CN112550056B - 一种吊装换电装置及吊装换电方法 - Google Patents

一种吊装换电装置及吊装换电方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种吊装换电装置及吊装换电方法，所述吊装换电装置包括安装基板、电机、抓手、弹性件、压力传感器和控制器；所述电机设置在所述安装基板上，用于驱动所述抓手；所述抓手包括抓取部和连接部，所述连接部连接至所述电机，所述抓取部连接至所述连接部，用于抓取电池模块；所述弹性件套设在所述连接部上，且所述弹性件的第一端连接至所述安装基板；所述压力传感器设置在所述抓取部上，且所述压力传感器连接至所述控制器，用于将压力信号发送至所述控制器；所述控制器用于根据所述压力信号控制所述电机。本申请的吊装换电装置及吊装换电方法可以实时监测换电过程，并判断换电过程是否出现异常，可以提高换电系统的安全性。

Description

一种吊装换电装置及吊装换电方法
技术领域
本申请涉及换电技术领域，特别涉及一种吊装换电装置及吊装换电方法。
背景技术
近几年来，新能源汽车发展迅速，依靠蓄电池作为驱动能源的电动车辆，具有零排放，噪声小的优势；但是电动汽车的两大历史难题一直存在，续航里程焦虑和充电时间长，导致在以盈利为主的商用车领域一直无法普及。随着乘用车换电技术的应用和发展，换电技术逐步应运到商用车领域。
目前商用车现有的换电模式解决方案中，存在以下问题:现有换电系统在站内换电时由于载货质量不均、车身自身的变形和胎压不均衡等原因，造成站内换电抓取装置定位困难，换电时易摇摆造成安全风险；现有换电系统的换电过程中缺少实时监测功能，换电过程中出现故障时不能及时做出判断。
发明内容
本发明要解决的是换电过程中的不能进行实时检测并判断故障的技术问题。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种吊装换电装置，包括安装基板、电机、抓手、弹性件、压力传感器和控制器；
所述电机设置在所述安装基板上，用于驱动所述抓手；
所述抓手包括抓取部和连接部，所述连接部连接至所述电机，所述抓取部连接至所述连接部，用于抓取电池模块；
所述弹性件套设在所述连接部上，且所述弹性件的第一端连接至所述安装基板；
所述压力传感器设置在所述抓取部上，且所述压力传感器连接至所述控制器，用于将压力信号发送至所述控制器；
所述控制器用于根据所述压力信号控制所述电机。
进一步地，所述控制器包括接收模块、信号转换模块、数据存储模块、压力对比模块和控制模块；
所述接收模块连接至所述压力传感器，用于接收所述压力信号和车端换电指令；
所述信号转换模块连接至所述接收模块，用于将所述压力信号转换成对应的实际压力值；
所述数据存储模块用于存储预设压力值集合；
所述压力对比模块连接至所述信号转换模块和所述数据存储模块，用于对比所述实际压力值和所述预设压力值集合中对应的压力值，并将对比结果发送至所述控制模块；
所述控制模块连接至所述接收模块和所述压力对比模块，用于根据所述车端换电指令和所述对比结果控制所述电机。
进一步地，所述吊装换电装置还包括浮动平台；
所述浮动平台上设有通孔，所述浮动平台通过所述通孔套设于所述连接部上。
进一步地，所述弹性件为弹簧；
所述弹簧套设在所述连接部上，且所述弹簧的第一端连接至所述安装基板，所述弹簧的第二端连接至所述浮动平台。
进一步地，所述浮动平台设有锁止部，所述锁止部用于与所述电池模块配合连接实现锁止或解锁。
进一步地，所述浮动平台上设有锁止驱动马达；
所述锁止驱动马达连接至所述锁止部连接。
进一步地，所述浮动平台设有定位部；
所述定位部与所述电池模块配合连接实现定位。
本申请还提供了一种吊装换电方法，其特征在于，包括：
获取车端换电指令；
根据所述车端换电指令控制电机和抓手抓取电池模块，并实时获取压力传感器的当前压力信号；所述压力传感器设置在所述抓手上；
将所述当前压力信号转换为对应的当前实际压力值；
对比所述当前实际压力值和预设压力值集合中对应的压力值，并生成当前对比结果；
根据所述当前对比结果控制所述电机和所述抓手进行换电操作。
进一步地，所述车端换电指令包括将电池模块安装至车端的指令；
所述根据所述车端换电指令控制电机和抓手抓取电池模块，并实时获取压力传感器的当前压力信号，包括：
根据所述将电池模块安装至车端的指令，控制所述电机和所述抓手从换电站抓取电池模块，并实时获取压力传感器的当前压力信号；
所述根据所述当前对比结果进行换电操作，包括：
若所述当前对比结果为压力正常，控制所述电机和所述抓手将抓取的所述电池模块安装至车端。
进一步地，所述车端换电指令包括将电池模块拆卸至换电站的指令；
所述根据所述车端换电指令控制电机和抓手抓取电池模块，并实时获取压力传感器的当前压力信号，包括：
根据所述将电池模块拆卸至换电站的指令，控制所述电机和所述抓手从车端抓取电池模块，并实时获取压力传感器的当前压力信号；
所述根据所述当前对比结果进行换电操作，包括：
若所述当前对比结果为压力正常，控制所述电机和所述抓手将抓取的所述电池模块拆卸至换电站。
采用上述技术方案，本申请具有如下有益效果：
本申请提供的吊装换电装置及吊装换电方法，通过在抓手上设置压力传感器并连接至控制器，可以实时监测换电过程不同的阶段中抓手上受到的压力，根据压力值的变化，可以进一步实现当前换电阶段以及换电过程中是否存在异常的判断，可以有效提高换电系统的安全性。
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为本申请实施例一种可选的吊装换电装置的结构示意图；
图2为本申请实施例一种可选的吊装换电装置的局部示意图；
图3为本申请实施例一种可选的控制器的示意图；
图4为本申请实施例一种可选的吊装换电装置的应用场景示意图；
图5为本申请实施例一种可选的吊装换电方法的流程图；
图6为本申请实施例一种可选的吊装换电方法在应用过程中压力传感器所受压力的变化曲线图。
以下对附图作补充说明：
1-安装基板；2-电机；3-抓手；301-抓取部；302-连接部；4-弹性件；5-压力传感器；601-接收模块；602-信号转换模块；603-数据存储模块；604-压力对比模块；605-控制模块；7-浮动平台；701-锁止部；702-锁止驱动马达；703-定位部；41-吊装换电装置；42-电池模块；43-车端浮动平台；44浮动平台安装支架。
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。
请参见图1～2，图1是本申请实施例一种可选的吊装换电装置的结构示意图，该图1中包括安装基板1、电机2、抓手3、弹性件4、压力传感器5和控制器；
其中，电机2设置在安装基板1上，用于驱动抓手3旋转和/或升降；
抓手3包括抓取部301和连接部302，连接部302连接至电机2，抓取部301连接至连接部302(在具体实施中，抓取部301和连接部302可以是一体成型件)，用于抓取电池模块；
弹性件4套设在连接部302上，且弹性件4的第一端连接至安装基板1；
压力传感器5设置在抓取部301上，且压力传感器5连接至控制器，用于将压力信号发送至控制器；
控制器用于根据该压力信号控制电机2，进一步控制抓手3。
需要说明的是，图1和图2中未示出控制器，在实际应用中，控制器可以是设置在安装基板上的独立于换电系统的微型控制芯片，也可以是集成在换电系统控制装置中的控制模块。
作为一种可选的实施方式，结合图3所示，控制器包括接收模块601、信号转换模块602、数据存储模块603、压力对比模块604和控制模块605；
其中，接收模块601连接至压力传感器5，用于接收压力信号和车端换电指令；
信号转换模块602连接至接收模块601，用于将压力信号转换成对应的实际压力值；
数据存储模块603用于存储预设压力值集合；
压力对比模块604连接至信号转换模块602和数据存储模块603，用于对比实际压力值和预设压力值集合中对应的压力值，并将对比结果发送至控制模块605；
控制模块605连接至接收模块601和压力对比模块604，用于根据车端换电指令和对比结果控制电机2，进一步控制抓手3。
作为一种可选的实施方式，控制器还用于根据该压力信号发出故障警报信号。
作为一种可选的实施方式，图1所示的吊装换电装置还包括浮动平台7；
该浮动平台7上设有通孔，浮动平台7通过该通孔套设于连接部302上。
在具体实施中，吊装换电装置应设有至少两个抓手3，本申请实施例为设有四个抓手3，相应地，浮动平台7则应设有对应的四个通孔，通过该四个通孔，浮动平台7套设在抓手3的连接部302上，且可以上下运动，连接部302在浮动平台7的运动过程中起到导向作用。
在具体实施中，弹性件4可采用弹簧；该弹簧套设在连接部302上，且弹簧的第一端连接至安装基板1，弹簧的第二端连接至浮动平台7；浮动平台7上设有锁止部701，该锁止部701用于与电池模块配合连接实现锁止或解锁，弹簧4在锁止过程中可以提供一个预紧力；浮动平台7上还设有锁止驱动马达702，该锁止驱动马达702连接至锁止部701；浮动平台上还设有定位部703，该定位部703与电池模块配合连接实现定位。
本申请实施例提供的吊装换电装置结合车端浮动平台，通过设置弹性件4与浮动平台7，同时在浮动平台7上设置于电池模块配合锁止的锁止部701以及与电池模块配合的定位部703，能够实现换电过程中的精准定位、快速锁止/解锁，并且可以有效减少电池模块重心与吊装换电装置中心偏差造成的系统摇摆，可以提高换电过程的安全性。
图4是本申请实施例一种可选的吊装换电装置的应用场景示意图，该图4中包括吊装换电装置41、电池模块42、车端浮动平台43和浮动平台安装支架44，其中，车端浮动平台43上设有浮动弹簧和连接器，连接器上设有连接器弹簧，浮动平台安装支架44固定于车辆横梁上，车端浮动平台43固定在浮动平台安装支架44上，电池模块42与车端浮动平台43可拆卸连接，吊装换电装置41用于从换电站抓取存放的电池模块42，并将电池模块42安装至车端浮动平台43，或用于将电池模块42从车端浮动平台43上拆卸下来，并将拆卸后的电池模块42存放至换电站。
在电池模块42与安装支架44之间设置车端浮动平台43，该车端浮动平台43将电池模块42与车辆之间浮动连接，能够有效减缓在车辆行驶过程中电池模块的振动幅度且减缓换电过程中对电池模块的冲击。
本申请实施例还提供了一种吊装换电方法，结合图5所示，包括：
S1：获取车端换电指令；
S2：根据车端换电指令控制电机和抓手抓取电池模块，并实时获取压力传感器的当前压力信号；压力传感器设置在抓手上；
S3：将当前压力信号转换为对应的当前实际压力值；
S4：对比当前实际压力值和预设压力值集合中对应的压力值，并生成当前对比结果；
S5：根据当前对比结果控制电机和抓手进行换电操作。
作为一种可选的实施方式，车端换电指令包括将电池模块安装至车端的指令；
根据车端换电指令控制电机和抓手抓取电池模块，并实时获取压力传感器的当前压力信号，包括：
根据将电池模块安装至车端的指令，控制电机和抓手从换电站抓取电池模块，并实时获取压力传感器的当前压力信号；
根据当前对比结果进行换电操作，包括：
若当前对比结果为压力正常，控制电机和抓手将抓取的电池模块安装至车端。
作为一种可选的实施方式，车端换电指令包括将电池模块拆卸至换电站的指令；
根据车端换电指令控制电机和抓手抓取电池模块，并实时获取压力传感器的当前压力信号，包括：
根据将电池模块拆卸至换电站的指令，控制电机和抓手从车端抓取电池模块，并实时获取压力传感器的当前压力信号；
根据当前对比结果进行换电操作，包括：
若当前对比结果为压力正常，控制电机和抓手将抓取的电池模块拆卸至换电站。
下面结合图6对本申请实施例中压力传感器所受的压力进行具体分析：
以将电池模块安装至车端的过程为例，结合图6所示，该过程包括电池模块抓取阶段a、电池模块安装阶段b。
其中，O点时，抓手未抓取电池模块，此时压力传感器的压力值为F＝0；
当抓手从换电站抓取到电池模块时(对应A点)，此时压力传感器的压力值F＝G+G1+F1，其中，G为电池模块的重力，G1为浮动平台7的重力，F1为弹性件4(弹簧)的弹力；
当电池模块与车端浮动平台对接安装时(对应B点到C点)，此时压力传感器的压力值F＝G+G1+F1-k2*x2，其中，k2为连接器弹簧的弹性系数，x2为连接器弹簧的压缩量；
当到达C点时，即连接器配合到位(连接器用于连接电池模块和车端浮动平台)，此时压力传感器的压力值F＝G+G1+F1-F2，其中，F2为连接器的对插力；
连接器连接到位后，电池模块与车端浮动平台配合时(对应C点到D点)，此时F＝G+G1+F1-F2-k3*x3，其中，k3为车端浮动平台上浮动弹簧的弹性系数，x3为车端浮动平台上浮动弹簧的压缩量；
当到达D点时，电池模块安装完成，压力传感器的压力值为F＝0，车端浮动平台承载压力F4＝G+G1+F1-F2；
上述为电池模块的安装过程，在一些实施方式中，安装过程之后还包括解锁过程。
相应地，将电池模块拆卸至换电站的过程可结合图6所示参考以上分析，此处不进行赘述。
在具体实施中，本申请实施例中预设压力值集合中的压力值可以通过采样和标定得到，将获取的当前实际压力值与预设压力值集合中对应的压力值进行差值处理，当差值不超过误差允许范围时，对比结果为压力正常，控制器控制电机和抓手实施换电操作；当差值超过误差允许范围时，对比结果为压力超差，控制器发出警报，进入故障处理模式。
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 (8)

1.一种吊装换电装置，其特征在于，包括安装基板(1)、电机(2)、抓手(3)、弹性件(4)、压力传感器(5)、浮动平台(7)和控制器；
所述电机(2)设置在所述安装基板(1)上，用于驱动所述抓手(3)旋转和/或升降；
所述抓手(3)包括抓取部(301)和连接部(302)，所述连接部(302)连接至所述电机(2)，所述抓取部(301)连接至所述连接部(302)，用于抓取电池模块；
所述弹性件(4)套设在所述连接部(302)上，且所述弹性件(4)的第一端连接至所述安装基板(1)，所述弹性件(4)的第二端连接至所述浮动平台(7)；
所述浮动平台(7)设有锁止部(701)，所述锁止部(701)用于与所述电池模块配合连接实现锁止或解锁；
所述浮动平台设有定位部(703)；
所述定位部(703)与所述电池模块配合连接实现定位；
所述压力传感器(5)设置在所述抓取部(301)上，且所述压力传感器(5)连接至所述控制器，用于将压力信号发送至所述控制器；
所述控制器用于根据所述压力信号控制所述电机(2)。
2.根据权利要求1所述的吊装换电装置，其特征在于，所述控制器包括接收模块(601)、信号转换模块(602)、数据存储模块(603)、压力对比模块(604)和控制模块(605)；
所述接收模块(601)连接至所述压力传感器(5)，用于接收所述压力信号和车端换电指令；
所述信号转换模块(602)连接至所述接收模块(601)，用于将所述压力信号转换成对应的实际压力值；
所述数据存储模块(603)用于存储预设压力值集合；
所述压力对比模块(604)连接至所述信号转换模块(602)和所述数据存储模块(603)，用于对比所述实际压力值和所述预设压力值集合中对应的压力值，并将对比结果发送至所述控制模块(605)；
所述控制模块(605)连接至所述接收模块(601)和所述压力对比模块(604)，用于根据所述车端换电指令和所述对比结果控制所述电机(2)。
3.根据权利要求1所述的吊装换电装置，其特征在于，所述浮动平台(7)上设有通孔，所述浮动平台(7)通过所述通孔套设于所述连接部(302)上。
4.根据权利要求3所述的吊装换电装置，其特征在于，所述弹性件(4)为弹簧；
所述弹簧套设在所述连接部(302)上，且所述弹簧的第一端连接至所述安装基板(1)，所述弹簧的第二端连接至所述浮动平台(7)。
5.根据权利要求1所述的吊装换电装置，其特征在于，所述浮动平台(7)上设有锁止驱动马达(702)；
所述锁止驱动马达(702)连接至所述锁止部(701)。
6.一种吊装换电方法，其特征在于，包括：
获取车端换电指令；
根据所述车端换电指令控制电机和抓手抓取电池模块，并实时获取压力传感器的当前压力信号；所述压力传感器设置在所述抓手上；
将所述当前压力信号转换为对应的当前实际压力值；
对比所述当前实际压力值和预设压力值集合中对应的压力值，并生成当前对比结果；
根据所述当前对比结果控制所述电机和所述抓手进行换电操作。
7.根据权利要求6所述的吊装换电方法，其特征在于，所述车端换电指令包括将电池模块安装至车端的指令；
所述根据所述车端换电指令控制电机和抓手抓取电池模块，并实时获取压力传感器的当前压力信号，包括：
根据所述将电池模块安装至车端的指令，控制所述电机和所述抓手从换电站抓取电池模块，并实时获取压力传感器的当前压力信号；
所述根据所述当前对比结果进行换电操作，包括：
若所述当前对比结果为压力正常，控制所述电机和所述抓手将抓取的所述电池模块安装至车端。
8.根据权利要求6所述的吊装换电方法，其特征在于，所述车端换电指令包括将电池模块拆卸至换电站的指令；
所述根据所述车端换电指令控制电机和抓手抓取电池模块，并实时获取压力传感器的当前压力信号，包括：
根据所述将电池模块拆卸至换电站的指令，控制所述电机和所述抓手从车端抓取电池模块，并实时获取压力传感器的当前压力信号；
所述根据所述当前对比结果进行换电操作，包括：
若所述当前对比结果为压力正常，控制所述电机和所述抓手将抓取的所述电池模块拆卸至换电站。
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