CN107097067A - 自动加解锁装置、换电机器人、充换电站及加解锁方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换电领域，具体涉及一种自动加解锁装置、换电机器人、充换电站及加解锁方法。本发明旨在解决储能单元紧固过程中存在的半自动或手动的紧固方式稳定性差等问题。本发明的自动加解锁装置包括壳体、工装部以及驱动部，其中，壳体具有第一底板和第二底板；工装部的第一端伸出第一底板并能够与待操作的紧固件配合连接，且工装部能够沿其轴向相对于驱动部移动；驱动部容纳于壳体，驱动部与工装部的第二端连接；且驱动部能够使工装部转动，该转动能够带动紧固件紧固于/脱开待换电车辆。通过工装部与驱动部的设置，使得紧固件紧固于/脱开待换电车辆的动作能够自动完成，实现了对储能单元的自动化加解锁，提高了加解锁过程的精度与稳定性。

Description

自动加解锁装置、换电机器人、充换电站及加解锁方法

技术领域

本发明涉及换电领域，具体涉及一种自动加解锁装置、换电机器人、充换电站及加解锁方法。

背景技术

新能源汽车作为一种新兴的交通工具，由于其节能环保、工作噪声低等优点，而受到各大厂商各车主的青睐。在为新能源汽车进行更换储能单元的过程中，储能单元的紧固与拆卸是必不可少的步骤。以电动汽车为例，采用螺栓作为动力电池与电动汽车车身的紧固件是各大厂商普遍采用的连接方式。而在紧固过程中，使用拧紧枪通过半自动或手动，或者采用定制非标的自动化紧固装置，将拧紧枪集成到自动化装置上，实现对多个螺栓进行紧固/拆卸的方式，是各大厂商提高服务质量的手段之一。

但上述手段也带来了相应的问题。首先，对于半自动或手动的紧固方式来说，工作人员长时间使用拧紧枪进行紧固工作，工作人员的劳动强度大，而且螺栓的紧固精度和稳定性也无法保证。其次，对于定制的自动化紧固装置来说，由于自动化紧固装置的成本较高，直接导致了充换电站的初期建设的投入较大，相应的为电动汽车更换动力电池的服务费用也随之较高，这就不利于服务商给车主提供良好的服务体验。

相应地，本领域需要一种新的加解锁装置来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决储能单元紧固过程中存在的半自动或手动的紧固方式稳定性差、自动化紧固装置成本高的问题，本发明提供了一种自动加解锁装置，该装置包括壳体、工装部以及驱动部，其中，所述壳体具有第一底板和第二底板；其中，所述工装部的第一端伸出所述第一底板并能够与待操作的紧固件配合连接，且所述工装部能够沿其轴向相对于所述驱动部移动；其中，所述驱动部容纳于所述壳体，且所述驱动部与所述工装部的第二端连接；并且所述驱动部能够使所述工装部转动，该转动能够带动所述紧固件紧固于/脱开待换电车辆。

在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述工装部包括工装主体，所述工装主体的第一端具有能够与所述紧固件匹配连接的第一对接结构。

在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述自动加解锁装置还包括连接部，所述驱动部与所述工装主体的第二端通过所述连接部连接。

在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述连接部包括第一连接件和第一弹性件，其中，所述第一连接件与所述工装主体连接；其中，所述第一弹性件设置于所述第一连接件与所述工装主体之间。

在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述连接部还包括第一销轴，所述工装主体具有与第一销轴对应的第一销孔，所述第一连接件上具有第一长条孔，所述工装主体与所述第一连接件通过所述第一销轴连接，并且所述第一销轴能够沿所述第一长条孔的孔长方向移动。

在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述连接部还包括第二连接件，所述第二连接件与所述第一连接件和所述驱动部分别固定连接。

在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述自动加解锁装置还包括支撑部，所述驱动部固定连接于所述支撑部。

在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述支撑部包括传力底板以及至少一个支撑单元，所述支撑单元包括支撑轴以及套设于所述支撑轴外侧的传力套筒，其中，所述支撑轴的两端分别与所述第一底板和所述第二底板固定连接；其中，所述传力套筒与所述驱动部和所述传力底板分别固定连接。

在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述支撑部还包括第二弹性件，所述第二弹性件套设于所述支撑轴，并且所述第二弹性件设置于所述传力底板和所述第二底板之间。

在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述自动加解锁装置还包括压力传感器，所述压力传感器的设置位置能够使该压力传感器采集所述驱动部的轴向受力。

在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述自动加解锁装置还包括传感器底座，所述传感器底座固定于所述第二底板，所述压力传感器设置于所述传感器底座远离所述第二底板的一侧。

在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述驱动部包括伺服电机以及与所述伺服电机固定连接的减速器，其中，所述减速器通过所述连接部与所述工装部的第二端连接。

在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述紧固件包括中心拉轴、调节块以及限位封板；其中：所述中心拉轴具有锁紧段和调节段，所述调节段能够与所述调节块插合连接，并且在组装好的状态下，所述调节块能够沿轴向相对于所述中心拉轴移动，所述调节块相对于所述中心拉轴无相对转动；所述调节块的第一端具有周向的锁止槽，所述调节块的第二端设置有能够与所述第一对接结构匹配连接的第二对接结构，以及所述调节块还形成有与所述调节段配合连接的通孔；所述限位封板能够与储能单元固定连接，且所述限位封板具有与所述锁止槽配合连接的周向的防松槽，并且在所述锁止槽与所述防松槽连接好的状态下，所述调节块相对于所述限位封板无相对转动。

本发明还提供了一种换电机器人，该换电机器人包括前述任一项所述的自动加解锁装置。

本发明还提供了一种充换电站，该充换电站内配置有前述任一项所述的换电机器人。

本发明还提供了一种自动加解锁方法，所述自动加解锁方法包括如下步骤：

使工装部靠近待操作的紧固件；

使工装部的第一对接结构与所述紧固件的第二对接结构匹配连接；

使所述工装部带动所述紧固件紧固于/脱开待换电车辆。

在上述自动加解锁方法的优选技术方案中，“使工装部的第一对接结构与所述紧固件的第二对接结构匹配连接”的步骤进一步包括：

使第一弹性件处于压紧状态；

使所述第一对接结构转动，通过转动使所述第二对接结构与所述第一对接结构匹配连接。

在上述自动加解锁方法的优选技术方案中，所述方法还包括如下步骤：

采集自动加解锁过程中所述自动加解锁装置的参数。

在上述自动加解锁方法的优选技术方案中，所述参数为驱动电机的扭矩、紧固件的旋转圈数或驱动电机在其轴向上受到的压力中的一种或者几种。

在上述自动加解锁方法的优选技术方案中，在所述紧固件为前述的紧固件时，在“使所述工装部带动所述紧固件紧固于/脱开待换电车辆”的步骤之前，所述方法还包括：

使锁止槽脱离防松槽。

在上述自动加解锁方法的优选技术方案中，在“使所述工装部带动所述紧固件紧固于/脱开待换电车辆”的步骤之后，所述方法还包括：

使所述工装部远离所述待操作的紧固件，该远离能够使锁止槽落入防松槽。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，自动加解锁装置包括壳体、工装部以及驱动部。其中，壳体具有第一底板和第二底板。工装部的第一端伸出第一底板并能够与待操作的紧固件配合连接，且工装部能够沿其轴向相对于驱动部移动。驱动部容纳于壳体，驱动部与工装部的第二端连接，且驱动部能够使工装部转动，该转动能够带动紧固件紧固于/脱开待换电车辆。通过工装部与驱动部的设置，使得紧固件紧固于/脱开待换电车辆的动作能够自动完成，实现了对动力电池的自动化加解锁，提高了加解锁过程中紧固件的连接精度与稳定性。

方案1、一种自动加解锁装置，其特征在于，所述自动加解锁装置包括壳体、工装部以及驱动部，

其中，所述壳体具有第一底板和第二底板；

其中，所述工装部的第一端伸出所述第一底板并能够与待操作的紧固件配合连接，且所述工装部能够沿其轴向相对于所述驱动部移动；

其中，所述驱动部容纳于所述壳体，且所述驱动部与所述工装部的第二端连接；并且

所述驱动部能够使所述工装部转动，该转动能够带动所述紧固件紧固于/脱开待换电车辆。

方案2、根据方案1所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述工装部包括工装主体，所述工装主体的第一端具有能够与所述紧固件匹配连接的第一对接结构。

方案3、根据方案2所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述自动加解锁装置还包括连接部，所述驱动部与所述工装主体的第二端通过所述连接部连接。

方案4、根据方案3所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述连接部包括第一连接件和第一弹性件，

其中，所述第一连接件与所述工装主体连接；

其中，所述第一弹性件设置于所述第一连接件与所述工装主体之间。

方案5、根据方案4所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述连接部还包括第一销轴，所述工装主体具有与第一销轴对应的第一销孔，所述第一连接件上具有第一长条孔，所述工装主体与所述第一连接件通过所述第一销轴连接，并且

所述第一销轴能够沿所述第一长条孔的孔长方向移动。

方案6、根据方案5所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述连接部还包括第二连接件，所述第二连接件与所述第一连接件和所述驱动部分别固定连接。

方案7、根据方案3所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述自动加解锁装置还包括支撑部，所述驱动部固定连接于所述支撑部。

方案8、根据方案7所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述支撑部包括传力底板以及至少一个支撑单元，所述支撑单元包括支撑轴以及套设于所述支撑轴外侧的传力套筒，

其中，所述支撑轴的两端分别与所述第一底板和所述第二底板固定连接；

其中，所述传力套筒与所述驱动部和所述传力底板分别固定连接。

方案9、根据方案8所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述支撑部还包括第二弹性件，所述第二弹性件套设于所述支撑轴，并且所述第二弹性件设置于所述传力底板和所述第二底板之间。

方案10、根据方案7所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述自动加解锁装置还包括压力传感器，所述压力传感器的设置位置能够使该压力传感器采集所述驱动部的轴向受力。

方案11、根据方案10所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述自动加解锁装置还包括传感器底座，所述传感器底座固定于所述第二底板，

所述压力传感器设置于所述传感器底座远离所述第二底板的一侧。

方案12、根据方案3至11中任一项所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述驱动部包括伺服电机以及与所述伺服电机固定连接的减速器，

其中，所述减速器通过所述连接部与所述工装部的第二端连接。

方案13、根据方案2至11中任一项所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述紧固件包括中心拉轴、调节块以及限位封板；其中：

所述中心拉轴具有锁紧段和调节段，所述调节段能够与所述调节块插合连接，并且

在组装好的状态下，所述调节块能够沿轴向相对于所述中心拉轴移动，所述调节块相对于所述中心拉轴无相对转动；

所述调节块的第一端具有周向的锁止槽，所述调节块的第二端设置有能够与所述第一对接结构匹配连接的第二对接结构，以及

所述调节块还形成有与所述调节段配合连接的通孔；

所述限位封板能够与储能单元固定连接，且所述限位封板具有与所述锁止槽配合连接的周向的防松槽，并且

在所述锁止槽与所述防松槽连接好的状态下，所述调节块相对于所述限位封板无相对转动。

方案14、一种换电机器人，其特征在于，所述换电机器人包括如方案1至13中任一项所述的自动加解锁装置。

方案15、一种充换电站，其特征在于，所述充换电站内配置有如方案14所述的换电机器人。

方案16、一种自动加解锁方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

使工装部靠近待操作的紧固件；

使工装部的第一对接结构与所述紧固件的第二对接结构匹配连接；

使所述工装部带动所述紧固件紧固于/脱开待换电车辆。

方案17、根据方案16所述的自动加解锁方法，其特征在于，“使工装部的第一对接结构与所述紧固件的第二对接结构匹配连接”的步骤进一步包括：

使第一弹性件处于压紧状态；

使所述第一对接结构转动，通过转动使所述第二对接结构与所述第一对接结构匹配连接。

方案18、根据方案16所述的自动加解锁方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：

采集自动加解锁过程中所述自动加解锁装置的参数。

方案19、根据方案18所述的自动加解锁方法，其特征在于，所述参数为驱动电机的扭矩、紧固件的旋转圈数或驱动电机在其轴向上受到的压力中的一种或者几种。

方案20、根据方案16所述的自动加解锁方法，其特征在于，在所述紧固件为如方案13所述的紧固件时，在“使所述工装部带动所述紧固件紧固于/脱开待换电车辆”的步骤之前，所述方法还包括：

使锁止槽脱离防松槽。

方案21、根据方案20所述的自动加解锁方法，其特征在于，在“使所述工装部带动所述紧固件紧固于/脱开待换电车辆”的步骤之后，所述方法还包括：

使所述工装部远离所述待操作的紧固件，该远离能够使锁止槽落入防松槽。

附图说明

图1为本发明的自动加解锁装置的结构示意图；

图2为本发明的自动加解锁装置的剖视示意图；

图3A为本发明的自动加解锁装置在一种优选应用场景中的防松螺栓的结构示意图；

图3B为图3A的爆炸示意图；

图4为本发明的工装部的结构爆炸图；

图5为本发明的自动加解锁装置的自动加解锁方法的流程示意图；

图6A为本发明的自动加解锁方法中凸起结构与凹槽结构处于压紧状态的示意图；

图6B为本发明的自动加解锁方法中凸起结构与凹槽结构处于配合连接状态的示意图。

附图标记列表

10、自动加解锁装置；11、壳体；111、第一底板；112、第二底板；12、工装部；121、工装主体；1211、第一对接结构；1212、第一销孔；1213、第二销孔；122、顶柱；1221、第二长条孔；123、第三弹性件；124、第二销轴；13、驱动部；131、伺服电机；132、减速器；14、连接部；141、第一销轴；142、第一弹性件；143、第一连接件；1431、第一长条孔；144、第二连接件；15、支撑部；151、传力底板；152、支撑轴；153、传力套筒；154、第二弹性件；16、压力传感器；17、传感器底座；20、防松螺栓；21、套壳；211、第一通孔；22、中心拉轴；221、锁紧段；222、调节段；223、凸缘；23、调节块；231、锁止槽；232、第二对接结构；233、第二通孔；24、限位封板；241、防松槽；242、第三通孔；25、复位弹簧。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然附图中的第一对接结构为设置于圆筒形工装主体内壁上的四个凸起结构，但是这种设置形式、设置位置和数量非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

首先参照图1、图2以及图3A和图3B，其中，图1为本发明的自动加解锁装置的结构示意图，图2为本发明的自动加解锁装置的剖视示意图，图3A为本发明的自动加解锁装置在一种优选应用场景中的防松螺栓的结构示意图，图3B为图3A的爆炸示意图。下面将以为待换电的电动汽车更换动力电池，且用于紧固动力电池的紧固件为图3A和图3B所示的防松螺栓为例，来对本发明的自动加解锁装置进行阐述。

如图3A和图3B示出一种带有防松结构的防松螺栓20，该防松螺栓20主要包括套壳21、中心拉轴22、调节块23、限位封板24以及复位弹簧25。套壳21为底端开口的筒型结构，套壳21顶端形成有第一通孔211。中心拉轴22具有锁紧段221、调节段222以及锁紧段221和调节段222之间的凸缘223。调节块23的第一端具有周向凹凸相间的锁止槽231，调节块23的第二端具有第二对接结构232，以及调节块23还形成有第二通孔233。限位封板24具有与锁止槽231配合连接的周向凹凸相间的防松槽241，以及限位封板24还形成有第三通孔242。其中，调节段222能够与调节块23通过第二通孔233插合连接。并且在连接好的状态下，调节块23能够沿轴向相对于中心拉轴22移动，调节块23相对于中心拉轴22无相对转动(如采用花键与花键槽的插合连接)。调节块23的第二端从限位封板24的第三通孔242伸出，调节块23第一端的锁止槽231能够与限位封板24的防松槽241配合连接，并且在锁止槽231与防松槽241连接好的状态下，调节块23相对于限位封板24无相对转动。其中，限位封板24与动力电池固定连接，并且在连接好的状态下，限位封板24与动力电池无相对转动。其中，复位弹簧25套设在所述中心拉轴22的调节段222上，其两端分别与凸缘223和调节块23的第一端连接。其中，套壳21与限位封板24固定连接，并且在连接好的状态下，中心拉轴22的锁紧段221从第一通孔211伸出。也就是说，在锁止槽231脱离防松槽241的情形下，可以通过转动调节块23的方式带动中心拉轴22转动，该转动能够使防松螺栓20与电动汽车紧固。由于在锁止槽231与防松槽241连接好的情形下中心拉轴22相对于限位封板24无相对转动，从而实现防松螺栓20的防松功能。

可以看出，防松螺栓20的结构使得防松螺栓20在紧固于电动汽车后，消除了由于螺栓松动等现象导致的安全隐患，大大减小了甚至安全事故的概率。并且，防松螺栓20的特殊的防松结构还使得由防松螺栓20紧固的动力电池相比其他方式更加可靠。

如图1和图2所示，本发明提供了一种用于前述的防松螺栓20的自动加解锁装置10，该装置主要包括壳体11，工装部12、驱动部13以及连接部14。其中，壳体11具有第一底板111和第二底板112。工装部12的第一端伸出第一底板111与待操作的防松螺栓20配合连接，且工装部12能够沿其轴向相对于驱动部13移动；驱动部13容纳于壳体11，且驱动部13与工装部12的第二端通过连接部14连接。并且在连接好的状态下，驱动部13能够使工装部12转动，该转动能够带动防松螺栓20紧固于/脱开待换电的电动汽车，也就是使动力电池紧固于/脱开待换电的电动汽车。

可以看出，通过工装部12、驱动部13以及连接部14的设置，可自动完成防松螺栓20紧固/脱开待换电车辆的动作，相较于半自动或手动的紧固方式来说，这种设置方式降低了工人的劳动强度，实现了对动力电池的自动化加解锁。以及相较于非标的自动紧固装置来说，这种设置方式具有结构简单、成本低以及维修方便的优点。

按图2所示的方位，壳体11的顶部和底部设置有第一底板111与第二底板112，工装部12包括大致呈圆筒形的工装主体121，工装主体121的上端具有第一对接结构1211，调节块23的下端具有第二对接结构232(参照图3B)，第一对接结构1211能够伸出第一底板111与第二对接结构232匹配连接，进而使工装部12能够带动紧固件固于/脱开待换电的电动汽车。优选地，第一对接结构1211为设置于圆筒形工装主体121内壁上的四个凸起结构，第二对接结构232为设置于调节块23第下端的四个凹槽结构，通过凸起结构与凹槽结构的配合连接，防松螺栓20能够在工装主体121的带动下紧固/脱开待换电的电动汽车。当然，第一对接结构1211与第二对接结构232的形式和数量并不唯一，本领域技术人员可以根据具体应用场景作出调整，只要该调整满足使第一对接结构1211与第二对接结构232能够匹配连接的条件，如将第一对接结构1211与第二对接结构232的形式进行对调，或者将其设置为类似“插头”和“插座”的矩形柱和矩形孔等其他结构形式。

继续参照如图2，驱动部13包括设置于第一底板111与第二底板112之间的伺服电机131和减速器132。连接部14包括第一销轴141、第一弹性件142、第一连接件143以及第二连接件144。伺服电机131与减速器132固定连接，减速器132与第二连接件144通过螺栓固定连接，第二连接件144与第一连接件143通过定位销(图中未示出)固定连接，工装主体121的下端与第一连接件143通过第一销轴141连接，第一弹性件142的两端则分别套设在工装主体121的下端以及第一连接件143的上端。在连接好的状态下，工装部12能够在第一弹性件142的弹力作用下沿竖直方向相对于第一连接件143移动，也就是相对驱动电机移动。优选地，工装主体121的下端与第一连接件143通过第一销轴141插合连接，并且在工装主体121以及第一连接件143的连接位置分别设置有第一销孔1212和第一长条孔1431(参照图4)。这样一来，第一销轴141能够通过在第一长条孔1431的孔长方向(即图2中的竖直方向)移动的方式使工装主体121沿竖直方向相对于第一连接件143移动的同时，还能够通过第一销轴141穿过第一长条孔1431与第一销孔1212的插合，使第一连接件143带动工装主体121转动。优选地，第一弹性件142可以是弹簧或其他弹性构件，如弹性胶块等。同样地，上述伺服电机131、减速器132、第一连接件143、第二连接件144以及工装主体121的具体的设置方式和连接方式并非旨在限制本发明的保护范围，本领域技术人员还可以根据具体应用场景对其做出灵活调整，如减速器132与第二连接件144采用定位销连接，第二连接件144与第一连接件143通过螺栓连接等。

优选地，上述自动加解锁装置10可以应用于充换电站内。如在充换电站内配置有若干用于运载和装卸动力电池的换电机器人，自动加解锁装置10可以设置于换电机器人的举升平台上，并且将对自动加解锁装置10的控制并入换电机器人的控制部，实现加解锁装置的自动控制。也就是说，在换电机器人的举升平台带动自动加解锁装置10一同上升至能够相对于待换电的电动汽车进行动力电池的装卸动作的换电位置时，换电机器人的控制部可以控制自动加解锁装置10对防松螺栓20执行加解锁动作，从而使动力电池紧固/脱开待换电的电动汽车。

需要说明的是，换电位置可以是在工装主体121使锁止槽231脱离防松槽241的情形下，自动加解锁装置10所在的位置。也就是说，在处于该位置时，自动加解锁可以对防松螺栓20进行加解锁动作，进而使动力电池紧固于/脱开电动汽车。

可以看出，本发明的自动加解锁装置10不仅结构简单、成本低、维护简便，而且由于驱动部13与工装部12通过连接部14固定连接的设置方式，还使得自动加解锁装置10结构稳定，耐用性得以提高。通过将本发明的自动加解锁装置10与工业化伺服控制系统结合，如与换电机器人结合并将其配置于充换电站后，可以实现换电机器人对电动汽车的全自动换电，相对于目前的非标自动化紧固装置，明显地节省了制造成本。

参照图4，图4为本发明的自动加解锁装置10的工装部12的结构爆炸图。如图4所示，为进一步提高加解锁过程的稳定性，还可以在工装主体121内设置带有第三弹性件123的顶柱122，顶柱122上端设置有第三弹性件123，顶柱122下端形成有第二长条孔1221，在工装主体121的中部位置还开设有第二销孔1213，顶柱122与工装主体121通过第二销轴124连接。并且在连接好后，顶柱122还能在第三弹性件123的弹力作用下沿轴向相对于工装主体121移动。优选地，第三弹性件123为弹簧或具有弹簧性质的其他构件，如弹性胶块等。在上述设置方式下，顶柱122可以在加解锁过程中对防松螺栓20起到一定压力作用，第三弹性件123的设置又使得顶柱122可以相对于工装主体121上下移动，该移动使得在加解锁过程中不会由于工装主体121与防松螺栓20之间的挤压力过大而将放松螺栓顶死，避免出现加解锁困难的问题，从而有效地提高了自动加解锁装置10的操作可靠性和稳定性。

继续参照图1和图2，为了对自动加解锁装置10的加解锁过程进行状态监测，在一种优选的实施方式中，还可以在自动加解锁装置10上设置支撑部15、传感器底座17以及压力传感器16，并且对伺服电机131的运动参数按需采集。其中，驱动部13固定连接于支撑部15，传感器底座17固定于第二底板112，压力传感器16设置于传感器底座17远离第二底板112的一端，并且该压力传感器16能够采集驱动部13的轴向受力。如可以采集伺服电机131的扭矩和转速等运动参数，并通过伺服电机131与减速器132的转速比计算得出工装主体121相应的旋转圈数。具体而言，通过换电机器人的控制部采集伺服电机131的扭矩和转速等参数，以及通过压力传感器16采集伺服电机131的轴向受力的方式，使自动加解锁装置10可以在加解锁过程中将上述参数实时地反馈，并且/或者将上述参数上传至物理服务器或者云端进行记录，进而实现加解锁过程中对自动加解锁装置10和防松螺栓20的状态监测，提高自动加解锁装置10的运行稳定性和防松螺栓20的连接稳定性。

并且，通过对防松螺栓20的状态监测，使得电动汽车在每次换电过程中，防松螺栓20的当前状态可见。通过将当前状态与物理服务器或者云端存储的历史状态数据进行对比，可以估算出防松螺栓20当前的磨损程度和使用寿命等，进而通过如在适当的时机对防松螺栓20进行更换的方式，避免在电动汽车在长时间行驶后，存在由于防松螺栓20磨损程度过大或失效等现象而导致的安全隐患，从而提高电动汽车的行车安全。

按图2所示方位，支撑部15包括传力底板151以及至少一个支撑单元，每个支撑单元又包括支撑轴152和传力套筒153。其中，支撑轴152的上下两端分别与第一底板111和第二底板112固定连接，传力套筒153套设于支撑轴152，并且传力套筒153分别与驱动部13和传力底板151固定连接。其中，传感器底座17设置于传力底板151与第二底板112之间，传感器底座17通过螺栓与第二底板112固定连接，压力传感器16设置于传感器底座17的上端。优选地，支撑单元设置为两套，并且对称地布置于驱动电机的左右两侧。优选地，传感器底座17的上部具有防止压力传感器16的凹槽，传感器设置于该凹槽中。这样一来，在加解锁过程中，防松螺栓20受到的工装主体121的压力可以通过第一弹性件142的弹力传递给第一连接件143，进而此压力通过第二连接件144、减速机与伺服电机131传递给传力套筒153，传力套筒153通过在支撑杆的轴向滑动的方式带动传力底下移并挤压压力传感器16的方式，使压力传感器16采集压力并反馈给控制部。如前所述，通过在加解锁过程中对自动加解锁装置10的运动参数和防松螺栓20的压力进行采集，使得自动加解锁装置10和防松螺栓20的状态可以得到监测。进一步优选地，还可以在支撑轴152靠近第二底板112的一端设置有套设于该支撑轴152的第二弹性件154(如弹簧)，并且第二弹性件154的两端与传力底板151连接和第二底板112固定连接，保证压力传感器16只承受来自作为紧固件的防松螺栓20反馈的力，进而提高了监测过程的精确性与稳定性。

此外，本发明还提供了一种换电机器人，该换电机器人包括本体、举升平台以及前述的自动加解锁装置10。优选地，自动加解锁装置10设置于换电机器人的举升平台上，也就是说自动加解锁装置10能够通过举升平台的举升到达上述换电位置。优选地，自动加解锁装置10可以与换电机器人的控制部匹配连接，由换电机器人统一控制。在该控制部的控制下，换电机器人能够通过自动加解锁装置10使动力电池紧固于/脱开电动汽车的车身。当然，自动加解锁装置10也可以设置于换电机器人的其他位置，只要该位置能够使自动加解锁装置10上升至换电位置即可，如自动加解锁装置10还可以设置于换电机器人本体的某一位置，并且该位置具有能够将自动加解锁装置10举升至换电位置的举升装置，如将自动加解锁装置10设置于能够举升自动加解锁装置10的液压杆或液压缸等。

本发明还提供了一种充换电站，该充换电站内配置有如前所述的换电机器人，并且该换电机器人可以利用设置在其上的自动加解锁装置10在充换电站内为待换电的电动汽车完成更换动力电池的动作。

下面参照图5，图5为本发明的自动加解锁装置的自动加解锁方法的流程示意图。如图5所示，本发明还提供了一种自动加解锁装置10的加解锁方法，仍以为待换电的电动汽车更换动力电池，且用于紧固动力电池的紧固件为图3A和图3B所示的防松螺栓20为例，防松螺栓20的加解锁方法主要包括以下步骤：

S100、使工装部12靠近待操作的防松螺栓20。如在换电机器人的举升平台的举升下，自动加解锁装置10的工装部12上移至防松螺栓20下方。

S200、使工装部12的第一对接结构1211与防松螺栓20的第二对接结构232匹配连接。如使工装主体121的凸起结构与调节块23的凹槽结构匹配连接。

S300、使锁止槽231脱离防松槽241。如继续举升自动加解锁装置10，使工装主体121顶升调节块23，从而使调节块23的锁止槽231脱离限位封板24的防松槽241。

S400、使工装部12带动防松螺栓20紧固于/脱开待换电的电动汽车，并采集自动加解锁过程的参数。如驱动电机通过减速器132、第二连接件144与第一连接件143带动工装主体121转动，进而工装主体121带动防松螺栓20紧固于/脱开待换电的电动汽车。并且在紧固过程中采集驱动电机的扭矩、紧固件的旋转圈数以及和驱动电机在其轴向上受到的压力等参数。

S500、使工装部12远离待操作的防松螺栓20。如举升平台带动自动加解锁装置10下移。

其中，步骤S200又可以进一步包括如下步骤：

S210、使第一弹性件142处于压紧状态。如在工装主体121的凸起结构与防松螺栓20的第二对接结构232接触但未配合连接的情形下，继续举升自动加解锁装置10，使第一弹性件142处于压紧状态。

S220、使所述凸起结构转动，进而所述第二对接结构232与所述凸起结构匹配连接。如通过驱动电机带动工装主体121转动的方式，使第二对接结构232落入凸起结构，完成匹配连接。

接下来参照图5、图6A和图6B说明本发明的自动加解锁装置10应用于防松螺栓20的加解锁方法，其中图6A为本发明的自动加解锁方法中凸起结构与凹槽结构处于压紧状态的示意图，图6B为本发明的自动加解锁方法中凸起结构与凹槽结构处于配合连接状态的示意图。

如图6A和图6B所示，以自动加解锁装置10的加锁过程为例，本发明的自动加解锁装置10对防松螺栓20进行加锁的流程可以包括：

S1、自动加解锁装置10在换电机器人的举升平台的带动下上移，工装主体121的凸起结构接触防松螺栓20的凹槽结构。

S2、自动加解锁装置10在举升平台的带动下上升第一设定距离(如上升距离大致为凹槽结构的深度等)，第一弹性件142处于压紧状态，凸起结构与凹槽结构压紧。(如图6A所示)。

S3、伺服电机131带动工装主体121以第一设定扭矩旋转设定角度(如以刚好使工装主体121克服摩擦相对于防松螺栓20旋转的扭矩使工装主体121旋转一圈)，在第一弹性件142的弹力作用下，凹槽结构落入凸起结构(如图6B所示)。此时伺服电机131反馈认帽力矩并记录当前位置为工作零位点(即角度零点)。

S4、自动加解锁装置10在举升平台的带动下继续上升第二设定距离(如上升距离使锁止槽231完全脱离防松槽241的距离)，凸起结构顶升凹槽结构进而使得锁止槽231脱离防松槽241。

S5、伺服电机131按第二设定扭矩对防松螺栓20进行加锁，并实时记录扭矩。如有异常，及时反馈并报警。

S6、伺服电机131控制工装主体121完成加锁过程，记录扭矩及工装主体121的旋转圈数并上传至换电机器人的控制部。

S7、自动加解锁装置10在举升平台的带动下向下移动，凸起结构脱离凹槽结构，锁止槽231落入防松槽241。

需要说明的是，上述加锁流程中的第一设定距离、第二设定距离、第一设定扭矩、第二设定扭矩以及设定角度可以根据具体应用场景进行具体设定，但设定的前提是可以完成上述相应步骤中对应的功能。

本领域技术人员可以想到的是，上述加锁流程中，也可以在S2中将第一设定距离设置为在底部凹槽落入工装头后，可以同时使锁止槽231脱离防松槽241时的距离。也就是说，自动加解锁装置10在举升平台的带动下，按照此距离上升使第一弹性件142处于压紧状态，并且在伺服电机131带动工装头以第一设定扭矩旋转设定的角度，使凹槽结构落入凸起结构后，锁止槽231已经处于脱离防松槽241的状态。

使用本发明的紧固装置对防松螺栓20进行解锁过程与加锁过程原理和过程均类似，在此不再赘述。

当然，上述将自动加解锁装置10应用于防松螺栓20的实施方式并非旨在限制本发明的保护范围，本领域技术人员还能够想到的是，自动加解锁装置10还可以应用于其他与防松螺栓20类似的紧固件的加解锁，只要该紧固件具有与工装主体121的第一对接结构1211相适应的第二对接结构232。如本发明还可以应用于其他紧固件，如应用于具有第二对接结构232但是不具有锁止槽231与防松槽241的普通螺栓，在将自动加解锁装置10应用于普通螺栓时，加锁流程的步骤主要包括：(1)使工装部12靠近待操作的螺栓；(2)使工装主体121的第一对接结构1211与螺栓的第二对接结构232匹配连接；(3)使工装部12带动螺栓紧固于/脱开待换电车辆。

进一步地，为增加本发明的自动加解锁装置10的普适性，自动加解锁装置10还可以以进行模块化设置，如在第一底板111与第二底板112之间围设外壳进行模块化封装，并将工装部12以可更换的方式设置，也就是针对每一种紧固件对应一个工装部12(也就是针对每一种紧固件的第二对接结构232对应一种工装主体121的第一对接结构1211)。这样一来，在不同的应用场景下应用本发明的自动加解锁装置10时，只需将工装部12作为一个整体模块进行更换就可以实现对不同紧固件相对于电动汽车的紧固/脱开，从而大大增加了本发明的自动加解锁装置10的应用范围。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动加解锁装置，其特征在于，所述自动加解锁装置包括壳体、工装部以及驱动部，

其中，所述壳体具有第一底板和第二底板；

其中，所述工装部的第一端伸出所述第一底板并能够与待操作的紧固件配合连接，且所述工装部能够沿其轴向相对于所述驱动部移动；

其中，所述驱动部容纳于所述壳体，且所述驱动部与所述工装部的第二端连接；并且

所述驱动部能够使所述工装部转动，该转动能够带动所述紧固件紧固于/脱开待换电车辆。

2.根据权利要求1所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述工装部包括工装主体，所述工装主体的第一端具有能够与所述紧固件匹配连接的第一对接结构。

3.根据权利要求2所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述自动加解锁装置还包括连接部，所述驱动部与所述工装主体的第二端通过所述连接部连接。

4.根据权利要求3所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述连接部包括第一连接件和第一弹性件，

其中，所述第一连接件与所述工装主体连接；

其中，所述第一弹性件设置于所述第一连接件与所述工装主体之间。

5.根据权利要求4所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述连接部还包括第一销轴，所述工装主体具有与第一销轴对应的第一销孔，所述第一连接件上具有第一长条孔，所述工装主体与所述第一连接件通过所述第一销轴连接，并且

所述第一销轴能够沿所述第一长条孔的孔长方向移动。

6.根据权利要求5所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述连接部还包括第二连接件，所述第二连接件与所述第一连接件和所述驱动部分别固定连接。

7.根据权利要求3所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述自动加解锁装置还包括支撑部，所述驱动部固定连接于所述支撑部。

8.根据权利要求7所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述支撑部包括传力底板以及至少一个支撑单元，所述支撑单元包括支撑轴以及套设于所述支撑轴外侧的传力套筒，

其中，所述支撑轴的两端分别与所述第一底板和所述第二底板固定连接；

其中，所述传力套筒与所述驱动部和所述传力底板分别固定连接。

9.根据权利要求8所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述支撑部还包括第二弹性件，所述第二弹性件套设于所述支撑轴，并且所述第二弹性件设置于所述传力底板和所述第二底板之间。

10.根据权利要求7所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述自动加解锁装置还包括压力传感器，所述压力传感器的设置位置能够使该压力传感器采集所述驱动部的轴向受力。