CN109572480A - 车辆换电平台、换电系统、换电方法及车辆停靠调整方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种车辆换电平台、换电系统、换电方法及车辆停靠调整方法。该车辆换电平台包括：多个支承气垫，各个支承气垫分别用于支承待换电车辆的各个车轮；空气压缩装置，其受控地压缩空气；多个气囊，其分别设置在多个支承气垫的下方，其上设置气体入口与气体出口；其中，气体入口接收来自空气压缩装置的压缩空气注入并对气囊充气，气体出口在气囊充气饱和时向支承气垫的下方喷气，喷出的气流至少使得支承气垫与安装位置之间形成气流层。根据本申请的车辆换电平台、换电系统、换电方法及车辆停靠调整方法，提供了一种新的待换电车辆的停靠调整机构与方式，使其可以省却相关机械机构及驱动电机，并具有较大的调整范围与较小的接触摩擦力。
Description
技术领域
本申请涉及车辆换电领域，尤其涉及电动汽车的车辆换电平台、换电系统、换电方法及车辆停靠调整方法。
背景技术
随着传统化石能源消耗所带来的供应压力以及尾气污染，传统燃油汽车的发展进入了迟滞期。针对于此，出于对绿色能源前景的看好，节能环保的电动汽车在近几年呈现出井喷式发展。目前，在电动汽车开发过程中，由于受到当前电池技术的限制，电池容量不足及充电时间较长是现阶段不可回避的问题。为解决此类技术问题，一方面，加大了对电池技术自身的研发投入；另一方面，也加大了对电池周边技术的开发。例如，电池更换即为一种极速、方便、安全的办法。
具体而言，换电（也即电池更换）是指电动汽车通过换电设备将车辆的动力电池取下，并更换另一组动力电池到电动汽车上的补能方式。换电站是为电动汽车的动力电池实现换电的场所，其可选地具有充电、热管理、通信、监控等功能。
目前，用于电动汽车的换电平台通常为纯机械结构，由电机驱动定位、升降与平移类机械机构来实现电动汽车在换电平台上的定位与位移功能。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种车辆换电平台、车辆换电系统、车辆停靠调整方法及车辆换电方法，从而有效解决了或者至少缓解了现有技术中存在的上述问题和其他方面的问题中的一个或多个。
根据本申请的一个方面，提供一种车辆换电平台，其包括：多个支承气垫，各个所述支承气垫分别用于支承待换电车辆的各个车轮；空气压缩装置，其受控地压缩空气；多个气囊，其分别设置在多个所述支承气垫的下方，其上设置气体入口与气体出口；其中，所述气体入口接收来自所述空气压缩装置的压缩空气注入并对所述气囊充气，所述气体出口在气囊充气饱和时向支承气垫的下方喷气，喷出的气流至少使得所述支承气垫与安装位置之间形成气流层。
可选地，还包括可分离地布置在所述支承气垫与气囊下方的多个安装基座，所述安装基座用于支承所述支承气垫与气囊；其中，从所述气囊喷出的气流至少使得所述支承气垫与安装基座之间形成气流层。
可选地，各个所述空气压缩装置独立地受控压缩空气。
可选地，还包括纵向移动限位部，其设置在后排安装基座的后侧，并用于限定待换电车辆在所述安装基座的纵向移动区间。
可选地，还包括横向移动限位部，其设置在各个所述安装基座的外侧，并用于限定待换电车辆在所述安装基座的横向移动区间。
根据本申请的另一方面，还提供一种车辆换电系统，其包括：如前所述的车辆换电平台；用于储存电池的储电仓；以及在所述车辆换电平台与所述储电仓之间转运电池的电池转运装置。
可选地，所述电池转运装置包括：转运轨道，其第一端延伸至所述车辆换电平台承载的待换电车辆的下方，且其第二端延伸至所述储电仓；转运车，其在所述转运轨道的第一端与第二端之间运动，且其具有升降机构；以及转运滚轮装置，其具有用于将电池移入或移出储电仓的转运滚轮；以及支承所述转运滚轮的滚轮支架。
可选地，所述滚轮支架设置在所述转运轨道的外侧。
可选地，所述转运车的升降机构为剪刀叉升降机构。
根据本申请的又一方面，还提供一种车辆停靠调整方法，其用于如前所述的车辆换电平台，其中，空气压缩装置受控地压缩空气来向所述气囊充气，并经由所述气囊向所述支承气垫的下方喷气，使得承载待换电车辆的所述支承气垫与安装位置之间形成气流层；再执行对待换电车辆位置的纵向调整、横向调整、竖向调整或摆动调整。
可选地，在需要沿纵向向后调整待换电车辆时，使前排空气压缩装置所压缩空气产生的气压大于或等于后排空气压缩装置所压缩空气产生的气压；和/或在需要沿纵向向前调整待换电车辆时，使前排空气压缩装置所压缩空气产生的气压小于或等于后排空气压缩装置所压缩空气产生的气压。
可选地，在需要沿横向向右调整待换电车辆时，使左列空气压缩装置所压缩空气产生的气压大于或等于右列空气压缩装置所压缩空气产生的气压；和/或在需要沿横向向左调整待换电车辆时，使左列空气压缩装置所压缩空气产生的气压小于或等于右列空气压缩装置所压缩空气产生的气压。
可选地，在需要沿竖向向上调整待换电车辆时，增大所有空气压缩装置所压缩空气产生的气压；和/或在需要沿竖向向下调整待换电车辆时，减小所有空气压缩装置所压缩空气产生的气压。
根据本申请的再一方面，还提供一种车辆换电方法，其用于如前所述的车辆换电系统，其包括：空气压缩装置受控地压缩空气来向所述气囊充气，并经由所述气囊向所述支承气垫的下方喷气，使得承载待换电车辆的所述支承气垫与安装位置之间形成气流层；再执行对待换电车辆位置的纵向调整、横向调整、竖向调整或摆动调整，实现对待换电车辆的定位；所述转运车的升降机构受控收缩，且所述转运车受控移动至转运轨道的第一端，在待换电车辆下方承载从待换电车辆卸下的电池；所述转运车受控移动至转运轨道的第二端，且所述转运车的升降机构受控举升；以及所述转运滚轮装置将所述转运车上承载的电池传输至所述储电仓；和/或空气压缩装置受控地压缩空气来向所述气囊充气，并经由所述气囊向所述支承气垫的下方喷气，使得承载待换电车辆的所述支承气垫与安装位置之间形成气流层；再执行对待换电车辆位置的纵向调整、横向调整、竖向调整或摆动调整，，实现对待换电车辆的定位；所述转运车的升降机构受控举升，且所述转运车受控移动至转运轨道的第二端，所述转运滚轮装置将所述储电仓中的电池传输至所述转运车上；以及所述转运车受控移动至转运轨道的第一端，且所述转运车的升降机构受控收缩，将所述转运车上的电池转运至待换电车辆下方。
根据本申请的车辆换电平台、换电系统、换电方法及车辆停靠调整方法，提供了一种新的待换电车辆的停靠调整机构与方式，使其可以省却相关机械机构及驱动电机，并具有较大的调整范围与较小的接触摩擦力。
附图说明
图1是本申请的车辆换电系统的一个实施例的示意图，其中，转运车位于待换电车辆底部。
图2是本申请的车辆换电系统的一个实施例的分解示意图。
图3是本申请的车辆换电系统的一个实施例的示意图，其中，转运车位于转运轨道中部。
具体实施方式
根据本申请的构想，在此结合图1至图3描述一种车辆换电平台100的实施例。该车辆换电平台100包括多个支承气垫130（例如，四个）、分别设置在各个支承气垫130下方的气囊120以及空气压缩装置。其中，各个支承气垫130用于直接接触与支承待换电车辆400的车轮410；空气压缩装置用于受控地压缩空气；而气囊120则用于在工作状态下将支承气垫130举升至离开安装位置，使其得以保持悬浮状态来完成车辆定位调整功能。具体而言，该气囊120上分别设置气体入口与气体出口；其中，气体入口用以接收来自空气压缩装置的压缩空气注入并对气囊120充气，气体出口则在气囊120达到充气饱和时向支承气垫130的下方喷气，且喷出的气流至少使得所述支承气垫与安装位置之间形成气流层。在此种布置下，可以手动地来调整待换电车辆400相对于该车辆换电平台100的横向、纵向及竖向位置。该过程可以省却相关机械机构及驱动电机，且存在于其间的气流层允许二者具有较大的调整范围及较小的接触摩擦力，故提供了一种新的待换电车辆的停靠调整机构与方式。
其中，气囊120向支承气垫的下方喷气的时机与气流量取决于其气体入口与气体出口处的状态。例如，当气体出口孔径小于气体入口时，则气囊初始时的出气量小于进气量，则气囊能够较快地充气并将支撑气垫撑里安装位置。随后在气囊充气至具有大于气体出口外的气压时，则经由该气体出口所喷出的气体压力逐渐上升，且随着气囊内外压差的增大上升到一定程度，直至达到平衡。此时，将会在支承气垫与安装位置之间形成气流层形成稳定的气流层。
在此基础上，为对支承气垫提供更为平整的安装位置以便于气流层的成形与稳定性，还可以包括可分离地布置在支承气垫130与气囊120下方的多个安装基座110，且该安装基座110用于支承支承气垫130与气囊120。此时，从气囊120喷出的气流至少使得支承气垫130与安装基座110之间形成气流层。此种布置一方面继续沿用了空气压缩装置，并具有其所带来的技术效果；另一方面支承气垫130与安装基座110的接触将比支承气垫130与地面或其他安装位置的接触具有更高的稳定性。
可选地，各个空气压缩装置可以独立地受控吹出气流，此时将具有对停靠车辆更好的调整效果。例如，可通过控制一列空气压缩装置所压缩空气产生较大气压，来实现车辆朝另一侧滑移；再如，还可通过控制前排空气压缩装置所压缩空气产生较大气压，来实现车辆朝向后排的滑移等等。
类似地，还可以通过调整空气压缩装置120所压缩空气所喷出的气流方向来实现对停靠车辆的调整功能。
此外，为提供更可靠的停靠效果，该车辆换电平台100还可以包括纵向移动限位部140与横向移动限位部150。其中，该纵向移动限位部140设置在后排安装基座110的后侧，并用于限定待换电车辆400在安装基座110的纵向移动区间。该横向移动限位部150设置在各个安装基座110的外侧，并用于限定待换电车辆400在安装基座110的横向移动区间。此种布置提供了一个更为合理的停靠区间，且待换电车辆可在此停靠区间内实现一定程度的调整。
根据本申请的另一构想，在此还提供一种车辆停靠调整方法，其用于前述实施例或其任意组合中的车辆换电平台100，从而为停靠其上的待换电车辆提供更好的调整效果。具体而言，该空气压缩装置受控地压缩空气来向气囊120充气，并经由气囊120向支承气垫130的下方喷气，使得承载待换电车辆400的支承气垫130与车轮安装位置之间形成气流层，由于气流层的存在，承载待换电车辆400的支承气垫130与安装位置之间将具有较小的摩擦力与较大的调整空间。此时再执行对待换电车辆400位置的纵向调整、横向调整、竖向调整或摆动调整，可以使待换电车辆停驻于最便于换电装置执行操作的位置，提高换电操作的准确性与换电效率。
例如，更具体而言，可在需要沿竖向Z向上调整待换电车辆400时，增大所有空气压缩装置所压缩空气产生的气压；或在需要沿竖向Z向下调整待换电车辆400时，减小所有空气压缩装置所压缩空气产生的气压。由此实现待换电车辆沿竖向Z的位置调整。
又如，可在需要沿纵向X向后调整待换电车辆400时，使前排空气压缩装置所压缩空气产生的气压大于或等于后排空气压缩装置所压缩空气产生的气压；或在需要沿纵向X向前调整待换电车辆400时，使前排空气压缩装置所压缩空气产生的气压小于或等于后排空气压缩装置所压缩空气产生的气压。由此实现待换电车辆沿纵向X的位置调整。
再如，可在需要沿横向Y向右调整待换电车辆400时，使左列空气压缩装置所压缩空气产生的气压大于或等于右列空气压缩装置所压缩空气产生的气压；或在需要沿横向Y向左调整待换电车辆400时，使左列空气压缩装置所压缩空气产生的气压小于或等于右列空气压缩装置所压缩空气产生的气压。由此实现待换电车辆沿横向Y的位置调整。
根据本申请的再一构想，在此还结合图1至图3描述一种车辆换电系统的实施例。该车辆换电系统包括前述实施例或其任意组合中的车辆换电平台100。该车辆换电系统还包括用于储存电池的储电仓200以及在车辆换电平台100与储电仓200之间转运电池的电池转运装置300。在此种布置下，可以手动地来调整待换电车辆400相对于该车辆换电平台100的横向、纵向及竖向位置。该过程可以省却相关机械机构及驱动电机，且存在于其间的气流层允许二者具有较大的调整范围及较小的接触摩擦力，故提供了一种新的待换电车辆的停靠调整机构与方式，而车辆停靠位置的精准调整进而将改善整个车辆换电系统的换电效率与换电操作的准确性。
如下将具体阐述该车辆换电系统中部分其他零部件的进一步改善。
例如，更具体而言，电池转运装置300包括转运轨道310、转运车320以及转运滚轮装置330。其中，转运轨道310的第一端310a延伸至车辆换电平台100承载的待换电车辆400的下方，且其第二端310b延伸至储电仓200。而具有升降机构321的转运车320则在转运轨道310的第一端310a与第二端310b之间运动以及转运亏电电池及满电电池。转运滚轮装置330则具有用于将电池移入或移出储电仓200的转运滚轮331以及支承转运滚轮331的滚轮支架332。在此种布置下，该转运轨道310起到引导的作用，转运车320则在转运轨道310的引导下实现电池运输，且最终经由转运滚轮装置330来完成转运车320与储电仓200之间的电池交接，完成整个换电过程。此外，由于转运滚轮装置330脱离于转运车320而独立设计，故转运车320的高度也将进一步降低，更便于其进入待换电车辆的底部。
另外，为促进转运滚轮装置330与转运车320之间的电池交接，该滚轮支架332可设置在转运轨道310的外侧。此时，转运车320首先将携带亏电电池运动至靠近转运轨道310的第二端310b处，随后，在升降机构321的帮助下，将亏电电池举升至高于滚轮支架332。由于转运轨道310在滚轮支架332内侧继续延伸至储电仓，故转运车320可以继续运行至于滚轮支架332交叠。此后，在升降机构321的帮助下，将亏电电池下送至与转运滚轮装置330接触，并继续收缩，则亏电电池将由滚轮支架332上的转运滚轮331所支承与运输，进而被转运至储电仓。且满电电池也可经由以上过程的反向操作而被送回待换电车辆。
可选地，作为一种具体实现形式，该转运车320中的升降机构321可以是剪刀叉升降机构321。
当然一套车辆换电系统还可包括其他部件。例如，用于提供散热的水冷柜、提供电源供应的配电柜及提供电控的控制柜等等，因其为本领域技术人员所熟知，且并未涉及本构想的发明点，故在此不再赘述。
根据本申请的又一构想，在此还提供一种车辆换电方法，其用于前述实施例或其任意组合中的车辆换电系统，从而提供更好的换电准确程度与换电效率。
具体而言，该车辆换电方法包括：该空气压缩装置受控地压缩空气来向气囊120充气，并经由气囊120向支承气垫130的下方喷气，使得承载待换电车辆400的支承气垫130与车轮安装位置之间形成气流层。由于气流层的存在，承载待换电车辆400的支承气垫130与安装位置之间将具有较小的摩擦力与较大的调整空间。此时，再执行对待换电车辆400位置的纵向调整、横向调整、竖向调整或摆动调整，实现对待换电车辆400的定位，使待换电车辆停驻于最便于换电装置执行操作的位置，提高换电操作的准确性与换电效率。
完成待换电车辆的定位后，转运车320的升降机构321受控收缩，且转运车320受控移动至转运轨道310的第一端310a，使得转运车320得以进入待换电车辆400下方，并由此承载从待换电车辆400所卸下的亏电电池。
在完成亏电电池的接收后，转运车320受控移动至转运轨道310的第二端310b，且转运车320的升降机构321受控举升，由此完成亏电电池在转运车320与转运滚轮装置330之间的交接。
最后，转运滚轮装置330将转运车320上承载的亏电电池传输至储电仓200，完成从待换电车辆上取下电池及将电池送入储电仓进行补能的过程。
而在另一方面，关于将满电电池从储电仓送回待换电车辆的操作中。该车辆换电方法包括：该空气压缩装置受控地压缩空气来向气囊120充气，并经由气囊120向支承气垫130的下方喷气，使得承载待换电车辆400的支承气垫130与车轮安装位置之间形成气流层。由于气流层的存在，承载待换电车辆400的支承气垫130与安装位置之间将具有较小的摩擦力与较大的调整空间。此时，再执行对待换电车辆400位置的纵向调整、横向调整、竖向调整或摆动调整，实现对待换电车辆400的定位，使待换电车辆停驻于最便于换电装置执行操作的位置，提高换电操作的准确性与换电效率。
完成待换电车辆的定位后，转运车320的升降机构321受控举升，且转运车320受控移动至转运轨道310的第二端310b，并与转运滚轮装置330对接，转运滚轮装置330将储电仓200中送出的满电电池传输至转运车320上。
在完成满电电池的接收后，转运车320受控移动至转运轨道310的第一端310a，且转运车320的升降机构321受控收缩，使得承载满电电池的转运车320得以运动至待换电车辆400下方，以便执行随后的换电操作。
以上例子主要说明了车辆换电平台、换电系统、换电方法及车辆停靠调整方法。尽管只对其中一些本申请的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本申请可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本申请精神及范围的情况下，本申请可能涵盖各种的修改与替换。
Claims (14)
1.一种车辆换电平台，其特征在于，包括：
多个支承气垫，各个所述支承气垫分别用于支承待换电车辆的各个车轮；
空气压缩装置，其受控地压缩空气；
多个气囊，其分别设置在多个所述支承气垫的下方，其上设置气体入口与气体出口；其中，所述气体入口接收来自所述空气压缩装置的压缩空气注入并对所述气囊充气，所述气体出口在气囊充气饱和时向支承气垫的下方喷气，喷出的气流至少使得所述支承气垫与安装位置之间形成气流层。
2.根据权利要求1所述的车辆换电平台，其特征在于，还包括可分离地布置在所述支承气垫与气囊下方的多个安装基座，所述安装基座用于支承所述支承气垫与气囊；其中，从所述气囊喷出的气流至少使得所述支承气垫与安装基座之间形成气流层。
3.根据权利要求1所述的车辆换电平台，其特征在于，各个所述空气压缩装置独立地受控压缩空气。
4.根据权利要求2所述的车辆换电平台，其特征在于，还包括纵向移动限位部，其设置在后排安装基座的后侧，并用于限定待换电车辆在所述安装基座上的纵向移动区间。
5.根据权利要求2所述的车辆换电平台，其特征在于，还包括横向移动限位部，其设置在各个所述安装基座的外侧，并用于限定待换电车辆在所述安装基座上的横向移动区间。
6.一种车辆换电系统，其特征在于，包括：如权利要求1至5任意一项所述的车辆换电平台；用于储存电池的储电仓；以及在所述车辆换电平台与所述储电仓之间转运电池的电池转运装置。
7.根据权利要求6所述的车辆换电系统，其特征在于，所述电池转运装置包括：
转运轨道，其第一端延伸至所述车辆换电平台承载的待换电车辆的下方，且其第二端延伸至所述储电仓；
转运车，其在所述转运轨道的第一端与第二端之间运动，且其具有升降机构；以及
转运滚轮装置，其具有用于将电池移入或移出储电仓的转运滚轮；以及支承所述转运滚轮的滚轮支架。
8.根据权利要求7所述的车辆换电系统，其特征在于，所述滚轮支架设置在所述转运轨道的外侧。
9.根据权利要求7所述的车辆换电系统，其特征在于，所述转运车的升降机构为剪刀叉升降机构。
10.一种车辆停靠调整方法，其用于如权利要求1至5任意一项所述的车辆换电平台，其特征在于，空气压缩装置受控地压缩空气来向所述气囊充气，并经由所述气囊向所述支承气垫的下方喷气，使得承载待换电车辆的所述支承气垫与安装位置之间形成气流层；再执行对待换电车辆位置的纵向调整、横向调整、竖向调整或摆动调整。
11.根据权利要求10所述的车辆停靠调整方法，其特征在于，在需要沿纵向向后调整待换电车辆时，使前排空气压缩装置所压缩空气产生的气压大于或等于后排空气压缩装置所压缩空气产生的气压；和/或在需要沿纵向向前调整待换电车辆时，使前排空气压缩装置所压缩空气产生的气压小于或等于后排空气压缩装置所压缩空气产生的气压。
12.根据权利要求10所述的车辆停靠调整方法，其特征在于，在需要沿横向向右调整待换电车辆时，使左列空气压缩装置所压缩空气产生的气压大于或等于右列空气压缩装置所压缩空气产生的气压；和/或在需要沿横向向左调整待换电车辆时，使左列空气压缩装置所压缩空气产生的气压小于或等于右列空气压缩装置所压缩空气产生的气压。
13.根据权利要求10所述的车辆停靠调整方法，其特征在于，在需要沿竖向向上调整待换电车辆时，增大所有空气压缩装置所压缩空气产生的气压；和/或在需要沿竖向向下调整待换电车辆时，减小所有空气压缩装置所压缩空气产生的气压。
14.一种车辆换电方法，其用于如权利要求6至9任意一项所述的车辆换电系统，其特征在于，包括：
空气压缩装置受控地压缩空气来向所述气囊充气，并经由所述气囊向所述支承气垫的下方喷气，使得承载待换电车辆的所述支承气垫与安装位置之间形成气流层；再执行对待换电车辆位置的纵向调整、横向调整、竖向调整或摆动调整，实现对待换电车辆的定位；
所述转运车的升降机构受控收缩，且所述转运车受控移动至转运轨道的第一端，在待换电车辆下方承载从待换电车辆卸下的电池；所述转运车受控移动至转运轨道的第二端，且所述转运车的升降机构受控举升；以及
所述转运滚轮装置将所述转运车上承载的电池传输至所述储电仓；和/或
空气压缩装置受控地压缩空气来向所述气囊充气，并经由所述气囊向所述支承气垫的下方喷气，使得承载待换电车辆的所述支承气垫与安装位置之间形成气流层；再执行对待换电车辆位置的纵向调整、横向调整、竖向调整或摆动调整，实现对待换电车辆的定位；
所述转运车的升降机构受控举升，且所述转运车受控移动至转运轨道的第二端，所述转运滚轮装置将所述储电仓中的电池传输至所述转运车上；以及
所述转运车受控移动至转运轨道的第一端，且所述转运车的升降机构受控收缩，将所述转运车上的电池转运至待换电车辆下方。
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