CN106809188A - 电动车电池更换系统及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动车电池更换系统及使用方法，该电动车电池更换系统包括控制系统，该电池更换系统还包括分别与该控制系统建立通讯连接的第一自走式电池模组及第二自走式电池模组。该控制系统用于控制该第一自走式电池模组从该电动车上卸下及控制该第二自走式电池模组组装至该电动车上，该第一自走式电池模组及该第二自走式电池模组能够在该控制系统的控制下自动行驶至指定位置。该电动车电池更换系统能够自动为电动车更换电池，使用较为方便。

Description

电动车电池更换系统及使用方法
技术领域
本发明涉及一种电动车电池更换系统及使用方法。
背景技术
电动车的动力来源为车上的电池模组，当电池模组内电量耗尽时，必须经过充电才能继续行驶。目前，电动车大部份通过固定设置的充电站或充电桩对电池模组进行充电，但通常需要4~8个小时才能完全充满，使得电动车使用起来不方便。另外，电动车也可采用更换电池模组的方式来补充动力来源，即将电量快耗尽的电池模组从电动车上卸下，并将另一个已完成充电的电池模组换到电动车上。由于大多数电池模组安装于汽车的底盘上，现有的更换电池模组的方式多需要将车辆行驶至特定的换电平台上，再利用换电机构来更换电池，此种换电平台需采用固定的场地且换电机构的结构较为复杂且对电动车的定位精度要求较高，所以，这种换电方式使用起来也不方便。
发明内容
鉴于上述情况，有必要提供一种电动车电池更换系统及使用方法，能快速为电动车更换电池，使用较为方便。
一种电动车电池更换系统，其包括控制系统，该电池更换系统还分别与该控制系统建立通讯连接的第一自走式电池模组及第二自走式电池模组，该控制系统用于控制该第一自走式电池模组从该电动车上卸下及控制该第二自走式电池模组组装至该电动车上，该第一自走式电池模组及该第二自走式电池模组能够在该控制系统的控制下自动行驶至指定位置。
一种电动车电池更换系统的使用方法，其包括：该控制系统启动换电程序；该控制系统控制该第一自走式电池模组从该电动车上卸下；该第一自走式电池模组自动行进至指定位置进行充电；该第二自走式电池模组自动行进至该电动车的指定位置；该控制系统控制该第二自走式电池模组装设至该电动车上。
该电动车电池更换系统及使用方法通过控制系统控制该第一自走式电池模组、该第二自走式电池模组的行走与拆装作业，所以，该电池更换系统能够快速更换充电电池，使用较为方便。
附图说明
图1为本发明实施方式的电动车电池更换系统的结构框图。
图2为图1所示的电池更换系统的结构示意图。
图3为图2所示的电池更换系统中自走式电池模组的俯视图。
图4为图2所示的电池更换系统中自走式电池模组的结构框图。
主要元件符号说明
电池更换系统 100
电动车 300
电动车底盘 310
充电站 500
充电座 510
控制系统 10
车身高度调节模组 30
电池模组固持件 40
车身定位模组 50
换电控制模组 11
充电站控制模组 12
换电界面 13
第一自走式电池模组 201
第二自走式电池模组 203
行走控制部 21
充电电池 22
自走式电池模组连接件 23
控制单元 211
驱动单元 212
行驶轮 213
电池单元 214
感知单元 215
定位单元 216
充电接口 221
供电接口 223
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明的电池更换系统100用于自动为电动车300更换电池。本发明的电池更换系统100包括控制系统10、第一自走式电池模组201、第二自走式电池模组203、车身高度调节模组30、电池模组固持件40及车身定位模组50。控制系统10包括换电控制模组11与充电站控制模组12。车身高度调节模组30、电池模组固持件40及车身定位模组50均与控制系统10电性连接，第一自走式电池模组201、第二自走式电池模组203与控制系统10之间建立通讯连接。通讯连接的方式例如为蓝牙连接、无线网络连接等无线通信连接，但不限于此。
请参阅图2，电动车300包括电动车底盘310。在图2所示的状态下，电量不足的第一自走式电池模组201从电动车底盘210上卸下，然后自行行进至一充电站500进行充电。已充完电的第二自走式电池模组203通常于充电站500的场所内待命，在收到换电控制模组11的换电信号后自行行进至电动车底盘310下方并装设到电动车300上。可见，第一自走式电池模组201、第二自走式电池模组203均能够自动行进，从而能够在控制系统10的控制下自动行驶至该电动车底盘310下及从该电动车底盘310下行驶至指定的充电站500。
控制系统10用于控制第一自走式电池模组201与第二自走式电池模组203的行进以及拆装作业。控制系统10包括换电控制模组11及充电站控制模组12。换电控制模组11安装于电动车300上，充电站控制模组12设于安装在固定场地的充电站500中，充电站控制模组12与换电控制模组11之间建立通讯连接。控制系统10还包括一换电接口13，换电接口13用于输入更换电池的指令，并将换电启动信号传输至换电控制模组11。充电站500包括充电座510。
换电控制模组11用于接收换电启动信号，并向充电站控制模组12发出换电指令信号。换电控制模组11分别与车身高度调节模组30、电池模组固持件40及车身定位模组50电性连接，以控制车身高度调节模组30、电池模组固持件40及车身定位模组50的运作。换电控制模组11还与第一自走式电池模组201与第二自走式电池模组203建立通讯连接，用于控制电池模组固持件40将电量不足的第一自走式电池模组201从电动车上拆卸，第一自走式电池模组201接收到换电控制模组11的换电指令信号后自动行进至充电站500，以及控制电池模组固持件40将满电的第二自走式电池模组203装设到电动车300上。
充电站控制模组12分别与第一自走式电池模组201与第二自走式电池模组203建立通讯连接。充电站控制模组12用于接收换电控制模组11发出的换电指令信号并向充电站500中满电的第二自走式电池模组203发出启动指令，第二自走式电池模组203在接收到充电站控制模组12发出的启动指令后自动行进至电动车300下方，充电站控制模组12在接收到换电控制模组11的换电指令信号后向第一自走式电池模组201发出充电控制信号，第一自走式电池模组201接收到充电站控制模组12的充电控制信号后自动行进至充电站500中的指定位置进行充电。
车身高度调节模组30用于在换电控制模组11的控制下自动调节整个电动车300车身相对地面的高度。在拆装第一自走式电池模组201与第二自走式电池模组203时，车身高度调节模组30能够将车身抬高，并在拆装第一自走式电池模组201与第二自走式电池模组203完成后将车身复位。车身高度调节模组30包括油压悬吊系统或气压悬吊系统，通过调整油压或气压的方式来控制车身悬挂，从而调节车身的高度。当然车身高度调节模组30也可为其他适于应用于汽车且可调节车身高度的驱动装置。
在控制系统10的控制下，电池模组固持件40用于与第一自走式电池模组201及第二自走式电池模组203进行连接或分离，以将第一自走式电池模组201及第二自走式电池模组203从电动车底盘310上卸下或固定安装于电动车底盘310上。
车身定位模组50用于感测第二自走式电池模组203是否已定位至电动车底盘310下方并对位准确，并将定位感测信号传输至换电控制模组11，换电控制模组11依据该定位感测信号来控制电池模组固持件40卡持第二自走式电池模组203。
请同时参照图3与图4，第二自走式电池模组203包括行走控制部21、充电电池22及自走式电池模组连接件23。
充电电池22用于与电动车300的电池控制系统(图未示)连接，以向电动车300供电，自走式电池模组连接件23用于与电池模组固持件40连接或分离，以将第二自走式电池模组203与电动车300连接或分离。行走控制部21包括控制单元211、驱动单元212、行驶轮213、感知单元215、定位单元216及电池单元214。驱动单元212、感知单元215、定位单元216及电池单元214均与控制单元211电性连接，行驶轮213与驱动单元212连接且在驱动单元212的带动下转动。
控制单元211中存储有充电站500的场地路径信息，感知单元215用于发射及接收声纳测距信号，以测量第二自走式电池模组203与电动车300或充电站500之间的距离。感知单元215将测距信号传输至控制单元211，控制单元211对该测距信号以及所存储的场地路径信息进行处理，以获得优化自走路径，并将优化后的路径信息传输给驱动单元212。
驱动单元212用于接收控制单元211发出的驱动信号并驱动行驶轮213运动，以实现第二自走式电池模组203按照优化后的路径进行移动。
在本实施方式中，行驶轮213的数量为四个，分别位于第二自走式电池模组203的四个角落。相应的，驱动单元212的数量也为四个，分别与四个行驶轮213连接。每个驱动单元212分别与控制单元211电性连接。可以理解地，行驶轮213可为轮式或履带式，驱动单元212可通过任何驱动方式来驱动行驶轮213。
定位单元216用于测量第二自走式电池模组203与电动车底盘310或充电座510的定位误差，并将定位差值信号传输至控制单元211，控制单元211将该定位差值信号传输至驱动单元212，以调整行驶轮213的位置，将行驶至车身下方的第二自走式电池模组203与电动车底盘310或充电座510精确定位。
电池单元214通过控制单元211向驱动单元212供电，以提供行驶轮213自动行驶所需的电力。
充电电池22包括充电接口221，充电接口221用于与充电站500的充电座510连接，以对第一自走式电池模组201或第二自走式电池模组203进行充电。充电电池22还包括供电接口223，用于与电动车300的电池控制系统连接，以向电动车300供电。
第一自走式电池模组201与第二自走式电池模组203的结构相同，在此不再赘述。
电池控制系统100的使用方法包括：控制系统10启动换电程序；控制系统10控制第一自走式电池模组201从电动车300上卸下；第一自走式电池模组201自走至充电站500进行充电；第二自走式电池模组由充电站500自走至电动车300下方；控制系统10控制第二自走式电池模组203装设至电动车300上。
具体地，驾驶者将电动车300行驶至充电站500处，通过换电接口13输入换电指令，换电接口13将换电讯启动号传输至换电控制模组11，换电控制模组11接收换电启动信号，并向充电站控制模组12发出换电指令信号，同时控制车身高度调节模组30来升高车身，以及控制电池模组固持件40，将连接在车身上的电量不足的第一自走式电池模组201拆卸且释放至地面。充电站控制模组12向第一自走式电池模组201发出充电控制信号，第一自走式电池模组201自电动车300自动行进至充电站500进行充电。
然后，充电站控制模组12向充电站500中满电的第二自走式电池模组203发出启动指令。第二自走式电池模组203的感知单元215通过发射及接收声纳测距信号，测得距离电动车300的距离，并将信号回馈至控制单元211，控制单元211结合储存的场地路径信息与感知单元215回馈的信号来优化路径，然后将优化后的路径讯息传输至驱动单元212，同时控制电池单元214对驱动单元212供电，行驶轮213在驱动单元212的驱动下运动，使第二自走式电池模组203自动行进至车辆下方。接着，定位单元216量测第二自走式电池模组203与车辆的定位误差，并将误差数值传给控制单元211，控制单元211向驱动单元212发出驱动信号，以驱动行驶轮213调整位置，将第二自走式电池模组203对准车身。在车身定位模组50感测到第二自走式电池模组203已定位后，向换电控制单元11发出定位信号，换电控制单元11控制电池模组固持件40与自走式电池模组连接件23相连接，使第二自走式电池模组203与车身固定，充电电池22开始向电动车300输送电力。然后，换电控制模组11控制车身高度调节模组30，将车身的高度复位。
可以理解地，自走式电池模组连接件23可以取消，只要电池模组固持件40能够实现与自走式电池模组连接件23固定连接即可。例如，电池模组固持件40卡持自走式电池模组20的两端，从而将自走式电池模组20固定于电动车底盘210下方。
可以理解地，车身定位模组50可以取消，当第二自走式电池模组203定位至车身下方后，由第二自走式电池模组203的定位单元216向控制单元211发出定位信号，控制单元211将信号传输至换电控制模组11，在换电控制模组11的控制下，实现电池模组固持件40与自走式电池模组连接件203的固定连接。
可以理解地，行驶轮213的数量可以为一个、两个、三个或多个。
可以理解地，若车身底盘下的高度能够允许第一自走式电池模组201及第二自走式电池模组203通过及建立与车身的连接，车身高度调节模组30可以省略。
可以理解地，充电站300可以为其他指定位置的充电设施。第一自走式电池模组201及第二自走式电池模组203也可安装于电动车300除底盘之外的其他指定的位置。
本发明的电池更换系统100中，第一自走式电池模组201能够自动行进至充电设施旁进行充电，第二自走式电池模组203能够自动行进电动车300下方以便于更换，不需建置特别的换电设施，使用的局限性较小，并且换电的自动化程度较高、速度较快。另外，第一自走式电池模组201与第二自走式电池模组203中的充电电池22能够更换为不同种类的电池，以适应不同种类电动车300的使用需求，所以，电池更换系统100的适用范围较广。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种电动车电池更换系统，其用于为电动车更换电池，该电动车电池更换系统包括控制系统，其特征在于：该电池更换系统还包括分别与该控制系统建立通讯连接的第一自走式电池模组及第二自走式电池模组，该控制系统用于控制该第一自走式电池模组从该电动车上卸下及控制该第二自走式电池模组组装至该电动车上，该第一自走式电池模组及该第二自走式电池模组能够在该控制系统的控制下自动行驶至指定位置。
2.如权利要求1所述的电动车电池更换系统，其特征在于：该电池更换系统还包括安装于该电动车上的电池模组固持件，该电池模组固持件与该控制系统电性连接，用于在该控制系统的控制下与该第一自走式电池模组分离及与该第二自走式电池模组连接。
3.如权利要求2所述的电动车电池更换系统，其特征在于：该第一自走式电池模组、该第二自走式电池模组均包括自走式电池模组连接件，该自走式电池模组连接件用于与该电池模组固持件连接或分离。
4.如权利要求1所述的电动车电池更换系统，其特征在于：该电池更换系统还包括安装于该电动车上的车身高度调节模组，该车身高度调节模组与该控制系统电性连接，用于在该控制系统的控制下将该电动车的车身抬高或复位。
5.如权利要求1所述的电动车电池更换系统，其特征在于：该电池更换系统还包括安装于该电动车上的车身定位模组，该车身定位模组与该控制系统电性连接，用于感测该第二自走式电池模组已定位至该电动车的指定位置，并将感测信号传输至该控制系统。
6.如权利要求1所述的电动车电池更换系统，其特征在于：该控制系统包括换电控制模组及充电站控制模组，该充电站控制模组与该换电控制模组之间通讯连接，该换电控制模组用于向该第一自走式电池模组与该充电站控制模组发出换电指令信号，该第一自走式电池模组在接收到该换电指令信号后从该电动车上卸下并自动行进至指定位置，该第二自走式电池模组在接收到该换电指令信号后装设到该电动车上；该充电站控制模组用于依据该换电指令信号控制该第二自走式电池模组自动行进至该电动车的指定位置，以及控制该第一自走式电池模组自动行进至指定位置进行充电。
7.如权利要求1所述的电动车电池更换系统，其特征在于：该第一自走式电池模组、该第二自走式电池模组均包括充电电池及与该充电电池组装在一起的行走控制部，该充电电池用于向该电动车供电，该行走控制部包括控制单元、驱动单元及行驶轮，该控制单元与该控制系统通讯连接，该驱动单元与该控制单元电性连接，该行驶轮在该驱动单元的驱动下转动，以带动该自走式电池模组自动行进。
8.如权利要求7所述的电动车电池更换系统，其特征在于：该第一自走式电池模组、该第二自走式电池模组还包括定位单元，该定位单元用于测量该第一自走式电池模组或该第二自走式电池模组的定位误差并将差值信号传输至该控制单元，该控制单元将该差值信号传输至该驱动单元，以调整该行驶轮的位置。
9.如权利要求7所述的电动车电池更换系统，其特征在于：该控制单元中存储有场地路径信息，该第一自走式电池模组、该第二自走式电池模组还包括感知单元，该感知单元用于发射及接收声纳测距信号，并将该测距信号传输至该控制单元，该控制单元对感知单元所传输的测距信号以及所存储的场地路径信息进行处理，以获得一优化的自走路径，并将优化后的路径信息传输给该驱动单元。
10.一种如权利要求1-9任意一项所述的电动车电池更换系统的使用方法，其包括：
该控制系统启动换电程序；
该控制系统控制该第一自走式电池模组从该电动车上卸下；
该第一自走式电池模组自动行进至指定位置进行充电；
该第二自走式电池模组自动行进至该电动车的指定位置；
该控制系统控制该第二自走式电池模组装设至该电动车上。
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