CN115817261A - 电池包托盘装置、电池包和穿梭式换电设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池包托盘装置、电池包和穿梭式换电设备，电池包托盘装置用于设置在穿梭式换电设备上，以承载电池包，电池包托盘装置包括托盘本体和限位机构，托盘本体用于放置电池包，托盘本体具有朝向电池包的放置面；限位机构包括多个设置于放置面的限位块，限位块用于伸入设置在电池包的限位孔中，每个限位块用于限制电池包在放置面内的一个方向上的移动，多个限位块用于从不在同一直线上的两个不同方向限制电池包在放置面内移动。从而避免电池包发生移位而导致电池包和电动车辆的底盘对不准的情况，提高了电池包的放置稳定性；另一方面，限位块也提高了电池包相对于托盘本体或相对于电动车辆底盘的位置准确度。

Description

电池包托盘装置、电池包和穿梭式换电设备

技术领域

本发明涉及换电技术领域，特别涉及一种电池包托盘装置、电池包和穿梭式换电设备。

背景技术

目前的电动汽车主要包括直充式和快换式两种。由于受充电时间和地点的限制，目前很多新能源电动汽车逐步采用快速更换电池包的模式进行能源补给。由于电池包的重量的限制，无法通过人力进行拆卸更换，这就需要一个换电设备对电动汽车的电池包进行更换。

目前，小型乘用车的快换技术发展最为成熟，乘用车的电池都固定在车辆的底盘上，因此，进行电池包更换时，也需要专用的换电设备移动至车辆底部，以进行电池拆卸或安装——即底盘式换电。而且，由于乘用车重量较小，电池包的体积也相对较小，电池更换的操作性非常便利。

然而，针对大型车辆而言，例如重卡或轻卡等车型，车体以及载货重量很大，导致大型车辆对电池包的容量需求较高，必须足够大容量的电能才能够支持大型车辆行驶百来公里，这也导致大型车辆的电池包重量和体积都较大。因此，现有技术中，新能源系列的大型车辆都是通过顶吊的方式将较大的电池集装箱固定在车辆的大梁上。这种方式在驾驶员和车辆安全方面存在一定的隐患，而且吊装相关的设备占用空间大，对场地要求高。

因此，针对大型车辆，急需一种更安全可靠、易于普及的换电模式，例如，采用乘用车的底盘式换电模式。然而如果电池包在换电设备更换电池包出现电池包移位，会导致换电效率降低，甚至在严重的情况下无法完成换电，对于质量和体积较大的大容量电池包，如果电池包在换电设备上产生移位，甚至可能诱发安全事故。现有技术中通常使用定位销等定位结构对电池包在换电设备上进行定位，然而现有的定位结构对其自身以及电池包上与其相匹配的箱端定位结构的装配精度要求较高，提升了装配复杂度，增加了成本；另外现有的定位结构对电池包放置在换电设备上时的结合精度要求也较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服上述现有技术存在的至少一种缺陷，提供一种电池包托盘装置、电池包和穿梭式换电设备。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种电池包托盘装置，用于设置在穿梭式换电设备上，以承载电池包，包括：

托盘本体，用于放置电池包，并具有朝向所述电池包的放置面；

限位机构，包括多个设置于所述放置面的限位块，所述限位块用于伸入设置在所述电池包的限位孔中，每个所述限位块用于限制所述电池包在所述放置面内的一个方向上的移动，多个所述限位块用于从不在同一直线上的至少两个不同方向限制所述电池包在所述放置面内移动。

在本方案中，通过在托盘本体上设置多个限位块，当电池包放置在托盘本体上后，限位块能够限制电池包相对于托盘本体发生移位；同时利用多个限位块分别从不在同一直线上的两个不同方向限制电池包相对于托盘本体移动，进一步避免电池包发生移位而导致电池包和电动车辆的底盘对不准的情况，提高了电池包的放置稳定性；另一方面，限位块也提高了电池包相对于托盘本体或相对于电动车辆底盘的位置准确度。而且由于限位块仅限定电池包在一个方向上的移动，因此，在进行限位块在托盘本体上的安装以及限位孔在电池包上设置时，只用考虑限位方向上的装配精度即可，降低了在其他方向上的装配精度要求，装配更加简单，成本也更低，电池包在被放置到托盘本体的过程中也更容易与限位机构相结合。

本发明中，不在同一直线上是指：不在同一方向上也不在相反方向上。

较佳地，所述限位机构的多个所述限位块中：

至少一个所述限位块被设置为用于限制所述电池包在所述放置面内沿第一方向移动；

至少另外一个所述限位块被设置为用于限制所述电池包在所述放置面内沿第二方向移动，所述第二方向垂直于所述第一方向。

在本方案中，采用上述结构，分别从两个相互垂直的方向对电池包进行限位，进一步提高了电池包的放置稳定性和位置准确度。

较佳地，所述限位机构包括四个所述限位块，其中：

两个所述限位块分别为第一方向限位块，分别用于限制所述电池包在所述放置面内沿第一方向移动，两个所述第一方向限位块间隔设置；

另外两个所述限位块分别为第二方向限位块，分别用于限制所述电池包在所述放置面内沿所述第二方向移动，两个所述第二方向限位块间隔设置。

在本方案中，采用上述结构，一方面，相比一个限位块，本实施例的限位效果更好，在换电设备移动的过程中能够有效提高电池包的稳定性，另一方面，相比更多个限位块，本实施例在安装时更便于将限位块与电池包的限位孔对准。

较佳地，两个所述第一方向限位块具有平行的限位面，和/或，两个所述第二方向限位块具有在同一个平面内的限位面；

所述限位面为所述限位块上用于与所述限位孔定位的基准面。

在本方案中，采用上述结构，使得第一方向限位块与第二方向限位块可以采用相同的结构，仅通过布置方式即可改变限位的方向，提高了部件的通用化程度，降低了成本；另一方面，采用面与面相抵的方式，具有贴合性更高的特点，有利于提高电池包的稳定性。

较佳地，四个所述限位块设置于所述托盘本体的四个角部区域。

在本方案中，若四个限位块距离太近，则会出现限位块作用于电池包的力太过集而导致损坏电池包的问题；若四个限位块距离太远，则会出现限位效果不佳的问题；本方案将限位块较为分开布置，克服了前述问题。

较佳地，所述第一方向为所述穿梭式换电设备的行走方向或垂直于所述穿梭式换电设备行走方向。

在本方案中，在穿梭式换电设备的移动方向上对电池包进行限位有利于避免电池包在惯性作用下产生移位；穿梭式换电设备移动到位后，需要横向将电池包移动一定距离使得电池包锁止于电动汽车的底盘上，因此再横向对电池包进行限位有利于避免横向移动时电池包与托盘产生相对滑动。

较佳地，所述限位块包括限位部，所述限位部自所述托盘本体的表面朝远离所述托盘本体的方向延伸，以插入所述限位孔；

所述限位部具有限位面，所述限位面为所述限位块上用于与所述限位孔定位的基准面，所述限位块仅有所述限位面在所述电池包被放置于所述托盘本体上时能够与所述限位孔内的侧壁配合实现定位。

在本方案中，采用上述结构，在加工时仅需保证限位面的尺寸与限位孔的尺寸相匹配，保证限位面的加工精度，从而减少了加工步骤，另一方面，由于其余面不具有限位作用，可将其尺寸加工为小于限位孔的尺寸，从而在安装时更容易插入限位孔内，提高了安装效率。

较佳地，所述限位部具有两个相对设置的限位面，至少一个所述限位面在所述电池包被放置于所述托盘本体上时能够与所述限位孔的内壁配合实现定位。

在本方案中，采用相对设置的两个限位面可以对一条直线上相背的两个方向分别实现限位，如此设置的限位效果更佳。

较佳地，所述限位部呈多棱柱体状，所述限位部的两个所述限位面形成于所述限位部的两个相对设置的侧面。

在本方案中，采用上述结构，一方面便于设置不同朝向的限位面，另一方面结构简单、便于加工。

较佳地，呈多棱柱体状的所述限位部的两相邻侧面之间平滑过渡。

在本方案中，采用上述结构，一方面，避免了相邻侧面之间太过锋利会损坏电池包，保证了电池包的使用寿命；另一方面，平滑过渡也起到导向作用，使得限位部更容易插入限位孔。

较佳地，所述限位块还包括导向部，所述导向部自所述限位部的顶部沿所述限位部的延伸方向延伸，所述导向部的截面的宽度沿所述导向部的延伸方向逐渐减小。

在本方案中，采用上述结构，使得限位块在插入限位孔的过程中，导向部先接触并进入到限位孔，随后再是限位部进入限位孔，从而当限位块与限位孔未对准时，利用上窄下宽的导向部使得限位部能顺利地插入限位孔内。

较佳地，所述托盘本体设有供解锁件穿过的通孔。

在本方案中，采用上述结构，解锁件可以穿过托盘本体解锁电池包，有利于提高换电设备的整体结构的紧凑性。

较佳地，所述托盘本体可相对于所述解锁件在所述放置面所在平面内移动，所述解锁件与所述通孔的内壁间隙配合。

在本方案中，采用上述结构，使得当托盘本体移动时，解锁件与托盘本体上的通孔不会产生干涉。

较佳地，所述托盘本体包括间隔设置的两个子托盘以及连接于两个所述子托盘之间的若干连接板；所述限位机构的多个限位块分布于两个所述子托盘上。

在本方案中，采用上述结构，相比整块大面积托盘，降低了托盘的重量；另一方面，两个子托盘之间的间隔也便于观察托盘本体下方的结构，和/或布置传感器，例如用于检测电池包是否被放置到托盘本体上的接近开关等。

较佳地，所述子托盘的背离所述电池包的一面设有第一加强件和第二加强件，所述第一加强件沿所述托盘本体的横向延伸，所述第二加强件沿所述托盘本体的纵向延伸，所述第一加强件与所述第二加强件交叉连接；

和/或，所述子托盘与所述连接板的连接处内侧设有第三加强件，所述第三加强件相邻两侧面分别连接于相应的所述子托盘和所述连接板；

和/或，所述连接板背离所述电池包的一面设有第四加强件；

和/或，所述子托盘远离所述连接板的一侧具有角部切角。

在本方案中，采用上述结构，从而加强了两个子托盘的承重能力和结构稳固性；加强了子托盘与所述连接板的连接处的结构强度；加强了连接板的承重能力和结构稳固性；减弱了托盘本体角部的锋利程度，避免了与电池包碰撞损坏电池包的情况，也解决了应力集中的问题，使得托盘本体不易变形。

较佳地，所述托盘本体设有限位块安装孔，所述限位块插入所述限位块安装孔并与所述托盘本体焊接连接；

和/或，所述托盘本体背离所述电池包的一面设有向远离所述电池包方向延伸的多个立柱，用于所述托盘本体的安装；优选所述托盘本体设有立柱安装孔，所述立柱插入所述立柱安装孔并与所述托盘本体焊接连接；

和/或，所述托盘本体背离所述电池包的一面设有定位板，所述定位板用于与定位槽配合实现所述托盘本体的定位；优选所述定位板与所述托盘本体焊接连接。

在本方案中，采用上述结构，便于限位块的安装及定位；通过立柱更便于将托盘本体安装于换电设备上使得托盘本体；通过定位板和定位槽使得当换电设备移动，托盘本体也随着一同移动，实现调整电池包于电动汽车底盘的相对位置。

一种电池包，所述电池包具有朝向电池包托盘装置的抵接面，所述抵接面设有多个限位孔，所述限位孔自所述抵接面向所述电池包内部凹陷，一个所述限位孔用于与一个设置于所述电池包托盘装置上的限位块配合限定所述电池包在所述放置面内一个方向上的移动，多个所述限位孔分别与多个所述限位块配合以从不在同一直线上的至少两个不同方向限制所述电池包在所述放置面内移动。

在本方案中，通过在电池包的与电池包托盘装置的抵接面上设置限位孔，当电池包放置于托盘本体上后，限位块和限位孔的配合分别从不在同一直线上的两个不同方向限制电池包相对于托盘本体移动，进一步避免电池包发生移位而导致电池包和电动车辆的底盘对不准的情况，提高了更换电池包时的效率；另一方面，限位块和限位孔的配合也提高了电池包相对于托盘本体或相对于电动车辆底盘的位置准确度。且一个限位孔也仅限定电池包一个方向的自由度，在其余方向上限位孔不具有限位作用，从而在进行限位块在托盘本体上的安装以及限位孔在电池包上的设置时，只用考虑限位方向上的装配精度即可，降低了在其他方向上的装配精度要求，装配更加简单，成本也更低，电池包在放置到托盘本体的过程中也更容易与限位机构相结合。

较佳地，所述限位孔由嵌于所述电池包底部的筒状结构形成。

在本方案中，由于限位孔与限位块配合的壁面有加工精度和加工尺寸的要求，因此相较于在电池包上加工限位孔，本实施例的先加工多个筒状结构，再将多个筒状结构嵌入电池包底部的方式，更便于加工。

较佳地，所述电池包包括多个并排间隔设置的电池模块和连接于相邻两个所述电池模块之间的箱端锁止模块，相邻两个所述电池模块之间连接有连接梁，所述限位孔通过所述连接梁设置于电池包的底部。

本方案中，通过将限位孔设置在相邻两个电池模块之间设置有箱端锁止模块的位置，是因为此处作为电池包与电动汽车连接之处，强度较高、加工和装配精度也较高，因此，限位孔的装配精度也更容易保证。而且将限位孔设置在此处也不会额外侵占电池模块内部的空间，有利于电池模块内部的布局和提升电池能量密度。

较佳地，所述箱端锁止模块的底面与连接于所述箱端锁止模块两侧的所述电池模块的底面之间具有间隔以形成向所述电池包内部凹陷的沟槽，所述连接梁设置于所述沟槽内；

和/或，所述连接梁上端面抵接于所述箱端锁止模块的底面并通过紧固件固连，所述连接梁的两侧面分别抵接于相邻两个所述电池模块的侧面。

在本方案中，连接梁设置于所述沟槽内，从而一方面利用连接梁实现了连接两侧电池模块，加强了结构强度，另一方面，沟槽为连接梁提供了空间，使得电池包的底面更平整，使得电池包放置于托盘本体后更平稳。另外将连接梁与箱端锁止模块连接，互为加强，也进一步提升了二者的定位精度。

本发明中，每个电池模块具有一个或多个电池模组，还可具有必不可少的控制部件。

一种穿梭式换电设备，包括换电设备主体，还包括如上述中任一所述的电池包托盘装置，所述托盘本体背离所述电池包的一面与所述换电设备主体浮动连接。

在本方案中，采用上述结构，从而减少了托盘本体与电池包之间的硬碰撞，减少了托盘本体的磨损和电池包损坏的情况；同时若电动车辆的底盘存在一定倾角，如此安装使得电池包和的电动车辆的底盘更贴合，提高了换电的可靠性。

较佳地，所述换电设备主体包括用于驱动所述换电设备移动的行走驱动部、用于放置电池包的电池安装部以及放置于所述行走驱动部上并用于带动所述电池安装部升降的举升部，所述电池安装部具有安装部主体，所述托盘本体背离所述电池包的一面与所述安装部主体浮动连接。

在本方案中，采用上述结构，实现了自动更换电动车辆的电池包，提高了便利性。

本发明的积极进步效果在于：

本发明通过在托盘本体上设置多个限位块，当电池包放置在托盘本体上后，限位块能够限制电池包相对于托盘本体发生移位；同时利用多个限位块分别从不在同一直线上的两个不同方向限制电池包相对于托盘本体移动，进一步避免电池包发生移位而导致电池包和电动车辆的底盘对不准的情况，提高了电池包的放置稳定性；另一方面，限位块也提高了电池包相对于托盘本体或相对于电动车辆底盘的位置准确度。而且由于限位块仅限定电池包在一个方向上的移动，因此，在进行限位块在托盘上的安装以及限位孔在电池包上的设置时，只用考虑限位方向上的装配精度即可，降低了在其他方向上的装配精度要求，装配更加简单，成本也更低，电池包在被放置到托盘本体的过程中也更容易与限位机构相结合。

附图说明

图1为本发明实施例1的电池包托盘装置的结构示意图。

图2为图1中的A部放大图。

图3为图1的背面结构示意图。

图4为本发明实施例1的电池包托盘装置浮动连接的结构示意图。

图5为本发明实施例2的电池包的结构示意图。

图6为图5的另一视角结构示意图。

图7为图6中顶杆机构的结构示意图。

图8为本发明实施例3的穿梭式换电设备的结构示意图。

图9为本发明实施例3中安装有电池包的电动车辆的底盘结构示意图。

图10为图9中车身支架的结构示意图。

图11为图8的穿梭式换电设备中解锁件的结构示意图。

附图标记说明

电池包300

限位孔301

抵接面302

电池模块303

箱端锁止模块304

连接梁305

穿梭式换电设备200

行走驱动部201

电池安装部202

举升部203

电池包托盘装置100

托盘本体1

放置面11

通孔12

子托盘13

第一加强件131

第二加强件132

第三加强件133

连接板14

立柱15

定位板16

弹性件17

限位机构2

限位块21

第一方向限位块211

第二方向限位块212

限位面213

限位部214

导向部215

第一导向面2151

第二导向面2152

车身纵梁20

车身支架30

锁止机构40

顶杆机构4

顶杆41

解锁件5

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

如图1-图4所示，本实施例公开了一种电池包托盘装置100，电池包托盘装置100用于设置在穿梭式换电设备200上，以承载电池包300，电池包托盘装置100包括托盘本体1和限位机构2，托盘本体1用于放置电池包300，托盘本体1具有朝向电池包300的放置面11；限位机构2包括多个设置于放置面11的限位块21，限位块21用于伸入设置在电池包300的限位孔301中，每个限位块21用于限制电池包300在放置面11内的一个方向上的移动，多个限位块21用于从不在同一直线上的两个不同方向限制电池包300在放置面11内移动。

通过在托盘本体1上设置多个限位块21，当电池包300放置在托盘本体1上后，限位块21能够限制电池包300相对于托盘本体1发生移位；同时利用多个限位块21分别从不在同一直线上的两个不同方向限制电池包300相对于托盘本体1移动，进一步避免电池包300发生移位而导致电池包300和电动车辆的底盘对不准的情况，提高了电池包300的放置稳定性；另一方面，限位块21也提高了电池包300相对于托盘本体1或相对于电动车辆底盘的位置准确度。而且由于限位块21仅限定电池包300在一个方向上的移动，因此，在进行限位块21在托盘本体1上的安装以及限位孔301在电池包300上的设置时，只用考虑限位方向上的装配精度即可，降低了在其他方向上的装配精度要求，装配更加简单，成本也更低，电池包300在被放置到托盘本体1的过程中也更容易与限位机构2相结合。

本发明中，不在同一直线上是指：不在同一方向上也不在相反方向上。

限位机构2的多个限位块21中：至少一个限位块21被设置为用于限制电池包300在放置面11内沿第一方向移动，即图1中的X方向；至少另外一个限位块21被设置为用于限制电池包300在放置面11内沿第二方向移动，即图1中的Y方向，第二方向垂直于第一方向。分别从两个相互垂直的方向对电池包300进行限位，进一步提高了电池包300的放置稳定性和位置准确度。其中，用于限制电池包300沿第一方向移动的限位块21，在第二方向上可以不具有限位效果，同理，用于限制电池包300沿第二方向移动的限位块21在第一方向上可以不具有限位效果，如此在加工时仅需保证限位块21一个方向上的尺寸加工精度，另一方面在安装时也更容易插入电池包300的限位孔301内。

在本实施例中，限位机构2包括四个限位块21，其中：两个限位块21分别为第一方向限位块211，分别用于限制电池包300在放置面11内沿第一方向移动，两个第一方向限位块211间隔设置；另外两个限位块21分别为第二方向限位块212，分别用于限制电池包300在放置面11内沿第二方向移动，两个第二方向限位块212间隔设置。电池包300第一方向和第二方向的移动分别利用两个间隔设置的限位块21限制，一方面，相比一个限位块21，本实施例的限位效果更好，在换电设备移动的过程中能够有效提高电池包300的稳定性，另一方面，相比更多个限位块21，本实施例在安装时更便于将限位块21与电池包300的限位孔301对准。

若四个限位块21距离太近，则会出现限位块21作用于电池包300的力太过集而导致损坏电池包300的问题；若四个限位块21距离太远，则会出现限位效果不佳的问题。因此，在本实施例中，四个限位块21设置于托盘本体1的四个角部区域。

两个第一方向限位块211具有平行的限位面213，两个第二方向限位块212具有在同一个平面内的限位面213；限位面213为限位块21上用于与限位孔301定位的基准面。采用上述布置方式，使得第一方向限位块211与第二方向限位块212可以采用相同的结构，仅通过布置方式即可改变限位的方向，提高了部件的通用化程度，降低了成本。在本实施例中，第二方向限位块212由第一方向限位块211以竖直设置的直线为旋转中心旋转90°后形成，如此在生产时仅需加工一种限位块21，却巧妙地实现了在两个不同方向限制电池包300移动。在其他的实施例中，也可以将第一方向限位块211旋转其他任意角度。另一方面，采用面与面相抵的方式，具有贴合性更高的特点，有利于提高电池包300的稳定性。

如图1和图8所示，在本实施例中，第一方向(即图1中的X方向)为穿梭式换电设备200的行走方向，第二方向(即图1中的Y方向)为垂直于穿梭式换电设备200行走方向的方向。在其他的实施例中，第一方向可以为垂直于穿梭式换电设备200行走方向的方向，第一方向可以为穿梭式换电设备200的行走方向。由于在换电时穿梭式换电设备200带着电池包300移动至电动汽车底盘的下方，因此在穿梭式换电设备200的移动方向上对电池包300进行限位有利于避免电池包300在惯性作用下产生移位；穿梭式换电设备200移动到位后，需要横向将电池包300移动一定距离使得电池包300锁止于电动汽车的底盘上，因此再横向对电池包300进行限位有利于避免横向移动时电池包300与托盘本体1产生相对滑动。

具体的，如图2所示，限位块21包括限位部214，限位部214自托盘本体1的表面朝远离托盘本体1的方向延伸，以插入限位孔301；限位部214具有限位面213，限位面213为限位块21上用于与限位孔301定位的基准面，限位块21仅有限位面213在电池包300被放置于托盘本体1上时能够与限位孔301内的侧壁配合实现定位。其中，当电池包300放置于托盘本体1上时，限位块21的限位面213与限位孔301的侧壁相贴合，以避免电池包300在限位块21的限位面213方向上产生移位；限位块21的限位面213与限位孔301的侧壁相贴合后，限位块21的其余面可开放自由度，即其余面不与限位孔301的内壁相贴合，如此在加工时仅需保证限位面213的尺寸与限位孔301的尺寸相匹配，保证限位面213的加工精度，从而减少了加工步骤，另一方面，由于其余面不具有限位作用，可将其尺寸加工为小于限位孔301的尺寸，从而在安装时更容易插入限位孔301内，提高了安装效率。

在本实施例中，限位部214具有两个相对设置的限位面213，两个限位面213在电池包300被放置于托盘本体1上时能够与限位孔301的内壁配合实现定位。采用相对设置的两个限位面213可以对一条直线上相背的两个方向分别实现限位，如此设置的限位效果更佳。在其他的实施例中，可以利用限位块21上的一个限位面213与限位孔301的内壁相贴合实现定位；还可以利用限位块21上的三个或四个或更多个限位面213与限位孔301的内壁相贴合实现定位。

具体的，限位部214呈多棱柱体状，限位部214的两个限位面213形成于限位部214的两个相对设置的侧面。如此一方面便于设置不同朝向的限位面213，另一方面结构简单、便于加工。在本实施例中，限位部214为长方体形状，由于本实施例中的限位块21用于限制电池包300在两个相互垂直的方向上的位移，因此利用长方体形状的限位块21，在对限位块21进行旋转时，更便于对角度定位，从而对加工和安装提供了便利。

进一步的，呈多棱柱体状的限位部214的两相邻侧面之间平滑过渡。一方面，避免了相邻侧面之间太过锋利会损坏电池包300，保证了电池包300的使用寿命；另一方面，平滑过渡也起到导向作用，使得限位部214更容易插入限位孔301，避免不具有限位作用的其他面对限位面213产生干涉。在本实施例中，平滑过渡是指在相邻侧面之间设置弧形连接面。

如图2所示，限位块21还包括导向部215，导向部215自限位部214的顶部沿限位部214的延伸方向延伸，导向部215的截面的宽度沿导向部215的延伸方向逐渐减小。在限位部214的上方设置导向部215，使得限位块21在插入限位孔301的过程中，导向部215先接触并进入到限位孔301，随后再是限位部214进入限位孔301，从而当限位块21与限位孔301未对准时，利用上窄下宽的导向部215使得限位部214能顺利地插入限位孔301内。

具体的，导向部215具有两个相对设置的第一导向面2151，第一导向面2151自限位面213处的限位部214顶端边缘向靠近限位部214的中心轴线的方向延伸。导向部215具有第二导向面2152，第二导向面2152自限位面213之外的限位部214顶端边缘向靠近限位部214的中心轴线的方向延伸，相邻导向面之间平滑过渡。由于在限位孔301的周向上，限位块21和限位孔301的位置会存在偏差，从而利用第一导向面2151和第二导向面2152能够保证限位孔301顺利地插入限位孔301内。平滑过渡使得第一导向面2151与第二导向面2152之间的连接更圆滑，减少了导向部215与限位孔301之间的摩擦损耗，使得限位部214更容易进入限位孔301，而且增加了使用寿命，保证了长期使用的精度要求。在本实施例中，平滑过渡是指在相邻第一导向面2151和第二导向面2152之间设置弧形连接面。

为了提高换电设备的整体结构的紧凑性，托盘本体1设有供解锁件5穿过的通孔12，从而解锁件5可以穿过托盘本体1解开电池包300。

具体的，如图11所示，通孔12设置为腰孔，托盘本体1可相对于解锁件5在放置面11所在平面内移动，解锁件5与通孔12的内壁间隙配合。使得当托盘本体1移动时，解锁件5与托盘本体1上的通孔12不会产生干涉。

如图1所示，在本实施例中，托盘本体1包括间隔设置的两个子托盘13以及连接于两个子托盘13之间的若干连接板14；限位机构2的多个限位块21分布于两个子托盘13上。相比整块大面积托盘，将托盘本体1分割成两块并且两块分别用于托住电池包300的两侧，降低了托盘的重量；另一方面，两个子托盘13之间的间隔也便于观察托盘本体1下方的结构，和/或布置传感器，例如用于检测是否有电池包300放置在托盘本体1上的接近开关。连接板14一方面加强了第一托盘和第二托盘的强度，另一方面当电池包300放置在托盘本体1后，连接板14使得第一托盘和第二托盘晃动方向相同，提高了托盘本体1的稳固性。

如图3所示，具体的，两个子托盘13的背离电池包300的一面均设有第一加强件131和第二加强件132，第一加强件131沿托盘本体1的横向延伸，第二加强件132沿托盘本体1的纵向延伸，第一加强件131与第二加强件132交叉连接，从而加强了两个子托盘13的承重能力和结构稳固性。

具体的，子托盘13与连接板14的连接处内侧设有第三加强件133，第三加强件133相邻两侧面分别连接于相应的子托盘13和连接板14，第三加强件133为加强筋结构，从而加强了子托盘13与连接板14的连接处的结构强度。

具体的，连接板14背离电池包300的一面设有第四加强件，从而加强了连接板14的承重能力和结构稳固性。

具体的，子托盘13远离连接板14的一侧具有角部切角。一方面减弱了托盘本体1角部的锋利程度，避免了与电池包300碰撞损坏电池包300的情况；另一方面，解决了应力集中的问题，适当地释放了应力，使得托盘本体1不易变形，增加了使用寿命。

为了便于限位块21的安装及定位，托盘本体1设有限位块21安装孔，限位块21插入限位块21安装孔并与托盘本体1焊接连接。其中，焊接位置优选位于托盘本体1背离电池包300的一面，如此避免了焊接处不平整导致电池包300不稳的问题。

如图3-图4所示，托盘本体1背离电池包300的一面设有向远离电池包300方向延伸的多个立柱15，通过立柱15将托盘本体1安装于下方的板组件上，在立柱15上还可以套设有弹性件17，例如弹簧，使得托盘本体1与下方的板组件之间浮动连接，减少了托盘本体1与电池包300之间的硬碰撞，从而减少了托盘本体1的磨损和电池包300损坏的情况；同时若电动车辆的底盘存在一定倾角，如此安装使得电池包300和的电动车辆的底盘更贴合，提高了换电的可靠性。其中，弹性件17固连于下方的板组件上，立柱15固连于托盘本体1，具体在安装时，立柱15对准弹性件17并进入弹性件17内以实现托盘本体1的安装与定位。

具体的，立柱15包括定位段和导向段，定位段自托盘本体1背离电池包300的一面向远离电池包300的方向延伸，定位段的直径与弹性件17的直径相匹配，使得定位段的外壁面能够抵接于弹性件17的内壁面；导向段连接于定位段远离托盘本体1的一端，且导向段的截面的宽度自连接于定位段的一端至另一端逐渐减小，从而在安装时，当立柱15与弹性件17的位置未对准时，利用导向段对托盘本体1的位置进行调整，使得立柱15能够顺利地进入弹性件17内。其中，定位段为圆柱体状，导向段为圆台状。

为了便于立柱15的安装及定位，托盘本体1设有立柱15安装孔，立柱15插入立柱15安装孔并与托盘本体1焊接连接。其中，为了便于焊接的操作，焊接位置优选位于托盘本体1朝向电池包300的一面，并且焊接处磨平。

如图3所示，托盘本体1背离电池包300的一面设有定位板16，定位板16用于与定位槽配合实现托盘本体1的定位；优选定位板16与托盘本体1焊接连接。其中，定位槽位于托盘本体1下方的板组件上，通过定位板16和定位槽使得当下方的板组件移动，托盘本体1也随着一同移动，实现调整电池包300于电动汽车底盘的相对位置。

实施例2

如图5所示，本实施例公开了一种电池包300，用于实施例1中的电池包托盘装置100，电池包300具有朝向电池包托盘装置100的抵接面302，抵接面302设有多个限位孔301，限位孔301自抵接面302向电池包300内部凹陷，一个限位孔301用于与一个限位块21配合限定电池包300在放置面11内一个方向上的移动，多个限位孔301分别与多个限位块21配合以从不在同一直线上的至少两个不同方向限制电池包300在放置面11内移动。

通过在电池包300的与电池包托盘装置100的抵接面302上设置限位孔301，当电池包300放置于托盘本体1上后，限位块21和限位孔301的配合分别从不在同一直线上的两个不同方向限制电池包300相对于托盘本体1移动，进一步避免电池包300发生移位而导致电池包300和电动车辆的底盘对不准的情况，提高了电池包300的放置稳定性；另一方面，限位块21和限位孔301的配合也提高了电池包300相对于托盘本体1或相对于电动车辆底盘的位置准确度。且一个限位孔301也仅限定电池包300一个方向的自由度，在其余方向上限位孔301不具有限位作用，从而在进行限位块21在托盘本体1上的安装以及限位孔301在电池包300上的设置时，只用考虑限位方向上的装配精度即可，降低了在其他方向上的装配精度要求，装配更加简单，成本也更低，电池包300在放置到托盘本体1的过程中也更容易与限位机构2相结合。

具体的，限位孔301由嵌于电池包300底部的筒状结构形成。由于限位孔301与限位块21配合的壁面有加工精度和加工尺寸的要求，因此相较于在电池包300上加工限位孔301，本实施例的先加工多个筒状结构，再将多个筒状结构嵌入电池包300底部的方式，更便于加工。

如图6所示，电池包300包括多个沿X方向并排间隔设置的电池模块303和连接于相邻两个电池模块303之间的箱端锁止模块304，相邻两个电池模块303之间连接有连接梁305，限位孔301通过连接梁305设置于电池包300的底部。具体的，连接梁305上端面抵接于箱端锁止模块304的底面并通过紧固件固连，连接梁305的两侧面分别抵接于相邻两个电池模块303的侧面。限位孔301设置于连接梁305上，有利于使得空间紧凑。通过将限位孔301设置在相邻两个电池模块303之间设置有箱端锁止模块304的位置，是因为此处作为电池包300与电动汽车连接之处，强度较高、加工和装配精度也较高，因此，限位孔301的装配精度也更容易保证。而且将限位孔301设置在此处也不会额外侵占电池模块303内部的空间，有利于电池模块303内部的布局和提升电池能量密度。

其中，箱端锁止模块304的底面与连接于箱端锁止模块304两侧的电池模块303的底面之间具有间隔以形成向电池包300内部凹陷的沟槽，连接梁305设置于沟槽内，从而一方面利用连接梁305实现了连接两侧电池模块303，加强了结构强度，另一方面，沟槽为连接梁305提供了空间，使得电池包300的底面更平整，使得电池包300放置于托盘本体1后更平稳。另外将连接梁305与箱端锁止模块304连接，互为加强，也进一步提升了二者的定位精度。

本发明中，每个电池模块303具有一个或多个电池模组，还可具有必不可少的控制部件。

如图7所示，电池包300还包括用于解锁车身支架30上的锁止机构40的顶杆机构4，该顶杆机构4沿竖直方向设置在电池包300内，顶杆机构4包括有一根沿竖直方向延伸的顶杆41，顶杆41能够沿着竖直方向运动。

实施例3

如图8所示，本实施例公开了一种穿梭式换电设备200，包括换电设备主体，还包括实施例1的电池包托盘装置100，托盘本体1背离电池包300的一面与换电设备主体浮动连接。从而减少了托盘本体1与电池包300之间的硬碰撞，减少了托盘本体1的磨损和电池包300损坏的情况；同时若电动车辆的底盘存在一定倾角，如此安装使得电池包300和的电动车辆的底盘更贴合，提高了换电的可靠性。

该穿梭式换电设备200用于给电动车辆更换电池包300，该穿梭式换电设备200用于适用于小型乘用车的电池包更换，也适合中大型及以上车辆的电池包更换，特别是轻卡和重卡车型。相对于重卡车型，轻卡车型底盘高度更低，更适合采用该换电设备200实现底盘式换电。这是因为该穿梭式换电设备200中部呈凹陷状，整体结构高度较低，便于进入汽车的底盘下方进行换电，不需要设置下沉式空间或挖坑用于供换电设备进出。

具体的，换电设备主体包括用于驱动换电设备移动的行走驱动部201、用于放置电池包300的电池安装部202以及放置于行走驱动部201上并用于带动电池安装部202升降的举升部203，电池安装部202具有安装部主体，托盘本体1背离电池包300的一面与安装部主体浮动连接。也就是说，穿梭式换电设备200具有行走以及升降的功能。

具体的，如图9-图10所示，电动车辆具有沿前后方向平行设置的两根车身纵梁20，电池包300被安装在这两根车身纵梁20的下方，两根车身纵梁20上同时连接有车身支架30，各个锁止机构40设置在车身支架30的纵梁下表面位置处，用于与电池包300上的箱端锁止模块304进行锁止连接。这些锁止机构40沿着Y方向依次设置，以通过多点连接的方式，提高电池包300相对车身支架30及车身纵梁20的连接可靠性和稳定性。

换电设备具有解锁和安装电池包300的作用，解锁电池包300的具体换电方案是，换电设备行走至电动车辆底盘的下方，上升电池安装部202与电动车辆和电池包300定位，利用换电设备内的解锁件5向上顶起电池包300内的顶杆机构4，顶杆机构4被向上顶起后进一步顶起车身支架30上的锁止机构40的锁连杆，再横向移动电池包托盘装置100以带动锁止机构40解锁并将电池包300拆卸至托盘本体1，最后下降电池安装部202，换电设备行走离开电动车辆。

安装电池包300的具体换电方案是，将承载有电池包300的换电设备行走至电动车辆的底盘下方，利用换电设备内的解锁件5向上顶起电池包300内的顶杆机构4，顶杆机构4被向上顶起后进一步顶起车身支架30上的锁止机构的锁连杆，再将电池包300向上上升电池安装部202将电池包300安装至电动车辆上并通过锁止机构锁止，最后下降电池安装部202，换电设备行走离开电动车辆。

除了上述错齿式的锁止机构40外，在其他实施方式中，锁止机构40还可以是螺纹锁止机构(通过多个螺栓把电池箱与车身进行固定的锁止机构)、锁销锁止机构(通过锁销锁止方式把电池箱与车身进行固定的锁止机构)、旋转锁止机构(通过旋转锁止方式把电池箱与车身进行固定的锁止机构)、翻转锁止机构(通过翻转锁止方式把电池箱与车身进行固定的锁止机构)、顶压锁止机构(通过顶压锁止方式把电池箱与车身进行固定的锁止机构)、插销锁止机构(通过插销锁止方式把电池箱与车身进行固定的锁止机构)、推拉锁止机构(通过推拉锁止方式把电池箱与车身进行固定的锁止机构)等等。

其中，当电池包300放置于托盘本体1上，托盘本体1上的多个限位块21能够分别从不在同一直线上的两个不同方向限制电池包300相对于托盘本体1移动，进一步避免电池包300发生移位而导致电池包300和电动车辆的底盘对不准的情况，提高了电池包300的放置稳定性。而且由于限位块21仅限定电池包300在一个方向上的移动，因此，在进行限位块21在托盘本体1上的安装以及限位孔301在电池包300上的设置时，只用考虑限位方向上的装配精度即可，降低了在其他方向上的装配精度要求，装配更加简单，成本也更低，电池包300在被放置到托盘本体1的过程中也更容易与限位机构相结合。

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 (19)

1.一种电池包托盘装置，用于设置在穿梭式换电设备上，以承载电池包，其特征在于，包括：

托盘本体，用于放置电池包，并具有朝向所述电池包的放置面；

限位机构，包括多个设置于所述放置面的限位块，所述限位块用于伸入设置在所述电池包的限位孔中，每个所述限位块用于限制所述电池包在所述放置面内的一个方向上的移动，多个所述限位块用于从不在同一直线上的至少两个不同方向限制所述电池包在所述放置面内移动。

2.如权利要求1所述的电池包托盘装置，其特征在于，所述限位机构的多个所述限位块中：

至少一个所述限位块被设置为用于限制所述电池包在所述放置面内沿第一方向移动；

至少另外一个所述限位块被设置为用于限制所述电池包在所述放置面内沿第二方向移动，所述第二方向垂直于所述第一方向。

3.如权利要求2所述的电池包托盘装置，其特征在于，所述限位机构包括四个所述限位块，其中：

两个所述限位块分别为第一方向限位块，分别用于限制所述电池包在所述放置面内沿第一方向移动，两个所述第一方向限位块间隔设置；

另外两个所述限位块分别为第二方向限位块，分别用于限制所述电池包在所述放置面内沿所述第二方向移动，两个所述第二方向限位块间隔设置。

4.如权利要求3所述的电池包托盘装置，其特征在于，两个所述第一方向限位块具有平行的限位面，和/或，两个所述第二方向限位块具有在同一个平面内的限位面；

所述限位面为所述限位块上用于与所述限位孔定位的基准面。

5.如权利要求3所述的电池包托盘装置，其特征在于，四个所述限位块设置于所述托盘本体的四个角部区域。

6.如权利要求2所述的电池包托盘装置，其特征在于，所述第一方向为所述穿梭式换电设备的行走方向或垂直于所述穿梭式换电设备行走方向。

7.如权利要求1-6项中任一所述的电池包托盘装置，其特征在于，所述限位块包括限位部，所述限位部自所述托盘本体的表面朝远离所述托盘本体的方向延伸，以插入所述限位孔；

所述限位部具有限位面，所述限位面为所述限位块上用于与所述限位孔定位的基准面，所述限位块仅有所述限位面在所述电池包被放置于所述托盘本体上时能够与所述限位孔内的侧壁配合实现定位。

8.如权利要求7所述的电池包托盘装置，其特征在于，所述限位部具有两个相对设置的限位面，至少一个所述限位面在所述电池包被放置于所述托盘本体上时能够与所述限位孔的内壁配合实现定位。

9.如权利要求8所述的电池包托盘装置，其特征在于，所述限位部呈多棱柱体状，所述限位部的两个所述限位面形成于所述限位部的两个相对设置的侧面。

10.如权利要求9所述的电池包托盘装置，其特征在于，呈多棱柱体状的所述限位部的两相邻侧面之间平滑过渡。

11.如权利要求7所述的电池包托盘装置，其特征在于，所述限位块还包括导向部，所述导向部自所述限位部的顶部沿所述限位部的延伸方向延伸，所述导向部的截面的宽度沿所述导向部的延伸方向逐渐减小。

12.如权利要求1所述的电池包托盘装置，其特征在于，所述托盘本体设有供解锁件穿过的通孔。

13.如权利要求12所述的电池包托盘装置，其特征在于，所述托盘本体可相对于所述解锁件在所述放置面所在平面内移动，所述解锁件与所述通孔的内壁间隙配合。

14.如权利要求1所述的电池包托盘装置，其特征在于，所述托盘本体包括间隔设置的两个子托盘以及连接于两个所述子托盘之间的若干连接板；所述限位机构的多个限位块分布于两个所述子托盘上。

15.如权利要求14所述的电池包托盘装置，其特征在于，所述子托盘的背离所述电池包的一面设有第一加强件和第二加强件，所述第一加强件沿所述托盘本体的横向延伸，所述第二加强件沿所述托盘本体的纵向延伸，所述第一加强件与所述第二加强件交叉连接；

和/或，所述子托盘与所述连接板的连接处内侧设有第三加强件，所述第三加强件相邻两侧面分别连接于相应的所述子托盘和所述连接板；

和/或，所述连接板背离所述电池包的一面设有第四加强件；

和/或，所述子托盘远离所述连接板的一侧具有角部切角。

16.如权利要求1所述的电池包托盘装置，其特征在于，所述托盘本体设有限位块安装孔，所述限位块插入所述限位块安装孔并与所述托盘本体焊接连接；

和/或，所述托盘本体背离所述电池包的一面设有向远离所述电池包方向延伸的多个立柱，用于所述托盘本体的安装；优选所述托盘本体设有立柱安装孔，所述立柱插入所述立柱安装孔并与所述托盘本体焊接连接；

和/或，所述托盘本体背离所述电池包的一面设有定位板，所述定位板用于与定位槽配合实现所述托盘本体的定位；优选所述定位板与所述托盘本体焊接连接。

17.一种电池包，其特征在于，所述电池包具有朝向电池包托盘装置的抵接面，所述抵接面设有多个限位孔，所述限位孔自所述抵接面向所述电池包内部凹陷，一个所述限位孔用于与一个设置于所述电池包托盘装置上的限位块配合限定所述电池包在所述放置面内一个方向上的移动，多个所述限位孔分别与多个所述限位块配合以从不在同一直线上的至少两个不同方向限制所述电池包在所述放置面内移动。

18.一种穿梭式换电设备，包括换电设备主体，其特征在于，还包括如权利要求1-16项中任一所述的电池包托盘装置，所述托盘本体背离所述电池包的一面与所述换电设备主体浮动连接。

19.如权利要求18所述的穿梭式换电设备，其特征在于，所述换电设备主体包括用于驱动所述换电设备移动的行走驱动部、用于放置电池包的电池安装部以及放置于所述行走驱动部上并用于带动所述电池安装部升降的举升部，所述电池安装部具有安装部主体，所述托盘本体背离所述电池包的一面与所述安装部主体浮动连接。

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