CN116373683A - 换电系统、换电站、换电方法和计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换电系统、换电站、换电方法和计算机可读存储介质，该换电系统包括举升定位机构、换电机器人和控制模组，举升定位机构包括举升装置；换电机器人包括安装架、行走机构和至少两个换电机构，换电机构包括升降组件、升降台和锁止组件，升降组件安装于安装架，升降台安装于升降组件，行走机构用以驱动安装架移动，升降台设置有容纳仓，升降组件用于将升降台举起，以使锁止组件能够将位于容纳仓内的电池安装至车辆或以使锁止组件能够自车辆拆卸电池至容纳仓内；举升装置、行走机构、升降组件和锁止组件均与控制模组电连接。换电过程中，换电机器人仅需要在车辆和电池容纳仓之间往返一次换电仓即可完成对车辆的换电，简化了换电流程。

Description

换电系统、换电站、换电方法和计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及电动车换电技术领域，尤其涉及一种换电系统、换电站、换电方法和计算机可读存储介质。

背景技术

换电是随着新能源汽车发展，基于纯电动汽车充电速度不能满足特定场景的使用需求而产生的动力电池补能方式。通常纯电动汽车充电时，80％以上交流慢充需要8小时甚至更多，而直流快充30分钟内的只有很少一部分，且不能保证电池的正常容量充满，对动力电池循环寿命也有不利的影响。在出租车，货车等不间断运营场景下，充电模式在时间维度上无法充分利用车辆资源，而换电模式的补能时间与传统车加油时间接近，能更好的适应此场景，因此经济效益更高。

目前现有的换电模式通常使用AGV(英文全称：Automated Guided Vehicle，中文名：自动导向车)或RGV(英文全称：Rail Guided Vehicle，中文名：有轨制导车辆)换电机器人进行换电，其换电流程大致是控制换电机器人先移动至车辆底部将车辆上的电池拆下，再移动至换电工位取下旧电池后才能换上新电池，再移动至车辆底部安装新电池，该换电流程繁琐，且耗费时间较长。

鉴于此，有必要提供一种新的换电系统、换电站、换电方法和计算机可读存储介质，以解决或至少缓解上述技术缺陷。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种换电系统、换电站、换电方法和计算机可读存储介质，旨在解决现有换电流程繁琐且耗费时间较长的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种换电系统，所述换电系统包括：

举升定位机构，所述举升定位机构包括举升装置，所述举升装置用以举升车辆；

换电机器人，所述换电机器人包括安装架、行走机构和至少两个换电机构，所述换电机构包括升降组件、升降台和锁止组件，所述升降组件安装于所述安装架，所述升降台安装于所述升降组件，所述行走机构用以驱动所述安装架移动，所述升降台设置有用于容纳电池的容纳仓，所述升降组件用于将所述升降台举起，以使所述锁止组件能够将位于所述容纳仓内的所述电池安装至所述车辆或以使所述锁止组件能够自所述车辆拆卸所述电池至所述容纳仓内；

控制模组，所述举升装置、所述行走机构、所述升降组件和所述锁止组件均与所述控制模组电连接。

在一实施例中，所述换电系统还包括车辆信息获取模组，所述车辆信息获取模组用以获取换电信息；所述举升定位机构的数量至少为四个且对应所述车辆的车轮排布，各所述举升定位机构均包括第一位置调节组件和第二位置调节组件，所述第二位置调节组件安装于所述第一位置调节组件，所述第一位置调节组件用以驱动所述第二位置调节组件在水平面沿第一方向移动，所述举升装置安装于所述第二位置调节组件，所述第二位置调节组件用以驱动所述举升装置在水平面沿垂直于所述第一方向的第二方向移动。

在一实施例中，所述换电机构还包括锁止状态检测组件，所述锁止状态检测组件与所述控制模组电连接，所述锁止状态检测组件安装于所述升降台，所述锁止状态检测组件用以检测所述锁止组件的锁止状态。

在一实施例中，所述换电系统还包括轨道，所述轨道用以设置在所述车辆下方，所述轨道沿所述车辆的长度方向或宽度方向延伸，所述行走机构用以在所述轨道上行进。

此外，本发明还提供一种换电站，所述换电站包括换电仓、充电模组和上述的换电系统，所述换电仓包括仓本体和设置于所述仓本体内的支撑架，所述仓本体开设有供所述换电机器人进出的通孔，所述锁止组件用于将位于所述容纳仓内的所述电池安装至所述支撑架或自所述支撑架拆卸所述电池至所述容纳仓内；所述充电模组用以对位于所述支撑架上的所述电池充电。

此外，本发明还提供一种换电方法，所述换电方法应用于上述的换电系统，所述换电机构包括第一换电机构和第二换电机构，所述第一换电机构包括第一升降组件、第一升降台和第一锁止组件，所述第一升降台设置有第一容纳仓；所述第二换电机构包括第二升降组件、第二升降台和第二锁止组件，所述第二升降台设置有第二容纳仓；所述换电方法包括：

控制所述换电机器人在换电仓接收高电量电池至所述第一容纳仓内；

当检测到车辆驶入换电工位时，控制举升装置将位于所述换电工位的车辆举起至第一高度；

控制换电机器人移动，以使所述第二容纳仓移动至所述车辆的电池仓的下方；控制第二升降组件将所述第二容纳仓举起，控制所述第二锁止组件将所述电池仓内的待更换电池卸载至所述第二容纳仓内，再控制所述第二升降组件下降；

控制换电机器人移动，以使装有所述高电量电池的所述第一容纳仓移动至所述电池仓的下方，控制所述第一升降组件将所述第一容纳仓举起，控制所述第一锁止组件将所述高电量电池安装于所述电池仓内，控制所述第一升降组件下降；

控制所述换电机器人离开所述车辆的底部，再控制所述举升装置下降。

在一实施例中，所述控制所述换电机器人在换电仓接收高电量电池至所述第一容纳仓内的步骤包括：

控制车辆信息获取模组获取换电信息；其中，所述换电信息包括电池信息和换电顺序信息；

根据所述电池信息控制换电机器人在换电仓接收高电量电池至所述第一容纳仓内；

所述控制所述换电机器人离开所述车辆的底部，再控制所述举升装置下降的步骤包括；

控制所述换电机器人离开所述车辆的底部；

根据所述换电顺序信息判断完成换电的车辆后方是否存待换电车辆；

若是，则控制所述换电机器人将所述待更换电池运送至所述换电仓进行充电，并在所述换电仓接收所述高电量电池至所述第一容纳仓内，同时控制所述举升装置下降；

当所述完成换电的车辆离开所述换电工位，位于所述完成换电的车辆后方的所述待换电车辆驶入所述换电工位时，执行所述控制举升装置将位于所述换电工位的车辆举起至第一高度的步骤。

在一实施例中，所述换电信息还包括车型信息；所述举升定位机构的数量为至少四个且对应所述车辆的车轮排布，各所述举升定位机构均包括第一位置调节组件和第二位置调节组件；所述当所述完成换电的车辆离开所述换电工位后的步骤之后，所述再当位于所述完成换电的车辆后方的所述待换电车辆驶入所述换电工位时的步骤之前，包括：

根据所述车型信息控制所述第一位置调节组件以调节所述举升装置在第一方向的位置，同时控制所述第二位置调节组件调节所述举升装置在第二方向的位置。

在一实施例中，所述控制换电机器人移动，以使所述第二容纳仓移动至所述车辆的电池仓的下方的步骤包括：

根据第一预设距离、第二预设距离和第三预设距离控制换电机器人移动，以使所述第二容纳仓移动至所述车辆的电池仓的下方；其中，所述第一预设距离为所述换电仓的通孔到所述换电工位的距离，第二预设距离与所述车型信息相匹配，所述第二预设距离为所述电池仓的中心位置到换电工位的距离；所述第三预设距离为所述第二容纳仓的中心位置到所述换电仓的通孔的距离；

所述控制换电机器人移动，以使装有所述高电量电池的所述第一容纳仓移动至所述电池仓的下方的步骤包括：

根据位移息控制所述控制换电机器人移动，以使装有所述高电量电池的所述容纳仓移动至所述车辆的电池仓下方；其中，所述第四预设距离为所述第一容纳仓的中心位置到所述第二容纳仓的中心位置的距离。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有换电程序，所述换电程序被处理器执行时实现上述的换电方法的步骤。

本发明的上述技术方案中，至少两个换电机构分为第一换电机构和第二换电机构，第一换电机构包括第一升降组件、第一升降台和第一锁止组件，第一升降台设置有第一容纳仓；第二换电机构包括第二升降组件、第二升降台和第二锁止组件，第二升降台设置有第二容纳仓；换电机器人通过行走机构移动至换电仓，以使第一容纳仓在换电仓接收到高电量电池；当车辆驶入至能够被举升装置举起的位置即换电工位时，举升装置将车辆举起至一定高度后，行走机构通过安装架驱动第二容纳仓移动至车辆的电池仓下方，第二升降组件驱动第二升降台上升，以使第二锁止组件能够将电池仓内的待更换电池拆卸下来，待更换电池落入第二容纳仓内，第二升降组件驱动第二升降台下降，行走机构再驱动第一容纳仓移动至电池仓下方，第一升降组件驱动第一升降台上升，以使高电量电池移动至电池仓内，再通过第一锁止组件将高电量电池安装于车辆上，之后再通过第一升降组件驱动第一升降台下降，以使换电机器人通过行走机构离开车辆底部，举升装置驱动车辆下架，从而完成对一台车辆的换电，换电过程中，换电机器人仅需要往返一次换电仓即可完成对车辆的换电，简化了换电流程，且减少了换电时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例换电站的部分结构示意图；

图2为本发明一实施例换电机器人的立体结构示意图；

图3为图2所示换电机器人的俯视示意图；

图4为图3在A处的局部放大示意图；

图5为本发明一实施例换电系统的部分结构的剖面图；

图6为本发明换电方法第一实施例的流程示意图；

图7为本发明换电方法第二实施例的流程示意图；

图8为本发明换电方法第三实施例的流程示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后)仅用于解释在某一特定姿态(如附图1所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征能够以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

并且，本发明各个实施方式之间的技术方案能够以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提供一种换电系统1，如图1和图2所示，该换电系统1包括举升定位机构11、换电机器人12和控制模组，举升定位机构11包括举升装置(图未示出)，举升装置用以举升车辆；换电机器人12包括安装架121、行走机构122和至少两个换电机构123，换电机构123包括升降组件1231、升降台1232和锁止组件1233，升降组件1231安装于安装架121，升降台1232安装于升降组件1231，行走机构122用以驱动安装架121移动，升降台1232设置有用于容纳电池3的容纳仓1211，升降组件1231用于将升降台1232举起，以使锁止组件1233能够将位于容纳仓1211内的电池3安装至车辆或以使锁止组件1233能够自车辆拆卸电池3至容纳仓1211内；举升装置、行走机构122、升降组件1231和锁止组件1233均与控制模组电连接。

其中，至少两个换电机构123包括第一换电机构123A和第二换电机构123B，第一换电机构123A包括第一升降组件1231、第一升降台1232和第一锁止组件1233，第一升降台1232设置有第一容纳仓1211；第二换电机构123B包括第二升降组件1231、第二升降台1232和第二锁止组件1233，第二升降台1232设置有第二容纳仓1211；换电机器人12通过行走机构122移动至换电仓21，以使第一容纳仓1211在换电仓21接收到高电量电池，其中第一容纳仓1211接收高电量电池可以是通过堆垛机将高电量电池移动至第一容纳仓1211内，亦或是堆垛机将高电量电池放置于换电仓21内，行走机构122驱动第一容纳仓1211移动至高电量电池的下方，第一升降组件1231驱动第一升降台1232上升，以使第一锁止组件1233能够将高电量电池自换电仓21拆卸下来，被拆卸下来的高电量电池落入第一容纳仓1211内；当车辆驶入至能够被举升装置举起的位置即换电工位时，举升装置将车辆举起至一定高度后，行走机构122通过安装架121驱动第二容纳仓1211移动至车辆的电池仓下方，第二升降组件1231驱动第二升降台1232上升，以使第二锁止组件1233能够将电池仓内的待更换电池拆卸下来，待更换电池落入第二容纳仓1211内，第二升降组件1231驱动第二升降台1232下降，行走机构122再驱动第一容纳仓1211移动至电池仓下方，第一升降组件1231驱动第一升降台1232上升，以使高电量电池移动至电池仓内，再通过第一锁止组件1233将高电量电池安装于车辆上，之后再通过第一升降组件1231驱动第一升降台1232下降，以使换电机器人12通过行走机构122离开车辆底部，举升装置驱动车辆下架，从而完成对一台车辆的换电，换电过程中，换电机器人12仅需要往返一次换电仓21即可完成对车辆的换电，简化了换电流程，且减少了换电时间，与传统换电时间相比缩短了至少30％，提高了换电效率，举例来说，原先基于宝骏E100的单仓换电站，单次换电时间在3.5分钟-5分钟，而采用本申请的换电站2，平均单次换电时间2.5分钟以内。需要说明的是，举升装置将车辆举起的高度可以是根据电池3高度尺寸的不同调整至与之相适配的高度，以使换电机器人12在不与车辆发生干涉的情况下进入车辆底部；亦或是举升的高度按照所有电池3型号中高度尺寸最高的电池3尺寸进行匹配设置，即每次举升装置将车辆举起的高度均相同，均按照最大高度进行举升，避免换电机器人12或电池3与车辆发生干涉。还需要说明的是，锁止组件1233可以是采用自动螺栓拧紧枪，锁止组件1233还可以是锁止驱动件1234以及与锁止驱动件1234的输出轴连接的固定件1235，锁止驱动件1234安装于升降台1232，固定件1235上设置有与车辆电池固定装置形状相适配的凹槽，固定件1235随着升降台1232上升或下降，当需要将高电量电池安装于车辆的电池仓内时，第一升降组件1231驱动第一升降台1232上升，以使位于第一容纳仓1211内的高电量电池进入电池仓内，同时固定件1235与车辆电池固定装置完成卡接，锁止驱动件1234驱动固定件1235转动，从而带动车辆电池固定装置将电池3卡接固定或解除卡接固定。

根据本发明一实施例，换电系统1还包括轨道13，行走机构122能够在轨道13上行进，轨道13对行走机构122起到导向和定位的作用，行走机构122在轨道13上行进相较于没有轨道13的AGV小车而言速度更快，且定位更加准确，能够有效提高更换电池3的成功率。根据本发明一实施例，轨道13设置于车辆的上方，轨道13可以沿车辆的长度方向延伸或者沿车辆的宽度方向延伸，以轨道13沿车辆的宽度方向延伸为例，则电池仓的中心位置与容纳仓1211的中心位置在地面上的投影均处于同一水平线上，且该水平线的延伸方向与车辆的宽度方向平行，因此只需要沿轨道13的延伸方向调整容纳仓1211的位置，使得容纳仓1211内电池3的中心位置与电池仓的中心位置重合或容纳仓1211的中心位置与电池仓内电池3的中心位置重合，以确保更换电池3的成功率；将轨道13设置于电池仓的中心位置的下方，便于换电机器人12定位，减少了换电机器人12沿垂直于轨道13延伸方向调整位置的工序，从而节约了定位所花费的时间，提高了定位的准确性。需要说明的是，换电机器人12自换电仓21移动至车辆下方，以使容纳仓1211位于电池仓的下方，可以是在换电系统1中加入位置识别件，在安装架121加设激光定位板，每一激光定位板对应一容纳仓1211设置，通过位置识别件识别激光定位板，即可实现让对应容纳仓1211停留在指定位置处，上述定位方式采用现有技术即可实现。根据本发明一实施例，其中由于换电仓21的位置和换电工位之间的距离不变，记换电仓21的通孔213到换电工位的距离为第一预设距离，根据车型信息提前预设该车辆电池仓的中心位置距离换电工位的距离信息，记该距离为第二预设距离，若第一容纳仓1211在换电仓21接收高电量电池，第一容纳仓1211到第二容纳仓1211的位置固定，根据高电量电池到换电仓21通孔213的距离和第一容纳仓1211和第二容纳仓1211中心点相隔距离可以得到第二容纳仓1211的中心点到换电仓21的通孔213的距离，记该距离为第三预设距离；此外，各容纳仓1211等间距设置，记第一容纳仓1211的中心点到第二容纳仓1211的中心点的距离为第四预设距离，控制模组根据第一预设距离、第二预设距离、第三预设距离，控制行走机构122将空置容纳仓1211移动至车辆电池仓的下方，待完成对待更换电池的拆卸后，控制模组再依据第四预设距离，控制装有高电量电池的容纳仓1211移动至电池仓的下方，从而对车辆进行高电量电池的安装，换电机器人12的换电过程在不依靠激光定位板和位置识别装置的情况下，依靠程序对数据进行分析实现定位，有效降低了换电系统1的成本。

根据本发明另一实施例，升降台1232的顶面设置有导向定位锥1238，其中导向定位锥1238的数量为至少两个，导向定位锥1238用于插入车辆的底部的定位孔内，从而辅助容纳仓1211与电池仓的中心位置对准，以使容纳仓1211内的电池3能顺利进入电池仓，或者电池仓内的电池3能顺利进入容纳仓1211内，提高换电系统1换电的成功率和可靠性。

另外，换电系统1还包括车辆信息获取模组(图未示出)，车辆信息获取模组用以获取换电信息；举升定位机构11的数量至少为四个且对应车辆的车轮排布，各举升定位机构11均包括第一位置调节组件(图未示出)和第二位置调节组件(图未示出)，第二位置调节组件安装于第一位置调节组件，第一位置调节组件用以驱动第二位置调节组件在水平面沿第一方向移动，举升装置安装于第二位置调节组件，第二位置调节组件用以驱动举升装置在水平面沿垂直于第一方向的第二方向移动。由于不同车型的轮距和轴距可能存在不同，因此该换电系统1为了能够适配不同车型，设置有至少四个举升定位机构11，每一举升定位机构11均对应一轮胎设置，根据车辆信息获取模组获取车型信息，再根据车型信息获得车辆的轮距和轴距，控制模组根据车辆的轮距和轴距控制第一调节组件调节调节举升装置在第一方向上的位置，同时控制第二调节组件调节举升装置在第二方向上的位置，以使各举升装置的位置与待更换电车辆的轮胎的位置相适配，以使举升定位机构11能够实现对不同车型的举升，即换电系统1既可以给微卡这种稍大车型换电，也可以给A00级乘用车或城市终端物流车换电。需要说明的是，通过举升定位机构11举起的车辆，该车辆的电池仓的中心位置与容纳仓1211的中心位置或与容纳仓1211内电池3的中心位置其在地面上的投影均处于同一直线上，且该直线与轨道13的延伸方向一致。还需要说明的是，当第一方向为图1所示的左右方向时，第二方向为图1所示的前后方向，当第一方向为图1所示的前后方向时，第二方向为图1所示的左右方向。

根据本发明一实施例，如图2和图3所示，换电机构123还包括多个电池定位机构，多个电池定位机构沿容纳仓1211的槽壁的周向排布，电池定位机构包括定位驱动件和与定位驱动件的伸缩轴连接的定位板，其中定位驱动件可以是气缸或油缸等；为适配不同尺寸大小的电池3，将容纳仓1211的大小按照能够容纳尺寸最大的电池3进行设计，当电池3至于容纳仓1211内时，控制模组根据电池3信息，控制各定位驱动件的伸出轴的行程，以使定位驱动件通过驱动定位板靠近并与电池3抵接完成对电池3的定位。需要说明的是，完成定位的电池3的中心位置与容纳仓1211的中心位置重合或与电池仓的中心位置重合。

根据本发明另一实施例，容纳仓1211的侧壁设置有导向斜面1239，以使容纳仓1211的槽口的口径自外向内呈渐缩设置，用以适配不同尺寸的电池3，并且导向斜面1239还能用以引导电池3滑入容纳仓1211的中部，以使电池3的中心位置与容纳仓1211的中心位置重合，从而实现对电池3的定位。

根据本发明又一实施例，举升装置包括举升驱动件和与举升驱动件连接的车轮定位件111，举升驱动件用于驱动车轮定位件111升降，车轮定位件111用于定位车轮，从而避免被举升的车辆相对举升装置发生移动，影响电池3的正常更换。

如图2～图4所示，换电机构123还包括锁止状态检测组件1237，锁止状态检测组件1237与控制模组电连接，锁止状态检测组件1237安装于升降台1232，锁止状态检测组件1237用以检测锁止组件1233的锁止状态。通过设置锁止状态检测组件1237用以检测锁止组件1233的锁止状态，从而判断锁止组件1233是否成功将电池3安装到车辆上或判断锁止组件1233是否成功将电池3自车辆上拆卸下来。其中，锁止状态检测组件1237可以为视觉检测组件。根据本发明一实施例，锁止状态检测组件1237为光电开关，锁止组件1233可以是锁止驱动件1234以及与锁止驱动件1234的输出轴连接的固定件1235，锁止驱动件1234用以驱动固定件1235转动，固定件1235包括锁止位置和原始位置，当固定件1235自原始位置转动至锁止位置，固定件1235则会带动电池3固定装置卡住电池3，从而完成对电池3的安装，相反如果固定件1235自锁止位置转动至原始位置，则与固定件1235连接的电池3固定装置则会解除对电池3的限制，从而将电池3自车辆上卸载下来，固定件1235的外壁设置有两个被测件1236，两个被测件1236沿固定件1235的周向间隔设置，其中一个被测件1236对应原始位置设置，另一个被测件1236对应锁止位置设置，当锁止状态检测组件1237检测到对应原始位置设置的被测件1236时，则说明固定件1235处于原始位置，同样地，当锁止状态检测组件1237检测到对应锁止位置设置的被测件1236时，则说明固定件1235处于锁止位置；实际应用中，当锁止状态检测组件1237检测到一个被测件1236，此时若固定件1235处于原始位置，当需要将电池3安装至车辆时，固定件1235需要自原始位置转动至锁止位置，随着固定件1235的转动锁止组件1233应该会再次检测到另一被测件1236，若锁止状态检测组件1237在一段时间内始终未能检测到另一被测件1236，则说明锁止组件1233未能完成电池3的安装，则由锁止状态检测组件1237触发警报，告知工作人员查看故障情况，避免电池3安装不到位所产生的安全隐患，进而保证了换电系统1更换电池3的可靠性。

此外，本发明还提供一种换电站2，如图1和图5所示，换电站2包括换电仓21、充电模组(图未示出)和上述的换电系统1，换电仓21包括仓本体211和设置于仓本体211内的支撑架212，仓本体211开设有供换电机器人12进出的通孔213，锁止组件1233用于将位于容纳仓1211内的电池3安装至支撑架212或自支撑架212拆卸电池3至容纳仓1211内；充电模组用以对位于支撑架212上的电池3充电。通过设置换电仓21和充电模组，使得可以对车辆上换下的电池3进行充电，以便将其充满电后安装至其他车辆上。需要说明的是，若一辆车换电结束，其后还有车辆需要进行换电，则在第二换电机构123B将待更换电池安装至支撑架212的同时，第一换电机构123A自第一支撑架212拆卸高电量电池至第一容纳仓1211内，即第一容纳仓1211接收高电量电池和将待更换电池置于支撑架212同步进行，从而进一步提高换电效率；其中高电量电池可以是控制模组根据车辆信息获取模组获取的电池3信息控制堆垛机将与该电池3信息相匹配的高电量电池运送至对应的第一换电机构123A接收高电量电池的位置处。根据本发明一实施例，对换电站2内的换电仓21的堆叠方式可以自由根据现场条件进行自由拓展，进行模块化设计，使得不同充电仓可以拆分也可以组装，从而极大的提高了换电站2的适应性。在现有换电站2的基础上，可以是将多个充电仓沿竖直方向依次堆叠设置，从而增加换电站2容纳电池3的数量，并且每个换电仓21可以用以容纳不同尺寸的电池3，并且可以对其进行充电，从而扩大了换电站2支持更换电池3的车型的数量。

根据本发明一实施例，换电机构123的数量为两个，两个换电机构123分别为第一换电机构123A和第二换电机构123B，换电仓21的数量为多个，多个换电仓21沿轨道13的延伸方向依次排布，各换电仓21内的支撑架212对应第一换电机构123A设置有第一换电位，对应第二换电机构123B设置有第二换电位，第一换电机构123A自第一换电位接收了高电量电池后，由堆垛机或机械臂将与换电车辆后方的电池3信息相匹配的高电量电池移动至第一换电位，当换电机器人12完成换电后移动至该仓本体211内后，第一换电机构123A接收第一换电位的高电量电池，第二换电机构123B将待更换电池移动至第二换电位进行充电，待换电机器人12进行下一辆车换电的过程中，堆垛机将其后一辆车要更换的高电量电池移动至另一换电仓21的第一换电位，换电机器人12在完成换电后，再移动至该换电仓21，如此往复，从而实现对不同车型的车辆的循环换电。

此外，本发明还提供一种换电方法，所述换电方法应用于上述的换电系统，所述换电机构包括第一换电机构和第二换电机构，所述第一换电机构包括第一升降组件、第一升降台和第一锁止组件，所述第一升降台设置有第一容纳仓；所述第二换电机构包括第二升降组件、第二升降台和第二锁止组件，所述第二升降台设置有第二容纳仓；如图6所示，所述换电方法包括：

S100，控制所述换电机器人在换电仓接收高电量电池至所述第一容纳仓内；

第一容纳仓接收高电量电池可以是通过堆垛机将高电量电池移动至第一容纳仓内，亦或是堆垛机将高电量电池放置于换电仓内，行走机构驱动第一容纳仓移动至高电量电池的下方，第一升降组件驱动第一升降台上升，以使第一锁止组件能够将高电量电池自换电仓拆卸下来，被拆卸下来的高电量电池落入第一容纳仓内。

S200，当检测到车辆驶入换电工位时，控制举升装置将位于所述换电工位的车辆举起至第一高度；

举升装置将车辆举起的高度可以是根据电池高度尺寸的不同调整至与之相适配的高度，以使换电机器人在不与车辆发生干涉的情况下进入车辆底部；亦或是举升的高度按照所有电池型号中高度尺寸最高的电池尺寸进行匹配设置，即每次举升装置将车辆举起的高度均相同，均按照最大高度进行举升，避免换电机器人与车辆发生干涉。

S300，控制换电机器人移动，以使所述第二容纳仓移动至所述车辆的电池仓的下方；控制第二升降组件将所述第二容纳仓举起，控制所述第二锁止组件将所述电池仓内的待更换电池卸载至所述第二容纳仓内，再控制所述第二升降组件下降；

行走机构通过安装架驱动第二容纳仓移动至车辆的电池仓下方，第二升降组件驱动第二升降台上升，以使第二锁止组件能够将电池仓内的待更换电池拆卸下来，待更换电池落入第二容纳仓内，第二升降组件驱动第二升降台下降，从而实现对待更换电池的自动拆卸。

S400，控制换电机器人移动，以使装有所述高电量电池的所述第一容纳仓移动至所述电池仓的下方，控制所述第一升降组件将所述第一容纳仓举起，控制所述第一锁止组件将所述高电量电池安装于所述电池仓内，控制所述第一升降组件下降；

第一升降组件驱动第一升降台上升，以使高电量电池移动至电池仓内，再通过第一锁止组件将高电量电池安装于车辆上，之后再通过第一升降组件驱动第一升降台下降，从而在拿取到待更换电池后，不返回换电仓的情况下完成了对车辆的换电，节省了换电时间，与传统换电时间相比缩短了至少30％，提高了换电效率。

S500，控制所述换电机器人离开所述车辆的底部，再控制所述举升装置下降。

在换电机器人离开车辆底部后，再控制举升装置驱动车辆下降，避免下降过程中的车辆压坏换电机器人。

换电机器人通过行走机构移动至换电仓，以使第一容纳仓在换电仓接收到高电量电池；当车辆驶入至能够被举升装置举起的位置即换电工位时，举升装置将车辆举起至一定高度后，行走机构通过安装架驱动第二容纳仓移动至车辆的电池仓下方，第二升降组件驱动第二升降台上升，以使第二锁止组件能够将电池仓内的待更换电池拆卸下来，待更换电池落入第二容纳仓内，第二升降组件驱动第二升降台下降，行走机构再驱动第一容纳仓移动至电池仓下方，第一升降组件驱动第一升降台上升，以使高电量电池移动至电池仓内，再通过第一锁止组件将高电量电池安装于车辆上，之后再通过第一升降组件驱动第一升降台下降，以使换电机器人通过行走机构离开车辆底部，举升装置驱动车辆下架，从而完成对一台车辆的换电，换电过程中，换电机器人仅需要往返一次换电仓即可完成对车辆的换电，简化了换电流程，且减少了换电时间。

根据本发明一实施例，控制模组包括无线通讯模块，换电系统还包括车辆到位检测件和换电启动模块，所述到位检测件和所述换电启动模块均与无线通讯模块通讯连接，所述当检测到车辆驶入换电工位时，控制举升装置将位于所述换电工位的车辆举起至第一高度的步骤包括：

控制所述车辆到位检测件获取到位检测信息，控制所述车辆到位检测件依次通过所述无线通讯模块和所述车辆的无线传输模块将所述到位检测信息传输至车辆VCU；同时，控制所述换电启动模块获取换电启动信息，控制所述换电启动模块依次通过所述无线通讯模块和所述车辆的无线传输模块将所述换电启动信息传输至所述车辆VCU；

控制所述车辆VCU根据所述到位检测信息判断所述车辆是否位于所述换电工位，同时控制所述车辆VCU根据所述换电启动信息判断所述换电流程是否启动；

若所述车辆位于所述换电工位，同时所述换电流程启动时，则控制所述车辆VCU控制所述车辆下高压；

控制所述车辆状态识别模组获取第二车辆状态信息；

根据所述第二车辆状态信息判断所述车辆是否下高压成功；

若是，则控制举升装置将位于所述换电工位的车辆举起至第一高度；

若否，则控制报警装置进行报警。

其中，车辆VCU(英文名：Vehicle control unit，中文名：整车控制器)同时接收到位检测信息和换电启动信息，并根据到位检测信息判断车辆是否处于换电工位，根据换电启动信息判断换电流程是否启动，只有车辆处于换电工位，且换电流程被启动这两个条件同时达成时，由车辆VCU控制车辆下高压；从而确保换电安全，直接换电站内通过换电启动模块控制车辆下高压不会对换电效率产生较大影响，且实用性更好。如果检测到车辆未能成功下高压，则需要工作人员现场与司机确认。需要说明的是，其中换电启动模块可以为按钮模块，按钮模块包括按钮本体和按钮位置检测件，按钮位置检测件用以获取按钮本体的位置信息即换电启动信息，判断按钮本体是否被按下，当工作人员需要启动换电流程时，则将按钮本体按下。

根据本发明另一实施例，换电系统还包括车辆状态识别模组，所述车辆状态识别模组用以检测车辆的高压互锁是否故障，所述控制所述第一升降组件将所述第一容纳仓举起，控制所述第一锁止组件将所述高电量电池安装于所述电池仓内的步骤包括：

控制所述第一升降组件将所述第一容纳仓举起；

控制所述车辆状态识别模组获取第一车辆状态信息；

根据所述第一车辆状态信息判断所述车辆是否下高压成功；

若否，则控制控制所述第一升降组件驱动所述第一容纳仓下降，并控制报警装置进行报警；

若是，则控制所述第一锁止组件将所述高电量电池安装于所述电池仓内。

在车辆下高压后，由于此时整车12V低压依然连接，所以会通过车辆状态识别模组识别确认车辆是否成功下高压(即确认快换插头电气连接正常，若高压互锁故障，即说明整车高压连接异常，最大可能是连接不到位)，此时不会启动锁止动作，容纳仓会降下，同时系统报错，通知现场技术员检查处理；通过车辆状态识别模组识别确认车辆是否成功下高压，从而确保后续换电机器人的换电过程是在车辆下高压的状态下进行的，进而确保了换电过程的安全性。需要说明的是，第一车辆状态信息包括：绝缘值信息、电池继电器状态信息等。还需要说明的是，若根据第一车辆状态信息判断车辆未下高压，则触发报警装置进行报警。还需要说明的是，一般换电过程中车辆驾驶人是站在车辆外的，而如果车辆驾驶人位于车辆内，为了避免车辆驾驶人在车辆成功下高压后被车辆驾驶人误启动，因此在所述控制所述第一锁止组件将所述高电量电池安装于所述电池仓内的步骤之前和所述所述车辆VCU控制所述车辆下高压的步骤之后，车辆VCU发送禁止上高压指令至车辆对应部件，避免对应部件执行上高压操作，其中禁止上高压指令为周期性信号，直到电池安装完成才会停止发送，此时启动车辆，车辆才能够被启动。此种情况同样适用与无人驾驶，自动驾驶停车换电的车型，同时有禁止车辆远程启动的功能。

所述控制所述换电机器人离开所述车辆的底部的步骤包括：

当所述车辆上高压后，控制所述换电机器人离开所述车辆的底部，同时控制所述车辆状态识别模组获取第二车辆状态信息；

根据所述第二车辆状态信息判断所述车辆是否能够行驶；

若是，则控制所述举升装置下降。

车辆被换上高电量电池后，会上高压，根据第二车辆状态信息判断车辆的高压互锁是否正常以及其他相关信息来判断车辆能否正常行驶，避免车辆线路未连通而引起安全事故发生，同时还有助于提高换电成功率。

如图7所示，S100的步骤包括：

S110，控制车辆信息获取模组获取换电信息；其中，所述换电信息包括电池信息和换电顺序信息；

S120，根据所述电池信息控制换电机器人在换电仓接收高电量电池至所述第一容纳仓内；

S500的步骤包括；

S510，控制所述换电机器人离开所述车辆的底部；

S520，根据所述换电顺序信息判断完成换电的车辆后方是否存待换电车辆；

S530，若是，则控制所述换电机器人将所述待更换电池运送至所述换电仓进行充电，并在所述换电仓接收所述高电量电池至所述第一容纳仓内，同时控制所述举升装置下降；

S540，当检测到所述完成换电的车辆离开所述换电工位，位于所述完成换电的车辆后方的所述待换电车辆驶入所述换电工位时，执行所述控制举升装置将位于所述换电工位的车辆举起至第一高度的步骤。

若一辆车换电结束，其后还有车辆需要进行换电，则在第二换电机构将待更换电池安装至支撑架的同时，第一换电机构自第一支撑架拆卸高电量电池至第一容纳仓内，即第一容纳仓接收高电量电池和将待更换电池置于支撑架同步进行，从而进一步提高换电效率，缩短换电时间。需要说明的是，换电顺序信息可以是用户通过网站或APP提前预约，也可以是换电系统还包括无线传输模组，其中无线传输模组可以是蓝牙或网关等，换电系统通过无线传输模组依次与车辆上的信号发射模组完成信息交互，从而获取车辆的电池信息和换电顺序信息；亦或是换电系统包括RFID(英文全称：Radio Frequency Identification，中文名：射频识别技术)信息读取机构，用于读取车辆上的电子标签上的信息，用以获取和车辆有关的信息。

如图8所示，所述换电信息还包括车型信息；所述举升定位机构的数量为至少四个且对应所述车辆的车轮排布，各所述举升定位机构均包括第一位置调节组件和第二位置调节组件；所述当所述完成换电的车辆离开所述换电工位后的步骤之后，所述再当位于所述完成换电的车辆后方的所述待换电车辆驶入所述换电工位时的步骤之前，包括：

根据所述车型信息控制所述第一位置调节组件以调节所述举升装置在第一方向的位置，同时控制所述第二位置调节组件调节所述举升装置在第二方向的位置。

由于不同车型的轮距和轴距可能存在不同，因此该换电系统为了能够适配不同车型，设置有至少四个举升定位机构，每一举升定位机构均对应一轮胎设置，根据车辆信息获取模组获取车型信息，再根据车型信息获得车辆的轮距和轴距，控制模组根据车辆的轮距和轴距控制第一调节组件调节调节举升装置在第一方向上的位置，同时控制第二调节组件调节举升装置在第二方向上的位置，以使各举升装置的位置与待更换电车辆的轮胎的位置相适配，以使举升定位机构能够实现对不同车型的举升。

另外，所述控制换电机器人移动，以使所述第二容纳仓移动至所述车辆的电池仓的下方的步骤包括：

所述控制换电机器人移动，以使所述第二容纳仓移动至所述车辆的电池仓的下方的步骤包括：

根据第一预设距离、第二预设距离和第三预设距离控制换电机器人移动，以使所述第二容纳仓移动至所述车辆的电池仓的下方；其中，所述第一预设距离为所述换电仓的通孔到所述换电工位的距离，第二预设距离与所述车型信息相匹配，所述第二预设距离为所述电池仓的中心位置到换电工位的距离；所述第三预设距离为所述第二容纳仓的中心位置到所述换电仓的通孔的距离；

所述控制换电机器人移动，以使装有所述高电量电池的所述第一容纳仓移动至所述电池仓的下方的步骤包括：

根据位移息控制所述控制换电机器人移动，以使装有所述高电量电池的所述容纳仓移动至所述车辆的电池仓下方；其中，所述第四预设距离为所述第一容纳仓的中心位置到所述第二容纳仓的中心位置的距离。

由于换电仓的位置和换电工位之间的距离不变，记换电仓的通孔到换电工位的距离为第一预设距离，根据车型信息提前预设该车辆电池仓的中心位置距离换电工位的距离信息，记该距离为第二预设距离，若第一容纳仓在换电仓接收高电量电池，第一容纳仓到第二容纳仓的位置固定，根据高电量电池到换电仓通孔的距离和第一容纳仓和第二容纳仓中心点相隔距离可以得到第二容纳仓的中心点到换电仓的通孔的距离，记该距离为第三预设距离；此外，各容纳仓等间距设置，记第一容纳仓的中心点到第二容纳仓的中心点的距离为第四预设距离，控制模组根据第一预设距离、第二预设距离、第三预设距离，控制行走机构将空置容纳仓移动至车辆电池仓的下方，待完成对待更换电池的拆卸后，控制模组再依据第四预设距离，控制装有高电量电池的容纳仓移动至电池仓的下方，从而对车辆进行高电量电池的安装，换电机器人的换电过程在不依靠激光定位板和位置识别装置的情况下，依靠程序对数据进行分析实现定位，有效降低了换电系统的成本。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有换电程序，所述换电程序被处理器执行时实现上述的换电方法的步骤。由于该计算机可读存储介质采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种换电系统，其特征在于，包括：

举升定位机构，所述举升定位机构包括举升装置，所述举升装置用以举升车辆；

换电机器人，所述换电机器人包括安装架、行走机构和至少两个换电机构，所述换电机构包括升降组件、升降台和锁止组件，所述升降组件安装于所述安装架，所述升降台安装于所述升降组件，所述行走机构用以驱动所述安装架移动，所述升降台设置有用于容纳电池的容纳仓，所述升降组件用于将所述升降台举起，以使所述锁止组件能够将位于所述容纳仓内的所述电池安装至所述车辆或以使所述锁止组件能够自所述车辆拆卸所述电池至所述容纳仓内；

控制模组，所述举升装置、所述行走机构、所述升降组件和所述锁止组件均与所述控制模组电连接。

2.根据权利要求1所述的换电系统，其特征在于，所述换电系统还包括车辆信息获取模组，所述车辆信息获取模组用以获取换电信息；所述举升定位机构的数量至少为四个且对应所述车辆的车轮排布，各所述举升定位机构均包括第一位置调节组件和第二位置调节组件，所述第二位置调节组件安装于所述第一位置调节组件，所述举升装置安装于所述第二位置调节组件，所述第一位置调节组件用以驱动所述举升装置在水平面沿第一方向移动，所述第二位置调节组件用以驱动所述举升装置在水平面沿垂直于所述第一方向的第二方向移动。

3.根据权利要求1所述的换电系统，其特征在于，所述换电机构还包括锁止状态检测组件，所述锁止状态检测组件与所述控制模组电连接，所述锁止状态检测组件安装于所述升降台，所述锁止状态检测组件用以检测所述锁止组件的锁止状态。

4.根据权利要求1所述的换电系统，其特征在于，所述换电系统还包括轨道，所述轨道用以设置在所述车辆下方，所述轨道沿所述车辆的长度方向或宽度方向延伸，所述行走机构用以在所述轨道上行进。

5.一种换电站，其特征在于，所述换电站包括换电仓、充电模组和权利要求1～4中任一项所述的换电系统，所述换电仓包括仓本体和设置于所述仓本体内的支撑架，所述仓本体开设有供所述换电机器人进出的通孔，所述锁止组件用于将位于所述容纳仓内的所述电池安装至所述支撑架或自所述支撑架拆卸所述电池至所述容纳仓内；所述充电模组用以对位于所述支撑架上的所述电池充电。

6.一种换电方法，其特征在于，所述换电方法应用于权利要求1～4中任一项所述的换电系统，所述换电机构包括第一换电机构和第二换电机构，所述第一换电机构包括第一升降组件、第一升降台和第一锁止组件，所述第一升降台设置有第一容纳仓；所述第二换电机构包括第二升降组件、第二升降台和第二锁止组件，所述第二升降台设置有第二容纳仓；所述换电方法包括：

控制所述换电机器人在换电仓接收高电量电池至所述第一容纳仓内；

当检测到车辆驶入换电工位时，控制举升装置将位于所述换电工位的车辆举起至第一高度；

控制换电机器人移动，以使所述第二容纳仓移动至所述车辆的电池仓的下方；控制第二升降组件将所述第二容纳仓举起，控制所述第二锁止组件将所述电池仓内的待更换电池卸载至所述第二容纳仓内，再控制所述第二升降组件下降；

控制换电机器人移动，以使装有所述高电量电池的所述第一容纳仓移动至所述电池仓的下方，控制所述第一升降组件将所述第一容纳仓举起，控制所述第一锁止组件将所述高电量电池安装于所述电池仓内，控制所述第一升降组件下降；

控制所述换电机器人离开所述车辆的底部，再控制所述举升装置下降。

7.根据权利要求6所述的换电方法，其特征在于，

所述控制所述换电机器人在换电仓接收高电量电池至所述第一容纳仓内的步骤包括：

控制车辆信息获取模组获取换电信息；其中，所述换电信息包括电池信息和换电顺序信息；

根据所述电池信息控制换电机器人在换电仓接收高电量电池至所述第一容纳仓内；

所述控制所述换电机器人离开所述车辆的底部，再控制所述举升装置下降的步骤包括；

控制所述换电机器人离开所述车辆的底部；

根据所述换电顺序信息判断完成换电的车辆后方是否存待换电车辆；

若是，则控制所述换电机器人将所述待更换电池运送至所述换电仓进行充电，并在所述换电仓接收所述高电量电池至所述第一容纳仓内，同时控制所述举升装置下降；

当所述完成换电的车辆离开所述换电工位后，再当位于所述完成换电的车辆后方的所述待换电车辆驶入所述换电工位时，执行所述控制举升装置将位于所述换电工位的车辆举起至第一高度的步骤。

8.根据权利要求7所述的换电方法，其特征在于，所述换电信息还包括车型信息；所述举升定位机构的数量为至少四个且对应所述车辆的车轮排布，各所述举升定位机构均包括第一位置调节组件和第二位置调节组件；所述当所述完成换电的车辆离开所述换电工位后的步骤之后，所述再当位于所述完成换电的车辆后方的所述待换电车辆驶入所述换电工位时的步骤之前，包括：

根据所述车型信息控制所述第一位置调节组件以调节所述举升装置在第一方向的位置，同时控制所述第二位置调节组件调节所述举升装置在第二方向的位置。

9.根据权利要求8所述的换电方法，其特征在于，

所述控制换电机器人移动，以使所述第二容纳仓移动至所述车辆的电池仓的下方的步骤包括：

根据第一预设距离、第二预设距离和第三预设距离控制换电机器人移动，以使所述第二容纳仓移动至所述车辆的电池仓的下方；其中，所述第一预设距离为所述换电仓的通孔到所述换电工位的距离，第二预设距离与所述车型信息相匹配，所述第二预设距离为所述电池仓的中心位置到换电工位的距离；所述第三预设距离为所述第二容纳仓的中心位置到所述换电仓的通孔的距离；

所述控制换电机器人移动，以使装有所述高电量电池的所述第一容纳仓移动至所述电池仓的下方的步骤包括：

根据位移息控制所述控制换电机器人移动，以使装有所述高电量电池的所述容纳仓移动至所述车辆的电池仓下方；其中，所述第四预设距离为所述第一容纳仓的中心位置到所述第二容纳仓的中心位置的距离。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有换电程序，所述换电程序被处理器执行时实现如权利要求6～9中任一项所述的换电方法的步骤。

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