CN115284943A - 换电设备及包含其的换电机器人、换电站 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种换电设备及包含其的换电机器人、换电站。换电设备包括换电平台、电池托盘以及电池拆装机构。电池托盘用于承载电池包，电池托盘沿电池包拆装方向通过托盘安装机构连接于换电平台上方；电池拆装机构用于解锁或者锁止电池包的固定部件，电池拆装机构设置于电池托盘上。电池托盘相对于换电平台可沿平行和/或垂直于电池包拆装方向弹性移动；电池拆装机构朝向固定部件的一端相对于电池托盘可沿平行于电池包拆装方向弹性移动和/或沿倾斜于电池包拆装方向摆动。能提高托盘安装机构、电池托盘和电池拆装机构自适应性，便于电池拆装机构对准电池包的固定部件，换电稳定性高，且工作速度快、效率高。

Description

换电设备及包含其的换电机器人、换电站

技术领域

本发明涉及换电领域，特别涉及一种换电设备及包含其的换电机器人、换电站。

背景技术

现有的电动汽车主要有两种充电方式，一种是直充式，另一种是快换式。其中，直充式需要设置充电桩来对电动汽车进行充电，但充电时间较长，效率较低。换电式需要设置换电站，通过对电动汽车更换电池来实现快速换电，相对于直充式缩短了很长时间。

换电设备是换电站内的重要设备，其承担了为车辆换电的主要工作，包括从换电车辆上拆卸电池包以及将电池包安装于换电车辆等。对于车底换电场景，换电设备需要进入车辆的车底拆卸电池包，然后载出卸下的电池包，还需要载着新的电池包再次进入车辆的底部，然后安装新的电池包。

对于可换式的电池包，可以通过紧固件安装至车辆托架，车辆托架上的锁止装置可以实现电池包的固定。托盘上通常设置有拆装机构完成相关操作。拆装机构可以锁紧或解锁紧固件，进而实现电池包的安装或拆卸。在电池包的安装或拆卸过程中，由于电池包体积以及体重均较大，换电设备在装载电池包后容易产生晃动，同时换电设备在从电动车辆取出或者推入电池包过程中也易存在移动错位现象，因此经常会出现电池包难以对准安装位置或者拆装机构难以对准紧固件等情况，从而导致电池包装卸困难，这种情况下拆装机构进行安装或拆卸容易时造成电池包或紧固件发生损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的缺陷，提供一种换电设备及包含其的换电机器人、换电站。

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，其包括穿梭车、电池托盘以及电池拆装机构；所述电池托盘用于承载电池包，所述电池托盘沿电池包拆装方向通过托盘安装机构连接于所述穿梭车上方；所述电池拆装机构用于解锁或者锁止电池包的固定部件，所述电池拆装机构设置于所述电池托盘上；

其中，所述电池托盘相对于所述穿梭车可沿平行和/或垂直于电池包拆装方向弹性移动；所述电池拆装机构朝向所述固定部件的一端相对于所述电池托盘可沿平行于电池包拆装方向弹性移动和/或沿倾斜于电池包拆装方向摆动。

在本方案中，采用上述结构设置，能够实现电池托盘浮动连接在穿梭车上，从而电池托盘能够带动电池拆装机构在一定浮动空间内微调在电池包拆装方向上的位置，提高托盘安装机构、电池托盘和电池拆装机构自适应性，便于电池拆装机构对准电池包的固定部件，换电稳定性高，且工作速度快、效率高。电池拆装机构的端部相对于电池托盘能够沿平行于电池拆装方向弹性移动和/或沿倾斜于电池拆装方向摆动，即使电池拆装机构与固定部件相对定位出现误差，也能够实现电池拆装机构的一定浮动空间内微调并可以与固定部件相对准连接，进而实现对固定部件的解锁或者锁止，降低定位精度的要求，提高对准的效率。同时，在电池包拆装方向上的浮动能够避免电池托盘上升过度导致电池托盘上的凸出部件与车辆产生刚性碰撞，减少部件损坏，延长换电设备的使用寿命。

优选地，所述电池托盘沿电池包拆装方向通过托盘安装机构连接于所述穿梭车，所述托盘安装机构包括：

安装部，所述安装部连接于所述电池托盘；

固定部，所述固定部连接于所述穿梭车；及

托盘弹性组件，所述托盘弹性组件设置在所述安装部与所述固定部之间，所述托盘弹性组件沿平行和/或垂直于电池包拆装方向发生弹性形变，以使所述安装部相对于所述固定部沿平行和/或垂直于电池包拆装方向弹性移动。

在本方案中，采用上述结构形式，将托盘弹性组件设置在安装部与固定部之间，依靠托盘弹性组件自身的弹性形变使得安装部相对于固定部沿平行和/或垂直于电池包拆装方向弹性移动，从而实现安装部能够带动电池托盘在一定浮动空间内微调在电池包拆装方向上的位置。托盘安装机构整体结构简单，使用非常方便。

优选地，所述固定部包括壳体和固定底座，所述固定底座沿电池包拆装方向设于所述安装部的下方，所述壳体环设于所述安装部的外部，所述壳体设于所述固定底座的上方并连接于所述固定底座；

所述托盘弹性组件包括第一弹性组件和/或第二弹性组件，所述第一弹性组件设置于所述安装部与所述固定底座之间，所述第一弹性组件可沿平行于电池包拆装方向发生弹性形变；所述第二弹性组件设置于所述安装部与所述壳体之间，所述第二弹性组件可沿垂直于电池包拆装方向发生弹性形变。

在本方案中，采用上述结构形式，安装部能够将沿垂直于电池包拆装方向浮动传递给壳体，从而仅需将安装部连接于电池托盘，即可同时实现平行于电池包拆装方向和垂直于电池包拆装方向上的浮动，减少安装部上连接的部件，简化了整体结构；同时，能够避免安装部在浮动过程中产生歪斜，保持浮动过程中电池托盘的稳定性。

优选地，所述安装部包括第一安装座、第一连接件以及第二连接件，所述第一安装座用于安装所述电池托盘；所述第一连接件的一端连接于所述第一安装座，所述第一连接件的另一端连接于所述第一弹性组件；所述第二连接件夹设于所述壳体与所述第一连接件之间，所述第二弹性组件设置于所述壳体与所述第二连接件之间。

在本方案中，第一安装座通过第一连接件连接于第一弹性组件，这样设置增加了安装部可与第一弹性组件或其他部件连接的面积，例如，在有其他方向的浮动需求时，可使其他方向的弹性组件直接连接在第一连接件上，避免第一弹性组件或其他部件干涉第一安装座与托盘的连接。如果第一连接件直接与第二弹性组件连接，竖直方向上的浮动可能会导致第二弹性组件与第一连接件之间的连接不稳定，同时也会导致第一连接件在竖直方向上的移动受阻。

优选地，所述安装部还包括导向部，所述导向部沿电池包拆装方向设于所述第二连接件的上方，所述导向部环绕所述第一连接件的外侧设置；

其中，所述导向部的内壁面与所述第一连接件的外壁面相匹配，以使所述第一连接件相对于所述导向部沿电池包拆装方向可移动。

在本方案中，在套筒本体外设置形状匹配的导向部，使得套筒本体沿导向部移动，避免第一弹性件在浮动过程中套筒本体的移动路径产生歪斜。

优选地，所述安装部还包括衬套，所述衬套夹设于所述第一连接件和所述第二连接件之间，所述第一连接件与所述第二连接件通过所述衬套沿电池包拆装方向相对滑动。

在本方案中，通过设置衬套，能够减少导向部和第一连接件之间的磨擦，使第一连接件在电池拆装方向上的移动更顺畅，提高使用寿命。

优选地，所述第一连接件包括套筒本体和套筒端盖，所述套筒本体套设于部分所述第一弹性组件，所述第一弹性组件未发生弹性形变的情况下，所述固定底座与所述套筒本体的下端面之间具有第一预设距离的间隙。

在本方案中，第一连接件设置为套筒的形式，第一弹性组件通过套筒端盖连接于第一安装座，套筒本体便于与其他部件配合，例如在套筒本体外设置形状匹配的外壳，能够避免第一弹性件在浮动过程中产生歪斜，另外套筒本体能够保护第一弹性组件，避免受环境侵蚀，增长使用寿命。第一预设距离的间隙用于供第一弹性组件伸缩，以向安装部提供沿平行于电池包拆装方向移动的空间，并限制安装部沿平行于电池包拆装方向的浮动行程。

优选地，所述托盘安装机构还包括第一垫板，所述第一垫板设置于所述第一弹性组件与所述固定底座之间，所述第一垫板的上表面与所述第一弹性组件相配合，下表面与所述固定底座相接触。

在本方案中，第一垫板可减少固定底座和第一弹性组件之间的摩擦，使第一弹性组件在垂直于电池包拆装方向上的移动更顺畅，延长使用寿命。

优选地，所述固定底座还包括第一滑动板，所述第一滑动板嵌设于所述固定底座朝向所述安装部的表面与所述第一垫板相对应的位置。

在本方案中，第一滑动板与第一垫板相配合，进一步减小固定底座和第一弹性组件之间的摩擦。

优选地，所述第二弹性组件包括多个弹性件，多个所述弹性件沿不同方向设于所述第二连接件和所述壳体之间，以使所述安装部相对于所述壳体在垂直于电池包拆装方向的平面内移动；

所述第二弹性组件未发生弹性形变的情况下，所述壳体与所述第二连接部之间具有第二预设距离的间隙。

在本方案中，第二预设距离的间隙用于供第二弹性组件伸缩，以提供安装部沿垂直于电池包拆装方向移动的空间，并限制安装部沿垂直于电池包拆装方向的浮动行程。

优选地，多个所述弹性件成对设置，每对所述弹性件的弹性形变方向在同一直线上。

在本方案中，多个方向的弹性件成对相向设置，优化了弹性件的设置位置，便于安装部发生浮动后的复位，且若其中一个弹性件损坏，由于设置了相对的多个弹性件，也不影响托盘安装机构的浮动效果。

优选地，所述托盘安装机构还包括第一活动件，所述第二连接件的外壁面上沿周向设置有第一容置槽，所述第一活动件与所述第一容置槽相配合且在所述第一容置槽内可移动；

所述安装部的内壁面上设置有第一安装孔，所述第二弹性组件的一端嵌设于所述第一安装孔内，另一端与所述第一活动件连接。

在本方案中，通过设置周向延伸的第一容置槽，使得在浮动过程中，安装部能够沿周向移动或旋转，从而提高托盘安装机构的自适应性；通过设置第一安装孔用于安装第一弹性组件，采用嵌设的方式，减少占用的空间，使得整个托盘安装机构的结构更加紧凑。

优选地，所述托盘安装机构还包括竖向稳固件，所述固定底座上开设有第一通孔，所述竖向稳固件沿电池包拆装方向贯穿所述固定底座的第一通孔和所述第一弹性组件并连接于所述第一连接件；所述第二弹性组件未发生弹性形变的情况下，所述竖向稳固件与所述第一通孔边缘之间具有第三预设距离的间隙。

在本方案中，第一通孔供竖向稳固件穿过，竖向稳固件用于将安装部连接在固定部上，避免在浮动过程中安装部沿电池包拆装方向脱离固定部。

优选地，所述托盘安装机构还包括第二垫板，所述第二垫板设置于所述竖向稳固件与所述固定底座之间，所述第二垫板的下表面与所述竖向稳固件相配合，上表面与所述固定底座相接触。

在本方案中，第二垫板用于减少固定底座和竖向稳固件之间的摩擦，使竖向稳固件在垂直于电池包拆装方向上的移动更顺畅，延长使用寿命。

优选地，所述固定底座还包括第二滑动板，所述第二滑动板嵌设于所述固定底座远离所述安装部的表面与所述第二垫板相对应的位置。

在本方案中，第二滑动板用于与第二垫板相配合，进一步减少固定底座和竖向稳固件之间的摩擦力。

优选地，所述托盘安装机构的数量为多个，多个所述托盘安装机构均匀分布在所述电池托盘的底部。

在本方案中，采用上述结构设置，通过多个托盘安装机构保证了电池托盘的浮动更加平稳，避免电池托盘在浮动过程中歪斜影响安装对准过程，从而实现换电稳定性高，工作速度快、效率高。

优选地，所述电池拆装机构包括第二安装座、连接部和拆装部，所述第二安装座的下端安装于所述电池托盘，所述拆装部用于解锁或锁止电池包的固定部件，所述拆装部通过所述连接部连接于所述第二安装座；

其中，所述拆装部的下端与所述连接部的上端活动连接，所述拆装部的上端能够从所述连接部的轴线处向所述连接部的轴线外侧方向摆动，以使所述拆装部相对于所述电池托盘沿倾斜于电池拆装方向摆动；和/或

所述连接部与所述第二安装座之间设置有第三弹性组件，所述第三弹性组件沿平行于电池拆装方向发生弹性形变，以使所述拆装部相对于所述电池托盘沿平行于电池拆装方向弹性移动。

在本方案中，采用上述结构形式，拆装部与连接部之间采用活动连接方式，使得拆装部相对于连接部的轴线方向能够摆动，从而能够增大拆装部的活动范围，降低定位精度的要求，即使拆装部与固定部件的相对定位出现误差，能够摆动的拆装部依然可以卡住固定部件，能够提高对准固定部件的效率。通过第三弹性组件能够便于拆装部在电池包拆装方向上的浮动，能够避免拆装机构上升过度导致拆装机构与车辆产生刚性碰撞，延长换电设备的使用寿命。通过安装座增加了结构稳定性，且整体结构简单、紧凑。

优选地，所述拆装部通过枢转轴与所述连接部相连接。

在本方案中，采用上述结构形式，利用枢转轴实现拆装部与连接部之间的摆动，结构简单、可靠。

优选地，所述电池拆装机构还包括复位部件，所述复位部件套设于所述拆装部和所述连接部的外周面，所述复位部件用于使所述拆装部的轴线与所述连接部的轴线相重合。

在本方案中，采用上述结构形式，复位部件套设在拆装部的外周面上并驱使拆装部复位，使得拆装部的轴线能够与固定部件的轴线重合，进而实现固定部件的解锁或者锁止，能够降低定位精度的要求，能够提高对准固定部件的效率。

优选地，所述电池拆装机构还包括第二驱动部，所述第二驱动部与所述连接部传动连接，所述第二驱动部通过所述连接部对所述拆装部施加扭矩。

在本方案中，采用上述结构形式，第二驱动部用于提供旋转驱动力，通过连接部的传动对拆装部施加扭矩，从而对固定部件的扭转即可实现解锁或者锁止，使用非常方便，且便于控制，精度高，稳定性高。

优选地，所述电池拆装机构为扭矩枪，所述拆装部为套筒装置，所述第二驱动部为电机组件；所述电机组件通过所述连接部驱动所述套筒装置旋转。

在本方案中，通过控制扭矩枪的套筒装置旋转来解锁或锁止固定部件，扭矩枪通过电机驱动，结果简单稳定，且能够实现对转矩以及旋转圈数的精确控制。

优选地，所述电池拆装机构的数量为多个，多个所述电池拆装机构呈阵列分布于所述电池托盘上，多个电池拆装机构的位置与电池包上的多个固定部件分别一一对应。

在本方案中，采用上述结构形式，通过在电池托盘上设置与电池包上的多个固定部件相对应的电池拆装机构，使得所有拆装机构能够同时对所有固定部件进行解锁或锁止，以实现电池包与车辆之间的拆卸或安装，大幅提高了解锁或锁止的效率和稳定性。

本发明还提供一种换电机器人，其包括上述换电设备。

优选地，所述换电机器人还包括穿梭车底盘以及升降机构，所述穿梭车通过所述升降机构设置在所述穿梭车底盘上，所述升降机构带动所述换电设备沿电池包拆装方向上升或下降。

在本方案中，通过升降机构将电池托盘上升至工作位置，使得拆装机构能够与电池包的固定部件相配合，从而实现对电池包的解锁或者锁止。同时，通过升降机构将电池托盘向下移动，使得拆装部朝远离车辆的方向移动，便于穿梭车驶离出车辆的下方。同时升降机构为托盘安装机构浮动的基准，升降机构带动托盘安装机构升降的过程中，托盘安装机构使得托盘能够浮动，从而实现托盘的自适应性。

本发明还提供一种换电站，其包括上述换电机器人。

本发明的积极进步效果在于：

在本发明中，能够实现电池托盘浮动连接在穿梭车上，从而电池托盘能够带动电池拆装机构在一定浮动空间内微调在电池包拆装方向上的位置，提高托盘安装机构、电池托盘和电池拆装机构自适应性，便于电池拆装机构对准电池包的固定部件，换电稳定性高，且工作速度快、效率高。电池拆装机构的端部相对于电池托盘能够沿平行于电池拆装方向弹性移动和/或沿倾斜于电池拆装方向摆动，即使电池拆装机构与固定部件相对定位出现误差，也能够实现电池拆装机构的一定浮动空间内微调并可以与固定部件相对准连接，进而实现对固定部件的解锁或者锁止，降低定位精度的要求，提高对准的效率。同时，在电池包拆装方向上的浮动能够避免电池托盘上升过度导致电池托盘上的凸出部件与车辆产生刚性碰撞，延长换电设备的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例1的换电设备的立体结构示意图。

图2为本发明实施例1的换电设备的另一结构示意图。

图3为本发明实施例1的托盘安装机构的结构示意图。

图4为本发明实施例1的托盘安装机构的装配示意图。

图5为本发明实施例1的托盘安装机构的另一结构示意图。

图6为本发明实施例1的托盘安装机构的又一结构示意图。

图7为本发明实施例1的托盘安装机构的内部结构示意图。

图8为本发明实施例1的托盘安装机构的又一内部结构示意图。

图9为本发明实施例1的电池拆装机构的结构示意图。

图10为本发明实施例1的电池拆装机构的内部结构示意图。

图11为本发明实施例2的换电设备的立体结构示意图。

图12为本发明实施例2的换电设备的另一结构示意图。

图13本发明实施例2的换电设备的部分结构示意图。

附图标记说明：

穿梭车底盘 5

升降机构 501

第一驱动部 511

传动部 512

电池托盘 2

校平部件 3

抵靠面 31

电池拆装机构 4

第一安装座 41

连接部 42

拆装部 43

第三弹性组件 44

复位部件 45

第二驱动部 46

托盘安装机构 100

安装部 10

第二安装座 11

托盘安装端面 111

延伸块 112

第一装配孔 113

第三装配孔 114

第一连接件 12

套筒本体 121

套筒端盖 122

第二装配孔 123

导向部 13

凹槽 131

衬套 14

第二连接件 15

连接件本体 151

第四装配孔 1511

顶盖 152

第五装配孔 1521

固定部 20

第一通孔 21

壳体 22

固定底座 23

第一弹性组件 30

竖向稳固件 40

第二弹性组件 50

第二弹性件 51

第三弹性件 52

垫板 60

第二通孔 61

滑动板 70

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

实施例1

本发明实施例公开了一种换电站，该换电站包括换电机器人，换电机器人又包括换电设备。需要更换电池包的车辆驶入至换电站，换电设备将车辆中亏电的电池包拆卸下来，且换电设备将充满电的电池包安装至车辆上，从而完成了对车辆的换电操作。

如图1-图10所示，换电设备设置在换电机器人的穿梭车底盘5上，该换电设备包括电池托盘2以及电池拆装机构4，电池托盘2设置于穿梭车底盘5的上方。电池拆装机构4设置于电池托盘2上并用于解锁或者锁止于电池包的固定部件。其中，电池托盘2相对于穿梭车底盘5可沿平行和/或垂直于电池包拆装方向弹性移动；电池拆装机构4朝向固定部件的一端相对于电池托盘2可沿平行于电池包拆装方向弹性移动和/或沿倾斜于电池包拆装方向摆动。

需要说明的是，在本实施方式中，电池包拆装方向为竖直方向。在其他可替代的实施方式中，电池包拆装方向也可以是其他方向，例如在水平面内延伸的方向或与水平面之间具有夹角的方向。

其中，在本实施方式中，能够实现电池托盘2浮动连接在穿梭车底盘5上，从而电池托盘2能够带动电池拆装机构4在一定浮动空间内微调在电池包拆装方向上的位置，提高托盘安装机构100、电池托盘2和电池拆装机构4自适应性，便于电池拆装机构4对准电池包的固定部件，换电稳定性高，且工作速度快、效率高。电池拆装机构4的端部相对于电池托盘能够沿平行于电池拆装方向弹性移动和/或沿倾斜于电池包拆装方向摆动，即使电池拆装机构4与固定部件相对定位出现误差，也能够实现电池拆装机构的一定浮动空间内微调并可以与固定部件相对准连接，进而实现对固定部件的解锁或者锁止，降低定位精度的要求，提高对准的效率。同时，在电池包拆装方向上的浮动能够避免电池托盘上升过度导致电池托盘上的凸出部件与车辆产生刚性碰撞，减少部件损坏，延长换电设备的使用寿命。

下面针对托盘安装机构100的具体结构进行描述。

如图3-8所示，托盘安装机构100包括固定部20、安装部10和托盘弹性组件，安装部10连接于电池托盘2，固定部20连接于穿梭车底盘5，托盘弹性组件设置在安装部10与固定部20之间，托盘弹性组件沿平行和/或垂直于电池拆装方向发生弹性形变，以使安装部10相对于固定部20沿平行和/或垂直于电池拆装方向弹性移动。将托盘弹性组件设置在安装部10与固定部20之间，依靠托盘弹性组件自身的弹性形变使得安装部10相对于固定部20沿平行和/或垂直于电池拆装方向弹性移动，从而实现安装部10能够带动电池托盘2在一定浮动空间内微调在电池包拆装方向上的位置。托盘安装机构100整体结构简单，使用非常方便。

在本实施例中，固定部20包括壳体22和固定底座23，固定底座23沿电池包拆装方向设于安装部10的下方，壳体22环设于安装部10的外部，壳体22设于固定底座23的上方并连接于固定底座23；托盘弹性组件包括第一弹性组件30和/或第二弹性组件50，第一弹性组件30设置于安装部10的与固定底座23之间，第一弹性组件30可沿平行于电池拆装方向发生弹性形变；第二弹性组件50设置于安装部10的与壳体22之间，第二弹性组件50可沿垂直于电池拆装方向发生弹性形变。

第一弹性组件30设置在安装部10和固定底座23之间，第一弹性组件30相对于固定底座23伸缩以带动安装部10沿平行于电池包拆装方向浮动。第二弹性组件50设置在安装部10与壳体22之间，第二弹性组件50相对于壳体22伸缩以带动安装部10沿垂直于电池包拆装方向浮动。

在本实施例中，第一弹性组件30以及第二弹性组件50均可以采用弹簧，结构简单可靠，成本较低，在其他可选的实施方式中，第一弹性组件30以及第二弹性组件50也可以采用橡胶件等其他弹性部件。

壳体22和安装部10采用相互套设的形式，一方面安装部10能够将沿垂直于电池包拆装方向浮动传递给壳体22，从而仅需将安装部10连接于电池托盘2，即可同时实现平行于电池包拆装方向和垂直于电池包拆装方向上的浮动，减少安装部10上连接的部件，简化了整体结构；另一方面，壳体22设于安装部10的外侧，能够避免安装部10在浮动过程中产生歪斜，保持浮动过程中电池托盘2的稳定性。

在本实施例中，固定部20套设在安装部10的外部，壳体22和安装部10之间可设置第二弹性组件50的空间较多，沿整个周向均可布置第二弹性组件50，有利于增加在垂直于电池包拆装方向的平面上可浮动的方向，进一步提高托盘安装机构100和电池托盘2的自适应性。

如图3-8所示，在该托盘安装机构100应用于换电站中，通过设置第一弹性组件30，安装部10能够浮动连接于固定部20，从而安装部10能够带动托盘202在一定浮动空间内微调在电池包拆装方向上的位置，提高托盘安装机构100和托盘202自适应性，便于扭矩枪的套筒对准紧固件，提高电池包的装卸效率。另外，在电池包拆装方向上的浮动能够避免托盘202上升过度导致托盘202上的凸出部件与电动车辆产生刚性碰撞，延长托盘202的使用寿命。

安装部10可包括第二安装座11和第一连接件12，第二安装座11用于安装托盘202，第一连接件12的一端连接于第二安装座11，第一连接件12的另一端连接于第一弹性组件30。第二安装座11通过第一连接件12连接于第一弹性组件30，这样设置增加了安装部10可与第一弹性组件30或其他部件连接的面积，例如，在有其他方向的浮动需求时，可使其他方向的弹性件直接连接在第一连接件12上，避免第一弹性组件30或其他部件干涉第二安装座11与托盘202的连接。

第二安装座11包括上下连接的托盘安装端面111和延伸块112，托盘安装端面111上设置有第一装配孔113，第二安装座11与托盘202通过第一装配孔113螺纹连接。第一连接件12连接在延伸块112上。延伸块112的横截面积可设置为小于托盘安装端面111的横截面积，以减小整个托盘安装机构100的尺寸，减小成本。

第一连接件12包括套筒本体121和套筒端盖122，套筒端盖122设于套筒本体121的一侧，套筒本体121套设于部分第一弹性组件30；第一弹性组件30未发生弹性形变的情况下，固定部20与套筒本体121的下端面之间具有预设距离的间隙。其中，预设距离可以是根据实际的浮动量需求，预先设定的距离。第一连接件12设置为套筒的形式，第一弹性组件30通过套筒端盖122连接于第二安装座11，套筒本体121便于与其他部件配合。例如，在套筒本体121外设置形状匹配的外壳，能够避免第一弹性组件30在浮动过程中产生歪斜，另外套筒本体121能够保护第一弹性组件30，避免受环境侵蚀，增长使用寿命。

套筒端盖122上设置有第二装配孔123，第二安装座11上设置有对应的第三装配孔114，第二安装座11与第一连接件12通过第二装配孔123和第三装配孔114螺纹连接。

第一弹性组件30为弹簧，第一弹性组件30的两端分别抵接于套筒端盖122以及固定部20。

安装部10还包括导向部13，导向部13环绕第一连接件12的外侧设置；其中，导向部13的内壁面与套筒本体121的外壁面相匹配，以使套筒本体121相对于导向部13沿第一方向可移动。在套筒本体121外设置形状匹配的导向部13，使得套筒本体121沿导向部13移动，避免第一弹性组件30在浮动过程中产生歪斜。

安装部10还包括衬套14，衬套14夹设于导向部13和第一连接件12之间。通过设置衬套14，能够减少导向部13和第一连接件12之间的磨损。衬套14可采用聚四氟乙烯等柔性材质。具体地，导向部13的内壁上设置有向外凹进的凹槽131，用于容置衬套14，避免衬套14在浮动过程中脱落。

托盘安装机构100还包括竖向稳固件40，竖向稳固件40沿第一方向贯穿固定部20和第一弹性组件30到达安装部10；其中，竖向稳固件40连接于安装部10。竖向稳固件40用于将安装部10连接在固定部20上，避免在浮动过程中安装部10沿电池包拆装方向脱离固定部20。

竖向稳固件40为螺栓，固定部20设有第一通孔21，螺栓自第一通孔21穿过第一弹性组件30并螺纹连接于安装部10。竖向稳固件40采用螺栓的形式，结构简单，安装方便。第一通孔21与竖向稳固件40之间设置为具有一定的间隙，使得竖向稳固件40相对于固定部20有一定的活动余量。螺栓头设于固定部20的外部，螺栓的另一端与安装部10螺纹连接，从而在能够实现沿第一方向的浮动的基础上，避免安装部10脱离固定部20。

在其他可替代的实施方式中，也可将竖向稳固件40连接于固定部20。具体地，将螺栓由上自下伸入安装部10、第一弹性组件30和固定部20中，螺栓头设于安装部10的外部且与安装部10保持一定的间隙，螺栓的另一端与固定部20螺纹连接，同样在避免安装部10脱离固定部20的基础上，能够实现安装部10沿第一方向的浮动。

固定部20包括壳体22和固定底座23，固定底座23沿第一方向设于安装部10的下方，壳体22设于固定底座23的上方并环设于安装部10的外部；托盘安装机构100还包括第二弹性组件50，第二弹性组件50设于安装部10和壳体22之间，第二弹性组件50沿垂直于第一方向发生弹性形变，以使安装部10相对于固定部20沿垂直于电池包拆装方向移动。

固定底座23一方面用于将固定部20固定在换电设备200上，另一方面用于连接第一弹性组件30以实现沿第一方向的浮动。通过设置第二弹性组件50，安装部10能够沿垂直于第一方向相对于壳体22浮动，从而安装部10能够带动托盘202在一定浮动空间内微调垂直于第一方向的平面上的位置，从而提高托盘安装机构100和托盘202的自适应性。

需要说明的是，在本实施方式中，固定部20包括设置在安装部10外侧的壳体22以实现对于第二弹性组件50的固定，在其他可替代的实施方式中，也可使固定部20包括固定内壳，安装部10环设于固定内壳的外部，第二弹性组件50设于固定内壳和安装部10之间，同样能够实现对于第二弹性组件50的固定。

第二弹性组件50可包括沿第二方向设置的第二弹性件51以及沿第三方向设置的第三弹性件52；第二方向垂直于第三方向。第二弹性件51和第三弹性件52互相垂直设置，优化了第二弹性组件50在托盘安装机构100上的设置位置，便于实现安装部10在整个水平面内各个方向的自适应调整。第二弹性件51与第三弹性件52为弹簧，第二弹性件51与第三弹性件52均为一端与壳体22连接，另一端与安装部10连接。具体地，第二弹性件51和第三弹性件52的个数均为两个，两个第二弹性件51相对设置，两个第三弹性件52相对设置。

托盘安装机构100还可包括第二连接件15，第二连接件15夹设于第一连接件12和壳体22之间，第二连接件15的内壁面与第一连接件12的外壁面相匹配，第二弹性组件50压设在第二连接件15和壳体22之间。如果第一连接件12直接与第二弹性组件50连接，竖直方向上的浮动可能会导致第二弹性组件50与第一连接件12之间的连接不稳定，同时也会导致第一连接件12在竖直方向上的移动受阻。在本实施方式中，通过设置第二连接件15，第二连接组件可直接设置在第二连接件15上，从而不干涉第一连接件12，使其能够根据需要沿竖直方向浮动。

第二连接件15包括连接件本体151和顶盖152，顶盖152设于连接件本体151的上方，连接件本体151的顶面上设置有第四装配孔1511，顶盖152上设置有第五装配孔1521，顶盖152和连接件本体151之间通过螺栓连接。

需要说明的是，在本实施方式中，第二连接件15即为上述的导向部13，二者为同一部件。在其他可替代的实施方式中，也可将第二连接件15和导向部13设置为两个不同的部件，并将第二连接件15设置在导向部13的外侧。

托盘安装机构100还包括垫板60，垫板60设置于第一弹性组件30与固定底座23之间，垫板60的上表面与第一弹性组件30相配合，下表面与固定底座23相接触。垫板60可发生形变，用于减少弹簧力产生的沿第二方向或第三方向的摩擦力。固定底座23还包括滑动板70，滑动板70嵌设于固定底座23朝向安装部10的表面与垫板60相对应的位置。滑动板70可滑动，用于减少弹簧力产生的沿第二方向或第三方向的摩擦力。

在本实施方式中，垫板60和滑动板70还设置在固定底座23的下方，具体地，固定底座23上方的垫板60和滑动板70与固定底座23下方的垫板60和滑动板70对称设置。垫板60和滑动板70上设置有第二通孔61以供竖向稳固件40伸入。垫板60和滑动板70中的一个为高分子材料，或二者均为高分子材料，例如聚四氟乙烯。

托盘安装机构100的数量至少为四个，至少四个托盘安装机构100在托盘202上均布。托盘安装机构100采用上述布置方式，能够保证托盘202的浮动更加平稳，避免托盘202在浮动过程中歪斜影响安装对准过程。托盘安装机构100的数量为多个，多个托盘安装机构100均匀分布在电池托盘2的底部。通过多个托盘安装机构100保证了电池托盘2的浮动更加平稳，避免电池托盘2在浮动过程中歪斜影响安装对准过程，从而实现换电稳定性高，工作速度快、效率高。具体地，托盘安装机构100的数量至少为四个，至少四个托盘安装机构100在电池托盘2的底部均布。

下面对电池拆装机构4的结构进行描述。

在一个实施例中，电池拆装机构4朝向固定部件的一端相对于电池托盘2可沿平行于电池拆装方向弹性移动。电池拆装机构4的端部将相对于电池托盘2能够在垂直方向上位移，即使电池拆装机构4与固定部件在垂直方向上相对定位出现误差，也能够实现电池拆装机构4在垂直方向上一定浮动空间内微调并可以与固定部件相连接，进而实现对固定部件的解锁或者锁止，降低定位精度的要求，提高对准的效率。同时，通过电池拆装机构4的移动使得在电池包拆装方向上的浮动能够避免电池拆装机构4上升过度导致电池拆装机构4与车辆产生刚性碰撞，减少部件损坏，延长换电设备的使用寿命。

电池拆装机构4包括第一安装座41、连接部42和拆装部43，第一安装座41的下端安装于电池托盘2，拆装部43用于解锁或锁止电池包的固定部件，拆装部43通过连接部42连接于第一安装座41；其中，连接部42与第一安装座41之间设置有第三弹性组件44，第三弹性组件44沿平行于电池拆装方向发生弹性形变，以使拆装部43相对于电池托盘2沿平行于电池拆装方向弹性移动。拆装部43通过连接部42连接于第一安装座41，连接部42和第一安装座41的轴线重合，且连接部42在第一安装座41上能够沿平行于电池拆装方向移动，第三弹性组件44分别将力作用在连接部42和第一安装座41上并用于驱动连接部42沿远离第一安装座41的方向移动，使得拆装部43相对于电池托盘2沿平行于电池拆装方向弹性移动，且在拆装部43使用完成之后通过第三弹性组件44能够复位，稳定性高。其中，连接部42的部分结构设置在第一安装座41内，通过第一安装座41以实现连接部42和拆装部43的安装，对连接部42和拆装部43提供可靠的保护结构，增加了结构稳定性，且整体结构简单、紧凑。

在另一个实施例中，电池拆装机构4朝向固定部件的一端相对于电池托盘2可沿倾斜于电池拆装方向摆动。拆装部43的下端与连接部42的上端活动连接，拆装部43的上端能够从连接部42的轴线处向连接部42的轴线外侧方向摆动，以使拆装部43相对于电池托盘2沿倾斜于电池拆装方向摆动，即使电池拆装机构4与固定部件在水平方向上相对定位出现误差，也能够通过电池拆装机构4的摆动一定浮动空间内微调并可以与固定部件相连接，进而实现对固定部件的解锁或者锁止，降低定位精度的要求，提高对准固定部件的效率。

在本实施例中，拆装部43通过枢转轴与连接部42相连接。利用枢转轴实现拆装部43与连接部42之间的摆动，结构简单、可靠。当然拆装部43与连接部42之间也可以采用其他的活动连接方式，在此不做限定。

电池拆装机构4还包括复位部件45，复位部件45套设于拆装部43和连接部42的外周面，复位部件45用于使拆装部43的轴线与连接部42的轴线相重合。复位部件45套设在拆装部43的外周面上并驱使拆装部43复位，使得拆装部43的轴线能够与固定部件的轴线重合，进而实现固定部件的解锁或者锁止，稳定性更高。

在本实施例中，复位组件45为弹簧，具体可以为波形弹簧。在其他实施例中，复位组件45也可以为橡胶套等其他弹性材质，结构简单，使用可靠。

电池拆装机构4还包括第二驱动部46，第二驱动部46与连接部42传动连接，第二驱动部46通过连接部42对拆装部43施加扭矩。第二驱动部46用于提供旋转驱动力，通过连接部42的传动对拆装部43施加扭矩，从而对固定部件的扭转即可实现解锁或者锁止，使用非常方便，且便于控制，精度高，稳定性高。

在本实施例中，电池拆装机构4为扭矩枪，拆装部43为套筒装置，第二驱动部46为电机组件；电机组件通过连接部42驱动套筒装置旋转。通过控制扭矩枪的套筒装置旋转来解锁或锁止固定部件，扭矩枪通过电机组件驱动，结构简单稳定，且能够实现对转矩以及旋转圈数的精确控制。

电池拆装机构4的数量为多个，多个电池拆装机构4呈阵列分布于电池托盘2上，多个电池拆装机构4的位置与电池包上的多个固定部件分别一一对应。通过在电池托盘2上设置与电池包上的多个固定部件相对应的电池拆装机构4，使得所有电池拆装机构4能够同时对所有固定部件进行解锁或锁止，以实现电池包与车辆之间的拆卸或安装，大幅提高了解锁或锁止的效率和稳定性。

实施例2

如图11-图13所示，本实施例提供另一种换电机器人，本实施例中的换电机器人与实施例1中的换电机器人基本相同，不同之处主要在于本实施例增设了校平部件3。其中，本实施例与实施例1中相同的附图标记指代相同的元件。该换电机器人还包括校平部件3，校平部件3的底部连接于穿梭车底盘5上，校平部件3的顶部用于与车辆的底盘相配合，在进行解锁或者锁止之前使得位于电池托盘2上的电池拆装机构4实现校平对准，从而实现换电设备达到校平位置，自适应性强，换电稳定性高，且工作速度快、效率高。

校平部件3的数量可以为多个，校平部件3的顶端具有抵靠面31，多个抵靠面31位于同一平面上。多个校平部件3的高度相同，校平部件3的顶面形成的平面为抵靠面31，通过多个抵靠面31位于同一水平面上，实现校平更加稳定，且校平效果更好。在本实施例中校平部件3的数量为四个，四个校平部件3分别位于穿梭车底盘5的四个边角处。通过将四个校平部件3设置在穿梭车底盘5的四个边角处，结构简单，且稳定高；同时，四个校平部件3之间形成的空间将用于设置电池托盘2、电池拆装机构4等结构，且避让用于容纳电池包的位置，有效避免发生干涉现象。

换电机器人还可以包括升降机构501，电池托盘2设置在升降机构501上，升降机构501带动电池托盘2沿电池包拆装方向上升或下降。在校平部件3的顶部与车辆的底盘相配合之后，通过升降机构501将举升电池托盘2上升至工作位置，使得电池拆装机构4能够与电池包的固定部件相对准配合，从而实现对电池包的解锁或者锁止。在解锁或者锁止完成之后，通过升降机构501将电池托盘2向下移动，使得电池拆装机构4朝远离车辆的方向移动，便于穿梭车底盘5驶离出车辆的下方。

在本实施例中，换电设备具有初始状态和换电状态。当处于初始状态时，校平部件3高于电池拆装机构4。在换电过程开始时，先利用位置较高的校平部件3实现车辆的校平，在此之后电池拆装机构4再进行换电操作。而在本发明的其他实施例中，可以采用升降机构501等方式，使校平部件3与电池拆装机构4之间的位置关系可以随时调节，以方便进行换电操作。

升降机构501包括第一驱动部511和传动部512，第一驱动部511设置在穿梭车底盘5上，传动部512分别与第一驱动部511和电池托盘2连接。第一驱动部511将用于提供驱动力，通过传动部512将作用力在电池托盘2上，从而实现电池托盘2沿电池包拆装方向上升或下降。采用第一驱动部511和传动部512来实现电池托盘2的升降，在保证其升降稳定性的同时，尽可能简化结构以确保不影响换电设备的换电操作。

在本实施例中，第一驱动部511为电机，传动部512为凸轮，电机驱动凸轮转动，凸轮的凸出部顶起电池托盘2时，电池托盘2位于工作高度。结构简单，安装设置非常方便，且成本低。当然，在其他可选的实施例中，第一驱动部511也可以采用例如液压装置等其他驱动机构来提供驱动力，传动部512也可以采用例如传动杆等其他传动组件来实现作用力的传递。

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 (25)

1.一种换电设备，其特征在于，其包括穿梭车、电池托盘以及电池拆装机构；所述电池托盘用于承载电池包，所述电池托盘沿电池包拆装方向通过托盘安装机构连接于所述穿梭车上方；所述电池拆装机构用于解锁或者锁止电池包的固定部件，所述电池拆装机构设置于所述电池托盘上；

其中，所述电池托盘相对于所述穿梭车可沿平行和/或垂直于电池包拆装方向弹性移动；所述电池拆装机构朝向所述固定部件的一端相对于所述电池托盘可沿平行于电池包拆装方向弹性移动和/或沿倾斜于电池包拆装方向摆动。

2.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述电池托盘沿电池包拆装方向通过托盘安装机构连接于所述穿梭车，所述托盘安装机构包括：

安装部，所述安装部连接于所述电池托盘；

固定部，所述固定部连接于所述穿梭车；及

托盘弹性组件，所述托盘弹性组件设置在所述安装部与所述固定部之间，所述托盘弹性组件沿平行和/或垂直于电池包拆装方向发生弹性形变，以使所述安装部相对于所述固定部沿平行和/或垂直于电池包拆装方向弹性移动。

3.如权利要求2所述的换电设备，其特征在于，所述固定部包括壳体和固定底座，所述固定底座沿电池包拆装方向设于所述安装部的下方，所述壳体环设于所述安装部的外部，所述壳体设于所述固定底座的上方并连接于所述固定底座；

所述托盘弹性组件包括第一弹性组件和/或第二弹性组件，所述第一弹性组件设置于所述安装部与所述固定底座之间，所述第一弹性组件可沿平行于电池包拆装方向发生弹性形变；所述第二弹性组件设置于所述安装部与所述壳体之间，所述第二弹性组件可沿垂直于电池包拆装方向发生弹性形变。

4.如权利要求3所述的换电设备，其特征在于，所述安装部包括第一安装座、第一连接件以及第二连接件，所述第一安装座用于安装所述电池托盘；所述第一连接件的一端连接于所述第一安装座，所述第一连接件的另一端连接于所述第一弹性组件；所述第二连接件夹设于所述壳体与所述第一连接件之间，所述第二弹性组件设置于所述壳体与所述第二连接件之间。

5.如权利要求4所述的换电设备，其特征在于，所述安装部还包括导向部，所述导向部沿电池包拆装方向设于所述第二连接件的上方，所述导向部环绕所述第一连接件的外侧设置；

其中，所述导向部的内壁面与所述第一连接件的外壁面相匹配，以使所述第一连接件相对于所述导向部沿电池包拆装方向可移动。

6.如权利要求4所述的换电设备，其特征在于，所述安装部还包括衬套，所述衬套夹设于所述第一连接件和所述第二连接件之间，所述第一连接件与所述第二连接件通过所述衬套沿电池包拆装方向相对滑动。

7.如权利要求4所述的换电设备，其特征在于，所述第一连接件包括套筒本体和套筒端盖，所述套筒本体套设于部分所述第一弹性组件，所述第一弹性组件未发生弹性形变的情况下，所述固定底座与所述套筒本体的下端面之间具有第一预设距离的间隙。

8.如权利要求7所述的换电设备，其特征在于，所述托盘安装机构还包括第一垫板，所述第一垫板设置于所述第一弹性组件与所述固定底座之间，所述第一垫板的上表面与所述第一弹性组件相配合，下表面与所述固定底座相接触。

9.如权利要求8所述的换电设备，其特征在于，所述固定底座还包括第一滑动板，所述第一滑动板嵌设于所述固定底座朝向所述安装部的表面与所述第一垫板相对应的位置。

10.如权利要求4所述的换电设备，其特征在于，所述第二弹性组件包括多个弹性件，多个所述弹性件沿不同方向设于所述第二连接件和所述壳体之间，以使所述安装部相对于所述壳体在垂直于电池包拆装方向的平面内移动；

所述第二弹性组件未发生弹性形变的情况下，所述壳体与所述第二连接部之间具有第二预设距离的间隙。

11.如权利要求10所述的换电设备，其特征在于，多个所述弹性件成对设置，每对所述弹性件的弹性形变方向在同一直线上。

12.如权利要求11所述的换电设备，其特征在于，所述托盘安装机构还包括第一活动件，所述第二连接件的外壁面上沿周向设置有第一容置槽，所述第一活动件与所述第一容置槽相配合且在所述第一容置槽内可移动；

所述安装部的内壁面上设置有第一安装孔，所述第二弹性组件的一端嵌设于所述第一安装孔内，另一端与所述第一活动件连接。

13.如权利要求4所述的换电设备，其特征在于，所述托盘安装机构还包括竖向稳固件，所述固定底座上开设有第一通孔，所述竖向稳固件沿电池包拆装方向贯穿所述固定底座的第一通孔和所述第一弹性组件并连接于所述第一连接件；所述第二弹性组件未发生弹性形变的情况下，所述竖向稳固件与所述第一通孔边缘之间具有第三预设距离的间隙。

14.如权利要求13所述的换电设备，其特征在于，所述托盘安装机构还包括第二垫板，所述第二垫板设置于所述竖向稳固件与所述固定底座之间，所述第二垫板的下表面与所述竖向稳固件相配合，上表面与所述固定底座相接触。

15.如权利要求14所述的换电设备，其特征在于，所述固定底座还包括第二滑动板，所述第二滑动板嵌设于所述固定底座远离所述安装部的表面与所述第二垫板相对应的位置。

16.如权利要求2-15中任意一项所述的换电设备，其特征在于，所述托盘安装机构的数量为多个，多个所述托盘安装机构均匀分布在所述电池托盘的底部。

17.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述电池拆装机构包括第二安装座、连接部和拆装部，所述第二安装座的下端安装于所述电池托盘，所述拆装部用于解锁或锁止电池包的固定部件，所述拆装部通过所述连接部连接于所述第二安装座；

其中，所述拆装部的下端与所述连接部的上端活动连接，所述拆装部的上端能够从所述连接部的轴线处向所述连接部的轴线外侧方向摆动，以使所述拆装部相对于所述电池托盘沿倾斜于电池拆装方向摆动；和/或

所述连接部与所述第二安装座之间设置有第三弹性组件，所述第三弹性组件沿平行于电池拆装方向发生弹性形变，以使所述拆装部相对于所述电池托盘沿平行于电池拆装方向弹性移动。

18.如权利要求17所述的换电设备，其特征在于，所述拆装部通过枢转轴与所述连接部相连接。

19.如权利要求17所述的换电设备，其特征在于，所述电池拆装机构还包括复位部件，所述复位部件套设于所述拆装部和所述连接部的外周面，所述复位部件用于使所述拆装部的轴线与所述连接部的轴线相重合。

20.如权利要求17所述的换电设备，其特征在于，所述电池拆装机构还包括第二驱动部，所述第二驱动部与所述连接部传动连接，所述第二驱动部通过所述连接部对所述拆装部施加扭矩。

21.如权利要求20所述的换电设备，其特征在于，所述电池拆装机构为扭矩枪，所述拆装部为套筒装置，所述第二驱动部为电机组件；所述电机组件通过所述连接部驱动所述套筒装置旋转。

22.如权利要求17-21中任意一项所述的换电设备，其特征在于，所述电池拆装机构的数量为多个，多个所述电池拆装机构呈阵列分布于所述电池托盘上，多个所述拆装机构的位置与所述电池包上的多个所述固定部件分别一一对应。

23.一种换电机器人，其特征在于，其包括如权利要求1-22中任意一项所述的换电设备。

24.如权利要求23所述的换电机器人，其特征在于，所述换电机器人还包括穿梭车底盘以及升降机构，所述穿梭车通过所述升降机构设置在所述穿梭车底盘上，所述升降机构带动所述换电设备沿电池包拆装方向上升或下降。

25.一种换电站，其特征在于，其包括如权利要求23或24中所述的换电机器人。

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