换电设备及电动汽车的换电方法与流程

本发明属于电动汽车领域，尤其涉及一种换电设备及电动汽车的换电方法。

背景技术：

1、随着石油价格的逐年攀升以及环境污染问题的日趋严重，作为燃油型汽车的替代，人们研制出了其他能源型汽车，其中最具有应用前景的是电动汽车。

2、目前的电动汽车主要包括直充式和快换式两种方式，快换式汽车目前主要应用于城市出租车系统，通过快速换电站对电动出租车的车载动力电池进行快速更换，从而实现电动出租车的在线连续运营。

3、对于快速换电站一般采用自动化的设备，只需将需要换电的电动汽车开至换电工位，相应的换电设备能够无需人力干预的情况下自动完成电池的拆卸与安装。由于快速换电站的高度电气化及自动化，一般快速换电站整体规模较大，不适合移动作业，因此必然需要将换电站固定设置在合适的地方，因此，如果电动汽车出现故障，无法移动至换电站时，则目前的换电站也无法完成该电动汽车的电池的拆卸与安装。同时，完成电池拆卸及安装等相关作业的设备，一般均以电力或气源作为动力，一旦出现停电等意外事件时，换电站将无法继续工作。

4、综上所述，目前的换电站的相关设备规模较大，不便移动作业，不能对换电站外部的电动汽车完成电池的拆卸与安装；同时，换电站高度依赖电力，在停电等意外情况下，无法继续工作。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种换电设备及电动汽车的换电方法。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、一种换电设备，所述换电设备用于对换电站外部的电动汽车进行换电，所述换电设备包括：

4、支撑装置，用于支撑从所述电动汽车上取下的待换电池包；

5、移动装置，连接并作用于所述支撑装置，以将所述支撑装置移动至所述电动汽车的下方；

6、解锁装置，设于所述支撑装置上，所述解锁装置包括解锁顶销，所述解锁顶销用于通过手动操作方式解开所述电池包的锁止装置，以使所述待换电池包解锁至解锁状态；

7、其中，当所述待换电池包处于所述解锁状态时，所述支撑装置还用于带动所述待换电池包相对于所述电动汽车移动，以从所述电池汽车上取下所述待换电池包；

8、所述支撑装置包括上层托架，所述上层托架用于支撑所述待换电池包；

9、所述解锁装置还包括顶销导轨及牵引部，所述顶销导轨与所述上层托架相连接，所述解锁顶销设置在所述顶销导轨上，所述牵引部拉动所述解锁顶销沿所述顶销导轨从初始位置移动到解锁位置；

10、其中，当所述解锁顶销处于所述初始位置时，所述待换电池包处于锁止状态；

11、当所述解锁顶销处于所述解锁位置时，所述解锁顶销用于作用于锁止机构，以将所述待换电池包解锁至解锁状态，其中，所述锁止机构设于所述电动汽车上，以用于锁止所述待换电池包；

12、所述牵引部包括把手组件及拉索组件，所述把手组件与所述解锁顶销通过所述拉索组件相连接，所述把手组件可转动的与所述上层托架相连接，以拉动所述解锁顶销从所述初始位置移动至所述解锁位置；其中，当所述把手组件处于抬起状态时，所述解锁顶销处于所述初始位置；

13、当所述把手组件处于拉下状态时，所述解锁顶销处于所述解锁位置；

14、所述牵引部还包括连接块，所述把手组件与所述拉索组件通过所述连接块相连接。

15、在本方案中，通过采用以上结构，利用人力通过移动装置完成换电设备的移动，再利用支撑装置完成实现对电池包的支撑，通过定位装置实现解锁装置对电池包的定位，从而通过手动操作方式解开电池包的解锁装置，进而完成电池包的拆卸或安装。本实施例的换电设备结构简单，能够自由移动，不需固定安装，只需利用人力即可完成电池包的拆卸及安装；同时，换电设备也不需电力等额外能源供给，结构紧凑，便于使用。利用上层托架简化了支撑装置的结构。利用顶销导轨及牵引部组成了解锁装置，简化了解锁装置的结构，提高了解锁装置打开电池包的效率。利用把手组件及拉索组件实现对解锁顶销的控制，简化了牵引部的结构，提高了牵引部的可靠性。

16、较佳地，所述移动装置包括顶升部，所述顶升部连接并作用于所述支撑装置，以使所述支撑装置相对于所述待换电池包移动。

17、在本方案中，通过采用以上结构，利用顶升部完成支撑装置在高度方向的位移，从而使得本设备适用不同类型的电动汽车，提高了本设备的使用范围。

18、较佳地，所述移动装置的底部设有万向轮。

19、在本方案中，通过采用以上结构，利用万向轮使得本设备能够灵活的调整方向，提高了本设备的灵活性。

20、较佳地，所述上层托架包括支撑组件，所述支撑组件用于支撑待换电池包，所述支撑组件包括支撑台、弹性件及底座，所述弹性件设置在所述支撑台与所述底座之间，所述底座与所述上层托架相连接。

21、在本方案中，通过采用以上结构，利用支撑组件支撑电池包，提高了电池包的稳固性，避免了电池包的意外损坏。

22、较佳地，所述弹性件为支撑弹簧。

23、较佳地，所述换电设备还包括定位装置，所述定位装置设于所述支撑装置上，以实现所述支撑装置与所述待换电池包的定位。

24、在本方案中，通过采用以上结构，利用定位装置提高了换电设备的定位精度，使得换电设备能够快速、安全的更换电池包。

25、较佳地，所述定位装置还能够使所述支撑装置与电动汽车实现定位，所述定位装置包括第一定位部及第二定位部，所述第一定位部用于实现所述支撑装置与所述电动汽车的定位，所述第二定位部用于实现所述支撑装置与所述待换电池包的定位。

26、在本方案中，通过采用以上结构，通过第一定位部及第二定位部分层的实现定位，提高了定位精度及效率。

27、较佳地，所述第一定位部包括粗定位组件，所述粗定位组件包括粗定位座及定位杆，所述粗定位座与所述支撑装置相连接，所述定位杆设置在所述定位座上，所述定位杆插入所述电动汽车预设的定位孔内，以实现支撑装置相对电动汽车的定位。

28、在本方案中，通过采用以上结构，利用粗定位座及定位杆实现换电设备了相对于电动汽车的定位，简化了粗定位组件的结构设计。

29、较佳地，所述粗定位组件还包括调整部，所述调整部用于调整所述定位杆的轴线与所述定位座所在平面的夹角。

30、在本方案中，通过采用以上结构，利用调整部提高了换电设备的灵活性，降低了换电设备相对于电动汽车的定位精度要求，提高了换电设备的效率。

31、较佳地，所述调整部为调整弹簧，所述定位杆设置在所述调整弹簧的内部，所述调整弹簧的一端与所述粗定位座相连接，所述调整弹簧的另一端与所述定位杆相连接。

32、在本方案中，通过采用以上结构，利用调整弹簧提高了定位杆的灵活性，有利于提高换电设备的效率。

33、较佳地，所述第二定位部包括定位叉，所述定位叉的下端与所述上层托架相连接，所述定位叉的上端设有定位槽，所述待换电池包的侧壁上设有定位块，所述定位槽用于与所述定位块卡合连接。

34、在本方案中，通过采用以上结构，利用定位叉实现了换电设备相对于电池包的定位块的定位，进一步提高了换电设备的定位精度，提高换电设备的效率。

35、较佳地，所述连接块具有第一连接槽及第二连接槽，所述第一连接槽及所述第二连接槽设置在所述连接块相对的两个侧面，所述把手组件与所述第一连接槽相连接；所述拉索组件与所述第二连接槽相连接，所述连接块具有多个第二连接槽。

36、在本方案中，通过采用以上结构，通过在连接块设置第一连接槽及第二连接槽，实现了把手组件与拉索组件的连接，通过了拉力传递的效率利用多个第二连接槽，实现了同时控制多个拉索组件的目的，使得解锁顶销都能同步运动，通过了解锁电池包的效率。

37、较佳地，所述锁止机构为一级锁止机构，当所述解锁顶销处于所述解锁位置时，所述解锁顶销用于抵接于所述一级锁止机构的锁连杆并顶起所述锁连杆。

38、在本方案中，通过采用以上结构，利用解锁顶销抵接一级锁止机构，使得了解锁装置能够同时解开电池包的多个锁止点，有利于提高换电设备的解锁效率。

39、较佳地，所述解锁装置还包括复位部，所述复位部的一端与所述解锁顶销相连接，所述复位部与所述牵引部相对设置，当所述解锁顶销完成待换电池包的解锁后，所述复位部拉动所述解锁顶销在所述顶销导轨上移动，以使所述解锁顶销由所述解锁位置恢复至所述初始位置。

40、在本方案中，通过采用以上结构，利用复位部使得解锁顶销被使用后能够及时复位，有利于换电设备随时做好解锁电池包的准备。提高了换电设备的效率。

41、较佳地，所述复位部为复位弹簧。

42、较佳地，所述支撑装置还包括下层托架，所述下层托架设置在所述上层托架的下方，以使所述上层托架能够相对于所述下层托架滑动。

43、在本方案中，通过采用以上结构，利用下层托架提高了上层托架的灵活性，使得上层托架上的相关部件能够灵活的调整位置，提高了换电设备的灵活性。

44、较佳地，所述第一定位部还包括精定位组件，所述精定位组件包括搭桥柱，所述搭桥柱的一端与所述下层托架相连接，所述搭桥柱的另一端设有精定位槽，当所述换电设备完成粗定位后，所述精定位槽用于卡设于所述电动汽车的锁基座。

45、在本方案中，通过采用以上结构，利用精定位组件实现了换电设备相对电池包的定位，简化了精定位组件的结构。

46、较佳地，所述支撑装置还包括滑移部，所述滑移部包括滑块、托架导轨及驱动部，所述滑块与所述上层托架相连接，所述托架导轨设置在所述下层托架上，所述滑块设置在所述托架导轨上，所述驱动部用于对所述上层托架施加作用力，以使所述上层托架相对于所述托架导轨滑动。

47、在本方案中，通过采用以上结构，利用滑块、托架导轨及驱动部组成滑移部，简化了滑移部的结构形式，提高了滑移部的可靠性。

48、较佳地，所述驱动部包括第一支架、第二支架、传动轴及轮盘，所述第一支架与所述下层托架相连接，所述第一支架用于支撑所述传动轴，所述传动轴能够相对所述第一支架转动，所述传动轴的外侧设置传动外螺纹，所述第二支架与所述上层托架相连接，所述第二支架与所述传动轴相连接，所述第二支架设置与所述传动螺纹配合的传动内螺纹，所述传动轴还包括轮盘，所述轮盘用于转动所述传动轴。

49、在本方案中，通过采用以上结构，利用第一支架、第二支架、传动轴及轮盘组成驱动部，简化了驱动部的结构形式。

50、较佳地，所述支撑装置还包括限位部，所述限位部设置于所述下层托架上，所述限位部用于限制所述上层托架相对于所述下层托架滑动的距离。

51、在本方案中，通过采用以上结构，利用限位部避免了上层托架意外脱离托架导轨，提高了换电设备的安全性。

52、较佳地，所述限位部包括限位底座及限位杆，所述限位底座与所述下层托架相连接，所述限位杆的一端与所述限位底座相连接，当所述上层托架位于限位点时，所述限位杆的另一端抵接于所述上层托架。

53、较佳地，所述限位杆包括杆本体及调节螺杆，所述杆本体的一端与所述限位底座相连接，所述杆本体的另一端设有内螺纹，所述调节螺杆设有外螺纹，所述调节螺杆通过所述外螺纹与所述内螺纹连接至所述杆本体。

54、一种电动汽车的换电方法，其特点在于，其利用如上所述的换电设备对电动汽车进行换电，所述电动汽车的换电方法包括以下步骤：

55、s10：利用所述移动装置将所述支撑装置移动至所述电动汽车的下方；

56、s20：利用所述解锁装置将所述待换电池包解锁至解锁状态；

57、s30：利用所述支撑装置带动所述待换电池包相对于所述电动汽车移动，以从所述电动汽车上取下所述待换电池包。

58、在本方案中，通过采用以上方法，提高了电动汽车的电池包更换的灵活性，降低了电动汽车更换电池包时对换电站的依赖性。同时也有利于提高电动汽车的电池包更换的效率。

59、较佳地，所述换电设备还包括定位装置，所述定位装置设于所述支撑装置上，以实现所述支撑装置与所述待换电池包的定位；在步骤s20之前，所述电动汽车的换电方法还包括利用所述定位装置实现所述支撑装置与所述待换电池包的定位。

60、一种电动汽车的换电方法，其特点在于，其利用如上所述的换电设备对电动汽车进行换电，所述电动汽车的换电方法包括以下步骤：

61、s10：利用所述移动装置将所述支撑装置移动至所述电动汽车的下方；

62、s20：利用所述定位装置实现所述支撑装置与所述待换电池包的定位；

63、s30：利用所述解锁装置将所述待换电池包解锁至解锁状态；

64、s40：使支撑装置带动所述待换电池包相对于所述电动汽车移动，以从所述电动汽车上取下所述待换电池包。

65、本发明的积极进步效果在于：

66、本发明利用人力通过移动装置完成换电设备的移动，再利用支撑装置完成实现对电池包的支撑，通过定位装置实现解锁装置对电池包的定位，从而通过手动操作方式解开电池包的锁止装置，进而完成电池包的拆卸或安装。本发明的换电设备结构简单，能够自由移动，不需固定安装，只需利用人力即可完成电池包的拆卸及安装；同时，本发明的换电设备也不需电力等额外能源供给，结构紧凑，便于使用。利用上层托架简化了支撑装置的结构。利用顶销导轨及牵引部组成了解锁装置，简化了解锁装置的结构，提高了解锁装置打开电池包的效率。利用把手组件及拉索组件实现对解锁顶销的控制，简化了牵引部的结构，提高了牵引部的可靠性。