CN215284466U - 换电设备及包括其的换电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种换电设备及包括其的换电站，所述换电设备包括翻转机构，所述翻转机构用于将从电动车上取出的亏电电池包，从第一位置沿第一方向翻转至第二位置；或所述换电设备用于将从充电仓上取出的满电电池包，从第三位置沿第二方向翻转至第四位置，所述第一方向与第二方向相反。本实用新型的翻转所需的空间少，翻转机构在结构上相对于平面旋转的换电设备能够显著减少。由此，本实用新型的换电设备能够以较小的空间和结构完成在充电站中对较大的电池包的取放。因此，可以在更小的换电站占地面积情况下，实现对采用单个大电池包的电动车辆的电池更换，从而减少了电池包的成本，利于推广。

Description

换电设备及包括其的换电站

本申请要求申请日为2020年04月03日，实用新型名称为“换电设备及包括其的换电站”的中国实用新型专利申请CN 202020487604.4的优先权。本申请引用上述中国专利申请的全文。

技术领域

本实用新型涉及一种换电设备及包括其的换电站。

背景技术

目前电动车辆换电领域主要分底盘换电和侧面换电两种，侧面换电通过换电设备从换电车辆上抽出电池包后，在换电设备上平面旋转180°后，使得充电口从朝向车辆变为朝向充电仓，然后把电池再插入换电设备另一侧充电仓内，进行充电。由于车辆自身结构约束，现有多采用两侧换电的方法。两侧换电就需要换电设备把电池包在设备上旋转180°后再进充电仓充电。

然而，由于需要平面旋转电池包，长条形的电池包旋转时需要非常大的空间，由此会导致换电设备的结构复杂和体积大，不仅直接影响换电设备的制造难度，而且增加换电站的占地面积，故电动车辆只能采用多个小电池包换电的形式，然而，多个电池包的形式对车辆电池包成本要求较高，对市场端接受度矛盾较大，不利于量产推广。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中换电设备结构复杂，导致制造难度大，换电站占地面积大的缺陷，提供一种换电设备及包括其的换电站。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种换电设备，用于在电动车辆与充电仓之间进行电池包转运，其特点在于，所述换电设备包括翻转机构，所述翻转机构用于将从电动车上取出的亏电电池包，从第一位置沿第一方向翻转至第二位置；或所述换电设备用于将从充电仓上取出的满电电池包，从第三位置沿第二方向翻转至第四位置，所述第一方向与第二方向相反。

其中，第一位置和第四位置可以为同一位置，第二位置和第三位置可以为同一位置。由此翻转机构的翻转主要是在两个位置之间翻转。

本实用新型中的翻转机构采用翻转的形式旋转电池包。电池包自身的翻转所需的空间少，翻转机构在结构上相对于平面旋转的换电设备能够显著减少。由此，本实用新型的换电设备能够以较小的空间和结构完成在充电站中对较大的电池包的取放。因此，可以在更小的换电站占地面积情况下，实现对采用单个大电池包的电动车辆的电池更换，从而减少了电池包的成本，利于推广。

较佳地，所述翻转机构包括第一翻转部以及第二翻转部，所述第一翻转部用于承载位于第一位置或第四位置的电池包，所述第二翻转部用于承载位于第二位置或第三位置的电池包，所述第一翻转部与所述第二翻转部共轴翻转。

第一翻转部和第二翻转部分别实现电池包在不同位置的承载，分别对应电动车辆一侧和充电仓一侧的电池包取放。其中，第一翻转部在朝向第一位置和第四位置时与电动车辆对接以实现电池包的取放，第二翻转部在朝向第二位置和第三位置时与充电仓对接以实现电池包的取放。

较佳地，电池包具有互为垂直第一侧面与第二侧面，当电池包位于第一位置或第四位置时，第一侧面承载于第一翻转部上，第二侧面抵贴于第二翻转部上；当电池包位于第二位置或第三位置时，第二侧面承载于第二翻转部上，第一侧面抵贴于第一翻转部上。

第一翻转部和第二翻转部互相配合起到对电池包的两个侧面的限位和抵靠作用。由此在进行电池包的翻转的时候，能够避免电池包的晃动，确保电池包的平稳翻转。

较佳地，所述第一翻转部和所述第二翻转部之间互为垂直设置。互为垂直设置的第一翻转部以及第二翻转部只需要90度的翻转就可以实现电池包的旋转。

其中，在位于第一位置和第四位置的电池包的充电口水平朝向以便于对接电动车辆，在第二位置和第三位置的电池包垂直朝向以便于对接充电设备。

较佳地，所述第一翻转部和所述第二翻转部通过同一翻转驱动装置驱动，或者所述第一翻转部和所述第二翻转部通过不同的翻转驱动装置驱动。

通过同一翻转驱动装置能够同时驱动第一翻转部和第二翻转部的运动，通过不同的翻转驱动装置则能够分别控制第一翻转部和第二翻转部的运动。

较佳地，所述翻转驱动装置包括伸缩杆，所述伸缩杆与所述第一翻转部和/或所述第二翻转部连接并驱动所述第一翻转部和所述第二翻转部转动。

伸缩杆通过自身的长度方向产生第一翻转部和/或第二翻转部的运动。伸缩杆可以为气动或者液压机构。伸缩杆连接结构简单，能够通过简单的直线运动转化为转动。

较佳地，所述翻转机构包括一底座，所述第一翻转部和所述第二翻转部相对于所述底座旋转设置，其中，所述伸缩杆的一端转动连接于所述第一翻转部和/或所述第二翻转部的底部，所述伸缩杆的另一端转动连接于所述底座。

伸缩杆自身的长度方向的运动，以及两端的转动可以实现运动的合成，可以在动作时避免卡死，顺畅地实现第一翻转部和/或第二翻转部的翻转。

较佳地，所述翻转驱动装置包括翻转电机以及齿轮组，所述翻转电机驱动齿轮组转动，所述齿轮组与所述第一翻转部和/或所述第二翻转部连接并驱动所述第一翻转部和/或所述第二翻转部转动。

翻转电机通过自身转动驱动齿轮组旋转，由此，第一翻转部和/或第二翻转部跟随一起转动。翻转电机能够通过控制自身的转动量来确保第一翻转部和/或第二翻转部翻转到准确位置。

较佳地，所述翻转驱动装置包括一翻转电机以及一齿轮组，其中，所述齿轮组至少包括一输入齿轮以及一输出齿轮，输入齿轮与输出齿轮相互齿接，其中，所述翻转电机直接或者间接驱动所述输入齿轮转动，所述第一翻转部和所述第二翻转部通过翻转轴固定连接于所述输出齿轮，并随着所述输出齿轮转动。

输入齿轮和输出齿轮之间可以直接输出也可以通过其他齿轮传动。

较佳地，所述第一翻转部和所述第二翻转部均连接于一转盘，所述翻转驱动装置与所述转盘连接并驱动所述转盘进行转动。

转盘被作为第一翻转部和第二翻转部的共用部分，驱动转盘就可以同时驱动第一翻转部和第二翻转部。同时转盘也可以用于承载电池包。

较佳地，第一翻转部和/或第二翻转部上设有伸出机构，用于将位于电动车辆、充电仓上的电池包进行取出，或将电池包放置于电动车辆、充电仓上。伸出机构实现与电动车辆和充电仓的分别对接，从而便于将电池包的运输。

伸出机构通过自身的移动可以实现电池包的传输作用，实现了电池包在第一翻转部和第二翻转部上的移动。

较佳地，所述第一翻转部包括一第一伸出机构，所述第二翻转部包括一第二伸出机构，其中，所述第一伸出机构在第一位置或第四位置取放电池包，所述第二伸出机构在第二位置或第三位置取放电池包。

其中，第一伸出机构与电动车辆对接以实现电池包的取放。第二伸出机构与充电仓对接以实现电池包的取放。

较佳地，所述第一伸出机构的延伸方向以及所述第二伸出机构的延伸方向相交，以使得电池包在所述第一伸出机构和所述第二伸出机构之间接力传送。电池包在第一伸出机构上运输到底后自然的接触第二伸出机构。

在进行翻转之后，第二伸出机构便承载电池包进行运输。反之，电池包在第二伸出机构上运输到底后自然的接触第一伸出机构。在进行翻转之后，第一伸出机构便承载电池包进行运输。

较佳地，所述第一伸出机构和所述第二伸出机构均为伸缩叉。伸缩叉可以为已有的任意可以实现长度方向伸缩的设备。

较佳地，所述换电设备还分别包括一第一传送电机以及一第二传送电机，其中，所述第一传送电机直接或者间接驱动所述第一伸出机构，所述第二传送电机直接或者间接驱动所述第二伸出机构。

较佳地，所述换电设备还包括极限传感器，所述极限传感器用于检测所述第一伸出机构以及所述第二伸出机构的伸出距离，并通过所述第一传送电机以及所述第二传送电机分别调整所述第一伸出机构以及所述第二伸出机构的伸出距离。

较佳地，所述换电设备还包括翻转到位传感器，所述翻转到位传感器用于检测所述第一翻转部以及所述第二翻转部的翻转角度，并通过所述翻转电机调整所述第一翻转部和所述第二翻转部的翻转角度。

较佳地，所述翻转机构包括一底座，所述第一翻转部和所述第二翻转部转动连接于所述底座，所述翻转驱动装置驱动所述第一翻转部和所述第二翻转部旋转。

较佳地，所述换电设备包括一外部框架以及一升降机构，所述底座通过所述升降机构连接于所述外部框架，并相对于所述外部框架进行上下移动。通过升降机构可以实现电池包在高度方向的位置调整，从而能够对应不同高度的充电仓。

较佳地，所述升降机构通过链传动机构连接于所述外部框架，且所述升降机构和所述外部框架之间通过导向轮导向。

链传动机构起到对翻转机构的提升，导向轮起到平滑的导向作用。

一种换电站，其特点在于，所述换电站包括：

载车平台，用于供电动车停靠以进行电池包的更换；

充电设备，所述充电设备具有若干充电仓，用于放置电池包，充电仓内设有电连接器，用于与位于充电仓内的电池包进行电连接以充电；

所述换电设备，用于在电动车辆与充电仓之间进行电池的取放和转运，所述翻转机构用于将从充电仓或电动车上取出的电池包进行竖直翻转。

一种换电方法，其特点在于，所述换电方法利用所述换电设备实现，包括：

从电动车取出亏电的电池包并置于第一位置；

将取出的亏电的电池包从第一位置沿第一方向翻转至第二位置；

将位于第二位置的亏电的电池包放入充电仓进行充电，和/或从充电仓取出满电的电池包置于第三位置；

将取出的满电的电池包从第三位置沿第二方向翻转至第四位置；

将位于第四位置的满电的电池包放入电动车。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型中的翻转机构在结构上相对于平面旋转的换电设备能够显著减少。能够以较小的空间和结构完成在充电站中对较大的电池包的取放。可以在更小的换电站占地面积情况下，实现对采用单个大电池包的电动车辆的电池更换，从而减少了电池包的成本，利于推广。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的换电设备的整体结构示意图。

图2为本实用新型实施例1的翻转机构的整体结构示意图。

图3为本实用新型实施例1的翻转机构翻转90度的示意图。

图4为本实用新型实施例1的翻转机构的底部结构示意图。

图5为本实用新型实施例1的翻转机构的顶部结构示意图。

图6为本实用新型实施例1的伸出机构的伸出状态示意图。

图7为本实用新型实施例1的翻转机构取出电池包的示意图。

图8为本实用新型实施例1的翻转机构收入电池包的示意图。

图9为本实用新型实施例1的换电站的示意图。

图10为本实用新型实施例2的翻转机构的整体结构示意图。

图11为本实用新型实施例2的翻转机构的底部结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

如图1-图9所示，本实施例公开了一种换电设备1，用于在电动车辆3与充电仓之间进行电池包4转运，换电设备1包括翻转机构10，翻转机构10用于将从电动车上取出的亏电电池包4，从第一位置沿第一方向翻转至第二位置；或换电设备1用于将从充电仓上取出的满电电池包4，从第三位置沿第二方向翻转至第四位置，第一方向与第二方向相反。

本实施例中，电池包4安装于电动车辆3上用于提供动力，充电仓设于换电站内，用于为电池包提供充放电服务，当车辆上的电池包不足以提供电动车辆继续行驶的动力时，需及时到换电站内进行电池的更换，本方案中的换电设备用于电动车辆的侧面换电，换电设备设于换电站内，兼具电池取放功能和电池转运功能，即换电设备可以从电动车辆、充电仓内取放电池，还可在电动车辆、充电仓之间进行电池的转运，将亏电电池包从电动车辆上转运至充电仓，并将满电电池从充电仓上转运至电动车辆，现有技术中，用于电动车辆的亏电电池包在被转运至充电仓之前，需先转动180度，以使电池包充电接口与位于充电仓内位于里侧的电连接器实现水平方向的电连接，而商用车的换电电池具有长度较长而宽度较窄的特点，水平转动商用车的换电电池所需要的空间直径至少要大于电池包的长度方向尺寸，导致电池转运的旋转空间较大，需要较大的占地面积，本实施例使电池包沿一个旋转轴翻转90度，使电池包的充电接口朝上，使得其与充电仓内位于顶侧的电连接器沿竖直方向实现电连接，以对电池包进行充放电，本实施例中的电池包翻转方案所需占用的空间要比水平转动180度所需占用的空间显著减小，节约了换电电池转运空间，节约了换电站的占地面积。

在其它实施方式中，换电设备也可仅具备电池转运功能，由单独的电池取放机构执行将电池从电动车辆、充电仓内进行取放的动作。

本实施例中，第一位置为从电动车上取出的亏电电池包4在翻转机构10上的初始位置，第二位置为亏电电池包4沿第一方向翻转后在翻转机构10上的位置，第三位置为从充电仓上取出的满电电池包4在翻转机构10上的初始位置，第四位置为满电电池包4沿第二方向翻转后在翻转机构10上的位置，其中亏电电池包4并非指代电量为0的电池包，而是包括电池包4的剩余电量不足以供电动车辆继续行驶的情形，满电电池包4并非电量为100％的电池包，而是包括电池包4的电量足以供电动车辆继续行驶的情形。

采用本方案中的翻转机构10，在电动车辆3和充电仓之间转运电池包的过程中对电池包4进行翻转，以适应电动车辆和充电仓内的电连接器朝向不同的情形。

本实用新型中的翻转机构10采用翻转的形式旋转电池包4。电池包4自身的翻转所需的空间少，翻转机构10在结构上相对于平面旋转的换电设备1能够显著减少。由此，本实用新型的换电设备1能够以较小的空间和结构完成在充电站中对较大的电池包4的取放。因此，可以在更小的换电站占地面积情况下，实现对采用单个大电池包4的电动车辆3的电池更换，从而减少了电池包4的成本，利于推广。

如图2和图3所示，本实施例的翻转机构10包括第一翻转部11以及第二翻转部12，第一翻转部11用于承载位于第一位置或第四位置的电池包4，第二翻转部12用于承载位于第二位置或第三位置的电池包4，第一翻转部11与第二翻转部12共轴翻转。第一翻转部11和第二翻转部12分别实现电池包4在不同位置的承载，分别对应电动车辆3一侧和充电仓一侧的电池包4取放。其中，第一翻转部11在朝向第一位置和第四位置时与电动车辆3对接以实现电池包4的取放，第二翻转部12在朝向第二位置和第三位置时与充电仓对接以实现电池包4的取放。

其中，第一位置和第四位置可以为同一位置，第二位置和第三位置可以为同一位置。如图2和图3所示，本实施例中使得第一位置和第四位置为同一位置，即第一翻转部11在第一位置和第四位置保持水平，第二翻转部12在第一位置和第四位置保持垂直。本实施例中使得第二位置和第三位置为同一位置，即第一翻转部11在第二位置和第三位置保持垂直，第二翻转部12在第二位置和第三位置保持水平。由此翻转机构10的翻转主要是在两个位置之间翻转。

如图2、图7和图8所示，本实施例的电池包4具有互为垂直第一侧面与第二侧面，当电池包4位于第一位置或第四位置时，第一侧面承载于第一翻转部11上，第二侧面抵贴于第二翻转部12上；当电池包4位于第二位置或第三位置时，第二侧面承载于第二翻转部12上，第一侧面抵贴于第一翻转部11上。第一翻转部11和第二翻转部12互相配合起到对电池包4的两个侧面的限位和抵靠作用。由此在进行电池包4的翻转的时候，能够避免电池包4的晃动，确保电池包4的平稳翻转。

如图2和图3所示，本实施例的第一翻转部11和第二翻转部12之间互为垂直设置。互为垂直设置的第一翻转部11以及第二翻转部12只需要90度的翻转就可以实现电池包4的旋转。其中，在位于第一位置和第四位置的电池包4的充电口水平朝向以便于对接电动车辆3上的电连接器，在第二位置和第三位置的电池包4的充电口垂直朝向以便于对接充电仓内的充电设备2。

本实施例中，第一翻转部11和第二翻转部12通过同一翻转驱动装置驱动，或者第一翻转部11和第二翻转部12通过不同的翻转驱动装置驱动。通过同一翻转驱动装置能够同时驱动第一翻转部11和第二翻转部12的运动，通过不同的翻转驱动装置则能够分别控制第一翻转部11和第二翻转部12的运动。

如图2和图4所示，本实施例的翻转驱动装置包括翻转电机157以及齿轮组16，翻转电机157驱动齿轮组16转动，齿轮组16与第一翻转部11和/或第二翻转部12连接并驱动第一翻转部11和/或第二翻转部12转动。翻转电机157通过自身转动驱动齿轮组16旋转，由此，第一翻转部11和/或第二翻转部12跟随一起转动。翻转电机157能够通过控制自身的转动量来确保第一翻转部11和/或第二翻转部12翻转到准确位置。其中，翻转电机157通过变向器158连接传动轴159，从而驱动齿轮组16旋转。

如图2和图4所示，本实施例的翻转驱动装置包括一翻转电机157以及一齿轮组16，其中，齿轮组16至少包括一输入齿轮161以及一输出齿轮162，输入齿轮161与输出齿轮162相互齿接，其中，翻转电机157直接或者间接驱动输入齿轮161转动，第一翻转部11和第二翻转部12通过翻转轴固定连接于输出齿轮162，并随着输出齿轮162转动。输入齿轮161和输出齿轮162之间可以直接输出也可以通过其他齿轮传动。输入齿轮1661和输出齿轮162之间通过齿轮传动的方式传动，可以起到减速机构的作用，同时增加输出的转矩，从而能够驱动第一翻转部11和第二翻转部12。如图2和图4所示，本实施例的第一翻转部11包括第一伸出机构111以及转盘13，第二翻转部12包括第二伸出机构121以及转盘13。其中，本实施例中的转盘13为第一翻转部11和第二翻转部12共用的部分。也可以理解为第一翻转部11包括第一伸出机构111以及转盘13，第二翻转部12仅包括第二伸出机构121；或者理解为第一翻转部11仅包括第一伸出机构111，第二翻转部12包括第二伸出机构121以及转盘13。

转盘13的底部与输出齿轮162通过转轴163连接。因此在进行转动时，转盘13一起进行转动。此时，第一翻转部11和第二翻转部12就实现了同时的翻转。

翻转驱动装置与转盘13连接并驱动转盘13进行转动。转盘13被作为第一翻转部11和第二翻转部12的共用部分，驱动转盘13就可以同时驱动第一翻转部11和第二翻转部12。同时转盘13也可以用于承载电池包4。

如图2和图4所示，本实施例的第一翻转部11和/或第二翻转部12上设有伸出机构，用于将位于电动车辆3、充电仓上的电池包4进行取出并置于翻转机构上的第一位置、第三位置，或将位于翻转机构上的第四位置、第二位置的电池包4放置于电动车辆3、充电仓上。伸出机构实现将位于翻转机构上不同位置的电池包与电动车辆3或充电仓分别对接，从而实现电池包4的取放或转运。

如图5和图6所示，本实施例的第一翻转部11包括一第一伸出机构111，第二翻转部12包括一第二伸出机构121。其中，第一伸出机构111连接在转盘13的上表面，第二伸出机构121连接在转盘13的两侧。第一伸出机构111和第二伸出机构121可以如图6所示伸出。其中，第一伸出机构111在第一位置或第四位置取放电池包4，第二伸出机构121在第二位置或第三位置取放电池包4。其中，第一伸出机构111与电动车辆3对接以实现电池包4的取放。第二伸出机构121与充电仓对接以实现电池包4的取放。

如图7和图8所示，取出电池时，第一伸出机构111从电动车辆3上取出电池包后，缩回并将电池包4置于第一翻转部11上的第一位置，如图3和图9所示，驱动翻转机构沿第一方向翻转90度后，电池包4位于第二翻转部12的第二位置上，第二伸出机构121伸出将位于第二位置的电池包4送入相应的充电仓，第二伸出机构121缩回到初始位置。换上电池时，移动换电设备1至放有满电电池包4的充电仓，第二伸出机构121伸出取出充电仓内的满电电池包4，如图3和图9所示，缩回并将电池包4置于第二翻转部12上的第三位置，驱动翻转机构10沿第二方向翻转90度后，如图8所示，电池包4位于第一翻转部11的第四位置上，如图7所示，第一伸出机构121将位于第四位置的电池包4送入电动车辆3内，第一伸出机构121缩回至初始位置。

较佳地，第一伸出机构111的延伸方向以及第二伸出机构121的延伸方向相交，以使得电池包4在第一伸出机构111和第二伸出机构121之间接力传送。电池包4在第一伸出机构111上运输到底后自然的接触第二伸出机构121。在进行翻转之后，第二伸出机构121便承载电池包4进行运输。反之，电池包4在第二伸出机构121上运输到底后自然的接触第一伸出机构111。在进行翻转之后，第一伸出机构111便承载电池包4进行运输。

本实施例中，第一伸出机构111和第二伸出机构121均为伸缩叉。伸缩叉可以为已有的任意可以实现长度方向伸缩的设备。本实施例中的第一伸出机构111和第二伸出机构121为内部通过电磁力、皮带轮、链轮或者齿轮等结构驱动的可以伸出的轨道结构。其中，传动轴153和传动轴156分别与第一伸出机构111和第二伸出机构121的内部结构连接。运行时，传动轴153和传动轴156产生的转动通过电磁力、皮带轮、链轮或者齿轮等结构变为第一伸出机构111和第二伸出机构121的伸出和缩回运动。

如图2和图4所示，本实施例的换电设备1还分别包括一第一传送电机151以及一第二传送电机154，第一传送电机151以及一第二传送电机154均连接在转盘13的下方。其中，第一传送电机151直接或者间接驱动第一伸出机构111，第二传送电机154直接或者间接驱动第二伸出机构121。其中，如图4所示，第一传送电机151通过变向器152连接传动轴153，从而驱动第一伸出机构111运动。第二传送电机154通过变向器155连接传动轴156，从而驱动第二伸出机构111运动。其中，变向器152和变向器155的内部可以为锥齿轮等结构，将第一传送电机151和第二传送电机154的运动轴实现90度切换，然后再通过传动轴153和传动轴156驱动第一伸出机构111和第二伸出机构121。

本实施例中，换电设备1进一步还包括极限传感器，极限传感器可以为限位开关或者距离传感器等。其中，极限传感器可以设置于第一伸出机构111的非运动部分来检测第一伸出机构的运动部分的移动距离或者位置，极限传感器也可以设置于转盘13上来检测第一伸出机构的运动部分的移动距离或者位置。极限传感器用于检测第一伸出机构111以及第二伸出机构121的伸出距离，并通过第一传送电机151以及第二传送电机154分别调整第一伸出机构111以及第二伸出机构121的伸出距离。例如，当检测到的第一伸出机构111伸出距离小于设定距离，则使得第一传送电机151继续转动以到达预设的位置，由此实现了闭环控制，确保了第一伸出机构111以及第二伸出机构121的精准到位。

本实施例中，换电设备1还包括翻转到位传感器，翻转到位传感器用于检测第一翻转部11以及第二翻转部12的翻转角度，并通过翻转电机157调整第一翻转部11和第二翻转部12的翻转角度。翻转到位传感器可以为限位开关、角度传感器、光栅尺等。其中，翻转到位传感器可以设置于底座14来检测转盘13的翻转角度，从而获得第一翻转部11和第二翻转部12的翻转角度。例如，当检测到的转盘13小于设定翻转角度，则使得翻转电机157继续转动以到达预设的位置，由此实现了闭环控制，确保了第一翻转部11和第二翻转部12的精准到位。如图2和图3所示，本实施例的翻转机构10包括一底座14，转盘13转动连接于底座14，由此第一翻转部11和第二翻转部12转动连接于底座14，翻转驱动装置(翻转电机157以及齿轮组16)驱动第一翻转部11和第二翻转部12旋转。其中，翻转电机157连接于转盘13，齿轮组连接于底座14上。

如图1所示，本实施例的换电设备1包括一外部框架17以及一升降机构18，底座14通过升降机构18连接于外部框架17，并相对于外部框架17进行上下移动。通过升降机构18可以实现电池包4在高度方向的位置调整，从而能够对应不同高度的充电仓。外部框架17本身可以设置水平移动机构，通过在轨道上移动或者在地面上移动从而实现换电设备1在电动车辆3以及充电设备2之间的移动。

如图1所示，本实施例的升降机构18通过链传动机构181连接于外部框架17，且升降机构18和外部框架17之间通过导向轮182导向。链传动机构181起到对翻转机构10的提升，导向轮182起到平滑的导向作用。

如图9所示，本实施例还公开了一种换电站，换电站包括：载车平台，用于供电动车辆3停靠以进行电池包4的更换；充电设备2，充电设备2具有若干充电仓，用于放置电池包4，充电仓内设有电连接器，用于与位于充电仓内的电池包4进行电连接以充电；换电设备1，用于在电动车辆3与充电仓之间进行电池的取放和转运，翻转机构10用于将从充电仓或电动车上取出的电池包4进行竖直翻转。

本实施例还公开了一种换电方法，包括：

从电动车取出亏电的电池包并置于第一位置；具体的，可通过第一伸出机构111或者独立的电池取放机构从电动车取出亏电的电池包4并置于翻转机构10上的第一位置；

将取出的亏电的电池包从第一位置沿第一方向翻转至第二位置；具体的，控制翻转机构10沿第一方向翻转，从而使得第一伸出机构111以及第二伸出机构121一起转动，使取出的亏电的电池包4从第一位置沿第一方向翻转至第二位置；

将位于第二位置的亏电的电池包放入充电仓进行充电，和/或从充电仓取出满电的电池包置于第三位置；具体的，通过第二伸出机构121或者独立的电池取放机构将位于第二位置的亏电的电池包4放入充电仓进行充电，和/或从充电仓取出满电的电池包4置于翻转机构10上的第三位置；

将取出的满电的电池包从第三位置沿第二方向翻转至第四位置；具体的，控制翻转机构10沿第二方向翻转使取出的满电的电池包4从第三位置沿第二方向翻转至第四位置；

将位于第四位置的满电的电池包放入电动车；具体的，通过第一伸出机构111或者独立的电池取放机构将位于第四位置的满电的电池包4放入电动车。

实施例2

如图10和图11所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中翻转驱动装置通过伸缩杆157驱动。因此本实施例中不包括翻转电机。其中，如图10和图11所示，本实施例的伸缩杆157与第一翻转部11和/或第二翻转部12连接并驱动第一翻转部11和第二翻转部12转动。伸缩杆157通过沿伸缩杆轴向的运动带动第一翻转部11和第二翻转部12的运动。伸缩杆157可以为气动或者液压机构。

伸缩杆157可以设置多个，分别连接第一翻转部11和第二翻转部12。也可以设置为同时连接第一翻转部11和第二翻转部12。其中，本实施例中，第一翻转部11和第二翻转部12由于底部均连接于底座14，由此伸缩杆157连接底座14即可实现同时连接。

如图10和图11所示，本实施例的翻转机构10包括一底座14，第一翻转部11和第二翻转部12相对于底座14旋转设置，其中，伸缩杆157的一端转动连接于第一翻转部11和第二翻转部12共同的底部(即转盘13的底部)，伸缩杆157的另一端转动连接于底座14。转盘13与转轴163连接，因此转盘13被限制于绕组转轴163的轴线旋转。伸缩杆157可以伸缩，从而改变两端的距离，也就是转盘13与底座14之间的距离。伸缩杆157产生的伸缩力相对于转轴163产生了转矩，由此驱动转盘13的旋转。由于转盘13上的所有位置的运动轨迹为圆弧，因此，伸缩杆157与转盘13的连接处随转盘13一起圆弧运动，因此伸缩杆157的两端分别为转动连接，以便于伸缩杆157调整倾斜姿态从而跟随转盘13的转动。

伸缩杆157自身的长度方向的运动，以及两端的转动可以实现运动的合成，可以在动作时避免卡死，顺畅地实现第一翻转部11和第二翻转部12的翻转。

本实施例中的其他部分与实施例1采用相同的机构，也可以采用其他实施例1可采用的替换手段，故不在此作一一赘述。

本实用新型中的翻转机构在结构上相对于平面旋转的换电设备能够显著减少。能够以较小的空间和结构完成在充电站中对较大的电池包的取放。可以在更小的换电站占地面积情况下，实现对采用单个大电池包的电动车辆的电池更换，从而减少了电池包的成本，利于推广。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型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实用新型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实用新型的保护范围。

Claims (21)

1.一种换电设备，用于在电动车辆与充电仓之间进行电池包转运，其特征在于，所述换电设备包括翻转机构，所述翻转机构用于将从电动车上取出的亏电电池包，从第一位置沿第一方向翻转至第二位置；或所述换电设备用于将从充电仓上取出的满电电池包，从第三位置沿第二方向翻转至第四位置，所述第一方向与第二方向相反。

2.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述翻转机构包括第一翻转部以及第二翻转部，所述第一翻转部用于承载位于第一位置或第四位置的电池包，所述第二翻转部用于承载位于第二位置或第三位置的电池包，所述第一翻转部与所述第二翻转部共轴翻转。

3.如权利要求2所述的换电设备，其特征在于，电池包具有互为垂直第一侧面与第二侧面，当电池包位于第一位置或第四位置时，第一侧面承载于第一翻转部上，第二侧面抵贴于第二翻转部上；当电池包位于第二位置或第三位置时，第二侧面承载于第二翻转部上，第一侧面抵贴于第一翻转部上。

4.如权利要求2所述的换电设备，其特征在于，所述第一翻转部和所述第二翻转部之间互为垂直设置。

5.如权利要求2所述的换电设备，其特征在于，所述第一翻转部和所述第二翻转部通过同一翻转驱动装置驱动，或者所述第一翻转部和所述第二翻转部通过不同的翻转驱动装置驱动。

6.如权利要求5所述的换电设备，其特征在于，所述翻转驱动装置包括伸缩杆，所述伸缩杆与所述第一翻转部和/或所述第二翻转部连接并驱动所述第一翻转部和所述第二翻转部转动。

7.如权利要求6所述的换电设备，其特征在于，所述翻转机构包括一底座，所述第一翻转部和所述第二翻转部相对于所述底座旋转设置，其中，所述伸缩杆的一端转动连接于所述第一翻转部和/或所述第二翻转部的底部，所述伸缩杆的另一端转动连接于所述底座。

8.如权利要求5所述的换电设备，其特征在于，所述翻转驱动装置包括翻转电机以及齿轮组，所述翻转电机驱动齿轮组转动，所述齿轮组与所述第一翻转部和/或所述第二翻转部连接并驱动所述第一翻转部和/或所述第二翻转部转动。

9.如权利要求8所述的换电设备，其特征在于，所述翻转驱动装置包括一翻转电机以及一齿轮组，其中，所述齿轮组至少包括一输入齿轮以及一输出齿轮，输入齿轮与输出齿轮相互齿接，其中，所述翻转电机直接或者间接驱动所述输入齿轮转动，所述第一翻转部和所述第二翻转部通过翻转轴固定连接于所述输出齿轮，并随着所述输出齿轮转动。

10.如权利要求5所述的换电设备，其特征在于，所述第一翻转部和所述第二翻转部均连接于一转盘，所述翻转驱动装置与所述转盘连接并驱动所述转盘进行转动。

11.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，第一翻转部和/或第二翻转部上设有伸出机构，用于将位于电动车辆、充电仓上的电池包进行取出，或将电池包放置于电动车辆、充电仓上。

12.如权利要求11所述的换电设备，其特征在于，所述第一翻转部包括一第一伸出机构，所述第二翻转部包括一第二伸出机构，其中，所述第一伸出机构在第一位置或第四位置取放电池包，所述第二伸出机构在第二位置或第三位置取放电池包。

13.如权利要求12所述的换电设备，其特征在于，所述第一伸出机构的延伸方向以及所述第二伸出机构的延伸方向相交，以使得电池包在所述第一伸出机构和所述第二伸出机构之间接力传送。

14.如权利要求12所述的换电设备，其特征在于，所述第一伸出机构和所述第二伸出机构均为伸缩叉。

15.如权利要求12所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备还分别包括一第一传送电机以及一第二传送电机，其中，所述第一传送电机直接或者间接驱动所述第一伸出机构，所述第二传送电机直接或者间接驱动所述第二伸出机构。

16.如权利要求15所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备还包括极限传感器，所述极限传感器用于检测所述第一伸出机构以及所述第二伸出机构的伸出距离，并通过所述第一传送电机以及所述第二传送电机分别调整所述第一伸出机构以及所述第二伸出机构的伸出距离。

17.如权利要求9所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备还包括翻转到位传感器，所述翻转到位传感器用于检测所述第一翻转部以及所述第二翻转部的翻转角度，并通过所述翻转电机调整所述第一翻转部和所述第二翻转部的翻转角度。

18.如权利要求5所述的换电设备，其特征在于，所述翻转机构包括一底座，所述第一翻转部和所述第二翻转部转动连接于所述底座，所述翻转驱动装置驱动所述第一翻转部和所述第二翻转部旋转。

19.如权利要求18所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备包括一外部框架以及一升降机构，所述底座通过所述升降机构连接于所述外部框架，并相对于所述外部框架进行上下移动。

20.如权利要求19所述的换电设备，其特征在于，所述升降机构通过链传动机构连接于所述外部框架，且所述升降机构和所述外部框架之间通过导向轮导向。

21.一种换电站，其特征在于，所述换电站包括：

载车平台，用于供电动车停靠以进行电池包的更换；

充电设备，所述充电设备具有若干充电仓，用于放置电池包，充电仓内设有电连接器，用于与位于充电仓内的电池包进行电连接以充电；

如权利要求1-20任意一项所述的换电设备，用于在电动车辆与充电仓之间进行电池的取放和转运，所述翻转机构用于将从充电仓或电动车上取出的电池包进行竖直翻转。

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