CN113895292A - 换电设备及换电设备的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换电设备，用于在电池仓与电动汽车之间进行电池包的转运，所述电池包放置在所述电池仓或所述电动汽车内的电池托架上，所述换电设备包括：电池托盘；推盘盒，可移动连接在所述电池托盘上，用于在所述电池托盘和所述电池托架之间推送或拉取电池包；控制模块，用于控制所述推盘盒的移动状态；检测模块，用于检测所述推盘盒是否位于所述电池托盘的预设区域，所述检测模块电连接于所述控制模块；当所述检测模块检测到所述推盘盒位于所述预设区域内，所述控制模块控制所述推盘盒改变移动状态。在推盘盒移动过程中，通过对推盘盒所处区域的检测控制推盘盒执行对应的移动状态，提高换电过程的安全性和可靠性。

Description

换电设备及换电设备的控制方法

技术领域

本发明涉及换电领域，特别涉及一种换电设备及换电设备的控制方法。

背景技术

现有技术中，换电站作为一种为新能源电动汽车提供电池更换服务的场所，换电站内通常设有用于进行电池包拆装操作并且在换电站和电动汽车之间运送电池的换电设备。换电设备包括电池托盘，电池托盘用于放置电池包并执行电池包拆装的具体过程。换电设备在推送或拉取电池包时，通常是按照预先设置好的流程进行运动，在运行中可能产生误差，导致难以快速准确地与电池包的对接与归位，影响换电设备的工作效率，也易造成安全隐患。

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的工作效率低、安全性差的缺陷，提供一种换电设备及换电设备的控制方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种换电设备，用于在电池仓与电动汽车之间进行电池包的转运，所述电池包放置在所述电池仓或所述电动汽车内的电池托架上，所述换电设备包括：

电池托盘；

推盘盒，可移动连接在所述电池托盘上，用于在所述电池托盘和所述电池托架之间推送或拉取电池包；

控制模块，所述控制模块用于控制所述推盘盒的移动状态；

检测模块，所述检测模块用于检测所述推盘盒是否位于所述电池托盘的预设区域，所述检测模块电连接于所述控制模块；

当所述检测模块检测到所述推盘盒位于所述预设区域内，所述控制模块控制所述推盘盒改变移动状态。

该技术方案的效果是：可根据在电池托盘上的位置不同来改变推盘盒移动状态，从而实现在电池托盘上不同的位置实时调整推盘盒运动状态以快速准确地拉取或推送电池包和推盘盒复位停止等动作，换电效率更高，安全性更好。

较佳的，所述预设区域包括以下至少一种：

所述预设区域包括减速区域，当所述检测模块检测到所述推盘盒位于所述减速区域后，所述控制模块控制所述推盘盒减速；

所述预设区域包括复位区域；当所述检测模块检测到所述推盘盒位于所述复位区域后，所述控制模块控制所述推盘盒停止。

所述预设区域包括极限区域；当所述检测模块检测到所述推盘盒位于所述极限区域后，所述控制模块控制所述推盘盒停止。

该技术方案的效果是：设置减速区域使推盘盒降低速度，可使推盘盒更准确可靠地与电池包相接触，防止因速度过快冲撞电池包。设置复位区域使推盘盒复位停止，可保证推盘盒复位位置的精准性，防止推盘盒偏离原始位置产生误差。设置极限区域可控制推盘盒紧急停止，以防止推盘盒因移动到极限位置而导致设备或电池包损坏。

较佳的，所述检测模块包括一对相配合的第一检测件和第二检测件，所述第一检测件设于所述电池托盘，所述第二检测件设于所述推盘盒。

该技术方案的效果是：第一检测件和第二检测件配合，用以标明预设区域，当推盘盒经过预设区域时，推盘盒上的第二检测件可感应电池托盘上的第一检测件，以判断推盘盒是否位于预设位置。

较佳的，

所述第一检测件包括减速检测件，所述减速检测件为感应块或感应带，所述减速检测件安装于所述电池托盘且朝向所述推盘盒设置，并形成所述减速区域。

该技术方案的效果是：减速检测件设在电池托盘上朝向推盘盒设置，推盘盒经过减速区域时可感应该减速检测件从而判断自身位于减速区域。

较佳的，所述减速检测件安装于所述电池托盘靠近所述电池托架的一端并且沿所述推盘盒的移动方向延伸。

该技术方案的效果是：可使推盘盒在与电池包接触前降低速度，能够更为精确且安全的连接电池包。同时，减速检测件沿所述推盘盒的移动方向延伸可以使得信号在减速区域内持续输出，减速信号更为可靠。

较佳的，所述第一检测件包括极限位置检测件，所述极限位置检测件安装于所述电池托盘中所述推盘盒的移动方向的两个端部位置，并形成所述极限区域。

该技术方案的效果是：极限位置检测件位于电池托盘的两端，推盘盒正常运行时不会触发，当推盘盒故障并移动至极限区域时可紧急停止推盘盒运动，防止其脱出而导致设备损坏。

较佳的，所述第一检测件包括复位检测件，所述复位检测件安装于所述电池托盘中所述推盘盒的移动方向的两端之间的位置。

该技术方案的效果是：复位检测件位于推盘盒起始位置，当推盘盒取回电池包后可跟精确的在起始位置停止。

较佳的，所述第二检测件为接近传感器，所述第二检测件安装于所述推盘盒中与所述第一检测件对应的位置，所述第二检测件电连接于所述控制模块，并用于检测所述推盘盒是否位于所述预设区域。

该技术方案的效果是：接近传感器与检测件配合，推盘盒经过预设区域时，接近传感器接近能够快速可靠地检测件并判断推盘盒位于预设区域。

一种换电设备的控制方法，其包括如下步骤：

控制推盘盒相对电池托盘产生预设动作的移动；

根据预设动作以及所述推盘盒在所述电池托盘上的位置，控制所述推盘盒的移动状态。

该技术方案的效果是：可根据在电池托盘上的位置不同及运动状态不同来改变推盘盒移动状态，从而实现在不同的运动状态中，根据电池托盘上不同的位置实时调整推盘盒运动状态以快速准确地拉取或推送电池包和推盘盒复位停止等动作，换电效率更高，安全性更好。

较佳的，

所述预设动作为所述推盘盒相对所述电池托盘伸出，当所述推盘盒位于减速区域内时，控制所述推盘盒减速；或

所述预设动作为所述推盘盒由伸出状态缩回，当所述推盘盒位于复位区域时，控制所述推盘盒停止。

该技术方案的效果是：当推盘盒向电池托架移动抓取电池包时，可靠近电池托架时降低速度以更精确的连接电池包。当推盘盒连接电池包后缩回时可更精确的停止在起始位置。

本发明的积极进步效果在于：可根据在电池托盘上的位置不同来改变推盘盒移动状态，从而实现在电池托盘上不同的位置实时调整推盘盒运动状态以快速准确地拉取或推送电池包和推盘盒复位停止等动作，换电效率更高，安全性更好。

附图说明

图1为本发明的一实施例的换电设备的立体结构示意图。

图2为本发明的一实施例的电池托盘的立体结构示意图(一)。

图3为本发明的一实施例的换电设备的正视结构示意图。

图4为本发明的一实施例的电池托盘的立体结构示意图(二)。

图5为图4中A部分的局部放大图。

图6为本发明的一实施例的电池托盘的局部结构示意图。

图7为本发明的一实施例的电池托盘的俯视结构示意图。

图8为图7中C部分的局部放大图。

图9为本发明的一实施例的电池托盘与电池包的连接关系示意图。

图10为本发明的一实施例的电池托盘与电池包的位置关系示意图(一)。

图11为本发明的一实施例的电池托盘与电池包的位置关系示意图(二)。

图12为本发明的一实施例的电池托盘与电池包的位置关系示意图(三)。

图13为本发明的一实施例的电池托盘的立体结构示意图(三)。

图14为图13中D部分的局部放大图。

图15为图4中B部分的局部放大图。

图16为本发明的一实施例的电池托盘与电池包的局部结构示意图。

图17为本发明的一实施例的电池托盘的立体结构示意图(三)。

附图标记说明：

天轨 701

地轨 702

天轨导轮 703

地轨导轮 704

第一垂直驱动器 61

第二垂直驱动器 62

换电执行机构 803

第一链条 706

第一链轮 611

第二链条 621

第二链轮 622

电池托盘 803

转盘 811

旋转驱动器 812

设备框架 1

解锁机构 21

推盘盒22，推盘盒本体22a

连接部 23

吸附装置231，吸附面2311

第一连接件 232

感应端 232a

第二连接件 233

检测杆2331，复位弹簧2332

活动部 234

支撑杆 2341

弹性元件 2342

缩回检测传感器 235

第一检测模块 241

第二检测模块 242

减速检测件 243a

复位检测件 243b

极限检测件 243c

第二检测件 244

平衡部 25

抵推块 251

转接结构 252

双伸出机构 3

侧导轮 4

电池包 100

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-图3所示，本发明提供一种换电设备，其用于与电池托架(图中未示出)进行对接以取放电池包100(参见图9)，换电设备包括用于执行电池包更换操作的电池托盘803，当待换电的电动车辆停好之后，换电设备要与电动车辆上固定电池包的电池托架完成定位对准操作，定位对准的过程涉及到电池托盘的三个维度方向的位置调整，具体为如图1所示的X向、Y向和Z向。X向是指与电动车辆的行驶方向相平行的方向；Y向是指电池托盘朝向电动车辆的车身的方向，通过Y向的调整使电池托盘与电动车辆的电池托架达到相对应的状态；Z向是指电池托盘的高度方向，通过Z向调整使电池托盘的高度与电动车辆上电池托架的高度相齐平。该换电设备具体包括设备框架1、电池托盘803和位置调整机构，电池托盘803用于放置用于换电操作的电池包，并能够相对电池托盘803进行移动(参见图1，本实施例中为Y向移动)，以实现从电池托架上沿Y向取出或放置电池包的目的。

如图4-图6所示，电池托盘803上设置有双伸出机构3、解锁机构21和推盘盒22。其中，推盘盒22通过相对电池托盘803沿Y向进行移动，以实现取放电池包的功能，推盘盒22包括推盘盒本体22a以及连接部23，该连接部23设置在推盘盒本体22a朝向电池托架一侧的表面上，该连接部23在与电池包接触时能够连接电池包，以实现将电池包从电池托架上取出的功能。而解锁机构21用于与电池托架上的检索件进行对接，以实现控制电池托架上的解锁机构21的解锁/锁止状态的目的。

而双伸出机构3用于驱动电池托盘803接近电池托架，双伸出机构3的启动时机可以被安排在换电设备相对电池托架达到预设相对位置之后，以使得双伸出机构3能够准确地带动电池托盘803靠近电池托架。

推盘盒22包括检测模块和控制模块，其中，检测模块用于检测推盘盒本体22a与电池包接触状态；控制模块电连接于检测模块，控制模块用于控制推盘盒本体22a的移动状态，当检测模块检测到推盘盒本体22a与电池包接触完成后，控制模块控制推盘盒本体22a执行相应的移动状态。

如图4和图7所示，在本实施例的推盘盒22中，检测模块能够用于检测推盘盒22是否位于电池托盘803的预设区域上，当检测模块检测到电池托盘803位于预设区域上，检测模块可通过向与之电连接的控制模块发送信号，以使控制模块改变推盘盒22的移动状态。其中，所谓的移动状态包括加速、减速、停止等等。

具体的，本实施例中，如图14所示，检测模块包括一对相配合的第一检测件243和第二检测件244，其中，第一检测件243设置在电池托盘803 上，第二检测件244设置在推盘盒22上。具体的，第一检测件243为感应块或感应带，通过设置在电池托盘803朝向推盘盒本体22a一侧的表面上，以在电池托盘803的表面形成所谓的预设区域。根据在电池托盘上的位置不同来改变推盘盒移动状态，从而实现在电池托盘上不同的位置实时调整推盘盒运动状态以快速准确地拉取或推送电池包和推盘盒复位停止等动作，换电效率更高，安全性更好。

具体的，如图14所示，本实施例中的第二检测件244为接近传感器，其末端的检测端244a朝向电池托盘803表面设置，以用于检测由第一检测件243形成的预设区域，并基于第二检测件244是否发出感应信号，判断推盘盒22是否位于预设区域。当第二检测件244的检测端244a靠近第一检测件243时，第二检测件244能够产生对应信号，以使得控制模块改变推盘盒22的移动状态，实现精确控制的目的。

具体的，本实施例中的预设区域包括减速区域、复位区域和极限区域。其中，这些区域分别由不同的第一检测件243来形成，也分别由不同的第二检测件244来实施检测。

如图7所示，用于形成减速区域的第一检测件243为减速检测件 243a，其设置在电池托盘803且朝向推盘盒22的一侧，并接近电池托架设置。具体的，从图7中可以看出，减速检测件243a的具体形态为长条形的，并沿着推盘盒22朝向电池托架的移动方向延伸，当设置在推盘盒本体 22a上的第二检测件244检测到该减速区域后，控制模块用于驱动推盘盒22减速移动。该减速区域的设置位置应当与推盘盒22移动并接触电池包的距离相匹配。具体的，该减速区域的设置位置应当被设置为：推盘盒22朝向位于电池托架的电池包移动时，推盘盒22先移入减速区域，以在第二检测件244发出信号之后执行推盘盒22减速。

如图13和图14所示，用于形成复位区域的第一检测件243为复位检测件243b，复位检测件243b安装在电池托盘803中推盘盒22的移动方向的两端之间的位置，并远离电池托架设置。具体的，复位检测件243b为矩形，当设置在推盘盒本体22a上的第二检测件244检测到该复位区域后，控制模块用于驱动推盘盒22停止移动，以实现推盘盒22在复位过程中能够停止在相对精确的位置，防止推盘盒偏离原始位置产生误差，以提高换电设备的重复性和可靠性。

如图7所示，用于形成极限区域的第一检测件243为极限检测件 243c，该极限检测件243c有两个，分别被安装在电池托盘803中推盘盒22 的移动方向的两端之间的位置，并且相对减速检测件243a和复位检测件 243b设置在电池托盘803的外侧。该极限区域的设置目的是为了指示出推盘盒22的移动界限，因此，两个极限检测件243c的设置位置为推盘盒22 在正常移动时并不会进入的区域，也就是说，在第二检测件244检测到推盘盒22进入极限区域时，说明换电设备的运行存在问题，此时应当使推盘盒22停止移动。优选地，还可以停止整个换电设备的运行，并发出错误警报，以使维护工程师介入并解决问题。设置极限区域可控制推盘盒紧急停止，以防止推盘盒因移动到极限位置而导致设备或电池包损坏。

本实施例中，第二检测件244为四个接近传感器，以分别用于检测减速检测件243a、复位检测件243b和两个极限检测件243c，使得第二检测件244与第一检测件243一一配对设置，避免传感器重复利用而带来的可靠性风险，这四个接近传感器分别被设置的推盘盒本体22a的四个角位置处，以分别对应四个第一检测件243(分别用于形成包括减速区域、复位区域和两个极限区域)。

需要具体说明的是，本实施例中，在第二检测件244检测到推盘盒22 位于预设区域时，并非一定要控制控制模块改变推盘盒22的移动状态，而还应当与推盘盒22相对电池托盘803产生的预设动作的移动方向进行结合，以统一进行判断。

例如，当推盘盒22相对电池托盘803产生的预设动作为推盘盒22相对电池托盘803伸出时，倘若第二检测件244检测到位于减速区域时，应当控制推盘盒22减速；而当第二检测件244检测到位于复位区域时，则不应当控制推盘盒22停止，因为此时推盘盒22可能刚好从复位区域启动并开始朝减速区域的方向移动。

与此相反的，当推盘盒22相对电池托盘803产生的预设动作为推盘盒22由伸出状态缩回时，倘若第二检测件244检测到位于复位区域时，应当控制推盘盒22停止；而当第二检测件244检测到位于减速区域时，则不应当控制推盘盒22减速，因为此时推盘盒22可能刚好从减速区域启动并开始朝复位区域的方向移动。

而第二检测件244检测到推盘盒22位于极限区域的信号优先级应当被设置为最高，当第二检测件244检测到推盘盒22位于极限区域，应当立刻停止整个换电设备的运行，以避免引发安全事故。

如图1-图3所示，本实施例中，位置调整机构包括旋转机构、水平移动机构以及垂直移动机构，用于调整电池托盘803相对电池托架的位置和角度。

旋转机构用于根据获得的角度旋转量对电池托盘803的角度进行调整，直至电池托盘803上的各部件达到预设角度，水平移动机构用于根据获得的水平位移量进行水平调整，垂直移动机构用于根据获得的垂直位移量进行垂直调整，直至电池托盘803上的各部件相对电池托架达到预设相对位置。具体为，达到使电池托盘803上的解锁机构与电池托架上的解锁件相对准的位置。

其中，旋转机构具体包括转盘811和旋转驱动器812，转盘811套在电池托盘803的底部，旋转驱动器812连接于转盘811并用于根据角度旋转量驱动转盘811带动电池托盘803实现旋转。

当待换电车辆停放在停车位上准备换电时，如果待换电车辆的停车状态与准确的换电位置存在角度上的偏差，则电池推盘的双伸出机构3将难以对准电池托架。本实施例的换电设备在获取待换电车辆的停车状态与准确的换电位置的角度偏差后，通过旋转机构进行旋转的方式调整电池托盘803的姿态，从而使得电池托盘803的姿态与待换电车辆的停车状态相匹配，以便电池托盘803上的各部件与电池托架相对准，从而实现高效准确的换电操作。

水平移动机构具体包括轨道、导轮和水平驱动器，水平驱动器用于根据水平位移量驱动导轮沿轨道移动。如图2所示，轨道包括天轨701和地轨 702，导轮包括天轨导轮703和地轨导轮704。天轨导轮703与天轨701对应设置，地轨导轮704与地轨702对应设置。水平驱动器分别驱动天轨导轮 703沿天轨701在X轴方向(即水平方向)上移动，驱动地轨导轮704沿地轨702移动，从而实现换电设备整体的水平移动。从图1中可以看出，X轴、 Y轴、Z轴两两垂直。图1中示出了电池托盘803的框架，未示出具体结构，换电执行机构的具体结构是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。

当待换电车辆停放在停车位上准备换电时，如果待换电车辆的停车状态与准确的换电位置在水平方向上存在偏差，换电设备可根据获得的水平位移量移动电池托盘803，可以使得电池托盘803在水平方向上与待换电车辆的电池托架的位置相匹配，具有较高的精度，为准确取放电池包提供了保障。在本实施例中，通过水平驱动器可以根据水平位移量自动驱动电池托盘803 在水平方向的移动，通过轨道和导轨的配合可以提高电池托盘803在水平方向运动的效率及稳定性。

垂直移动机构具体包括第一垂直驱动器61、第二垂直驱动器62、第一升降机构、第二升降机构和电池托盘803，第一垂直驱动器连接于第一升降机构，第二垂直驱动器连接于第二升降机构，第一升降机构、第二升降机构分别连接于电池托盘803的两端以带动电池托盘803的两端升降移动；第一垂直驱动器用于根据换电设备检测获得的第一垂直位移量驱动第一升降机构，第二垂直驱动器用于根据获得的第二垂直位移量驱动第二升降机构。

具体地，第一升降机构包括第一链条706和对应设置的第一链轮611，第一链条706在第一垂直驱动器61的驱动下带动第一链轮611沿Z轴方向 (即垂直方向移动，以带动电池托盘803沿垂直方向移动。第二升降机构包括第二链条621和对应设置的第二链轮622，第二链条621在第二垂直驱动器62的驱动下带动第二链轮622沿垂直方向移动，以带动电池托盘803沿垂直方向移动。

当待换电车辆停放在停车位上准备换电时，如果待换电车辆的停车状态与准确的换电位置在垂直方向上存在偏差，则根据获得的垂直位移量移动电池托盘803，可以使得电池托盘803在垂直方向上与待换电车辆的电池托架的位置相匹配，具有较高的精度，为准确解锁提供了保障。

另外，如图4所示，在电池托盘803在双伸出机构3的驱动下而靠近电池托盘803之后，倘若要将电池包从电池托架上解锁并取出，可以分别执行两个工序：其中一个是控制推盘盒22朝向电池包的方向移动，并判断该推盘盒22是否与电池包接触完成；另一个是控制解锁机构21对电池托架进行解锁或锁止。

本实施例，在电池托盘803完成伸出后可以先执行第一个工序，即控制推盘盒22朝向电池包的方向移动，并判断该推盘盒22是否与电池包接触完成。在此提供一种电池托盘803及推盘盒22的较佳实施结构，以用于实现判断推盘盒22是否与电池包接触完成的目的。

本实施例中连接部23相对于推盘盒本体22a能够沿着Y向方向进行移动，检测模块通过检测连接部23上的位移，以基于此判断连接部23与电池包之间的接触状态和连接状态。

具体的，如图5和6所示，连接部23包括第一连接件232和第二连接件233，而检测模块对应包括第一检测模块241和第二检测模块242，连接部23中用于实现吸附连接功能的吸附装置231被设置在第一连接件232 上，第二连接件233则设置在吸附装置231的吸附面2311上。第一检测模块241用于检测第一连接件232与电池包的第一接触状态，而第二检测模块242用于检测第二连接件233与电池包的第二接触状态。

本实施例中的第一检测模块241和第二检测模块242均为传感器，并在对应的第一连接件232和第二连接件233与电池包接触之后产生信号。具体的，第二检测模块242是设置在吸附装置231的吸附面2311上的，用于在吸附面2311靠近电池包时(即第二接触状态)产生信号。因此，第二检测模块242产生的信号为初步接触信号，该初步接触信号发送至控制模块后，使得控制模块能够获知推盘盒22已经接近电池包。本实施例中，控制模块在获取第二检测模块242的传感器产生的初步接触信号后，并不会对推盘盒22的移动状态进行实质改变。

而第一检测模块241使设置在推盘盒本体22a上的，其用于在设置于第一连接件232上的吸附装置231完全与电池包进行接触之后，基于第一连接件232的移动(即处于第一接触状态)产生信号。因此，第一检测模块241产生的信号为贴合信号，该贴合信号发送至控制模块后，使得控制模块能够获知推盘盒22(的吸附装置231的吸附面2311)已经完全接触电池包，此时，控制模块可控制推盘盒22停止移动，以实现精确的位移控制的目的。本实施例中，在推盘盒22基于上述信号而停止移动之前，推盘盒 22已经位于减速区域内，使得推盘盒22能够以一个相对较慢的速度与电池包进行接触，避免碰撞而损坏。

优选地，控制模块可以被设置为：只有在初步接触信号和贴合信号都被获取到时，才判断推盘盒22与电池包接触完成，以进一步实施控制推盘盒22停止移动的操作。这种控制方案目的是为了避免第一检测模块241和第二检测模块242中的其中一个误触发而导致推盘盒22在未与电池包接触时就停止。另外，进一步优选地，在控制模块获取初步接触信号之后，也可以先控制推盘盒22减速移动，使得推盘盒22能够以一个较低的速度与电池包进行接触。

如图5所示，第一连接件232朝向电池托架的一侧设置有吸附装置 231，第一连接件232相对推盘盒本体22a能够沿Y向进行位移，以使得第一检测模块241通过检测第一连接件232的位移状态，以获得上述的发送至控制模块的贴合信号。具体的，该连接部23还包括活动部234，第一连接件232是通过与活动部234相连的方式，以相对推盘盒本体22a能够移动的，活动部234还能够使得第一连接件232在推盘盒本体22a的运动方向可压缩，第一检测模块241的传感器设置在该活动部234的压缩路径上，以用于检测第一连接件232的位移情况，并以此判断是否处于第一接触状态。

其中，活动部234具体包括滑动结构和弹性结构第一连接件232通过活动部234的滑动结构定位在推盘盒本体22a上滑动结构、弹性结构和第一连接件232共同形成相对推盘盒本体22a可活动可压缩的浮动板结构，以使得固定在第一连接件232上的吸附装置231可相对推盘盒本体22a沿 Y向进行浮动的目的。

在电池包与吸附装置231接触时，滑动结构导引设有吸附装置231的第一连接件232沿该滑动路径(即Y向)移动，第一检测模块241设在该滑动结构的滑动路径上，并用于检测第一连接件232是否被压缩到预设位置，倘若第一连接件232被压缩到预设位置，则产生贴合信号至控制模块。而弹性结构则通过向第一连接件232施加作用力，使得第一连接件232 上的吸附装置231在不与电池包接触时，通过弹性结构带动第一连接件232 回复至初始位置(即图8中的第一连接件232所在位置)。

具体的，如图5和6所示，滑动结构包括四根具有末端限位的支撑杆，这些支撑杆的一端连接于推盘盒本体22a，第一连接部23通过其表面的通孔套在支撑杆的另一端上，以实现在支撑杆上进行滑动的目的。而弹性结构包括弹性元件2342，本实施例中为螺旋弹簧，该弹性元件2342的数量与支撑杆一直，弹性元件2342分别套在支撑杆上，弹性元件2342的一端抵住推盘盒本体22a上，弹性元件2342的另一端抵住第一连接部23，以使得第一连接部23相对推盘盒本体22a的靠近动作能够压缩该弹性元件 2342。本实施例中，第一检测模块241包括接近传感器，接近传感器通过检测支撑杆的末端的移动状态，实现判断第一接触状态并产生贴合信号的目的。

如图6所示，第二连接件233沿着推盘盒本体22a朝向电池托架的方向设置在第一连接件232上，第二连接件233通过相对第一连接件232进行位移的方式，使得第二检测模块242在第二连接件233产生位移时能够检出初步接触信号。

第二连接件233包括检测杆2331，检测杆2331在初始位置时穿过吸附装置231并凸出于吸附装置231的吸附面2311设置，(即图8中的检测杆 2331所在位置)，检测杆2331沿Y向能够相对吸附装置231进行活动，而第二检测模块242设置在检测杆2331的活动路径上，以基于检测杆2331 的活动情况产生对应信号。

具体的，在推盘盒22靠近电池包的过程中，检测杆2331的末端会先与电池包接触，进而被压缩，以产生初步接触信号。之后，当电池包与吸附装置231的吸附面2311接触后，能够进一步压缩吸附装置231和第一连接件232，以产生贴合信号。

另外，第二检测模块242同样包括接近传感器，第二检测模块242的接近传感器通过检测检测杆2331的末端的移动状态，实现判断第二接触状态并产生初步接触信号的目的。本实施例中，检测杆2331的长度较长，其末端穿过第一连接件232和推盘盒本体22a上用于第一连接件232的部分，第二检测模块242的接近传感器的优选设置位置如图6所示，其用于检测检测杆2331的末端位移情况，在检测杆2331上还设置有复位弹簧 2332，以用于在检测杆2331不与电池包接触时带动检测杆2331回复至初始位置。

如图10所示，其为推盘盒本体22a沿图中箭头方向朝着电池包100移动并靠近时，电池托盘与电池包的位置关系示意图。从图中可以看出，检测杆2331的末端是突出于吸附面2311设置的，以用于在检测杆2331与电池包接触时，检测杆2331朝第二检测模块242的方向移动，第二检测模块 242设置在检测杆2331的另一侧端部2331a处。

如图11所示，在推盘盒本体22a沿箭头方向朝电池包100方向移动时，检测杆2331与电池包100接触并被压缩，使得第二检测模块242能够检测出检测杆2331的端部2331a位移，从而产生初步接触信号。

之后，如图12所示，在推盘盒本体22a继续沿箭头方向朝电池包100 方向移动的过程中，由于电池包100完全固定在电池托架上，因此推盘盒本体22a对电池包100的推力变为压缩支撑杆2341上的弹性元件2342的反作用力，以使得第一连接件232和吸附装置231朝后移动，并使固定在第一连接件232两侧的待检测端232a朝靠近第一检测模块241的方向移动，使得第一检测模块241能够检测出待检测端232a的位移后产生贴合信号。从图12中可以看出，在产生贴合信号时，电池包100必然已经和吸附装置231相贴合。

在位于推盘盒22上的吸附装置231与电池包100完全接触后，吸附装置231通电以吸附电池包100上的铁块。此时，可先执行吸附装置231通电的程序并在延迟至少1秒之后，在确保吸附装置231已经完全吸住电池包100之后，再执行后续的控制解锁设备解锁电池包的工序，保证电池包可靠安全的连接在推盘盒22上。

其中，解锁机构21的具体结构与原理由于属于现有技术范畴，因此在此不再赘述。

之后，控制推盘盒22往回移动，如图9所示，以通过推盘盒22电池包100移至电池托盘803上.在将电池包100移回电池托盘803期间，可通过设置在电池托盘803上的图像采集模块采集位于电池托架上的至少两个位置的第一图像和第二图像，并以此为依据产生垂直调整量，以通过垂直移动机构实现在电池包移出过程中调整换电设备的高度至与电池托架的高度相匹配的目的。当然，在执行电池包安装方法过程中，在推盘盒22将电池包推入电池托架时，以可通过获取垂直调整量的方式对电池托盘803和电池托架之间的高度位置进行实时调节，以避免电池包在移入或移出的平移过程中出现卡住的情况。

另外，在电池包被完全取回之后，推盘盒22停止移动。此时，双伸出机构3能够缩回，在双伸出机构3缩回之后，在电池托盘803的前端还可设有垂直设置的缩回检测传感器235，以用于检测双伸出机构3是否完全缩回。具体的，在双伸出机构3完全缩回之后，在缩回检测传感器235的检测范围内应该无法检测到任何物体，若是，则判断缩回成功，并且可执行后续步骤。

该换电设备在执行电池包安装过程时，各部件的工作原理与电池包取出过程大致相同，在此不再重复赘述。

不过，上述用于产生贴合信号和初步接触信号的检测模块在电池包安装过程还可具备并执行与电池包取出过程中不同的功能。

在电池包安装过程中，推盘盒22需要推动电池包移动，以将电池包推至电池托架。其中，可利用第一检测模块241产生的贴合信号作为判断电池包已经被推送至电池托架的依据。具体来说，弹性元件可以设置得较硬，使得通过吸附装置231推动电池包移动的过程中，电池包滑动产生的阻力无法使得弹性元件被压缩，从而使第一检测模块241产生的贴合信号。而当推盘盒22将电池包推至电池托架并到位时，电池包无法移动，此时，作用在弹性元件上的作用力增大，使得第一连接件232被压缩从而产生贴合信号，控制模块基于上述的贴合信号控制推盘盒22停止移动，使推盘盒22具备在电池包安装过程中能够将电池包推送到位并准确停止的优点。

另外，在电池包安装过程中，在解锁机构21将电池包锁止在电池托架上之后，可利用第二检测模块242产生的初步接触信号作为判断电池包是否已经锁定在电池托架上的依据。

首先，改变吸附装置231对电池包的吸力，例如，吸附装置231供电电压为24V，此时产生的吸力为80kg，此时，将吸附装置231供电电压下降为5V，将吸附力也对应下降至10kg。此时，虽然吸附装置231与电池包保持吸附连接，但吸附连接的牢固程度相对较低。

之后，控制推盘盒22退回一定的距离，并检测初步接触信号有没有发出，并以此为依据判断电池包是锁止成功还是锁止失败。

具体的，倘若检测到第二连接件233的初步接触信号，说明吸附装置 231的吸附面2311上还存在物体，此时，基于接收到的初步接触信号即可认为：电池包还被吸附在吸附装置231上，因此电池托架的锁止机构并未成功锁止。此时，可继续控制电池托盘803上的解锁机构21和推盘盒22 执行电池包安装工序。

而倘若未检测到初步接触信号，说明吸附装置231的吸附面2311不存在物体，即可认为：电池包没有被吸附在吸附装置231上，电池托架的锁止机构成功锁止，导致电池包和吸附装置231在10kg的吸附力下相互脱离。此时，可控制推盘盒22继续退回，之后，再控制换电设备的双伸出机构3退回。

其中，将吸附力下降至10kg仅为本实施例中一种较为优选的吸附参数，使用其他吸附力连接电池包也同样能够实现上述目的。进一步的，虽然本实施例中的推盘盒22是利用吸附的方式连接电池包，但是在其他实施方式中，连接部23也可通过其他连接方式与电池包相连，并且在基于推盘盒22退回一定的距离的情况下检测连接部23与电池包的连接状况，以同样实现检测并判断电池包是锁止成功还是锁止失败的目的。

另外，在控制推盘盒22退回一定的距离的步骤中，所谓的距离应当大于检测杆2331移动的行程。本实施例中，在此基础上，还应大于支撑杆移动的行程，以使得第一连接件232和第二连接件233均处于各自的初始位置(参见图8)，避免第一连接件232和第二连接件233未移动到位，还处于压缩状态，从而导致虽然电池包已脱离吸附面2311，但第一检测模块 241和第二检测模块242仍旧能够产生相应的信号。

如图7和图15所示，本实施例中的推盘盒22还包括两个平衡部25，连接部23沿推盘盒本体22a的横向方向(即图7中的X向)的两侧分别设置有一个平衡部25，该平衡部25可以在推送或拉取电池包的过程中对电池包的移动状态进行平衡，使得电池包在推盘盒22上的吸附装置231的推动下，能够通过平衡部25对电池包的支撑，使电池包保持相对准确的移动姿态。其中，将两个平衡部25分别设置在连接部23的两侧的等间距的位置，可使得平衡部25对电池包100的两端的纠偏角度相同，无论电池包 100朝哪一个方向偏移都能够得到及时纠正。

其中，所谓电池包的移动姿态，是指电池包在电池托盘803和电池托架之间移动时的位置姿态，即电池包在电池托盘803和电池托架之间移动时的倾斜情况(参见图9，此时，电池包100的位置姿态较好)，当电池包的移动姿态较差时，电池包容易和电池托盘803的侧导轮4或电池托架的侧导轮发生干涉，导致电池包在电池托盘803或电池托架上卡死。

本实施例中的连接部23设置在推盘盒本体22a沿X向的中间位置处，两个平衡部25分别设置在连接部23两侧等间距的位置上，以使得两个平衡块能够相对平衡地对电池包实现支撑。

具体的，连接部23朝向电池包的连接面的一侧(即吸附面2311)与平衡部25朝向电池包的平衡面并不在同一平面上。在此基础上，如图16所示，基于推盘盒本体22a向电池托架的移动方向(即Y向)，该连接部23 凸出于推盘盒本体22a为第一宽度D₁，平衡部25凸出于推盘盒本体22a为第二宽度D₂，第一宽度D₁大于等于第二宽度D₂。即：平衡面相对吸附面2311更加远离电池包设置，连接部23相对于平衡部25朝向电池包100一侧突出，使得推盘盒22在与移动姿态较为正常的电池包接触时，连接部23 的吸附面2311能够先与电池包进行接触，而只有当电池包100的位置姿态较差(或产生错位)的情况下，电池包100的表面才可能会与平衡部25接触，从而使电池包100移动状态被平衡部25在此调整至平衡。

本实施例中的平衡部25包括抵推块251，抵推块251呈立方体形状，朝向电池包一侧的矩形表面用于与电池包进行接触，以纠正电池包的移动姿态。该抵推块251通过转接结构252被安装在推盘盒本体22a朝向电池托架的侧面上，该抵推块251用于与电池包进行接触，通过将上述的抵推块251安装在推盘盒本体22a上，使得平衡部25支撑电池包所受到的反作用力能够直接被施加在推盘盒22本体上。优选地，该抵推块251由具有弹性的聚氨酯材料制成，以使得抵推块251同时具备弹性和支撑性，其中，抵推块251具备弹性的目的是使得抵推块251在连接部23(的吸附装置231)被压缩时，抵推块251能够通过自身的压缩而缓解一定的距离偏差，避免抵推块251为刚性而导致电池包无法推动第一连接件232和第二连接件233压缩以使检测模块触发贴合信号和初步接触信号。

优选的，两个平衡部25的中心与连接部23的中心不在同一直线上。本实施例中，如图16所示，两个平衡部25的中心与连接部23的中心在高度方向(即Z向)上不在同一直线L上，即：两个平衡部25与连接部23的设置高度存在偏差。这种结构设置可使得平衡部25与电池包的接触面以及连接部与电池包的接触面不在同一方向上，以加强电池包连接的稳定性，减少电池包移动过程中产生偏移。

需要具体说明的是，本实施例的附图中展示的电池托盘803和推盘盒22 的仅用于说明示意具体的结构。另外，如图17所示，为便于展示推盘盒22 中的内部结构，除图17以外的其他附图中，推盘盒22的外罩壳均被隐藏。

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 (10)

1.一种换电设备，用于在电池仓与电动汽车之间进行电池包的转运，所述电池包放置在所述电池仓或所述电动汽车内的电池托架上，其特征在于，所述换电设备包括：

电池托盘；

推盘盒，可移动连接在所述电池托盘上，用于在所述电池托盘和所述电池托架之间推送或拉取电池包；

控制模块，所述控制模块用于控制所述推盘盒的移动状态；

检测模块，所述检测模块用于检测所述推盘盒是否位于所述电池托盘的预设区域，所述检测模块电连接于所述控制模块；

当所述检测模块检测到所述推盘盒位于所述预设区域内，所述控制模块控制所述推盘盒改变移动状态。

2.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述预设区域包括以下至少一种：

所述预设区域包括减速区域，当所述检测模块检测到所述推盘盒位于所述减速区域后，所述控制模块控制所述推盘盒减速；

所述预设区域包括复位区域；当所述检测模块检测到所述推盘盒位于所述复位区域后，所述控制模块控制所述推盘盒停止。

所述预设区域包括极限区域；当所述检测模块检测到所述推盘盒位于所述极限区域后，所述控制模块控制所述推盘盒停止。

3.如权利要求2所述的换电设备，其特征在于，所述检测模块包括一对相配合的第一检测件和第二检测件，所述第一检测件设于所述电池托盘，所述第二检测件设于所述推盘盒。

4.如权利要求3所述的换电设备，其特征在于，

所述第一检测件包括减速检测件，所述减速检测件为感应块或感应带，所述减速检测件安装于所述电池托盘且朝向所述推盘盒设置，并形成所述减速区域。

5.如权利要求4所述的换电设备，其特征在于，所述减速检测件安装于所述电池托盘靠近所述电池托架的一端并且沿所述推盘盒的移动方向延伸。

6.如权利要求3所述的换电设备，其特征在于，所述第一检测件包括极限位置检测件，所述极限位置检测件安装于所述电池托盘中所述推盘盒的移动方向的两个端部位置，并形成所述极限区域。

7.如权利要求3所述的换电设备，其特征在于，所述第一检测件包括复位检测件，所述复位检测件安装于所述电池托盘中所述推盘盒的移动方向的两端之间的位置。

8.如权利要求3-7中任意一项所述的换电设备，其特征在于，所述第二检测件为接近传感器，所述第二检测件安装于所述推盘盒中与所述第一检测件对应的位置，所述第二检测件电连接于所述控制模块，并用于检测所述推盘盒是否位于所述预设区域。

9.一种换电设备的控制方法，其特征在于，其包括如下步骤：

控制推盘盒相对电池托盘产生预设动作的移动；

根据预设动作以及所述推盘盒在所述电池托盘上的位置，控制所述推盘盒的移动状态。

10.如权利要求9所述的一种换电设备的控制方法，其特征在于，

所述预设动作为所述推盘盒相对所述电池托盘伸出，当所述推盘盒位于减速区域内时，控制所述推盘盒减速；或

所述预设动作为所述推盘盒由伸出状态缩回，当所述推盘盒位于复位区域时，控制所述推盘盒停止。

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