CN111907367A - 一种换电平台及换电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种换电平台，包括：平台基板、支撑装置、浮动平台和限位装置；所述支撑装置设置于所述平台基板与所述浮动平台之间，所述支撑装置包括多个滚动体，所述滚动体用于支撑所述浮动平台；所述限位装置分别与所述浮动平台和所述平台基板相连，所述限位装置用于限制所述浮动平台与所述平台基板之间的相对位移；所述浮动平台远离所述平台基板的一侧设有定位件，所述定位件用于定位电池。本发明所述的换电平台，实现了换电平台与车身及电池的柔性定位，从而避免了强制定位车辆对车身和电池造成的外力损害。

Description

一种换电平台及换电系统

技术领域

本发明涉及电动汽车换电领域，特别涉及一种换电平台及换电系统。

背景技术

电动汽车通过储存在电池中的电能驱动汽车行驶，减少了车辆对化石能源的依赖，是解决国家能源安全问题的一个重要手段。由于受到当前电池能量密度限制，电动汽车的续驶里程通常为一百至两百公里，远不能与传统汽车通常超过五百公里的续驶里程相比。因此，能否快速便捷地对电动汽车进行电能补充将成为影响电动汽车的使用和推广的重要因素。在目前电池技术发展水平下，电池充电通常需要几个小时完成，无法像加油一样在几分钟内将电池充电，因为如此大电流的对电池充电将对电池寿命产生不良影响。因此，更换电池成为了目前唯一可行的电动汽车电能快速补充办法。

更换电池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。由于在换电过程中需要确保电池更换操作的精确执行，通常需要对待换电车辆的停靠位置做出若干要求。

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。车辆与支撑平台定位的过程中存在强制定位车辆的工作环节，对车身和电池施加了强大的外力，强行将车身和换电支撑平台对正，对车身和电池的使用寿命存在着安全隐患，同时也可能导致电池无法自动安装与拆卸。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术中换电平台与车辆的电池位置之间强行定位的技术问题。

为解决上述技术问题，第一方面，本发明公开了一种换电平台包括：平台基板、支撑装置、浮动平台和限位装置；

所述支撑装置设置于所述平台基板与所述浮动平台之间，所述支撑装置包括多个滚动体，所述滚动体用于支撑所述浮动平台；

所述限位装置分别与所述浮动平台和所述平台基板相连，所述限位装置用于限制所述浮动平台与所述平台基板之间的相对位移；

所述浮动平台远离所述平台基板的一侧设有定位件，所述定位件用于定位电池。

进一步的，所述浮动平台上设有解锁装置，所述解锁装置用于拆卸所述电池或将所述电池安装在车辆上。

作为一个实施例，所述限位装置为回位弹簧，所述回位弹簧的一端与所述平台基板的边缘的连接，所述回位弹簧的另一端与所述浮动平台的边缘连接。

作为一个实施例，所述限位装置包括撞击部和止挡部，所述撞击部设置于在所述平台基板上，所述止挡部设置于所述浮动平台上，所述撞击部与所述止挡部之间具有预设活动空间；和/或，

所述限位装置包括撞击部和止挡部，所述撞击部设置于所述所述浮动平台上，所述止挡部设置于在所述平台基板上，所述止挡部设置于所述所述浮动平台上，所述撞击部与所述止挡部之间具有预设活动空间。

进一步的，所述止挡部在所述平台基板上的投影记为第一区域，所述浮动平台在所述平台基板上的投影记为所述第二区域；

当所述第一区域位于所述第二区域内时，所述止挡部为通孔或凹槽，所述止挡部与所述撞击部相配合；

当所述第一区域位于所述第二区域外时，所述止挡部为凸起。

进一步的，所述换电平台还包括位置传感器，所述位置传感器设置在所述浮动平台上。

进一步的，所述换电平台还包括电池托架，所述电池托架设置在所述浮动平台上。

第二方面，本发明公开了一种换电系统，包括：

换电平台，所述换电平台为如上所述的换电平台；

支撑平台，用于支撑并举升待换电车辆；

升降装置，所述升降装置分别与所述换电平台和所述支撑平台连接，所述升降装置用于举升所述换电平台，及用于举升所述支撑平台。

进一步的，所述换电系统还包括定位装置，所述定位装置设置在所述支撑平台上或所述换电系统的基准面上，所述定位装置用于对所述待换电车辆进行初步定位。

进一步的，所述升降装置包括第一升降装置和第二升降装置，所述第一升降装置与所述支撑平台连接，所述第二升降装置与所述换电平台连接。

采用上述技术方案，本发明所述的换电平台及换电系统具有如下有益效果：

1)本发明所述的换电平台，浮动平台通过滚动体支撑在平台基板上，使浮动平台可以在平台基板上滑动，实现了换电平台与车身及电池的柔性定位，从而避免了强制定位车辆对车身和电池造成的外力损害；同时本发明的换电平台结构简洁，无复杂构件，制造成本低。

2)本发明的换电平台，通过回位弹簧与限位凸起的配合，既满足了浮动平台的平面自由度，又限制其出现大幅度的位移，避免浮动平台使用后位置需多次校正，节省人力、物力成本。

3)本发明的换电平台，定位装置、解锁装置及位置传感器相配合，实现了换电平台的精确定位，快速解锁，从而提高了换电效率。

4)本发明的换电系统，在换电过程中，通过定位装置对车辆进行初步定位，支撑平台将车身支撑举升，实现车身Z方向初步校平，换电平台通过升降装置举升进行精确定位，提高了换电准确性和换电效率。通过具有浮动平台的换电平台，解决了换电平台与车身间的刚性对正问题，同时也避免了电池锁体与车身锁体间的刚性碰撞问题，可以使电池在安装、拆卸时顺利与锁体进行连接锁紧，延长零部件的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1的换电平台结构示意图；

图2为实施例1的平台基板结构示意图；

图3为实施例2的换电系统组成结构示意图；

图4为实施例2的丝杠举升系统与支撑平台连接示意图；

图5为实施例3的换电流程示意图

以下对附图作补充说明：

1-换电平台；101-平台基板；102-浮动平台；103-滑动滚珠；104-解锁装置；105-位置传感器；106-主定位销；107-副定位销；108-电池托架；109-回位弹簧；110-止挡部；111-撞击部；112-钩挂部；2-升降装置；201-第一升降装置；202-第二升降装置；203-丝杠举升系统；3-支撑平台；4-定位装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

实施例1：

电动汽车电池通常布置在底盘底部，不便于从水平方向将电池取出，现有的换电系统多为通过对待换电车辆的车轮进行定位，然后换电平台1再与车身进行强行定位来解锁更换电池，在此过程中，车身与换电平台1刚性受力，易损坏电池与车身；而且换电系统整体设计比较复杂，维护起来相对困难，不利于自动性和重复性。

本发明提供了一种换电平台1，包括：平台基板101、支撑装置、浮动平台102和限位装置；所述支撑装置设置于所述平台基板101与所述浮动平台102之间，所述支撑装置包括多个滚动体，所述滚动体用于支撑所述浮动平台102；所述限位装置分别与所述浮动平台102和所述平台基板101相连，所述限位装置用于限制所述浮动平台102与所述平台基板101之间的相对位移；所述浮动平台102远离所述平台基板101的一侧设有定位件，所述定位件用于定位电池。

本实施例中，浮动平台102通过滚动体支撑在平台基板101上，使浮动平台102可以在平台基板101上滑动，滚动体可以为滑动滚珠103、万向轮等，所述滚动体按一定的间距卡设在所述平台基板101上；平台基板101与浮动平台102上设有多个减重孔，轻量化设计，节省材料；限位装置可以限制浮动平台102相对于平台基板101不出现过大位移，避免浮动平台102使用后位置需多次校正，保证其使用重复性；浮动平台102上设有定位件，在换电时对车身及电池进行定位；优选的，定位件为设置在浮动平台102边缘的主定位销106和副定位销107，主定位销106为圆形定位销，副定位销107为异形定位销；在具体的实施过程中，定位销的设置位置、数量与形状不限于此，可根据具体情况灵活调整。

本发明以滑动柔性定位平台替代了现有技术的刚性对正平台，实现了换电平台1与车身及电池的柔性定位，从而避免了强制定位车辆对车身和电池造成的外力损害。

所述浮动平台102上设有解锁装置104，所述解锁装置104用于拆卸所述电池或将所述电池安装在车辆上。所述限位装置为回位弹簧109，所述回位弹簧109的一端与所述平台基板101的边缘的连接，所述回位弹簧109的另一端与所述浮动平台102的边缘连接。

本实施例中，浮动平台102与平台基板101边缘设有钩挂部112，回位弹簧109的一端与浮动平台102上的钩挂部112连接，另一端与平台基板101上的钩挂部112连接。优选回位弹簧109分别设置在浮动平台102的四角，在不同的设计中，回位弹簧109的数量、位置等可根据具体情况灵活调整。

所述限位装置包括撞击部111和止挡部110，所述撞击部111设置于在所述平台基板101上，所述止挡部110设置于所述浮动平台102上，所述撞击部111与所述止挡部110之间具有预设活动空间；和/或，所述限位装置包括撞击部111和止挡部110，所述撞击部111设置于所述所述浮动平台102上，所述止挡部110设置于在所述平台基板101上，所述止挡部110设置于所述所述浮动平台102上，所述撞击部111与所述止挡部110之间具有预设活动空间。所述止挡部110在所述平台基板101上的投影记为第一区域，所述浮动平台102在所述平台基板101上的投影记为所述第二区域；当所述第一区域位于所述第二区域内时，所述止挡部110为通孔或凹槽，所述止挡部110与所述撞击部111相配合；当所述第一区域位于所述第二区域外时，所述止挡部110为凸起。

本实施例中，所述平台基板101或所述浮动平台102上可配合设有撞击部111与止挡部110，撞击部111与止挡部110也可以同时存在于所述平台基板101或所述浮动平台102上，撞击部111为凸起，止挡部110为通孔或凹槽；作为一种具体的实施情况，撞击部111为设置在平台基板101上的凸起，在浮动平台102上相应位置设有通孔，所述凸起被约束在通孔内，但凸起在通孔内有一定的自由度；同时，平台基板101的边沿可设有边框，浮动平台102整体置于边框内。

上述限位装置可单独设置一种，也可同时设置两种或更多，优选的设置方式为，浮动平台102与平台基板101的边缘设有回位弹簧109，平台基板101的边缘设有边框，平台基板101与浮动平台102重叠的区域分别设有凸起和通孔；以上将限位装置的具体实施情况进行了说明，但限位装置的设计应不仅限于此，只要能满足浮动平台102相对于平台基板101具有一定的自由度即可。

所述换电平台1还包括位置传感器105，所述位置传感器105设置在所述浮动平台102上。所述换电平台1还包括电池托架108，所述电池托架108设置在所述浮动平台102上。

本实施例中，所述位置传感器105设置在所述浮动平台102的边缘，所述位置传感器105用于感测车辆底部距离所述浮动平台102的高度；所述换电平台1基于所述位置传感器105的感测数据来控制待换电车辆在竖直方向上的调整距离，从而判断换电平台1与车身及电池对正与否；电池托架108为设置在浮动平台102上的垫板或凸起，其与浮动平台102采用螺栓连接或者焊接或者一体成型，电池托架108的设置是为了方便电池更换过程中，换电货叉将电池叉走，并对更换后的电池在浮动平台102上进行初步的定位。

实施例2：

基于实施例1的换电平台1，本发明提供了一种换电系统包括：换电平台1，所述换电平台1为如实施例1所述的换电平台1；支撑平台3，用于支撑并举升待换电车辆；升降装置，所述升降装置分别与所述换电平台1和所述支撑平台3连接，所述升降装置用于举升所述换电平台1，及用于举升所述支撑平台3。

本实施例中，车辆在换电过程中，用支撑平台3校平车身，使得电池和车身与水平面最大限度平行，可以降低车身和平台间的刚性受力，因此可以延长车身和换电平台1的寿命；浮动式换电平台1的使用，使换电平台1与车辆对正的过程中可以实现滑动对正，避免了车身与换电平台1刚性对正，解决了换电平台1与车身间的刚性受力问题，同时也避免了电池锁体与车身锁体间的刚性碰撞问题，可以使电池在安装、拆卸时顺利与锁体进行连接锁紧，延长零部件的使用寿命。

所述换电系统还包括定位装置4，所述定位装置4设置在所述支撑平台3上或所述换电系统的基准面上，所述定位装置4用于对所述待换电车辆进行初步定位。所述升降装置包括第一升降装置201和第二升降装置202，所述第一升降装置201与所述支撑平台3连接，所述第二升降装置202与所述换电平台1连接。

本实施例中，所述定位装置4包括第一调整装置和第二调整装置，所述第一调整装置为V形滚轮排，所述第二调整装置为水平设置的滚轮排，所述第一调整装置和所述第二调整装置均由多个托辊组成；所述第一调整装置和所述第二调整装置用于支撑所述待换电车辆的轮胎；所述定位装置4可以设置在所述支撑平台3上，还可以所述换电系统的基准面上，优选的所述定位装置4设置在换电系统的基准面上。所述升降装置为丝杠举升系统203，其中，第一升降装置201包括一组至多组丝杠举升系统203，优选为第一升降装置201包括四组丝杠举升系统203，每组丝杠举升系统203独立工作，如此，与每组丝杠举升系统203相连的支撑平台3，通过车身举升点举升车身，实现车身Z方向初步校平，使得电池和车身与其X/Y坐标平面上最大限度平行，更有利于换电平台1的对正定位；第二升降装置202包括一组至多组丝杠举升系统203，丝杠举升系统203的滑块与换电平台1连接。所述支撑平台3为L形钢板结构焊接成型，所述支撑平台3与所述第一升降装置201连接。每组丝杠举升系统203，由电机、丝杠组成，电机通电转动，利用涡轮蜗杆原理，通过丝杠旋转，为车辆举升、电池的安装与拆卸提供动力。

实施例3：

基于实施例2所提供的换电系统，本实施例将车辆的换电方法进行说明。

车辆驶入定位501：待换电车辆驶入换电站，轮胎通过托辊滑入换电站的定位装置4，对待换电车辆进行初步定位；第一调整装置支撑待换电车辆的前车轮，第二调整装置支撑待换电车辆的后车轮；或者所述第二调整装置支撑待换电车辆的前车轮，所述第一调整装置支撑待换电车辆的后车轮。

车辆举升校平502：通过轮胎将车辆进行初步定位后，第一升降装置201的四组丝杠举升系统203的电机通电，通过丝杠举升系统203将支撑平台3抬高，支撑平台3与设置在车身上的举升支架接触后，将车辆抬起。

换电平台举升对正503：车辆抬起后，换电平台1由第二升降装置202的丝杠举升系统203在电机驱动向上举升，浮动平台102利用滑动滚珠103进行滑动对正，主定位销106和副定位销107进入电池上的定位孔，位置传感器105得到信号后，换电平台1对正完成。

电池拆卸504：换电平台1对正完成后，换电平台1上的解锁装置104旋转，使锁体螺栓下落，系统通过检测解锁装置104的力矩和旋转圈数，判断解锁完成后，电池即可进入下落准备阶段。

电池仓更换电池505：电池落在电池托架108上，第二升降装置202驱动换电平台1下降，电池也随之一起下降；换电货叉在电池仓进行电池更换，利用主定位销106和副定位销107将更换后的电池在换电平台1上定位。

换电平台举升对正506：换电平台1由第二升降装置202驱动向上举升，浮动平台102利用滑动滚珠103进行滑动对正，电池上的定位销进入车身定位孔，位置传感器105得到信号后，换电平台1对正完成。

电池安装507：换电平台1对正完成后，解锁装置104反转，使锁体螺栓上升，系统通过检测解锁装置104的力矩和旋转圈数，判断电池锁体锁紧完成。

完成换电508：第二升降装置202驱动平台基板101下降；第一升降装置201驱动支撑平台3下降；整个换电过程完成，车辆驶出换电站。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换电平台，其特征在于，包括：平台基板(101)、支撑装置、浮动平台(102)和限位装置；

所述支撑装置设置于所述平台基板(101)与所述浮动平台(102)之间，所述支撑装置包括多个滚动体，所述滚动体用于支撑所述浮动平台(102)；

所述限位装置分别与所述浮动平台(102)和所述平台基板(101)相连，所述限位装置用于限制所述浮动平台(102)与所述平台基板(101)之间的相对位移；

所述浮动平台(102)远离所述平台基板(101)的一侧设有定位件，所述定位件用于定位电池。

2.根据权利要求1所述的换电平台，其特征在于：所述浮动平台(102)上设有解锁装置(104)，所述解锁装置(104)用于拆卸所述电池或将所述电池安装在车辆上。

3.根据权利要求2所述的换电平台，其特征在于：所述限位装置为回位弹簧(109)，所述回位弹簧(109)的一端与所述平台基板(101)的边缘的连接，所述回位弹簧(109)的另一端与所述浮动平台(102)的边缘连接。

4.根据权利要求2所述的换电平台，其特征在于：所述限位装置包括撞击部(111)和止挡部(110)，所述撞击部(111)设置于在所述平台基板(101)上，所述止挡部(110)设置于所述浮动平台(102)上，所述撞击部(111)与所述止挡部(110)之间具有预设活动空间；和/或，

所述限位装置包括撞击部(111)和止挡部(110)，所述撞击部(111)设置于所述所述浮动平台(102)上，所述止挡部(110)设置于在所述平台基板(101)上，所述止挡部(110)设置于所述所述浮动平台(102)上，所述撞击部(111)与所述止挡部(110)之间具有预设活动空间。

5.根据权利要求4所述的换电平台，其特征在于：所述止挡部(110)在所述平台基板(101)上的投影记为第一区域，所述浮动平台(102)在所述平台基板(101)上的投影记为第二区域；

当所述第一区域位于所述第二区域内时，所述止挡部(110)为通孔或凹槽，所述止挡部(110)与所述撞击部(111)相配合；

当所述第一区域位于所述第二区域外时，所述止挡部(110)为凸起。

6.根据权利要求3或5所述的换电平台，其特征在于：所述换电平台(1)还包括位置传感器(105)，所述位置传感器(105)设置在所述浮动平台(102)上。

7.根据权利要求6所述的换电平台，其特征在于：所述换电平台(1)还包括电池托架(108)，所述电池托架(108)设置在所述浮动平台(102)上。

8.一种换电系统，其特征在于，包括：

换电平台(1)，所述换电平台(1)为权利要求1-7任一项所述的换电平台；

支撑平台(3)，用于支撑并举升待换电车辆；

升降装置，所述升降装置分别与所述换电平台(1)和所述支撑平台(3)连接，所述升降装置用于举升所述换电平台(1)，及用于举升所述支撑平台(3)。

9.根据权利要求8所述的换电系统，其特征在于：所述换电系统还包括定位装置(4)，所述定位装置(4)设置在所述支撑平台(3)上或所述换电系统的基准面上，所述定位装置(4)用于对所述待换电车辆进行初步定位。

10.根据权利要求9所述的换电系统，其特征在于：所述升降装置包括第一升降装置(201)和第二升降装置(202)，所述第一升降装置(201)与所述支撑平台(3)连接，所述第二升降装置(202)与所述换电平台(1)连接。

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