CN107839507A - 一种换电式电动汽车及其换电方法 - Google Patents

Abstract

一种换电式电动汽车，包括车厢，车厢的底部设有动力舱，动力舱横贯车厢，动力舱内设有可更换动力包，可更换动力包中设有蓄电装置、驱动电机、电机控制器以及附件电机，可更换动力包的底部设有全向轮行走机构，全向轮行走机构用于在换电时驱动可更换动力包自行驶出或驶入动力舱；当电量耗尽的可更换动力包从动力舱行驶到一侧换电站台的同时，充满电的可更换动力包从另一侧换电站台行驶到动力舱里。本发明中的换电式电动汽车，由于在可更换动力包的底部设有全向轮行走机构，换电时可更换动力包可自行驶出或驶入动力舱，因此对于换电站设备的依赖性低，即使换电设备出现故障，也不影响换电操作。本发明同时提供了一种换电式电动汽车的换电方法。

Description

一种换电式电动汽车及其换电方法

技术领域

本发明主要涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种换电式电动汽车及其换电方法。

背景技术

随着社会的发展，汽车越来越普及，由此造成的能源紧张和环境污染的问题日益严重。目前，能有效缓解能源紧张、环境污染的最有效途径就是大力发展新能源汽车，因此，电力来源多元化、零排放的电动汽车成为未来汽车的发展方向。但是，现有的电池技术还不能保证电动汽车的续驶里程满足使用要求，因此出现了换电式电动汽车。

但是现有技术存在诸多不便，具体表现为：现有的换电式电动汽车在换电时，由换电站的换电机器人或机械臂将电量耗尽的可更换动力包拆下来后，再将充满电的可更换动力包装上，换电过程需要5分钟才能完成，换电时间较长；此外，由于换电站的换电机器人或机械臂的数量有限，因此不能给多台电动汽车同时进行换电，而且如果换电设备出了故障，受到影响的电动汽车较多。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种换电式电动汽车及其换电方法，能够解决现有技术中换电速度慢、换电效率低的问题。

一种换电式电动汽车，包括车厢，所述车厢的底部设有动力舱，所述动力舱横贯所述车厢，所述动力舱内设有可更换动力包，所述可更换动力包中设有蓄电装置、驱动电机、电机控制器以及附件电机，所述可更换动力包的底部设有全向轮行走机构，所述全向轮行走机构用于在换电时驱动所述可更换动力包自行驶出或驶入所述动力舱；当电量耗尽的所述可更换动力包从所述动力舱行驶到一侧换电站台的同时，充满电的可更换动力包从另一侧换电站台行驶到所述动力舱里。

与现有的技术相比，本发明中所述换电式电动汽车的优点在于：由于在所述可更换动力包的底部设有所述全向轮行走机构，换电时所述可更换动力包可自行驶出或驶入所述动力舱，因此对于换电站设备的依赖性低，即使换电设备出现故障，也不影响换电操作。

在上述换电式电动汽车中，所述全向轮行走机构包括至少三个全向轮，每个所述全向轮分别通过一轮边电机连接于所述可更换动力包的底部，每个所述轮边电机与所述蓄电装置电连接，所述蓄电装置提供驱动所述全向轮所需的动力。

在上述换电式电动汽车中，所述动力舱的左右两侧分别设有一舱门，所述舱门的一端转动连接于所述动力舱的底部，当所述舱门打开时，所述舱门的另一端抵靠于所述换电站台，以作为桥梁供所述可更换动力包通过。

在上述换电式电动汽车中，所述驱动电机和所述附件电机上还设有机械连接器，所述机械连接器用于将所述驱动电机和所述附件电机与安设在所述动力舱内的各传动装置进行机械连接。

在上述换电式电动汽车中，所述动力舱中还设有激光发射装置，所述激光发射装置用于指示所述可更换动力包锁定的位置，所述可更换动力包上对应设有激光接收装置，所述激光发射装置和所述激光接收装置用于控制所述可更换动力包在所述动力舱内精确定位。

在上述换电式电动汽车中，所述可更换动力包中还配有控制器，所述控制器用于根据所述激光接收装置接收到的信号控制所述全向轮行走机构行驶。

在上述换电式电动汽车中，所述可更换动力包底部还设有锁定元件，当所述激光发射装置和所述激光接收装置将所述可更换动力包精确定位后，所述控制器控制所述锁定元件将所述可更换动力包锁定在所述动力舱内。

一种换电式电动汽车的换电方法，包括以下步骤：

S101、所述换电式电动汽车驶进换电站时，所述换电站入口处的车辆识别装置识别出所述可更换动力包的型号并发送到控制中心；

S102、所述控制中心接收所述车辆识别装置读取的信息后，告知所述换电式电动汽车指定的换电通道和换电站台，所述充满电的可更换动力包驶向所述换电站台；

S103、所述换电式电动汽车驶入指定的所述换电通道和所述换电站台，所述电量耗尽的可更换动力包解除锁定；

S104、所述充满电的可更换动力包驶入所述动力舱的同时，所述电量耗尽的可更换动力包驶出所述动力舱；

S105、将所述充满电的可更换动力包与所述动力舱进行锁定及机械连接，以完成换电，同时所述电量耗尽的可更换动力包驶向充电工位。

在上述换电式电动汽车的换电方法中，所述换电站中至少设有一条换电通道，以方便对多辆所述换电式电动汽车进行换电，所述换电站台设置在所述换电通道的两侧。

在上述换电式电动汽车的换电方法中，所述充电工位上设有无线充电发射器，所述可更换动力包上对应设有无线充电接收器，所述无线充电发射器和所述无线充电接收器用于对所述可更换动力包进行无线充电。

附图说明

图1为本发明一实施例中的换电式电动汽车的主视图；

图2为图1中换电式电动汽车的侧视图；

图3为本发明一实施例中的换电式电动汽车的换电过程意图；

图4为本发明一实施例中的换电式电动汽车的换电方法的流程图。

主要零部件符号说明：

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

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，一种换电式电动汽车，包括车厢100，所述车厢100的底部设有动力舱2，所述动力舱2横贯所述车厢100，所述动力舱2内设有可更换动力包1，所述可更换动力包1中设有蓄电装置11、驱动电机12、电机控制器13以及附件电机16，所述附件电机16可以驱动助力转向油泵、空气压缩机、空调压缩机中的一件或多件；所述可更换动力包1的底部设有全向轮行走机构3，所述全向轮行走机构3用于在换电时驱动所述可更换动力包1自行驶出或驶入所述动力舱2。

请参阅图3，为了进一步缩短换电时间，不应等电量耗尽的可更换动力包14完全从动力舱2移走后，再将充满电的可更换动力包15安装到动力舱2内，两个操作同时进行可大大缩短换电时间。为此，当所述电量耗尽的可更换动力包14从所述动力舱2行驶到一侧换电站台52的同时，所述充满电的可更换动力包15从另一侧换电站台52行驶到所述动力舱2里。

在上述换电式电动汽车中，由于在所述可更换动力包1的底部设有所述全向轮行走机构3，换电时所述可更换动力包1可自行驶出或驶入所述动力舱2，因此对于换电站设备的依赖性低，即使换电设备出现故障，也不影响换电操作。

在本实施例中，所述全向轮行走机构3包括至少三个全向轮31，每个所述全向轮31分别通过一轮边电机32连接于所述可更换动力包1的底部，每个所述轮边电机32与所述蓄电装置11电连接，所述蓄电装置11提供驱动所述全向轮31所需的动力。借助所述全向轮31，所述可更换动力包1可实现全方位的移动，即使在狭小的空间里也能横向和纵向移动，精确调整位置，为所述可更换动力包1与整车对接创造也有利条件。

所述全向轮31包括轮毂，并在轮毂的外圆周处设有3个或3个以上的轮毂齿，每两个轮毂齿之间设有一滚轮，滚轮的轴线与轮毂的轴线垂直，因此既可以像一个正常的车轮那样纵向滚动，也可以利用滚轮进行侧向滚动。所述全向轮31通常采用Δ形布置或者X形布置，通过控制多个所述全向轮31的转动方向和速度，就能够实现向任意目标方向移动。

请参阅图3，由于换电站台52与停在换电通到内的换电式电动汽车之间有一定的间隙，而且动力舱2底面高度也与换电站台52的高度有一定差距，因此在所述动力舱2的左右两侧分别设有一舱门21，所述舱门21的一端转动连接于所述动力舱2的底部，当所述舱门21打开时，所述舱门21的另一端抵靠于所述换电站台52，以作为桥梁供所述可更换动力包1通过。

在本实施例中，所述驱动电机12和所述附件电机16上还设有机械连接器，所述机械连接器用于将所述驱动电机12和所述附件电机16与安设在所述动力舱2内的各传动装置进行机械连接。

请参阅图2，在本实施例中，所述动力舱2中还设有激光发射装置41，所述激光发射装置41用于指示所述可更换动力包1锁定的位置，所述可更换动力包1上对应设有激光接收装置42，所述激光发射装置41和所述激光接收装置42用于控制所述可更换动力包1在所述动力舱2内精确定位。

由于需要建立起所述驱动电机12和所述附件电机16与安设在所述动力舱2内的各传动装置进行机械连接，因此所述可更换动力包1要在所述动力舱2内精确定位，以便机械连接器对接。激光接收装置42收到指定位置信号后可以通过所述全向轮行走机构3精确调整所述可更换动力包1的位置，从而精确定位。所述可更换动力包1中还配有控制器，所述控制器用于根据所述激光接收装置42接收到的信号控制所述全向轮行走机构3行驶；所述可更换动力包1底部还设有锁定元件，当所述激光发射装置41和所述激光接收装置42将所述可更换动力包1精确定位后，所述控制器控制所述锁定元件将所述可更换动力包1锁定在所述动力舱2内。

请参阅图3和图4，一种换电式电动汽车的换电方法，包括以下步骤：

S101、所述换电式电动汽车驶进换电站时，所述换电站入口处的车辆识别装置识别出所述可更换动力包1的型号并发送到控制中心54；

S102、所述控制中心54接收所述车辆识别装置读取的信息后，告知所述换电式电动汽车指定的换电通道51和换电站台52，所述充满电的可更换动力包15驶向所述换电站台52；

S103、所述换电式电动汽车驶入指定的所述换电通道51和所述换电站台52，所述电量耗尽的可更换动力包14解除锁定；

S104、所述充满电的可更换动力包15驶入所述动力舱2的同时，所述电量耗尽的可更换动力包14驶出所述动力舱2；

S105、将所述充满电的可更换动力包15与所述动力舱2进行锁定及机械连接，以完成换电，同时所述电量耗尽的可更换动力包14驶向充电工位53。

整个换电过程，无需人工特别干预，可以实现全程自动化，因此换电站的工作人员数量可以大大减少，可以只留小部分的工作人员进行日常维护和检修，也不会出现换电设备出现故障，换电式电动汽车排长队等待的状况。

当换电式电动汽车的可更换动力包1具有自主行驶能力时，换电站的配套设备可以大大简化，换电机械手不再需要了。在本实施例中，所述换电站中至少设有一条换电通道51，以方便对多辆所述换电式电动汽车进行换电，所述换电站台52设置在所述换电通道51的两侧。多条所述换电通道51将极大简化所述可更换动力包1在所述换电站内的行走路径，例如当采用至少平行的两条所述换电通道51时，则在一条所述换电通道51换下来的所述电量耗尽的可更换动力包14可以走直线，在充好电后到另一边所述换电站台52给另一条所述换电通道51上的换电式电动汽车使用。

换电站的充电设备与所述可更换动力包1之间的电连接方式，可以是接触式，也可以是非接触式。优选地，请参阅图3，在本实施例中，所述充电工位53上设有无线充电发射器61，所述可更换动力包1上对应设有无线充电接收器62，所述无线充电发射器61和所述无线充电接收器62用于对所述可更换动力包1进行无线充电。即采用无线充电的方式对所述可更换动力包1进行充电。所述可更换动力包1中的管理系统与充电设备之间的信息交换，也采用无线通讯的方式，但并不以此为限制。

综上，本发明中，由于在所述可更换动力包1底部设有所述全向轮行走机构3，换电时所述可更换动力包1可自行驶出或驶入所述动力舱2，因此对于换电站设备的依赖性低，即使换电设备出现故障，也不影响换电操作；由于设置了多条所述换电通道51，可同时对多辆换电式电动汽车进行换电，有利于进一步缩短换电时间。

以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种换电式电动汽车，包括车厢，所述车厢的底部设有动力舱，其特征在于，所述动力舱横贯所述车厢，所述动力舱内设有可更换动力包，所述可更换动力包中设有蓄电装置、驱动电机、电机控制器以及附件电机，所述可更换动力包的底部设有全向轮行走机构，所述全向轮行走机构用于在换电时驱动所述可更换动力包自行驶出或驶入所述动力舱；当电量耗尽的可更换动力包从所述动力舱行驶到一侧换电站台的同时，充满电的可更换动力包从另一侧换电站台行驶到所述动力舱里。

2.根据权利要求1所述的换电式电动汽车，其特征在于，所述全向轮行走机构包括至少三个全向轮，每个所述全向轮分别通过一轮边电机连接于所述可更换动力包的底部，每个所述轮边电机与所述蓄电装置电连接，所述蓄电装置提供驱动所述全向轮所需的动力。

3.根据权利要求1所述的换电式电动汽车，其特征在于，所述动力舱的左右两侧分别设有一舱门，所述舱门的一端转动连接于所述动力舱的底部，当所述舱门打开时，所述舱门的另一端抵靠于所述换电站台，以作为桥梁供所述可更换动力包通过。

4.根据权利要求1所述的换电式电动汽车，其特征在于，所述驱动电机和所述附件电机上还设有机械连接器，所述机械连接器用于将所述驱动电机和所述附件电机与安设在所述动力舱内的各传动装置进行机械连接。

5.根据权利要求1所述的换电式电动汽车，其特征在于，所述动力舱中还设有激光发射装置，所述激光发射装置用于指示所述可更换动力包锁定的位置，所述可更换动力包上对应设有激光接收装置，所述激光发射装置和所述激光接收装置用于控制所述可更换动力包在所述动力舱内精确定位。

6.根据权利要求5所述的换电式电动汽车，其特征在于，所述可更换动力包中还配有控制器，所述控制器用于根据所述激光接收装置接收到的信号控制所述全向轮行走机构行驶。

7.根据权利要求6所述的换电式电动汽车，其特征在于，所述可更换动力包底部还设有锁定元件，当所述激光发射装置和所述激光接收装置将所述可更换动力包精确定位后，所述控制器控制所述锁定元件将所述可更换动力包锁定在所述动力舱内。

8.一种根据权利要求1～7中任意一项所述的换电式电动汽车的换电方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101、所述换电式电动汽车驶进换电站时，所述换电站入口处的车辆识别装置识别出所述可更换动力包的型号并发送到控制中心；

S102、所述控制中心接收所述车辆识别装置读取的信息后，告知所述换电式电动汽车指定的换电通道和换电站台，所述充满电的可更换动力包驶向所述换电站台；

S103、所述换电式电动汽车驶入指定的所述换电通道和所述换电站台，所述电量耗尽的可更换动力包解除锁定；

S104、所述充满电的可更换动力包驶入所述动力舱的同时，所述电量耗尽的可更换动力包驶出所述动力舱；

S105、将所述充满电的可更换动力包与所述动力舱进行锁定及机械连接，以完成换电，同时所述电量耗尽的可更换动力包驶向充电工位。

9.根据权利要求8所述的换电式电动汽车的换电方法，其特征在于，所述换电站中至少设有一条换电通道，以方便对多辆所述换电式电动汽车进行换电，所述换电站台设置在所述换电通道的两侧。

10.根据权利要求8所述的换电式电动汽车的换电方法，其特征在于，所述充电工位上设有无线充电发射器，所述可更换动力包上对应设有无线充电接收器，所述无线充电发射器和所述无线充电接收器用于对所述可更换动力包进行无线充电。