可调平的换电设备、换电站及换电控制方法与流程

本发明涉及一种可调平的换电设备、换电站及换电控制方法。

背景技术：

1、换电设备应用在电动汽车的换电领域中。在换电站中，电动汽车被定位好后，换电设备从电动汽车上取下亏电电池包并运送到合适位置，换电设备还从换电站内获得满电电池包，然后安装到电动汽车上。

2、中国实用新型专利cn202021982967.1公开了一种换电小车及换电站，该换电小车上用于承载电池包的横移支撑板通过浮动弹簧弹性连接于横移板上，由于不同品牌、不同车型的电池包规格不同，而规格不同会导致电池包的重量分布不同，电池的重心位置也会不同，因此，不同型号的电池包放置于横移支撑板上时，电池包会相对于水平面发生倾斜，而现有技术中的换电小车在承载电池包时，无法实现不同型号电池包位置的自动调整，导致电池包无法对准与电动汽车上对应的电池包安装座，此时，若将其抬起装入电动汽车上，会导致电池包无法准确的安装到电动汽车上。

技术实现思路

1、本发明要解决的是现有技术中的换电设备无法根据电池包的型号自动调整电池包的位置以对准电动汽车上的电池包安装座，导致电池包不能准确安装到电动汽车上，不同型号电池包在换电设备上的重心位置不同导致其倾斜而不能顺利安装到电动汽车上的技术问题，而提供一种可调平的换电设备、换电站及换电控制方法。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

3、一种可调平的换电设备，包括：

4、电池安装部，用于对电动汽车上的电池包进行拆装；

5、弹性机构，设于所述电池安装部上，用于弹性支撑电池包；

6、高度调节机构，设于所述电池安装部上，用于调节所述弹性机构相对于所述电池安装部的位置；

7、所述高度调节机构包括升降机构与驱动机构，所述驱动机构驱动所述升降机构运动以带动弹性机构相对电池安装部升降；

8、所述升降机构包括传动机构和升降组件；

9、所述升降组件包括相互啮合的升降件与升降转轴，弹性机构安装于升降件上；

10、所述升降转轴与所述传动机构连接，驱动机构通过传动机构带动升降转轴转动，以带动升降件沿竖直方向移动，所述升降件带动所述弹性机构沿着高度方向升降。

11、本方案中，通过高度调节机构调节弹性机构相对电池安装部的位置，从而实现对不同型号的电池包在电池安装部上位置的自动调整，使电池包处于能够顺利安装在电动汽车的电池包安装座内的标准换电位置，提高了换电设备对多车型电池包拆装的准确性和效率。

12、同时，采用上述结构能够通过驱动机构带动升降机构实现弹性机构相对于电池安装部的位置的自动调整，换电过程中无需进行手动调节，更加方便快捷。

13、另外，提供一种升降机构的具体结构，该升降组件包括相互啮合的升降件与升降转轴，升降转轴转动会带动升降件沿着升降转轴的轴线方向运动，从而实现弹性机构在高度方向上的位置调节，该结构简单，便于安装。

14、优选的，所述弹性机构的底部搭设在升降件上；

15、或所述弹性机构的一端与升降件固定连接；

16、或所述弹性机构的一端穿设在升降件上。

17、本方案中，提供了3中弹性机构与升降件的连接形式，其中，搭设的连接形式方便弹性机构的取放，而固定连接或穿设的连接形式能够防止弹性机构从升降件处脱离，相对于搭设的连接形式，其固定效果更佳。

18、优选的，所述弹性机构套设在所述升降转轴的一端。

19、本方案中，升降转轴可以对弹性机构起到一定的定位作用。

20、优选的，所述升降转轴包括依次同轴连接的第一转轴与第二转轴，所述第一转轴的径向尺寸大于所述第二转轴的径向尺寸，第一转轴沿径向超出第二转轴的部分形成台阶面；

21、电池安装部具有供第二转轴穿过的安装孔，所述台阶面与所述安装孔相配合以限制所述升降转轴从所述安装孔内滑出。

22、本方案中，升降转轴通过第一转轴与第二转轴之间的台阶面能够限制升降转轴从安装孔内脱出。

23、优选的，所述第一转轴的外径大于所述安装孔的内径。

24、本方案中，第一转轴的外径大于安装孔的内径，限制了升降转轴从安装孔中向下滑出。

25、优选的，传动机构与第二转轴连接，所述第一转轴与所述升降件螺纹啮合，驱动机构驱动传动机构运动带动第二转轴、第一转轴转动，第一转轴带动升降件沿竖直方向运动。

26、本方案中，采用上述结构，升降机构的体积较小，将驱动机构的旋转运动转化为升降机构在高度方向上的运动，从而带动弹性机构靠近或远离电池安装部。

27、优选的，高度调节机构还包括导向机构，用于引导所述升降件沿着所述升降转轴的轴线方向作运动。

28、上述设置导向机构，能够起到对升降件在竖直方向上运动的导向作用。

29、优选的，所述导向机构包括导向槽与导向块，所述导向块与导向槽的形状匹配，

30、所述导向槽的延伸方向垂直于电池安装部所在平面；

31、所述导向槽与导向块分别设置于升降件与电池安装部上。

32、本结构提供了一种导向机构的具体结构，该导向机构对升降件的转动进行限制，当升降转轴转动时，升降件可以沿着升降转轴的延伸方向运动。由于导向块的形状与导向槽的内壁形状匹配，能够使得导向块与导向槽配合运动时稳定性更好。

33、优选的，所述电池安装部上开设有定位槽；

34、所述导向槽与导向块分别设置于所述升降件与定位槽上。

35、采用上述结构，首先定位槽对升降组件和弹性机构的装配起到定位作用，其次定位槽提供升降件的升降通道，保证弹性机构稳定有效地运行。

36、优选的，所述弹性机构的一端位于所述定位槽内，且套设于所述升降转轴上。

37、采用上述结构，通过定位槽与升降转轴共同实现对弹性机构的端部在水平方向上进行限位。

38、优选的，所述定位槽的槽底开设有安装孔，所述升降转轴穿设所述安装孔。

39、上述结构中，由于通过开设安装孔后将升降转轴穿设在其中，能够使得升降机构与电池安装部的配合更加紧密。

40、优选的，所述定位槽内设有导向筒，所述导向筒的一端伸入所述定位槽内，所述导向槽与导向块分别设置于所述升降件与导向筒上；

41、所述升降件设置于所述导向筒内。

42、上述结构中，利用导向筒对升降件和/或弹性机构的移动进行导向，同时起到定位弹性机构的作用，削弱弹性机构左右摇摆，进一步提高弹性机构在电池安装部上的稳定性。

43、优选的，所述导向筒为筒状结构，所述导向筒的外壁与定位槽的槽口形状配合。

44、优选的，所述传动机构包括：

45、设置在所述升降转轴上的蜗轮；

46、与所述蜗轮啮合的蜗杆，所述蜗杆远离所述蜗轮的一端与所述驱动机构的动力输出端连接。

47、上述结构中，通过设置传动机构，可对驱动机构输出的运动参数进行调整，例如对运动方向、速度进行调整，以适应可调平的换电设备的技术需求。本结构中，驱动机构输出运动方向的改变能够利用蜗轮、蜗杆相配合的结构实现转化，进而驱动升降件带动弹性机构运动。

48、优选的，所述高度调节机构包括多个升降机构，所述升降机构与所述弹性机构一一对应设置。

49、上述结构中，设置多个升降机构带动对应的弹性机构调节其相对于电池安装部的高度，能够更加准确地调节电池包的水平度，即当调整倾斜的电池包时，若只需调整一个弹性机构，则只要控制一个升降机构即可，若需要多个弹性机构进行联合调节，也可以通过控制这些弹性机构对应的升降机构来实现调平的目的。另外，多个弹性机构共同支撑电池包，减小单个弹性机构的压缩量，从而提高可调平的换电设备的可靠性。

50、优选的，所述驱动机构与所述升降机构一一对应设置。

51、上述结构中，通过将每个升降机构都对应设置一个驱动机构，能够使得弹性机构的高度调节更加灵活，便于电池包的调平。

52、优选的，所述驱动机构与至少两个升降机构连接。

53、上述结构中，同一驱动机构驱动多个升降机构带动其对应的弹性机构同步运动，运动方向和运动量一致，该方案对于单侧偏重的电池包的调节效果较好，调节误差小。

54、优选的，所述驱动机构与两个升降机构连接，且两个所述升降机构位于电池包的同侧。

55、上述结构中，当电池包的一侧偏重时，驱动机构控制该侧的两个弹性机构同步升降，一方面提高了调整过程中电池包的稳定性，另一方面能够更好地控制这两个弹性机构的运动量，提高调节精度。

56、优选的，所述弹性机构为弹簧。

57、上述结构中，通过调整弹簧的位置来调节电池包的水平度，便于装配。

58、优选的，可调平的换电设备还包括用于承托电池包的电池定位部，所述电池定位部设置在所述弹性机构的顶部。

59、上述结构中，利用弹性机构对电池定位部提供弹性支撑，然后由电池定位部承托电池包，升降机构通过调节弹性机构在高度方向上的位置，从而调节电池定位部相对于电池安装部的位置，最终实现电池包的水平度调整，避免弹性机构与电池包直接接触而造成直接电池包损伤，也提高了电池包放置在电池定位部上的过程中的稳定性。

60、优选的，所述电池定位部上设有朝向电池安装部凸出的定位杆，所述定位杆与所述弹性机构一一对应；

61、所述定位杆插接于所述弹性机构的顶部。

62、上述结构中，通过在电池定位部上设置定位杆对弹性机构的相应端部位置起到定位作用，同时该结构便于插拔电池定位部。

63、优选的，可调平的换电设备还包括：

64、高度检测装置，所述高度检测装置设置于所述电池安装部上；

65、电池定位部上设有用于与高度检测装置匹配使用的检测对象。

66、上述结构中，高度检测装置与检测对象配合使用，获取电池定位部与电池安装部之间的距离信息，在可调平的换电设备承载电池包准备进行安装过程中，电池定位部与电池包相对静止，通过在电池定位部上设置检测对象，则可以根据获得的距离信息计算出电池包与电池安装部之间的距离信息，即该距离信息能够反应出放置在电池定位部上方的电池包相对于电池安装部的位置关系，通过距离信息准确地判断出需对哪些弹性机构进行调整、弹性机构的位移调节量以及将弹性机构调整到什么具体位置等信息。

67、一种换电站，包括如上任意所述的可调平的换电设备，换电站还包括：

68、控制单元，所述控制单元与驱动机构连接，所述控制单元通过驱动机构调整弹性机构相对电池安装部之间的位置。

69、上述结构中，通过设置控制单元实现驱动机构的精确控制，更加智能且电池包的调平精度更高。

70、优选的，所述控制单元与所述高度检测装置连接，所述控制单元用于接收并处理高度检测装置处获取的距离信息。

71、上述结构中，通过高度检测装置搜集代表电池包的水平度情况的距离信息，然后将该距离信息传输至控制单元进行处理后，控制单元根据实际情况发送信号给驱动机构，进而使驱动机构对电池包进行调平，实现电池包的自动调平功能。

72、一种换电控制方法，用于控制如上所述的可调平的换电设备，所述高度调节机构包括升降机构与驱动机构，所述驱动机构驱动所述升降机构带动弹性机构移动，其中，升降机构为多个，且所述升降机构与弹性机构一一对应设置，可调平的换电设备还包括用于承托电池包的电池定位部，所述电池定位部设置在所述弹性机构的顶部，其特征在于，所述换电控制方法包括如下步骤：

73、s1、获取每个弹性机构处的距离信息，所述距离信息为电池定位部与电池安装部之间的距离；

74、s2、根据所述距离信息控制所述驱动机构带动升降机构调节弹性机构相对于电池安装部的距离。

75、通过获取的距离信息计算处电池定位部的水平度，然后根据计算结果控制高度调节机构对电池定位部进行调平，从而实现电池包的调平。

76、优选的，步骤s2之后还包括：

77、s3、再次获取每个弹性机构处的距离信息；

78、s4、判断任意两个距离信息之差是否处于预设距离范围内，若否，返回执行步骤s1。

79、通过在调平后再一次检测电池包的水平度，进行调平效果的验证，若仍不满足水平度的要求，则进一步调平，直至满足要求为止。通过检测任意两个距离信息之差是否处于预设距离范围内，来判断电池包的水平度，若有任意两个距离信息之差是不在预设距离范围的，那就需要重新进行调平，若都在预设距离范围内，则认为水平度达到要求。

80、优选的，所述步骤s4具体为：判断任意两个距离信息之差是否小于预设距离，若否，返回执行步骤s1。

81、采用上述方法，通过判断任意两个距离信息之差是否小于预设距离，若是，则认为水平度达到要求，若有任意两个距离信息之差是大于预设距离的，那就需要重新进行调平。

82、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。

83、本发明的积极进步效果在于：

84、本发明通过高度调节机构调节弹性机构与电池安装部之间的距离，从而实现电池包的调平功能，保证电池包在安装在车辆上前具有较好的水平度，从而在电池包安装在车辆上的过程中，电池包的锁轴能够顺利进入到车身支架上的锁基座内，最终顺利进行加锁，实现将电池包安装在车辆上，虽然不同型号的电池包的重心位置不同，但是可以先进行调平后再进行电池包的安装，所以本发明的可调平的换电设备可用于对多种车型的电动汽车进行换电，提高换电站对车型的包容性。