取换电小车的制作方法

本实用新型属于电动汽车充换电技术领域，具体涉及一种取换电小车。

背景技术：

随着电动汽车的推广，如何及时有效地为电量不足的电动汽车提供电能补给已成为厂商和车主都非常关注的问题。当前市场上主流解决方案是采用充电模式，在停车位配置AC慢充桩或者DC快充桩。但慢充模式需要长时间占用一个停车位进行充电，而快充模式充电电流大，是常规充电电流的十倍甚至几十倍，会降低动力电池组的循环寿命，且充电一般不达到满充状态。而换电站采用动力电池更换模式，直接用充满电的电池组更换能量已耗尽的电池组，在分钟级的时间内完成电能补给，因而是一种非常高效的电能补充方式。

用于换电站的换电装置的应用在国内尚处于起步阶段，尚没有成熟的换电装置。换电过程中主要涉及对电动汽车的动力电池的转运、定位以及加解锁的问题。目前通常由人工对动力电池进行定位并找准加解锁位置，然后使用拧紧枪对电动汽车的动力电池进行加解锁，同时，还需要配套设备对换下的电池进行转移。然而，人工定位的方式增加了人力成本、设备成本，并且劳动强度大、工作时间长等造成工作效率低，使得换电过程整体自动化程度较低。

因此，本领域需要一种新的换电装置来解决现有技术中的上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中对电动汽车动力电池进行换电过程中自动化程度低的问题，本实用新型提供了一种取换电小车。该取换电小车包括车座、设置在车座顶部的举升机构和设置在举升机构顶部的换电平台，所述换电平台上设置有能够将电池从电动汽车上解锁以及将电池锁定到电动汽车上的电池加解锁装置，所述车座的底部设置有滚轮，所述滚轮能够沿设置在电池仓和换电仓之间的导轨滚动，使得所述取换电小车能够在电池仓与换电仓之间穿梭移动。

在上述取换电小车的优选实施方式中，所述取换电小车还包括设置在所述车座上的电缸，所述电缸上设置有第一定位销，电动汽车的底部设置有与所述第一定位销匹配的第一定位销孔，所述电缸能够驱动所述第一定位销插入到所述第一定位销孔内。

在上述取换电小车的优选实施方式中，所述换电平台上设置有第二定位销，电动汽车的动力电池上设置有与所述第二定位销匹配的第二定位销孔。

在上述取换电小车的优选实施方式中，所述电池加解锁装置的数量为十个，并且所述十个电池加解锁装置由伺服电机驱动，同时对电动汽车的动力电池进行加锁或解锁。

在上述取换电小车的优选实施方式中，所述电缸、第一定位销和第一定位销孔的数量为四个。

在上述取换电小车的优选实施方式中，所述取换电小车上设置有驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述滚轮沿所述导轨运动。

在上述取换电小车的优选实施方式中，所述电池加解锁装置上设置有传感器，所述传感器能够检测电池加解锁装置对电池加锁或者解锁时的扭矩值和转动角度。

在上述取换电小车的优选实施方式中，所述扭矩传感器将检测到的扭矩值传送给控制系统，所述控制系统能够根据所述扭矩值判断所述电池加解锁装置的磨损程度。

在本实用新型的技术方案中，通过在电池仓和换电仓之间设置导轨，使得换电小车能够沿该导轨自由穿梭于电池仓和换电仓之间。此外，当取换电小车对电动汽车的动力电池定位后，以伺服电机作为驱动装置，从而实现电池加解锁装置对多个锁止机构同时进行加锁或者解锁操作。另外，该取换电小车还能够通过扭矩传感器检测加解锁装置对电池进行加锁或者解锁时的扭矩值，控制系统能够根据该扭矩值判断电池锁止机构的磨损程度。本技术方案可以良好地解决电动汽车在换电过程中电池转运以及对多个电池锁止机构同步进行加锁或者解锁的问题，为充换电站的整体研制奠定了基础。

附图说明

图1是本实用新型的取换电小车的结构示意图；

图2是本实用新型的取换电小车在电池仓和换电仓之间移动时的俯视示意图，为了清楚起见省略了图中A端的换电仓；

图3是本实用新型的取换电小车的换电流程图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供了一种取换电小车。如图1所示，该取换电小车包括车座11、滚轮12、举升机构13、换电平台14和电池加解锁装置(图中未示出)。其中，滚轮12设置在车座11的底部，并作为换电小车的行走机构，使换电小车能够自由穿梭移动。举升机构12设置在车座11的顶部，换电平台14设置在举升机构12的顶部，举升机构12能够在上下方向做升降运动，并带动换电平台14做升降运动。具体地，举升机构12可以是通过液压驱动的剪叉式升降机，也可以是其他能够实现举升功能的设备，本文不再详细叙述。换电平台14用于承载电动汽车的电池，并且电池加解锁装置设置在换电平台14上，取换电小车通过电池加解锁装置能够将电池从电动汽车上解锁以及将电池锁定到电动汽车上。具体地，电池由锁止机构固定在电动汽车上，电池加解锁装置的顶部设置有与电池锁止机构相配合的锁止部，伺服电机驱动锁止部对电池进行加锁或解锁。更具体地，该电池加解锁装置还包括与锁止部相配合的输入轴，伺服电机通过驱动输入轴驱动锁止部，进而锁止部对固定在电动汽车上的电池进行解锁或者加锁。需要说明的是，当固定电池到电动汽车上时，通常需要多个锁止机构对电池进行锁定，因此，换电平台上的电池加解锁装置也设置多个并与锁止机构的数量相同。本实施方式中的电池加解锁装置和电池锁止机构的数量为十个，并且在伺服电机的驱动下，十个电池加解锁装置能够同时对电池进行加锁或者解锁。

在上述优选的实施方式中，该取换电小车的车座11上还设置有电缸(图中未示出)，电缸上设置有第一定位销，电动汽车底部设置有与第一定位销匹配的第一定位销孔，电缸能够驱动第一定位销插入到第一定位销孔内。具体而言，在车座11上选择合适的位置设置电缸，该合适的位置是指电缸在上升时不会受到换电平台14的阻挡。为了实现对电动汽车电池更精准的定位，可以在车座11上设置多个电缸，电动汽车上同样设置有与电缸的第一定位销匹配的多个第一定位孔。本实施例中的电缸、第一定位销和第一定位销孔的数量为四个。

在优选的实施方式中，该取换电小车的换电平台上还设置有第二定位销，电动汽车的动力电池上设置有与第二定位销匹配的第二定位销孔。具体而言，当换电小车对电动汽车进行取电操作时，第一定位销插入到第一定位销孔后，换电平台14在举升机构13的驱动下上升，使第二定位销插入到第二定位销孔中，进行二次定位，使得换电小车对动力电池的定位更精确。

在优选的实施方式中，该取换电小车的电池加解锁装置上设置有例如扭矩传感器，该扭矩传感器能够检测电池加解锁装置对电池加锁或者解锁时的扭矩值，并将检测到的扭矩值传送给控制系统。优选的是，该扭矩传感器(或者其他独立的传感器)能够检测电池加解锁装置加锁或解锁时的转动角度，以便在保证扭矩的前提下，确保转动角度在一定范围内，不会过大或过小。随着换电次数的增多，固定动力电池到电动汽车上的锁止机构会有一定程度的磨损，使伺服电机驱动电池加锁装置对动力电池进行加锁或者解锁的力，即输出的扭矩值会减小，因此，控制系统能够根据该扭矩值判断电池锁止机构的磨损程度。控制系统还用于对换电站进行统一监控，并且该控制系统能够与云服务系统通讯并实时上传充换电站的状态。同时控制系统还能够控制取换电小车自动完成换电的过程，正常情况下，在进行换电操作时无需人员看守。

本实用新型的取换电小车用于电动汽车的换电站。换电站包括电池仓和换电仓。电池仓和换电仓之间设置有导轨，取换电小车够沿该导轨在电池仓和换电仓之间穿梭移动。当待换电的电动汽车停放在换电仓后，电动汽车被换电仓内的升降机构举升到一定高度，取换电小车能够从电池仓取出满电电池并沿导轨运动到电动汽车下方。具体而言，参照图2，图2是本实用新型的取换电小车在电池仓和换电仓之间移动时的俯视示意图，为了清楚起见省略了图中A端的换电仓。图2中示出了取换电小车1、电池仓2和导轨3，导轨3设置在电池仓2和换电仓之间，取换电小车1通过驱动装置驱动滚轮12沿导轨3滚动，导轨3的A端为换电仓，当取换电小车沿导轨3运动到A端后，开始对电动汽车进行取换电操作。导轨3的B端与电池仓内的充电架对接，当取换电小车沿导轨3运动到B端后，通过与导轨3对接的滑轨运动到电池仓内的充电架或升降机上，使得换电小车能够在电池仓内穿梭，同时进行取放电池的操作。

综上所述，本实用新型的技术方案能够实现取换电小车在电池仓与换电仓之间的穿梭移动，在对电池进行加解锁操作时，能够同时对多个锁止机构进行加解锁。在现有的伺服电机设备基础上，结合云端数据反馈及控制，实现了对电动汽车的电池进行智能、安全的换电，并将旧的空电池返回到电池仓进行充电，新电池取出并自动安装到电动汽车上的功能。

图3是本实用新型的取换电小车的换电流程图，下面结合图3对本实用新型的取换电小车的换电流程进行说明。首先取换电小车1运动到电动汽车下方就位，然后，第一定位销随电缸开始上升，同时电动汽车下降，与第一定位销保持例如10MM距离，然后电缸继续上升，使第一定位销插入第一定位销孔内，此时电缸继续顶升一段距离，使第一定位销和第一定位销孔牢固地结合在一起。然后，举升机构13带动换电平台14开始上升，使换电平台14上的第二定位销插入到电池的第二定位销孔内，实现换电平台14对电池的定位。此时，换电平台14、电池以及电动汽车为刚性接触并保持水平，且电池上的锁止机构与电池加解锁装置的锁止部连接，电池加解锁装置在伺服电机的驱动下进行解锁动作。电池解锁完成，电池加解锁装置复位，低电量电池脱离电动汽车，随换电平台14下降，取换电小车沿设置在电池仓和换电仓之间的导轨3运动到电池仓2并将低电量电池放到电池仓进行充电，同时取出满电电池并运送到电动汽车下方就位。此时，换电平台14上的第二定位销已插入电池上的第二定位销孔内，并且电池加解锁装置的锁止部与电池的锁止机构已连接。然后，电缸上升使第一定位销插入到第一定位销孔内，通过换电平台顶升电池到电动汽车内。此时，换电平台、电池以及电动汽车刚性接触并保持水平，电池加解锁装置在伺服电机驱动下进行加锁动作。加锁完成后，电池加解锁装置复位，然后换电平台复位，整个换电过程完成。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。