CN113492715B - 换电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种换电方法，包括：从电动车辆取出亏电的电池包并置于第一位置；将取出的亏电的电池包从第一位置沿第一方向翻转至第二位置；将位于第二位置的亏电的电池包放入充电仓进行充电，和/或从充电仓取出满电的电池包置于第三位置；将取出的满电的电池包从第三位置沿第二方向翻转至第四位置；将位于第四位置的满电的电池包放入电动车辆。本发明的换电方法能够以较小的空间和结构完成在充电站中对较大的电池包的取放。由此可以简化换电流程，提高换点速度。并可以在更小的换电站占地面积情况下，实现对采用单个大电池包的电动车辆的电池更换，从而减少了电池包的成本，利于推广。

Description

换电方法
技术领域
本发明涉及一种换电方法。
背景技术
目前电动车辆换电领域主要分底盘换电和侧面换电两种，侧面换电通过换电设备从换电车辆上抽出电池包后，在换电设备上平面旋转180°后，使得充电口从朝向车辆变为朝向充电仓，然后把电池再插入换电设备另一侧充电仓内，进行充电。由于车辆自身结构约束，现有多采用两侧换电的方法。两侧换电就需要换电设备把电池包在设备上旋转180°后再进充电仓充电。
然而，由于需要平面旋转电池包，长条形的电池包旋转时需要非常大的空间，由此会导致换电设备的结构复杂和体积大，不仅直接影响换电设备的制造难度，而且增加换电站的占地面积，故电动车辆只能采用多个小电池包换电的形式，然而，多个电池包的换电方式需要两侧的换电，换电流程繁琐，并且换电时间更长。
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方法所需的换电设备结构复杂，导致制造难度大，换电站占地面积大，且换电流程繁琐且时间长的缺陷，提供一种换电方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种换电方法，其特点在于，所述换电方法包括：
从电动车辆取出亏电的电池包并置于第一位置；
将取出的亏电的电池包从第一位置沿第一方向翻转至第二位置；
将位于第二位置的亏电的电池包放入充电仓进行充电，和/或从充电仓取出满电的电池包置于第三位置；
将取出的满电的电池包从第三位置沿第二方向翻转至第四位置；
将位于第四位置的满电的电池包放入电动车辆。
其中，第一位置和第四位置可以为同一位置，第二位置和第三位置可以为同一位置。由此翻转机构的翻转主要是在两个位置之间翻转。
本发明中采用翻转的方法旋转电池包。电池包自身的翻转所需的空间少，翻转机构在结构上相对于平面旋转的换电设备能够显著减少。由此，本发明的换电方法能够以较小的空间和结构完成在充电站中对较大的电池包的取放。由此可以简化换电流程，提高换点速度。并可以在更小的换电站占地面积情况下，实现对采用单个大电池包的电动车辆的电池更换，从而减少了电池包的成本，利于推广。
较佳地，所述换电方法通过设置翻转机构以实现亏电的电池包或满电的电池包的翻转，其中，
从电动车辆取出亏电的电池包并置于第一位置包括：从电动车辆取出亏电的电池置于所述翻转机构上的第一位置；
或，从充电仓取出满电的电池包置于第三位置包括：从充电仓取出满电的电池包置于翻转机构的第三位置。
本发明中的翻转机构采用翻转的形式旋转电池包。电池包自身的翻转所需的空间少，翻转机构在结构上相对于平面旋转的换电设备能够显著减少。由此，本发明的换电设备能够以较小的空间和结构完成在充电站中对较大的电池包的取放。因此，可以在更小的换电站占地面积情况下，实现对采用单个大电池包的电动车辆的电池更换，从而减少了电池包的成本，利于推广。
较佳地，通过设置电池取放机构以实现电池包从电动车辆或充电仓的取放；其中，
从电动车辆取出亏电的电池包置于第一位置包括：控制电池取放机构从电动车辆取出亏电的电池包置于所述翻转机构上的第一位置；
或，从充电仓取出满电的电池包置于第三位置包括：控制电池取放机构从充电仓取出满电的电池包置于所述翻转机构的第三位置。
较佳地，通过在翻转机构上设置伸出机构，用于将位于电动车辆、充电仓上的电池包进行取放；
从电动车辆取出亏电的电池包置于第一位置包括：控制伸出机构向电动车辆方向伸出；控制所述伸出机构托举位于电动车辆内的所述亏电的电池包，控制所述伸出机构缩回，以使亏电的电池包到达翻转机构上的第一位置；
或，从充电仓取出满电的电池包置于第三位置包括：控制伸出机构向充电仓方向伸出；控制伸出机构托举位于充电仓内的满电的电池包，控制所述伸出机构缩回，以使满电的电池包到达翻转机构上的第三位置。
伸出机构通过自身的移动可以实现电池包的传输作用，实现了电池包在第一翻转部和第二翻转部上的移动。
控制伸出机构向电动车辆方向伸出之前，还包括与电动车辆/充电仓上的电池包对位的步骤。其中，通过传感器等检测设备或者可以引导的机械结构，使得伸出机构能够与电池包在空间位置上对准，然后再向电动车辆/充电仓上的电池包移动伸出。
电池取放机构和翻转机构可以是同一或者不同机构。电池取放机构可以是设置在外部的独立机构，例如设置在电动车辆内的伸缩机构或者充电仓内的传送机构，此时翻转机构只需要对准便可以实现电池包的传递。电池取放机构也可以是单独的移动的运输机构，负责将电池包在翻转机构以及充电仓或充电车辆之间的移动。
较佳地，控制取出的亏电的电池包从第一位置沿第一方向翻转至第二位置包括：
判断所述电池包是否位于第一位置；
若是，则控制所述翻转机构沿第一方向翻转亏电的电池包；
判断所述电池包是否到达第二位置；
若是，则控制所述翻转机构停止翻转亏电的电池包。
较佳地，所述翻转机构包括第一翻转部、第二翻转部，所述第一翻转部用于承载位于第一位置或第四位置的电池包，所述第二翻转部用于承载位于第二位置或第三位置的电池包，所述第一翻转部、所述第二翻转部相互垂直设置。
第一翻转部和第二翻转部分别实现电池包在不同位置的承载，分别对应电动车辆一侧和充电仓一侧的电池包取放。其中，第一翻转部与电动车辆对接以实现电池包的取放，第二翻转部与充电仓对接以实现电池包的取放。
较佳地，所述翻转机构包括第一翻转部、第二翻转部，所述第一翻转部用于承载位于第一位置或第四位置的电池包，所述第二翻转部用于承载位于第二位置或第三位置的电池包，其中，所述换电方法还包括：
检测第一翻转部和第二翻转部是否旋转到位，若旋转到位则开始移动电池包，若旋转不到位则继续旋转；
和/或检测电池包在第一翻转部或第二翻转部上是否移动到位，若移动到位则开始旋转第一翻转部或第二翻转部，若移动不到位则继续移动。
较佳地，所述充电仓内设有用于承载电池的浮动盘，用于与电池包形成电连接以对电池包进行充放电的电连接器，将位于第二位置的亏电的电池包放入充电仓进行充电包括：
将亏电的电池包移入充电仓内的浮动盘；
控制电连接器向亏电的电池包方向移动，并形成电连接。
本方案利用电池包的重力使浮动盘移动，通过在浮动盘和电连接器之间设置联动机构，进而带动电连接器朝向电池包的方向移动以形成电连接，即利用电池包的自身重力实现了电连接，不需要额外的动力驱动电连接器移动，且该种联动方式可适用于电池包多种朝向的电连接。
较佳地，所述浮动盘与电连接器之间设有联动机构，所述浮动盘可在电池包重力作用下上下浮动，所述联动机构用于在浮动盘上下浮动时，带动电连接器向靠近电池或远离电池的方向移动；将位于第二位置的亏电的电池包放入充电仓进行充电包括：
将亏电的电池包放置于充电仓内的浮动盘上并使电池包的电连接头和电连接器之间对位；
所述浮动盘在电池重力作用下向下浮动第一位移；
所述联动机构带动电连接器向靠近电池包的方向移动第二位移，并与电池包形成电连接。
第一浮动方向为竖直向下，即电池包的重力能够完全被运用于浮动盘，使得浮动盘能够更及时带动联动机构的运动。
较佳地，所述浮动盘设有复位元件，从充电仓取出满电的电池包置于第三位置包括：
将满电的电池包移出充电仓内的所述浮动盘并置于翻转机构的第三位置上；
所述浮动盘在复位元件作用下向上浮动第一位移；
所述联动机构带动电连接器向远离电池包的方向移动第二位移，并与电池包脱离。
较佳地，第二位移大于第一位移。
较佳地，所述联动机构包括滑动机构、第一牵引件、第二牵引件，所述第一牵引件分别与所述滑动机构、所述浮动盘连接，所述第二牵引件分别与所述电连接器以及一安装座，所述电连接器安装于所述安装座上，并相对所述安装座移动，所述第二牵引件与滑动机构滑动连接。
由此构成了动滑轮的结构。其中，第二牵引件的移动距离为第一牵引件的两倍，由此实现了第二位移大于第一位移。
较佳地，将位于第二位置的亏电的电池包放入充电仓进行充电包括：
将亏电的电池包移入充电仓内的所述浮动盘；
所述第一牵引件被所述浮动盘带动并拉动所述滑动机构；
所述第二牵引件被所述滑动机构带动并拉动所述电连接器；
所述电连接器向亏电的电池包方向移动，并形成电连接。
较佳地，从充电仓取出满电的电池包包括：
将满电的电池包移出充电仓内的所述浮动盘；
所述浮动盘在复位元件作用下向上浮动第一位移；
所述第一牵引件和所述第二牵引件跟随浮动盘以及电连接器产生移动；
所述电连接器向远离电池包的方向移动第二位移，并与电池包脱离。
较佳地，旋转电池包的同时将电池包朝充电仓或者电动车辆的方向移动；或者旋转电池包后将电池包朝充电仓或者电动车辆的方向移动；或者旋转电池包前将电池包朝充电仓或者电动车辆的方向移动。
本发明的积极进步效果在于：本发明中电池包自身的翻转所需的空间少，翻转机构在结构上相对于平面旋转的换电设备能够显著减少。由此，本发明的换电方法能够以较小的空间和结构完成在充电站中对较大的电池包的取放。由此可以简化换电流程，提高换电速度。并可以在更小的换电站占地面积情况下，实现对采用单个大电池包的电动车辆的电池更换，从而减少了电池包的成本，利于推广。
附图说明
图1为本发明实施例1的换电方法的流程图。
图2为本发明实施例1的换电设备的整体结构图。
图3为本发明实施例1的换电设备的翻转90度后的结构图。
图4为本发明实施例1的换电设备的底部结构图。
图5为本发明实施例1的充电总成内的充电设备的结构图。
图6为本发明实施例1的充电总成的结构示意图。
图7为本发明实施例1的充电设备的排列设置示意图。
图8为本发明实施例1的充电站的结构图。
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所示，本实施例公开了一种换电方法，换电方法包括：
步骤S1、从电动车辆3取出亏电的电池包4并置于第一位置；
步骤S2、将取出的亏电的电池包4从第一位置沿第一方向翻转至第二位置；
步骤S3、将位于第二位置的亏电的电池包4放入充电总成2的充电仓A进行充电，
步骤S4、从充电仓A取出满电的电池包4置于第三位置；
步骤S5、将取出的满电的电池包4从第三位置沿第二方向翻转至第四位置；
步骤S6、将位于第四位置的满电的电池包4放入电动车辆3。
本实施例中的换电方法适用于在换电站内对电动车辆3上的电池包4进行更换和转运，充电仓A内设有充电总成2以对从电动车辆3上取下来的亏电电池包4进行充电，并存储有满电电池包4以供电动车辆3继续使用，换电站内通常还设有换电设备，兼具电池取放功能和电池转运功能，即换电设备可以从电动车辆3、充电仓A内取放电池，还可在电动车辆3、充电仓A之间进行电池的转运，将亏电电池包4从电动车辆3上转运至充电仓A，并将满电电池从充电仓A上转运至电动车辆3，在其它实施方式中，换电设备也可仅具备电池转运功能，由单独的电池取放机构执行将电池从电动车辆3、充电仓A内进行取放的动作。
本实施例中，为了实现电池包4的翻转，换电设备上设有翻转机构10，其中，第一位置为从电动车上取出的亏电电池包4在翻转机构10上的初始位置，第一位置通常与电动车辆3上的电池包4相对应，第二位置为亏电电池包4沿第一方向翻转后在翻转机构10上的位置，第二位置与充电仓A上用于放置亏电电池包4的仓位相对应，第三位置为从充电仓A上取出的满电电池包4在翻转机构10上的初始位置，第四位置为满电电池包4沿第二方向翻转后在翻转机构10上的位置，其中亏电电池包4并非指代电量为0的电池包4，而是包括电池包4的剩余电量不足以供电动车辆3继续行驶的情形，满电电池包4并非电量为100％的电池包4，而是包括电池包4的电量足以供电动车辆3继续行驶的情形。
其中，第一位置和第四位置可以为同一位置，第二位置和第三位置可以为同一位置。如图2和图3所示，本实施例中使得第一位置和第四位置为同一位置，即亏电电池包4在翻转机构10上的初始位置和满电电池包4沿第二方向翻转后在翻转机构10上的位置为同一位置；亏电电池包4沿第一方向翻转后在翻转机构10上的位置与从充电仓A上取出的满电电池包4在翻转机构10上的初始位置为同一位置。由此翻转机构10的翻转切换主要是在两个翻转状态之间切换。
采用本方案中的翻转机构10，在电动车辆3和充电仓A之间转运电池包4的过程中对电池包4进行翻转，以适应电动车辆3和充电仓A内的电连接器朝向不同的情形。
本发明中采用翻转的方法旋转电池包4。电池包4自身的翻转所需的空间少，翻转机构10在结构上相对于平面旋转的换电设备1能够显著减少。由此，本发明的换电方法能够以较小的空间和结构完成在充电站中对较大的电池包4的取放。由此可以简化换电流程，提高换点速度。并可以在更小的换电站占地面积情况下，实现对采用单个大电池包4的电动车辆3的电池更换，从而减少了电池包4的成本，利于推广。
如图2-图8所示为实现本换电方法可以采用的换电设备1以及充电总成2(包括充电设备20)的结构。但实现本换电方法不局限于本实施例所列举的换电设备1以及充电总成，也可以其他实现的设备。
本实施例中，换电方法通过设置翻转机构10以实现亏电的电池包4或满电的电池包4的翻转，其中，
从电动车辆3取出亏电的电池包4并置于第一位置包括：从电动车辆3取出亏电的电池置于翻转机构10上的第一位置；
或，从充电仓A取出满电的电池包4置于第三位置包括：从充电仓A取出满电的电池包4置于翻转机构10的第三位置。
本实施例中，通过在翻转机构10上设置伸出机构，用于将位于电动车辆3、充电仓A上的电池包4进行取放；
从电动车辆3取出亏电的电池包4置于第一位置包括：控制伸出机构向电动车辆3方向伸出；控制伸出机构托举位于电动车辆3内的亏电的电池包4，控制伸出机构缩回，以使亏电的电池包4到达翻转机构10上的第一位置；
或，从充电仓A取出满电的电池包4置于第三位置包括：控制伸出机构向充电仓A方向伸出；控制伸出机构托举位于充电仓A内的满电的电池包4，控制伸出机构缩回，以使满电的电池包4到达翻转机构10上的第三位置。
控制伸出机构向电动车辆方向伸出之前，还包括与电动车辆3/充电仓A上的电池包4对位的步骤。其中，通过传感器等检测设备或者可以引导的机械结构，使得伸出机构能够与电池包4在空间位置上对准，然后再向电动车辆3/充电仓A上的电池包4移动伸出。在其它实施方式中，也可通过单独的电池取放机构从电动车辆3或充电仓A取出电池包4置于第一位置或第三位置。
本实施例中，控制取出的亏电的电池包4从第一位置沿第一方向翻转至第二位置包括：
通过位于翻转机构10上的传感器或者限位开关等检测设备来判断电池包4是否位于第一位置，其中，传感器或者限位开关可以设置于第一翻转机构11，电池包4在第一翻转机构11上移动到位后触发到位信号；
若是，则控制翻转机构10沿第一方向翻转亏电的电池包4，其中，本实施例中通过控制翻转电机157的转动，并通过齿轮组16的传动来控制翻转机构10进行沿着第一方向的转动。齿轮组的齿轮为偶数个时，翻转电机157沿第一方向相反的方向旋转以使得翻转机构10沿着第一方向转动；当齿轮组的数量为奇数个时，翻转电机157沿着第一方向旋转以使得翻转机构10沿着第一方向转动；
通过位于翻转机构10上的传感器或者限位开关等检测设备来判断电池包4是否到达第二位置，其中，传感器或者限位开关可以设置于第二翻转机构12，电池包4在第二翻转机构12上移动到位后触发到位信号；
若是，则控制翻转机构10停止翻转亏电的电池包4。
控制取出的满电的电池包4从第三位置沿第二方向翻转至第四位置包括：
通过位于翻转机构10上的传感器或者限位开关等检测设备来判断电池包4是否位于第三位置，其中，传感器或者限位开关可以设置于第二翻转机构12，电池包4在第二翻转机构12上移动到位后触发到位信号；
若是，则控制翻转机构10沿第二方向翻转亏电的电池包4，其中，本实施例中通过控制翻转电机157的转动，并通过齿轮组16的传动来控制翻转机构10进行沿着第二方向的转动。齿轮组的齿轮为偶数个时，翻转电机157沿第二方向相反的方向旋转以使得翻转机构10沿着第二方向转动；当齿轮组的数量为奇数个时，翻转电机157沿着第二方向旋转以使得翻转机构10沿着第二方向转动；
通过位于翻转机构10上的传感器或者限位开关等检测设备来判断电池包4是否到达第四位置，其中，传感器或者限位开关可以设置于第一翻转机构11，电池包4在第一翻转机构11上移动到位后触发到位信号；
若是，则控制翻转机构10停止翻转亏电的电池包4。
本实施例中，翻转机构10包括第一翻转部11、第二翻转部12，第一翻转部11用于承载位于第一位置或第四位置的电池包4，第二翻转部12用于承载位于第二位置或第三位置的电池包4，第一翻转部11、第二翻转部12相互垂直设置。第一翻转部11和第二翻转部12分别实现电池包4在不同位置的承载，分别对应电动车辆3一侧和充电仓A一侧的电池包4取放。其中，第一翻转部11在朝向第一位置和第四位置时与电动车辆3对接以实现电池包4的取放，第二翻转部12与充电仓A对接，并使得电池包4从第二位置移动至充电仓A，或者从充电仓A移动至第三位置以实现电池包4的取放。本实施例中的第一翻转部与电动车辆对接并非正好对位，可以包括具有一定间隙或偏差，通过整体移动翻转机构以实现与电动车辆的对位，本实施例中的第一翻转部与充电仓的对接也并非正好对位，可以包括具有一定间隙或偏差，通过整体移动翻转机构以实现与充电仓的对位。
本实施例中，优选使得第一翻转部11在与电动车辆3对接时使得电池包4在第一位置和第四位置保持水平。第二翻转部12在与充电总成2对接时使得电池包4在第二位置和第三位置保持水平。
本实施例中，翻转机构10包括第一翻转部11、第二翻转部12，第一翻转部11用于承载位于第一位置或第四位置的电池包4，第二翻转部12用于承载位于第二位置或第三位置的电池包4，第一翻转部11与第二翻转部12共轴翻转，其中，
第一翻转部11与第二翻转部12的转动轴上设置检测点，用于控制第一翻转部11与第二翻转部12的翻转角度，判断电池包4是否到位；或第一翻转部11、第二翻转部12上设有检测传感器用于检测电池包4是否到位。
所述换电方法还包括：检测第一翻转部11和第二翻转部12是否旋转到位，若旋转到位则开始移动电池包4，若旋转不到位则继续旋转；
和/或检测电池包4在第一翻转部11或第二翻转部12上是否移动到位，若移动到位则开始旋转第一翻转部11或第二翻转部12，若移动不到位则继续移动。
如图2-图4所示，本实施例的第一翻转部11包括一第一伸出机构111，第二翻转部12包括一第二伸出机构121。第一伸出机构111和第二伸出机构121可以伸出。其中，第一伸出机构111将电动车辆3内的电池包4移动至第一位置或将第四位置的电池包4移动至电动车辆3，第二伸出机构121将第二位置的电池包4移动至充电总成2，或者将电池包4从充电总成2移动至第三位置。其中，第一伸出机构111与电动车辆3对接以实现电池包4的取放。第二伸出机构121与充电仓A对接以实现电池包4的取放。
如图2-图4所示，本实施例的第一翻转部11包括第一伸出机构111以及转盘13，第二翻转部12包括第二伸出机构121以及转盘13。其中，本实施例中的转盘13为第一翻转部11和第二翻转部12共用的部分。也可以理解为第一翻转部11包括第一伸出机构111以及转盘13，第二翻转部12仅包括第二伸出机构121；或者理解为第一翻转部11仅包括第一伸出机构111，第二翻转部12包括第二伸出机构121以及转盘13。
转盘13的底部与输出齿轮162通过转轴163连接。因此在进行转动时，转盘13一起进行转动。此时，第一翻转部11和第二翻转部12就实现了同时的翻转。
如图2-图4所示，第一伸出机构111的延伸方向以及第二伸出机构121的延伸方向相交，以使得电池包4在第一伸出机构111和第二伸出机构121之间接力传送。电池包4在第一伸出机构111上运输到底后，在第一位置自然的接触第二伸出机构121。在进行翻转之后到了第二位置，第二伸出机构121便承载电池包4进行运输。反之，电池包4在第二伸出机构121上运输到底后，在第三位置自然的接触第一伸出机构111。在进行翻转之后到了第四位置，第一伸出机构111便承载电池包4进行运输。
取出电池时，第一伸出机构111从电动车辆3上取出电池包后，缩回并将电池包4置于第一翻转部11上的第一位置，驱动翻转机构沿第一方向翻转90度后，电池包4位于第二翻转部12的第二位置上，第二伸出机构121伸出将位于第二位置的电池包4送入相应的充电仓A，第二伸出机构121缩回到初始位置。换上电池时，移动换电设备1至放有满电电池包4的充电仓A，第二伸出机构121伸出取出充电仓内的满电电池包4，缩回并将电池包4置于第二翻转部12上的第三位置，驱动翻转机构10沿第二方向翻转90度后，电池包4位于第一翻转部11的第四位置上，第一伸出机构121将位于第四位置的电池包4送入电动车辆3内，第一伸出机构121缩回至初始位置。
本实施例中，第一伸出机构111和第二伸出机构121均为伸缩叉。伸缩叉可以为已有的任意可以实现长度方向伸缩的设备。本实施例中的第一伸出机构111和第二伸出机构121为内部通过电磁力、皮带轮、链轮或者齿轮等结构驱动的可以伸出的轨道结构。其中，传动轴153和传动轴156分别与第一伸出机构111和第二伸出机构121的内部结构连接。运行时，传动轴153和传动轴156产生的转动通过电磁力、皮带轮、链轮或者齿轮等结构变为第一伸出机构111和第二伸出机构121的伸出和缩回运动。
如图2和图4所示，本实施例的换电设备1还分别包括一第一传送电机151以及一第二传送电机154，第一传送电机151以及一第二传送电机154均连接在转盘13的下方。其中，第一传送电机151直接或者间接驱动第一伸出机构111，第二传送电机154直接或者间接驱动第二伸出机构121。其中，如图4所示，第一传送电机151通过变向器152连接传动轴153，从而驱动第一伸出机构111运动。第二传送电机154通过变向器155连接传动轴156，从而驱动第二伸出机构111运动。其中，变向器152和变向器155的内部可以为锥齿轮等结构，将第一传送电机151和第二传送电机154的运动轴实现90度切换，然后再通过传动轴153和传动轴156驱动第一伸出机构111和第二伸出机构121。
本实施例中，换电设备1进一步还包括极限传感器，极限传感器可以为限位开关或者距离传感器等。其中，极限传感器可以设置于第一伸出机构111的非运动部分来检测第一伸出机构的运动部分的移动距离或者位置，极限传感器也可以设置于转盘13上来检测第一伸出机构的运动部分的移动距离或者位置。极限传感器用于检测第一伸出机构111以及第二伸出机构121的伸出距离，并通过第一传送电机151以及第二传送电机154分别调整第一伸出机构111以及第二伸出机构121的伸出距离。例如，当检测到的第一伸出机构111伸出距离小于设定距离，则使得第一传送电机151继续转动以到达预设的位置，由此实现了闭环控制，确保了第一伸出机构111以及第二伸出机构121的精准到位。
本实施例中，换电设备1还包括翻转到位传感器，翻转到位传感器用于检测第一翻转部11以及第二翻转部12的翻转角度，并通过翻转电机157调整第一翻转部11和第二翻转部12的翻转角度。翻转到位传感器可以为限位开关、角度传感器、光栅尺等。其中，翻转到位传感器可以设置于底座14来检测转盘13的翻转角度，从而获得第一翻转部11和第二翻转部12的翻转角度。例如，当检测到的转盘13小于设定翻转角度，则使得翻转电机157继续转动以到达预设的位置，由此实现了闭环控制，确保了第一翻转部11和第二翻转部12的精准到位。
如图2和图4所示，本实施例的翻转驱动装置包括一翻转电机157以及一齿轮组16，其中，齿轮组16至少包括一输入齿轮161以及一输出齿轮162，输入齿轮161与输出齿轮162相互齿接，其中，翻转电机157直接或者间接驱动输入齿轮161转动，第一翻转部11和第二翻转部12通过翻转轴固定连接于输出齿轮162，并随着输出齿轮162转动。输入齿轮161和输出齿轮162之间可以直接输出也可以通过其他齿轮传动。其中，翻转电机157通过变向器158连接传动轴159，从而驱动齿轮组16旋转。
如图6和图7所示，充电仓A内设有充电设备20。如图5所示。充电设备20包括承载电池的浮动盘21，用于与电池包4形成电连接以对电池包4进行充放电的电连接器22。本实施例中，浮动盘21可以为平板结构、框架结构或者其它可用于支撑电池包并可沿第一方向浮动的结构件，充电总成2还包括固定盘28，设于浮动盘21下方，用于支撑承载浮动盘21，充电仓A由充电架组成，充电架由多个横、纵梁组成，浮动盘21也可直接设于充电架上。
如图6和图7所示，本实施例的充电设备20还包括一电连接器22，用于与电池包4形成电连接以对电池包4进行充放电。本实施例中，电连接器22设于充电仓A内的浮动盘21上方，可以与电池包4在竖直方向上完成电插接，以对电池包进行充放电，电连接器22可直接通过安装座设于充电架的横梁上，电连接器22包括充电头221和接线端(图中未示出，实际可位于电连接器22的顶部或者侧部)，充电头221用于与电池包4的充电口形成电连接，接线端用于连接外部的充电模块以对电池包4进行充电。
将位于第二位置的亏电的电池包4放入充电仓A进行充电包括：
将亏电的电池包4移入充电仓A内的浮动盘21；
控制电连接器向亏电的电池包4方向移动，并形成电连接。
如图5所示，浮动盘21与电连接器22之间设有联动机构23，浮动盘21可在电池包4重力作用下上下浮动。电连接器22滑设在安装座24上，并通过安装座24安装于充电仓A内。如图3所示，本实施例的充电设备20还包括一联动机构23，联动机构23分别与浮动盘21和电连接器22连接，在浮动盘21沿着第一浮动方向V产生第一位移时，联动机构23带动电连接器22沿着靠近电池包4的方向移动第二位移，以使电连接器22与电池包4形成电连接。
本实施例利用电池包4的重力使浮动盘21移动，通过在浮动盘21和电连接器22之间设置联动机构23，进而带动电连接器22朝向电池包4的方向移动以形成电连接，即利用电池包4的自身重力实现了电连接，不需要额外的动力驱动电连接器22移动，且该种联动方式可适用于电池包4多种朝向的电连接。
本发明的电连接器22通过联动机构23联动从而与电池包4对接，不再是固定的电连接器22，由此，移动的电连接器22不需要与电池包4的传送方向相同，电连接器22的朝向可以为任意的朝向。其中，联动机构23通过浮动盘21的承载的变化产生联动，由此电连接器22能够及时响应并与电池包4对接。电连接器22移动的动力来源于电池包4的重力，不需要外部的驱动，有利于简化充电装置20的内部结构。
如上所述，联动机构用于在浮动盘21上下浮动时，带动电连接器22向靠近电池或远离电池的方向移动；将位于第二位置的亏电的电池包4放入充电仓A进行充电包括：
第二伸出机构121将亏电的电池包4从第三位置放置于充电仓A内的浮动盘21上并使电池包4的电连接头和电连接器22之间对位；
浮动盘21在电池包4的重力作用下向下浮动第一位移；
联动机构23带动电连接器22向靠近电池包4的方向移动第二位移，并与电池包4形成电连接。
其中，从充电仓A取出满电的电池包4包括：
第二伸出机构121对位将满电的电池包4移出充电仓A内的浮动盘21并移动到第四位置；
浮动盘21在复位元件26作用下向上浮动第一位移；
联动机构23带动电连接器22，并配合复位元件27的作用下向远离电池包4的方向移动第二位移，并与电池包4脱离。
电池包4安装于电动车辆上时，电池包4与电动车辆上的电连接器22一般沿水平方向完成电插接，水平方向的电插接适应于电动车辆在行驶过程中，尤其适应于车辆剧烈晃动情形下，以便提供可靠稳定的电连接，而将电动车辆上的电池包4进行卸载并与位于充电仓内位于里侧水平方向的电连接器连接以实现充放电时，需将电池包水平旋转180度以对接充电仓内的电连接器，对于尺寸较大的电池包而言，需要占用较大换电空间，不适用于换电面积较小的情形，采用本实施例中设于浮动盘上方的电连接器22，仅需将电池包4沿竖直方向翻转90度即可实现充放电，无需占用较大的换电空间，同时利用电池包4的重力实现电池包4与电连接器22之间的电连接，省去了额外的驱动机构，将电池包在浮动盘上放置到位即可实现二者之间的电连接，省去了电连接器与电池包之间对位的复杂操作，充电对接效率更高、充电成本更低。
在其它实施例中，电连接器22也可适应性的设于充电仓内的侧面或底面，以适应放入充电仓A内的电池包4的插座端不同朝向的情形。具体的，可以采用本实施例中的联动机构23，仅需调整电连接器22的设置位置，并使电连接器22在电池包4的重力作用下沿朝向电池靠近的方向移动。
较佳地，联动机构包括滑动机构233、第一牵引件231、第二牵引件232，第一牵引件231分别与滑动机构233、浮动盘21连接，第二牵引件232分别与电连接器22以及安装座24，电连接器22安装于安装座24上，并相对安装座24移动，第二牵引件232与滑动机构232滑动连接。
本实施例的联动机构23包括滑动机构233、第一牵引件231、第二牵引件232，第一牵引件231分别与滑动机构233、浮动盘21连接，第二牵引件232分别与电连接器22、安装座24，电连接器22安装于安装座24上，并相对安装座24移动，第二牵引件232与滑动机构233滑动连接。由此构成了动滑轮的结构。
第一牵引件231以及第二牵引件232可以为钢丝绳、皮带等结构。滑动机构233可以为滑轮或者滑块等结构。第二牵引件232在滑动机构233的下方滑动，其中，第二牵引件232不仅相对于滑动机构233有滑动，而且也随着滑动机构233一起上下移动。第一牵引件231则是直接固定在滑动机构233上，因此相对于滑动机构233是一起移动的。其中，由此，无论哪个方向的移动，第二牵引件232的移动距离包括相对于滑动机构233的滑动距离以及跟随滑动机构233一起移动的距离，而第一牵引件231只包括随滑动机构233一起移动的距离，因此第二牵引件232的移动距离为第一牵引件231的两倍。同时，第二牵引件232的其中一端与安装座24连接保持固定不移动，因此，第二牵引件232的另一端连接的电连接器22就实现了相对于第一牵引件231的两倍移动距离，由此实现了第二位移大于第一位移。
将位于第二位置的亏电的电池包4放入充电仓A进行充电包括：
第二伸出机构121将亏电的电池包4从第三位置移入充电仓A内的浮动盘21；
第一牵引件231被浮动盘21带动并拉动滑动机构233一起向下移动；
第二牵引件232被滑动机构233带动向下移动的同时，自身也随着滑动机构233进行滑动。第二牵引件的一端被固定，另一端拉动电连接器22实现了相对于浮动盘21两倍的移动距离；
电连接器22向亏电的电池包4方向移动，并形成电连接。
从充电仓A取出满电的电池包4包括：
第二伸出机构121将满电的电池包4移出充电仓A内的浮动盘21并移动至第四位置；
浮动盘21在复位元件26作用下向上浮动第一位移；
此时，第一牵引件231和第二牵引件232被放松，于是随着浮动盘21以及电连接22进行移动；
电连接器22在复位元件27的作用下向远离电池包4的方向移动第二位移，并与电池包4脱离，此时，第二牵引件232的一端随着电连接器22向上移动，第二牵引件232带着滑动机构233一起向上移动的同时也相对于滑动机构233滑动，滑动机构233向上拉动第一牵引件231的上端。
本实施例中，旋转电池包4的同时将电池包4朝充电仓A或者电动车辆3的方向移动；或者旋转电池包4后将电池包4朝充电仓A或者电动车辆3的方向移动；或者旋转电池包4前将电池包4朝充电仓A或者电动车辆3的方向移动。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例包括一电池取放机构。电池取放机构和翻转机构10可以是同一或者不同机构。此时，不是通过第一伸出机构111和第二伸出机构121来进行电池包4的取放，而是通过电池取放机构进行电池包4的取放。电池取放机构可以是设置在外部的独立机构，通过吊装、夹持电池包或者伸缩叉托举电池包的方式从电动车辆或充电仓内取出电池包并放置于换电设备上，或从换电设备上取出电池包放置于电动车辆或充电仓内，例如设置在电动车辆3内的伸缩机构或者充电仓A内的传送机构，此时翻转机构10只需要对准便可以实现电池包4的传递。电池取放机构也可以是单独的移动的运输机构，负责将电池包4在翻转机构10以及充电仓A或充电车辆之间的移动。
通过设置电池取放机构以实现电池包4从电动车辆3或充电仓A的取放；其中，从电动车辆3取出亏电的电池包4置于第一位置包括：控制电池取放机构从电动车辆3取出亏电的电池包4置于翻转机构10上的第一位置；
或，从充电仓A取出满电的电池包4置于第三位置包括：控制电池取放机构从充电仓A取出满电的电池包4置于翻转机构10的第三位置。
本发明中电池包自身的翻转所需的空间少，翻转机构在结构上相对于平面旋转的换电设备能够显著减少。由此，本发明的换电方法能够以较小的空间和结构完成在充电站中对较大的电池包的取放。由此可以简化换电流程，提高换点速度。并可以在更小的换电站占地面积情况下，实现对采用单个大电池包的电动车辆的电池更换，从而减少了电池包的成本，利于推广。
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 (13)

1.一种换电方法，其特征在于，所述换电方法通过设置翻转机构以实现亏电的电池包或满电的电池包的翻转，所述翻转机构包括第一翻转部、第二翻转部，所述第一翻转部用于承载位于第一位置或第四位置的电池包，所述第二翻转部用于承载位于第二位置或第三位置的电池包，所述第一翻转部、所述第二翻转部相互垂直设置，所述换电方法包括：
从电动车辆取出亏电的电池包并置于所述翻转机构上的第一位置；
将取出的亏电的电池包从所述翻转机构上的第一位置沿第一方向翻转至所述翻转机构上的第二位置；
将位于所述翻转机构上的第二位置的亏电的电池包放入充电仓进行充电，和/或从充电仓取出满电的电池包置于所述翻转机构上的第三位置；
将取出的满电的电池包从所述翻转机构上的第三位置沿第二方向翻转至所述翻转机构上的第四位置；
将位于第四位置的满电的电池包放入电动车辆。
2.如权利要求1所述的换电方法，其特征在于，通过设置电池取放机构以实现电池包从电动车辆或充电仓的取放；其中，
从电动车辆取出亏电的电池包置于第一位置包括：控制电池取放机构从电动车辆取出亏电的电池包置于所述翻转机构上的第一位置；
或，从充电仓取出满电的电池包置于第三位置包括：控制电池取放机构从充电仓取出满电的电池包置于所述翻转机构的第三位置。
3.如权利要求1所述的换电方法，其特征在于，通过在翻转机构上设置伸出机构，用于将位于电动车辆、充电仓上的电池包进行取放；
从电动车辆取出亏电的电池包置于第一位置包括：控制伸出机构向电动车辆方向伸出；控制所述伸出机构托举位于电动车辆内的所述亏电的电池包；控制所述伸出机构缩回，以使亏电的电池包到达翻转机构上的第一位置；
或，从充电仓取出满电的电池包置于第三位置包括：控制伸出机构向充电仓方向伸出；控制伸出机构托举位于充电仓内的满电的电池包，控制所述伸出机构缩回，以使满电的电池包到达翻转机构上的第三位置。
4.如权利要求1所述的换电方法，其特征在于，控制取出的亏电的电池包从第一位置沿第一方向翻转至第二位置包括：
判断所述电池包是否位于第一位置；
若是，则控制所述翻转机构沿第一方向翻转亏电的电池包；
判断所述电池包是否到达第二位置；
若是，则控制所述翻转机构停止翻转亏电的电池包。
5.如权利要求4所述的换电方法，其特征在于，所述翻转机构包括第一翻转部、第二翻转部，所述第一翻转部用于承载位于第一位置或第四位置的电池包，所述第二翻转部用于承载位于第二位置或第三位置的电池包，其中，所述换电方法还包括：
检测第一翻转部和第二翻转部是否旋转到位，若旋转到位则开始移动电池包，若旋转不到位则继续旋转；
和/或检测电池包在第一翻转部或第二翻转部上是否移动到位，若移动到位则开始旋转第一翻转部或第二翻转部，若移动不到位则继续移动。
6.如权利要求1所述的换电方法，其特征在于，所述充电仓内设有用于承载电池的浮动盘，用于与电池包形成电连接以对电池包进行充放电的电连接器，将位于第二位置的亏电的电池包放入充电仓进行充电包括：
将亏电的电池包移入充电仓内的浮动盘；
控制电连接器向亏电的电池包方向移动，并形成电连接。
7.如权利要求6所述的换电方法，其特征在于，所述浮动盘与电连接器之间设有联动机构，所述浮动盘可在电池包重力作用下上下浮动，所述联动机构用于在浮动盘上下浮动时，带动电连接器向靠近电池或远离电池的方向移动；将位于第二位置的亏电的电池包放入充电仓进行充电包括：
将亏电的电池包放置于充电仓内的浮动盘上并使电池包的电连接头和电连接器之间对位；
所述浮动盘在电池重力作用下向下浮动第一位移；
所述联动机构带动电连接器向靠近电池包的方向移动第二位移，并与电池包形成电连接。
8.如权利要求7所述的换电方法，其特征在于，所述浮动盘设有复位元件，从充电仓取出满电的电池包置于第三位置包括：
将满电的电池包移出充电仓内的所述浮动盘并置于翻转机构的第三位置上；
所述浮动盘在复位元件作用下向上浮动第一位移；
所述联动机构带动电连接器向远离电池包的方向移动第二位移，并与电池包脱离。
9.如权利要求7或8所述的换电方法，其特征在于，第二位移大于第一位移。
10.如权利要求7所述的换电方法，其特征在于，所述联动机构包括滑动机构、第一牵引件、第二牵引件，所述第一牵引件分别与所述滑动机构、所述浮动盘连接，所述第二牵引件分别与所述电连接器以及一安装座，所述电连接器安装于所述安装座上，并相对所述安装座移动，所述第二牵引件与滑动机构滑动连接。
11.如权利要求10所述的换电方法，其特征在于，将位于第二位置的亏电的电池包放入充电仓进行充电包括：
将亏电的电池包移入充电仓内的所述浮动盘；
所述第一牵引件被所述浮动盘带动并拉动所述滑动机构；
所述第二牵引件被所述滑动机构带动并拉动所述电连接器；
所述电连接器向亏电的电池包方向移动，并形成电连接。
12.如权利要求10所述的换电方法，其特征在于，从充电仓取出满电的电池包包括：
将满电的电池包移出充电仓内的所述浮动盘；
所述浮动盘在复位元件作用下向上浮动第一位移；
所述第一牵引件和所述第二牵引件跟随浮动盘以及电连接器产生移动；
所述电连接器向远离电池包的方向移动第二位移，并与电池包脱离。
13.如权利要求1-12任意一项所述的换电方法，其特征在于，旋转电池包的同时将电池包朝充电仓或者电动车辆的方向移动；或者旋转电池包后将电池包朝充电仓或者电动车辆的方向移动；或者旋转电池包前将电池包朝充电仓或者电动车辆的方向移动。
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