CN220615546U - 自动换电电池仓及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自动换电电池仓及电动汽车，包括电池仓本体及控制系统，电池仓本体的外端设置电池出入口，电池仓本体包括一个旋转式电池位、至少一个横向电池位、电池导入位、电池输送机构，旋转式电池位的上部设置有电池旋转装置，用于将纵向放置的电池转动至横向放置或者将横向放置的电池转动至纵向放置；升降驱动机构用于将转盘下降至其电池转动配合部与电池配合的位置，或者上升至与电池脱离的位置。本实用新型可充分利用车体后面底部横向空间，使整车存放的电池数量增加，进而增加整车电量，提高整车续航能力。

Description

自动换电电池仓及电动汽车

技术领域

本实用新型属于电动汽车制造技术领域，具体说是一种自动换电电池仓及电动汽车。

背景技术

随着石油资源的日益枯竭和环境保护意识的日益增强，新能源汽车越来越受到人们的青睐。电动汽车以电动机代替燃油机，通过蓄电池供电，由电机驱动而无需变速箱，具有节能环保、操纵和维修方便、运行可靠、噪音低等优点，目前，电动汽车以其节能环保的优势在近几年呈现出井喷式发展。传统新能源汽车因为动力电池固定在底盘不可快换，对外是按整车销售，由于目前动力电池成本较高，技术还不成熟，导致新能源汽车续航里程有限且价格较高，产品吸引力有限，与燃油车竞争时处于劣势。电动汽车因其对电池充电时间的短板促使了快换式电动汽车的出现，换电技术可以让车辆和动力电池分离，为厂商提供可以单独销售动力电池的可能性，相关企业根据这一独有特性，探索出“车电分离”的新模式，即动力电池与车辆分离，单独进行销售和租赁，而租用电池可以将一次性购买成本分摊到每月，极大地缓解消费者的资金压力。

中国专利（申请号：201921333776X）公开了一种电动汽车用自动输送电池仓，包括自动输送电池的换电电池仓体及控制系统，所述换电电池仓体设置在汽车底盘上，所述换电电池仓体包括相互贯通的前仓、后仓及旋转仓，所述旋转仓设置在所述前仓与后仓之间，在所述前仓的前端设置电池仓入口；在所述前仓和后仓的底部均设置电池输送装置，在旋转仓中设置电池托持装置、电池旋转装置及电池传送机构；所述电池输送装置、电池旋转装置及电池传送机构均与所述控制系统连接，由所述控制系统控制将所述电池由所述前仓送入旋转仓并使电池从纵向旋转为横向进入所述后仓。另外，可以提高电池仓对各种规格电动汽车的通用性。

上述专利技术可充分利用车内的底部空间，增加整车存放电池的数量，进而增加整车电量，提高整车续航能力。但是，上述专利技术中其电池旋转装置包括转盘、转盘驱动轮、旋转电机、转盘升降机构及升降电机，转盘升降机构及升降电机设在旋转仓底面下方，转盘升降机构中的升降驱动件与转盘伸到旋转仓底面下方的转轴连接，升降电机工作通过转盘升降机构中的升降驱动件带动转盘升降，进而托动转盘上的电池一起升降，以便转盘将纵向放置的电池旋转至横向放置，以及旋转后回位使转向后的电池重新落在旋转仓内以便以横向放置状态推送至后仓内。由于转盘最终要托动电池一起升降和旋转，则对电池旋转装置能力要求高，比如其中升降电机、旋转电机需要对应为较大型号电机，则导致占用空间大，且汽车底盘上方还要预留出避让电池升降空间，而电动汽车底部本身空间狭窄，使得电池仓安装难度大，汽车改造成本高。

因此，如何设计开发一种自动换电电池仓及电动汽车，在充分利用电动汽车底盘横向空间以增大电池容量的基础上，减小电池仓空间占用，以便适合汽车底部狭窄空间安装，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型为解决现有技术存在的上述问题，提供一种自动换电电池仓及电动汽车，在充分利用电动汽车底盘横向空间以增大电池容量的基础上，减小电池仓空间占用，以便适合汽车底部狭窄空间安装。

为达到上述技术效果，本实用新型所提出的自动换电电池仓的技术方案是，一种自动换电电池仓，包括电池仓本体及控制系统，所述电池仓本体的外端设置电池出入口，所述电池仓本体包括：

一个旋转式电池位，所述旋转式电池位的上部设置有电池旋转装置，所述电池旋转装置包括转盘、驱动转盘转动的转动驱动机构以及驱动转盘升降的升降驱动机构，所述转盘的底面上设有电池转动配合部；所述转动驱动机构受所述控制系统控制转动，用于将纵向放置的电池转动至横向放置，或者将横向放置的电池转动至纵向放置；所述升降驱动机构受所述控制系统控制升降，用于将所述转盘下降至其电池转动配合部与电池配合的位置，或者上升至与电池脱离的位置；

至少一个横向电池位，其与所述旋转式电池位沿纵向依次对接；

电池输送机构，用于输送电池入仓或出仓。

在本实用新型的一些实施例中，所述转动驱动机构包括转动驱动电机、蜗杆和蜗轮，所述蜗杆与所述转动驱动电机的输出轴同轴连接，所述蜗轮水平设置且与所述蜗杆传动连接；所述转盘位于所述蜗轮的下方并与所述蜗轮同轴连接，且所述转盘可相对所述蜗轮升降滑动；

所述升降驱动机构采用升降驱动气缸，所述转盘位于所述升降驱动气缸的下方，升降驱动气缸活塞杆连接所述转盘且所述升降驱动气缸活塞杆与所述转盘之间设有轴承。

在本实用新型的一些实施例中，所述旋转式电池位还设有转向插接模块，所述转向插接模块包括转向驱动机构和电连接器安装板，所述电连接器安装板上安装有电连接器，所述转向驱动机构驱动所述电连接器安装板翻转至电连接位置和避让位置；

处于电连接位置时，所述电连接器安装板与处于所述旋转式电池位的电池的电连接端相对，所述电连接器安装板上的电连接器与所述电池的电连接器插接；

处于避让位置时，所述电连接器安装板远离处于所述旋转式电池位的电池以避让电池旋转以及电池纵向导入、导出所述旋转式电池位。

在本实用新型的一些实施例中，所述转向插接模块位于所述旋转式电池位的上部，所述电连接器安装板相对处于所述旋转式电池位的电池下翻至所述电连接位置，上翻至所述避让位置。

在本实用新型的一些实施例中，所述转向插接模块还包括锁紧机构，所述锁紧机构包括锁紧驱动部件和锁紧部件，所述锁紧驱动部件用于驱动所述锁紧部件运动至锁止位置和解锁位置；

处于锁止位置时，所述锁紧部件抵靠在处于电连接位置的所述电连接器安装板上，以止挡所述电连接器安装板向避让位置回位；

处于解锁位置时，所述锁紧部件脱离所述电连接器安装板，以避让所述电连接器安装板向避让位置回位。

在本实用新型的一些实施例中，所述旋转式电池位内设有纵向导向机构，用于电池以纵向放置状态导入所述旋转式电池位、或者由所述旋转式电池位纵向导出时，对电池纵向移动进行导向。

在本实用新型的一些实施例中，所述纵向导向机构包括导向轮运动驱动部件、传动组件和多个沿纵向间隔排列的导向轮，所述导向轮运动驱动部件通过所述传动组件驱动多个所述导向轮同步运动至纵向导向位置和旋转避让位置；

处于纵向导向位置时，所述导向轮处于竖直状态以与纵向放置的电池左右两侧面分别导向配合；

处于旋转避让位置时，所述导向轮可避让所述旋转式电池位的电池旋转以及避让所述横向电池位内横向放置的电池导出至所述旋转式电池位。

在本实用新型的一些实施例中，所述电池输送机构包括第一横向电池移动输送机构，其设在与所述旋转式电池位相邻的横向电池位内，用于将横向放置的电池由所述旋转式电池位纵向导入所述相邻的横向电池位，或者由所述相邻的横向电池位纵向导出至所述旋转式电池位；

所述第一横向电池移动输送机构位于横向放置的电池左右两侧，其包括输送机构本体和纵向移动驱动装置；所述纵向移动驱动装置固设在所述相邻的横向电池位上，用于驱动所述输送机构本体整体沿纵向伸缩移动，以使所述输送机构本体伸入至所述旋转式电池位内或缩回至所述相邻的横向电池位内。

在本实用新型的一些实施例中，所述横向电池位内还设有横向锁止机构，用于对所述横向电池位内入仓到位的电池进行横向锁止；所述横向锁止机构包括横向锁止驱动部件和横向移动锁止组件，所述横向锁止驱动部件驱动所述横向移动锁止组件横向移动以锁止所述横向电池位内的电池；

所述横向移动锁止组件包括安装板和安装在所述安装板上的锁止块，所述安装板与所述横向锁止驱动部件的输出端连接，所述锁止块用于与所述横向电池位内的电池上的锁止部插接配合。

在本实用新型的一些实施例中，还提出了一种电动汽车，包括车身、底盘以及设在底盘上的电池仓，所述电池仓为上述的自动换电电池仓。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和积极效果：

1、本实用新型自动换电电池仓，其电池仓本体包括一个旋转式电池位、至少一个横向电池位、电池导入位和电池输送机构，通过旋转式电池位的电池旋转装置可将电池旋转至横向放置（即电池长度方向沿横向延伸）状态，再输送至横向电池位内存放，即将原来纵向存放（即电池长度方向沿纵向延伸）的电池变为横向存放在横向电池位中，可充分利用车体后面底部横向空间，使整车存放的电池数量增加，进而增加整车电量，提高整车续航能力；

2、电池旋转装置设在旋转式电池位的上部，电池旋转装置包括转盘、驱动转盘转动的转动驱动机构以及驱动转盘升降的升降驱动机构，升降驱动机构驱动转盘下降以与电池配合，然后由转动驱动机构驱动转盘转动进而驱动电池转动，即升降时仅转盘升降，无需托动电池，则对电池旋转装置能力要求较低，则其中动力部件可采用较小型号动力部件，且汽车底盘上方仅需预留电池旋转装置的动作空间，有利于减小空间占用，满足汽车底部狭窄空间的安装要求，降低电池仓各部件安装难度和汽车改造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中自动换电电池仓立体图；

图2为图1的A部放大图；

图3为图1的B部放大图；

图4为图1的C部放大图；

图5为本实用新型实施例中电池一视角的立体图；

图6为本实用新型实施例中电池另一视角的立体图；

图7为本实用新型实施例中当电连接器安装板翻转至避让位置时电池旋转装置的顶部视角立体图；

图8为图7的俯视图；

图9为图8的D-D向剖视图；

图10为本实用新型实施例中当电连接器安装板翻转至避让位置时电池旋转装置的底部视角立体图；

图11为本实用新型实施例中当电连接器安装板翻转至避让位置时电池旋转装置省略部分壳体后的底部视角立体图

图12为本实用新型实施例中当电连接器安装板翻转至电连接位置时电池旋转装置的顶部视角立体图；

图13为本实用新型实施例中当电连接器安装板翻转至电连接位置时电池旋转装置的底部视角立体图；

图14为本实用新型实施例中纵向导向机构一视角的立体图；

图15为图14的E部放大图；

图16为本实用新型实施例中纵向导向机构另一视角的立体图；

图17为图16的F部放大图；

图18为本实用新型实施例中第一横向电池移动输送机构一视角的立体图；

图19为图18的G部放大图；

图20为本实用新型实施例中第一横向电池移动输送机构一视角的立体图；

图21为图20的H部放大图；

图22为本实用新型实施例中第二横向电池移动输送机构的立体图；

图23为本实用新型实施例中横向锁止机构一视角的立体图；

图24为本实用新型实施例中横向锁止机构另一视角的立体图；

图25为本实用新型实施例中第一块电池到达旋转式电池位时的结构示意图；

图26为本实用新型实施例中第一块电池在旋转式电池位旋转至横向放置状态时的结构示意图；

图27为本实用新型实施例中第一块电池被输送至最内端横向电池位时的结构示意图；

图28为本实用新型实施例中横向电池位中横向锁止机构与横向放置电池配合结构示意图；

图29为本实用新型实施例中第二块电池到达旋转式电池位时的结构示意图；

图30为本实用新型实施例中第三块电池在旋转式电池位到位状态的结构示意图；

图31为图30的I部放大图；

图32为本实用新型实施例中第四块电池在电池导入位到位状态的结构示意图。

附图标记：1、电池仓；

100、电池仓本体；110、电池出入口；120、电池导入位；130、旋转式电池位；131、第一限位部件；132、第二限位部件；140、横向电池位；

200、电池旋转装置；210、转盘；211、电池转动配合部；220、转动驱动电机；230、蜗杆；240、蜗轮；250、升降驱动气缸；260、轴承；270、连接轴；280、旋转装置安装支架；281、中心轴部；282、凹陷部；290、特种轴承；

300、转向插接模块；310、转向驱动安装支架；320、电缸；330、齿条；340、齿轮；350、电连接器安装板；351、翻转轴；360、电连接器；370、限位件；380、锁紧机构；381、锁紧气缸；382、锁紧块；383、固定件；384、连杆；385、转轴；386、弹性助力部件；

400、纵向导向机构；410、导向轮运动驱动部件；420、传动轴；430、一级连杆；440、二级连杆；450、主动导向轮；460、被动导向轮；470、固定座；471、避空部；

500、第一横向电池移动输送机构；510、输送机构本体；511、直线输送段；512、倾斜导向段；513、固定架体；514、可摆动架体；515、弹性复位部件；516、电机支架；520、纵向移动驱动装置；530、电机；540、纵向导向组件；541、第一滑块；542、第二滑块；543、连接件；544、导轨；

600、第二横向电池移动机构；

700、可伸缩限位组件；

800、横向锁止机构；810、横向锁止驱动部件；820、横向移动锁止组件；821、锁止安装板；822、锁止块；823、锥形导槽；824、电连接器；825、驱动部件支架；

2、电池；21、插孔；22、锥形凸起；23、电连接器。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

参照图1至图13，本实用新型一种自动换电电池仓1的实施例，包括自动输送电池2的电池仓本体100及控制系统，电池仓本体100设置在汽车底盘上。电池仓本体100的外端设置电池出入口110，电池2经电池出入口110进入电池仓1，电池仓本体100包括从外向内依次设置的电池输送机构、一个旋转式电池位130和至少一个横向电池位140，旋转式电池位130和横向电池位140沿电池仓本体100的纵向也即电池仓本体100长度方向依次连通对接。

其中，旋转式电池位130的上部设置有电池旋转装置200，电池旋转装置200包括转盘210、驱动转盘210转动的转动驱动机构以及驱动转盘210升降的升降驱动机构，转盘210的底面上设有电池转动配合部211；转动驱动机构和升降驱动机构均与控制系统连接，转动驱动机构受控制系统控制转动，用于将纵向放置（即电池2长度方向沿电池仓本体100的纵向）的电池2转动至横向放置（即电池2长度方向沿电池仓本体100的横向），或者将横向放置的电池2转动至纵向放置；升降驱动机构受控制系统控制升降，用于将转盘210下降至其电池转动配合部211与电池2配合的位置，或者上升至与电池2脱离的位置。

电池输送机构用于与电池2连接，以输送电池2进仓或出仓。具体而言，电池输送机构可以是传送辊输送机构或者皮带输送机构，其与控制系统连接。

本实施例自动换电电池仓1，通过旋转式电池位130的电池旋转装置200可将电池2旋转至横向放置状态，再输送至横向电池位140内存放，即将原来纵向存放的电池2变为横向存放在横向电池位140中，可充分利用车体后面底部横向空间，使整车存放的电池2数量增加，进而增加整车电量，提高整车续航能力；电池旋转装置200设在旋转式电池位130的上部，升降驱动机构驱动转盘210下降以与电池2配合，然后由转动驱动机构驱动转盘210转动进而驱动电池2转动，即升降时仅转盘210升降，无需托动电池2，则对电池旋转装置200能力要求较低，则其中动力部件可采用较小型号动力部件，且汽车底盘上方仅需预留电池旋转装置200的动作空间，有利于减小空间占用，满足汽车底部狭窄空间的安装要求，降低电池仓1各部件安装难度和汽车改造成本。

进一步地，本实用新型自动换电电池仓1的实施例中，其还包括电池导入位120，电池导入位120设在电池出入口110与旋转式电池位130之间，作为电池2入仓时的导入段和出仓时的导出段，电池出入口110具体设在电池导入位120的外端上。电池导入位120、旋转式电池位130和横向电池位140沿电池仓本体100的纵向也即电池仓本体100长度方向依次连通对接。

进一步地，如图6至图13所示，转动驱动机构包括转动驱动电机220、蜗杆230和蜗轮240，蜗杆230与转动驱动电机220的输出轴同轴连接，蜗轮240水平设置且与蜗杆230传动连接；转盘210位于蜗轮240的下方并与蜗轮240同轴连接，且转盘210可相对蜗轮240升降滑动；升降驱动机构采用升降驱动气缸250，转盘210位于升降驱动气缸250的下方，升降驱动气缸250的活塞杆朝下设置，升降驱动气缸250活塞杆连接转盘210且升降驱动气缸活塞杆与转盘210之间设有轴承260。

转动驱动电机220工作，带动蜗杆230转动，进而带动蜗轮240转动，蜗轮240转动带动转盘210转动，带动电池2转动，由于转盘210与升降驱动气缸活塞杆之间设置轴承260，则转盘210的转动不会造成升降驱动气缸250转动。升降驱动气缸250工作，通过其活塞杆带动转盘210升降，使转盘210上的电池转动配合部211能够与电池2接触配合，以在转盘210转动时可带动电池2转动；由于转盘210可相对蜗轮240升降滑动，则转盘210升降不会造成蜗轮240升降。

具体而言，蜗轮240通过沿周向布设的多个连接轴270连接转盘210，连接轴270底端与转盘210固定连接，顶端与蜗轮240之间设置滑动轴承，以使转盘210可相对蜗轮240上下滑动。

转盘210具体为圆形转盘，对于转盘210上的电池转动配合部211，如图10、图11和图13所示，同时结合图5和图6，其为形成在转盘210底面上的两个或多个销轴，并沿转盘210周向均布。相应地，电池2的顶面上对应形成有插孔21，与底盘销轴插接配合，以便在底盘转动时带动电池2转动，由于电池仓1底面上通常设置有若干牛眼轮来支撑电池2并减小电池2的运行摩擦力，则转盘210转动时可顺利带动电池2转动。

转动驱动机构还包括旋转装置安装支架280，旋转装置安装支架280固设在电池仓本体100的内壁上，转动驱动电机220、蜗杆230和蜗轮240分别设在旋转装置安装支架280上，旋转装置安装支架280具有向下凸出的中心轴部281，蜗轮240与中心轴部281转动配合，中心轴部281具有向下凹陷的凹陷部282，升降驱动气缸250设在凹陷部282内，凹陷部282的底壁上设有避让升降驱动气缸250活塞杆的贯通部，升降驱动气缸250活塞杆经贯通部向下伸出以与转盘210连接。

通过将升降驱动气缸250设置在中心轴部281的凹陷部282内，有利于减小转动驱动机构和升降驱动机构的总厚度，从而进一步减小空间占用，以便适合汽车底部狭窄空间安装。

进一步地，如图9所示，旋转装置安装支架280的中心轴部281与蜗轮240之间设置特种轴承290，以保证蜗轮240与中心轴部281的转动配合，且特种轴承290厚度小、运转可靠，进一步有利于减小电池旋转装置200的厚度。

如图1至图3所示，旋转式电池位130内还设有第一限位部件131，用于对由横向电池位140导出至旋转式电池位130的横向放置电池2进行止挡限位，当横向放置电池2在旋转式电池位130内移动至抵靠在第一限位部件131上时，横向放置电池2到达旋转位置，则此时电池旋转装置200启动可对导出至旋转式电池位130的横向放置电池2进行旋转至纵向放置状态，以便以纵向放置状态经旋转式电池位130、电池导入位120导出电池仓1。

同时，旋转式电池位130内与电池导入位120相衔接的部位还设有第二限位部件132，用于对导出至旋转式电池位130的横向放置电池2进行旋转至纵向放置状态后进行限位，当旋转至电池2与第二限位部件132抵靠时，电池2达到纵向放置状态，可进一步移动导出电池仓1。

具体而言，第一限位部件131可以是橡胶限位块，其上设置有到位传感器，当所述的横向放置电池2抵靠在第一限位部件131上时，到位传感器被触发，其将电池2到位信号发送至控制系统，控制系统控制电池旋转装置200启动。同理，第二限位部件132也可以是橡胶限位块，其上设置有到位传感器。

为丰富旋转式电池位130的功能，使其不仅具有电池旋转的功能，在横向电池位140满仓后，旋转式电池位130也能够正常存放电池2，以提高电池仓电池容量。为达到此功能，在本申请的一些实施例中，如图6至图13所示，旋转式电池位130还设有转向插接模块300，转向插接模块300包括转向驱动机构和电连接器安装板350，电连接器安装板350上安装有电连接器360，转向驱动机构驱动电连接器安装板350翻转至电连接位置和避让位置。

处于电连接位置时，电连接器安装板350与存放在旋转式电池位130内的电池2的电连接端相对，电连接器安装板350上的电连接器360与电池2的电连接器23插接，以便电池2功能的实现；而处于避让位置时，电连接器安装板350远离旋转式电池位130内的电池2以避让电池旋转以及电池纵向导入、导出旋转式电池位130。

具体而言，当旋转式电池位130的电池旋转装置200对电池2进行旋转时，转向驱动机构驱动电连接器安装板350翻转至避让位置，使得电连接器安装板350不会妨碍电池2旋转，以及不会妨碍电池2旋转至横向放置状态后从旋转式电池位130导出至横向电池位140，以及不会妨碍电池2在进行旋转操作前由电池导入位120导入旋转式电池位2，保证电池2在旋转式电池位130的运动顺畅，向旋转式电池位130内运行或离开旋转式电池位130运行顺畅。

在横向电池位140满仓后，旋转式电池位130作为普通电池位使用来存放电池2，此时转向驱动机构驱动电连接器安装板350翻转至电连接位置，保证电连接器安装板350上的电连接器360与电池2的电连接器23插接。

进一步地，转向驱动机构包括转向驱动安装支架310、电缸320、齿条330和齿轮340，电连接器安装板350可翻转地安装在转向驱动安装支架310上，其具有翻转轴351；电缸320安装在转向驱动安装支架310上，齿条330与电缸320的输出轴同轴连接；齿轮340固设在翻转轴351上且与齿条330啮合。

电缸320和齿条330均水平放置，齿轮340与翻转轴351同轴且也为水平轴线，但其轴线与齿条330轴线垂直。电缸320工作时，其驱动齿条330水平直线运动，进而带动齿轮340转动，齿轮340转动带动翻转轴351转动，进而带动电连接器安装板350翻转。当然，电连接器安装板350的翻转还可以采用其他驱动形式，比如气缸或油缸驱动等。

转向插接模块300具体位于旋转式电池位130的上部，电连接器安装板350相对处于旋转式电池位130的电池2下翻至电连接位置，上翻至避让位置。一些实施例中，转向驱动安装支架310与旋转装置安装支架280连接为一个整体安装支架，使得电池旋转装置200和转向插接模块300成为一个整体模块，可整体安装在旋转式电池位130内，提高安装效率。

由于旋转式电池位130的位置靠近电动汽车前部，电动汽车前部底部空间较为狭窄，则旋转式电池位130的横向尺寸小于纵向尺寸，难以横向放置电池2，则其电池2通常是纵向导入旋转式电池位130，最终在旋转式电池位130放置的电池2是纵向放置，则电连接器安装板350的翻转轴351沿横向延伸，处于电连接位置时，旋转式电池位130内的电池2为纵向放置。电连接器安装板350可位于旋转式电池位130与第一个横向电池位140之间，也可以位于电池导入位120与旋转式电池位130之间，作为一种具体的实施方式，电连接器安装板350位于旋转式电池位130与第一个横向电池位140之间。

进一步地，转向驱动安装支架310上设有限位件370，如图13所示，电连接器安装板350下翻至电连接位置时，电连接器安装板350抵靠在限位件370上，对电连接器安装板350的最大下翻角度进行限位。

为保证电连接位置时，电池2的电连接器23与电连接器安装板350的电连接器360之间电连接可靠性，转向插接模块300还包括锁紧机构380，如图6和图12所示，同时结合图31，锁紧机构380包括锁紧驱动部件和锁紧部件，锁紧驱动部件用于驱动锁紧部件运动至锁止位置和解锁位置。

处于锁止位置时，锁紧部件抵靠在处于电连接位置的电连接器安装板350上，如图31所示，以止挡电连接器安装板350向避让位置回位；处于解锁位置时，锁紧部件脱离电连接器安装板350，以避让电连接器安装板350向避让位置回位，即不阻碍电连接器安装板350向避让位置翻转回位。

进一步地，锁紧驱动部件为锁紧气缸381，锁紧部件为锁紧块382，其转动设置在一固定件383上，锁紧块382具有转轴385，锁紧气缸381的活塞杆铰接于一连杆384的一端，连杆384的另一端与转轴385固定连接，通过锁紧气缸381的活塞杆伸缩驱动锁紧块382转动至锁止位置和解锁位置。

采用此结构形式，锁紧机构380结构紧凑，占用空间小。固定件383可以为块状结构，通过螺钉固定在转向驱动安装支架310上，相应地，锁紧气缸381也安装在转向驱动安装支架310上。

进一步地，锁紧机构380还包括弹性助力部件386，锁紧部件处于锁止位置时弹性助力部件386处于压缩状态，以在锁紧部件处于解锁位置时即锁紧部件脱离电连接器安装板350时对电连接器安装板350向避让位置施加回位弹力，即在电连接器安装板350向避让位置翻转时提供辅助动力。

在本申请的一些实施例中，为对电池2以纵向放置状态由电池导入位120纵向导入旋转式电池位130，或者由旋转式电池位130纵向导出至电池导入位120时电池2的移动进行导向，旋转式电池位130内设有纵向导向机构400，以提高电池2移动运行平稳性和可靠性。

参照图14至图17，同时结合图1，纵向导向机构400设置两处，分别位于旋转式电池位130内纵向放置的电池2左右两侧，纵向导向机构400具体为导向轮机构，导向轮与纵向放置的电池2左右两侧面滚动配合进行导向。由于在电池2向横向电池位140导入的阶段，旋转式电池位130的电池2要进行旋转，为避免纵向导向机构400干涉电池2的旋转，一些实施例中，纵向导向机构400具体包括导向轮运动驱动部件410、传动组件和多个沿纵向间隔排列的导向轮，导向轮运动驱动部件410通过传动组件驱动多个导向轮同步运动至纵向导向位置和旋转避让位置。

处于纵向导向位置时，导向轮处于竖直状态以与纵向放置的电池2左右两侧面分别导向配合；处于旋转避让位置时，导向轮可避让旋转式电池位130的电池2旋转以及避让横向电池位140内横向放置的电池2导出至旋转式电池位130。

具体而言，当导向轮处于旋转避让位置时，其呈卧式状态，即轴线水平或者相对水平面向下倾斜，以使导向轮不高于旋转式电池位130的仓底面，避免对电池2的旋转和横向导出产生干涉。

进一步地，传动组件包括传动轴420、一级连杆430以及与多个导向轮一一对应的多根二级连杆440，各导向轮由其导向轮支架安装在对应的二级连杆440上；多个导向轮中，其中之一为主动导向轮450，其余为被动导向轮460；传动轴420由导向轮运动驱动部件410驱动转动，传动轴420与主动导向轮450对应的二级连杆440的第一端固定连接，被动导向轮460对应的二级连杆440的第一端均铰接于固定座470，二级连杆440的第二端均铰接于一级连杆430。

导向轮运动驱动部件410驱动传动轴420转动，进而带动与主动导向轮450对应的该二级连杆440连同主动导向轮450一起绕该二级连杆440与传动轴420的连接点转动，从而通过一级连杆430带动其他被动导向轮460同步转动，实现所有导向轮同步在纵向导向位置和旋转避让位置之间转动切换。

为便于导向轮及二级连杆440安装，固定座470沿纵向延伸，呈长条状，各纵向导向机构400的被动导向轮460对应的二级连杆440的第一端均铰接于同一固定座470，导向轮沿固定座470的延伸方向间隔设置，二级连杆440也沿固定座470的延伸方向间隔设置。同时，传动轴420与固定座470转动连接使得固定座470对传动轴420起到支撑作用，而且不影响传动轴420的转动。

固定座470上还形成有避空部471，当导向轮处在旋转避让位置时，导向轮嵌入避空部471内，以减小整个机构空间占用；为兼顾固定座470的结构强度及能够容纳所有导向轮，避空部471不是一个长条整体，而是多个分体结构，与各导向轮一一对应开设，相邻避空部471之间为实体。

通过该整体固定座470，一方面可以方便导向轮及二级连杆440的安装，另一方面还可以方便纵向导向机构400整体安装在旋转式电池位130内。

导向轮运动驱动部件410可以为气缸，此时传动组件还包括齿条、齿轮，齿条与气缸的活塞杆同轴连接；齿轮固设在传动轴420上且与齿条啮合。气缸伸缩，带动齿条直线运动，进而带动齿轮转动，齿轮转动带动传动轴420转动。当然，导向轮运动驱动部件410还可以为电缸、电机等，当为电机时对应的传动组件除传动轴420、一级连杆430以及与多根二级连杆440外，还包括蜗轮蜗杆组件，电机转动，通过蜗轮蜗杆带动传动轴420转动。

由于电池2在导入或导出时，在各个电池2位内的运行状态不同，则优先地，电池输送机构进行分段式设计，即在本申请的一些实施例中，电池输送机构包括设在电池导入位120的电池导入/导出输送机构和第一横向电池移动输送机构。

具体地，电池导入/导出输送机构用于将电池2由电池导入位120输送导入至旋转式电池位130，或者由旋转式电池位130输送导出至电池导入位120，其可以是传送辊输送机构或者皮带输送机构，在此不做具体限制。

对于第一横向电池移动输送机构500，参照图18至图21，同时结合图1，其设在与旋转式电池位130相邻的横向电池位140内，用于将横向放置的电池2由旋转式电池位130纵向输送导入该横向电池位140，或者由该横向电池位140纵向导出至旋转式电池位130，即旋转式电池位130旋转至横向放置状态的电池2沿电池仓1的纵向输送导入与其相邻的该横向电池2为内，或者将横向放置的电池2由该横向电池位140沿电池仓1的纵向输送导出至旋转式电池位130。

第一横向电池移动输送机构500位于横向放置的电池2左右两侧，各第一横向电池移动输送机构500包括输送机构本体510和纵向移动驱动装置520；纵向移动驱动装置520固设在与旋转式电池位130相邻的横向电池位140上，用于驱动输送机构本体510整体沿纵向伸缩移动，以使输送机构本体510伸入至旋转式电池位130内或缩回至所述相邻的横向电池位140内。

当旋转式电池位130内旋转至横向放置状态的电池2要导入横向电池位140时，纵向移动驱动装置520驱动输送机构本体510整体移动伸入至旋转式电池位130内后，与旋转式电池位130内处于横向放置状态的电池2配合，然后输送机构本体510启动将电池2由旋转式电池位130引导输送至与其相邻的横向电池位140，同时纵向移动驱动装置520驱动输送机构本体510整体移动缩回至该横向电池位140内。

当与旋转式电池位130相邻的横向电池位140内横向放置的电池2要导出至旋转式电池位130内时，输送机构本体510启动将电池2向旋转式电池位130所在侧移动输送，当达到设定移动距离时，纵向移动驱动装置520启动驱动输送机构本体510整体移动伸入旋转式电池位130内，进而将电池2继续向旋转式电池位130内输送。

采用此结构形式的第一横向电池移动输送机构500，可以无需在旋转式电池位130内设置电池输送机构，则避免了对电池2旋转的干涉以及对旋转式电池位130的空间占用，达到简化旋转式电池位130结构的作用。

进一步地，如图18至图21所示，纵向移动驱动装置520为电缸，其输出轴沿纵向伸缩，电缸和输送机构本体510之间连接有纵向导向组件540，纵向导向组件540包括第一导向部件和第二导向部件，第一导向部件固设在与旋转式电池位130相邻的横向电池位140上，第二导向部件与输送机构本体510的架体固定连接，电缸的输出轴与第二导向部件固定连接，第一导向部件与第二导向部件滑动导向配合。则当电缸工作时，其通过第二导向部件带动输送机构本体510沿纵向直线移动，移动过程中由第一导向部件与第二导向部件滑动导向配合进行导向，保证运行平稳可靠。

输送机构本体510具体为皮带输送机构，其包括沿纵向延伸的直线输送段511和与直线输送段511衔接的倾斜导向段512，倾斜导向段512位于直线输送段511上靠近旋转式电池位130的一端，倾斜导向段512相对直线输送段511向外（即相对电池仓1的纵向轴线水平向外）倾斜，以使两侧的第一横向电池移动输送机构500对应的两侧倾斜导向段512围成扩口状导向部，以对进入横向电池位140的电池2起到导向作用。输送机构本体510的架体上可对应设置多个改向轮来对皮带进行改向，以形成倾斜的导向段。

进一步地，如图19和图21所示，输送机构本体510的架体包括支撑直线输送段511的固定架体513和支撑倾斜导向段512的可摆动架体514，可摆动架体514铰接于固定架体513以使倾斜导向段512可相对直线输送段511左右摆动，固定架体513与可摆动架体514之间连接有弹性复位部件515。则使得倾斜导向段512具有一定的摆动幅度，在受到电池2挤压时可向外摆动，不受到电池2挤压时在弹性复位部件515作用下复位，通过倾斜导向段512的浮动摆动可以对电池2起到自定心作用，以便顺利地进出横向电池位140。

具体而言，可摆动架体514以其中部铰接于固定架体513，其靠近旋转式电池位130所在侧的一端为皮带缠绕端，远离旋转式电池位130所在侧的一端为自由端；固定架体513上远离旋转式电池位130所在侧的一端为皮带缠绕端，靠近旋转式电池位130所在侧的一端为自由端，环形皮带一端缠绕在固定架体513的皮带缠绕端上，另一端缠绕在可摆动架体514的皮带缠绕端上；弹性复位部件515为弹簧，其一端铰接在固定架体513的自由端上，另一端铰接在可摆动架体514的自由端上。

输送机构本体510的输送动力来自于电机530，固定架体513上固设有电机支架516，电机530竖向设置在电机支架516上，其输出轴朝下，也是通过皮带与输送机构本体510的主动皮带轮传动连接，以驱动输送机构本体510运行。

进一步地，第一导向部件包括第一滑块541、第二滑块542以及连接第一滑块541、第二滑块542的连接件543，第一滑块541、第二滑块542由连接件543连接成一个整体，连接件543和与旋转式电池位130相邻的该横向电池位140固定连接，从而将第一导向部件整体固设在该横向电池位140上。第二导向部件对应为导轨544，第一滑块541和第二滑块542均与导轨544滑动导向配合。

由于输送机构本体510具有一定的重量，且导轨544长度较长，通过连接为一体的第一滑块541和第二滑块542均与导轨544滑动配合，以增大配合面积，有利于提高滑动导向可靠性和输送机构本体510移动平稳性。

对于具有多个横向电池位140，且多个横向电池位140沿电池仓1纵向排列的情况，为便于电池2在其他横向电池位140内输送，电池输送机构还包括第二横向电池移动输送机构600，其对应设在除与旋转式电池位130相邻的横向电池位140之外的其他横向电池位140内；第二横向电池移动输送机构600的架体固设在除与旋转式电池位130相邻的横向电池位140之外的其他横向电池位140。

具体而言，第二横向电池移动输送机构600也为皮带输送机构，图22所示的第二横向电池移动输送机构600仅为其输送架体和相关皮带轮，皮带结构省略示出。

相邻横向电池位140之间设置有可伸缩限位组件700，如图1和图3所示，其包括伸缩驱动部件和伸缩限位部件，伸缩驱动部件驱动伸缩限位部件伸缩，当伸缩限位部件处于伸出状态时，其对进入横向电池位140的电池2起到到位止挡作用，当其处于缩回状态时，可避空电池2，电池2可继续移动至内侧的横向电池位140。具体地，伸缩驱动可以是气缸，伸缩限位部件为限位销。

为保证横向电池位140内到位的横向放置电池2的稳固性，从而保证其电连接可靠性，在本申请的一些实施例中，参照图23、图24和图28，同时结合图1，横向电池位140内还设有横向锁止机构800，用于对横向电池位140内的电池2入仓到位后进行横向锁止。

横向锁止机构800可以采用现有锁止机构，比如气缸驱动锁止销、锁止块822抵靠在横向放置的电池2左右端面上。横向锁止机构800在电池2的左右端面处分别设置一个，以将电池2夹紧锁止在二者之间。

具体地，在本申请的一些实施例中，横向锁止机构800包括横向锁止驱动部件810和横向移动锁止组件820，横向锁止驱动部件810驱动横向移动锁止组件820横向移动以锁止横向电池位140内的电池2；横向移动锁止组件820包括锁止安装板821和安装在锁止安装板821上的锁止块822，锁止安装板821与横向锁止驱动部件810的输出端连接，锁止块822用于与横向电池位140内的电池2上的锁止部插接配合。锁止安装板821面积较大，可方便设置锁止块822。

如图23、图28所示，同时结合图5和图6，锁止块822上形成有外宽内窄的锥形导槽823，横向电池位140内的电池2上的锁止部为锥形凸起22，锥形导槽823与锥形凸起22适配插接。锥形导槽823与锥形凸起22配合可以起到导向作用，以方便锁止块822与电池2的配合锁止。

进一步地，锁止安装板821上还安装有电连接器824，当锁止块822与横向电池位140内的电池2上的锁止部插接配合时，安装板上的电连接器824与横向电池位140内的电池2上的电连接器23插接。横向锁止驱动部件810的锁止力一方面保证电池2在横向电池位140的位置稳固性，同时还保证锁止安装板821上的电连接器824与横向电池位140内电池2上的电连接器23可靠插接，提高电连接可靠性，则横向锁止机构800集成了横向锁止和电连接作用，有利于简化整体结构，减小空间占用。

为提高锁止可靠性和电连接可靠性，锁止块822数量为两个，沿纵向间隔设在安装板上，锁止安装板821上的电连接器824位于两锁止块822之间。

进一步地，横向锁止驱动部件810数量为两个，沿纵向间隔设在一驱动部件支架825上，驱动部件支架825固设在横向电池位140上。通过设置两个横向锁止驱动部件810对锁止安装板821进行两点施力，可以将锁止安装板821受力分散开来，有利于提高其均匀性，进而将其受力尽可能均匀地分配到两个锁止块822上，以使电池2受力均衡。横向锁止驱动部件810具体可以是气缸或其他可伸缩的动力部件，或者是电机通过传动机构将转动转化为安装板的直线移动。

对于电池导入位120，同样地，由于其所在位置靠近电动汽车前部，电动汽车前部底部空间较为狭窄，则电池导入位120的横向尺寸小于纵向尺寸，难以横向放置电池2，则其电池2通常是从电池仓1出入口以纵向放置状态导入电池导入位120，最终在电池导入位120放置的电池2是纵向放置，其与旋转式电池位130内最终放置的纵向放置电池2电连接。此时，旋转式电池位130的电连接器安装板350位于旋转式电池位130和与其相邻的横向电池位140之间。

在本申请的一些实施例中，具有上述自动换电电池仓1的电动汽车换电时，包括如下步骤：

1）电池导入位120的电池导入/导出输送机构输送电池2从电池出入口110以纵向（即纵向放置状态）进入电池导入位120，并经过其进入旋转式电池位130，参照图25所示；

2）当电池2进入旋转式电池位130到位后，电池旋转装置200的升降驱动机构动作，使转盘210下降至其电池转动配合部211与电池2配合，电池旋转装置200的转动驱动机构动作，将电池2转动至横向放置状态，参照图26所示；

2）升降驱动机构动作，使转盘210上升脱离电池2，然后转动驱动机构动作，使转盘210复位至初始位置；

3）旋转式电池位130内旋转至横向放置的电池2由第一横向电池移动输送机构500继续输送（若横向电池位140设置多个，还会经第二横向电池移动输送机构600输送）至最内端的横向电池位140，参照图27所示；

4）若横向电池位140设置多个，重复上述步骤1）、2）、3），直至所有横向电池位140均输入有电池2，参照图29和图30所示；

5）电池输送机构继续输送另一电池2从电池出入口110以纵向进入电池导入位120，并经过其进入旋转式电池位130，该电池2最终纵向或横向存放在旋转式旋转仓中，如图30所示；

6）最后输入的电池2纵向存放在电池导入位120中，参照图32所示；

7）电池2出仓时过程，与入仓时的动作相反。

进一步地，步骤5）中旋转式电池位130中的电池2最终以纵向放置状态存放在旋转式旋转仓中，并与电池导入位120纵向存放的电池2对接。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种自动换电电池仓，包括电池仓本体及控制系统，所述电池仓本体的外端设置电池出入口，其特征在于，所述电池仓本体包括：

一个旋转式电池位，所述旋转式电池位的上部设置有电池旋转装置，所述电池旋转装置包括转盘、驱动转盘转动的转动驱动机构以及驱动转盘升降的升降驱动机构，所述转盘的底面上设有电池转动配合部；所述转动驱动机构受所述控制系统控制转动，用于将纵向放置的电池转动至横向放置，或者将横向放置的电池转动至纵向放置；所述升降驱动机构受所述控制系统控制升降，用于将所述转盘下降至其电池转动配合部与电池配合的位置，或者上升至与电池脱离的位置；

至少一个横向电池位，其与所述旋转式电池位沿纵向依次对接；

电池输送机构，用于输送电池入仓或出仓。

2.根据权利要求1所述的自动换电电池仓，其特征在于，

所述转动驱动机构包括转动驱动电机、蜗杆和蜗轮，所述蜗杆与所述转动驱动电机的输出轴同轴连接，所述蜗轮水平设置且与所述蜗杆传动连接；所述转盘位于所述蜗轮的下方并与所述蜗轮同轴连接，且所述转盘可相对所述蜗轮升降滑动；

所述升降驱动机构采用升降驱动气缸，所述转盘位于所述升降驱动气缸的下方，升降驱动气缸活塞杆连接所述转盘且所述升降驱动气缸活塞杆与所述转盘之间设有轴承。

3.根据权利要求1所述的自动换电电池仓，其特征在于，

所述旋转式电池位还设有转向插接模块，所述转向插接模块包括转向驱动机构和电连接器安装板，所述电连接器安装板上安装有电连接器，所述转向驱动机构驱动所述电连接器安装板翻转至电连接位置和避让位置；

处于电连接位置时，所述电连接器安装板与处于所述旋转式电池位的电池的电连接端相对，所述电连接器安装板上的电连接器与所述电池的电连接器插接；

处于避让位置时，所述电连接器安装板远离处于所述旋转式电池位的电池以避让电池旋转以及电池纵向导入、导出所述旋转式电池位。

4.根据权利要求3所述的自动换电电池仓，其特征在于，

所述转向插接模块位于所述旋转式电池位的上部，所述电连接器安装板相对处于所述旋转式电池位的电池下翻至所述电连接位置，上翻至所述避让位置。

5.根据权利要求4所述的自动换电电池仓，其特征在于，

所述转向插接模块还包括锁紧机构，所述锁紧机构包括锁紧驱动部件和锁紧部件，所述锁紧驱动部件用于驱动所述锁紧部件运动至锁止位置和解锁位置；

处于锁止位置时，所述锁紧部件抵靠在处于电连接位置的所述电连接器安装板上，以止挡所述电连接器安装板向避让位置回位；

处于解锁位置时，所述锁紧部件脱离所述电连接器安装板，以避让所述电连接器安装板向避让位置回位。

6.根据权利要求1所述的自动换电电池仓，其特征在于，

所述旋转式电池位内设有纵向导向机构，用于电池以纵向放置状态导入所述旋转式电池位、或者由所述旋转式电池位纵向导出时，对电池纵向移动进行导向。

7.根据权利要求6所述的自动换电电池仓，其特征在于，

所述纵向导向机构包括导向轮运动驱动部件、传动组件和多个沿纵向间隔排列的导向轮，所述导向轮运动驱动部件通过所述传动组件驱动多个所述导向轮同步运动至纵向导向位置和旋转避让位置；

处于纵向导向位置时，所述导向轮处于竖直状态以与纵向放置的电池左右两侧面分别导向配合；

处于旋转避让位置时，所述导向轮可避让所述旋转式电池位的电池旋转以及避让所述横向电池位内横向放置的电池导出至所述旋转式电池位。

8.根据权利要求1所述的自动换电电池仓，其特征在于，

所述电池输送机构包括第一横向电池移动输送机构，其设在与所述旋转式电池位相邻的横向电池位内，用于将横向放置的电池由所述旋转式电池位纵向导入所述相邻的横向电池位，或者由所述相邻的横向电池位纵向导出至所述旋转式电池位；

所述第一横向电池移动输送机构位于横向放置的电池左右两侧，其包括输送机构本体和纵向移动驱动装置；所述纵向移动驱动装置固设在所述相邻的横向电池位上，用于驱动所述输送机构本体整体沿纵向伸缩移动，以使所述输送机构本体伸入至所述旋转式电池位内或缩回至所述相邻的横向电池位内。

9.根据权利要求1所述的自动换电电池仓，其特征在于，

所述横向电池位内还设有横向锁止机构，用于对所述横向电池位内入仓到位的电池进行横向锁止；所述横向锁止机构包括横向锁止驱动部件和横向移动锁止组件，所述横向锁止驱动部件驱动所述横向移动锁止组件横向移动以锁止所述横向电池位内的电池；

所述横向移动锁止组件包括安装板和安装在所述安装板上的锁止块，所述安装板与所述横向锁止驱动部件的输出端连接，所述锁止块用于与所述横向电池位内的电池上的锁止部插接配合。

10.一种电动汽车，包括车身、底盘以及设在底盘上的电池仓，其特征在于，

所述电池仓为权利要求1至9任一项所述的自动换电电池仓。