CN109987063B - 水平装取电池的换电设备及电池拆卸、安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水平装取电池的换电设备及电池拆卸、安装方法，该水平装取电池的换电设备的电池托盘安装于电池托盘座上，电池托盘座设有供电池托盘伸出的出口，托盘伸缩机构驱动电池托盘在电池托盘座上伸缩，电池托盘能伸出至电池托盘座外部的一端为伸出端；推盘盒设于电池托盘上，推盘驱动机构驱动推盘盒在电池托盘上移动，推盘盒面向电池托盘的伸出端的表面为安装面，推盘盒的安装面上设有第一连接机构，第一连接机构作用于电池箱上的第二连接机构实现推盘盒与电池箱的连接。该水平装取电池的换电设备及电池拆卸、安装方法，可以实现电池箱的水平装取，特别适用于电池仓安装于侧面的汽车，也适用于电池仓位于侧面的电池存储架。

Description

水平装取电池的换电设备及电池拆卸、安装方法

技术领域

本发明涉及一种水平装取电池的换电设备。

本发明还涉及一种电池拆卸方法。

本发明还涉及一种电池安装方法。

背景技术

电动汽车以电代油，能够实现零排放与低噪声，是解决能源和环境问题的重要手段。随着石油资源的紧张和电池技术的发展，电动汽车在性能和经济性方面已经接近甚至优于传统燃油汽车，并开始在世界范围内逐渐推广应用。以电动汽车为代表的新一代节能与环保汽车是汽车工业发展的必然趋势。作为电动汽车大规模推广应用的重要前提和基础，电动汽车充换电技术的发展和电动汽车充换电设施建设引起了各方广泛关注。

电动汽车的电池箱，可位于汽车的底部，也可位于汽车的侧面。例如电动巴士的电池箱通常设置为多个，多个电池箱分别位于电动巴士的两侧。从电动汽车的侧面更换电池时，水平取出旧电池，再水平装入新电池。因此，需要设计一种可水平装取电池的换电设备，以满足电池箱安装于侧面的电动巴士的电池更换需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺少可水平装取电池的换电设备的缺陷，而提供一种水平装取电池的换电设备及电池安装、拆卸方法。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

本发明提供了一种水平装取电池的换电设备，包括电池托盘座、电池托盘、托盘伸缩机构、推盘盒、推盘驱动机构、电池仓，所述电池托盘安装于所述电池托盘座上，所述电池托盘座设有供所述电池托盘伸出的出口，所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘在所述电池托盘座上伸缩，所述电池托盘能伸出至所述电池托盘座外部的一端为伸出端；所述推盘盒设于所述电池托盘上，所述推盘驱动机构驱动所述推盘盒在所述电池托盘上移动，所述推盘盒面向所述电池托盘的伸出端的表面为安装面，所述推盘盒的安装面上设有第一连接机构，所述第一连接机构作用于电池箱上的第二连接机构实现所述推盘盒与所述电池箱的连接；所述电池仓安装于汽车或电池存储架的侧面，所述电池仓的侧面设有供所述电池箱出入的安装口。

较佳地，所述换电设备还包括位置调节机构，所述位置调节机构安装于所述电池托盘座的下方，所述位置调节机构调节所述电池托盘座的位置。

较佳地，所述位置调节机构包括水平调节部和旋转调节部；所述水平调节部能带动所述电池托盘座倾斜，使所述电池托盘座与水平面呈角度；所述旋转调节部能带动所述电池托盘座旋转，调整所述电池托盘座与所述电池仓之间的相对角度。

较佳地，所述换电设备还包括定位测量单元，所述定位测量单元测量所述电池托盘座与所述电池仓之间的相对位置并将定位测量数据传送给所述位置调节机构，所述位置调节机构根据所述定位测量数据调整所述电池托盘座的位置，直至所述电池托盘座正对所述电池仓的安装口。

较佳地，所述定位测量单元包括至少一组定位测量组件，所述定位测量组件包括定位仪和反光板，所述定位仪固定于所述电池托盘座上，所述反光板贴于所述电池仓具有安装口的表面；当所述定位仪正对所述反光板时，所述电池托盘座正对所述电池仓的安装口。

较佳地，所述定位测量组件的数量为两组，两组所述定位测量组件的定位仪分别位于所述电池托盘座的两侧。

较佳地，所述换电设备还包括旋转检测单元，所述旋转检测单元检测所述电池托盘与所述电池仓之间的角度并将角度测量数据传送给所述位置调节机构，所述位置调节机构根据所述角度测量数据调整所述电池托盘的位置，直至所述电池托盘正对所述电池仓的安装口。

较佳地，所述旋转检测单元包括两个第一接近开关，两个所述第一接近开关对称设置于所述伸出端的两边，所述第一接近开关测量自身与所述电池仓之间的距离；当两个所述第一接近开关与所述电池仓之间的距离相等时，所述电池托盘正对所述电池仓的安装口。

较佳地，所述换电设备还包括伸缩检测单元，所述伸缩检测单元检测所述电池托盘与所述电池仓之间的距离并将距离测量数据传送给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构根据所述距离测量数据控制所述电池托盘的伸出量，直至所述电池托盘与所述电池仓之间的距离到达预定值时停止所述电池托盘的伸出。

较佳地，所述伸缩检测单元包括第二接近开关，所述第二接近开关位于所述伸出端的端面上；当所述第二接近开关与所述电池仓之间的距离达到预定值时，所述第二接近开关发送信号给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构暂停所述电池托盘的伸出动作。

较佳地，所述推盘盒上设有第三接近开关，所述第三接近开关检测所述推盘盒与安装于所述电池仓内的电池箱之间的距离；当所述第三接近开关与所述电池箱之间的距离达到预定值时，所述第三接近开关发送信号给所述推盘驱动机构，所述推盘驱动机构暂停所述推盘盒的伸出动作。

较佳地，所述电池仓上设有锁槽，所述电池箱上设有锁舌；所述电池箱安装于所述电池仓中时，所述锁舌能锁在所述锁槽中。

较佳地，所述推盘盒的安装面上设有解锁顶杆，所述电池箱上设有解锁按钮，所述解锁按钮与所述锁舌连动；所述第一连接机构与所述第二连接机构相连接时，所述解锁顶杆按下所述解锁按钮，所述锁舌从所述锁槽中解锁。

较佳地，所述第一连接机构包括电磁铁和与所述电磁铁连接的电源，所述电磁铁通电时具有磁力，所述电池铁断电时磁力消失；所述第二连接机构包括具有磁性的磁性元件或材质为铁、镍、钴的金属元件。

本发明提供了一种电池拆卸方法，使用上述水平装取电池的换电设备，所述电池拆卸方法用于拆卸位于所述电池仓内的电池箱，包括以下步骤：

所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘从所述电池托盘座伸出，所述电池托盘向所述电池仓移动，直至所述电池托盘的伸出端到达预定位置，所述电池托盘与所述电池仓的底面形成供所述电池箱移动的移动平面；

所述推盘驱动机构驱动所述推盘盒在所述电池托盘上移动，所述推盘盒向所述电池仓移动，直至所述推盘盒的第一连接机构与所述电池箱上的第二连接机构相互连接；

所述推盘驱动机构驱动所述推盘盒缩回，所述推盘盒带动所述电池箱一起缩回至所述电池托盘上；

所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘缩回至所述电池托盘座内。

较佳地，所述换电设备还包括位置调节机构、旋转检测单元，所述位置调节机构安装于所述电池托盘座的下方；

所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘从所述电池托盘座伸出，所述电池托盘向所述电池仓移动，直至所述电池托盘的伸出端到达预定位置，包括：

所述电池托盘到达所述旋转检测单元能检测到所述电池仓的位置时，所述旋转检测单元检测所述电池托盘与所述电池仓之间的角度并将角度测量数据传送给所述位置调节机构，所述位置调节机构根据所述角度测量数据调整所述电池托盘的位置，直至所述电池托盘正对所述电池仓的安装口。

较佳地，所述换电设备还包括伸缩检测单元，

所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘从所述电池托盘座伸出，所述电池托盘向所述电池仓移动，直至所述电池托盘的伸出端到达预定位置，包括：

所述伸缩检测单元检测所述电池托盘与所述电池仓之间的距离并将距离测量数据传送给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构根据所述距离测量数据控制所述电池托盘的伸出量，直至所述电池托盘与所述电池仓之间的距离到达预定值时停止所述电池托盘的伸出。

较佳地，所述电池仓上设有锁槽，所述电池箱上设有锁舌，所述锁舌能锁在所述锁槽中；所述推盘盒的安装面上设有解锁顶杆，所述电池箱上设有解锁按钮，所述解锁按钮与所述锁舌连动；

所述推盘驱动机构驱动所述推盘盒在所述电池托盘上移动，所述推盘盒向所述电池仓移动，直至所述推盘盒的第一连接机构与所述电池箱上的第二连接机构相互连接；包括：

所述解锁顶杆按下所述解锁按钮，所述解锁按钮带动所述锁舌连动，所述锁舌从所述锁槽中解锁；之后，所述推盘盒的第一连接机构与所述电池箱上的第二连接机构相互连接。

本发明还提供了一种电池安装方法，使用上述水平装取电池的换电设备，所述电池安装方法用于将所述电池箱安装于所述电池仓内，包括以下步骤：

所述电池托盘上放置有待安装的所述电池箱，所述电池箱的第二连接机构与所述推盘盒的第一连接机构相连接；

所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘从所述电池托盘座伸出，所述电池托盘向所述电池仓移动，直至所述电池托盘的伸出端到达预定位置，所述电池托盘与所述电池仓的底面形成供所述电池箱移动的移动平面；

所述推盘驱动机构驱动所述推盘盒、电池箱在所述电池托盘上移动，所述推盘盒向所述电池仓移动，直至所述电池箱安装于所述电池仓内；

所述推盘盒的第一连接机构与所述电池箱上的第二连接机构之间解除连接关系，所述推盘驱动机构驱动所述推盘盒缩回至所述电池托盘上；

所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘缩回至所述电池托盘座内。

较佳地，所述换电设备还包括位置调节机构、旋转检测单元，所述位置调节机构安装于所述电池托盘座的下方；

所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘从所述电池托盘座伸出，所述电池托盘向所述电池仓移动，直至所述电池托盘的伸出端到达预定位置，包括，

所述电池托盘到达所述旋转检测单元能检测到所述电池仓的位置时，所述旋转检测单元检测所述电池托盘与所述电池仓之间的角度并将角度测量数据传送给所述位置调节机构，所述位置调节机构根据所述角度测量数据调整所述电池托盘的位置，直至所述电池托盘正对所述电池仓的安装口。

较佳地，所述换电设备还包括伸缩检测单元，

所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘从所述电池托盘座伸出，所述电池托盘向所述电池仓移动，直至所述电池托盘的伸出端到达预定位置，包括，

所述伸缩检测单元检测所述电池托盘与所述电池仓之间的距离并将距离测量数据传送给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构根据所述距离测量数据控制所述电池托盘的伸出量，直至所述电池托盘与所述电池仓之间的距离到达预定值时停止所述电池托盘的伸出。

较佳地，所述电池仓上设有锁槽，所述电池箱上设有锁舌；

所述推盘驱动机构驱动所述推盘盒、电池箱在所述电池托盘上移动，所述推盘盒向所述电池仓移动，直至所述电池箱安装于所述电池仓内；包括：

所述电池箱安装于所述电池仓内后，所述锁舌与所述锁槽配合将所述所述电池箱锁在所述电池仓内。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

该水平装取电池的换电设备及电池拆卸、安装方法，可以实现电池箱的水平装取，特别适用于电池仓安装于侧面的汽车，也适用于电池仓位于侧面的电池存储架。

附图说明

图1为本发明水平装取电池的换电设备的结构示意图。

图2为图1所示的换电设备的电池仓、电池箱的结构示意图。

图3为图1所示的换电设备的电池箱的结构示意图。

图4为图1所示的换电设备的电池仓的结构示意图。

图5为图1所示的换电设备的部分结构示意图。

图6为图1所示的换电设备的托盘伸缩机构的信号连接图。

图7为图1所示的换电设备的位置调节机构的信号连接图。

图8为图1所示的换电设备的推盘驱动机构的信号连接图。

图9至图10为图1所示的换电设备的前检测单元、后极限检测单元的结构示意图。

图11为图1所示的换电设备的前到位单元、后检测单元的结构示意图。

图12至图16为本发明电池拆卸方法的步骤示意图。

图17至图21为本发明电池安装方法的步骤示意图。

附图标记说明

电池托盘座1

出口11

电池托盘2

伸出端21

第二导轨22

托盘伸缩机构3

推盘盒4

安装面41

第一连接机构42

解锁顶杆43

推盘驱动机构5

电池仓6

安装口61

锁槽62

电池箱7

第二连接机构71

锁舌72

解锁按钮73

位置调节机构8

水平调节部81

旋转调节部82

定位测量单元9

定位测量组件91

定位仪911

反光板912

旋转检测单元10

第一接近开关101

伸缩检测单元20

第二接近开关201

第三接近开关30

前检测单元40

前限位检测部401

前限位检测块411

前限位传感器412

前极限检测部402

前极限检测块421

前极限传感器422

后极限检测单元50

后极限检测块501

后极限传感器502

前到位单元60

前到位检测块601

前到位传感器602

后检测单元70

后到位检测部701

后到位检测块711

后到位传感器712

后报警检测部702

后报警检测块721

后报警传感器722

第四接近开关80

到位保护传感器90

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。

如图1至图8所示为本发明水平装取电池的换电设备的一实施例。该水平装取电池的换电设备包括电池托盘座1、电池托盘2、托盘伸缩机构3、推盘盒4、推盘驱动机构5、电池仓6，电池托盘2安装于电池托盘座1上，电池托盘座1设有供电池托盘2伸出的出口11，托盘伸缩机构3驱动电池托盘2在电池托盘座1上伸缩，电池托盘2能伸出至电池托盘座1外部的一端为伸出端21；推盘盒4设于电池托盘2上，推盘驱动机构5驱动推盘盒4在电池托盘2上移动，推盘盒4面向电池托盘2的伸出端21的表面为安装面41，推盘盒2的安装面41上设有第一连接机构42，第一连接机构42作用于电池箱7上的第二连接机构71实现推盘盒4与电池箱7的连接；电池仓6安装于汽车或电池存储架的侧面，电池仓6的侧面设有供电池箱7出入的安装口61。

上述电池托盘座1内可设有第一导轨(图中未示出)，电池托盘2安装第一导轨上，电池托盘2在第一导轨上移动。托盘伸缩机构3可以为电机、传动带的结构，也可以为电机、齿轮、齿条的结构，或其他传动机构，托盘伸缩机构3带动电池托盘2在第一导轨上移动。

上述电池托盘2内可设有第二导轨22，推盘盒4安装第二导轨22上，推盘盒4在第二导轨22上移动。推盘驱动机构5可以为电机、传动带的结构，也可以为电机、齿轮、齿条的结构，或其他传动机构，推盘驱动机构5带动推盘盒4在第二导轨22上移动。

推盘盒4的安装面41上设有第一连接机构42，电池箱7上设有第二连接机构71。在推盘盒4与电池箱7相互靠近时，第一连接机构42可以与第二连接机构71连接，使推盘盒4可以拖着电池箱7一起移动。在电池箱7安装到电池仓6中后，第一连接机构42还可以与第二连接机构71相脱离，使推盘盒4单独缩回。

其中，第一连接机构42、第二连接机构71的一种具体结构如下。第一连接机构42包括电磁铁和与电磁铁连接的电源，电磁铁通电时具有磁力，电池铁断电时磁力消失；第二连接机构71包括具有磁性的磁性元件或材质为铁、镍、钴的金属元件。当需要将第一连接机构42、第二连接机构71相连接时，将电源打开，使电磁铁通电，电磁铁上具有磁力，第一连接机构42可以与第二连接机构71相吸合。当需要将第一连接机构42、第二连接机构71相脱离时，将电源关闭，使电磁铁断电，电磁铁上的磁力消失，第一连接机构42可以与第二连接机构71相脱离。

上述水平装取电池的换电设备，可以实现电池箱7的水平装取，特别适用于电池仓6安装于侧面的汽车，也适用于电池仓6位于侧面的电池存储架。

在进行电池箱7的拆卸时，先将电池托盘2伸出；电池托盘2伸出到位后，再将推盘盒4向前伸出，使推盘盒4靠近电池仓6内的电池箱7，推盘盒4的第一连接机构42与电池箱7的第二连接机构71相连接；之后，推盘盒4带动与推盘盒4相连接的电池箱7向后移动，将电池箱7拖至电池托盘2上；推盘盒4缩回到位后，电池托盘2缩回至电池托盘座1内。

在进行电池箱7的安装时，待安装的电池箱7位于电池托盘2上，电池箱7的第二连接机构71与推盘盒4的第一连接机构42相连接。首先，电池托盘2伸出；电池托盘2伸出到位后，再将推盘盒4和与推盘盒4相连接的电池箱7一起向前伸出，直至电池箱7安装至电池仓6内；之后，推盘盒4的第一连接机构42与电池箱7的第二连接机构71相脱离，推盘盒4向后移动；推盘盒4缩回到位后，电池托盘2再缩回至电池托盘座1内。

如图3至图4所示，电池仓6上设有锁槽62，电池箱7上设有锁舌72；电池箱7安装于电池仓6中时，锁舌72能锁在锁槽62中。锁舌72和锁槽62的配合，使电池箱7位于电池仓6中处于锁止的状态，防止电池箱7脱离电池仓6，特别在电池仓6处于移动颠簸状态时，将电池箱7与电池仓6锁止就显得非常必要。

为了在将电池箱7的第二连接机构71与推盘盒4的第一连接机构42相连接后，推盘盒4可以顺利地将电池箱7拉出。推盘盒4的安装面41上设有解锁顶杆43，电池箱7上设有解锁按钮73，解锁按钮73与锁舌72连动；第一连接机构42与第二连接机构71相连接时，解锁顶杆43按下解锁按钮73，锁舌72从锁槽62中解锁。通过设置解锁顶杆43、解锁按钮73，使第一连接机构42与第二连接机构71相连接时，解锁顶杆43顶住解锁按钮73，将锁舌72从锁槽62中解锁，使电池箱7与电池仓6之间解锁，推盘盒4可以顺利地将电池箱7拉出。

其中，如图7所示，换电设备还包括位置调节机构8，位置调节机构8安装于电池托盘座1的下方，位置调节机构8调节电池托盘座1的位置。位置调节机构8包括水平调节部81和旋转调节部82；水平调节部81能带动电池托盘座1倾斜，使电池托盘座1与水平面呈角度；旋转调节部82能带动电池托盘座1旋转，调整电池托盘座1与电池仓6之间的相对角度。

水平调节部81可以上下左右调节电池托盘座1的位置，或者倾斜电池托盘座1，水平调节部81的位置调节可通过电机、传送链等各种传动机构实现。旋转调节部82可以调整电池托盘座1与电池仓6之间的相对角度，旋转调节部82由电机、相对转动的转动盘组成，或其他可实现物体转动的传动机构组成。

换电设备还包括定位测量单元9，定位测量单元9测量电池托盘座1与电池仓6之间的相对位置并将定位测量数据传送给位置调节机构8(即水平调节部81)，位置调节机构8根据定位测量数据调整电池托盘座1的位置，直至电池托盘座1正对电池仓6的安装口61。定位测量单元9检测电池托盘座1相对于电池仓6的位置，并反馈给位置调节机构8(即水平调节部81)，位置调节机构8调节电池托盘座1的位置，使电池托盘座1与电池仓6的安装口61的位置相对应。

如图7所示，定位测量单元9包括至少一组定位测量组件91。如图1至图2、图4至图5所示，该定位测量组件91包括定位仪911和反光板912，定位仪911固定于电池托盘座1上，反光板912贴于电池仓6具有安装口61的表面；当定位仪911正对反光板912时，电池托盘座1正对电池仓6的安装口61。在电池托盘2伸出之前，可通过定位仪911的激光经反光板912反射后的位置，确认电池托盘座1与电池仓6之间的相对位置，再通过位置调节机构8(即水平调节部81)调整电池托盘座1的位置，直至电池托盘座1与电池仓6的位置相对应。

为了保证电池托盘座1的定位准确，定位测量组件91的数量为两组，两组定位测量组件91的定位仪911分别位于电池托盘座1的两侧。

如图7所示，换电设备还包括旋转检测单元10，旋转检测单元10检测电池托盘2与电池仓6之间的角度并将角度测量数据传送给位置调节机构8(即旋转调节部82)，位置调节机构8根据角度测量数据调整电池托盘2的位置，直至电池托盘2正对电池仓6的安装口61。通过旋转检测单元10检测电池托盘2与电池仓6的安装口61之间的角度，并反馈给位置调节机构8(即旋转调节部82)，位置调节机构8根据旋转检测单元10调整电池托盘座1、电池托盘2的角度，使电池托盘2在换电过程中能正对电池仓6的安装口61，保证换电过程的准确性和成功率。

如图5所示，旋转检测单元10的一种具体实施方式为：旋转检测单元10包括两个第一接近开关101，两个第一接近开关101对称设置于伸出端21的两边，第一接近开关101测量自身与电池仓6之间的距离；当两个第一接近开关101与电池仓6之间的距离相等时，电池托盘2正对电池仓6的安装口61。当两个第一接近开关101与电池仓6的安装口61之间的距离相等时，说明电池托盘2的伸出端21正对电池仓6的安装口61，可以进行换电动作。

上述旋转检测单元10除使用上述两个第一接近开关101以外，还可以采用其它测量相对角度的测量装置，如角度测量仪、角度测量传感器等。

如图6所示，换电设备还包括伸缩检测单元20，伸缩检测单元20检测电池托盘2与电池仓6之间的距离并将距离测量数据传送给托盘伸缩机构3，托盘伸缩机构3根据距离测量数据控制电池托盘2的伸出量，直至电池托盘2与电池仓6之间的距离到达预定值时停止电池托盘2的伸出。通过伸缩检测单元20检测电池托盘2与电池仓6之间的距离，并反馈给托盘伸缩机构3，托盘伸缩机构3根据伸缩检测单元20调整电池托盘2伸出电池托盘座1的长度，使电池托盘2在换电过程中能正好伸到与电池仓6相接的位置，保证换电过程的准确性和成功率。

如图5所示，伸缩检测单元20的一种具体实施方式为：伸缩检测单元20包括第二接近开关201，第二接近开关201位于伸出端21的端面上；当第二接近开关201与电池仓6之间的距离达到预定值时，第二接近开关201发送信号给托盘伸缩机构3，托盘伸缩机构3暂停电池托盘2的伸出动作。

当第二接近开关201测量到第二接近开关201与电池仓6之间的距离达到预定值时，说明电池托盘2的伸出端21已达到预定位置，电池托盘2的伸出端21与电池仓6相对接，使电池箱7能在电池托盘2与电池仓6之间顺利移动。

上述伸缩检测单元20除使用上述第二接近开关201以外，还可以采用其它测量相对距离的测量装置。

如图8所示，推盘盒4上设有第三接近开关30，第三接近开关30检测推盘盒4与安装于电池仓6内的电池箱7之间的距离；当第三接近开关30与电池箱7之间的距离达到预定值时，第三接近开关30发送信号给推盘驱动机构5，推盘驱动机构5暂停推盘盒4的伸出动作。

上述第三接近开关30位于推盘盒4内，第三接近开关30检测推盘盒4与电池仓6之间的距离，并反馈给推盘驱动机构5，推盘驱动机构5根据第三接近开关30的测量数据调整推盘盒4在电池托盘2上的位置，使推盘盒4在换电过程中能正好与电池箱7相连接，保证换电过程的准确性和成功率。

如图6所示，为了防止电池托盘2伸出或缩回超出限定位置，该电池更换定位控制系统还设有前检测单元40、后极限检测单元50。

前检测单元40用来检测电池托盘2是否缩回超出限定位置，当电池托盘2缩回超出限定位置时，前检测单元40发送信号给托盘伸缩机构3，托盘伸缩机构3确认电池托盘2是否停止缩回动作。若电池托盘2未停止缩回动作，托盘伸缩机构3将采取强制措施使电池托盘2停下并发出警报。

为了保证前检测单元40的检测成功率，前检测单元40包括前限位检测部401和前极限检测部402，前限位检测部401的检测位置至伸出端21的距离大于前极限检测部402的检测位置至伸出端21的距离。前限位检测部401、前极限检测部402的检测位置沿电池托盘2的伸缩方向前后排列，当电池托盘2工作异常，缩回超出限定位置时，即使前限位检测部401没有检测到，导致电池托盘2仍继续缩回，后续位置的前极限检测部402还可以检测到，提高了系统整体的安全性。

其中，前限位检测部401的一种具体结构如图9至图10所示。前限位检测部401包括前限位检测块411和前限位传感器412，前限位检测块411位于电池托盘2面向电池托盘座1的一面，前限位传感器412位于电池托盘座1面向电池托盘2的一面；前限位传感器412检测到前限位检测块411，前限位传感器412发送前限位信号给托盘伸缩机构3，托盘伸缩机构3确认电池托盘2是否停止缩回动作。当前限位传感器412检测到前限位检测块411，表示电池托盘2缩回超过限定位置，托盘伸缩机构3将确认电池托盘2是否停止缩回动作。

其中，前极限检测部402的一种具体结构如图9至图10所示。前极限检测部402包括前极限检测块421和前极限传感器422，前极限检测块421位于电池托盘2面向电池托盘座1的一面，前极限传感器422位于电池托盘座1面向电池托盘2的一面；前极限传感器422检测到前极限检测块421时，前极限传感器422发送前极限信号给托盘伸缩机构3，托盘伸缩机构3确认电池托盘2是否停止缩回动作。当前极限传感器422检测到前极限检测块421，表示电池托盘2缩回到达极限位置，托盘伸缩机构3将确认电池托盘2是否停止缩回动作。

后极限检测单元50用于检测电池托盘2是否伸出超过限定位置，当电池托盘2伸出超出限定位置时，后极限检测单元50发送信号给托盘伸缩机构3，托盘伸缩机构3确认电池托盘2是否停止伸出动作。

其中，后极限检测单元50的一种具体结构如图9至图10所示。后极限检测单元50包括后极限检测块501和后极限传感器502，后极限检测块501位于电池托盘2面向电池托盘座1的一面，后极限传感器502位于电池托盘座1面向电池托盘2的一面；后极限传感器502检测到后极限检测块501，后极限传感器502发送后极限信号给托盘伸缩机构3，托盘伸缩机构3确认电池托盘2是否停止伸出动作。当后极限传感器502检测到后极限检测块501，表示电池托盘2伸出到达极限位置，托盘伸缩机构3将确认电池托盘2是否停止缩回动作。

如图8所示，为了防止推盘盒4向前移动或向后移动超出限定位置，该电池更换定位控制系统还设有前到位单元60、后检测单元70。

前到位单元60用来检测推盘盒4是否向前移动超出限定位置，当推盘盒4向前移动超出限定位置时，前到位单元60发送信号给推盘驱动机构5，推盘驱动机构5确认推盘盒4是否停止向前移动。若推盘盒4未停止向前移动，推盘驱动机构5将采取强制措施使推盘盒4停下并发出警报。

其中，前到位单元60的一种具体结构如图11所示。前到位单元60包括前到位检测块601和前到位传感器602，前到位检测块601位于电池托盘2面向推盘盒4的一面，前到位传感器602位于推盘盒4面向电池托盘2的一面；前到位传感器602检测到前到位检测块601，前到位传感器602发送前到位信号给推盘驱动机构5，推盘驱动机构5确认推盘盒4是否停止向前移动。当前到位传感器602检测到前到位检测块601，表示推盘盒4向前移动超过限定位置，推盘驱动机构5将确认推盘盒4是否停止向前移动。

后检测单元70用来检测推盘盒4是否向后移动超出限定位置，当推盘盒4向后移动超出限定位置时，后检测单元70发送信号给推盘驱动机构5，推盘驱动机构5确认推盘盒4是否停止向后移动。若推盘盒4未停止向后移动，推盘驱动机构5将采取强制措施使推盘盒4停下并发出警报。

为了保证后检测单元70的检测成功率，后检测单元70包括后到位检测部701和后报警检测部702，后到位检测部701的检测位置至伸出端21的距离小于后报警检测部702的检测位置至伸出端21的距离。后到位检测部701、后报警检测部702的检测位置沿推盘盒4的向后移动的方向依次排列，当推盘盒4工作异常，向后移动超出限定位置时，即使后到位检测部701没有检测到，导致推盘盒4仍继续缩回，后续位置的后报警检测部702还可以检测到，提高了系统整体的安全性。

其中，后到位检测部701的一种具体结构如图11所示。后到位检测部701包括后到位检测块711和后到位传感器712，后到位检测块711位于电池托盘2面向推盘盒4的一面，后到位传感器712位于推盘盒4面向电池托盘2的一面；后到位传感器712检测到后到位检测块711，后到位传感器712发送后到位信号给推盘驱动机构5，推盘驱动机构5确认推盘盒4是否停止向后移动。当后到位传感器712检测到后到位检测块711，表示推盘盒4向后移动超过限定位置，推盘驱动机构5将确认推盘盒4是否停止向后移动。

其中，后报警检测部702的一种具体结构如图11所示。后报警检测部702包括后报警检测块721和后报警传感器722，后报警检测块721位于电池托盘2面向推盘盒4的一面，后报警传感器722位于推盘盒4面向电池托盘2的一面；后报警传感器722检测到后报警检测块721，后报警传感器722发送后报警信号给推盘驱动机构5，推盘驱动机构5确认推盘盒4是否停止向后移动。当后报警传感器722检测到后报警检测块721，表示推盘盒4向后移动到达报警位置，推盘驱动机构5将确认推盘盒4是否停止向后移动。

上述前到位检测块601、后到位检测块711可以沿推盘盒4的移动方向排成一列并前后设置。这样，前到位传感器602、后到位传感器712可以共用一个传感器，即该传感器同时实现前到位传感器602、后到位传感器712的功能。

上述后报警检测块721成长条形并沿推盘盒4的移动方向延伸。长条形的后报警检测块721，使后报警传感器722可以在较长的时间内都能检测到后报警检测块721，增加了后报警传感器722的可感应时间，增加了系统整体的安全性。

如图5和图10所示，推盘盒4的安装面41上还设有第四接近开关80；在推盘盒4与电池箱7相连接并缩回时，第四接近开关80测量推盘盒4与电池箱7之间的距离；当第四接近开关80测量到电池箱7脱离推盘盒4后，第四接近开关80发送脱离报警信号给推盘驱动机构5。即，在推盘盒4与电池箱7相连接并缩回时，第四接近开关80测量推盘盒4与电池箱7之间的距离；当第四接近开关80测量到电池箱7脱离推盘盒4后，第四接近开关80发送脱离报警信号给推盘驱动机构5。推盘驱动机构5收到脱离报警信号后，停止推盘盒4的移动，报警并等待进一步的处理。

如图5和图10所示，换电设备还包括到位保护传感器90，到位保护传感器90的检测范围内检测不到电池箱7时，到位保护传感器90发送启动信号给位置调节机构8。当到位保护传感器90检测不到电池箱7时，说明电池箱7时已安装到位，或者已经完全缩回至电池托盘座1内，系统可以启动进行下一步的动作。

使用上述水平装取电池的换电设备的电池拆卸方法如图12至图16所示，该电池拆卸方法用于拆卸位于电池仓6内的电池箱7，水平装取电池的换电设备的初始状态如图12所示。该电池拆卸方法包括以下步骤：

S1、托盘伸缩机构3驱动电池托盘2从电池托盘座1伸出，电池托盘2向电池仓6移动，直至电池托盘2的伸出端21到达预定位置，电池托盘2与电池仓6的底面形成供电池箱7移动的移动平面，如图13所示；

S2、推盘驱动机构5驱动推盘盒4在电池托盘2上移动，推盘盒4向电池仓6移动，直至推盘盒4的第一连接机构42与电池箱7上的第二连接机构71相互连接，如图14所示；

S3、推盘驱动机构5驱动推盘盒4缩回，推盘盒4带动电池箱7一起缩回至电池托盘2上，如图15所示；

S4、托盘伸缩机构3驱动电池托盘2缩回至电池托盘座1内，如图16所示。

通过上述方法，可完成电池箱7的拆卸，实现电池箱7的水平拆卸，特别适用于电池仓6安装于侧面的汽车，也适用于电池仓6位于侧面的电池存储架。

在步骤S1中，当电池托盘2到达旋转检测单元10能检测到电池仓6的位置时，旋转检测单元10检测电池托盘2与电池仓6之间的角度并将角度测量数据传送给位置调节机构8，位置调节机构8根据角度测量数据调整电池托盘2的位置，直至电池托盘2正对电池仓6的安装口61。当电池托盘2正对电池仓6的安装口61后，电池托盘2继续伸出，直至伸缩检测单元20检测电池托盘2与电池仓6之间的距离并将距离测量数据传送给托盘伸缩机构3，托盘伸缩机构3根据距离测量数据控制电池托盘2的伸出量，直至电池托盘2与电池仓6之间的距离到达预定值时停止电池托盘2的伸出。

上述为电池托盘2的伸出过程中的精定位，保证电池托盘2伸出到位后，能与电池仓6形成供电池箱7移动的移动平面。在电池托盘2的伸出之前，还可以对电池托盘2的位置先进行初步定位。具体而言，通过定位测量单元9检测电池托盘座1相对于电池仓6的位置，并通过位置调节机构8调节电池托盘座1的位置，使电池托盘座1与电池仓6的位置初步对应。

为了在将电池箱7的第二连接机构71与推盘盒4的第一连接机构42相连接后，推盘盒4可以顺利地将电池箱7拉出。解锁顶杆43按下解锁按钮73，解锁按钮73带动锁舌72连动，锁舌72从锁槽62中解锁之后，推盘盒4的第一连接机构42与电池箱7上的第二连接机构71相互连接。

使用上述水平装取电池的换电设备的电池安装方法如图17至图21所示，该电池安装方法用于将电池箱7安装于电池仓6内，该电池安装方法包括以下步骤：

S10、电池托盘2上放置有待安装的电池箱7，电池箱7的第二连接机构71与推盘盒4的第一连接机构42相连接，如图17所示；

S20、托盘伸缩机构3驱动电池托盘2从电池托盘座1伸出，电池托盘2向电池仓6移动，直至电池托盘2的伸出端21到达预定位置，电池托盘2与电池仓6的底面形成供电池箱7移动的移动平面，如图18所示；

S30、推盘驱动机构5驱动推盘盒4、电池箱7在电池托盘2上移动，推盘盒4向电池仓6移动，直至电池箱7安装于电池仓6内，如图19所示；

S40、推盘盒4的第一连接机构42与电池箱7上的第二连接机构71之间解除连接关系，推盘驱动机构5驱动推盘盒4缩回至电池托盘2上，如图20所示；

S50、托盘伸缩机构3驱动电池托盘2缩回至电池托盘座1内，如图21所示。

在步骤S10中，当电池托盘2到达旋转检测单元10能检测到电池仓6的位置时，旋转检测单元10检测电池托盘2与电池仓6之间的角度并将角度测量数据传送给位置调节机构8，位置调节机构8根据角度测量数据调整电池托盘2的位置，直至电池托盘2正对电池仓6的安装口61。当电池托盘2正对电池仓6的安装口61后，电池托盘2继续伸出，直至伸缩检测单元20检测电池托盘2与电池仓6之间的距离并将距离测量数据传送给托盘伸缩机构3，托盘伸缩机构3根据距离测量数据控制电池托盘2的伸出量，直至电池托盘2与电池仓6之间的距离到达预定值时停止电池托盘2的伸出。

上述为电池托盘2的伸出过程中的精定位，保证电池托盘2伸出到位后，能与电池仓6形成供电池箱7移动的移动平面。在电池托盘2的伸出之前，还可以对电池托盘2的位置先进行初步定位。具体而言，通过定位测量单元9检测电池托盘座1相对于电池仓6的位置，并通过位置调节机构8调节电池托盘座1的位置，使电池托盘座1与电池仓6的位置初步对应。

在步骤S30中，当电池箱7安装于电池仓6内后，锁舌72与锁槽62配合将电池箱7锁在电池仓6内。锁舌72和锁槽62的配合，使电池箱7位于电池仓6中处于锁止的状态，防止电池箱7脱离电池仓6，特别在电池仓6处于移动颠簸状态时，将电池箱7与电池仓6锁止就显得非常必要。

本发明不局限于上述实施方式，不论在其形状或结构上作任何变化，均落在本发明的保护范围之内。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 (17)

1.一种水平装取电池的换电设备，其特征在于，包括：

电池托盘座、电池托盘、托盘伸缩机构，所述电池托盘安装于所述电池托盘座上，所述电池托盘座设有供所述电池托盘伸出的出口，所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘在所述电池托盘座上伸缩，所述电池托盘能伸出至所述电池托盘座外部的一端为伸出端；

推盘盒、推盘驱动机构，所述推盘盒设于所述电池托盘上，所述推盘驱动机构驱动所述推盘盒在所述电池托盘上移动，所述推盘盒面向所述电池托盘的伸出端的表面为安装面，所述推盘盒的安装面上设有第一连接机构，所述第一连接机构作用于电池箱上的第二连接机构实现所述推盘盒与所述电池箱的连接；

电池仓，所述电池仓安装于汽车或电池存储架的侧面，所述电池仓的侧面设有供所述电池箱出入的安装口；

所述换电设备还包括位置调节机构，所述位置调节机构安装于所述电池托盘座的下方，所述位置调节机构调节所述电池托盘座的位置；

所述换电设备还包括旋转检测单元，所述旋转检测单元检测所述电池托盘与所述电池仓之间的角度并将角度测量数据传送给所述位置调节机构，所述位置调节机构根据所述角度测量数据调整所述电池托盘的位置，直至所述电池托盘正对所述电池仓的安装口；

所述旋转检测单元包括两个第一接近开关，两个所述第一接近开关对称设置于所述伸出端的两边，所述第一接近开关测量自身与所述电池仓之间的距离；当两个所述第一接近开关与所述电池仓之间的距离相等时，所述电池托盘正对所述电池仓的安装口；

所述换电设备还包括伸缩检测单元，所述伸缩检测单元检测所述电池托盘与所述电池仓之间的距离并将距离测量数据传送给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构根据所述距离测量数据控制所述电池托盘的伸出量，直至所述电池托盘与所述电池仓之间的距离到达预定值时停止所述电池托盘的伸出；

所述伸缩检测单元包括第二接近开关，所述第二接近开关位于所述伸出端的端面上；当所述第二接近开关与所述电池仓之间的距离达到预定值时，所述第二接近开关发送信号给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构暂停所述电池托盘的伸出动作。

2.如权利要求1所述的水平装取电池的换电设备，其特征在于：所述位置调节机构包括水平调节部和旋转调节部；所述水平调节部能带动所述电池托盘座倾斜，使所述电池托盘座与水平面呈角度；所述旋转调节部能带动所述电池托盘座旋转，调整所述电池托盘座与所述电池仓之间的相对角度。

3.如权利要求1所述的水平装取电池的换电设备，其特征在于：所述换电设备还包括定位测量单元，所述定位测量单元测量所述电池托盘座与所述电池仓之间的相对位置并将定位测量数据传送给所述位置调节机构，所述位置调节机构根据所述定位测量数据调整所述电池托盘座的位置，直至所述电池托盘座正对所述电池仓的安装口。

4.如权利要求3所述的水平装取电池的换电设备，其特征在于：所述定位测量单元包括至少一组定位测量组件，所述定位测量组件包括定位仪和反光板，所述定位仪固定于所述电池托盘座上，所述反光板贴于所述电池仓具有安装口的表面；当所述定位仪正对所述反光板时，所述电池托盘座正对所述电池仓的安装口。

5.如权利要求4所述的水平装取电池的换电设备，其特征在于：所述定位测量组件的数量为两组，两组所述定位测量组件的定位仪分别位于所述电池托盘座的两侧。

6.如权利要求1所述的水平装取电池的换电设备，其特征在于：所述推盘盒上设有第三接近开关，所述第三接近开关检测所述推盘盒与安装于所述电池仓内的电池箱之间的距离；当所述第三接近开关与所述电池箱之间的距离达到预定值时，所述第三接近开关发送信号给所述推盘驱动机构，所述推盘驱动机构暂停所述推盘盒的伸出动作。

7.如权利要求1所述的水平装取电池的换电设备，其特征在于：所述电池仓上设有锁槽，所述电池箱上设有锁舌；所述电池箱安装于所述电池仓中时，所述锁舌能锁在所述锁槽中。

8.如权利要求7所述的水平装取电池的换电设备，其特征在于：所述推盘盒的安装面上设有解锁顶杆，所述电池箱上设有解锁按钮，所述解锁按钮与所述锁舌连动；所述第一连接机构与所述第二连接机构相连接时，所述解锁顶杆按下所述解锁按钮，所述锁舌从所述锁槽中解锁。

9.如权利要求1至8任一项所述的水平装取电池的换电设备，其特征在于：所述第一连接机构包括电磁铁和与所述电磁铁连接的电源，所述电磁铁通电时具有磁力，所述电池铁断电时磁力消失；所述第二连接机构包括具有磁性的磁性元件或材质为铁、镍、钴的金属元件。

10.一种电池拆卸方法，使用权利要求1至9任一项所述的水平装取电池的换电设备，其特征在于，所述电池拆卸方法用于拆卸位于所述电池仓内的电池箱，包括以下步骤：

所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘从所述电池托盘座伸出，所述电池托盘向所述电池仓移动，直至所述电池托盘的伸出端到达预定位置，所述电池托盘与所述电池仓的底面形成供所述电池箱移动的移动平面；

所述推盘驱动机构驱动所述推盘盒在所述电池托盘上移动，所述推盘盒向所述电池仓移动，直至所述推盘盒的第一连接机构与所述电池箱上的第二连接机构相互连接；

所述推盘驱动机构驱动所述推盘盒缩回，所述推盘盒带动所述电池箱一起缩回至所述电池托盘上；

所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘缩回至所述电池托盘座内。

11.如权利要求10所述的电池拆卸方法，其特征在于，

所述换电设备还包括位置调节机构、旋转检测单元，所述位置调节机构安装于所述电池托盘座的下方；

所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘从所述电池托盘座伸出，所述电池托盘向所述电池仓移动，直至所述电池托盘的伸出端到达预定位置，包括：

所述电池托盘到达所述旋转检测单元能检测到所述电池仓的位置时，所述旋转检测单元检测所述电池托盘与所述电池仓之间的角度并将角度测量数据传送给所述位置调节机构，所述位置调节机构根据所述角度测量数据调整所述电池托盘的位置，直至所述电池托盘正对所述电池仓的安装口。

12.如权利要求10所述的电池拆卸方法，其特征在于，所述换电设备还包括伸缩检测单元，

所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘从所述电池托盘座伸出，所述电池托盘向所述电池仓移动，直至所述电池托盘的伸出端到达预定位置，包括：

所述伸缩检测单元检测所述电池托盘与所述电池仓之间的距离并将距离测量数据传送给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构根据所述距离测量数据控制所述电池托盘的伸出量，直至所述电池托盘与所述电池仓之间的距离到达预定值时停止所述电池托盘的伸出。

13.如权利要求10所述的电池拆卸方法，其特征在于，所述电池仓上设有锁槽，所述电池箱上设有锁舌，所述锁舌能锁在所述锁槽中；所述推盘盒的安装面上设有解锁顶杆，所述电池箱上设有解锁按钮，所述解锁按钮与所述锁舌连动；

所述推盘驱动机构驱动所述推盘盒在所述电池托盘上移动，所述推盘盒向所述电池仓移动，直至所述推盘盒的第一连接机构与所述电池箱上的第二连接机构相互连接；包括：

所述解锁顶杆按下所述解锁按钮，所述解锁按钮带动所述锁舌连动，所述锁舌从所述锁槽中解锁；之后，所述推盘盒的第一连接机构与所述电池箱上的第二连接机构相互连接。

14.一种电池安装方法，使用权利要求1至9任一项所述的水平装取电池的换电设备，其特征在于，所述电池安装方法用于将所述电池箱安装于所述电池仓内，包括以下步骤：

所述电池托盘上放置有待安装的所述电池箱，所述电池箱的第二连接机构与所述推盘盒的第一连接机构相连接；

所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘从所述电池托盘座伸出，所述电池托盘向所述电池仓移动，直至所述电池托盘的伸出端到达预定位置，所述电池托盘与所述电池仓的底面形成供所述电池箱移动的移动平面；

所述推盘驱动机构驱动所述推盘盒、电池箱在所述电池托盘上移动，所述推盘盒向所述电池仓移动，直至所述电池箱安装于所述电池仓内；

所述推盘盒的第一连接机构与所述电池箱上的第二连接机构之间解除连接关系，所述推盘驱动机构驱动所述推盘盒缩回至所述电池托盘上；

所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘缩回至所述电池托盘座内。

15.如权利要求14所述的电池安装方法，其特征在于：

所述换电设备还包括位置调节机构、旋转检测单元，所述位置调节机构安装于所述电池托盘座的下方；

所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘从所述电池托盘座伸出，所述电池托盘向所述电池仓移动，直至所述电池托盘的伸出端到达预定位置，包括，

所述电池托盘到达所述旋转检测单元能检测到所述电池仓的位置时，所述旋转检测单元检测所述电池托盘与所述电池仓之间的角度并将角度测量数据传送给所述位置调节机构，所述位置调节机构根据所述角度测量数据调整所述电池托盘的位置，直至所述电池托盘正对所述电池仓的安装口。

16.如权利要求14所述的电池安装方法，其特征在于：所述换电设备还包括伸缩检测单元，

所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘从所述电池托盘座伸出，所述电池托盘向所述电池仓移动，直至所述电池托盘的伸出端到达预定位置，包括，

所述伸缩检测单元检测所述电池托盘与所述电池仓之间的距离并将距离测量数据传送给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构根据所述距离测量数据控制所述电池托盘的伸出量，直至所述电池托盘与所述电池仓之间的距离到达预定值时停止所述电池托盘的伸出。

17.如权利要求14所述的电池安装方法，其特征在于，所述电池仓上设有锁槽，所述电池箱上设有锁舌；

所述推盘驱动机构驱动所述推盘盒、电池箱在所述电池托盘上移动，所述推盘盒向所述电池仓移动，直至所述电池箱安装于所述电池仓内；包括：

所述电池箱安装于所述电池仓内后，所述锁舌与所述锁槽配合将所述电池箱锁在所述电池仓内。

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