CN117360188A - 电池包快换装置、电动车辆、充电架及换电站 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池包快换装置、电动车辆、充电座及换电站。其中电池包快换装置包括上托架、下托架、升降机构和锁止机构；下托架设置有承托部；上托架通过升降机构活动连接于下托架，上托架朝向电池包的顶面设置有滚动机构或滑动机构，通过升降机构驱动上托架举升至使电池包脱离承托部并且与滚动机构或滑动机构相接触，以进行电池包转移操作；锁止机构设置在下托架上，用于在承托部承载电池包后对电池包进行锁止。使用该电池包快换装置进行换电作业，电池包的垂直移动距离短，作业安全，并且电池包的解锁和加锁动作与电池包的升降动作结合，换电时间短、能耗低。

Description

电池包快换装置、电动车辆、充电架及换电站

技术领域

本发明涉及换电技术领域，具体涉及一种电池包快换装置、电动车辆、充电架及换电站。

背景技术

近些年来，随着电动汽车技术的发展和完善，各类电动车辆向电动时代迈进，电动牵引车也是其中之一。牵引车(或称重卡)需要强大的动力，其装载的电池包的容量大，在同样的充电功率下充电时间长，换电技术能够解决其充电时间长的问题，提高牵引车的工作效率。

牵引车的电池包通过安装托盘可拆卸固定在车辆上，以便于在换电站中执行换电操作。在换电操作过程中，电池包在专用换电装置的作用下，取出亏电的电池包，然后装入有电的电池包。现有的换电装置多采用吊装方式，利用安装托盘的上方空间完成电池包的更换作业。在更换作业中，电池包被提升至距离地面较高的位置，其垂直移动的距离长，如果下降速度过快，由于电池包的重量大，产生的冲击力大，容易损伤安装支架，实际操作中，电池包的下降速度被限制在安全区间内，难以提高换电效率，换电操作的时间长，此外，电池包的提升高度高，存在坠落等安全隐患，而且，消耗的能源多，不利于整个换电过程的节能减排。因此，如何能够安全的、高效的、节能的更换牵引车的电池包，是亟需解决的现实问题。

发明内容

本发明解决现有技术存在的电池包垂直移动距离长，换电时间长，能耗高，存在电池包从高处坠落的安全隐患的技术问题，提供一种电池包快换装置、电动车辆、充电架及换电站，其中，电池包快换托装置电时间短、能耗低，提供安全的换电作业。

本发明提供以下技术方案：

一种电池包快换装置，包括上托架、下托架、升降机构和锁止机构；

所述下托架设置有承托部；

所述上托架通过所述升降机构活动连接于所述下托架，所述上托架朝向所述电池包的顶面设置有滚动机构或滑动机构，通过所述升降机构驱动所述上托架举升至使所述电池包脱离所述承托部并且与所述滚动机构或滑动机构相接触，以进行电池包转移操作；

所述锁止机构设置在所述下托架上，用于在所述承托部承载所述电池包后对所述电池包进行锁止。

在上述方案中，上托架和下托架通过升降装置连接，上托架的顶面设置有滚动机构或滑动机构，下托架设置有承托部，当举升装置举升所述上托架时，所述电池包脱离承托部，并承载于滚动机构或滑动机构上，从而能够通过滑动或滚动方式对电池包进行水平方向的移动；当举升装置下降上托架时，电池包脱离滚动机构或滑动机构，并承载于承托部上，从而能够通过锁止机构将电池包固定在下托架上。通过升降装置，使得上托架在下托架的上方沿竖直方向小幅度上升或下降，从而带动电池包进行小幅度的升降移动，电池包的垂直移动距离短，提供一种全新的换电过程中的电池包转运方案，无需使用吊装设备将电池包移动至距离地面较高的位置，既能降低换电作业的能耗，还能避免了电池包的掉落风险，提高电池换装作业的安全性；并且，当上托架承载电池包时，电池包沿滚动机构或滑动机构构成的低阻力移动平面上移动，能够进一步降低水平移动电池包时的能耗；同时，电池包快换装置还设置有锁止机构，锁止机构用于在电池包承载在下托架上之后锁止电池包，相应的，在进行解锁作业时，锁止机构在上托架上升之前完成解锁，通过锁止机构的延后锁止以配合上托架的下降动作，以及锁止机构的提前解锁配合上托架的上升动作，锁止和解锁动作方便、迅速，且不会影响电池包的升降，节省换电作业的时间。

在上述技术方案中，更优的，所述锁止机构通过平移机构可移动连接于所述下托架上，通过所述平移机构带动所述锁止机构在解锁位置和锁止位置之间移动；

所述平移机构通过同步组件连接于所述升降机构，以使所述锁止机构与所述上托架联动。

在上述方案中，在升降机构举升上托架之前，锁止机构在同步组件和平移机构的带动下向解锁位置移动，以解锁电池包；相应的，当升降机构下降上托架之后，锁止机构在同步组件和平移机构的带动下向锁止位置移动，以锁止电池包，通过设置平移机构和同步组件，实现锁止机构与升降机构之间进行联动，有效简化换电相关结构，能够提高换电效率，缩短换电时间。

在上述技术方案中，更优的，所述电池包快换装置还包括连接于所述平移机构的过渡机构，所述过渡机构用于与换电装置或转运装置上的驱动机构相连接，以传递动力来带动所述平移机构和所述升降机构动作。

在上述方案中，通过设置过渡机构接受外部装置的动力，以使升降机构获得上升或下降的动力，以及锁止机构获得向锁止位置或解锁位置移动的动力，电池包快换装置本身无需安装动力装置，例如电动驱动装置或气动驱动装置，能够减轻设备的重量，使得电池包快换装置的整体设计简单，易于生产制造，方便应用于换电车辆中。

在上述技术方案中，更优的，所述锁止机构包括沿所述电池包的转移方向设置于所述下托架两侧的多个锁止件，所述多个锁止件分别由设置于所述电池包底部的多个固定板的顶面压接对应的所述固定板以锁止所述电池包。

在上述方案中，通过在下托架上设置多个锁止件，当需要锁止电池包时，固定板从电池包底部所设置的多个固定部的上方同时压迫接触所述固定板，将电池包牢固地固定在承托部上，形成稳定的锁止状态，避免电池包在车辆的移动过程中掉落。

在上述技术方案中，更优的，所述平移机构包括可旋转固定于所述下托架上的第一丝杆、与所述第一丝杆螺纹配合连接的第一滑块、固定于所述第一滑块上并且两端分别连接对应的锁止件的移动板，所述过渡机构固定于所述第一丝杆的一端，用于带动所述第一丝杆旋转以使所述第一滑块移动从而通过所述移动板带动两端的所述锁止件在锁止位置和解锁位置之间移动。

在上述方案中，过渡机构传递外部装置的动力至第一丝杆，第一丝杆与第一滑块螺纹连接，当第一丝杆跟随过渡机构转动时，第一滑块可以沿第一丝杆的轴向来回移动，从而带动在连接板移动，连接板的移动可以为电池包的解锁和锁止，以及电池包的举升和下降提供所需的动力。具体的，当第一丝杆向第一方向转动时，首先带动锁止件向解锁方向平行移动，使得锁止件与电池包底部的固定板脱离，完成解锁，连接板继续移动从而带动升降机构向举升上托架的方向转动，上托架上升，将电池包承托在滑动机构或滚动机构上；当第一丝杆向与第一方向相反的第二方向转动时，也就是解锁锁止机构的方向和下降上托架的方向转动，第一丝杆通过第一滑块和连接板首先带动升降机构向下降上托架的方向转动，上托架下降，将滑动进入上托架上方的电池包下降至承托部上，第一滑块和连接板继续向锁止方式移动，锁止件平移并压接在固定板锁止电池包。通过上述结构设置，可以形成结构简单的联动结构，使得解锁与上升联动，下降与锁止联动，在换电作业中，无需独立的解锁或锁止作业，简化换电作业操作，提升换电效率。

在上述技术方案中，更优的，所述升降机构包括多个偏心轮；

所述偏心轮的第一端转动连接于所述下托架，所述偏心轮的第二端用于抵推所述上托架；

当所述偏心轮绕所述第一端转动时，所述偏心轮的第二端带动所述上托架举升或下降。

在上述技术方案中，通过在下托架中安装偏心轮，将第二端作为远离轴心的偏心端抵推上托架，第一端作为非偏心端即轴心转动连接下托架，偏心轮转动时，偏心端带动上托架上升或下降，从而实现上托架在下托架的上方的升降运动，上述设置有偏心轮的举升结构简单，易于生产制造，并且可以通过调整偏心轮的尺寸，或通过设置第二端距第一端的距离，方便地调整上托架的举升高度。

在上述技术方案中，更优的，所述偏心轮远离轴心的一端设置有滚轴，所述上托架对应所述滚轴的位置开设有凹槽，所述滚轴活动安装于所述凹槽内，并可沿所述凹槽内壁移动。

在上述技术方案中，通过在偏心轮的远离轴心的一端，即偏心端设置滚轴，并且在上托架中匹配设置凹槽，当偏心轮转动时，滚轴在凹槽中移动，从而降低偏心轮抵推上托架时的阻力，能够进一步降低能耗，延长设备的使用寿命。

在上述技术方案中，更优的，所述偏心轮设置于所述下托架上沿所述电池包转移方向的两侧，并且任何一侧的所述偏心轮数量不少于2个。

在上述方案中，通过在设置多个偏心轮，使得下托架上沿所述电池包转移方向的两侧的偏心轮同步运动，使得上托架的举升和下降动作更加平稳，避免上托架发生歪斜，从而避免电池包掉落。

在上述技术方案中，更优的，所述同步组件包括与所述偏心轮同轴旋转连接的多个齿轮、沿所述电池包转移方向与同侧的所述齿轮相啮合的同步带，所述移动板的端部分别固定连接于所述同步带以带动所述同步带移动，从而通过所述齿轮带动所述偏心轮旋转以实现所述上托架的升降移动。

在上述技术方案中，通过移动板的移动带动同步带移动，从而带动齿轮和偏心轮同步转动，使得移动板的移动方向与偏心轮的转动方向建立联系，具体的，当移动板向锁止机构的解锁方向移动时，通过同步带和齿轮带动偏心轮向举升上托架的方向转动，使得解锁和举升动作形成联动；当移动板向锁止机构的锁止方向移动时，偏心轮向下降上托架的方向转动，使得下降和锁止动作形成联动，从而简化更换电池包的作业步骤，提升换电效率。

在上述技术方案中，更优的，所述锁止件被设置为在第一预设位置和第二预设位置之间移动，以实现解锁或锁止前后带动所述上托架上升或下降，其中，所述第一预设位置与所述锁止件的锁止位置相对应，并且所述上托架处于最低位置，所述电池包承载于所述承托部；

所述解锁位置处于所述第一预设位置与所述第二预设位置之间；

所述第二预设位置为所述上托架上升至使所述电池包脱离所述承托部时，所述锁止件所处的位置。

在上述方案中，通过将解锁位置设置在第一预设位置与第二预设位置之间，由于锁止件固定在连接板上，锁止件跟随移动板移动。当锁止件从第一预设位置向第二预设位置移动时，锁止件首先移出锁止位置，电池包解锁，锁止件继续向第二预设位置移动的过程中，移动板带动升降结构向举升上托架的方向移动，从而使得举升动作在解锁动作之后，避免两个动作的相互影响，并为解锁动作提供让位时间；当锁止件从第二预设位置向第一预设位置移动时，首先移动在第二预设位置和解锁位置之间移动，移动板带动升降结构向下降上托架的方向移动，然后锁止件抵达锁止位置，锁止电池包，从而使得锁止动作在下降动作之后，避免两个动作的相互影响，并为下降动作提供让位时间。上述移动结构的设置，使得锁止机构和升降机构相互配合更加合理。

在上述技术方案中，更优的，所述锁止件设置有第一锁止斜面，所述固定板设置有第二锁止斜面，所述第一锁止斜面与所述第二锁止斜面之间契合连接。

在上述方案中，通过在锁止件和固定板上分别设置形状相互契合的两个锁止斜面，在锁止件的平移锁止过程中，两个锁止斜面相互紧密配合，从而形成稳固的锁止效果。

在上述技术方案中，更优的，所述下托架设置有第一导向部，用于在所述上托盘带动所述电池包下降移动过程中与设置在所述电池包上的第二导向部实现沿X向和/或Y向进行导向。

在上述技术方案中，通过设置相互匹配的第一导向部和第二导向部，当电池包跟随上托架下降时，为电池包提供水平方向内的导向，以使电池包准确地承载在下托架的承托部上。

在上述技术方案中，更优的，所述第一导向部设置于所述下托架上靠近对应的所述锁止件的位置，并且避让所述锁止件的移动区域设置。

在上述技术方案中，通过将每个第一导向部设置在靠近其所对应的锁止件的位置，在电池包跟随上托架下降的过程中，实现锁止件与电池包底部的固定板的对位，确保每个锁止件能够有效锁止。

在上述技术方案中，更优的，所述电池包快换装置还包括多个弹性支撑件，所述弹性支撑件连接于所述上托架和所述下托架之间，并且均设于所述下托架的四周位置上。

在上述方案中，通过在下托架的四周位置设置多个弹性支撑件，为上托架提供支撑力，不仅能够为电池包跟随上托架的下降过程提供缓冲；而且能够通过施加在上托架的弹性力，减少举升上托架所需的动力，进一步节省换电作业的能耗。

在上述技术方案中，更优的，所述上托架还包括通孔，所述承托部贯穿设于所述通孔中，以使所述上托架可升降移动。

在上述技术方案中，由于承托部贯穿设于通孔中，在举升或下降上托架时，承托部的外壁滑动抵接通孔的内壁，能够为上托架提供水平导向。

在上述技术方案中，更优的，所述电池包安装托架还包括设置于所述电池包安装托架上的电连接部件，所述电连接部件可浮动设置，用于与所述电池包的电池端电连接器在竖直方向上实现电连接。

在上述技术方案中，当电池包跟随上托架下降时，通过浮动设置完成电连接部件与电池包的电连接，不需要在电池包固定于下托架后，由人工或使用特别的连接机构完成电池包的电连接，将电连接结合在电池包本身的下降动作中，减少换电的执行步骤，缩短换电作业的时间；并且通过电连接部件的浮动设置，方便地、稳定地形成车辆与电池包的电连接。

本发明还提供一种电动车辆，包括至少一个如上述任意一项所述的电池包快换装置，所述电池包快换装置设置于所述车身上。

在上述方案中，通过在电动车辆中设置电池包快换装置，在换电过程中，电池包跟随电池包快换装置沿竖直方向小幅度上升或下降，竖直方向的移动距离短，无需将电池包移动至距离地面较高的位置，电池包沿着滚动机构或滑动机构的水平移动，不仅节省换电过程的能源，而且能够避免电池包从高处掉落的风险；并且，下托架上还设置有与升降机构联动的锁止机构，能够方便地进行电池包的锁止和解锁作业，减少换电作业的时间。

本发明还提供一种充电架，所述充电架包括至少一个如上述任意一项所述的电池包快换装置。

在上述方案中，通过在充电架中设置电池包快换装置，在换电过程中，电池包跟随电池包快换装置沿竖直方向小幅度上升或下降，竖直方向的移动距离短，无需将电池包移动至距离地面较高的位置，电池包沿着滚动机构或滑动机构的水平移动，不仅节省换电过程的能源，而且能够避免电池包从高处掉落的风险；并且，下托架上还设置有与升降机构联动的锁止机构，能够方便地进行电池包的锁止和解锁作业。

本发明还提供一种换电站，包括至少一个上述任意一项所述的充电架。

在上述方案中，通过在换电站中设置包括电池包快换装置的充电架，在换电过程中，电池包跟随电池包快换装置沿竖直方向小幅度上升或下降，竖直方向的移动距离短，无需将电池包移动至距离地面较高的位置，电池包沿着滚动机构或滑动机构的水平移动，不仅节省换电过程的能源，而且能够避免电池包从高处掉落的风险；并且，下托架上还设置有与升降机构联动的锁止机构，能够方便地进行电池包的锁止和解锁作业。

与现有技术相比，本发明采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

本发明提供的电池包快换托架，通过设置举升装置，使得上托架在下托架的上方沿竖直方向小幅度上升或下降，无需将电池包移动至距离地面较高的位置，电池包沿竖直方向的移动距离短；上托架设置有滚动装置或滑动装置，当上托架被举升时，电池包沿滚动装置水平移动，搬运阻力小，效率高；并且，下托架上还设置有锁止机构，能够方便地进行电池包的锁止和解锁作业。通过上述结构设置，电池包换电作业距离地面近，电池包通过滚动装置上进出车辆中的安装位置，避免了电池包的掉落风险，作业过程安全，节省换电过程的能耗，锁止机构和升降机构配合工作，换电效率高，换电作业时间短。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是一个实施方式的电池包和电池包快换装置的配合示意图；

图2是一个实施方式的电池包快换装置的俯视立体结构示意图；

图3是一个实施方式的电池包快换装置省略上托架的支撑框架的立体结构示意图；

图4是一个实施方式的偏心轮和凹槽配合连接的放大剖示示意图；

图5是一个实施方式的电池包快换装置沿丝杆位置的剖示示意图；

图6是一个实施方式的电池包快换装置单侧省略上托架的支撑框架的仰视结构示意图。

其中，100、上托架，101、滚动机构，105、支撑框架，120、连接块，125、凹槽，150、氮气弹簧，200、下托架，201、承托部，210、锁止件，230、过渡连杆，250、电连接部件，251、弹簧，252、连接杆，253、电连接器安装面板，260、导向面，270、导向定位锥销，280、安装板，281、安装座，283、滑轨，300、升降机构，320、偏心轮，321、安装轴，325、滚轴，341、移动板，342、端部，343、滑槽，345、齿轮，346、链条，350、第一丝杆，351、第一滑块，400、电池包，405、标准电池安装位，410、固定板，450、电池端电连接器。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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例，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

随着电动汽车技术的发展和完善，电动车辆因其零排放的环保功效，得到飞速的发展，电动牵引车也是其中之一。牵引车(或称重卡)是为挂车提供牵引动力的大型运营车辆，近年来牵引车的电动化成为了重要的发展趋势。由于需要牵引大载重的挂车，牵引车需要强大的动力，其装载的电池包的容量大、重量大，充电时间长，为牵引车提供换电服务的换电站，不仅能够解决充电时间问题，而且能够提升电动牵引车的经济效益，是解决电动牵引车动力能源补充的有效方案。

牵引车的电池包通过安装支架可拆卸固定在车辆上，以便于在换电站中执行换电操作。现有的换电装置多采用吊装方式，利用牵引车的上方空间完成电池包的更换作业。在更换作业中，电池包被提升至距离地面较高的位置，例如驾驶室的后侧位置，跟换作业的垂直移动的距离长，如果下降速度过快，由于电池包的重量大，产生的冲击力大，容易损伤安装支架，实际操作中，电池包的下降速度被限制在安全区间内，由于较长的升降距离，难以提高换电效率，换电操作的时间长，此外，电池包的提升高度高，存在坠落等安全隐患，提升和下降电池包的过程消耗的能源多，不利于整个换电过程的节能减排。

因此，需要一种能够安全的、高效的、节能的更换牵引车的电池包的装置。

发明人经过反复和深入的研究，提出一种电池包快换装置、电动车辆、充电座及换电站。其中，电池包快换装分为用于固定电池包的下托架以及用于升高和下架电池包的上托架，上托架通过举升装置活动连接下托架，并在上托架朝向电池包一侧安装滚动装置或滑动装置。拆卸电池包时，通过举升上托架使得电池包上升并脱离下托架，然后通过滚动装置或滑动装置沿水平方向移出电池包，安装电池包时，安装上述操作的相反过程进行。并且，在下托架中安装用于锁止和解锁电池包的锁止机构，与上托架的升降动作配合联动，进行电池包的锁止和解锁作业。

【实施例1】

本实施例公开了一种电池包快换装置，如图1至图5所示的电池包快换装置包括上托架100、下托架200、升降机构300和锁止机构；下托架200设置有承托部201；上托架100通过所述升降机构300活动连接于下托架200，上托架100朝向电池包400的顶面设置有滚动机构101或滑动机构，通过升降机构300驱动上托架100举升至使电池包400脱离承托部201并且与滚动机构101或滑动机构相接触，以进行电池包400转移操作；锁止机构设置在下托架200上，用于在承托部201承载所述电池包后对所述电池包进行锁止。

以下举例进行论述：

具体的，如图1至图5所示的电池包快换装置，安装在牵引车(重卡)的车辆大梁上，例如安装于驾驶室后方的车架大梁上，用于可拆卸的固定电池包400。电池包400的内部设置有多个标准电池安装位405，以安装标准电池(图中未示出)，电池包400中还设置有电连接器，用于将多个标准电池包与牵引车建立电连接，以为牵引车提供电能。

电池包快换装置包括上托架100、下托架200和升降机构300(如图3所示)，上托架100位于下托架的200的上方，即所述上托架100位于靠近电池包400一侧，所述下托架200位于远离电池包400的一侧。上托架100和下托架200两者的外围轮廓形状和轮廓大小可以相同，例如上托架100和下托架200都为矩形，且轮廓尺寸相同，以使得上托架100更好地承载在下托架200上。

升降机构300的两端分别连接上托架100和下托架200，并且升降机构300具有升降功能，当升降机构300运作时，上托架100在下托架200的上方上升或下降。

上托架100朝向电池包400的一侧，即上托架100的顶部，还设置有滚动机构101，如图2和图3所示，下托架200朝向电池包400的一侧还设置有承托部201。

当升降机构300举升上托架100时，滚动机构101跟随上托架100举升，滚动机构101自下至上逐渐靠近电池包400的底部并最终与之相接触，此时电池包400脱离承托部201并承载于滚动机构101上，跟随上托架100同步举升，在外部设备的作用下，电池包400可以在传输承托部101上沿水平方向移动，从而能够将电池包400移动至电池包快换装置的外部，或从外部移动至电池包快换装置的预设安装位置的上方。

当升降机构300控制上托盘100下降时，承载在滚动机构101上的电池包400跟随上托盘100同步下降，在下降过程中抵接承载部201的上表面并最终承载于承托部201。

需要说明的是，滚动机构101也可以使用滑动机构代替。通过设置滚动机构或滑动机构，从而构成一个低阻力的移动平面，当上托架100被升降机构300举升至最高位置时，上托100架用于承载和移动电池包400，以减小电池包400在水平方向上移动的阻力。

电池包快换装置还包括锁止机构，锁止机构设置在下托架200中，当电池包400跟随上托盘100下降并最终承载于承托部201上之后，所述锁止机构锁止电池包400；在升降机构300举升上托架100之前，所述锁止机构从电池包400中的锁止位置移出，解锁电池包400。

在上述方案中，上托架100通过升降机构300活动安装在下托架200的上方，并且上托架100的顶面设置有滚动机构101或滑动机构，下托架200设置有承托部201和锁止机构，当升降机构300举升上托架100时，所述电池包400脱离承托部201，并承载于滚动机构101或滑动机构上，电池包400的上升距离短，并且能够沿水平方向的滚动或滑动平面进入或离开预设的安装位置，节省电池包移动过程中的能源消耗，节省移动电池包的时间；当升降机构300下降上托架100时，电池包400跟随上托架100下降，并通过锁止结构固定在承托部201上，锁止过程方便、迅速，且不会影响电池包的升降，节省换电作业的时间。

在一些实施方式中，电池包快换装置还包括平移机构，平移机构活动安装在下托架200中，并且可以在下托架200内部移动，例如沿电池包400的转移方向(即进出电池包快换装置的方向)水平移动，平移机构与锁止机构固定连接，通过平移机构的移动，带动锁止机构在在解锁位置和锁止位置之间移动；并且，下托架200中还设置有同步机构，平移机构通过同步机构连接升降机构，从而带动升降机构运作，执行上托架100的举升或下降动作，并且使得锁止机构与上托架100之间形成联动，即在上托架100举升之前锁止机构完成解锁，以及在上托架100下降之后解锁机构进行电池包锁止。

在上述方案中，通过设置平移机构和同步组件，使得锁止机构和升降机构300形成联动，具体的，在升降机构300举升电池包400之前，锁止机构在同步组件和平移机构的带动下向解锁位置移动，以解锁电池包400；在升降机构300下降电池包400之后，锁止机构在同步组件和平移机构的带动下向锁止位置移动，以锁止电池包400，锁止机构与升降机构300的协同运作，能够提高换电效率，缩短换电时间。

需要说明的是，在一些实施方式中，同步组件可以是齿轮和同步带，如图3所示，所述同步带可以包括链条或设置有齿孔的柔性带状结构，齿轮与升降机构固定连接，同步带通过移动板341与锁止机构固定连接，锁止机构在移动板341向不同方向的移动过程中执行锁止动作或解锁动作，同时通过齿轮和同步带将移动板341的位移传递给升降机构，从而带动升降机构转动，举升或下降上托架100。在其他一些实施方式中，电池包快换装置的同步组件还可以是连接杆，图中未示出，所述连接杆的第一端连接升降机构，连接杆的第二端连接移动板341，通过所述连接杆将移动板341的位移传递给升降机构，从而带动升降机构转动，以举升或下降上托架100。

在一些实施方式中，平移机构还可以设置有用于引导移动方向的导向结构。具体的，如图2、图3和图5所示，下托架200中固定设置有安装板280，例如将安装板280设置在下托架200沿电池包转移方向两侧的横梁上(如图2和图3所示)。安装板280朝向上托架的方向设置有滑轨283，滑轨283上滑动连接有滑槽343，滑槽343固定安装在移动板341上，从而使得移动板341可以沿滑轨283移动，以提供导向。

需要说明的是，滑轨283和滑槽343也可以采用相反的安装方式，即滑槽343安装在安装板280上，相应的，滑轨283安装在移动板341。

还需要说明的是，还可以使用其他导向结构来代替滑轨283和滑槽343，例如使用相互匹配的滚轮和导向槽，或者，使用相互匹配的滑块和导向槽结构，以引导移动板341相对于安装板280进行平移。

还需要说明的是，在一些实施方式中还可以省略安装板280，将滑轨283直接固定在下托架200上，用于引导连接板341相对于下托架200进行平移。

在一些实施方式中，电池包快换装置还包括连接于平移机构的过渡机构，例如图5中的过渡连杆230，并且，在电池包快换装置之外设置有与之进行配合的换电装置或转运装置，例如AVG小车、换电机械臂、换电小车等(图中未示出)。该些换电装置或转运装置都能够与电池包快换装置配合使用，以完成电池包更换作业。并且该些换电装置或转运装置具有驱动机构，驱动机构设置有对接结构，通过与电池包快换装置的侧面设置过渡机构对接后，例如过渡结构是一个其一端设置有套筒的驱动杆，且设置有套筒的一端设置于下托架200朝向换电装置或转运装置的端面，相应的对接结构为一个其一端的形状与套筒的内壁形状配合的驱动轴，驱动轴的另一端连接驱动机构，从而传递动力给平移机构和升降机构执行动作，分别实现电池包400沿垂直方向的移动以及锁止、解锁动作。

在上述方案中，通过设置过渡机构接受外部装置的动力，以使升降机构300获得上升或下降的动力，以及锁止机构获得向锁止位置或解锁位置移动的动力，电池包快换装置无需安装动力装置，例如电动驱动装置或气动驱动装置，能够减轻设备的重量，使得电池包快换装置的整体设计简单，易于生产制造，方便应用于换电车辆中。

在一些实施方式中，如图2、图4和图5所示，锁止结构包括设置在下托架200两侧的多个锁止件210，并且锁止件210沿电池包的转移方向分布。电池包400的电池包400底部对应锁止件210的位置处设置有固定板410(图中未示出电池包400)。锁止件210在外部驱动装置的驱动下在锁止位置和解锁位置之间移动，当移动至锁止位置时，各个锁止件210均从各自对应的固定板410的上方压接固定板410的顶面，从而同时将电池包400固定在承托部201上，以固定电池包400；当移动至解锁位置时，各个锁止件210均脱离固定板410，从而同时解锁各个固定板410。

在上述方案中，通过在下托架200上设置多个锁止件210，当锁止电池包400时，固定板从电池包400底部的多个固定部410的上方同时压迫接触所述固定板410，将电池包400牢固地固定在承托部201上，形成稳定的锁止状态，避免电池包400在车辆的移动过程中掉落。

在一些实施方式中，如图2、图4和图5所示，锁止件210的形状类似倒置的L形，并设置在移动板341上。在驱动装置的驱动下移动板341可以沿带动其上安装的锁止件210移动。具体的，如图2所示，当移动板341沿电池包转移方向向下托架200的边框位置移动时，锁止件210靠近固定板410并最终抵接与锁止块410，即锁止位置靠近下托架200的边框，此时，锁止件210从固定板410的顶面压接，锁止电池包400；当移动板341沿电池包转移方向向下托架200的中心位置移动时，锁止件210离开固定板410，并最终移动至解锁位置，解锁电池包400。

需要说明的是，在其他一些实施方式中，也可以将锁止位置设置在靠近下托架200中心的位置，即与上述锁止移动的方向相反，同样可以实现平移锁止和平移解锁功能，此处不再赘述。

在一些实施方式中，如图3和图5所示，电池包快换装置还包括第一丝杆350和第一滑块351，第一丝杆350通过安装座281转动安装在安装板280上，所述安装板280位于下托架200中。第一丝杆350套设第一滑块351内，两者之间通过螺纹配合连接。位于下托架200中的移动板341与第一滑块351固定连接，移动板341的两端分别连接一个锁止件210，锁止件210安装在下托架沿电池包转移方向的相对两侧。过渡机构与第一丝杆280的第一端固定连接，当过渡机构在外部驱动力的驱动下转动时，带动第一丝杆350转动，从而使得第一滑块351在螺纹的作用下沿第一丝杆350的轴向来回移动，从而带动移动板341移动，移动板341的两端分别带动各自所连接的锁止件210在锁止位置和解锁位置之间移动。

在上述方案中，过渡机构传递外部驱动装置的动力至第一丝杆350，第一丝350与第一滑块351螺纹连接，当第一丝杆350跟随过渡机构转动时，第一滑块351可以沿第一丝杆350的轴向来回移动，从而带动移动板341移动，移动板341的移动可以为电池包400的解锁和锁止，以及电池包400的举升和下降提供所需的动力。当第一丝杆350向第一方向转动时，首先带动锁止件210向解锁方向平行移动，使得锁止件210与电池包400底部的固定板410脱离，完成解锁，移动板341继续移动从而带动升降机构向举升上托架100的方向转动，上托架100上升，将电池包400承托在滑动装置或滚动装置上；当第一丝杆350向与第一方向相反的第二方向转动时，也就是解锁锁止机构的方向和下降上托架100的方向转动，第一丝杆350通过第一滑块351和移动板341首先带动升降机构向下降上托架100的方向转动，上托架100下降，将滑动进入上托架100上方的电池包400下降至承托部201上，第一滑块351和移动板341继续向锁止方式移动，锁止件210平移并压接在固定板410锁止电池包。通过上述结构设置，可以形成结构简单的联动结构，使得解锁与上升联动，下降与锁止联动，在换电作业中，无需独立的解锁或锁止作业，简化换电作业操作，提升换电效率。

在一些实施方式中，如图3和图4所示，升降机构300包括多个偏心轮320，偏心轮320的第一端为非偏心端，转动安装于下托架200；偏心轮320的的第二端为偏心端，活动连接上托架100，用于抵推上托架100。

具体的，如图4所示，偏心轮320的轴心位置，即非偏心端(第一端)通过轴承转动安装在下托架200中，偏心轮320向外凸出形成偏心端(第二端)，该偏心端活动连接上托架100。

当偏心轮320绕第一端转动时，偏心轮的第二端跟随转动，从而带动上托架100举升或下降。

在上述方案中，通过在下托架200中安装偏心轮320，将第二端作为远离轴心的偏心端抵推上托架100，第一端作为非偏心端即轴心转动连接下托架200，偏心轮320转动时，偏心端带动上托架100上升或下降，从而实现上托架100在下托架200的上方的升降运动，上述设置有偏心轮320的举升结构简单，易于生产制造，并且可以通过调整偏心轮320的尺寸，或通过设置第二端距第一端的距离，方便地调整上托架100的举升高度。

在一些实施方式中，如图2、图3和图5所示，安装座281固定在安装板280上，第一丝杆350套设在安装座281中，并可以在安装座281中绕轴转动。第一滑块351套设在第一丝杆350上并与第一丝杆350螺纹连接。第一滑块351固定连接于移动341，移动板341的端部连接链条346，链条346啮合于与偏心轮320同轴固定连接的齿轮345，从而带动偏心轮320转动。

在上述方案中，设置有第一滑块351和第一丝杆350，第一滑块351固定在移动板341上，第一丝杆350的转动带动移动板341移动，从而带动链条346移动，使得偏心轮320跟随齿轮345发生转动。上述结构设置，通过控制第一丝杆350的转动方向，可以方便的控制偏心轮320的转动方向，从而控制上托架100的上升或下降；通过控制第一丝杆350的转动圈数，还可以方便的控制偏心轮320的转动角度，从而控制上托架100的上升高度或下降距离。

需要说明的是，偏心轮320的结构样式不限于上述方案或图4中所示的结构，还可以使用一个圆形的轮子，在非圆心位置设置旋转点(即第一端)，该旋转点转动连接下托架200；轮子的边缘位置设置有连接部(即第二端)，用于连接上托架100，通过围绕旋转点的转动，带动上托架100举升和下降。

在一些实施方式中，如图3和图5所示，与第一丝杆350连接得到过渡机构包括过渡连杆230，具体的，过渡连杆230的一端与第一丝杆350连接；过渡连杆230的另一端位于下托架200的边框位置，并且向内凹陷成为一个套筒状结构，套筒内部设置有固定部。当进行换电作业时，通过电池包快换装置外部的换电装置或转运装置为第一丝杆350的旋转提供动力，例如使用换电装置或转运装置中为第一丝杆350提供动力。换电装置或转运装置朝向电池包快换装置的一侧设置有驱动装置，该驱动装置的顶端设置有与过渡连杆的套筒状结构相匹配的驱动轴，在换电装置或转运装置与电池包快换装置完成对位后，驱动轴插入套筒中，以向电池包快换装置传动动力，带动升降机构300和平移机构执行动作。

需要说明的是，过渡连杆230上的套筒结构也可以使用第四齿轮代替，相应的，驱动轴的顶端设置相应的第五齿轮，以与第四齿轮啮合。

在一些实施方式中，如图2,、图3和图6所示，偏心轮320的偏心端设置有滚轴325，相应的，上托架100的下方对应滚轴325的位置设置有凹槽125。具体的，如图2所示，上托架100的下方设置有连接块120，连接块120固定在上托架100的固定框架105上，并且连接块120朝向滚轴325一侧向内凹陷形成凹槽125。滚轴325位于凹槽125中，并可以沿凹槽125的内壁移动，凹槽125的长度与滚轴325跟随偏心端的移动距离相匹配，凹槽125的宽度与滚轴325的直径相匹配。

在上述方案中，通过在偏心轮320的偏心端设置滚轴325，并且在上托架100中匹配设置凹槽125，当偏心轮320转动时，滚轴325在凹槽125中移动，从而降低偏心轮320抵推上托架100时的阻力，能够进一步降低能耗，延长设备的使用寿命。

在一些实施方式中，如图3和图6所示，电池包快换装置设置有多个偏心轮，偏心轮320活动安装在下托架200上，并且位于电池包转移方向的两侧，每侧偏心轮320的数量为2个。

需要说明的是，每侧偏心轮320的数量也可以大于两个，并且每侧的多个偏心轮之间通过同步组件相互连接，从而实现同步旋转，以同时举升或下降上托架100。

还需要说明的是，两侧偏心轮320的设置数量可以相同也可以不同，两侧偏心轮320的安装位置可以以下托架200的轴线相互对称也可以不对称。

在上述方案中，通过在设置多个偏心轮320，使得下托架200上沿所述电池包转移方向的两侧安装的偏心轮320同步运动，使得上托架100的举升和下降动作更加平稳，避免上托架100发生歪斜，从而避免电池包400掉落。

在一些实施方式中，如图3所示，同步组件还包括多个齿轮以及与齿轮啮合的同步带。具体的，偏心轮320的通过安装轴321固定于齿轮345，所述同步带以链条346为例，齿轮345与链条346相互啮合，链条346与移动板341的端部固定连接。当移动板341向下托架200中心方向移动时，通过链条346和齿轮345带动偏心轮320向举升方向转动，偏心轮320的偏心端(第二端)推顶上托架100，从而举升上托架100；当移动板341向下托架200边框方向移动时，通过链条346和齿轮345带动偏心轮320向下降方向转动，上托架100跟随偏心端(第二端)的下降。

需要说明的是，由于锁止件210固定在移动板341上，因此，电池包400的解锁动作和上托架100的举升动作形成联动，电池包400的锁止动作和上托架100的下降动作形成联动。也就是说，通过移动板341以及齿轮345、链条346所组成的机构，使得移动板341在向下托架200中心方向移动时，带动锁止件210向解锁移动方向移动，以及带动偏心轮320向举升上托架100的方向转动；移动板341在向下托架200边框方向移动时，带动偏心轮320向下降上托架100的方向转动，以及带动锁止件210向锁止移动方向移动。具体的，当移动板341向下托架200中心方向移动时，移动板341首先带动锁止件210向解锁方向移动，锁止件210脱离固定板410，解锁电池包400，随着移动板341继续向下托架200中心方向移动，移动板341通过链条346和齿轮345带动偏心轮320举升上托架100；当移动板341向下托架200边框方向移动时，移动板341首先通过链条346和齿轮345带动偏心轮320下降上托架100，随着移动板341继续向下托架200边框方向移动，移动板341带动锁止件210向锁止方向移动，锁止件210靠近固定板410并最终压接于固定板410，即进入锁止位置，锁止电池包400；当移动板341向第二方向移动时，锁止件210离开锁止块410，并最终移动至解锁位置，解锁电池包400。

还需要说明的是，链条346也开始使用带有齿孔的橡胶带或皮带代替，同样的，齿轮345和链条346也可以使用相互配合的驱动轮和皮带代替，所述皮带套设在驱动轮外侧，所述驱动轮的圆心与偏心轮320的第一端同轴设置，皮带的移动带动驱动轮旋转，从而带动偏心轮320旋转。以进一步减轻电池包快换支架的设备重量。

在上述技术方案中，通过移动板341的移动带动同步带移动，从而带动齿轮345和偏心轮320同步转动，使得移动板341的移动方向与偏心轮320的转动方向建立联系，具体的，当移动板341向锁止机构的解锁方向移动时，通过同步带和齿轮345带动偏心轮320向举升上托架的方向转动，使得解锁和举升动作形成联动；当移动板341向锁止机构的锁止方向移动时，偏心轮320向下降上托架的方向转动，使得下降和锁止动作形成联动，从而简化更换电池包的作业步骤。

在一些实施方式中，如图3所示，连接板341的端部342固定连接链条346或者皮带(图中图示出)，当连接板341移动时，通过对接部342带动链条346或皮带移动，从而带动偏心轮320转动。

在上述方案中，将连接板341的移动通过链条342或皮带转换为偏心轮320的转动，从而为偏心轮320提供升高和降低上托架100的动力；并且可以通过设置连接板341的移动距离，方便的控制上托架100的举升高度。

需要说明的是，偏心轮320的驱动方式不限于齿轮和链条，还可以使用驱动连杆进行驱动，例如：在偏心轮320的侧面设置连接部，用于活动连接驱动连杆的第一端，驱动连杆的第二端安装在连接板341上，当连接板341移动时，通过驱动连杆带动偏心轮320沿举升方向或下降方向旋转。

在一些实施方式中，如图2和图3所示，下托架200的同侧转动安装有结构相同的第一偏心轮和第二偏心轮。第一偏心轮的第一端固定连接第一齿轮，第二偏心轮的第一端固定连接第二齿轮，第一齿轮、第二齿轮均与链条啮合。通过设置第一齿轮、第二齿轮各自在所述链条上的啮合位置，使得第一偏心轮处于最低位置时，第二偏心轮也处于最低位置，且两个偏心轮最低位置的距离地面的水平高度相同。

在上述方案中，通过在下托架200的同侧设置两组偏心轮，并且设置齿轮和链条为两组偏心机构的同步装置，使得上托架100的举升和下降动作更加平稳。

在一些实施方式中，如图2和图3所示，下托架200的同侧活动安装有第一移动板和第二移动板，且第一移动板和第二移动板的端部均固定连接所述同一条链条346。第一连接板上安装有第一锁止件，第二连接板上安装有第二锁止件。在链条346的带动下，第一移动板和第二移动板同步移动，使得第一锁止件和第二锁止件同步锁止或解锁电池包400。

在上述方案中，通过在下托架200的同侧设置两组偏心轮和锁止件，使得同侧的上托架100的举升动作和解锁动作同步，下降动作和锁止动作同步。

在一些实施方式中，如图2和图3所示，下托架200还设置有第三偏心轮，所述第三偏心轮和所述第一偏心轮位于下托架200的相对两侧，第三偏心轮的结构与第一偏心轮的结构相同。同时，移动板341的两端分别为第一端和第二端，即第一端位于移动板341的靠近第一偏心轮一侧，第二端位于移动板341的靠近第三偏心轮一侧；以及在下托架200的相对两侧分别设置第一链条和第二链条，移动板341的第一端通过第一链条连接第一偏心轮的第一端，移动板341的第二端通过第二链条连接第三偏心轮的第一端。

在上述方案中，在下托架200的相对两侧分别设置一个偏心轮，并且两侧的偏心轮本身的结构，以及与齿轮和链条的连接方式均相同，通过移动板341向两根链条同步传递动力，保持下托架200的相对两侧的偏心轮同步运动，使得上托架100的举升和下降动作更加平稳。

在一些实施方式中，如图1和图2所示，第三偏心轮的同侧还设置有第四偏心轮，第四偏心轮的结构、安装方式与第三偏心轮相同，并且与第四齿轮同轴设置，第四齿轮与三齿轮均啮合于第二链条。与第三偏心轮和第四偏心轮处于下托架200对侧的且结构和安装方式均相同的第一偏心轮和第二偏心轮，分别固定连接第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮啮合于第一链条。第一移动板和第二移动板的第一端固定连接第一链条，第一移动板和第二移动板的第二端固定连接第二链条，第一移动板的两端对应固定板410的位置分别安装有锁止件，第二移动板采用同样的方式也安装有两个锁止件分别与固定板410对应。

在上述方案中，通过在电池包快换装置的四周均设置锁止机构和举升机构，并且，位于电池包快换装置相对两侧的锁止机构和举升机构通过连接板进行联动，位于电池包快换装置同侧的锁止机构和举升机构通过链条和齿轮进行联动，使得电池包快换装置的上托架100的举升动作和全部锁止机构的解锁动作联动，上托架100的下降动作和全部锁止机构的锁止动作联动，从而使得上托架100水平上升或水平下架，避免上托架100发生倾斜，防止电池包400从上托架100上掉落，并且所有锁止件的锁止或解锁动作同步，避免某些单独锁止件的误解锁或误锁止动作，保持电池包400安全。

在一些实施方式中，锁止件210被设置为在第一预设位置和第二预设位置之间移动，以实现解锁或锁止前后带动所述上托架上升或下降。如图2所示，第一预设位置是锁止件210沿电池包转运方向移动时靠近下托架200边框的位置，图中左侧的锁止件210所处的位置，此时第一滑块351位于第一丝杆350的左侧(靠近下托架200边框的一侧)，移动板341在第一滑块351的带动下将偏心轮320的第二端转动至最低位置(如图3所示)，从而使得上托架100处于最低位置，同时锁止件210压接在固定板410上，电池包400处于锁止状态，即第一预设位置与所述锁止件210的锁止位置对应。第二预设位置是锁止件210沿电池包转运方向移动时靠近下托架200中心的位置(图中未示出该位置)，此时，第一滑块351位于第一丝杆350的右侧(靠近下托架200边框的一侧，图中未示出)，由于移动板341带动偏心轮320的第二端向举升方向转动，上托架100上升，此时，上托架100上表面的滚动装置101或滑动装置承托电池包400，使得电池包400脱离承托部201。锁止件210的解锁位置处于第一预设位置与第二预设位置之间。

需要说明的是，第一预设位置和第二预设位置也可以相互对换，即第一预设位置是锁止件210靠近下托架200中心的位置，第一预设位置是锁止件210靠近下托架200边框的位置，相应的，偏心轮320的举升上托架100的转动方向与下降上托架100的转动方向相互对换，也可以实现电池包解锁和上升，以及锁止和下降之间的联动。

在上述方案中，通过将解锁位置设置在第一预设位置与第二预设位置之间，由于锁止件210固定在连接板上，锁止件210跟随移动板341移动。当锁止件210从第一预设位置向第二预设位置移动时，锁止件210首先移出锁止位置，电池包解锁，锁止件210继续向第二预设位置移动的过程中，移动板341带动升降结构向举升上托架100的方向移动，从而使得举升动作在解锁动作之后，避免两个动作的相互影响，并为解锁动作提供让位时间；当锁止件210从第二预设位置向第一预设位置移动时，首先移动在第二预设位置和解锁位置之间移动，移动板341带动升降结构向下降上托架100的方向移动，然后锁止件210抵达锁止位置，锁止电池包400，从而使得锁止动作在下降动作之后，避免两个动作的相互影响，并为下降动作提供让位时间。上述移动结构的设置，使得锁止机构和升降机构相互配合更加合理。

在一些实施方式中，如图2和图4所示，锁止件210朝向固定板410的表面设置有第一锁止斜面，相应的，固定板410朝向锁止件210的表面匹配设置有第二锁止斜面。具体的，如图4所示，第一锁止斜面靠近下托架200边框一侧的相较于另一侧更薄，第二锁止斜面靠近下托架200边框一侧的相较于另一侧更厚，并且第一锁止斜面和第二锁止斜面的坡度、形状相互契合，当锁止件210从上方压接在固定板410上时，第一锁止斜面与第二锁止斜面契合连接，锁止电池包400。

在上述方案中，通过在锁止件210和固定板410上分别设置形状相互契合的两个锁止斜面，在锁止件的平移锁止过程中，两个锁止斜面相互紧密配合，从而形成稳固的锁止效果。

需要说明的是，电池包快换装置的锁止结构不限于如上所述的锁止件210。例如，锁止件210可以替换为固定在移动板341上的锁销(图中未示出)，所述锁销沿水平方向设置，相应的，电池包400的底部对应所述锁销的位置设置有锁孔，以形成活动锁止结构。锁销的移动方向可以参考前述实施例中锁止件210的移动方向，此处不再赘述，当锁销进入锁孔，锁止电池包400，当锁销退出锁孔，解锁电池包400。锁孔的深度与锁销的长度相匹配，锁孔的孔径与锁销的直径相匹配，以稳定的锁止电池包400。

在一些实施方式中，下托架200朝向电池包400的方向设置有第一导向部，相应的，在电池包400的底部匹配设置有第二导向部，在上托盘带动所述电池包下降移动过程中，所述第一导向部用于与第二导向部相互配合，实现电池包400沿X向和/或Y向的导向。

在上述技术方案中，通过设置相互匹配的第一导向部和第二导向部，当电池包400跟随上托架100下降时，为电池包400提供水平方向内的导向，以使电池包400准确地承载在下托架200的承托部201上。

具体的，如图2所示，第一导向部可以是导向定位锥销270，所述导向定位锥销270位于下托架200朝向电池包400的一侧，第二连接导向部为设置在电池包400底部的导向孔，所述导向孔的开设位置和大小与所述导向定位锥销270匹配设置。当上托架100下降时，所述电池包400跟随上托架100下降，导向定位锥销270拆入导向孔，导向定位锥销270的顶端设置有圆锥形的斜面，通过滑动接触导向孔内壁，提供X向和/或Y向的导向。

第一导向部也可以是导向定位斜面，所述导向定位斜面为一个钝角结构，其一端固定安装在下托架200上，另一端朝向电池包400底部。该钝角结构的斜面在电池包400跟随上托架100下降时，滑动接触电池包400底部内侧的框架结构，以提供X向和/或Y向的导向。

在上述方案中，设置相互匹配的定位锥销270和导向孔，或设置导向定位斜面，实现电池包400下降过程中的定位导向，上述装置的结构简单，易于布置和安装。

在一些实施方式中，如图2和图3所示，第一导向部设置于下托架200上靠近锁止件210的位置，且与锁止件210逐个对应设置，同时，第一导向部设置在锁止件210的移动区域之外，例如第一导向部设置在锁止件210的锁止位置附近，且位于下托架200的框架内侧，以避免阻碍锁止件210移动。

在上述技术方案中，通过将每个第一导向部设置在靠近其所对应的锁止件210的位置，在电池包400跟随上托架100下降的过程中，实现锁止件210与电池包400底部的固定板410的对位，确保每个锁止件210能够有效锁止。

在一些实施方式中，如图2所示，第一导向部设置于所述下托架200两侧，且位于电池包400进入上托架100的路线之外。

优选的，第一连接导向部的上端略高于上托架100举升时的最高位置。

优选的，第一连接导向部分布在所述电池包快换装置的沿车辆前进方向的两侧。

在一些实施方式中，如图3所示，电池包快换装置还包括多个弹性支撑件，金属弹簧、橡胶缓冲件、气弹簧。所述弹性支撑件的两端分别连接上托架100和下托架200，并且弹性支撑件均设于所述下托架的四周位置上。优选的，如图3所示，弹性支撑件为氮气弹簧150。

在上述方案中，通过在下托架200的四周位置设置多个弹性支撑件，为上托架100提供支撑力，不仅能够为电池包400跟随上托架的下降过程提供缓冲；而且能够通过施加在上托架100的弹性力，减少举升上托架100所需的动力，进一步节省换电作业的能耗。

在一些实施方式中，承托部201设置在上托架100下方，并且，上托架100在对应承托部201的位置还设置有通孔，所述承托部201贯穿设置于所述通孔中，以使所述上托架可升降移动。

在上述方案中，通过在上托架100中设置供承托部201穿过的通孔，使得电池包快换装置的结构更加紧凑，并且可以通过承托部201在通孔中滑动，在举升或下降上托架100时，承托部201的外壁滑动抵接通孔的内壁，能够为上托架100提供水平导向。

在一些实施方式中，如图1和图2所示，所述电池包快换装置还包括电连接部件250，电连接部件250安装在上托架100或下托架200的朝向电池包400的方向，电池包快换装置中还设置有浮动装置，电连接部件250安装在浮动装置上，以与电池包400的电池端电连接器450在竖直方向上实现浮动连接。

具体的，以电连接部件250安装在下托架200上为例，下托架200的中部设置有安装横梁，所述浮动装置包括弹簧251、连接杆252和电连接器安装面板253，连接杆252的第一端固定在安装横梁上，连接杆252的第一端套设在电连接器安装面板253的安装孔中，弹簧251位于安装横梁和电连接器安装面板253之间，并且两端分别与安装横梁和电连接器安装面板253抵接。电连接器安装面板253朝向电池包400底面的一侧可以设置有多个标准电连接器(图中未示出)，当电池包400跟随上托架100下降时，浮动装置提供竖直方向的浮动，使得标准电连接器与电池包400下部的标准连接端口电连接。

在上述技术方案中，当电池包400跟随上托架100下降时，通过浮动设置完成电连接部件与电池包400的电连接，不需要在电池包400固定于下托架200后，由人工或使用特别的连接机构完成电池包400的电连接，将电连接结合在电池包400本身的下降动作中，减少换电的执行步骤，缩短换电作业的时间；并且通过电连接部件的浮动设置，方便地、稳定地形成车辆与电池包400的电连接。

在一些实施方式中，滚动机构101包括滚珠、滚轴或滚轮。当上托架100举升后，电池包400的承载在滚珠、滚轴或滚轮上，便于电池包400进行水平移动。

在上述方案中，使用滚珠、滚轴或滚轮102作为滚动机构，该些设备易于采购，设备选型多，能够根据不同电池包400底部形状适配不同的滚珠、滚轴或滚轮102。

在一些实施方式中，滚动机构可以用带式传动承托组件代替，例如：所述带式传动承托组件包括多个传动轮，各个传动轮通过旋转轴活动连接上托架100，传动轮的外侧套设有传动带。当上托架100举升后，带式传动承托组件承托电池包400。

在一些实施方式中，上托架100的上端面设置有滑槽，所述滑槽沿垂直于车辆前进方向设置，所述电池包400的底部对应所述滑槽的位置设置有多个滚轴，在下托架200上靠近所述滑槽外侧的位置设置有多个承托部，用于承托电池包400。当上托架100上升时，滑槽跟随上托架100上升，滚轴进入滑槽中，上托架100带动电池包400上升并离开承托部201，在外部设备(如换电装置或转运装置)的作用下，电池包400可以在滚动机构101上沿水平方向移动，从而能够将电池包400移动至电池包快换装置的外部，或从外部移动至电池包快换装置的预设安装位置。

在其他一些实施方式中，还可以使用滚珠代替电池包400底部的滚轴，相应的，使用滑动面代替上托架100的滑槽。当上托架100上升时，滑动面跟随上托架100上升，电池包400底部的滚珠抵接滑动面，在外部设备的作用下，电池包400可以在传输承托部101上沿水平方向移动。优选的，所述滑动面向下凹陷。

基于同样的发明思路，本发明还提供一种电动车辆，包括至少一个如上述任意一项所述的电池包快换装置，所述电池包快换装置设置于所述车身上。

在上述方案中，通过在电动车辆中设置电池包快换装置，在换电过程中，电池包400跟随电池包快换装置沿竖直方向小幅度上升或下降，竖直方向的移动距离短，无需将电池包400移动至距离地面较高的位置，电池包400沿着滚动机构或滑动机构进行水平移动，不仅节省换电过程的能源，而且能够避免电池包400从高处掉落的风险；并且，下托架200上还设置有锁止机构，能够方便地进行电池包400的锁止和解锁作业，减少换电作业的时间。

基于同样的发明思路，本发明还提供一种充电架，所述充电架包括至少一个如上述任意一项所述的电池包快换装置。

在上述方案中，通过在充电座中设置电池包快换装置，在换电过程中，电池包400跟随电池包快换装置沿竖直方向小幅度上升或下降，竖直方向的移动距离短，无需将电池包400移动至距离地面较高的位置，电池包400沿着滚动机构或滑动机构进行水平移动，不仅节省换电过程的能源，而且能够避免电池包400从高处掉落的风险；并且，下托架200上还设置有锁止机构，能够方便地进行电池包400的锁止和解锁作业。

基于同样的发明思路，本发明还提供一种换电站，包括至少一个上述任意一项所述的充电架。

在上述方案中，通过在换电站中设置包括电池包快换装置的充电座，在换电过程中，电池包400跟随电池包快换装置沿竖直方向小幅度上升或下降，竖直方向的移动距离短，无需将电池包400移动至距离地面较高的位置，电池包400沿着滚动机构或滑动机构进行水平移动，不仅节省换电过程的能源，而且能够避免电池包400从高处掉落的风险；并且，下托架200上还设置有锁止机构，能够方便地进行电池包400的锁止和解锁作业。

【实施例2】

实施例2公开了另一种电池包快换装置的具体实施方式，实施例2与实施例1中的部件、结构以及安装方式基本相同，两者的不同之处在于，升降机构300和移动板341的传动方式与实施例1中不同。在实施例2中，升降机构300中的偏心轮320的第一端同轴设置有第六齿轮，移动板341上对应所述第六齿轮的位置设置有第一齿条，所述第六齿轮和第一齿条相互啮合。当移动板341向下托架200边框的方向移动时，第一齿条跟随移动板341移动，带动第六齿轮转动，从而带动偏心轮320向下降方向转动，上托架100下降，由于移动板341上还安装有锁止件210，锁止件210跟随移动板341移动，压接锁止块410，锁止电池包400；当移动板341向下托架200中心的方向移动时，第一齿条跟随移动板341向托架200中心的方向移动，锁止件210跟随移动板341，脱离锁止块410，解锁电池包400，并且第一齿条带动第六齿轮转动，从而带动偏心轮320向举升方向转动，上托架100上升。

基于同样的发明思路，本发明还提供一种电动车辆，包括至少一个如上述任意一项所述的电池包快换装置，所述电池包快换装置设置于所述车身上。

基于同样的发明思路，本发明还提供一种充电架，所述充电架包括至少一个如上述任意一项所述的电池包快换装置。

基于同样的发明思路，本发明还提供一种换电站，包括至少一个上述任意一项所述的充电架。

【实施例3】

实施例3公开了另一种电池包快换装置的具体实施方式，实施例3与实施例1中的部件、结构以及安装方式基本相同，两者的不同之处在于，锁止机构和移动板341的传动方式与实施例1中不同。在实施例3中，锁止机构包括锁舌，所述锁舌通过安装轴转动连接下托架200，所述安装轴远离所述锁舌的一端设置有第七齿轮，当第七齿轮转动时，通过安装轴带动锁舌在水平面中转动。移动板341上对应所述第七齿轮的位置设置有第二齿条，所述第七齿轮和第二齿条相互啮合。当移动板341向下托架200边框的方向移动时，第二齿条跟随移动板341向边框方向移动，带动第七齿轮转动，从而带动锁舌在水平面中沿锁止方向转动，锁舌靠近并最终抵接在电池包400底部的锁止块410上，锁止电池包400，此外，由于移动板341还连接于升降机构，移动板341向下托架200边框的方向移动带动升降机构下降，上托架100带动电池包400下降；当移动板341向下托架200中心的方向移动时，第二齿条跟随移动板341向下托架200中心方向移动，带动第七齿轮转动，从而带动锁舌在水平面中沿解锁方向转动，锁舌离开电池包400底部的锁止块410上，解锁电池包400，然后，移动板341带动升降机构举升上托架100，电池包400跟随上托架100上升。

基于同样的发明思路，本发明还提供一种电动车辆，包括至少一个如上述任意一项所述的电池包快换装置，所述电池包快换装置设置于所述车身上。

基于同样的发明思路，本发明还提供一种充电架，所述充电架包括至少一个如上述任意一项所述的电池包快换装置。

基于同样的发明思路，本发明还提供一种换电站，包括至少一个上述任意一项所述的充电架。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的方法实施例而言，由于其与系统是对应的，描述比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

1.一种电池包快换装置，其特征在于，包括上托架、下托架、升降机构和锁止机构；

所述下托架设置有承托部；

所述上托架通过所述升降机构活动连接于所述下托架，所述上托架朝向所述电池包的顶面设置有滚动机构或滑动机构，通过所述升降机构驱动所述上托架举升至使所述电池包脱离所述承托部并且与所述滚动机构或滑动机构相接触，以进行电池包转移操作；

所述锁止机构设置在所述下托架上，用于在所述承托部承载所述电池包后对所述电池包进行锁止。

2.根据权利要求1所述的电池包快换装置，其特征在于，所述锁止机构通过平移机构可移动连接于所述下托架上，通过所述平移机构带动所述锁止机构在解锁位置和锁止位置之间移动；

所述平移机构通过同步组件连接于所述升降机构，以使所述锁止机构与所述上托架联动。

3.根据权利要求2所述的电池包快换装置，其特征在于，所述电池包快换装置还包括连接于所述平移机构的过渡机构，所述过渡机构用于与换电装置或转运装置上的驱动机构相连接，以传递动力来带动所述平移机构和所述升降机构动作。

4.根据权利要求3所述的电池包快换装置，其特征在于，所述锁止机构包括沿所述电池包的转移方向设置于所述下托架两侧的多个锁止件，所述多个锁止件分别由设置于所述电池包底部的多个固定板的顶面压接对应的所述固定板以锁止所述电池包。

5.根据权利要求4所述的电池包快换装置，其特征在于，所述平移机构包括可旋转固定于所述下托架上的第一丝杆、与所述第一丝杆螺纹配合连接的第一滑块、固定于所述第一滑块上并且两端分别连接对应的锁止件的移动板，所述过渡机构固定于所述第一丝杆的一端，用于带动所述第一丝杆旋转以使所述第一滑块移动从而通过所述移动板带动两端的所述锁止件在锁止位置和解锁位置之间移动。

6.根据权利要求3所述的电池包快换装置，其特征在于，所述升降机构包括多个偏心轮；

所述偏心轮的第一端转动连接于所述下托架，所述偏心轮的第二端用于抵推所述上托架；

当所述偏心轮绕所述第一端转动时，所述偏心轮的第二端带动所述上托架举升或下降。

7.根据权利要求6所述的电池包快换装置，其特征在于，所述偏心轮远离轴心的一端设置有滚轴，所述上托架对应所述滚轴的位置开设有凹槽，所述滚轴活动安装于所述凹槽内，并可沿所述凹槽内壁移动。

8.根据权利要求6所述的电池包快换装置，其特征在于，所述偏心轮设置于所述下托架上沿所述电池包转移方向的两侧，并且任何一侧的所述偏心轮数量不少于2个。

9.根据权利要求8所述的电池包快换装置，其特征在于，所述同步组件包括与所述偏心轮同轴旋转连接的多个齿轮、沿所述电池包转移方向与同侧的所述齿轮相啮合的同步带，所述移动板的端部分别固定连接于所述同步带以带动所述同步带移动，从而通过所述齿轮带动所述偏心轮旋转以实现所述上托架的升降移动。

10.根据权利要求4所述的电池包快换装置，其特征在于，所述锁止件被设置为在第一预设位置和第二预设位置之间移动，以实现解锁或锁止前后带动所述上托架上升或下降，其中，所述第一预设位置与所述锁止件的锁止位置相对应，并且所述上托架处于最低位置，所述电池包承载于所述承托部；

所述解锁位置处于所述第一预设位置与所述第二预设位置之间；

所述第二预设位置为所述上托架上升至使所述电池包脱离所述承托部时，所述锁止件所处的位置。

11.根据权利要求4所述的电池包快换装置，其特征在于，所述锁止件设置有第一锁止斜面，所述固定板设置有第二锁止斜面，所述第一锁止斜面与所述第二锁止斜面之间契合连接。

12.根据权利要求1所述的电池包快换装置，其特征在于，所述下托架设置有第一导向部，用于在所述上托盘带动所述电池包下降移动过程中与设置在所述电池包上的第二导向部实现沿X向和/或Y向进行导向。

13.根据权利要求11所述的电池包快换装置，其特征在于，所述第一导向部设置于所述下托架上靠近对应的所述锁止件的位置，并且避让所述锁止件的移动区域设置。

14.根据权利要求1所述的电池包快换装置，其特征在于，所述电池包快换装置还包括多个弹性支撑件，所述弹性支撑件连接于所述上托架和所述下托架之间，并且均设于所述下托架的四周位置上。

15.根据权利要求1所述的电池包快换装置，其特征在于，所述上托架还包括通孔，所述承托部贯穿设于所述通孔中，以使所述上托架可升降移动。

16.根据权利要求1所述的电池包安装托架，其特征在于，所述电池包安装托架还包括设置于所述电池包安装托架上的电连接部件，所述电连接部件可浮动设置，用于与所述电池包的电池端电连接器在竖直方向上实现电连接。

17.一种电动车辆，其特征在于，包括车身及至少一个如权利要求1-16中任意一项所述的电池包快换装置，所述电池包快换装置设置于所述车身上。

18.一种充电架，其特征在于，所述充电架包括至少一个如权利要求1-16中任意一项所述的电池包快换装置。

19.一种换电站，其特征在于，包括至少一个如权利要求18所述的充电架。