CN111231736A - 换电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换电设备，用于对电动汽车上的电池包进行更换，所述换电设备包括第一框架和信号传递装置，所述信号传递装置设在所述第一框架上，所述信号传递装置用于所述换电设备与所述电动汽车之间的信号传输。本发明的换电设备通过信号传递装置使换电设备可以快速获得其相对于电动汽车的电池包的快换支架的相对位置信息，以确保快速准确的为电动汽车更换电池包，大大缩短了为电动汽车更换电池的时间。

Description

换电设备

技术领域

本发明涉及电动汽车换电领域，具体涉及一种换电设备。

背景技术

目前，汽车尾气的排放仍然是环境污染问题的重要因素，为了治理汽车尾气，人们研制出了天然汽车、氢燃料汽车、太阳能汽车和电动汽车以替代燃油型汽车。而其中最具有应用前景的是电动汽车。目前的电动汽车主要包括直充式和快换式两种。由于受充电时间和地点的限制，目前很多新能源电动汽车逐步采用快速更换电池的模式进行能源补给。

快换式的电动汽车在更换电池时，换电站的换电设备移动到电动汽车下方，并且相对于电动汽车的快换支架进行定位，这时，换电设备需要获得其相对于快换支架的相对位置信息，以确保快速准确的更换电池。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中换电设备在更换电池时不能快速的与电动汽车的快换支架进行定位，导致更换电池的时间较长的缺陷，提供一种换电设备。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种换电设备，用于对电动汽车上的电池包进行更换，其特点在于，所述换电设备包括第一框架和信号传递装置，所述信号传递装置设在所述第一框架上，所述信号传递装置用于所述换电设备与所述电动汽车之间的信号传输。

在本方案中，换电设备通过信号传递装置使换电设备可以快速获得其相对于电动汽车的电池包的快换支架的相对位置信息，以确保快速准确的为电动汽车更换电池包，大大缩短了为电动汽车更换电池的时间。

较佳地，所述第一框架为可移动框架。

较佳地，所述换电设备还包括第二框架，所述第二框架设在所述第一框架的上方，所述第二框架用于放置电池包。

较佳地，所述第二框架为可移动框架。

较佳地，所述换电设备还包括第二导向叉，所述第二导向叉固定在所述第二框架上，所述第二导向叉用于与所述电池包的定位块相配合。

较佳地，所述信号传递装置包括信号收发模块，所述电动汽车上设有车载信号装置，所述信号收发模块用于与所述车载信号装置之间进行信号传输。

较佳地，所述换电设备还包括控制模块，所述信号收发模块与所述控制模块连接，所述控制模块用于接收所述信号收发模块从所述车载信号装置上获取的信号。

较佳地，所述信号传递装置还包括间隔部，所述间隔部设于所述信号收发模块面向所述车载信号装置的一侧。

较佳地，所述信号传递装置包括无线充电模块，所述电动汽车上设有车载信号装置，所述无线充电模块用于向所述车载信号装置充电。

较佳地，所述换电设备还包括供电模块，所述供电模块与所述无线充电模块连接，所述供电模块还用于向所述无线充电模块供电。

较佳地，所述换电设备还包括支撑组件，所述支撑组件安装在所述第一框架上，所述信号传递装置安装在所述支撑组件上，所述支撑组件向所述信号传递装置施加远离所述第一框架的弹性力。

较佳地，所述换电设备还包括第一导向叉，所述第一导向叉固定在所述第一框架上，所述第一导向叉用于与所述电动汽车的定位座相配合。

较佳地，所述换电设备还包括解锁机构，所述解锁机构设在所述第一框架上，所述解锁机构用于解锁所述电动汽车上的电池包。

较佳地，所述换电设备还包括视觉检测装置，所述视觉检测装置设在所述第一框架上，所述视觉检测装置用于检测所述电动汽车上的电池包是否处于锁止状态。

较佳地，所述换电设备还包括滑轨，所述第一框架安装在所述滑轨上并能沿所述滑轨移动。

较佳地，所述换电设备还包括第二框架，所述第二框架设在所述第一框架的上方，所述第二框架安装在所述滑轨上并能沿所述滑轨移动。

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：本发明的换电设备通过信号传递装置使换电设备可以快速获得其相对于电动汽车的电池包的快换支架的相对位置信息，以确保快速准确的为电动汽车更换电池包，大大缩短了为电动汽车更换电池的时间。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的换电设备的局部结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的换电设备除去第二框架后的结构示意图。

图3为本发明较佳实施例的换电设备另一视角的结构示意图。

图4为带有电池托盘的换电设备的结构示意图。

图5为本发明较佳实施例的换电设备的电池托盘的结构示意图。

图6为图5所示的电池托盘的另一视角的结构示意图。

图7为本发明较佳实施例的换电设备的信号传递装置的结构示意图。

图8为本发明较佳实施例的换电设备的解锁机构的结构示意图。

图9为本发明的换电设备所对应的锁止机构的结构示意图。

图10为本发明较佳实施例中换电设备的整体结构示意图。

附图标记说明：

移动平台100；

第一框架1，避让区域11，贯穿区域12；

第二框架2，插入槽21，安装板22；

第一驱动部3，第一驱动件31，第一丝杆32；

第一连接件4，第一丝杆螺母41；

第二驱动部5，第二驱动件51，第二丝杆52；

第二连接件6，第二丝杆螺母61；

滑轨7；

第一滑块8；

第二滑块9；

电池托盘10，插入件101；

弹性件20；

第一导向叉30；

信号传递装置40，信号收发模块401，支撑组件402，间隔部403；

视觉检测装置50；

解锁机构60，解锁杆601，驱动单元602；

第二导向叉70；

第一启动传感器80；

第二启动传感器90；

设备基座200；

行走轮300；

毛刷400；

吊环500；

锁止机构600；

锁基座610，锁槽620，锁舌630；

锁连杆640，解锁点650。

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以下的实施例范围之中。

如图1、图2和图4所示，为本发明一个实施例的换电设备，用于对电动汽车上的电池包进行更换。该换电设备包括第一框架1和信号传递装置40，信号传递装置40设在所述第一框架1上，信号传递装置40用于换电设备与电动汽车之间的信号传输。

换电设备通过信号传递装置40使换电设备可以快速获得其相对于电动汽车的电池包的快换支架的相对位置信息，以确保快速准确的为电动汽车更换电池包，大大缩短了为电动汽车更换电池的时间。

如图7所示，该信号传递装置40包括信号收发模块401，电动汽车上设有车载信号装置，信号收发模块401用于与车载信号装置之间进行信号传输。

其中，换电设备还包括控制模块，信号收发模块401与控制模块连接，控制模块用于接收信号收发模块401从车载信号装置上获取的信号。

信号传递装置40还包括间隔部403，间隔部403设于信号收发模块401面向车载信号装置的一侧。

设置间隔部403可以使得信号传递装置40的信号收发模块401与车载信号装置之间保持一定间距，从而确保了良好的信号传输。

在本实施例中，信号传递装置40还包括无线充电模块，无线充电模块用于向车载信号装置充电。其中，换电设备还包括供电模块，供电模块与无线充电模块连接，供电模块还用于向无线充电模块供电。

在本实施例中，通过换电设备为电动汽车上的车载信号装置供电。该车载信号装置不与车辆的电池电连接。

电动汽车上的车载信号装置如果由电动汽车的电池供电，会导致电池在低电状态下仍然进行供电，导致过度亏电，损伤电池。因此，通过换电设备通过无线供电技术对车载信号装置进行供电，则可避免上述问题。

在换电设备移动到车辆的下方后，换电设备的信号传递装置40与车载信号装置靠近，无线充电模块向车载信号装置传输电能，从而为电动汽车上的车载信号装置供电，之后车载信号装置的反馈信号传输到信号收发模块401，再传递给换电设备上的控制模块或换电站的控制中心，通过反馈信号，调整换电设备和电动汽车之间的相对位置关系，以及换电设备的操作。

在本实施例中，该换电设备还包括支撑组件402，支撑组件402安装在第一框架1上，信号传递装置40安装在支撑组件402上，支撑组件402向信号传递装置402施加远离第一框架1的弹性力。

如图1和图2所示，该换电设备还包括解锁机构60，解锁机构60设在第一框架1上，解锁机构60用于解锁电动汽车上的电池包。

如图8和图9所示，在本实施例中，解锁机构60包括解锁杆601和驱动单元602，解锁杆601用于与锁止机构600的解锁点650相适配。驱动单元602使解锁杆601移动至解锁位置；当解锁杆601位于解锁位置时，解锁杆601与锁止机构600的解锁点650相接触。驱动单元602使解锁杆601移动至锁止位置；当解锁杆601位于锁止位置时，解锁杆601不阻碍锁止机构600的动作。

如图9所示，锁止机构600位于电动汽车的底部的固定座的内周面，该锁止机构600设有锁基座610、锁连杆640，锁基座610上设有锁槽620和设置在锁槽620内的锁舌630，锁连杆640能带动锁舌630转动。电池包的周向设有锁轴，当电池包安装到固定座中时，电池包的锁轴固定在锁基座610内。锁连杆640相对于锁基座610移动时，锁基座610能在锁止状态和解锁状态之间切换，具体而言，将锁轴从锁槽620的入口进入锁槽620中直至锁定位置，锁舌630放下后将锁轴锁在锁槽620内，锁基座610处于锁止状态。当需要将电池包从固定座中拆卸时，需要将电池包的锁轴从锁基座610的锁槽620中移出，锁基座610处于解锁状态；具体而言，锁连杆640动作，带动锁舌630转动，使锁舌630缩回，使电池包的锁轴能从锁槽620中移出。锁连杆640设有解锁点650，在电池包拆卸过程中，解锁杆601顶住锁连杆640的解锁点650，令锁舌630缩回。

在本实施例中，视觉检测装置50的检测范围覆盖锁止机构600的解锁点650，视觉检测装置50用于检测解锁机构60的解锁杆601是否与解锁点650相接触。

在本实施例中，视觉检测装置50的检测范围还覆盖锁连杆640和锁基座610，用于检测锁连杆640是否处于锁止位置。

视觉检测装置50包括检测单元和控制单元，检测单元用于获取锁止机构600的实际信息，控制单元用于存储锁止机构600锁止时的标准信息，控制单元还用于将实际信息与标准信息进行对比；控制单元还用于在实际信息与标准信息一致时判断锁止机构600是否处于锁止状态。在本实施例中，检测单元所获取的锁止机构600的实际信息为锁连杆640与锁基座610之间的实际距离。具体而言，在锁基座610处于锁止状态，锁连杆640处于锁止位置时，锁连杆640和锁基座610之间的距离为标准距离；视觉检测装置50可以通过检测锁连杆640和锁基座610之间的实际距离，并与锁连杆640和锁基座610之间的标准距离进行对比，来判断锁连杆640是否处于锁止位置。当视觉检测装置50检测到锁连杆640和锁基座610之间的实际距离与标准距离基本相同时，即可认为锁连杆640处于锁止位置，即锁基座610处于锁止状态。

如图1-4所示，该换电设备的第一框架1为可移动框架。该换电设备还包括滑轨7，第一框架1安装在滑轨7上并能沿滑轨7移动。换该换电设备还包括第二框架2，第二框架2设在第一框架1的上方，第二框架2用于放置电池包。其中，第二框架2也为可移动框架。第二框架2安装在滑轨7上并能沿所述滑轨7移动。

具体而言，该换电设备包括第一框架1、第二框架2、第一驱动部3、第一连接件4、第二驱动部5和第二连接件6，第二框架2位于第一框架1的上方；第一驱动部3通过第一连接件4与第二框架2相连接，第一驱动部3带动第二框架2移动；第二驱动部5通过第二连接件6与第一框架1相连接，第二驱动部5带动第一框架1移动。

电池包放置于第二框架2上，解锁机构60和其它部件设置于第一框架1上。由于第二框架2、第一框架1分别通过第一驱动部3、第二驱动部5带动，第二框架2、第一框架1可以一起移动，也可以分别移动。

第一驱动部3、第二驱动部5、第二连接件6位于第一框架1的下方，第一框架1形成避让第一连接件4的避让区域11，第一连接件4位于避让区域11内。第一框架1形成避让第一连接件4的避让区域11，使该换电设备的整体高度能控制在一定的范围以内，使该换电设备能移动至电动汽车的底部。

该换电设备还包括滑轨7、第一滑块8和第二滑块9，滑轨7位于第一框架1的下方；第一滑块8与第二框架2相固定，第一滑块8在滑轨7上滑动；第二滑块9与第一框架1相固定，第二滑块9在滑轨7上滑动；第一框架1形成容纳第一滑块8的贯穿区域12，第一滑块8位于贯穿区域12内。第一滑块8、第二滑块9共用同一根滑轨7，使该换电设备的整体结构更加紧凑。

如图2和图3所示，第一驱动部3包括第一驱动件31和第一丝杆32，第一驱动件31带动第一丝杆32转动，第一丝杆32的轴线与滑轨7的延伸方向相平行；第一连接件4为第一丝杆螺母41，第一丝杆螺母41套在第一丝杆32上，第一丝杆螺母41与第一丝杆32螺纹连接，第一丝杆螺母41与第二框架2相固定。通过第一驱动件31带动第一丝杆32转动，使第一丝杆螺母41在第一丝杆32上移动，从而使与第一丝杆螺母41相固定的第二框架2能沿滑轨7的方向移动。

如图2和图3所示，第二驱动部5包括第二驱动件51和第二丝杆52，第二驱动件51带动第二丝杆52转动，第二丝杆52的轴线与滑轨7的延伸方向相平行；第二连接件6为第二丝杆螺母61，第二丝杆螺母61套在第二丝杆52上，第二丝杆螺母61与第二丝杆52螺纹连接，第二丝杆螺母61与第一框架1相固定。通过第二驱动件51带动第二丝杆52转动，使第二丝杆螺母61在第二丝杆52上移动，从而使与第二丝杆螺母61相固定的第一框架1能沿滑轨7的方向移动。

在本实施例中，滑轨7的数量为两根，两根滑轨7相互平行，两根滑轨7分别位于第一框架1的两侧。滑轨7的数量也不限定为两根，也可以设置为相互平行的多根。

在本实施例中，第一驱动部3的数量为两个，第一连接件4(即第一丝杆螺母41)的数量为两个，第一驱动部3、第一连接件4一一对应设置。第一驱动部3、第一连接件4的数量也不限定为两个，也可以设置为多个。

在本实施例中，第二驱动部5的数量为两个，第二连接件6(即第二丝杆螺母61)的数量为两个，第二驱动部5、第二连接件6一一对应设置。第二驱动部5、第二连接件6的数量也不限定为两个，也可以设置为多个。

如图1和图2所示，该换电设备还包括第一导向叉30，第一导向叉30固定在第一框架1上，第一导向叉30用于与电动汽车的定位座相配合。电动汽车的定位座，可以是专门与第一导向叉30配合的定位座，也可以是实现其它功能的同时还具有与第一导向叉30相配合后定位的功能的结构，比如锁基座610等。

如图4和图5所示，该换电设备还包括第二导向叉70，第二导向叉70用于与电池包的定位块相配合，第二导向叉70固定在电池托盘10上。第二框架2能够相对于第一框架1产生位移，通过移动第二框架2并带动第二框架2上的第二导向叉70移动，从而带动电池包产生位移，而使电池包处于锁定位置或解锁位置，再通过升降第一框架1和第二框架2，使电池包进入或脱离电动汽车。其中，电池包的定位块可以是专门与第二导向叉70配合的定位块，也可以是实现其它功能的同时还具有与第二导向叉70相配合后定位的功能的结构，比如锁轴等。

如图4-6所示，该换电设备还包括电池托盘10和安装板22，电池托盘10和安装板22均设在第二框架2的上方，电池托盘10安装在安装板22的上方，电池托盘10用于放置电池包。

其中，第二框架2面向电池托盘10的表面设有插入槽21，插入槽21的延伸方向与第二框架2的移动方向成夹角，电池托盘10面向第二框架2的表面设有插入件101，插入件101位于插入槽21中。当电池托盘10放置到第二框架2上后，由于插入槽21的延伸方向与第二框架2的移动方向成夹角，第二框架2移动时能带动电池托盘10移动。而插入件101与插入槽21之间不是固定连接，电池托盘10可以轻易地从第二框架2上取下，便于更换电池托盘10。

如图1所示，该换电设备还包括若干个弹性件20，弹性件20设置于电池托盘10、第二框架2之间，弹性件20的两端分别与电池托盘10、第二框架2相连接。当电池托盘10托住电池包时，由于电池托盘10、第二框架2之间设置有弹性件20，使电池托盘10具有一缓冲距离，不会直接撞到第二框架2上，避免电池包及相关部件因受力过大而造成损坏。

如图1所示，该换电设备还包括第一启动传感器80，第一启动传感器80设置于第二框架2上，第一启动传感器80用于检测第二框架2的上方是否有电池托盘10，第一启动传感器80还用于检测到第二框架2的上方有电池托盘10时生成第一启动信号，第一启动传感器80还用于将第一启动信号发送给第一驱动部3、第二驱动部5，第一驱动部3、第二驱动部5还用于接收到第一启动信号后动作。通过设置第一启动传感器80，只有在第二框架2上有电池托盘10时，第一框架1、第二框架2才能在第一驱动部3、第二驱动部5的控制下进行相应的动作。当然，第一启动传感器80也可以设置在安装板22，从而通过第一启动传感器80检测安装板22的上方是否有电池托盘10。

如图1所示，该换电设备还包括第二启动传感器90，第二启动传感器90设置于第二框架2上，第二启动传感器90用于检测第二框架2上是否有电池包，第二启动传感器90还用于检测到第二框架2上有电池包时生成第二启动信号，第二启动传感器90还用于将第二启动信号发送给第一驱动部3、第二驱动部5，第一驱动部3、第二驱动部5还用于接收到第二启动信号后动作。通过设置第二启动传感器90，只有在第二框架2上有电池包时，第一框架1、第二框架2才能在第一驱动部3、第二驱动部5的控制下进行相应的动作。当然，第二启动传感器90也可以设置在安装板22，从而通过第二启动传感器90检测安装板22的上方是否有电池包。

使用上述换电设备进行电池包的解锁时，先将换电设备整体移动至固定座的下方，调整第一框架1、第二框架2的位置，使电池托盘10的第二导向叉70与电池包的定位块相对应，第一框架1的第一导向叉30与锁基座610相对应，再将换电设备上升，使第二导向叉70叉住电池包的定位块，第一导向叉30叉住锁基座610。通过视觉检测装置50检测解锁机构60的解锁杆601是否与解锁点650相接触，检测到接触后通过解锁杆601顶住锁连杆640的解锁点650，使解锁机构60带动锁连杆640转动，使锁舌630缩回，再通过视觉检测装置50检测锁舌630是否缩回，锁舌630缩回说明锁止机构600处于解锁状态，此时可将电动汽车上的电池包移出。

使用上述换电设备进行电池包的锁止时，先将电池包放置于电池托盘10上，电池托盘10的第二导向叉70与电池包的定位块相配合；再将换电设备整体移动至固定座的下方，调整第一框架1、第二框架2的位置，通过视觉检测装置50使电池包的锁轴与锁基座610的锁槽620的入口相对齐；再将换电设备上升，使电池包的锁轴进入锁基座610的锁槽620中；根据锁槽620的形状，调整第二框架2、电池托盘10的位置，使电池包的锁轴沿锁槽620移动，使锁舌630落下，锁基座610实现自动锁止，通过视觉检测装置50检测锁舌630是否落下，锁舌630落下说明锁止机构600处于锁止状态，此时说明电池包已安装到电动汽车上。

如图10所示，为本发明的换电设备具有移动平台100、设备基座200和若干行走轮300，移动平台100安装在设备基座200上，移动平台100能相对于设备基座200升降，行走轮300安装在设备基座200上，行走轮300能在地面上滚动。其中，移动平台100包括第一框架1、第二框架2等。

该换电设备还包括若干毛刷400，毛刷400固定在设备基座200上，毛刷400与行走轮300一一对应设置。毛刷400用于清除行走轮300的周围的异物，提高行走轮300的寿命。

该换电设备还包括若干吊环500，吊环500固定在设备基座200上。当换电设备需要运输时，通过吊具吊住吊环500，将换电设备吊起。

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 (16)

1.一种换电设备，用于对电动汽车上的电池包进行更换，其特征在于，所述换电设备包括第一框架和信号传递装置，所述信号传递装置设在所述第一框架上，所述信号传递装置用于所述换电设备与所述电动汽车之间的信号传输。

2.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述第一框架为可移动框架。

3.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备还包括第二框架，所述第二框架设在所述第一框架的上方，所述第二框架用于放置电池包。

4.如权利要求3所述的换电设备，其特征在于，所述第二框架为可移动框架。

5.如权利要求3所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备还包括第二导向叉，所述第二导向叉固定在所述第二框架上，所述第二导向叉用于与所述电池包的定位块相配合。

6.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述信号传递装置包括信号收发模块，所述电动汽车上设有车载信号装置，所述信号收发模块用于与所述车载信号装置之间进行信号传输。

7.如权利要求6所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备还包括控制模块，所述信号收发模块与所述控制模块连接，所述控制模块用于接收所述信号收发模块从所述车载信号装置上获取的信号。

8.如权利要求6所述的换电设备，其特征在于，所述信号传递装置还包括间隔部，所述间隔部设于所述信号收发模块面向所述车载信号装置的一侧。

9.如权利要求1或6所述的换电设备，其特征在于，所述信号传递装置包括无线充电模块，所述电动汽车上设有车载信号装置，所述无线充电模块用于向所述车载信号装置充电。

10.如权利要求9所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备还包括供电模块，所述供电模块与所述无线充电模块连接，所述供电模块还用于向所述无线充电模块供电。

11.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备还包括支撑组件，所述支撑组件安装在所述第一框架上，所述信号传递装置安装在所述支撑组件上，所述支撑组件向所述信号传递装置施加远离所述第一框架的弹性力。

12.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备还包括第一导向叉，所述第一导向叉固定在所述第一框架上，所述第一导向叉用于与所述电动汽车的定位座相配合。

13.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备还包括解锁机构，所述解锁机构设在所述第一框架上，所述解锁机构用于解锁所述电动汽车上的电池包。

14.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备还包括视觉检测装置，所述视觉检测装置设在所述第一框架上，所述视觉检测装置用于检测所述电动汽车上的电池包是否处于锁止状态。

15.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备还包括滑轨，所述第一框架安装在所述滑轨上并能沿所述滑轨移动。

16.如权利要求15所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备还包括第二框架，所述第二框架设在所述第一框架的上方，所述第二框架安装在所述滑轨上并能沿所述滑轨移动。

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