CN206107204U - 换电池装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及换电池装置，可以更换安装于电动车辆底盘上的电池，所述换电池装置包括：主体；移送部件，由主体支撑；更换部件，与移送部件相邻设置，可拆装电池；所述更换部件包括更换组件和支撑更换组件的更换本体，所述更换部件拆装电池时，更换组件相对所述更换本体具有第一高度，所述更换部件携带电池移出电动车辆底盘与地面之间的空间时，更换组件相对所述更换本体具有第二高度，所述第二高度不高于所述第一高度。

Description

换电池装置

技术领域

本实用新型涉及一种换电池装置，特别是一种为电动车辆更换电池的换电池装置。

背景技术

伴随着世界范围内的能源紧缺及环保要求，环保节能的电动车辆已成为汽车行业的发展方向。但电动车辆在普及的过程中受到以下因素的影响。电池一次性充电后行驶里程不够长，并且电池充电一次的时间过长。同时快速充电会大幅度降低电池的容量和寿命。即使是所谓的快速充电，通常也需要数小时，且在用电高峰期充电成本也会大大增加，并且影响车辆的使用效率。

为解决上述技术问题，现有技术提出了为电动车辆更换电池的方案。在更换电池的方案中，存在如下几个突出问题。问题一，在电动车辆周围环境拥挤的情况下，换电池装置仅能从特定方向靠近电动车辆以为其更换电池此情况下要求换电池装置能够从电动车辆的任意一个侧面拆装位于电动车辆的底盘的所有电池；问题二，换电池装置在为电动车辆更换电池之前，需要相对电动车辆进行准确定位，但完全通过电子传感器与电子控制相结合的方式定位则需要花费大量的时间进行位置检测，效率低下，如何实现换电池装置相对电动车辆的快速定位是亟待解决的问题；问题三，为降低基础建设的费用以及提高换电池的灵活性，在对电动车辆更换电池时，优选方式是不要求电动车辆停在地沟上或举升架上，直接停在平整的地面即完成电池的更换，但由此带来一个新问题，在底盘距地面的高度有限的情况下，对换电池装置的结构要进行怎样的特殊设计，才能保证更换部件携带电池时能顺利进出底盘与地面之间的狭窄空间；问题四，现有电动车辆的充电站位置固定，电动车辆必须到达指定地点才能再次补充电量，由此带来的问题是，在电动车辆前往下一个充电站的过程中，电量耗尽，或者电动车辆在车库停放时间过长，其电量不足以支撑其前往充电站进行电量补充，种种情况下均要求换电池装置能随时随地为电动车辆更换电池以补充其所需电量。

实用新型内容

为解决上述问题一，本实用新型的技术方案是:一种换电池装置，可以为电动车辆更换电池，所述换电池装置包括：主体；更换部件，可拆装电池,可选择地从电动车辆的侧方沿第一方向移动到电动车辆的底盘下方；移送部件，设置在所述主体与更换部件之间，更换部件从从电动车辆的侧方沿第一方向移动到电动车辆的底盘下方的过程中，移送部件具有沿第一方向的位移；连接部件，设置在移送部件与更换部件之间，所述连接部件带动所述更换部件相对移送部件在水平面内运动产生沿第二方向的位移，所述第二方向不同于第一方向。

优选的，所述更换部件相对移送部件直线运动。

优选的，所述连接部件包括与移送部件配接第一连接组件以及与更换部件配接的第二连接组件，所述第二连接组件相对所述第一连接组件移动。

优选的，所述第一连接组件为齿条，所述第二连接组件为齿轮，所述齿轮沿所述齿条移动。

优选的，所述更换部件相对移送部件曲线运动。

优选的，所述连接部件包括连接更换部件与移送部件的第一驱动装置，所述第一驱动装置驱动所述更换部件相对所述移送部件转动。

优选的，所述连接部件包括设置在更换部件与移送部件之间的连接杆，以及驱动更换部件相对连接杆转动的第二驱动装置和驱动连接杆相对移送部件转动的第三驱动装置。

优选的，所述连接杆的长度可调节。

优选的，所述换电池装置为换电池车，所述主体包括车身和支撑车身的车轮。

优选的，所述移送部件设置在主体的一个侧面，所述移送部件包括第一移送组件和第二移送组件，所述第一移送组件移送所述更换部件时产生相对地面在竖直方向上的位移，所述第二移送组件移送所述更换部件时产生相对地面沿第一方向的位移。

优选的，所述移送部件还包括设置在第一移送组件与第二移送组件之间的第一枢转机构，以及设置在第二移送组件与连接部件之间的第二枢转机构，第一枢转机构带动第二移送组件相对第一移送组件在打开位置与折叠位置之间进行切换，第二枢转机构带动连接部件相对第二移送组件在打开位置与折叠位置之间进行切换。

优选的，所述更换部件包括更换组件和支撑更换组件的更换本体，所述更换部件拆装电池时，更换组件相对所述更换本体具有第一高度，所述更换部件携带电池移出电动车辆底盘与地面之间的空间时，更换组件相对所述更换本体具有第二高度，所述第二高度不高于所述第一高度。

优选的，所述更换部件进一步包括设置在更换组件与更换本体之间的转动组件，所述转动组件的转动带动更换组件相对更换本体具有不同高度。

优选的，所述转动组件为多自由度转臂结构。

优选的，所述转动组件至少包括第一转动臂和第二转动臂，所述第一转动臂与所述更换本体可转动地连接，所述第一转动臂与第二转动臂可转动地连接，所述第二转动臂与所述更换组件之间可转动地连接。

优选的，电动车辆上设置有定位机构，所述移送部件上设置有对准机构，所述对准机构能够可选择地与所述定位机构配合，至少部分固定更换部件相对电动车辆的电池的位置。

本实用新型中，由于在移送部件与更换部件之间设置了连接部件，且连接部件的运动可以驱动更换部件相对移送部件在水平面内运动，使得更换部件可以到达电动车辆的底盘下方的任意位置，对底盘下方的所有电池进行拆装，无需更换换电池装置相对电动车辆所在的侧面，实现换电池装置在电动车辆的任意一个侧方均可对底盘下方的所有电池进行拆装。

为解决上述问题二，本实用新型的技术方案是：一种电动车辆，包括车身、支撑车身的底盘、安装在底盘上的电池；所述电池可由换电池装置更换，所述电动车辆进一步包括定位机构，所述定位机构至少部分地标识底盘上的电池的位置。

优选的，所述定位机构设置在所述车身至少一个侧面的外表面。

优选的，所述定位机构设置在所述车身的四个侧面的外表面。

优选的，所述电动车辆进一步包括引导机构，所述引导机构与所述定位机构相邻设置，所述引导机构包括沿车身宽度方向延伸的第一滑轨和沿车身长度方向延伸的第二滑轨。

为解决上述问题二，本实用新型还提供的技术方案是：一种换电池装置，可为电动车辆更换电池，所述换电池装置包括主体、由主体支撑的移送部件、与连接部件相邻设置的更换部件；其特征在于，所述换电池装置进一步包括对准机构，所述对准机构至少部分标识所述更换部件在换电池装置上的位置。

优选的，所述换电池装置进一步包括限位组件，所述限位组件限定所述更换部件相对电动车辆在水平面内的极限位置。

优选的，所述限位组件包括设置在移送组件上的第一限位组件，所述第一限位组件限定移送组件沿更换部件伸入底盘的方向上移动的极限位置。

优选的，所述换电池装置还进一步包括设置在所述移送部件与更换部件之间的连接部件，所述连接部件驱动所述更换部件相对所述移送部件在水平面内移动，所述限位组件还包括设置在连接部件上的第二限位组件，所述第二限位组件限定所述更换部件相对所述移送部件件移动的极限位置。

为解决上述问题二，本实用新型还提供的技术方案是：一种换电池系统，包括电动车辆及换电池装置，所述电动车辆包括车身、支撑车身的底盘、安装在底盘上的电池；所述换电池装置包括主体、由主体支撑的移送部件、由移送部件移送的更换部件；其特征在于，所述电动车辆进一步包括定位机构，所述换电池装置进一步包括与定位机构匹配的对准机构，所述对准机构与所述定位机构配合时可至少部分地确定更换部件相对电池的位置。

优选的，所述电动车辆进一步包括设置在底盘上的触发元件，所述换电池装置进一步包括设置在更换部件上的感应元件，所述换电池装置通过感应元件对所述触发元件的感应信号识别所述更换部件是否到达所述电池所在位置。

本实用新型中，电动车辆上设置有定位机构至少部分地标识底盘上的电池的位置，操作者通过肉眼即可迅速将换电池装置引导至电池的位置，从而实现快速定位。

为解决上述技术问题三，本实用新型提供的技术方案为：一种换电池装置，可以更换安装于电动车辆底盘上的电池，所述换电池装置包括：主体；移送部件，由主体支撑；更换部件，与移送部件相邻设置，可拆装电池；所述更换部件包括更换组件和支撑更换组件的更换本体，所述更换部件拆装电池时，更换组件相对所述更换本体具有第一高度，所述更换部件携带电池移出电动车辆底盘与地面之间的空间时，更换组件相对所述更换本体具有第二高度，所述第二高度不高于所述第一高度。

本方案中，更换部件拆装电池时，更换组件相对更换本体具有第一高度，更换部件携带电池通过电动车辆底盘与地面之间的空间时，更换组件相对更换本体具有第二高度，第二高度不高于第一高度,使得更换部件的高度可以发生改变，既可以匹配于电池的安装高度，同时又可保证更换部件携带电池时可顺利通过电动车辆的底盘与地面之间的空间。

为解决上述技术问题四，本实用新型提供的技术方案为：一种换电池车，可以为电动车辆更换电池，所述换电池车包括：主体，包括车身、支撑车身的车轮、以及驱动车轮以带动车身移动的动力装置；更换部件，可拆装电池；移送部件，设置在所述主体的一个侧面，可选择地将更换部件沿第一方向移送到电动车辆的底盘下方。

本方案中，由于包含驱动车轮以带动车身移动的动力装置使得换电池车可以到达电动车辆所在的任何位置，同时由于移送部件安装在主体的一个侧面；更换部件可拆装电池，且可由移送部件将其移送到电动车辆的底盘下方，使得换电池车相对电动车辆并列设置即可实现对电动车辆的电池的更换，节省换电池车更换电池时所占用的空间，使得换电池车可随时随地为电动车辆更换电池。

附图说明

以上所述的本实用新型解决的技术问题、技术方案以及有益效果可以通过下面的能够实现本实用新型的较佳的具体实施例的详细描述，同时结合附图描述而清楚地获得。

附图以及说明书中的相同的标号和符号用于代表相同的或者等同的元件。

图1是第一较佳实施方式的电动车辆的侧视图；

图2是图1所示电动车辆的仰视图；

图3是换电池装置的第一较佳实施方式的示意图；

图4是图3所示换电池装置相对图1所示电动车辆在第一位置下的示意图；

图5是图3所示换电池装置相对图1所示电动车辆在第二位置下的示意图；

图6是图3所示换电池装置相对图1所示电动车辆在第三位置下的示意图；

图7是图3所示换电池装置相对图1所示电动车辆在第四位置下的示意图；

图8是图3所示换电池装置相对图1所示电动车辆在第五位置下的示意图；

图9是图3所示换电池装置相对图1所示电动车辆在第六位置下的示意图；

图10是换电池装置的第二较佳实施方式的示意图；

图11是图10所示换电池装置相对图1所示电动车辆在第一位置下的示意图；

图12是图10所示换电池装置相对图1所示电动车辆在第二位置下的示意图；

图13是图10所示换电池装置相对图1所示电动车辆在第三位置下的示意图；

图14是图10所示换电池装置相对图1所示电动车辆在第四位置下的示意图；

图15是图10所示换电池装置相对图1所示电动车辆在第五位置下的示意图；

图16是图10所示换电池装置相对图1所示电动车辆在第六位置下的示意图；

图17是图10所示换电池装置相对图1所示电动车辆在第七位置下的示意图；

图18是换电池装置的第三较佳实施方式的示意图；

图19是换电池装置的第四较佳实施方式的示意图；

图20是图19所示换电池装置相对图1所示电动车辆在第一位置下的示意图；

图21是图19所示换电池装置相对图1所示电动车辆在第二位置下的示意图；

图22是图19所示换电池装置相对图1所示电动车辆在第三位置下的示意图；

图23是图19所示换电池装置相对图1所示电动车辆在第四位置下的示意图；

图24是图19所示换电池装置相对图1所示电动车辆在第五位置下的示意图；

图25是换电池装置的第五较佳实施方式的示意图；

图26是图25所示换电池装置在第一状态的示意图；

图27是图25所示换电池装置在第二状态的示意图；

图28是图25所示换电池装置在第三状态的示意图；

图29是换电池系统的一较佳实施方式的示意图；

图30是图29所示换电池系统实现精确定位的第一较佳实施方式；

图31是图30所示换电池系统在第一状态的示意图；

图32是图30所示换电池系统在第二状态的示意图

图33是图29所示换电池系统实现精确定位的第二较佳实施方式。

100电动车辆 107c第三电池

101,101’车身 107d第四电池

103底盘 109前部

105,105’车轮 111中部

107电池 113后部

107a第一电池 115定位机构

107b第二电池 117触发元件

119引导机构 219转动组件

121第一滑轨 221第一转动臂

123第二滑轨 223第二转动臂

200换电池装置 225第一移送组件

201主体 227第二移送组件

203移送部件 229第一竖直移送组件

204铰接结构 231第二竖直移送组件

205更换部件 235对准机构

206滚轮 241感应元件

207连接部件 243第一枢转机构

209第一连接组件 245第二枢转机构

211第二连接组件 247第一驱动装置

213连接杆 249第二驱动装置

215更换组件 251第三驱动装置

217更换本体

具体实施方式

有关本实用新型的详细说明和技术内容，配合附图说明如下，然而所附附图仅提供参考与说明，并非用来对本实用新型加以限制。

本实用新型中所称的车身/主体/电动车辆一侧、车身/主体/电动车辆的一个/侧面、车身/主体/电动车辆的侧方等，指的是车身或主体的与地面垂直或基本垂直的多个侧面中的任意一个。

如图1所示，电动车辆100包括车轮105，由车轮105支撑的底盘103，由底盘103支撑的车身101，以及为电动车辆100供电的电池107。电池107的分布位置及每一块电池107的尺寸大小与电动车辆100的车型大小、续航距离、换电池装置200的结构、换电池装置200的定位方式等相关。在图1所示的实施方式中，电池107安装于底盘103的下方，分布于底盘103的前部109、中部111、后部113。在如图2所示的实施方式中，电动车辆100包括四块电池107，分别为第一电池107a、第二电池107b、第三电池107c、第四电池107d。其中第一电池107a和第二电池107b并列设置在底盘103中部111，第三电池107c和第四电池107d分别设置在底盘103的前部109和底盘103的后部113。其中每一块电池均包含若干电池单元。在其他实施方式中，电动车辆100包括的电池数可以为5个、6个、8个等任意个数。

如图3所示为换电池装置200一较佳实施方式的示意图。本实施方式中，换电池装置200包括主体201、由主体201支撑的移送部件203、可拆装电池107的更换部件205、以及设置在移送部件203与更换部件205之间的连接部件207。优选的，更换部件205的底部设置滚轮208实现对更换部件在竖直方向的支撑并减小更换部件205与地面之间的摩擦。更为优选的，移送部件203与更换部件204之间设置铰接结构204，使得移送部件203与更换部件204之间允许一定范围内的高度差。

本实施方式中，由于主体201的高度问题，主体201可移动到电动车辆100的侧方，但不能移动到电动车辆100的下方。更换部件205可选择地从电动车辆100的侧方沿第一方向移动到电动车辆100的底盘103下方。更换部件205从电动车辆100的侧方沿第一方向移动到电动车辆的底盘下方的过程中，移送部件203与更换部件205具有相同的移动路径，也就是说在这段移动过程中，移送部件203与更换部件205之间没有相对位移产生。在上述移动过程中，更换部件205可自身带动力装置驱动其移动而带动移送部件203跟随其移动，也可由移送部件203驱动更换部件205移动。

移送部件203与更换部件205之间设置了连接部件207。连接部件207带动更换部件205相对移送部件203在水平面内运动时，更换部件205产生沿第二方向的位移，第二方向不同于第一方向。由此使得无需改变主体201相对电动车辆100所在的侧面也可使得更换部件205到达底盘103的任意位置，实现对底盘103上所有电池107的拆装。

以主体201定位在第一电池107a所在侧为例，结合图4至图9对换电池装置200拆卸所有四块电池107的过程进行描述。

在移送部件203的作用下，更换部件205沿第一方向到达第一电池107a的正下方，如图4所示。随后更换部件205可以对第一电池107a进行拆卸，并对拆下的电池107进行支撑。在移送部件203的作用下，更换部件205将拆下的电池107移送到远离电动车辆100的电池储存架中。

在移送部件203的作用下，更换部件205沿第一方向到达第二电池107b的正下方，如图5所示。随后更换部件205可以对第二电池107b进行拆卸，并对拆下的电池107进行支撑。在移送部件203的作用下，更换部件205将拆下的电池107移送到远离电动车辆100的电池储存架中。

在移送部件203的作用下，更换部件205沿第一方向到达图6所示的位置，第一方向为图中向上的方向。此位置上，更换部件205中轴线与第三电池107c和第四电池107d的中轴线在一条直线上。随后更换部件205在连接部件207的作用下，相对移送部件203向图中的左侧移动，从而到达第四电池107d所在位置的正下方，如图7所示，即更换部件205在连接部件207的作用下相对移送部件203在水平面内运动时，更换部件205产生沿第二方向的位移，从而到达第四电池107d所在位置的正下方。第二方向为图中向左的方向，不同于第一方向。随后，更换部件205可以对第四电池107d进行拆卸，并对拆下的电池107进行支撑。在连接部件207的作用下，更换部件205向图中的右侧移动，从而将拆下的电池107移送到如图8的位置。然后在移送部件203的作用下，更换部件205将电池107进一步移送到图9所示的位置，直到将电池107移送到远离电动车辆100的电池储存架中。其中，图8所示的位置与图6所示的位置相同，区别在于图8所示的状态下，更换部件205支撑拆下的电池107，图6所示的状态下，更换部件205上没有电池107。

拆卸第三电池107c的过程可参考拆卸第四电池107d的过程。所不同的是，更换部件205到达图6所示的位置后，在连接部件207的作用下，更换部件205相对移送部件203向图中的右侧移动，从而到达第三电池107c所在位置的正下方。拆下电池107后，在连接部件207的作用下，更换部件205相对移送部件203向图中的左侧侧移动，从而将拆下的电池107移送到如图8的位置。然后在移送部件203的作用下，更换部件205将电池107进一步移送到图9所示的位置，直到将电池107移送到远离电动车辆100的电池储存架中。

在图6至图9所示的实施例中，连接部件207驱动更换部件205相对移送部件203进行直线移动，直线运动的方向与主体201相对电动车辆100所在侧的底盘103边沿平行。在直线运动的作用下，更换部件205可到达移送部件203不能直接送达的位置，从而实现从电动车辆100的同一侧移送更换部件205可以拆装电动车辆100的所有电池107。当主体201位于电动车辆100的前侧或后侧，也可通过上述相同的结构和类似的过程对底盘103下方的所有电池107进行拆装。

为实现上述直线运动，连接部件207包括设置在移送部件203上的第一连接组件209和设置在更换部件205上的第二连接组件211，第二连接组件211沿第一连接组件209移动。第一连接组件209可以为导轨，对应的第二连接组件211可以为滑轮。第一连接组件209还可以为齿条，对应的第二连接组件211为齿轮。第二连接组件211相对第一连接组件209的移动由电机或液压驱动。

当底盘103上的四块电池107大小相同，且均为正方形，且与底盘103之间的紧固部件的安装位置相同时，更换部件205相对移动部件直线运动到相应电池107在底盘103上的安装位置的下方即可对电池107进行拆装。

当底盘103上的当四块电池107大小相同，且均为长方形，且与底盘103之间的紧固部件的安装位置相同，且第一电池107a与第二电池107b长度方向的中轴线相互平行，第三电池107c与第四电池107d长度方向的中轴线相互平行，第一电池107a与第三电池107c长度方向的中轴线相互垂直时，更换部件205相对移送部件203直线运动到相应电池107在底盘103上的安装位置的下方即可对电池107进行拆装。

当底盘103上的四块电池107大小相同，且均为长方形，且与底盘103之间的紧固部件的安装位置相同，且第一电池107a、第二电池107b、第三电池107c、以及第四电池107d长度方向的中轴线均相互平行时，在连接部件207的作用下，更换部件205相对移送部件203既要直线运动又要旋转90°运动，才能保证更换部件205到达相应电池107在底盘103上的安装位置的下方时，才能对电池107进行拆装。当然也可通过调整更换部件205上的更换组件215之间的距离来实现上述旋转的效果。更换组件215对电池107与底盘103之间的安装紧固件进行拆装的执行组件。

当电池107与底盘103之间的紧固部件在四块电池107安装区域的布局均不相同时，更换部件205上的更换组件215之间的距离要可调节。

上述更换部件205上的更换组件215之间的距离可调节的具体方案，将在介绍更换部件205时进行详细介绍。

图10所示为换电池装置200的第二较佳实施方式。与第一较佳实施方式相比，本实施方式的不同在于，在连接部件207的作用下，更换部件205相对移送部件203在水平面内的运动为曲线运动。为实现曲线运动的方式有多种，其中第一种实施方式为，连接部件207包括连接更换部件205与移送部件203的第一驱动装置，第一驱动装置驱动更换部件205相对移送部件203转动。第一驱动装置的运动通过电机驱动。实现曲线运动的第二种实施方式为，连接部件207包括设置在更换部件205与移送部件203之间的连接杆213，以及驱动更换部件205相对连接杆213转动的第二驱动装置249和驱动连接杆213相对移送部件203转动的第三驱动装置251。第二驱动装置249和第三驱动装置251的运动通过电机驱动。

在第二驱动装置249和第三驱动装置251工作时，连接杆213带动更换部件205相对移送部件203转动，同时更换部件205相对连接杆213自转。在转动的过程中，为使更换部件205能到达底盘103上的任意电池107安装位置的正下方，转动半径需发生变化。转动半径的变化可通过移送部件203改变枢转运动的枢转点的位置来实现，也可通过调节连接杆213的长度来实现。通过调节连接杆213的长度来实现时，连接杆213的长度可调节。

以换电池装置200在第一电池107a所在侧方为例,结合图11至17对图10所示的换电池装置200拆卸电池107过程进行描述。换电池装置200在电动车辆100的其他侧方时，其对电池107的拆装过程可参考下述描述。

如图11所示，电动车辆100的底盘103上设置了4块电池107,第一电池107a和第二电池107b的宽度与第三电池107c和第四电池107d的长度相同。其中，第一电池107a、第二电池107b并列安装在底盘103中部111，第三电池107c安装在底盘103的前部109，第四电池107d安装在底盘103的后部113。第三电池107c和第四电池107d的宽度方向的中轴线在一条直线上，且与第一电池107a的长度方向的中轴线相互垂直。

参考图11和图12，移送部件203通过调节更换部件205相对底盘103在图中上下方向的位置逐步拆卸第一电池107a和第二电池107b。

图13至17为更换装置拆卸第四电池107d的过程。具体的，如图13所示，更换部件205在移送部件203的作用下沿第一方向到达底盘103的中部111位置，第一方向为图中向上的方向。由于第四电池107d长度方向的中轴线与第一电池107a宽度方向的中轴线相互垂直，且第一电池107a的宽度与第四电池107d的长度相同，为匹配此种电池107布局的方案，更换部件205与连接杆213之间的枢转连接驱动更换部件205相对连接杆213转动90°，使得更换部件205到达图14所示的位置。在其他的实施方式中，可通过调节更换部件205上的更换组件215相互之间的距离取代更换部件205与连接杆213之间的枢转连接的作用。具体实现方式将在更换部件205的结构描述时进行详细介绍。随后，在移送部件203的作用下，更换部件205向图14中的左侧移动，使得更换部件205到达图15所示的位置。由于车轮的存在，更换部件205无法在移送部件203的作用下，进一步向第四电池107d靠近。随后，移送组件驱动更换部件205向图15中的上方移动，且连接杆213与移送部件203之间的第三驱动装置251驱动更换部件205相对移送部件203向图中的左侧转动，以使得更换部件205向第四电池107d进一步靠近。与此同时连接杆213与更换部件205之间的第二驱动装置249驱动更换部件205自转，以避免更换部件205相对移送部件203向图中的左侧转动时遇到车轮的干涉，同时还可保证更换部件205达到第四电池107d正下方时正好与第四电池107d正对。在上述多个部件的共同作用下，更换部件205达到图16所示的位置。上述图13至图16展示的过程为，更换部件205在连接部件207的带动下相对移送部件203在水平面内运动时，更换部件205产生沿第二方向的位移。本实施方式中，第二方向即为图中向左的方向。第二方向不同于第一方向。

随后对第四电池107d进行拆卸，并将拆卸的第四电池107d运送到图17所示的位置。更换部件205由图16的位置到达图17的位置的过程与更换部件205由图14的位置到达图16的位置的过程相反，在此不再赘述。更换部件205对第三电池107c的拆卸过程可参考对第四电池107d的拆卸过程，在此也不再赘述。

如图18所示为换电池装置200的第三较佳实施方式。本实施方式中，所述换电池装置200包括主体201、由主体201支撑的移送部件203、以及由移送部件203支撑的且可拆装电池107的更换部件205。主体201可移动到电动车辆100的底盘103下方。移送部件203用于将更换部件205送达相对电池107的预设位置。移送部件203与更换部件205之间也可以选择地设置或不设置与前述第一较佳实施方式或第二较佳实施方式相同的连接部件207。

当设置连接部件207时，在换电池装置200的前述三种实施方式中，均从电动车辆100的底盘103下方拆装电池107。通常电动车辆100的底盘103距离地面的距离为20cm左右，且电池107的高度约为5cm左右。要使得携带电池107的更换部件205顺利地通过底盘103与地面之间的空间，更换部件205的高度必须低于15cm。更换部件205必须同时还满足另一个高度要求，即在对电池107进行拆装时，更换部件205的更换组件215必须能达到底盘103与电池107之间的紧固件所在的高度。基于此需要对更换部件205进行特殊设计。

以下结合图19至24对换电池装置的第四较佳实施方式进行详细介绍。本实施方式中，换电池装置200包括主体201、由主体201支撑的移送部件203、可拆装电池107的更换部件205。一种情况下，主体201可移动到电动车辆100的侧方，但不能移动到电动车辆100的下方，此时移送部件203与更换部件205之间设置连接部件207。另一种情况下，主体201可移动到电动车辆100的下方，此时移送部件203与更换部件205之间可选择设置或不设置连接部件207。更换部件205包括更换本体217和由更换本体217支撑的更换组件215，更换组件215可对底盘103与电池107之间的紧固件进行拆装。更换部件205拆装电池107时，更换组件215相对更换本体217具有第一高度。更换部件205携带电池107通过电动车辆100底盘103时，更换组件215相对更换本体217具有第二高度。第二高度不高于第一高度。通过调节更换组件215的高度既可满足携带电池107的更换部件205顺利通过底盘103与地面之间的空间，同时也可满足拆装电池107时对更换组件215的高度要求。

更换组件215相对更换本体217的高度调节，可以为在更换组件215与更换本体217之间设置升降组件，由升降组件的升降带动更换组件215相对更换本体217的高度调节。升降组件的升降可由电机或液压驱动。

更换组件215相对更换本体217的高度调节还可以为，在更换组件215与更换本体217之间设置转动组件219，通过转动组件219的转动带动更换组件215相对更换本体217具有不同高度。转动组件219的转动可由电机或液压驱动。

优选的，转动组件219为多自由度转动臂结构。为实现转动组件219为多自由度转动臂结构，转动组件219可包括多个相互转动连接的转动臂。如图20至24所示的实施方式中，转动组件219包括第一转动臂221和第二转动臂223。第一转动臂221与更换本体217可转动地连接，第一转动臂221与第二转动臂223可转动地连接，第二转动臂223与更换组件215之间可转动地连接。

如图20所示的状态下，转动组件219收容于更换本体217中，更换组件215在转动组件219的作用下也收容于更换本体217中。此时更换组件215相对更换本体217具有最低的高度。

在图21所示的状态下，更换组件215相对第二转动臂223转动，使得更换组件215相对更换本体217呈竖直状态。转动组件219相对更换本体217仍处于水平状态。更换组件215相对第二转动臂223的转动可由电机或液压驱动。相对图20所示的状态，图21所示的状态下，更换组件215相对更换本体217的高度升高，更换组件215之间的距离增大。

在图22所示的状态下，第一转动臂221相对更换本体217转动，第二转动臂223相对第一转动臂221转动，更换组件215相对第二转动臂223转动，从而进一步调节更换组件215相对更换本体217的高度，同时对更换组件215之间的距离进行调节。在调节过程中，始终保持更换组件215相对更换本体217呈竖直状态。

在图23所示的状态下，第一转动臂221相对更换本体217转动，第二转动臂223相对第一转动臂221转动，更换组件215相对第二转动臂223转动，从而进一步调节更换组件215相对更换本体217的高度以及更换组件215之间的距离，使得更换组件215恰好与电池107相对底盘103的紧固件对准，以便更换组件215对紧固件进行拆装，从而拆装电池107。此状态下，更换组件215相对更换本体217具有最高高度。

在图24所示的状态下，更换组件215已完成对电池107的拆卸。更换组件215在第一转动臂221、第二转动臂223的作用下回复到图20所示的状态，即由相对更换本体217的最高高度回复到相对更换本体217的最低高度，使得携带电池107的更换部件205能顺利通过底盘103与地面之间的狭窄空间。

在前述实施方式中，由于电池107尺寸、安装位置、连接部件207的结构等因素，导致在某些情况下需要对更换组件215相对更换本体217的高度进行调节的同时还要对更换组件215之间的距离进行调节。在图19至24的实施方式中，由于转动组件219的存在，既可以实现更换组件215相对更换本体217的高度调节又可以实现更换组件215之间的距离调节。而当更换组件215相对更换本体217的高度通过升降组件来实现时，需要在更换组件215与更换本体217之间进一步设置滑动组件驱动更换组件215相对更换本体217水平滑动，实现更换组件215之间的距离调节。

如图25至28所示为换电池装置200的第五较佳实施方式。本实施方式中，换电池装置200为换电池车。如图25所示，换电池车包括主体201，安装在主体201的一个侧面的移送部件203，可拆装电池107的更换部件205。其中，主体201包括车身101、支撑车身101的车轮、以及驱动车轮以带动车身移动的动力装置。由于动力装置的存在，换电池车可移动到任何位置，以为电池车辆100更换电池。车身101进一步包括第一容腔和第二容腔。第一容腔放置从电动车辆100上拆下的旧电池，第二容腔放置可装入电动车辆100以为其提供进一步续航能力的新电池。换电池车可通过移送部件203将更换部件205移送到第二容腔以拿取新电池，换电池车还可以通过移送部件203将更换部件205移动到第一容腔以放下旧电池。

为使换电池车实现为电动车辆100更换电池107的基本功能，更换部件205需可由移送部件203自电动车辆100的一个侧面沿第一方向移送到电动车辆100的底盘103下方，第一方向为图26至28的向左的方向。为使得换电池车在行驶过程中占用空间最小，行动便捷，要求更换部件205能如图25所示，折叠悬挂于主体201的一侧。

针对第一种需求，更换部件205需可由移送部件203自电动车辆100的一个侧面移送到电动车辆100的底盘103下方，移送部件203包括第一移送组件225和第二移送组件227。第一移送组件225移送更换部件205时产生相对地面在竖直方向上的位移。第二移送组件227移送更换部件205时，更换部件205产生相对设置移送部件203的侧面远离或靠近的位移，即沿第一方向位移，也就是沿图26至28中向左的位移。第一移送组件225可以曲线、或直线方式带动更换部件205产生相对地面在竖直方向上的位移。同理，第二移送组件227也可以任意的运动方式带动更换部件205产生相对设置移送部件203的侧面远离或靠近的位移。本实施方式中，第一移送组件225以直线方式带动更换部件205相对地面产生竖直方向的位移。参考图25和26，第一移送组件225进一步包括设置在主体201的一个侧面的第一水平移送组件228、第一竖直移送组件229、以及第二竖直移送组件231。第一水平移送组件228驱动更换部件205相对电动车辆100在图25中左右方向定位。第一竖直移送组件229以及第二竖直移送组件231驱动更换部件205相对电动车辆100在图25中上下方向定位。其中，第一竖直移送组件229带动更换部件205到达换电池车的车身101’的底部，第二竖直移送组件231带动更换部件205到达换电池车的车轮105’的底部。综上，在第一移送组件225的作用下，更换部件205到达图26所示的状态，更换部件205的底部到达换电池车的车轮105’所在的地面，该地面也就是支撑电动车辆100的地面，从而将更换部件205移送到最低的位置，以最大限度地扩大更换部件205的顶面相对电动车辆100的底盘103的距离。随后在第二移送组件227的作用下，更换部件205相对电动车辆100在图26中左右方向定位。

针对第二种需求，更换部件205可折叠悬挂于主体201的一侧，移送部件203进一步包括设置在第一移送组件225与第二移送组件227之间的第一枢转机构243，以及设置在第二移送组件227与连接部件207之间的第二枢转机构245。第一枢转机构243带动第二移送组件227相对第一移送组件225在打开与折叠之间进行切换，即在图26与图28所示的两种状态之间进行切换。切换的过程状态如图27所示，即在图28与图25之间进行切换。在此需要说明的是，为实现换电池车由图25的状态切换到图28的状态，第一移送组件225需将更换部件205移送到预设高度后，才能执行第二枢转机构245带动更换部件205相对第二移送组件227折叠的动作。此外，本领域技术人员可以理解的是，第二移送组件227与更换部件205之间可以为固定连接或设置前述第一较佳实施方式和第二较佳实施方式中的连接部件207。更换部件205本身的结构可以为前述第四较佳实施方式的结构。前述换电池装置200是由主体201、移送部件203、连接部件207、更换部件205组成的。

在前述的多个实施方式分别重点介绍了连接部件207、更换部件205、主体201、移送部件203的可能结构。基于这样的介绍本领域技术人员可以预见，多种可能形式的主体201、移送部件203、连接部件207、更换部件205之间可任意组合形成一个新的换电池装置200，在此不再一一对组合的可能性进行介绍。

以下结合图29至图33对换电池系统的一较佳实施方式进行介绍。

如图29所示，换电池系统包括电动车辆100及换电池装置200。

本实施方式的电动车辆100与图1所示的电动车辆100基本相同，均包括车身101、支撑车身101的底盘103、以及安装在底盘103上的电池107。如图29所示，本实施方式相对图1所示实施方式的改进之处在于，电动车辆100进一步包括定位机构115，定位机构115至少部分的标识底盘103上的电池107的位置。定位机构115可以为设置在电动车辆100的一个确定位置上的具体的机械机构或特定的颜色或特定的图案标识等。无论定位机构115为上述何种形式，其均为肉眼可见，所以定位机构115可以向操作者至少部分地指示底盘103上的电池107的位置，帮助操作者手动快速定位换电池装置100相对电动车辆200的位置。

优选的，定位机构115设置在车身101至少一个侧面的外表面，外表面包括底盘103与车身101相邻的位置。由于定位机构115设置在车身101至少一个侧面的外表面使得操作者将头伸到底盘下方即可看见定位机构115，由此，可由操作者引导换电池装置200迅速相对电动车辆100定位。

在车辆拥挤的场景下，换电池装置200仅能定位于电动车辆100的特定一侧，但该特定侧是随机的，可能是左侧、右侧、前侧或后侧。为实现换电池装置200相对电动车辆100任意一侧均能快速定位，优选的，定位机构115设置在车身101的四个侧面的外表面。

电动车辆100进一步包括引导机构119。引导机构119与定位机构115相邻设置。引导机构119包括沿车身宽度方向延伸的第一滑轨121和沿车身长度方向延伸的第二滑轨123。

本实施方式的换电池装置200包括主体201、由主体201支撑的移送部件203、由移送部件203移送的更换部件205。对应于本实施方式的电动车辆100的改进，本实施方式的换电池装置200上设置有对准机构235。同定位机构115一样，对准机构235可以为一个具体的机械结构，也可以为一个特定的颜色标识或特定的图案标识。对准机构235为至少部分标识更换部件205在换电池装置200上的位置，从而通过判断对准机构235相对定位机构115的位置即可确定更换部件205相对电动车辆100的电池的大致位置。

如图29所示，当对准机构235与定位机构115配合时，可确定更换部件205相对电动车辆100在图中左右方向上的位置，也就是说当对准机构235与定位机构115配合时可至少部分地确定更换部件205相对电动车辆100的电池的位置。

当电动车辆100进一步包括引导机构时，对准机构235可择一地沿第一滑轨121或第二滑轨123移动。当对准机构235沿第一滑轨121移动时，更换部件205仅能实现相对电动车辆100在图中左右方向的定位，不能实现相对电动车辆100在图中上下方向的定位。当对准机构235沿第二滑轨123移动时，更换部件205仅能实现相对电动车辆100在图中上下方向的定位，不能实现相对电动车辆100在图中左右方向的定位。也就是说，上述定位机构115与引导机构235的配合仅能实现换电池装置200相对电动车辆100的粗定位。为实现换电池装置200能准确地拆装电动车辆100上的电池107，需要操作者手动定位或设定相应的结构实现精确定位。

当通过设定相应的结构实现精确定位时，可通过机械结构实现，也可通过电子结构实现。当通过机械结构实现精确定位时，换电池装置200进一步包括限位组件，限位组件限定更换部件205相对电动车辆100在水平面内的极限位置。限位组件的第一种具体的实施方式为，限位组件包括设置在移送组件203上的第一限位组件，第一限位组件限定移送组件203沿更换部件205伸入底盘103的方向上移动的极限位置。限位组件第二种具体的实施方式为，在第一种具体实施方式的基础上，换电池装置200还进一步包括设置在移送部件203与更换部件205之间的连接部件207，连接部件207驱动更换部件205相对移送部件203在水平面内移动，限位组件还包括设置在连接部件207上的第二限位组件，第二限位组件限定更换部件205相对移送部件203移动的极限位置。

以下结合如图30至图32对通过机械方式实现精确定位的方案进行介绍。限位组件包括设置在移送组件203上的第一限位组件，第一限位组件限定对准机构235沿第一滑轨121滑动的极限位置，即第一限位组件限定移送组件203沿更换部件205伸入底盘103的方向上移动的极限位置。在第一限位组件的作用下，更换部件205沿第一滑轨可准确到达图中第一电池所在的位置，从而可以对第一电池进行拆装。

为了实现更换部件205可以对第二电池和第三电池进行拆装，如图30所示，换电池装置200还进一步包括设置在移送部件203与更换部件205之间的连接部件207，连接部件207驱动更换部件205相对移送部件203直线移动，且移动的方向与电池107在底盘103上的排布方向平行。更换部件205相对移送部件203直线移动仅能实现更换部件205相对电动车辆100在图中上下方向的定位，不能实现更换部件205相对电动车辆100在图中左右方向的定位，因此，在通过机械方式实现精确定位的设计原理下，连接部件207还包括第二限位组件，第二限位组件限定更换部件205相对移送组件203移动的极限位置。极限位置为更换部件205相对移送部件203在图中向左能到达的极限位置和/或在图中向右能到达的极限位置。具体需根据电动车辆100包含的电池107个数及电池107在底盘103的排布位置确定。本领域技术人员可以理解的是，当底盘103上的电池107的布局结构同图11所示布局结构相同时，更换部件205与移送部件203之间的连接部件207的结构与换电池装置200的第二较佳实施方式中所示的连接部件的结构相同。此方案下，连接部件207包含的第二限位组件限定第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置转动的极限位置。

如图33所示为实现精确定位的第二较佳实施方式。本实施方式中，通过电子方式实现精确定位。具体的，电动车辆100进一步包括设置在底盘103上的触发元件117，换电池装置200进一步包括设置在更换部件205上的感应元件241。当感应元件241靠近触发元件117时，感应元件241会发出相应的感应信号。根据感应元件241相对触发元件117位置的改变，感应元件241发出的感应信号发生改变。换电池装置200通过感应元件241发出的感应信号，从而可精确识别移送部件203驱动更换部件205沿定位结构移动的过程中，以及更换部件205相对移送部件203直线移动的过程中，更换部件205是否到达所述电池107所在位置。

本实施方式介绍的换电池系统中，更换部件的具体结构、主体的具体结构可参考前述换电池装置的各种实施方式中的相应结构，在此不再赘述。

Claims (16)

1.一种换电池装置，可以更换安装于电动车辆底盘上的电池，其特征在于，所述换电池装置包括：

主体；

移送部件，由主体支撑；

更换部件，与移送部件相邻设置，可拆装电池；

所述更换部件包括更换组件和支撑更换组件的更换本体，所述更换部件拆装电池时，更换组件相对所述更换本体具有第一高度，所述更换部件携带电池移出电动车辆底盘与地面之间的空间时，更换组件相对所述更换本体具有第二高度，所述第二高度不高于所述第一高度。

2.根据权利要求1所述的换电池装置，其特征在于，所述更换部件进一步包括设置在更换组件与更换本体之间的转动组件，所述转动组件的转动带动更换组件相对更换本体具有不同高度。

3.根据权利要求2所述的换电池装置，其特征在于，所述转动组件为多自由度转动臂结构。

4.根据权利要求3所述的换电池装置，其特征在于，所述转动组件至少包括第一转动臂和第二转动臂，所述第一转动臂与所述更换本体可转动地连接，所述第一转动臂与第二转动臂可转动地连接，所述第二转动臂与所述更换组件之间可转动地连接。

5.根据权利要求1所述的换电池装置，其特征在于，电动车辆上设置有定位机构，所述移送部件上设置有对准机构，所述对准机构能够可选择地与所述定位机构配合，至少部分固定更换部件相对电动车辆的电池的位置。

6.根据权利要求1所述的换电池装置，其特征在于，所述更换部件可选择地从电动车辆的侧方沿第一方向移动到电动车辆的底盘下方，所述更换部件从电动车辆的侧方沿第一方向移动到电动车辆的底盘下方的过程中，移送部件与更换部件具有相同的移动路径；所述换电池装置进一步包括设置在移送部件与更换部件之间的连接部件，所述连接部件带动所述更换部件相对移送部件在水平面内运动时所述更换部件产生沿第二方向的位移，所述第二方向不同于第一方向。

7.根据权利要求6所述的换电池装置，其特征在于，所述更换部件相对移送部件直线运动。

8.根据权利要求7所述的换电池装置，其特征在于，所述连接部件包括与移送部件配接第一连接组件以及与更换部件配接的第二连接组件，所述第二连接组件相对所述第一连接组件移动。

9.根据权利要求8所述的换电池装置，其特征在于，所述第一连接组件为齿条，所述第二连接组件为齿轮,所述齿轮沿所述齿条移动。

10.根据权利要求6所述的换电池装置，其特征在于，所述更换部件相对移送部件曲线运动。

11.根据权利要求10所述的换电池装置，其特征在于，所述连接部件包括连接更换部件与移送部件的第一驱动装置，所述第一驱动装置驱动所述更换部件相对所述移送部件转动。

12.根据权利要求6所述的换电池装置，其特征在于，所述连接部件包括设置在更换部件与移送部件之间的连接杆，以及驱动更换部件相对连接杆转动的第二驱动装置和驱动连接杆相对移送部件转动的第三驱动装置。

13.根据权利要求12所述的换电池装置，其特征在于，所述连接杆的长度可调节。

14.根据权利要求1所述的换电池装置，其特征在于，所述换电池装置为换电池车，所述主体包括车身和支撑车身的车轮。

15.根据权利要求14所述的换电池装置，其特征在于，所述移送部件设置在主体的一个侧面，所述移送部件包括第一移送组件和第二移送组件，所述第一移送组件移送所述更换部件时产生相对地面在竖直方向上的位移，所述第二移送组件移送所述更换部件时，所述更换部件产生相对主体的一个侧面靠近或远离的位移。

16.根据权利要求15所述的换电池装置，其特征在于，所述移送部件还包括设置在第一移送组件与第二移送组件之间的第一枢转机构，以及设置在第二移送组件与连接部件之间的第二枢转机构，第一枢转机构带动第二移送组件相对第一移送组件在打开位置与折叠位置之间进行切换，第二枢转机构带动连接部件相对第二移送组件在打开位置与折叠位置之间进行切换。