CN110406504B - 基于浮动平台的电池拆卸方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供基于浮动平台的电池拆卸方法，包括步骤：解锁浮动对位，抬升浮动平台上的锁定装置，浮动平台在接触电池组件后可各向浮动，以使得锁定装置插入电池组件上的锁止机构或车底电池固定结构上的锁止机构；浮动锁定，浮动平台无法浮动并与夹紧机构形成一刚性体，以消除浮动平台恢复平衡位置的侧向力；电池解锁，解锁电池组件与车底电池固定结构，电池组件随浮动平台下降，以使得待充电的电池组件运送至移载装置上。本发明设计巧妙，逻辑严谨，使换电平台可各向浮动，降低换电平台定位要求，同时消除浮动过程中产生的侧向力，避免电池组件发生不必要的磕碰；满足新能源车快速换电的要求，便于推广应用。

Description

基于浮动平台的电池拆卸方法

技术领域

本发明属于快速更换电池领域，具体涉及基于浮动平台的电池拆卸方法。

背景技术

随着电动汽车、混合动力汽车等多种类型的新能源汽车日益获得广泛使用，涉及到电池快换等方面的技术也越来越成为人们关注和研究的课题。如何及时有效地为电量不足的电动汽车提供电能补给已成为厂商和车主都非常关注的问题。通过建立换电系统对电动汽车进行换电的方式，即直接用充满电的动力电池更换能量已耗尽的动力电池，能够在分钟级的时间内完成电能的补给，因而换电方式是一种非常高效的电能补充方式。

在通过换电系统换电过程中，需要准确无误地将底部电池包进行更换，则需要对车辆或换电平台的位置进行调整，但是在对车辆或换电平台等进行定位和调整时，难免还会存在误差，为了让定位和对准动作顺利进行，需要目标对象可以自由浮动，即需要换电平台与电池包接触面和与车辆接触的支撑面是可浮动的，但在水平方向上的浮动过程中极易发生偏离中间位置而产生回中的侧向力，使得电池拆卸过程的电气接头已发生不必要的磕碰，影响电池寿命。

对此，急需一种基于浮动平台的电池拆卸方法解决上述问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出的基于浮动平台的电池拆卸方法，换电平台采用浮动对位，降低换电平台定位要求，同时消除浮动过程中产生的侧向力，避免电池组件发生不必要的磕碰；满足新能源车快速换电需求。

本发明提供基于浮动平台的电池拆卸方法，包括以下步骤：

解锁浮动对位，抬升浮动平台上的锁定装置，浮动平台在接触电池组件后可各向浮动，以使得锁定装置插入电池组件上的锁止机构或车底电池固定结构上的锁止机构；

浮动锁定，连接于换电平台刚性基板的夹紧机构锁紧浮动平台，浮动平台无法浮动并与夹紧机构形成一刚性体，以消除浮动平台恢复平衡位置的侧向力；

电池解锁，电池组件上的锁止机构或车底电池固定结构上的锁止机构在锁定装置的驱使下，解锁电池组件与车底电池固定结构，电池组件随浮动平台下降，以使得待充电的电池组件运送至移载装置上。

优选地，解锁浮动对位中包括：

垂直浮动调节、浮动柱本体的浮动底板一端面上固定有若干支撑件；弹性件一端抵触固定基板；浮动柱本体的支撑件与弹性件分别抵触用于支撑电池组件的第一浮动基板相对的两端面，浮动底板受外力作用，以使得电池组件可沿垂直第一浮动基板端面方向上相对车底部电池安装结构垂直浮动。

优选地，解锁浮动对位中包括：

水平浮动调节、浮动底板套设于浮动柱本体的浮动限位杆外；浮动限位杆位于浮动底板两侧；浮动限位杆一端固定于固定基板；浮动限位杆穿过第一浮动基板；第一浮动基板与浮动限位杆之间存在间隙，以使得电池组件相对车底部电池安装结构沿水平方向浮动。

优选地，还包括步骤：

浮动解锁，获取浮动平台与车底电池固定结构的相对位置，判断浮动平台上的电池组件是否脱离车底，若是，则夹紧机构解锁浮动平台，浮动平台可在侧向力作用下恢复至平衡位置。

优选地，浮动解锁中：通过获取浮动平台的锁定装置位置，判断锁定装置是否脱离车底电池固定结构的锁止机构，若是，则判定电池组件脱离车底。

优选地，所述锁定装置中配置有压力传感器，通过获取压力传感器的检测数据判断锁定装置是否脱离车底电池固定结构的锁止机构。

优选地，所述浮动平台上配置有光电传感器或接近开关或测距传感器，通过获取光电传感器或接近开关或测距传感器的检测信号，并转化成浮动平台与车底电池固定结构的相对距离，判断电池组件是否脱离车底。

优选地，移载装置为有轨导向运载小车或与换电平台连接的电池运输流水线。

优选地，所述夹紧机构通过夹紧驱动件驱使两相对上下设置的摩擦块夹紧与浮动平台固定连接的夹块，以使得浮动平台无法上下浮动。

优选地，所述夹紧机构通过夹紧驱动件驱使两相对水平设置的摩擦块夹紧与浮动平台固定连接的夹块，以使得浮动平台无法水平浮动。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供基于浮动平台的电池拆卸方法，包括步骤：解锁浮动对位，抬升浮动平台上的锁定装置，浮动平台在接触电池组件后可各向浮动，以使得锁定装置插入电池组件上的锁止机构或车底电池固定结构上的锁止机构；浮动锁定，连接于换电平台刚性基板的夹紧机构锁紧浮动平台，浮动平台无法浮动并与夹紧机构形成一刚性体，以消除浮动平台恢复平衡位置的侧向力；电池解锁，电池组件上的锁止机构或车底电池固定结构上的锁止机构在锁定装置的驱使下，解锁电池组件与车底电池固定结构，电池组件随浮动平台下降，以使得待充电的电池组件运送至移载装置上。本发明设计巧妙，逻辑严谨，使换电平台可各向浮动，降低换电平台定位要求，同时消除浮动过程中产生的侧向力，避免电池组件发生不必要的磕碰；满足新能源车快速换电的要求，便于推广应用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明应用在一实施例中的一种无侧向力浮动的换电平台整体结构示意图；

图2为本发明应用在一实施例中的一种无侧向力浮动的换电平台局部结构示意图一；

图3为本发明在一实施例中应用浮动柱本体的浮动平台结构示意图；

图4为本发明在图3实施例中的正视图的局部示意图；

图5为本发明在一实施例中的浮动柱本体整体结构示意图；

图6为本发明在一实施例中的浮动柱本体局部结构示意图；

图7为本发明在图1实施例中的正视图；

图8为本发明在图1实施例中的侧视图；

图9为本发明在一实施例中的夹紧机构本体的整体结构示意图；

图10为本发明在一实施例中的夹紧机构本体的正视图；

图11为本发明在一实施例中的夹紧机构本体的局部结构示意图；

图12为本发明基于浮动平台的电池拆卸方法流程示意图；

图13为本发明解锁浮动对位的子流程示意图。

图中所示：

浮动平台600、第二浮动板601、浮动孔6011、第一固定板602、第一浮动板603、浮动柱本体650、浮动限位杆651、浮动底板652、弹性件653、套筒654、支撑件655、夹紧机构本体660、固定柱661、夹块662、夹紧驱动件663、传动块664、第一杆件665、摩擦块666、第一转轴667、第二杆件668、支撑架669。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词为基于附图所示的方位或位置关系。特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸。这些相对术语是为了说明方便起见并且通常并不旨在需要具体取向。涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。

接下来，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

本发明提供基于浮动平台的电池拆卸方法，如图12所示，包括以下步骤：

S1、解锁浮动对位，抬升浮动平台上的锁定装置，浮动平台在接触电池组件后可各向浮动，以使得锁定装置插入电池组件上的锁止机构或车底电池固定结构上的锁止机构；

S2、浮动锁定，连接于换电平台刚性基板的夹紧机构锁紧浮动平台，浮动平台无法浮动并与夹紧机构形成一刚性体，以消除浮动平台恢复平衡位置的侧向力；在一实施例中，所述夹紧机构通过夹紧驱动件驱使两相对上下设置的摩擦块夹紧与浮动平台固定连接的夹块，以使得浮动平台无法上下浮动。在另一实施例中，所述夹紧机构通过夹紧驱动件驱使两相对水平设置的摩擦块夹紧与浮动平台固定连接的夹块，以使得浮动平台无法水平浮动；在本实施例中，刚性基板为第一固定板602。本发明通过电池状态的自动判断实现浮动平台的侧向力消除，有效避免电池组件不必要的磕碰，满足新能源车快速换电的要求。

S3、电池解锁，电池组件上的锁止机构或车底电池固定结构上的锁止机构在锁定装置的驱使下，解锁电池组件与车底电池固定结构，电池组件随浮动平台下降，以使得待充电的电池组件运送至移载装置上。其中，移载装置为有轨导向运载小车或与换电平台连接的电池运输流水线。

在一优选实施例中，如图13所示，解锁浮动对位中包括：

S11、垂直浮动调节，浮动柱本体的浮动底板一端面上固定有若干支撑件；弹性件一端抵触固定基板；浮动柱本体的支撑件与弹性件分别抵触用于支撑电池组件的第一浮动基板相对的两端面，浮动底板受外力作用，以使得电池组件可沿垂直第一浮动基板端面方向上相对车底部电池安装结构垂直浮动。

S12、水平浮动调节，浮动底板套设于浮动柱本体的浮动限位杆外；浮动限位杆位于浮动底板两侧；浮动限位杆一端固定于固定基板；浮动限位杆穿过第一浮动基板；第一浮动基板与浮动限位杆之间存在间隙，以使得电池组件相对车底部电池安装结构沿水平方向浮动。

在一优选实施例中，如图12所示，还包括步骤：

S4、浮动解锁，获取浮动平台与车底电池固定结构的相对位置，判断浮动平台上的电池组件是否脱离车底，若是，则夹紧机构解锁浮动平台，浮动平台可在侧向力作用下恢复至平衡位置。在一实施例中，通过获取浮动平台的锁定装置位置，判断锁定装置是否脱离车底电池固定结构的锁止机构，若是，则判定电池组件脱离车底。其中，所述锁定装置中配置有压力传感器，通过获取压力传感器的检测数据判断锁定装置是否脱离车底电池固定结构的锁止机构；在另一实施例中，所述浮动平台上配置有光电传感器或接近开关或测距传感器，通过获取光电传感器或接近开关或测距传感器的检测信号，并转化成浮动平台与车底电池固定结构的相对距离，判断电池组件是否脱离车底。

基于本发明的浮动平台的电池拆卸方法应用到一种无侧向力浮动的换电平台，如图1所示，包括固定基板、浮动基板、浮动柱本体650、夹紧机构本体660；浮动柱本体650连接固定基板与浮动基板；夹紧机构本体660安装于固定基板与浮动基板之间；其中；

浮动柱本体650用于浮动支撑浮动基板，以使得浮动基板相对固定基板可上下浮动与水平浮动；

夹紧机构本体660用于固定浮动基板，以使得在换电过程中抵消浮动柱本体650带来的侧向力。

在一实施例中，结合图1、图7、图8所示，浮动基板包括第一浮动板603、第二浮动板601，用于承载电池组件；固定基本包括第一固定板602，用于形成换电平台的固定基础。在本实施例中，如图7、图8所示，两浮动柱本体650对称分布于夹紧机构本体660两侧，同时夹紧机构本体660固定浮动基板的等效作用力的方向或方向上的分量位于两浮动柱本体650的中心平衡位置的所在平面，如图7所示，夹紧机构本体660夹持夹块662的部位近似与两浮动柱本体650中心位置重合，平衡整体各向受力，

在一实施例中，第二浮动板601用于支撑电池组件；第一浮动板603与第二浮动板601之间夹持有浮动柱本体650的浮动底板652。如图2所示，第二浮动板601位于第一浮动板603上方，第二浮动板601上设有浮动孔6011，浮动限位杆651在浮动孔6011内可沿水平面内任一方向相对移动；当电池组件放置于第二浮动板601上的支撑架上时，根据车底距离电池组件高度不同，第二浮动板601在弹性件653作用下可在垂直方向上浮动，同时由于第二浮动板601、第一浮动板603与浮动限位杆651之间的间隙，使得第二浮动板601与第一浮动板603携带电池组件一起在水平方向上移动；从而降低电池组件的定位难度，避免因定位误差导致电池组件无法安装及更换的问题。

固定基板与浮动基板之间至少分布有三个浮动柱本体650。如图1、图3所示，固定基板与浮动基板之间分布有四个浮动柱本体650，通过对称的结构确保各向受力相对分散至每一个浮动柱本体650的支撑件655上，确保换电平台的可靠性。

如图3-图6所示，浮动柱本体650包括浮动底板652、弹性件653、支撑件655；浮动底板652靠近固定基板的一端面上固定有若干支撑件655；弹性件653一端抵触固定基板；支撑件655与弹性件653分别抵触第一浮动板603相对的两端面，浮动底板652受外力作用，以使得第一浮动板603可沿垂直第一浮动板603端面方向上相对固定基板浮动。在本实施例中，固定基板为第一固定板602，应当理解，通过置于第一浮动板603上的浮动底板652即可传递弹性件653的可回复的弹力，当电池组件在换电过程中根据需要调整实际高度时，因弹性件653的存在，使得配备有浮动柱本体650的换电平台具备有上下浮动的能力，从而降低换电的定位要求，便于实现快速换电。

在一优选实施例中，如图4-6所示，浮动柱本体650还包括浮动限位杆651；浮动底板652套设于浮动限位杆651外；浮动限位杆651位于浮动底板652两侧；浮动限位杆651一端固定于固定基板；浮动限位杆651穿过第一浮动板603；第一浮动板603与浮动限位杆651之间存在间隙，以使得第一浮动板603相对固定基板沿水平方向移动。在本实施例中，浮动限位杆651形成第一浮动板603、第二浮动板601在水平方向上的中心位置，同时，通过支撑件655与第一浮动板603摩擦形成相对运动，使得承载电池组件的第一浮动板603或第二浮动板601在水平方向上可相对第一固定板602移动，降低水平面内定位要求，提高换电的效率。

在一优选实施例中，如图5所示，弹性件653套设于浮动限位杆651外壁。在本实施例中，弹性件653为弹簧，应当理解，图中弹簧仅为示意用，并无任何长度尺寸及比例关系上的限定。

在一优选实施例中，如图4-6所示，浮动柱本体650还包括套筒654；套筒654套设于浮动限位杆651外壁，部分弹性件653容置于套筒654内。如图4所示，套筒654固定于第一浮动板603底部；套筒654与浮动限位杆651之间存在间隙。应当理解，套筒654还可设置于第一固定板602上，用于限定靠近第一固定板602部分的弹簧；在本实施例中，靠近第一固定板602部分的弹簧位置固定，当发生水平方向的位置浮动时，固定于第一浮动板603底部的套筒654同时发生水平面内位移，使得弹簧呈现顶部末端向旁边偏移的现象，待外力消失后，在弹簧恢复力作用下可实现自行恢复至初始平衡位置。

在一优选实施例中，为防止浮动底板652从浮动限位杆651的末端脱离，靠近浮动基板的浮动限位杆651端部还设有止退部；在本实施例中，止退部可采用抵触浮动底板652上端面的轴肩或螺纹连接的若干螺母，防止因弹簧回复力过大，浮动底板652运动过度而脱离浮动限位杆651。

在一优选实施例中，如图5、图6所示，支撑件655为万向球，万向球壳体固定于浮动底板652上，万向球的主球体接触第一浮动板603；优选地，万向球的数量至少为三个。在本实施例中，采用四个万向球抵触第一浮动板603，充分降低摩擦力，使各向浮动自由顺畅。

如图9-图11所示，夹紧机构本体660包括夹块662、夹紧驱动件663、夹紧结构；夹块662与浮动基板固定连接；夹紧驱动件663与夹紧结构固定于固定基板上；夹紧驱动件663的可移动端与夹紧结构连接，夹紧驱动件663驱使夹紧结构运动夹持夹块662外壁，以使得夹块662连接的浮动基板与固定基板保持相对位置不变。在本实施例中，通过夹紧结构夹紧夹块662，实现第二浮动板601相对第一固定板602的相对位置固定，此时第二浮动板601不可浮动也不可恢复，从而消除侧向力，确保电池组件以正确的位置安装进车底部，防止碰伤电器接头，影响电池及车辆使用寿命。夹紧驱动件663包括但不限于电动推杆、气缸、直线电机、液压推杆。

如图9所示，在一优选实施例中，夹紧结构包裹夹块662的外轮廓。应当理解，夹紧结构包括但不限于夹爪、可伸缩的连杆机构；在一实施例中，夹紧结构包括摩擦块666、收缩结构；摩擦块666两端连接收缩结构；夹紧驱动件663可移动端连接一收缩结构，夹紧驱动件663驱使收缩结构收缩，以使得摩擦块666紧压夹块662。为增加摩擦块666与夹块662的接触面的摩擦力，接触面可设置有带有滚花的表面结构，或采用橡胶包覆摩擦块666与夹块662。

在一优选实施例中，如图10、图11所示，收缩结构包括第一杆件665、第二杆件668；第一杆件665与第二杆件668枢接，摩擦块666两端分别枢接一第一杆件665或一第二杆件668；第一杆件665与第二杆件668的一枢接轴连接夹紧驱动件663可移动端。应当理解，收缩结构用于牵拉摩擦块666，使得两摩擦块666位置发生变化，呈现收缩或扩张的现象，实现对夹块662的夹紧或放松。在本实施例中，夹块662呈一矩形块，当两摩擦块666呈放松状态时，摩擦块666可防止浮动平台600浮动过大，导致夹块662脱离夹紧结构。

在一优选实施例中，如图9、图10所示，夹紧机构本体660还包括传动块664、支撑架669；支撑架669用于支撑夹紧驱动件663与夹紧结构；传动块664穿设于支撑架669；传动块664一端连接夹紧驱动件663可移动端，另一端连接第一杆件665与第二杆件668的枢接轴。在本实施例中，如图9-11所示，夹紧驱动件663为电动推杆，电动推杆可移动端固定连接传动块664，传动块664穿设于中间的支撑架669并与第一杆件665与第二杆件668的枢接轴连接，如图10所示，横向拉动传动块664，第一杆件665与第二杆件668之间的夹角变小，对夹块662进行夹紧。

在一实施例中，如图9、图10所示，摩擦块666抵触夹块662的顶面与底面。在本实施例中，通过夹块662顶面与底面的摩擦力消除侧向力。应当理解，在另一实施例中，摩擦块666抵触夹块662两相对的侧面，摩擦块666夹持夹块662的侧面(图未示)，同样可实现夹块662的固定。

在一优选实施例中，为全方位固定住夹块662，夹紧机构本体660还包括第一转轴667；第一转轴667用于连接两夹紧结构，以使得两夹紧结构同步运动。在本实施例中，夹紧机构本体660还包括固定柱661；固定柱661一端固定连接夹块662，另一端固定连接浮动基板；两夹紧结构关于固定柱661对称。

以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于浮动平台的电池拆卸方法，其特征在于，包括以下步骤：

解锁浮动对位，抬升浮动平台上的锁定装置，浮动平台在接触电池组件后可各向浮动，以使得锁定装置插入电池组件上的锁止机构或车底电池固定结构上的锁止机构；

浮动锁定，连接于换电平台刚性基板的夹紧机构锁紧浮动平台，浮动平台无法浮动并与夹紧机构形成一刚性体，以消除浮动平台恢复平衡位置的侧向力；其中，夹紧机构包括夹紧结构、夹块，夹紧结构包裹固定连接于浮动平台的夹块的外轮廓，以锁紧浮动平台；

电池解锁，电池组件上的锁止机构或车底电池固定结构上的锁止机构在锁定装置的驱使下，解锁电池组件与车底电池固定结构，电池组件随浮动平台下降，以使得待充电的电池组件运送至移载装置上。

2.如权利要求1所述的基于浮动平台的电池拆卸方法，其特征在于，解锁浮动对位中包括：

垂直浮动调节，浮动柱本体的浮动底板一端面上固定有若干支撑件；弹性件一端抵触固定基板；浮动柱本体的支撑件与弹性件分别抵触用于支撑电池组件的第一浮动基板相对的两端面，浮动底板受外力作用，以使得电池组件可沿垂直第一浮动基板端面方向上相对车底部电池安装结构垂直浮动。

3.如权利要求2所述的基于浮动平台的电池拆卸方法，其特征在于，解锁浮动对位中包括：

水平浮动调节，浮动底板套设于浮动柱本体的浮动限位杆外；浮动限位杆位于浮动底板两侧；浮动限位杆一端固定于固定基板；浮动限位杆穿过第一浮动基板；第一浮动基板与浮动限位杆之间存在间隙，以使得电池组件相对车底部电池安装结构沿水平方向浮动。

4.如权利要求1所述的基于浮动平台的电池拆卸方法，其特征在于，还包括步骤：

浮动解锁，获取浮动平台与车底电池固定结构的相对位置，判断浮动平台上的电池组件是否脱离车底，若是，则夹紧机构解锁浮动平台，浮动平台可在侧向力作用下恢复至平衡位置。

5.如权利要求4所述的基于浮动平台的电池拆卸方法，其特征在于，浮动解锁中：通过获取浮动平台的锁定装置位置，判断锁定装置是否脱离车底电池固定结构的锁止机构，若是，则判定电池组件脱离车底。

6.如权利要求5所述的基于浮动平台的电池拆卸方法，其特征在于：所述锁定装置中配置有压力传感器，通过获取压力传感器的检测数据判断锁定装置是否脱离车底电池固定结构的锁止机构。

7.如权利要求4所述的基于浮动平台的电池拆卸方法，其特征在于：所述浮动平台上配置有光电传感器或接近开关或测距传感器，通过获取光电传感器或接近开关或测距传感器的检测信号，并转化成浮动平台与车底电池固定结构的相对距离，判断电池组件是否脱离车底。

8.如权利要求1-7任一项所述的基于浮动平台的电池拆卸方法，其特征在于：移载装置为有轨导向运载小车或与换电平台连接的电池运输流水线。

9.如权利要求1-7任一项所述的基于浮动平台的电池拆卸方法，其特征在于：所述夹紧机构通过夹紧驱动件驱使两相对上下设置的摩擦块夹紧与浮动平台固定连接的夹块，以使得浮动平台无法上下浮动。

10.如权利要求1-7任一项所述的基于浮动平台的电池拆卸方法，其特征在于：所述夹紧机构通过夹紧驱动件驱使两相对水平设置的摩擦块夹紧与浮动平台固定连接的夹块，以使得浮动平台无法水平浮动。

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