CN109895750A - 换电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种换电系统，包含换电装置、信号传输单元、安装于电动车的快换支架上的位置传感器、安装于电池包上的检测部。换电装置包含主控制单元、电池包拆装单元。电池包拆装单元用于夹持电池包，主控制单元用于控制电池包拆装单元按照预设路径移动。位置传感器用于感应检测部，当感应到检测部时，生成停止指令并通过信号传输单元发送至主控制单元；主控制单元用于根据停止指令停止移动电池包拆装单元。本发明的换电系统能够精确检测电池包是否安装到位，保证电池包更换的准确性和安全性，且成本较低。

Description

换电系统
技术领域
本发明属于电动车换电技术领域，尤其涉及一种换电系统。
背景技术
在电动车换电过程中，必须保证控制信号正确传输给换电设备，换电设备通过闭环控制达到成功换电。其中，电池包是否安装到位是换电是否成功的关键。电池包一般设置在电动车的底部。现有技术中，多为人工手动更换电池包，安装效率低，增加了用户的等待时间；并且，操作人员在汽车底部安装电池包时，存在安全隐患；另外，电池包重量较大，人工安装时，托举不稳，易发生安装不准确、不到位的情况。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中的为电动汽车更换电池包时，电池包安装不准确、不到位的缺陷，提供一种低成本、高精度的检测电池包是否安装到位的换电系统。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：
一种换电系统，包含换电装置、信号传输单元、安装于电动车的快换支架上的位置传感器、安装于电池包上的检测部；
换电装置包含主控制单元、电池包拆装单元；
电池包拆装单元用于对电动车上的电池包进行更换，主控制单元用于控制电池包拆装单元按照预设路径移动；
位置传感器用于感应检测部，当感应到检测部时，生成停止指令并通过信号传输单元发送至主控制单元；主控制单元用于根据停止指令停止移动电池包拆装单元。
较佳地，位置传感器包含磁场传感器，检测部包含磁钢，所述磁场传感器用于感应所述磁钢的磁场。
较佳地，磁场传感器包含霍尔传感器。
较佳地，磁场传感器的数量为至少两个，至少两个磁场传感器在不同的位置上感应磁钢的磁场。
较佳地，信号传输单元包含设置于换电装置上的主传输头、设置于电动车的快换支架上的次传输头；
主传输头与次传输头通信连接；主传输头与主控制单元电连接；
次传输头与磁场传感器通信连接。
较佳地，信号传输单元还包含次级模块；磁场传感器为霍尔传感器；
次级模块与次传输头电连接，次级模块用于获取霍尔传感器产生的霍尔信号，并将霍尔信号转换为数字信号，并根据数字信号生成停止指令，并将停止指令传输至次传输头。
较佳地，次级模块用于通过次传输头从主传输头获取电能，并用于为磁场传感器供电。
较佳地，主传输头安装于一设置有弹簧的支架上，主传输头沿弹簧的伸缩的方向相对于支架移动。
较佳地，支架包含安装板、导向轴、支撑单元；
主传输头的端部固定于安装板上，主传输头的延伸部穿过支撑单元；导向轴的一端固定于安装板上，另一端穿过支撑单元，弹簧套于导向轴的外部，弹簧的一端与安装板连接，另一端与支撑单元连接。
较佳地，磁钢安装于电池包的锁轴中。
较佳地，停止指令为低电平信号。
本发明的积极进步效果在于：本发明的换电系统能够精确检测电池包是否安装到位，保证电池包更换的准确性和安全性，且成本较低。
附图说明
图1为本发明的实施例1的换电系统的结构示意图。
图2为本发明的实施例3的换电系统的结构示意图。
图3为本发明的实施例3的换电系统的另一种可选的实施方式的结构示意图。
图4为本发明的实施例3的换电系统的局部的立体结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例的换电系统，如图1所示，包含换电装置11、信号传输单元12、安装于电动车的快换支架2上的位置传感器、安装于电池包3上的检测部。换电装置11包含主控制单元111、电池包拆装单元112。电池包拆装单元112用于夹持电池包3，主控制单元111用于控制电池包拆装单元112按照预设路径移动。位置传感器用于感应检测部，当感应到检测部时，生成停止指令并通过信号传输单元发送至主控制单元；主控制单元用于根据停止指令停止移动电池包拆装单元。位置传感器包含但不限于图1所示的磁场传感器13，检测部包含但不限于图1所示的磁钢14。磁场传感器13用于感应磁钢14的磁场，当感应到磁钢14的磁场时，生成停止指令，并通过信号传输单元12发送至主控制单元111。主控制单元111用于根据停止指令停止移动电池包拆装单元112。
在本发明的换电系统的其他实施方式中，位置传感器可以是与检测部配合使用的电容式接近传感器、电感式接近传感器或者光电式接近传感器的一种，当位置传感器检测到检测部到达预设位置时，即表明电池包到达了预设位置，位置传感器生成停止指令并通过信号传输单元发送至主控制单元。
在使用本实施例的换电系统时，主控制单元111控制电池包拆装单元112将待更换的电池包从电动车的快换支架2上拆下。电池包拆装单元112包含机械抓手，用于夹持和移动电池包。以快换支架设置于电动车的下部为例，主控制单元111控制电池包拆装单元112从电动车的下部夹持待更换的电池包，将该待更换的电池包拆下，并夹持待更换的电池包竖直向下移动，然后，电池包拆装单元112夹持待更换的电池包水平移动，移出电动车的底部。接下来，电池包拆装单元112将待更换的电池包输送至充电装置进行充电。
充电完成后，电池包拆装单元112将充电完成的电池包移动至电动车的底部，对准电动车的快换支架上的电池包安装槽，将电池包向上举升。安装于电动车的快换支架2上的磁场传感器13感应设置于充电完成的电池包上的磁钢14产生的磁场。当磁场传感器13没有感应到磁场，或者感应到的磁场的强度没有达到预设强度值时，则认为电池包3没有移动到电池包安装槽内，电池包拆装单元112继续将电池包3向上举升。当磁场传感器13感应到的磁场的强度达到预设强度值时，则认为电池包3已移动到电池包安装槽内，磁场传感器13生成停止指令并通过信号传输单元12发送至主控制单元111；主控制单元111根据停止指令停止移动电池包拆装单元112。电池包3卡入电池包安装槽，电池包拆装单元112撤回。一次换电操作即告完成。
本实施例中的磁场传感器13包含但不限于霍尔传感器。磁场的预设强度值可以根据选取的磁钢的磁场特性、快换支架的结构，以及实际应用中的测试数据进行设置。
使用本实施例的换电装置，效率高，并避免了操作人员在电动车底部拆卸、安装电池包的安全隐患；同时，可以准确判断电池包是否安装到位，提高了电池包安装的准确性。
实施例2
本实施例的换电系统与实施例1的换电系统的结构大致相同，其区别之处在于：本实施例的换电系统中，磁场传感器13的数量为至少两个，这些磁场传感器13在不同的位置上感应磁钢14的磁场。例如，其中一个磁场传感器13设置于电动车的快换支架2的底面上，用于在纵向上感应磁钢14的磁场，用于判断电池包3在纵向上是否移动安装到位；另一个磁场传感器13设置于电动车的快换支架2靠近电动车的车头的侧壁上，用于判断电池包3在横向上是否移动安装到位。进一步地，磁钢14安装于电池包3的锁轴中。
在使用本实施例的换电系统时，主控制单元111控制电池包拆装单元112从电动车的下部夹持待更换的电池包，将该待更换的电池包拆下，并夹持待更换的电池包竖直向下移动，然后，电池包拆装单元112夹持待更换的电池包水平移动，移出电动车的底部。接下来，电池包拆装单元112将待更换的电池包输送至充电装置进行充电。
充电完成后，电池包拆装单元112将充电完成的电池包移动至电动车的底部，对准电动车的快换支架上的电池包安装槽，将电池包向上举升。安装于电动车的快换支架2上的磁场传感器13感应设置于充电完成的电池包上的磁钢14产生的磁场。当磁场传感器13没有感应到磁场，或者感应到的磁场的强度没有达到预设强度值时，则认为电池包3在纵向上没有移动到电池包安装槽内，电池包拆装单元112继续将电池包3向上举升。当磁场传感器13感应到的磁场的强度达到预设强度值时，则认为电池包3在纵向上已移动到电池包安装槽内，磁场传感器13生成停止指令(停止向上移动的指令)并通过信号传输单元12发送至主控制单元111；主控制单元111根据停止指令停止向上移动电池包拆装单元112。然后，主控制单元111控制电池包拆装单元112按照预设路径将电池包3向电动车的车头的方向推动，插入电池包安装槽内，此时，设置于电动车的快换支架2靠近电动车的车头的侧壁上(即电池包安装槽的底端)的磁场传感器13感应磁钢14产生的磁场。当该磁场传感器13感应到的磁场的强度达到预设强度值时，则认为电池包3在横向(车体长度方向)上移动安装到位。该磁场传感器13生成停止指令并通过信号传输单元12发送至主控制单元111；主控制单元111根据停止指令停止移动电池包拆装单元112。电池包3卡入电池包安装槽，电池包的电源输出引脚与电动车的电源输入引脚准确连接，电池包拆装单元112撤回。一次换电操作即告完成。
为了提高信号传输和逻辑控制的稳定性，停止指令为低电平信号。
进一步地，在电动车的快换支架2在电动车的车体的宽度方向的侧壁上也设置有磁场传感器13，用于判断电池包3在电动车的车体的宽度方向上是否移动到位，以指导主控制单元111移动电池包拆装单元112调整电池包3在电动车的车体的宽度方向上的位置。
本实施例的换电系统进一步提高了换电操作从精确度，在换电过程中，使得电池包的安装更加准确，电池包的电源输出引脚与电动车的电源输入引脚能够准确连接。
实施例3
本实施例的换电系统与实施例1的换电系统的结构大致相同，在实施例1的换电系统的基础上，如图2所示，本实施例的换电系统的信号传输单元12包含设置于换电装置11上的主传输头121、设置于电动车的快换支架2上的次传输头122。主传输头121与次传输头122通信连接。主传输头121与主控制单元111电连接。次传输头122与磁场传感器13通信连接。
在使用本实施例的换电系统时，通过主传输头121与次传输头122之间的数据传输，可以实现主控制单元111与磁场传感器13之间的数据通信。
进一步地，如图3所示，信号传输单元12还包含次级模块123；磁场传感器13为霍尔传感器。次级模块123与次传输头122电连接，次级模块123用于获取霍尔传感器产生的霍尔信号(即表征霍尔传感器感应到的磁场的强度的信号)，并将霍尔信号转换为数字信号，当该数字信号达到预设强度值时，霍尔传感器生成停止指令，并将停止指令传输至次传输头122。次传输头122将该停止指令通过主传输头121传输至主控制单元111。次传输头、次级模块、磁场传感器从电动车车体获取电能，进行工作。
为了使得该换电系统的电路与电动车车体的电路相分离，在另一种实施方式中，除了进行信号传输，信号传输单元12还用于传输电能。具体实现时，如图3所示，次级模块123通过次传输头122从主传输头121获取电能(主传输头121从换电装置11获取电能)，并用于为磁场传感器13供电。此时，本实施例的换电系统从换电装置11上获取电能，而无须从电动车获取电能，使得该换电系统的电路与电动车车体的电路相分离，工作过程中互不干扰，避免换电系统与电动车车体电路发生冲突，提高换电操作的可靠性。
为了确保主传输头121与次传输头122之间形成可靠的接触(例如，主传输头121与次传输头122的端面相对齐，而两者之间可以形成0-5毫米的距离，通过无线通信传输数据和电能)，如图4所示，主传输头121安装于一设置有弹簧401的支架4上，主传输头121沿弹簧401的伸缩的方向相对于支架4移动。这样，可以在主传输头121与次传输头122接触时，形成缓冲，避免主传输头121与次传输头122之间的压力过大而造成损坏。
具体地，如图4所示，支架4包含安装板402、导向轴403、支撑单元404。主传输头121的端部1211固定于安装板402上，主传输头121的延伸部1212穿过支撑单元404；导向轴403的一端固定于安装板402上，另一端穿过支撑单元404，弹簧401套于导向轴403的外部，弹簧401的一端与安装板402连接，另一端与支撑单元404连接。当主传输头121的端部1211受到压力时，安装板402压缩弹簧401，并沿导向轴403的轴向(即弹簧401的伸缩的方向)运动；导向轴403的另一端穿过支撑单元404，相对于支撑单元404向下移动，主传输头121的延伸部1212穿过支撑单元404，相对于支撑单元404向下移动。该结构即可以使主传输头121在受到压力时，灵活地收缩，从而形成较好的保护作用。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种换电系统，其特征在于，包含换电装置、信号传输单元、安装于电动车的快换支架上的位置传感器、安装于电池包上的检测部；
所述换电装置包含主控制单元、电池包拆装单元；
所述电池包拆装单元用于对所述电动车上的所述电池包进行更换，所述主控制单元用于控制所述电池包拆装单元按照预设路径移动；
所述位置传感器用于感应所述检测部，当感应到所述检测部时，生成停止指令并通过所述信号传输单元发送至所述主控制单元；所述主控制单元用于根据所述停止指令停止移动所述电池包拆装单元。
2.如权利要求1所述的换电系统，其特征在于，所述位置传感器包含磁场传感器，所述检测部包含磁钢，所述磁场传感器用于感应所述磁钢的磁场。
3.如权利要求2所述的换电系统，其特征在于，所述磁场传感器包含霍尔传感器。
4.如权利要求2所述的换电系统，其特征在于，所述磁场传感器的数量为至少两个，至少两个所述磁场传感器在不同的位置上感应所述磁钢的磁场。
5.如权利要求2所述的换电系统，其特征在于，所述信号传输单元包含设置于所述换电装置上的主传输头、设置于所述电动车的快换支架上的次传输头；
所述主传输头与所述次传输头通信连接；所述主传输头与所述主控制单元电连接；
所述次传输头与所述磁场传感器通信连接。
6.如权利要求5所述的换电系统，其特征在于，所述信号传输单元还包含次级模块；所述磁场传感器为霍尔传感器；
所述次级模块与所述次传输头电连接，所述次级模块用于获取所述霍尔传感器产生的霍尔信号，并将所述霍尔信号转换为数字信号，并根据所述数字信号生成所述停止指令，并将所述停止指令传输至所述次传输头。
7.如权利要求6所述的换电系统，其特征在于，所述次级模块用于通过所述次传输头从所述主传输头获取电能，并用于为所述磁场传感器供电。
8.如权利要求5所述的换电系统，其特征在于，所述主传输头安装于一设置有弹簧的支架上，所述主传输头沿所述弹簧的伸缩的方向相对于所述支架移动。
9.如权利要求8所述的换电系统，其特征在于，所述支架包含安装板、导向轴、支撑单元；
所述主传输头的端部固定于所述安装板上，所述主传输头的延伸部穿过所述支撑单元；所述导向轴的一端固定于所述安装板上，另一端穿过所述支撑单元，所述弹簧套于所述导向轴的外部，所述弹簧的一端与所述安装板连接，另一端与所述支撑单元连接。
10.如权利要求2所述的换电系统，其特征在于，所述磁钢安装于所述电池包的锁轴中。
11.如权利要求1所述的换电系统，其特征在于，所述停止指令为低电平信号。
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