CN115556629A - 换电设备、换电站及换电控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动车辆电池包更换领域，提供一种换电设备、换电站及换电控制方法，该换电站包括该换电设备和控制设备。该换电设备用于对电动车辆的电池包进行更换，换电设备包括换电设备主体、电池托盘、第一定位件、第一配合件、第一检测元件、第二检测元件，其中第一定位件设置在换电设备主体上，并用于与电动车辆上的第一配合件进行配合，第一检测元件用于检测第一配合件和第一定位件是否配合到位，第二检测元件用于检测电池托盘是否位于预设位置。通过两组不同的检测信号以判断是否符合电动车辆的电池包更换条件，提高各零部件之间相对位置关系判断的准确性，进而便于准确地控制电动车辆的电池包更换过程。

Description

换电设备、换电站及换电控制方法

技术领域

本发明涉及电动车辆电池包更换领域，特别涉及一种换电设备、换电站及换电控制方法。

背景技术

现在，电动车辆越来越受到消费者的欢迎，在电动车普及的时代，更换电池包作为解决电动车续航问题的可行办法之一，具有方便快捷的优点，目前已被广泛使用。

在进行电池包更换时，将电动车辆驶入换电站内，在换电站内，换电设备进入电动车辆的底部将的电池包运走，并通过换电设备将替换电池包运送到电动车辆的底部进行更换。在电池包的更换过程中，在将电池包卸下或装载的过程中，均会涉及到电动车辆和换电设备的相对运动。为了保证电池包跟换过程的平稳或准确，需要检测电动车辆和换电设备的相对位置，并根据相对位置信息以控制其相对运动。但现有技术中，换电控制不够准确，导致换电设备与电动车辆之间的相对位置不够准确，影响电池包的更换。

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控制不准确的缺陷，提供一种换电设备、换电站及换电控制方法。

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，其用于对电动车辆的电池包进行更换，所述换电设备包括：

换电设备主体；

电池托盘，所述电池托盘浮动设置在所述换电设备主体上，并用于承载所述电池包；

第一定位件，所述第一定位件设置在所述换电设备主体上，所述第一定位件用于与所述电动车辆上的第一配合件进行配合，以对所述电动车辆进行定位；

第一检测元件，所述第一检测元件用于检测所述第一配合件和所述第一定位件是否配合到位；

第二检测元件，所述第二检测元件用于检测所述电池托盘是否位于预设位置。

在本技术方案中，电池包更换过程中，电动车辆可相对换电设备主体运动，通过第一检测元件检测第一配合件和第一定位件是否配合到位，以检测电动车辆与换电设备主体之间是否配合到位，包括检测电动车辆与换电设备主体之间的相对位置是否满足电池包更换过程中的要求。同时，在电池包更换过程中，电池托盘可相对换电设备主体浮动，通过第二检测元件检测电池托盘的位置是否满足电池包更换过程中的要求。在电池包更换过程中，电动车辆、电池托盘、换电设备主体均可以发生相对运动，通过两组不同的检测信号以判断是否符合电动车辆的电池包更换条件，提高各零部件之间相对位置关系判断的准确性，进而更准确地控制电动车辆的电池包更换过程。第二检测元件检测电池托盘的位置，便于通过判断电池托盘的位置信息控制电池托盘和换电设备主体的相对运动，还可以避免电池托盘和换电设备主体的间距超过安全间距造成设备损坏。

较佳地，所述换电设备主体上设有第二定位件，所述电池托盘上设有与所述第二定位件相配合的第二配合件，所述第二检测元件用于检测所述第二定位件和所述第二配合件的距离以确定所述电池托盘是否位于预设位置。

在本技术方案中，通过检测第二定位件和第二配合件的距离以获得换电设备主体和电池托盘的相对位置关系。

较佳地，所述第二配合件为外凸或内凹形结构，所述第二定位件的形状与所述第二配合件的形状相配合。

在本技术方案中，第二配合件为外凸形结构时，第二定位件呈内凹形；第二配合件为内凹形结构时，第二定位件呈外凸形。第二定位件与第二配合件采用凹凸结构配合，结构简单可靠，且第二定位件和第二配合件的凹凸结构配合还起到限位作用，在电池托盘承载着电池包并相对换电设备主体运动的过程中，当第二配合件和第二定位件的凹凸结构卡合到位后，可避免电池托盘和换电设备主体继续相对运动损坏换电设备或电池包。

较佳地，所述第二定位件上开设有朝向换电设备本体凹陷的第一容纳区域，所述第一容纳区域用于所述容纳所述第二配合件。

在本技术方案中，第二配合件为外凸形结构时，第二定位件呈内凹形。

较佳地：所述第一容纳区域具有供所述第二配合件进入的开口端，所述第一容纳区域的内壁靠近所述开口端处具有相对倾斜设置的两个导向面；

沿着远离所述换电设备本体的方向，两个所述导向面逐渐远离。

在本技术方案中，开口端的两个导向面呈向外张开的喇叭形，以起到导向作用，便于凸形的第二配合件落入凹形的第二定位件的第一容纳区域内。

较佳地，所述第二检测元件设置在所述换电设备主体上，并沿水平方向靠近所述第二定位件设置，且在所述第二配合件和所述第二定位件的相对运动路径上，所述第二检测元件不与所述第二配合件相接触。

在本技术方案中，将第二检测元件设置在换电设备主体上，便于第二检测元件和换电设备主体上的其他零部件相连接。第二检测元件靠近第二定位件设置，便于第二检测元件检测第二定位件和第二配合件的配合情况。第二配合件设置在电池托盘上，通过对第二检测元件的位置进行设置，避免在第二配合件跟随电池托盘相对换电设备主体运动的过程中触碰到第二检测元件，从而避免第二配合件和电池托盘作用在第二检测元件上导致第二检测元件损坏。

较佳地，所述换电设备还包括调节组件，所述调节组件用于调节所述第二检测元件相对所述第二定位件的位置。

在本技术方案中，第二检测元件的位置可调，通过调节组件调节第二检测元件相对第二定位件的位置，以调节第二检测元件的检测范围，以更好适应不同型号的电动汽车或电池包。通过调节第二检测元件的位置还可以避免第二配合件在相对第二定位件运动的过程中触碰到第二检测元件，从而避免第二配合件和电池托盘作用在第二检测元件上导致第二检测元件损坏。

较佳地，所述调节组件设置在所述换电设备主体上，所述第二检测元件可移动地安装在所述调节组件上。

在本技术方案中，第二检测元件可移动地安装在调节组件上，在对第二检测元件的位置进行调节时，直接移动第二检测元件实现调节，调节方式简单可靠。

较佳地，所述调节组件包括安装板与螺母，所述第二检测元件上具有与所述螺母相配合的外螺纹，所述安装板上开设有腰形孔，所述第二检测元件穿设于所述腰形孔，并通过所述螺母与所述安装板连接；所述第二检测元件在所述安装板上的安装位置可沿所述腰形孔的长度方向调节。

在本技术方案中，调节组件采用螺纹调节实现第二检测元件的位置调节，螺纹调节方式简单可靠，且螺纹连接方式具有自锁功能，可以将第二检测元件固定在安装板上。第二检测元件穿设于腰型孔，第二检测元件可沿垂直于腰型孔的方向移动，也可以沿腰型孔的长度方向移动，使得第二检测元件的位置调节灵活。

较佳地，所述第二检测元件为圆柱形接近传感器。

在本技术方案中，第二检测元件为接触式传感器，在电池托盘位于预设位置时，电池托盘不会触碰到第二检测元件，便于根据第二检测元件检测的检测信号控制电池托盘相对换电设备本体运动，避免电池托盘位于预设位置后，继续相对换电设备本体运动造成设备损坏。第二检测元件采用圆柱形的形状便于通过螺母等部件进行固定。

较佳地，所述电池托盘通过弹性安装件浮动设置在所述换电设备主体上。

在本技术方案中，电池托盘通过弹性安装件与换电设备主体连接，在将电池包从电池托盘上安装或拆卸时，便于弹性安装件在竖直方向上发生弹性形变，以带动电池托盘相对换电设备主体浮动。

较佳地，所述第一定位件上开设有朝向换电设备本体凹陷的第二容纳区域，所述第二容纳区域用于所述容纳所述第一配合件；所述第二容纳区域内开设有朝向换电设备本体凹陷的第三容纳区域，所述第三容纳区域用于容纳所述第一检测元件。

在本技术方案中，第一定位件的第二容纳区域内凹，相应地，第一配合件具有外凸部，采用凹凸结构配合，结构简单可靠。且第一定位件和第一配合件采用凹凸结构配合还起到限位作用，在电动车辆相对换电设备主体运动的过程中，当第一配合件和第一定位件的凹凸结构卡合到位后，可避免电动车辆和换电设备主体继续相对运动损坏换电设备或电动车辆。第一检测元件设置在第二容纳区域内进一步内凹的第三容纳区域，避免其他零部件影响到第一检测元件的检测结果，提高换电设备的可靠性。第一检测元件设置在第一定位件上，即设置在换电设备主体上，便于第一检测元件与换电设备主体上的零部件连接。

较佳地，所述第一检测元件为扁平式接近传感器。

在本技术方案中，第一检测元件为接近式开关，在第一定位件和第一配合件相对运动的过程中，当第一定位件和第一配合件配合到位时，第一检测元件和第一配合件并未接触，避免对第一检测元件造成损坏。第一检测元件采用扁平的形状可以节省空间，第三容纳区域的凹陷无需开设过深，防止对第一定位件的强度造成影响。

较佳地，所述第一定位件的数量至少为两个，两个所述第一定位件沿所述换电设备主体的宽度方向分布且分别位于所述换电设备主体的两侧；所述第一检测元件至少用于检测其中一个所述第一配合件和所述第一定位件是否配合到位。

在本技术方案中，通过设置至少两个第一定位件，且其中两个第一定位件均有对应的第一配合件和第一检测元件。第一检测元件通过检测第一定位件和第一配合件的相对位置关系以获得电池包和换电设备主体的相对位置关系，通过检测不同位置的第一定位件和第一配合件的配合是否到位，以提高电池包和换电设备主体位置关系信息的准确性。两个第一定位件沿换电设备主体的宽度方向分布且分别位于换电设备主体的两侧，使得两个第一定位件之间的跨距大，使获得的电池包和换电设备主体的相对位置信息更为准确。在其中一组第一定位件和第一配合件的信息获取故障或失败时，还可以通过其他组第一定位件和第一配合件以获得电池包和换电设备主体的相对位置信息，提高换电设备的可靠性。

一种换电站，其包括前述任一技术方案中的换电设备以及控制设备，所述控制设备与所述第一检测元件和/或所述第二检测元件通信连接，

所述控制设备用于根据所述第一检测元件的第一检测信号判断所述第一配合件和所述第一定位件是否配合到位；

和/或根据所述第二检测元件的第二检测信号判断所述电池托盘是否位于预设位置。

在本技术方案中，该换电站，通过采用上述换电设备，当控制设备与第一检测元件和第二检测元件均通信连接时，通过第一检测信号和第二检测信号两组不同的检测信号以判断是否符合电动车辆的电池包更换条件，提高各零部件之间相对位置关系判断的准确性，进而更准确地控制电动车辆的电池包更换过程。

较佳地，所述换电站还包括用于升降所述电动车辆的举升机构，所述控制设备用于根据所述第一检测信号和/或所述第二检测信号控制所述举升机构工作。

在本技术方案中，举升机构升降电动车辆，电动车辆会相对电池托盘和换电设备主体运动，控制设备根据第一检测信号和/或第二检测信号控制举升机构工作，以形成闭环控制，使得电池包更换过程的控制精准可靠。

较佳地，所述举升机构包括用于升降所述电动车辆的前轮的前举升装置，和用于升降所述电动车辆的后轮的后举升装置；

所述第一检测元件和所述第二检测元件沿所述电动车辆的长度方向分布，且分别位于所述换电设备主体的两侧，所述控制设备用于根据所述第一检测信号控制所述前举升装置工作，以及根据所述第二检测信号控制所述后举升装置工作。

在本技术方案中，电动车辆的前轮和后轮分别由前举升装置和后举升装置进行升降，降低对举升机构的要求。第一检测元件的检测信号用于控制前轮的升降，第二检测元件的检测信号用于控制后轮的升降，分别控制电动车辆的前轮升降和后轮升降，提高电池包更换过程的准确性和可靠性，避免电动车辆出现前后不平衡影响换电的情况。第一检测元件和第二检测元件沿电动车辆的长度方向分布，并分别位于换电设备主体的两侧，以便于第一检测元件尽量靠近前轮，第二检测元件尽量靠近后轮，以提高举升机构控制的准确性。

较佳地，所述换电站还包括用于检测所述电动车辆升降高度的高度传感器，所述高度传感器和所述控制设备通信连接；所述控制设备基于所述高度传感器的检测信号，在所述电动车辆升降至预设高度时，根据所述第一检测信号确定所述第一配合件和所述第一定位件是否配合到位；和/或根据所述第二检测信号判断所述电池托盘是否位于预设位置。

在本技术方案中，设置高度传感器以检测电动车辆的举升位置，以便于根据高度传感器的信号控制电池包更换过程。高度传感器的信号、第一检测信号、第二检测信号均能判断相关零部件是否位于预设位置，基于高度传感器的信号，再根据第一检测信号和/或第二检测信号判断零部件的位置，可提高零部件位置判断的准确性和可靠性，同时也能进行故障检测。

一种换电控制方法，其采用如前述任一技术方案中的换电站，所述换电控制方法包括以下步骤：

获取所述第一检测信号和/或所述第二检测信号；

当根据所述第一检测信号判断出所述第一配合件和所述第一定位件配合到位，和/或根据第二检测信号判断出所述电池托盘位于预设位置时，控制所述电动车辆相对所述换电设备主体停止升降。

在本技术方案中，在电池包更换过程中，电动车辆会相对换电设备主体和电池托盘升降，在根据第一检测信号和/或第二检测信号判断出零部件的位置符合电池包更换的要求时，控制电动车辆停止相对于于换电设备主体的升降，以避免相对升降过度导致设备损坏，实现对电池包和换电设备主体相对升降的闭环控制。

较佳地，所述换电站包括用于升降所述电动车辆的前轮的前举升装置，和用于升降所述电动车辆的后轮的后举升装置；所述第一检测元件和所述第二检测元件沿所述电动车辆的长度方向分布，且分别位于所述换电设备主体的两侧；

所述控制所述电动车辆相对所述换电设备主体停止升降的步骤包括：

当根据第一检测信号判断出所述第一配合件和所述第一定位件配合到位时，控制所述前举升装置相对所述换电设备主体停止升降；

当根据所述第二检测信号判断出所述电池托盘位于预设位置时，控制所述后举升装置相对所述换电设备主体停止升降。

在本技术方案中，第一检测元件的信号用于控制电动车辆的前轮相对换电设备主体的升降，第二检测元件的信号用于控制电动车辆的后轮相对换电设备主体的升降，通过不同的信号分别控制前轮和后轮的升降，提高电池包更换过程的准确性和可靠性。第一检测元件和第二检测元件沿电动车辆的长度方向分布，并分别位于换电设备主体的两侧，以便于第一检测元件尽量靠近前轮，第二检测元件尽量靠近后轮，以提高举升机构控制的准确性。

较佳地，所述换电控制方法还包括以下步骤：

获取所述电动车辆升降的实时高度；

当所述实时高度到达所述电动车辆升降到位的预设高度时，若根据所述第一检测信号判断出所述第一配合件和所述第一定位件未配合到位，则发出第一错误信号；

和/或当所述实时高度到达所述电动车辆升降到位的预设高度时，若根据第二检测信号判断出所述电池托盘未位于预设位置，则发出第二错误信号。

在本技术方案中，在正常情况下，电动车辆到达预设高度时，第一配合件和第一定位件配合到位，电池托盘也位于预设位置。在换电过程出现故障时，存在当电动车辆到达预设高度时，未检测到第一配合件和第一定位件未配合到位，和/或未检测到电池托盘位于预设位置的情况，发出错误信号能起到警示作用，提高电池包更换过程的安全性。

本发明的积极进步效果在于：

通过第一检测元件检测第一配合件和第一定位件是否配合到位，通过第二检测元件检测电池托盘是否位于预设位置，通过两组不同的检测信号以判断是否符合电动车辆的电池包更换条件，提高各零部件之间相对位置关系判断的准确性，进而更准确地控制电动车辆的电池包更换过程。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的换电设备的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的换电设备的局部结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的换电设备的局部结构示意图；

图4为图3中A部放大图；

图5为本发明一实施例提供的换电设备的局部结构示意图；

图6为本发明一实施例提供的第二检测元件和调节组件的结构示意图；

图7为本发明一实施例提供的第一配合件和第一定位件的结构示意图；

图8为本发明一实施例提供的第一检测元件和第一定位件的结构示意图；

图9为本发明一实施例提供的换电控制方法的步骤流程图；

图10为本发明一实施例提供的换电控制方法的步骤流程图。

附图标记说明：

换电设备1000；

换电设备主体1；

电池托盘2；

第一定位件311、第一检测元件331、第二容纳区域342、第三容纳区域343；

第二定位件312、第二配合件322、第二检测元件332、第一容纳区域341、开口端35、导向面36；

调节组件4、安装板41、腰形孔411、螺母42；

弹簧5；

第一配合件62；

长度方向L、宽度方向W、竖直方向Z。

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。

图1-图10为本发明一实施例提供的附图，其中图1-图8为换电设备的结构示意图，图9、图10为换电控制方法的步骤流程图。

换电设备1000用于对电动车辆的电池包进行更换。如图1-图8所示，换电设备1000包括换电设备主体1、电池托盘2、第一定位件311、第二定位件312、第一检测元件331、第二检测元件332。

其中，电池托盘2用于承载电池包；如图1-图3所示，电池托盘2为回型结构，电池托盘2通过弹性安装件浮动连接在换电设备主体1上，在本实施例中，浮动安装件具体包括四个弹簧5，从而使电池托盘2能相对换电设备主体1升降。

如图7-图8所示，第一定位件311设置在换电设备主体1上，第一定位件311用于与电动车辆上的第一配合件62进行配合，以对电动车辆进行定位；具体地，第一配合件62可以固定在电动车辆的底盘上或电池包上。第一检测元件331用于检测第一配合件和第一定位件311是否配合到位，以检测电池包和换电设备主体1的相对位置是否满足电池包更换的要求。在其他实施例中，第一配合件也可以设置在电动车辆的其他部位。

如图2-图5所示，换电设备主体1上设有第二定位件312，电池托盘2上设有与第二定位件312相配合的第二配合件322，第二检测元件332用于检测第二定位件312和第二配合件322的距离以确定电池托盘2是否位于预设位置。第二检测元件332用于检测电池托盘2是否位于预设位置。

在电池包更换过程中，电池包可相对换电设备主体1运动，通过第一检测元件331检测第一配合件和第一定位件311是否配合到位，以检测电池包与换电设备主体1之间的相对位置是否满足电池包更换过程中的要求；电池托盘2能相对换电设备主体1升降，通过第二检测元件332检测电池托盘2的位置是否满足电池包更换过程中的要求。在电池包更换过程中，电动车辆的电池包、电池托盘2、换电设备主体1均可以发生相对运动，通过两组不同的检测信号以判断是否符合电动车辆的电池包更换条件，提高各零部件之间相对位置关系判断的准确性，进而更准确地控制电动车辆的电池包更换过程。

在本实施例中，回型的电池托盘2通过弹簧5浮动设置在换电设备主体1上。在其他实施例中，电池托盘2的形状可以和本实施例不同，电池托盘2也可以通过其他形式的弹性安装件，或通过其他结构与换电设备主体1连接，使电池托盘2能相对换电设备主体1浮动。

在本实施例中，通过在换电设备1000本体上设置第二定位件312，在电池托盘2上设置第二配合件322，第二检测元件332通过检测第二定位件312和第二配合件322的相对距离以获得换电设备主体1和电池托盘2的相对位置关系。在其他实施例中，第二检测元件332也可以直接检测电池托盘2的位置，或是通过检测其他零部件的位置以间接获得电池托盘2的位置信息。

图7、图8所示，第一定位件311为内凹形结构，第一配合件的形状为与第一定位件311的形状相配合的外凸形。具体地，第一定位件311上开设有朝向换电设备1000本体凹陷的第二容纳区域342，第二容纳区域342用于容纳第一配合件；第二容纳区域342内开设有朝向换电设备1000本体凹陷的第三容纳区域343，第三容纳区域343用于容纳第一检测元件331。

如图4、图5所示第二定位件312为内凹形结构，第二配合件322的形状为与第二定位件312的形状相配合的外凸形。具体地第二定位件312上开设有朝向换电设备1000本体凹陷的第一容纳区域341，第一容纳区域341用于容纳第二配合件322。

第一定位件311和第一配合件、第二定位件312和第二配合件322采用凹凸结构配合，结构简单可靠，同时凹凸配合结构还起到限位作用。在电池包更换过程中，当第一配合件和第一定位件311卡的凹凸结构卡合到位后，可避免电池包和换电设备主体1继续相对运动损坏换电设备1000或电池包；当第二配合件322和第二定位件312的凹凸结构卡合到位后，可避免电池托盘2和换电设备主体1继续相对运动损坏换电设备或电池包。

在其他实施例中，也可以是第一定位件311和第二定位件312采用外凸形结构，第一配合件和第二配合件322采用内凹形结构。在其他实施例中，第一定位件311和第一配合件、第二定位件312和第二配合件322也可以采用除凹凸结构外的其他结构，只要能用于检测电动车辆和换电设备1000本体、电池托盘2和换电设备1000本体之间的相对位置即可。

在本实施例中，第三容纳区域343为第二容纳区域342内进一步的凹形区域，第一检测元件331设置在第三容纳区域343，避免其他零部件影响到第一检测元件331的检测结果，提高换电设备1000的可靠性。第一检测元件331设置在第一定位件311上，即设置在换电设备主体1上，便于第一检测元件331与换电设备主体1上的零部件连接。在其他实施例中，第一检测元件331的位置也可以和本实施例不同，只要能实现检测第一定位件311和第一配合件是否配合到位即可。

如图2、图7、图8所示，第一定位件311的第二容纳区域342具有供第二配合件322进入的开口端35，第二容纳区域342的内壁靠近开口端35处具有相对倾斜设置的两个导向面36；沿着远离换电设备1000本体的方向，两个导向面36逐渐远离。

如图2、图5所示，第二定位件312的第一容纳区域341具有供第二配合件322进入的开口端35，第一容纳区域341的内壁靠近开口端35处具有相对倾斜设置的两个导向面36；沿着远离换电设备1000本体的方向，两个导向面36逐渐远离。

第一定位件311和第二定位件312上开口端35的导向面36呈向外张开的喇叭形，以起到导向作用，便于凸形的第一配合件落入凹形的第一定位件311的第二容纳区域342内，凸形的第二配合件322落入凹形的第二定位件312的第一容纳区域341内。

如图4-图6所示，第二检测元件332设置在换电设备主体1上，并沿水平方向靠近第二定位件312设置，图1中长度方向L和宽度方向W两个维度共同构成水平方向；换电设备1000还包括调节组件4，调节组件4用于调节第二检测元件332相对第二定位件312的位置。调节组件4包括安装板41与螺母42，安装板41上开设有腰形孔411，第二检测元件332为与螺母42相配合的螺纹杆，第二检测元件332穿设于腰形孔411，并通过拧紧螺栓将第二检测元件332固定在安装板41上。

在本实施例中，第二检测元件332的位置可调，通过调节组件4调节第二检测元件332相对第二定位件312的位置，以调节第二检测元件332的检测范围，以更好适应不同型号的电动汽车或电池包。同时，通过调节第二检测元件332的位置还可以避免第二配合件322在相对第二定位件312运动的过程中触碰到第二检测元件332，从而避免第二配合件322和电池托盘2作用在第二检测元件332上导致第二检测元件332损坏。

调节组件4采用螺纹调节实现第二检测元件332的位置调节，螺纹调节方式简单可靠，且螺纹连接方式具有自锁功能。第二检测元件332穿设于腰型孔，第二检测元件332可沿垂直于腰型孔的方向移动，即沿长度方向L调节，也可以沿腰型孔的长度方向移动，即沿竖直方向Z调节，使得第二检测元件332的位置调节灵活。

在本实施例中，第二检测元件332可移动地安装在调节组件4上，在对第二检测元件332的位置进行调节时，直接移动第二检测元件332实现调节，调节方式简单可靠。在其他实施例中，第二检测元件332也可以固定在调节组件4上，通过移动调节组件4的零件带动第二检测元件332运动以实现调节。在其他实施例中，调节组件4也可以用于调节第二定位件312和第二配合件322的位置，以调节第二检测元件332相对第二定位件312的位置。

在本实施例中，第一检测元件331和第二检测元件332均为接近式开关传感器。其中第一检测元件331为扁平式接近传感器，便于第一检测元件331固定在第一定位件311的第三容纳区域343内；第一检测元件331的形状为扁平式，第三容纳区域343的深度设置得较浅就能完全容纳第一检测元件331，以避免第三容纳区域343过深对第一定位件的强度造成影响。第一定位件311和第一配合件相互接近时，第一检测元件331和第一配合件也相互接近，且间距变为预设间距时，此时第一检测元件331和第一配合件62并未接触，第一检测元件331感应到第一配合件，发出第一检测信号。第二检测元件332为圆柱形接近传感器，采用圆柱形的形状便于通过螺母等部件进行固定，第二检测元件332具体为螺纹金属感应开关，第二检测元件332和第二定位件312均固定在换电设备主体1上，在电池托盘2带动第二配合件322相对靠近第二定位件312时，第二配合件322也相对靠近第二检测元件332，且间距变为预设间距时，第二检测元件332感应到第二配合件322，发出第二检测信号。

在本实施例中，第一检测元件331和第二检测元件332均采用接近式开关，在第一配合件62还未碰到第一定位件311和第一检测元件331，第二配合件322还未碰到第二定位件312和第二检测元件332时就检测到并发出信号，便于在第一检测元件331检测到配合到位信号后控制电池包和换电设备1000本体停止相对运动，第二检测元件332检测到电池托盘2运动位于预设位置后控制电池托盘2和换电设备1000本体相对运动，避免相对运动过度导致换电设备1000、电池包、第一检测元件331或第二检测元件332损坏。

在其他实施例中，第一检测元件331和第二检测元件332也可以采用其他传感器，如接触式传感器，霍尔传感器，红外传感器等，只要能用于检测第一定位件311和第一配合件是否配合到位，电池托盘2是否位于预设位置即可。

将上述任一实施例中的换电设备1000应用到换电站中，即可得到零部件之间相对位置关系判断准确的换电站。关于如何将换电设备1000应用到换电站中，请参考现有技术。

如图9所示，本发明还提供一种换电控制方法，用于换电站内电动车辆的电池包更换，包括下述步骤：

S1、获取第一检测信号和第二检测信号；

S2、当根据第一检测信号判断出第一配合件和第一定位件配合到位，或根据第二检测信号判断出电池托盘位于预设位置时，控制电动车辆相对换电设备主体停止升降。

在其他实施例中，也可以只根据第一检测信号，或只根据第二检测信号控制电动车辆相对换电设备主体停止升降，相应地，在步骤S1中只需获取第一检测信号，或只需获取第二检测信号。

本实施例的换电站除了包括本实施例所述的换电设备1000，还包括控制设备、举升机构。举升机构用于升降电动车辆，举升机构包括用于升降电动车辆的前轮的前举升装置，和用于升降电动车辆的后轮的后举升装置。在举升机构升降电动车辆的过程中，电动车辆上的电池包也跟随电动车辆一起升降。

在本实施例中，在进行电池包更换时，换电设备的长度方向与电动车辆的长度方向相对应。控制设备与第一检测元件331和第二检测元件332均通信连接，第一检测元件331和第二检测元件332沿电动车辆的长度方向分布，且分别位于换电设备主体1的两侧，控制设备根据第一检测信号控制前举升装置工作，以及根据第二检测信号控制后举升装置工作。

具体地，如图10所示，在电动车辆的前轮升降到位时，即在第一定位件311和第一配合件配合到位时，第一检测元件331向控制设备发送第一检测信号，控制设备在收到第一检测信号后控制前举升装置停止升降；在电动车辆的后轮升降到位时，即在第二定位件312和第二配合件322配合到位时，第二检测元件332向控制设备发送第二检测信号，控制设备在收到第二检测信号后控制后举升装置停止升降。避免电动车辆前轮、后轮相对换电设备1000升降过度导致设备损坏，实现对电池包和换电设备主体1相对升降的闭环控制。

在本实施例中，电动车辆的前轮和后轮分别由前举升装置和后举升装置进行升降，降低对举升机构的要求。第一检测元件331的检测信号用于控制前轮的升降，第二检测元件332的检测信号用于控制后轮的升降，分别控制电动车辆的前轮升降和后轮升降，提高电池包更换过程的准确性和可靠性，避免电动车辆出现前后不平衡影响换电的情况。在其他实施例中，控制设备控制前举升装置和后举升装置的控制方法可以和本实施例的不同。

在电池包更换过程中，换电设备主体1的长度方向与电动车辆的长度方向对应；第一检测元件331和第二检测元件332沿换电设备主体1的长度方向分布，并分别位于换电设备主体1的两侧，以便于第一检测元件331尽量靠近前轮，第二检测元件332尽量靠近后轮，以提高举升机构控制的准确性。在其他实施例中，换电设备的长度方向与电动车辆的长度方向也可以不对应，能保证在电池包更换时，第一检测元件331和第二检测元件332分别靠近前后轮即可。

更具体地，如图1、图2所示，第一定位件311、第一检测元件331的数量均为两个，且一一对应，两个第一定位件311沿换电设备主体1的宽度方向分布且分别位于换电设备主体1的两侧，以便于两个第一检测元件331中，一个靠近左前轮，另一个右前轮。在其他实施例中，也可以是第一检测元件331对应后举升装置，第二检测元件332对应前举升装置。在其他实施例中，第一检测元件331和第二检测元件332在换电设备1000上的位置也可以和本实施例不同。

在本实施例中，两个第一检测元件331和一个第二检测元件332的连线形成一个三角形，基于三点确定一个平面的远离，通过呈三角形布置的三个检测元件检测电池包、电池托盘2和换电设备1000本体的相对运动，采用最少的检测元件获得最准确的位置信息。在其他实施例中，第一检测元件331和第二检测元件332的数量也可以和本实施例的不同。

在本实施例中，控制设备与第一检测元件331和第二检测元件332均通过有线连接，在其他实施例中，也可以采用无线连接。在其他实施例中，控制设备也可以只与第一检测元件331通信连接，或只与第二检测元件332通信连接。

在本实施例中，换电站还包括高度传感器，高度传感器可以通过检测电动车辆底盘和/或举升机构的位置以获取电动车辆的升降高度，高度传感器具体可以为激光传感器或红外传感器等。本实施例中的高度传感器可以包括第一高度传感器和第二高度传感器，其中，第一高度传感器设置在前举升装置上并用于检测前轮的举升高度，第二高度传感器设置在后举升装置上并用于检测后轮的举升高度，即通过第一高度传感器和第二高度传感器检测电动车辆前轮和后轮升降的实时高度。第一高度传感器、第二高度传感器均与控制设备通信连接，具体为有线连接。

正常情况下，在电动车辆的前轮升降至第一预设高度时，第一配合件和第一定位件311也相应配合到位；在电动车辆的后轮升降至第二预设高度时，第二配合件322和第二定位件312也相应配合到位。在本实施例中，第一预设高度与第二预设高度的数值相同，在其他可选的实施例中，第一预设高度与第二预设高度的数值也可以不同，以适应特殊的车型或电池包。具体地，换电站适用于不同的车型进行电池包更换，针对不同型号的电动车辆，也可以对应设置不同的预设高度，或者设置兼容多个车型的预设高度范围。

在本实施例中，在正常情况下，第一配合件和第一定位件311配合到位后，第一检测元件331发出第一检测信号，控制设备根据第一检测信号控制前举升装置停止升降，前轮并不会升降至第一预设高度。控制设备基于第一高度传感器的检测信号，在电动车辆的前轮升降至第一预设高度时，根据第一检测信号确定第一配合件和第一定位件311是否配合到位；若在电动车辆的前轮升降至第一预设高度时，控制设备还未收到第一配合件和第一定位件311配合到位的第一检测信号，说明升降机构或其他零部件故障，控制设备会发出第一错误信号以警示，并控制前举升机构停止升降，避免前举升装置继续运动导致设备损坏。

在正常情况下，第二配合件322和第二定位件312配合到位后，第二检测元件332发出第二检测信号，控制设备根据第二检测信号控制后举升装置停止升降，后轮并不会升降至第二预设高度。控制设备基于第二高度传感器的检测信号，在电动车辆的后轮升降至第二预设高度时，根据第二检测信号确定第二配合件322和第二定位件312是否配合到位；若在在电动车辆的后轮升降至第二预设高度时，控制设备还未收到第二配合件322和第二定位件312配合到位的第二检测信号，说明升降机构或其他零部件故障，控制设备会发出第二错误信号以警示，并控制后举升装置停止升降，避免后举升装置继续运动导致设备损坏。

在本实施例中，电动车辆的前轮和后轮分别由前举升装置和后举升装置进行升降，相应地，也采用了第一高度传感器和第二高度传感器分别检测前轮和后轮的实时高度，且设有前轮升降的第一预设高度和后轮升降的第二预设高度。

在其他实施例中，前轮和后轮也可以由一个举升装置进行举升，或是由多个举升装置进行举升；或是举升机构通过举升电动车辆的其他部位，如直接举升底盘，只要能实现电动车辆的升降以进行电池包的更换即可。

在其他实施例中，也可以只采用一个高度传感器，检测前举升装置或后举升装置的举升高度，或是通过检测电动车辆上其他零部件的位置以间接获得电动车辆的实时高度。在本实施例中，设立第一预设高度和第二预设高度，在其他实施例中，也可以只设置一个电动车辆升降的预设高度。在其他实施例中，电动车辆升降的预设高度的取值也可以和本实施例的不同，预设高度的取值只要能起到预防电动车辆相对换电设备1000升降过度即可。

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 (21)

1.一种换电设备，其用于对电动车辆的电池包进行更换，其特征在于，所述换电设备包括：

换电设备主体；

电池托盘，所述电池托盘浮动设置在所述换电设备主体上，并用于承载所述电池包；

第一定位件，所述第一定位件设置在所述换电设备主体上，所述第一定位件用于与所述电动车辆上的第一配合件进行配合，以对所述电动车辆进行定位；

第一检测元件，所述第一检测元件用于检测所述第一配合件和所述第一定位件是否配合到位；

第二检测元件，所述第二检测元件用于检测所述电池托盘是否位于预设位置。

2.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备主体上设有第二定位件，所述电池托盘上设有与所述第二定位件相配合的第二配合件，所述第二检测元件用于检测所述第二定位件和所述第二配合件的距离以确定所述电池托盘是否位于预设位置。

3.如权利要求2所述的换电设备，其特征在于，所述第二配合件为外凸或内凹形结构，所述第二定位件的形状与所述第二配合件的形状相配合。

4.如权利要求3所述的换电设备，其特征在于，所述第二定位件上开设有朝向换电设备本体凹陷的第一容纳区域，所述第一容纳区域用于所述容纳所述第二配合件。

5.如权利要求4所述的换电设备，其特征在于：所述第一容纳区域具有供所述第二配合件进入的开口端，所述第一容纳区域的内壁靠近所述开口端处具有相对倾斜设置的两个导向面；

沿着远离所述换电设备本体的方向，两个所述导向面逐渐远离。

6.如权利要求2所述的换电设备，其特征在于，所述第二检测元件设置在所述换电设备主体上，并沿水平方向靠近所述第二定位件设置，且在所述第二配合件和所述第二定位件的相对运动路径上，所述第二检测元件不与所述第二配合件相接触。

7.如权利要求2所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备还包括调节组件，所述调节组件用于调节所述第二检测元件相对所述第二定位件的位置。

8.如权利要求7所述的换电设备，其特征在于，所述调节组件设置在所述换电设备主体上，所述第二检测元件可移动地安装在所述调节组件上。

9.如权利要求8所述的换电设备，其特征在于，所述调节组件包括安装板与螺母，所述第二检测元件上具有与所述螺母相配合的外螺纹，所述安装板上开设有腰形孔，所述第二检测元件穿设于所述腰形孔，并通过所述螺母与所述安装板连接；所述第二检测元件在所述安装板上的安装位置可沿所述腰形孔的长度方向调节。

10.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述第二检测元件为圆柱形接近传感器。

11.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述电池托盘通过弹性安装件浮动设置在所述换电设备主体上。

12.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述第一定位件上开设有朝向换电设备本体凹陷的第二容纳区域，所述第二容纳区域用于所述容纳所述第一配合件；所述第二容纳区域内开设有朝向换电设备本体凹陷的第三容纳区域，所述第三容纳区域用于容纳所述第一检测元件。

13.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述第一检测元件为扁平式接近传感器。

14.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述第一定位件的数量至少为两个，两个所述第一定位件沿所述换电设备主体的宽度方向分布且分别位于所述换电设备主体的两侧；所述第一检测元件至少用于检测其中一个所述第一配合件和所述第一定位件是否配合到位。

15.一种换电站，其特征在于，其包括权利要求1-14中任一项所述的换电设备以及控制设备，所述控制设备与所述第一检测元件和/或所述第二检测元件通信连接，

所述控制设备用于根据所述第一检测元件的第一检测信号判断所述第一配合件和所述第一定位件是否配合到位；

和/或根据所述第二检测元件的第二检测信号判断所述电池托盘是否位于预设位置。

16.如权利要求15所述的换电站，其特征在于，所述换电站还包括用于升降所述电动车辆的举升机构，所述控制设备用于根据所述第一检测信号和/或所述第二检测信号控制所述举升机构工作。

17.如权利要求16所述的换电站，其特征在于，所述举升机构包括用于升降所述电动车辆的前轮的前举升装置，和用于升降所述电动车辆的后轮的后举升装置；

所述第一检测元件和所述第二检测元件沿所述电动车辆的长度方向分布，且分别位于所述换电设备主体的两侧，所述控制设备用于根据所述第一检测信号控制所述前举升装置工作，以及根据所述第二检测信号控制所述后举升装置工作。

18.如权利要求15所述的换电站，其特征在于，所述换电站还包括用于检测所述电动车辆升降高度的高度传感器，所述高度传感器和所述控制设备通信连接；所述控制设备基于所述高度传感器的检测信号，在所述电动车辆升降至预设高度时，根据所述第一检测信号确定所述第一配合件和所述第一定位件是否配合到位；和/或根据所述第二检测信号判断所述电池托盘是否位于预设位置。

19.一种换电控制方法，其特征在于，其采用如权利要求15-18任一项所述的换电站，所述换电控制方法包括以下步骤：

获取所述第一检测信号和/或所述第二检测信号；

当根据所述第一检测信号判断出所述第一配合件和所述第一定位件配合到位，和/或根据第二检测信号判断出所述电池托盘位于预设位置时，控制所述电动车辆相对所述换电设备主体停止升降。

20.如权利要求19所述的换电控制方法，其特征在于，所述换电站包括用于升降所述电动车辆的前轮的前举升装置，和用于升降所述电动车辆的后轮的后举升装置；所述第一检测元件和所述第二检测元件沿所述电动车辆的长度方向分布，且分别位于所述换电设备主体的两侧；

所述控制所述电动车辆相对所述换电设备主体停止升降的步骤包括：

当根据第一检测信号判断出所述第一配合件和所述第一定位件配合到位时，控制所述前举升装置相对所述换电设备主体停止升降；

当根据所述第二检测信号判断出所述电池托盘位于预设位置时，控制所述后举升装置相对所述换电设备主体停止升降。

21.如权利要求19所述的换电控制方法，其特征在于，所述换电控制方法还包括以下步骤：

获取所述电动车辆升降的实时高度；

当所述实时高度到达所述电动车辆升降到位的预设高度时，若根据所述第一检测信号判断出所述第一配合件和所述第一定位件未配合到位，则发出第一错误信号；

和/或当所述实时高度到达所述电动车辆升降到位的预设高度时，若根据第二检测信号判断出所述电池托盘未位于预设位置，则发出第二错误信号。

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