁信号，整车控制器还与电池管理器进行通信，整车控制器根据电池包快换信号、电池包落锁信号和电动汽车的状态信息生成相应控制指令，并将相应控制指令发送至电池管理器以对电动汽车进行高压上电或下电控制，以实现对电池包快换过程进行控制。该系统实现了电池快换过程的监控和换电全程自动化，提高了电池快换过程的效率和安全性。

Description

电动汽车的电池包快换控制系统

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车的电池包快换控制系统。

背景技术

纯电动汽车的发展已经越来越重要，且部分地区已经拥有一定的保有量，包括出租车。纯电动汽车有诸多的优点，例如零排放、充电成本低等等。但由于目前电池技术发展的制约，电池包的电量可以满足的续航里程仍然不足，导致很多客户无法接受电动车。尤其对于出租车而言，必须保证每天24个小时都应该具备行驶的能力，而无论是快充还是慢冲，都不能满足这个要求。

而整车高压电池包快换的正常操作是驾驶员关闭钥匙下电后进行的，但车辆在快换高压电池包时存在驾驶员操作不规范(例如忘记关闭钥匙等)的可能性，此时整车高压电仍然为连接状态，存在安全隐患。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种电动汽车的电池包快换控制系统，该控制系统实现了对高压电池包的快换控制，解决了电动车充电等待时间长的问题，同时提升了电池快换过程的效率和安全性，从而大大提升了用户体验。

为了实现上述目的，本发明提出的电动汽车的电池包快换控制系统，包括：电池包快换装置，所述电池包快换装置包括电池包锁止机构和托盘顶起机构；电池管理器；第一霍尔传感器，所述第一霍尔传感器与所述电池包锁止机构相连，用于检测所述电池包锁止机构的状态；第一快换有效传感器和第二快换有效传感器，用于检测整车底盘车架与所述托盘顶起机构之间的距离，并在所述距离小于预设值时生成电池包快换信号；以及整车控制器，所述整车控制器分别与所述第一霍尔传感器和所述第一快换有效传感器相连以获取电池包落锁信号和所述电池包快换信号，所述整车控制器还与所述电池管理器进行通信，所述整车控制器根据所述电池包快换信号、所述电池包落锁信号和所述电动汽车的状态信息生成相应控制指令，并将所述相应控制指令发送至所述电池管理器以对所述电动汽车进行高压上电或下电控制，以实现对电池包快换过程进行控制。

根据本发明实施例的电动汽车的电池包快换控制系统，整车控制器获取电池包快换信号和电池包落锁信号，并根据电池包快换信号、电池包落锁信号和电动汽车的状态信息生成相应控制指令，并将相应控制指令发送至电池管理器以对电动汽车进行高压上电或下电控制，以实现对电池包快换过程进行控制，该控制系统提升了电池快换过程的效率和安全性，从而大大提升了用户体验。

在本发明的一个实施例中，其中，所述第一快换有效传感器安装在所述整车底盘车架上，所述第二快换有效传感器安装在所述托盘顶起机构上。

在本发明的一个实施例中，还包括仪表，所述仪表与所述整车控制器进行通信，其中，当所述整车控制器获取到所述电池包快换信号时，所述整车控制器判断所述电动汽车的车速是否为0，如果所述车速为0，则将第一提示信息发送至所述仪表以提示用户将车钥匙置于OFF档；所述整车控制器还判断所述车钥匙是否处于OFF档，如果是，则将下电控制指令发送至所述电池管理器以对所述电动汽车进行高压下电控制，如果否，则在延时第一预设时间之后将下电控制指令发送至所述电池管理器以对所述电动汽车进行高压下电控制。

在本发明的一个实施例中，当所述整车控制器未获取到所述电池包快换信号且未获取到所述电池包落锁信号时，如果所述整车控制器判断所述电动汽车处于行驶模式，则将第二提示信息发送至所述仪表以提示所述用户停车，并在延时第二预设时间之后将下电控制指令发送至所述电池管理器以对所述电动汽车进行高压下电控制；如果所述整车控制器判断所述纯电动汽车处于行车模式的上电流程，则将禁止上电控制指令发送至所述电池管理器以禁止所述电动汽车进行高压上电，并将第三提示信息发送至所述仪表以提示所述用户检查动力电池的安装。

在本发明的一个实施例中，当所述整车控制器未获取到所述电池包快换信号，获取到所述电池包落锁信号时，如果所述整车控制器判断所述电动汽车处于行驶模式，则控制所述电动汽车保持所述行驶模式；如果所述整车控制器判断所述电动汽车处于上电流程，所述整车控制器则将上电控制指令发送至所述电池管理器以对所述电动汽车进行高压上电控制。

在本发明的一个实施例中，其中，所述电池包锁止机构，包括：多个锁止块，所述锁止块上设置有锁止槽；多个锁销，所述多个锁销与所述多个锁止块分别对应，所述锁销的至少一部分位于对应的锁止块的锁止槽内；以及联动结构，所述联动结构与所述多个锁销相连，且所述联动结构设置成能够带动所述多个锁销同步动作以使每个所述锁销可打开或关闭对应的所述锁止槽。

在本发明的一个实施例中，所述联动结构设置成能够带动所述多个锁销以每个锁销各自的枢转轴线进行枢转。

在本发明的一个实施例中，所述电池包锁止机构，还包括：锁销枢转结构，每个所述锁止块上设置有所述锁销枢转结构，所述锁销可转动地套设在对应的所述锁销枢转结构上，其中所述锁销枢转结构的中心轴线构成所述枢转轴线。

在本发明的一个实施例中，所述电池包锁止机构，还包括：多个锁销连接结构，所述多个锁销连接结构与所述多个锁销分别对应，并且每个所述锁销通过对应的所述锁销连接结构连接在所述联动结构，以使所述联动结构通过所述锁销连接结构带动所述锁销绕所述枢转轴线进行枢转。

在本发明的一个实施例中，所述锁止块上设置有锁销容纳槽，所述锁销的一部分设置在所述锁销容纳槽内，且所述锁销的另一部分从所述锁销容纳槽内向上延伸出，且延伸出的部分通过所述锁销连接结构与所述联动结构相连。

在本发明的一个实施例中，所述锁销具有锁舌部，所述锁舌部随所述锁销绕所述枢转轴线进行枢转以打开或关闭对应的锁止槽。

在本发明的一个实施例中，所述锁止块上还设置有进口段，所述进口段连通所述锁止槽，所述锁止销具有锁舌部，所述锁舌部设置在所述锁止槽与所述进口段的交界处，所述锁舌部用于打开或关闭所述锁止槽。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的电池包锁止机构的位置示意图；

图2是根据本发明一个实施例的电池包锁止机构的结构示意图，且锁销关闭锁止槽；

图3是根据本发明一个实施例的电池包锁止机构的结构示意图，且锁销打开锁止槽；

图4是根据本发明一个实施例的锁止机构和电池包的结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的电动汽车的电池包快换控制系统的方框示意图；

图6是根据本发明另一个实施例的电动汽车的电池包快换控制系统的方框示意图；

图7是根据本发明一个实施例的电动汽车的电池包快换控制方法的流程图；

图8是根据本发明一个具体实施例的电动汽车的电池包快换控制方法的流程图。

附图标记：

电池包快换装置 1000、锁止机构 100、锁止块 10、锁止槽 11、进口段 12、锁销20、锁销枢转结构 21、锁销连接结构 22、锁舌部 23、联动结构 30、缓冲结构 40、接触块50、边框本体 200、支撑块 300、电池包 400；

电池包快换装置 1000、电池管理器 2000、第一霍尔传感器 A、第一快换有效传感器 B1、第二快换有效传感器 B2、整车控制器 3000、仪表 4000、电池包锁止机构 100和托盘顶起机构 110。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在描述本发明实施例提出的电动汽车的电池包快换控制系统之前，首先对用于电池包快换装置的锁止机构100进行介绍。

如图1所示，锁止机构100可以设置在电池包快换装置1000的边框本体200的内侧面上。

结合图2和图3所示，本发明一些实施例的锁止机构100可以包括：多个锁止块10、多个锁销20和联动结构30。

如图2和图3所示，锁止块10上设置有锁止槽11，电池包上设置的电池包安装柱(图未示出)可以配合在锁止槽11内。多个锁销20与多个锁止块10分别对应，也就是说，锁销20与锁止块10的数量是一致的，例如参见图2的示例，锁销20与锁止块10均为3个，但不限于此。

锁销20的至少一部分位于对应的锁止块10的锁止槽11内，在图2和图3的示例中，锁销20是一部分位于锁止槽11内而另一部分从锁止槽11内延伸出的。联动结构30与多个锁销20相连，而且联动结构30设置成能够带动多个锁销20同步动作以使每个锁销20可打开或关闭对应的锁止槽11，换言之，通过联动结构30带动多个锁销20同步打开或关闭对应的锁止槽11，这样通过操作一个联动结构30可以实现对多个锁止槽11状态的切换，即根据本发明实施例的锁止机构100，其多个锁销20由一个联动结构30操作，这样可以大大简化锁止机构100的构造以及占用体积，且操作方便。

其中，电池包快换装置1000可以应用在车辆(例如电动汽车)上，电池包快换装置1000可以用于快速更换电池包400，锁止机构100可以锁止电池包400以将电池包400安装在电池包快换装置1000上以使得电池包400可以作为车辆的动力源。其中，如上所述，电池包400上设置有电池包安装柱(图未示出)，锁止机构100通过锁止电池包安装柱，即通过锁销20将电池包安装柱限制在锁止槽20内来实现限位，从而可以将电池包400安装在电池包快换装置1000上。

根据本发明的一个实施例，联动结构30可以设置成能够带动多个锁销20以每个锁销20各自的枢转轴线进行枢转。也就是说，在联动结构30带动多个锁销20绕各自的枢转轴线进行枢转运动时，锁销20可以打开或关闭对应的锁止槽11。

其中，当联动结构30带动锁销20打开锁止槽11时，电池包安装柱可以进入到锁止槽11内或者脱离锁止槽11。如图4所示，当联动结构30带动锁销20关闭锁止槽11时，锁销20可以将电池包安装柱限定在锁止槽11内，从而电池包400被安装在电池包快换装置1000上。当电池包安装柱进入到锁止槽11内，锁销20即可开始关闭锁止槽11，可以使得锁止机构100锁止过程迅速。

其中，需要说明的是，锁销20打开或关闭锁止槽11的部分可以为伸入锁止槽11的部分，具体地，如图2和图3所示，锁销20具有锁舌部23，锁舌部23随锁销20绕枢转轴线进行枢转以打开或关闭对应的锁止槽11。锁舌部23设在锁止槽11处，在电池包安装柱伸入锁止槽11后，锁舌部23关闭锁止槽11以将电池包400安装在电池包快换装置1000上。

如上所述，联动结构30与多个锁销20相连，从而联动结构30带动多个锁销20同时关闭或打开相对应的锁止槽11，也就是说，锁止机构100可以同时锁止多个电池包安装柱，可以使得电池包400在电池包快换装置1000上安装可靠。

同理，当电池包快换装置1000更换电池包400(即锁止机构100解锁电池包400)时，联动结构30带动锁销20打开锁止槽11，电池包安装柱可以脱离锁止槽11，从而电池包400可以从电池包快换装置1000拆卸下来。由此，电池包400拆卸过程简单。

根据本发明实施例的用于电池包快换装置1000的锁止机构100，通过设置联动结构30，可以实现多个锁销20同时关闭或打开相对应的锁止槽11，锁止机构100可以同时锁止多个电池包安装柱，可以使得电池包400在电池包快换装置1000上安装可靠。而且，锁止机构100结构简单，锁止过程迅速。

在本发明的一些示例中，如图2和图3所示，锁止机构100还可以包括：锁销枢转结构21，每个锁止块10上设置有锁销枢转结构21，锁销20可转动地套设在对应的锁销枢转结构21上，其中锁销枢转结构21的中心轴线构成上述的枢转轴线。换言之，锁销20在打开或关闭锁止槽11时，锁销20绕锁销枢转结构21的中心轴线(即枢转轴线)进行枢转运动。可选地，锁销枢转结构21可以为铆钉，铆钉将锁销20的一端安装在锁止块10上，而且锁销20可以绕铆钉的中心轴线进行枢转运动。由此，锁止机构100结构简单，而且锁销20和锁止块10连接可靠。

如图2和图3所示，锁止机构100还可以包括：多个锁销连接结构22，多个锁销连接结构22与多个锁销20分别对应，并且每个锁销20通过对应的锁销连接结构22连接在联动结构30上，以使联动结构30通过锁销连接结构22带动锁销20绕枢转轴线进行枢转。可选地，锁销连接结构22可以为铆钉，铆钉可以将锁销20的另一端安装在联动结构30上，其中，锁销20可以相对联动结构30转动运动。由此，锁止机构100结构简单，而且锁销20和联动结构30连接可靠。

进一步地，锁止块10上可以设置有锁销容纳槽(图未示出)，锁销20的一部分设置在锁销容纳槽内，而且锁销20的另一部分从锁销容纳槽内向上延伸出，而且锁销20的向上延伸出的部分可以通过锁销连接结构22与联动结构30相连。可以理解的是，锁销20可以穿过锁销容纳槽与联动结构30相连。通过设置锁销容纳槽，可以便于锁销20绕自身的枢转轴线转动。

在本发明的一些具体示例中，如图2和图3所示，锁止块10上还可以设置有进口段12，进口段12连通锁止槽11，锁销20具有锁舌部23，锁舌部23设置在锁止槽11与进口段12的交界处，锁舌部23用于打开或关闭锁止槽11。换言之，锁销20的锁舌部23可以连通锁止槽11和进口段12，以及断开进口段12和锁止槽11。在锁舌部23打开锁止槽11时，电池包安装柱可以通过进口段12进入到锁止槽11内，在锁舌部23关闭锁止槽11时，电池包安装柱被限定在锁止槽11内。

可选地，如图3所示，锁止槽11与进口段12构造为倒置的“L”形槽结构，而且进口段12连接在锁止槽11的一侧下方且朝下敞开。可以理解的是，朝向下方敞开的进口段12可以便于电池包安装柱从下方向上进入到进口段12，并且进入到锁止槽11内，以及可以便于电池包安装柱脱离锁止槽11和进口段12，也就是说，朝向下方敞开的进口段12可以便于电池包400的安装拆卸，可以提高电池包快换装置1000的安装拆卸电池包400的效率，提高车辆的性能，提高用户的使用体验。

其中，需要说明的是，锁止槽11和进口段12可以由锁止块10的结构限定出，可选地，锁止块10可以为一体成型件。由此，锁止块10结构简单且可靠，制造成本低。而且锁止块10可以通过铆钉固定连接在边框本体200上。铆钉的数量可以根据实际生产和安装需要进行设定。

优选地，如图3所示，进口段12的下端开口处的宽度可以大于进口段12的其余部分的宽度。由此，进口段12的下端开口的宽度可以大于进口段12的上端开口的宽度，当电池包快换装置1000安装电池包400时，下端开口的宽度较大的进口段12可以对电池包安装柱可以起到引导的作用，便于电池包安装柱进入到进口段12内，从而可以缩短电池包安装柱进入到锁止槽11内的时间，提高电池包快换装置1000的安装效率。具体地，如图2和图3所示，构成进口段12的锁止块10的两个侧壁可以大体成“八”字形分布。

在本发明的一些具体示例中，锁止槽11的槽壁的至少一部分上可以设置有缓冲结构40。其中，可选地，缓冲结构40可以设置在与锁舌部23相对应的锁止槽11的槽壁上，但是并不限于此，缓冲结构40还可以设置在与锁舌部23相邻的锁止槽11的槽壁上。需要说明的是，在车辆行驶过程中，由于驾驶员的操作(例如加速或者减速)或者路面的原因，导致电池包安装柱在锁止槽11内运动，电池包安装柱会与锁止槽11的侧壁发生碰撞和摩擦。通过设置缓冲结构40，可以缓解在车辆运动过程中电池包安装柱与锁止槽11的槽壁之间的碰撞以及摩擦，降低电池包安装柱和锁止块10的受损程度，从而可以延长锁止块10的使用寿命和电池包安装柱的使用寿命。优选地，缓冲结构40可以为橡胶垫，但并不限于此。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，锁止机构100还可以包括：接触块50，接触块50设置在联动结构30上，其中快换设备(图未示出)适于通过接触块50驱动联动结构30带动多个锁销20同步动作。快换设备可以将需要安装的电池包400输送到电池包快换装置1000上，其中，快换设备上可以设置有用于驱动接触块50的伸缩结构。

当安装电池包400时，快换设备带动电池包400从下向上运动逐渐靠近电池包快换装置1000，当电池包安装柱进入到进口段12或者靠近锁销20的锁舌部23时，快换设备上的伸缩结构可以驱动联动结构30向上运动，从而联动结构30可以带动多个锁销20绕各自的枢转轴线进行正方向枢转(设定锁销20打开锁止槽11时锁销20的枢转方向为正方向)，锁销20打开相对应的锁止槽11，电池包安装柱进入到相应的锁止槽11内，而且电池包安装柱可以在锁止槽11内从后向前运动。而且当电池包安装柱进入到锁止槽11且接触到缓冲结构40时，快换设备上的伸缩结构可以向下缩回，也就是说，伸缩结构不再止抵在接触块50上，从而接触块50和联动结构30可以带动多个锁销20绕各自的枢转轴线进行反方向枢转(设定锁销20关闭锁止槽11时锁销20的枢转方向为反方向)，锁销20的锁舌部23关闭锁止槽11以将电池包安装柱限定在锁止槽11内，从而可以完成电池包400安装在电池包快换装置1000上的过程。

可选地，接触块50与联动结构30可以为分体结构，接触块50可以整体设置在联动结构30的下方，而且可以位于两个锁止块10之间，从而可以降低锁止机构100占用电池包400的空间，提高电池包快换装置1000的空间利用率。其中，可选地，接触块50的高度可以小于或者等于锁止块10的高度，从而可以便于接触块50的设置，但是本发明并不限于此。

由此，通过设置接触块50，可以省略电池包安装柱顶开锁销20进入锁止槽11的过程，也就是说，电池包安装柱无需与锁销20的锁舌部23接触即可进入到锁止槽11内，从而可以降低电池包400的安装难度，提高电池包快换装置1000安装电池包400的效率，而且可以延长电池包安装柱和锁销20的使用寿命。

根据本发明的一个实施例，联动结构30可以构造为长条形的联动杆。由此。多个锁销20和多个锁止块10可以在长条形的联动杆的长度方向上间隔开设置。可选地，联动杆可以位于多个锁止块10的上方。当锁销20关闭锁止槽11时，在锁销20和联动杆的重力作用下，锁销20可以快速关闭锁止槽11，从而可以使得锁止机构100锁止过程迅速。而且当锁销20关闭锁止槽11后，联动杆止抵在多个锁止块10的上表面上，至少一定程度上可以防止电池包安装柱将锁销20顶开以打开锁止槽11，进而可以提高锁止机构100的锁止可靠性。

可选地，如图2所示，锁止块10的厚度H1可以为10mm-15mm。优选地的，锁止块10的厚度H1可以为15mm。由此，当锁止机构100安装在边框本体200的内表面上时，所占用的空间较小，从而可以保证电池包400最大化设计的需要，最大限度地延长车辆的行驶里程。

可选地，锁止机构100用于安装在快换装置的边框本体200上，而且联动结构30与边框本体200之间的间隙为2mm-3mm。由此，可以有效防止联动结构30与边框本体200的接触，从而可以使得联动结构30可以自由运动，使得锁止机构100锁止可靠。优选地，联动结构30与边框本体200之间的间隙可以为2.4mm。

基于上述实施例描述的用于电池包快换装置的锁止机构100，下面参考附图5-8描述本发明实施例的电动汽车的电池包快换控制系统。

图5是根据本发明一个实施例的电动汽车的电池包快换控制系统的方框示意图。如图5所示，本发明实施例的电动汽车的电池包快换控制系统，包括：电池包快换装置1000、电池管理器2000、第一霍尔传感器A、第一快换有效传感器B1、第二快换有效传感器B2和整车控制器3000，其中，电池包快换装置1000包括电池包锁止机构100和托盘顶起机构110。

其中，第一霍尔传感器A与电池包锁止机构100相连，用于检测电池包锁止机构100的状态。

具体地，第一霍尔传感器A检测电池包锁止结构100对电池包是锁止状态还是解锁状态。当电池包锁止机构100对电池包是锁止状态时，第一霍尔传感器A发出电池包落锁信号，即电池包落锁信号为真。

第一快换有效传感器B1和第二快换有效传感器B2，用于检测整车底盘车架与托盘顶起机构之间的距离，并在距离小于预设值时生成电池包快换信号。

其中，托盘顶起机构110和整车不是一体的，其属于快换站中的快换设备。当整车底盘车架与托盘顶起机构之间的距离小于预设值时，则说明快换设备已经接近车底，准备进行电池更换操作。

整车控制器3000分别与第一霍尔传感器A和第一快换有效传感器B1相连以获取电池包落锁信号和电池包快换信号，整车控制器3000还与电池管理器2000进行通信，整车控制器3000根据电池包快换信号、电池包落锁信号和电动汽车的状态信息生成相应控制指令，并将相应控制指令发送至电池管理器2000以对电动汽车进行高压上电或下电控制，以实现对电池包快换过程进行控制。

在本发明的一个实施例中，第一快换有效传感器B1安装在整车底盘车架上，第二快换有效传感器B2安装在托盘顶起机构110上。

具体地，第一快换有效传感器B1和第二快换有效传感器B2通过感应整车底盘车架与托盘顶起机构之间的距离，以判断快换设备是否已经接近车底。当判断快换设备已经接近车底时，第一快换有效传感器B1和第二快换有效传感器B2发出电池包快换信号，也就是此时的电池包快换信号为真，表明正在准备快换或正在快换。

在本发明的一个实施例中，如图6所示，电池包快换控制系统，还包括仪表4000，仪表4000与整车控制器3000进行通信，其中，当整车控制器3000获取到电池包快换信号时，整车控制器3000判断电动汽车的车速是否为0，如果车速为0，则将第一提示信息发送至仪表4000以提示用户将车钥匙置于OFF档；整车控制器3000还判断车钥匙是否处于OFF档，如果是，则将下电控制指令发送至电池管理器2000以对电动汽车进行高压下电控制，如果否，则在延时第一预设时间之后将下电控制指令发送至电池管理器2000以对电动汽车进行高压下电控制。

具体地，当用户需要更换电动汽车的电池包时，电池包快换装置可以对电池包进行拆卸与换装以实现纯电动汽车动力电池快换。

更具体地，首先，电动汽车驶入快换台处于开始快换状态，如果整车控制器3000获取到了电池包快换信号，即此时电池包快换信号为真，那么，整车控制器3000则进一步检测车速是否为0，如果车速为0，则将第一提示信息发送至仪表4000以提示用户将车钥匙置于OFF档，例如，通过仪表4000显示“即将进入快换，请将钥匙置于OFF挡”，如果车速不为0，则无操作。如果用户看到仪表4000上的第一提示信息，将钥匙置于OFF挡，整车控制器3000则在判断钥匙已经置于OFF挡时，进入下电流程，完成下电；如果整车控制器3000在发送完第一提示信息后，判断钥匙仍未置于OFF挡，则进行等待，在第一预设时间内，仍然继续检测钥匙的状态，并继续输出第一提示信息给仪表4000，如果等待时间超过了第一预设时间，则直接进入下电流程，完成下电。

在本发明的一个实施例中，当整车控制器3000未获取到电池包快换信号且未获取到电池包落锁信号时，如果整车控制器3000判断电动汽车处于行驶模式，则将第二提示信息发送至仪表4000以提示用户停车，并在延时第二预设时间之后将下电控制指令发送至电池管理器2000以对电动汽车进行高压下电控制；如果整车控制器3000判断纯电动汽车处于行车模式的上电流程，则将禁止上电控制指令发送至电池管理器2000以禁止电动汽车进行高压上电，并将第三提示信息发送至仪表4000以提示用户检查动力电池的安装。

具体地，如果整车控制器3000检测到电池包快换信号不为真且电池包落锁信号也不为真时，整车控制器3000进一步判断电动汽车当前是否处于行驶模式，如果是，则说明此时电池包尚未锁好，则将第二提示信息发送至仪表4000以提示用户停车，例如，通过仪表4000显示“快换电池锁故障，请靠边停车”，并在延时第二预设时间t2之后进入下电流程，以保证电动汽车和用户的安全；如果整车控制器3000判断电动汽车当前未处于行驶模式，则进一步判断当前是否处于行车模式的上电流程，如果是，由于此时电池包未锁好，那么则禁止进行高压上电，同时，还将第三提示信息发送至仪表4000，例如，通过仪表4000显示“动力电池未安装好，请检查”，以提示用户。

在本发明的一个实施例中，当整车控制器3000未获取到电池包快换信号，获取到电池包落锁信号时，如果整车控制器3000判断电动汽车处于行驶模式，则控制电动汽车保持行驶模式；如果整车控制器3000判断电动汽车处于上电流程，整车控制器3000则将上电控制指令发送至电池管理器2000以对电动汽车进行高压上电控制。

具体地，当整车控制器3000检测到电池包快换信号不为真，但电池包落锁信号为真时，则说明此时电动汽车没有处于准备快换或正在快换状态，那么整车控制器3000则允许电动汽车进行高压上电、行驶等。例如，如果电动汽车当前处于行驶模式，则保持电动汽车当前状态运行，如果电动汽车当前处于上电流程，在继续执行上电流程，并完成上电，如果电动汽车当前处于其它状态，则继续保持当前所处的状态。

在本发明的一个实施例中，电池包快换控制系统，还包括：上到位传感器、前到位传感器和无线通信模块，上到位传感器和前到位传感器用于获取整车底盘车部分和电池包本体的位置信息，例如，上到位霍尔信息和前到位霍尔信息，并将上到位霍尔信息和前到位霍尔信息通过无线通信模块输出至快换设备，以便快换设备获知托盘与车底盘的位置关系。其中，上到位传感器和前到位传感器的电源由快换设备提供。

电池包快换控制系统的故障诊断策略为：在进行快换过程中，整车不进行诊断处理。在快换完成后，当落锁信号为0持续200毫秒诊断为故障，若电动汽车处于行车模式则进行延迟断高压处理，若处于上电过程则进行禁止上高压处理。

电池包快换控制系统的仪表显示策略为：在快换过程中仪表4000只显示快换相关信息，其余所有信息不显示；快换信息通过CAN总线进行交互(0：不显示；1：快换电池锁故障；2：准备快换，请将钥匙置于OFF挡)。在快换过程中仪表要显示“快换电池锁故障，请靠边停车”、“准备快换，请将钥匙置于OFF挡”等提示信息，具体如下表1。其中，快换信号为1表示快换信号为真，快换信号为0表示快换信号不为真。落锁信号为1表示电池包安装完好，落锁信号为0表示电池包未安装好。

表1

快换信号	0	0	1	1
					落锁信号	1	0	1	1
过程	行车	落锁信号故障，请靠边停车	准备快换，请关闭钥匙	——
					Key on	1	1	1	1
落锁故障	——	1	——	0
					显示	无	快换电池锁故障，请靠边停车	准备快换，请将钥匙置于OFF挡	仪表一级报警音

整车控制器通过与电池包快换装置进行信息交互，实现整车对换电过程分阶段监控，实现了换电全程自动化；同时，若在换电起始时整车高压系统仍处于连接带电的危险状态，则可实现自动断开高压下电，并通过仪表等途径将换电过程告知相关操作人员，既提高了电池快换过程的效率和安全性，同时提升了换电操作人性化服务，便于流程化的推广和批量换电的应用。

本发明实施例的电动汽车的电池包快换控制系统，整车控制器获取电池包快换信号和电池包落锁信号，并根据电池包快换信号、电池包落锁信号和电动汽车的状态信息生成相应控制指令，并将相应控制指令发送至电池管理器以对电动汽车进行高压上电或下电控制，以实现对电池包快换过程进行控制，该控制系统提升了电池快换过程的效率和安全性，从而大大提升了用户体验。

为了实现上述实施例，本发明还提出了一种电动汽车的电池包快换控制方法。

图7是根据本发明一个实施例的电动汽车的电池包快换控制方法的流程图。其中，电池包快换控制系统包括电池包快换装置、电池管理器、第一霍尔传感器、第一快换有效传感器、第二快换有效传感器和整车控制器，电池包快换装置包括电池包锁止机构和托盘顶起机构，如图7所示，本发明实施例的电动汽车的电池包快换控制方法，包括以下步骤：

S1，整车控制器通过第一霍尔传感器、第一快换有效传感器和第二快换有效传感器获取电池包快换信号和电池包落锁信号。

其中，第一霍尔传感器与电池包锁止机构相连，用于检测电池包锁止机构的状态。具体地，第一霍尔传感器检测电池包锁止结构对电池包是锁止状态还是解锁状态。当电池包锁止机构对电池包是锁止状态时，第一霍尔传感器发出电池包落锁信号，即电池包落锁信号为真。

在本发明的一个实施例中，第一快换有效传感器和第二快换有效传感器，用于检测整车底盘车架与托盘顶起机构之间的距离，并在距离小于预设值时生成电池包快换信号。

其中，托盘顶起机构和整车不是一体的，其属于快换站中的快换设备。当整车底盘车架与托盘顶起机构之间的距离小于预设值时，则说明快换设备已经接近车底，准备进行电池更换操作。

具体地，第一快换有效传感器安装在整车底盘车架上，第二快换有效传感器安装在快托盘顶起机构上。第一快换有效传感器和第二快换有效传感器通过感应整车底盘车架与托盘顶起机构之间的距离，以判断快换设备是否已经接近车底。当判断快换设备已经接近车底时，第一快换有效传感器和第二快换有效传感器发出电池包快换信号，也就是此时的电池包快换信号为真，表明正在准备快换或正在快换。

S2，整车控制器根据电池包快换信号、电池包落锁信号和电动汽车的状态信息生成相应控制指令。

具体地，电动汽车的状态信息可以是车速、当前所处的模式(例如，行驶模式)等。例如，如果整车控制器获取到了电池包快换信号，且电动汽车的车速为0，则说明电动汽车准备更换电池包，为了保证电池包更换的安全性，需要保证整车是不带电的，那么，整车控制器则生成下电控制指令。

S3，整车控制器将相应控制指令发送至电池管理器以对电动汽车进行高压上电或下电控制，以实现对电池包快换过程进行控制。

在本发明的一个实施例中，电动汽车还包括仪表，仪表与整车控制器进行通信，其中，当整车控制器获取到电池包快换信号时，整车控制器判断电动汽车的车速是否为0，如果车速为0，则将第一提示信息发送至仪表以提示用户将车钥匙置于OFF档；整车控制器还判断车钥匙是否处于OFF档，如果是，则将下电控制指令发送至电池管理器以对电动汽车进行高压下电控制，如果否，则在延时第一预设时间之后将下电控制指令发送至电池管理器以对电动汽车进行高压下电控制。

具体地，当用户需要更换电动汽车的电池包时，电池包快换装置可以对电池包进行拆卸与换装以实现纯电动汽车动力电池快换。

更具体地，首先，电动汽车驶入快换台处于开始快换状态，如果整车控制器获取到了电池包快换信号，即此时电池包快换信号为真，那么，整车控制器则进一步检测车速是否为0，如果车速为0，则将第一提示信息发送至仪表以提示用户将车钥匙置于OFF档，例如，通过仪表显示“即将进入快换，请将钥匙置于OFF挡”，如果车速不为0，则无操作。如果用户看到仪表上的第一提示信息，将钥匙置于OFF挡，整车控制器则在判断钥匙已经置于OFF挡时，进入下电流程，完成下电；如果整车控制器在发送完第一提示信息后，判断钥匙仍未置于OFF挡，则进行等待，在第一预设时间内，仍然继续检测钥匙的状态，并继续输出第一提示信息给仪表，如果等待时间超过了第一预设时间，则直接进入下电流程，完成下电。

在本发明的一个实施例中，还包括：当整车控制器未获取到电池包快换信号且未获取到电池包落锁信号时，

如果整车控制器判断电动汽车处于行驶模式，则将第二提示信息发送至仪表以提示用户停车，并在延时第二预设时间之后将下电控制指令发送至电池管理器以对电动汽车进行高压下电控制；

如果整车控制器判断纯电动汽车处于行车模式的上电流程，则将禁止上电控制指令发送至电池管理器以禁止电动汽车进行高压上电，并将第三提示信息发送至仪表以提示用户检查动力电池的安装。

具体地，如果整车控制器检测到电池包快换信号不为真且电池包落锁信号也不为真时，整车控制器进一步判断电动汽车当前是否处于行驶模式，如果是，则说明此时电池包尚未锁好，则将第二提示信息发送至仪表以提示用户停车，例如，通过仪表显示“快换电池锁故障，请靠边停车”，并在延时第二预设时间之后进入下电流程，以保证电动汽车和用户的安全；如果整车控制器判断电动汽车当前未处于行驶模式，则进一步判断当前是否处于行车模式的上电流程，如果是，由于此时电池包未锁好，那么则禁止进行高压上电，同时，还将第三提示信息发送至仪表，例如，通过仪表显示“动力电池未安装好，请检查”，以提示用户。

在本发明的一个实施例中，还包括：当整车控制器未获取到电池包快换信号，获取到电池包落锁信号时，

如果整车控制器判断电动汽车处于行驶模式，则控制电动汽车保持行驶模式；

如果整车控制器判断电动汽车处于上电流程，整车控制器则将上电控制指令发送至电池管理器以对电动汽车进行高压上电控制。

具体地，当整车控制器检测到电池包快换信号不为真，但电池包落锁信号为真时，则说明此时电动汽车没有处于准备快换或正在快换状态，那么整车控制器则允许电动汽车进行高压上电、行驶等。例如，如果电动汽车当前处于行驶模式，则保持电动汽车当前状态运行，如果电动汽车当前处于上电流程，在继续执行上电流程，并完成上电，如果电动汽车当前处于其它状态，则继续保持当前所处的状态。

图8是根据本发明一个具体实施的电动汽车的电池包快换控制方法的流程图。其中，该流程图中的执行主体为整车控制器，为了描述方便，在图8所示的步骤中均省略主语整车控制器。

如图8所示，该电池包快换控制方法，包括以下步骤：S101，判断电池包快换信号是否为真。如果是，则执行图中S102所示的步骤。如果否，则执行S103，判断电池包落锁信号是否为真。如果判断电池包落锁信号不为真，则执行图中S104所示的步骤。如果判断电池包落锁信号为真，则执行图中S105所示的步骤。

本发明实施例的电动汽车的电池包快换控制方法，整车控制器获取电池包快换信号和电池包落锁信号，并根据电池包快换信号、电池包落锁信号和电动汽车的状态信息生成相应控制指令，并将相应控制指令发送至电池管理器以对电动汽车进行高压上电或下电控制，以实现对电池包快换过程进行控制，该控制方法提升了电池快换过程的效率和安全性，从而大大提升了用户体验。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种电动汽车的电池包快换控制系统，其特征在于，包括：

电池包快换装置，所述电池包快换装置包括电池包锁止机构和托盘顶起机构，所述电池包快换装置还包括边框本体，其中，所述电池包锁止机构用于安装在所述边框本体上；

电池管理器；

第一霍尔传感器，所述第一霍尔传感器与所述电池包锁止机构相连，用于检测所述电池包锁止机构的状态；

第一快换有效传感器和第二快换有效传感器，用于检测整车底盘车架与所述托盘顶起机构之间的距离，并在所述距离小于预设值时生成电池包快换信号；以及

整车控制器，所述整车控制器分别与所述第一霍尔传感器和所述第一快换有效传感器相连以获取电池包落锁信号和所述电池包快换信号，所述整车控制器还与所述电池管理器进行通信，所述整车控制器根据所述电池包快换信号、所述电池包落锁信号和所述电动汽车的状态信息生成相应控制指令，并将所述相应控制指令发送至所述电池管理器以对所述电动汽车进行高压上电或下电控制，以实现对电池包快换过程进行控制。

2.如权利要求1所述的电动汽车的电池包快换控制系统，其特征在于，其中，所述第一快换有效传感器安装在所述整车底盘车架上，所述第二快换有效传感器安装在所述托盘顶起机构上。

3.如权利要求1或2所述的电动汽车的电池包快换控制系统，其特征在于，还包括仪表，所述仪表与所述整车控制器进行通信，其中，

当所述整车控制器获取到所述电池包快换信号时，所述整车控制器判断所述电动汽车的车速是否为0，如果所述车速为0，则将第一提示信息发送至所述仪表以提示用户将车钥匙置于OFF档；

所述整车控制器还判断所述车钥匙是否处于OFF档，如果是，则将下电控制指令发送至所述电池管理器以对所述电动汽车进行高压下电控制，如果否，则在延时第一预设时间之后将下电控制指令发送至所述电池管理器以对所述电动汽车进行高压下电控制。

4.如权利要求3所述的电动汽车的电池包快换控制系统，其特征在于，当所述整车控制器未获取到所述电池包快换信号且未获取到所述电池包落锁信号时，

如果所述整车控制器判断所述电动汽车处于行驶模式，则将第二提示信息发送至所述仪表以提示所述用户停车，并在延时第二预设时间之后将下电控制指令发送至所述电池管理器以对所述电动汽车进行高压下电控制；

如果所述整车控制器判断所述电动汽车处于行车模式的上电流程，则将禁止上电控制指令发送至所述电池管理器以禁止所述电动汽车进行高压上电，并将第三提示信息发送至所述仪表以提示所述用户检查动力电池的安装。

5.如权利要求3所述的电动汽车的电池包快换控制系统，其特征在于，当所述整车控制器未获取到所述电池包快换信号，获取到所述电池包落锁信号时，

如果所述整车控制器判断所述电动汽车处于行驶模式，则控制所述电动汽车保持所述行驶模式；

如果所述整车控制器判断所述电动汽车处于上电流程，所述整车控制器则将上电控制指令发送至所述电池管理器以对所述电动汽车进行高压上电控制。

6.如权利要求1所述的电动汽车的电池包快换控制系统，其特征在于，其中，所述电池包锁止机构，包括：

多个锁止块，所述锁止块上设置有锁止槽；

多个锁销，所述多个锁销与所述多个锁止块分别对应，所述锁销的至少一部分位于对应的锁止块的锁止槽内；以及

联动结构，所述联动结构与所述多个锁销相连，且所述联动结构设置成能够带动所述多个锁销同步动作以使每个所述锁销可打开或关闭对应的所述锁止槽。

7.如权利要求6所述的电动汽车的电池包快换控制系统，其特征在于，所述联动结构设置成能够带动所述多个锁销以每个锁销各自的枢转轴线进行枢转。

8.如权利要求7所述的电动汽车的电池包快换控制系统，其特征在于，所述电池包锁止机构，还包括：

锁销枢转结构，每个所述锁止块上设置有所述锁销枢转结构，所述锁销可转动地套设在对应的所述锁销枢转结构上，其中所述锁销枢转结构的中心轴线构成所述枢转轴线。

9.如权利要求7所述的电动汽车的电池包快换控制系统，其特征在于，所述电池包锁止机构，还包括：

多个锁销连接结构，所述多个锁销连接结构与所述多个锁销分别对应，并且每个所述锁销通过对应的所述锁销连接结构连接在所述联动结构，以使所述联动结构通过所述锁销连接结构带动所述锁销绕所述枢转轴线进行枢转。

10.如权利要求9所述的电动汽车的电池包快换控制系统，其特征在于，所述锁止块上设置有锁销容纳槽，所述锁销的一部分设置在所述锁销容纳槽内，且所述锁销的另一部分从所述锁销容纳槽内向上延伸出，且延伸出的部分通过所述锁销连接结构与所述联动结构相连。

11.如权利要求7所述的电动汽车的电池包快换控制系统，其特征在于，所述锁销具有锁舌部，所述锁舌部随所述锁销绕所述枢转轴线进行枢转以打开或关闭对应的锁止槽。

12.如权利要求6所述的电动汽车的电池包快换控制系统，其特征在于，所述锁止块上还设置有进口段，所述进口段连通所述锁止槽，所述锁销具有锁舌部，所述锁舌部设置在所述锁止槽与所述进口段的交界处，所述锁舌部用于打开或关闭所述锁止槽。