CN111231754B - 换电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换电设备，用于对电动汽车的电池包进行更换，所述电动汽车设有用于锁住所述电池包的锁止机构，所述换电设备包括视觉检测装置、解锁机构和第一框架，所述视觉检测装置、所述解锁机构设在所述第一框架上，所述视觉检测装置用于检测所述电动汽车上的锁止机构是否处于锁止状态，所述解锁机构用于解锁位于所述电动汽车上的锁止机构。本发明的换电设备通过视觉检测装置在更换电动汽车电池的过程中可以实时判断解锁机构和电动汽车上电池包的锁止机构的位置，从而可以顺利更换电池，大大缩短了电动汽车更换电池的时间。

Description

换电设备

技术领域

本发明涉及电动汽车换电领域，具体涉及一种换电设备。

背景技术

目前，汽车尾气的排放仍然是环境污染问题的重要因素，为了治理汽车尾气，人们研制出了天然汽车、氢燃料汽车、太阳能汽车和电动汽车以替代燃油型汽车。而其中最具有应用前景的是电动汽车。目前的电动汽车主要包括直充式和快换式两种。由于受充电时间和地点的限制，目前很多新能源电动汽车逐步采用快速更换电池的模式进行能源补给。

在更换电池的过程中，一般需要使用换电设备。通过换电设备将旧的电池从电动汽车中解锁，以及将新的电池装入电动汽车中并锁止的功能。电动汽车上设有用于锁住电池的锁止机构，换电设备上需要设置一个解锁机构。在电池解锁过程中，解锁机构作用于锁止机构，令锁止机构解锁；而在电池锁止过程中，解锁机构需避开锁止机构，避免阻碍电池锁止。因此，如何在更换电池的时候实时判断解锁机构和锁止机构的位置关系，从而顺利更换电池，成为一个急需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了达到在更换电池的时候实时判断解锁机构和锁止机构的位置关系，缩短更换电池的时间的目的，提供一种换电设备。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种换电设备，用于对电动汽车的电池包进行更换，所述电动汽车设有用于锁住所述电池包的锁止机构，其特点在于，所述换电设备包括视觉检测装置、解锁机构和第一框架，所述视觉检测装置、所述解锁机构设在所述第一框架上，所述视觉检测装置用于检测所述电动汽车上的锁止机构是否处于锁止状态，所述解锁机构用于解锁位于所述电动汽车上的锁止机构。

在本方案中，换电设备通过视觉检测装置在更换电动汽车电池的过程中可以实时判断解锁机构和电动汽车上电池包的锁止机构的位置，从而可以顺利更换电池，大大缩短了电动汽车更换电池的时间。

较佳地，所述第一框架为可移动框架。

较佳地，所述解锁机构包括解锁杆，所述解锁杆用于与所述锁止机构的解锁点相适配。

较佳地，所述视觉检测装置的检测范围覆盖所述锁止机构的解锁点，所述视觉检测装置用于检测所述解锁机构的解锁杆是否与所述解锁点相接触。

较佳地，所述解锁机构包括驱动单元，所述驱动单元使所述解锁杆移动至解锁位置；当所述解锁杆位于所述解锁位置时，所述解锁杆与所述锁止机构的解锁点相接触。

较佳地，所述解锁机构包括驱动单元，所述驱动单元使所述解锁杆移动至锁止位置；当所述解锁杆位于所述锁止位置时，所述解锁杆不阻碍所述锁止机构的动作。

较佳地，所述锁止机构包括锁基座和锁连杆，所述锁连杆相对于所述锁基座移动时，所述锁基座在锁止状态和解锁状态之间切换；所述视觉检测装置的检测范围覆盖所述锁连杆和所述锁基座，所述视觉检测装置用于检测所述锁连杆是否处于锁止位置。

较佳地，所述视觉检测装置包括检测单元和控制单元，所述检测单元用于获取所述锁止机构的实际信息，所述控制单元用于存储所述锁止机构锁止时的标准信息，所述控制单元还用于将所述实际信息与所述标准信息进行对比；所述控制单元还用于在所述实际信息与所述标准信息一致时判断所述锁止机构是否处于锁止状态。

较佳地，所述锁止机构包括锁基座和锁连杆，所述锁连杆相对于所述锁基座移动时，所述锁基座能在锁止状态和解锁状态之间切换；所述检测单元所获取的锁止机构的实际信息为所述锁连杆与所述锁基座之间的实际距离，所述锁止机构锁止时的标准信息为所述锁连杆与所述锁基座锁止时的距离。

较佳地，所述换电设备还包括信号传递装置，所述信号传递装置设在所述第一框架上，所述信号传递装置用于所述换电设备与所述电动汽车之间的信号传输。

较佳地，所述换电设备还包括第一导向叉，所述第一导向叉固定在所述第一框架上，所述第一导向叉用于与所述电动汽车的定位座相配合。

较佳地，所述换电设备还包括第二框架，所述第二框架设在所述第一框架的上方，所述第二框架用于放置电池包。

较佳地，所述第二框架为可移动框架。

较佳地，所述换电设备还包括第二导向叉，所述第二导向叉固定在所述第二框架上，所述第二导向叉用于与所述电池包的定位块相配合。

较佳地，所述换电设备还包括滑轨，所述第一框架安装在所述滑轨上并能沿所述滑轨移动。

较佳地，所述换电设备还包括第二框架，所述第二框架设在所述第一框架的上方，所述第二框架安装在所述滑轨上并能沿所述滑轨移动。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：本发明的换电设备通过视觉检测装置在更换电动汽车电池的过程中可以实时判断解锁机构和电动汽车上电池包的锁止机构的位置，从而可以顺利更换电池，大大缩短了电动汽车更换电池的时间。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的换电设备的结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的换电设备除去第二框架后的结构示意图。

图3为本发明较佳实施例的换电设备另一视角的结构示意图。

图4为本发明较佳实施例的带有电池托盘的换电设备的结构示意图。图5为本发明较佳实施例的换电设备的电池托盘的结构示意图。

图6为图5所示的电池托盘的另一视角的结构示意图。

图7为本发明较佳实施例的换电设备的解锁机构的结构示意图。

图8为本发明换电设备所对应的锁止机构的结构示意图。

图9为本发明较佳实施例中换电设备的结构示意图。

附图标记说明：

移动平台100；

第一框架1，避让区域11，贯穿区域12；

第二框架2，插入槽21，安装板22；

第一驱动部3，第一驱动件31，第一丝杆32；

第一连接件4，第一丝杆螺母41；

第二驱动部5，第二驱动件51，第二丝杆52；

第二连接件6，第二丝杆螺母61；

滑轨7；

第一滑块8；

第二滑块9；

电池托盘10，插入件101；

弹性件20；

第一导向叉30；

信号传递装置40；

视觉检测装置50；

解锁机构60，解锁杆601，驱动单元602；

第二导向叉70；

第一启动传感器80；

第二启动传感器90；

设备基座200；

行走轮300；

毛刷400；

吊环500；

锁止机构600；

锁基座610，锁槽620，锁舌630；

锁连杆640，解锁点650。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在以下的实施例范围之中。

如图1、图2和图4所示，为本发明一个实施例的换电设备，该换电设备用于对电动汽车的电池包进行更换，电动汽车设有用于锁住电池包的锁止机构，该换电设备包括视觉检测装置50、解锁机构60和第一框架1，视觉检测装置50、解锁机构60设在第一框架1上，视觉检测装置50用于检测电动汽车上的锁止机构是否处于锁止状态，解锁机构60用于解锁位于电动汽车上的锁止机构。

换电设备通过视觉检测装置在更换电动汽车电池的过程中可以实时判断解锁机构60和电动汽车上电池包的锁止机构的位置，从而可以顺利更换电池，大大缩短了电动汽车更换电池的时间。

如图7和图8所示，在本实施例中，解锁机构60包括解锁杆601和驱动单元602，解锁杆601用于与锁止机构600的解锁点650相适配。驱动单元602使解锁杆601移动至解锁位置；当解锁杆601位于解锁位置时，解锁杆601与锁止机构600的解锁点650相接触。驱动单元602使解锁杆601移动至锁止位置；当解锁杆601位于锁止位置时，解锁杆601不阻碍锁止机构600的动作。

如图8所示，锁止机构600位于电动汽车的底部的固定座的内周面，该锁止机构600设有锁基座610、锁连杆640，锁基座610上设有锁槽620和设置在锁槽620内的锁舌630，锁连杆640能带动锁舌630转动。电池包的周向设有锁轴，当电池包安装到固定座中时，电池包的锁轴固定在锁基座610内。锁连杆640相对于锁基座610移动时，锁基座610能在锁止状态和解锁状态之间切换，具体而言，将锁轴从锁槽620的入口进入锁槽620中直至锁定位置，锁舌630放下后将锁轴锁在锁槽620内，锁基座610处于锁止状态。当需要将电池包从固定座中拆卸时，需要将电池包的锁轴从锁基座610的锁槽620中移出，锁基座610处于解锁状态；具体而言，锁连杆640动作，带动锁舌630转动，使锁舌630缩回，使电池包的锁轴能从锁槽620中移出。锁连杆640设有解锁点650，在电池包拆卸过程中，解锁杆601顶住锁连杆640的解锁点650，令锁舌630缩回。

在本实施例中，视觉检测装置50的检测范围覆盖锁止机构600的解锁点650，视觉检测装置50用于检测解锁机构60的解锁杆601是否与解锁点650相接触。

在本实施例中，视觉检测装置50的检测范围还覆盖锁连杆640和锁基座610，用于检测锁连杆640是否处于锁止位置。

视觉检测装置50包括检测单元和控制单元，检测单元用于获取锁止机构600的实际信息，控制单元用于存储锁止机构600锁止时的标准信息，控制单元还用于将实际信息与标准信息进行对比；控制单元还用于在实际信息与标准信息一致时判断锁止机构600是否处于锁止状态。在本实施例中，检测单元所获取的锁止机构600的实际信息为锁连杆640与锁基座610之间的实际距离。具体而言，在锁基座610处于锁止状态，锁连杆640处于锁止位置时，锁连杆640和锁基座610之间的距离为标准距离；视觉检测装置50可以通过检测锁连杆640和锁基座610之间的实际距离，并与锁连杆640和锁基座610之间的标准距离进行对比，来判断锁连杆640是否处于锁止位置。当视觉检测装置50检测到锁连杆640和锁基座610之间的实际距离与标准距离基本相同时，即可认为锁连杆640处于锁止位置，即锁基座610处于锁止状态。

在本实施例中，该换电设备还包括信号传递装置40，信号传递装置40设在第一框架1上，信号传递装置40用于换电设备与电动汽车之间的信号传输。

如图1-4所示，该换电设备的第一框架1为可移动框架。该换电设备还包括滑轨7，第一框架1安装在滑轨7上并能沿滑轨7移动。换该换电设备还包括第二框架2，第二框架2设在第一框架1的上方，第二框架2用于放置电池包。其中，第二框架2也为可移动框架。第二框架2安装在滑轨7上并能沿所述滑轨7移动。

具体而言，该换电设备包括第一框架1、第二框架2、第一驱动部3、第一连接件4、第二驱动部5和第二连接件6，第二框架2位于第一框架1的上方；第一驱动部3通过第一连接件4与第二框架2相连接，第一驱动部3带动第二框架2移动；第二驱动部5通过第二连接件6与第一框架1相连接，第二驱动部5带动第一框架1移动。

电池包放置于第二框架2上，解锁机构60和其它部件设置于第一框架1上。由于第二框架2、第一框架1分别通过第一驱动部3、第二驱动部5带动，第二框架2、第一框架1可以一起移动，也可以分别移动。

第一驱动部3、第二驱动部5、第二连接件6位于第一框架1的下方，第一框架1形成避让第一连接件4的避让区域11，第一连接件4位于避让区域11内。第一框架1形成避让第一连接件4的避让区域11，使该换电设备的整体高度能控制在一定的范围以内，使该换电设备能移动至电动汽车的底部。

该换电设备还包括滑轨7、第一滑块8和第二滑块9，滑轨7位于第一框架1的下方；第一滑块8与第二框架2相固定，第一滑块8在滑轨7上滑动；第二滑块9与第一框架1相固定，第二滑块9在滑轨7上滑动；第一框架1形成容纳第一滑块8的贯穿区域12，第一滑块8位于贯穿区域12内。第一滑块8、第二滑块9共用同一根滑轨7，使该换电设备的整体结构更加紧凑。

如图2和图3所示，第一驱动部3包括第一驱动件31和第一丝杆32，第一驱动件31带动第一丝杆32转动，第一丝杆32的轴线与滑轨7的延伸方向相平行；第一连接件4为第一丝杆螺母41，第一丝杆螺母41套在第一丝杆32上，第一丝杆螺母41与第一丝杆32螺纹连接，第一丝杆螺母41与第二框架2相固定。通过第一驱动件31带动第一丝杆32转动，使第一丝杆螺母41在第一丝杆32上移动，从而使与第一丝杆螺母41相固定的第二框架2能沿滑轨7的方向移动。

如图2和图3所示，第二驱动部5包括第二驱动件51和第二丝杆52，第二驱动件51带动第二丝杆52转动，第二丝杆52的轴线与滑轨7的延伸方向相平行；第二连接件6为第二丝杆螺母61，第二丝杆螺母61套在第二丝杆52上，第二丝杆螺母61与第二丝杆52螺纹连接，第二丝杆螺母61与第一框架1相固定。通过第二驱动件51带动第二丝杆52转动，使第二丝杆螺母61在第二丝杆52上移动，从而使与第二丝杆螺母61相固定的第一框架1能沿滑轨7的方向移动。

在本实施例中，滑轨7的数量为两根，两根滑轨7相互平行，两根滑轨7分别位于第一框架1的两侧。滑轨7的数量也不限定为两根，也可以设置为相互平行的多根。

在本实施例中，第一驱动部3的数量为两个，第一连接件4(即第一丝杆螺母41)的数量为两个，第一驱动部3、第一连接件4一一对应设置。第一驱动部3、第一连接件4的数量也不限定为两个，也可以设置为多个。

在本实施例中，第二驱动部5的数量为两个，第二连接件6(即第二丝杆螺母61)的数量为两个，第二驱动部5、第二连接件6一一对应设置。第二驱动部5、第二连接件6的数量也不限定为两个，也可以设置为多个。

如图1和图2所示，该换电设备还包括第一导向叉30，第一导向叉30固定在第一框架1上，第一导向叉30用于与电动汽车的定位座相配合。电动汽车的定位座，可以是专门与第一导向叉30配合的定位座，也可以是实现其它功能的同时还具有与第一导向叉30相配合后定位的功能的结构，比如锁基座610等。

如图4和图5所示，该换电设备还包括第二导向叉70，第二导向叉70用于与电池包的定位块相配合，第二导向叉70固定在电池托盘10上。第二框架2能够相对于第一框架1产生位移，通过移动第二框架2并带动第二框架2上的第二导向叉70移动，从而带动电池包产生位移，而使电池包处于锁定位置或解锁位置，再通过升降第一框架1和第二框架2，使电池包进入或脱离电动汽车。其中，电池包的定位块可以是专门与第二导向叉70配合的定位块，也可以是实现其它功能的同时还具有与第二导向叉70相配合后定位的功能的结构，比如锁轴等。

如图4-6所示，该换电设备还包括电池托盘10和安装板22，电池托盘10和安装板22均设在第二框架2的上方，电池托盘10安装在安装板22的上方，电池托盘10用于放置电池包。

其中，第二框架2面向电池托盘10的表面设有插入槽21，插入槽21的延伸方向与第二框架2的移动方向成夹角，电池托盘10面向第二框架2的表面设有插入件101，插入件101位于插入槽21中。当电池托盘10放置到第二框架2上后，由于插入槽21的延伸方向与第二框架2的移动方向成夹角，第二框架2移动时能带动电池托盘10移动。而插入件101与插入槽21之间不是固定连接，电池托盘10可以轻易地从第二框架2上取下，便于更换电池托盘10。

如图1所示，该换电设备还包括若干个弹性件20，弹性件20设置于电池托盘10、第二框架2之间，弹性件20的两端分别与电池托盘10、第二框架2相连接。当电池托盘10托住电池包时，由于电池托盘10、第二框架2之间设置有弹性件20，使电池托盘10具有一缓冲距离，不会直接撞到第二框架2上，避免电池包及相关部件因受力过大而造成损坏。

如图1所示，该换电设备还包括第一启动传感器80，第一启动传感器80设置于第二框架2上，第一启动传感器80用于检测第二框架2的上方是否有电池托盘10，第一启动传感器80还用于检测到第二框架2的上方有电池托盘10时生成第一启动信号，第一启动传感器80还用于将第一启动信号发送给第一驱动部3、第二驱动部5，第一驱动部3、第二驱动部5还用于接收到第一启动信号后动作。通过设置第一启动传感器80，只有在第二框架2上有电池托盘10时，第一框架1、第二框架2才能在第一驱动部3、第二驱动部5的控制下进行相应的动作。当然，第一启动传感器80也可以设置在安装板22，从而通过第一启动传感器80检测安装板22的上方是否有电池托盘10。

如图1所示，该换电设备还包括第二启动传感器90，第二启动传感器90设置于第二框架2上，第二启动传感器90用于检测第二框架2上是否有电池包，第二启动传感器90还用于检测到第二框架2上有电池包时生成第二启动信号，第二启动传感器90还用于将第二启动信号发送给第一驱动部3、第二驱动部5，第一驱动部3、第二驱动部5还用于接收到第二启动信号后动作。通过设置第二启动传感器90，只有在第二框架2上有电池包时，第一框架1、第二框架2才能在第一驱动部3、第二驱动部5的控制下进行相应的动作。当然，第二启动传感器90也可以设置在安装板22，从而通过第二启动传感器90检测安装板22的上方是否有电池包。

使用上述换电设备进行电池包的解锁时，先将换电设备整体移动至固定座的下方，调整第一框架1、第二框架2的位置，使电池托盘10的第二导向叉70与电池包的定位块相对应，第一框架1的第一导向叉30与锁基座610相对应，再将换电设备上升，使第二导向叉70叉住电池包的定位块，第一导向叉30叉住锁基座610。通过视觉检测装置50检测解锁机构60的解锁杆601是否与解锁点650相接触，检测到接触后通过解锁杆601顶住锁连杆640的解锁点650，使解锁机构60带动锁连杆640转动，使锁舌630缩回，再通过视觉检测装置50检测锁舌630是否缩回，锁舌630缩回说明锁止机构600处于解锁状态，此时可将电动汽车上的电池包移出。

使用上述换电设备进行电池包的锁止时，先将电池包放置于电池托盘10上，电池托盘10的第二导向叉70与电池包的定位块相配合；再将换电设备整体移动至固定座的下方，调整第一框架1、第二框架2的位置，通过视觉检测装置50使电池包的锁轴与锁基座610的锁槽620的入口相对齐；再将换电设备上升，使电池包的锁轴进入锁基座610的锁槽620中；根据锁槽620的形状，调整第二框架2、电池托盘10的位置，使电池包的锁轴沿锁槽620移动，使锁舌630落下，锁基座610实现自动锁止，通过视觉检测装置50检测锁舌630是否落下，锁舌630落下说明锁止机构600处于锁止状态，此时说明电池包已安装到电动汽车上。

如图9所示，为本发明一个实施例的换电设备具有移动平台100、设备基座200和若干行走轮300，移动平台100安装在设备基座200上，移动平台100能相对于设备基座200升降，行走轮300安装在设备基座200上，行走轮300能在地面上滚动。其中，移动平台100包括第一框架1、第二框架2等。

该换电设备还包括若干毛刷400，毛刷400固定在设备基座200上，毛刷400与行走轮300一一对应设置。毛刷400用于清除行走轮300的周围的异物，提高行走轮300的寿命。

该换电设备还包括若干吊环500，吊环500固定在设备基座200上。当换电设备需要运输时，通过吊具吊住吊环500，将换电设备吊起。

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

Claims (13)

1.一种换电设备，用于对电动汽车的电池包进行更换，所述电动汽车设有用于锁住所述电池包的锁止机构，其特征在于，所述换电设备包括视觉检测装置、解锁机构和第一框架，所述视觉检测装置、所述解锁机构设在所述第一框架上，所述视觉检测装置用于检测所述电动汽车上的锁止机构是否处于锁止状态，所述解锁机构用于解锁位于所述电动汽车上的锁止机构；

所述第一框架为可移动框架；

所述视觉检测装置包括检测单元和控制单元，所述检测单元用于获取所述锁止机构的实际信息，所述控制单元用于存储所述锁止机构锁止时的标准信息，所述控制单元还用于将所述实际信息与所述标准信息进行对比；所述控制单元还用于在所述实际信息与所述标准信息一致时判断所述锁止机构是否处于锁止状态；

所述锁止机构包括锁基座和锁连杆，所述锁连杆相对于所述锁基座移动时，所述锁基座能在锁止状态和解锁状态之间切换；所述检测单元所获取的锁止机构的实际信息为所述锁连杆与所述锁基座之间的实际距离，所述锁止机构锁止时的标准信息为所述锁连杆与所述锁基座锁止时的距离。

2.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述解锁机构包括解锁杆，所述解锁杆用于与所述锁止机构的解锁点相适配。

3.如权利要求2所述的换电设备，其特征在于，所述视觉检测装置的检测范围覆盖所述锁止机构的解锁点，所述视觉检测装置用于检测所述解锁机构的解锁杆是否与所述解锁点相接触。

4.如权利要求2所述的换电设备，其特征在于，所述解锁机构包括驱动单元，所述驱动单元使所述解锁杆移动至解锁位置；当所述解锁杆位于所述解锁位置时，所述解锁杆与所述锁止机构的解锁点相接触。

5.如权利要求2所述的换电设备，其特征在于，所述解锁机构包括驱动单元，所述驱动单元使所述解锁杆移动至锁止位置；当所述解锁杆位于所述锁止位置时，所述解锁杆不阻碍所述锁止机构的动作。

6.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述锁止机构包括锁基座和锁连杆，所述锁连杆相对于所述锁基座移动时，所述锁基座在锁止状态和解锁状态之间切换；所述视觉检测装置的检测范围覆盖所述锁连杆和所述锁基座，所述视觉检测装置用于检测所述锁连杆是否处于锁止位置。

7.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备还包括信号传递装置，所述信号传递装置设在所述第一框架上，所述信号传递装置用于所述换电设备与所述电动汽车之间的信号传输。

8.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备还包括第一导向叉，所述第一导向叉固定在所述第一框架上，所述第一导向叉用于与所述电动汽车的定位座相配合。

9.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备还包括第二框架，所述第二框架设在所述第一框架的上方，所述第二框架用于放置电池包。

10.如权利要求9所述的换电设备，其特征在于，所述第二框架为可移动框架。

11.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第二导向叉，所述第二导向叉固定在所述第二框架上，所述第二导向叉用于与所述电池包的定位块相配合。

12.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备还包括滑轨，所述第一框架安装在所述滑轨上并能沿所述滑轨移动。

13.如权利要求12所述的换电设备，其特征在于，所述换电设备还包括第二框架，所述第二框架设在所述第一框架的上方，所述第二框架安装在所述滑轨上并能沿所述滑轨移动。