用于更換電動汽車電池的換電平臺、換電移動平臺和快換系統的制作方法

本發明涉及電動汽車領域，特別是涉及一種用于更換電動汽車的電池同時方便調整電池安裝角度的換電平臺，和采用該換電平臺的換電移動平臺，以及采用該換電移動平臺的快換系統。

背景技術：

現有電動汽車的電池安裝方式一般分為固定式和可換式，其中固定式的電池一般固定在汽車上，充電時直接以汽車作為充電對象。而可換式的電池一般采用活動安裝的方式，電池可以隨時取下，以進行更換或充電，在更換或充電完畢后，再安裝到車體上。

電池在更換時，換電移動平臺需要精確的與電動汽車底部的電池安裝座進行對位，以方便解鎖部件對電池安裝座內的電池進行解鎖，拆卸電池。此外，在安裝電池時，換電移動平臺同樣需要精確的與電動汽車底部的電池安裝座進行對位，以將電池裝入。在上述過程中，如果換電平臺不能一次到位，則需要進行多次來回移動調整，降低了電池的更換效率。

技術實現要素：

本發明的目的是要提供一種能夠自動對電動汽車上鎖止的電池進行解鎖，同時可調整解鎖角度的換電平臺，以提高電池更換效率。

本發明一個進一步的目的是提供一種采用上述換電平臺的換電移動平臺。

本發明另一個進一步的目的是要提供一種采用上述換電移動平臺的快換系統。

特別地，本發明一個實施方式提供用于更換電動汽車電池的換電平臺，包括：

上板，用于承載更換電池；

解鎖裝置，安裝在所述上板的上表面，用于對安裝在電動汽車上電池鎖止裝置進行解鎖；

移動驅動裝置，通過驅動輸出端與所述上板連接安裝，用于驅動所述上板沿水平方向移動。

在本發明的一個實施方式中，所述解鎖裝置包括移動座，垂直安裝在移動座上表面的解鎖頂桿，以及驅動所述移動座沿上板平面水平移動的驅動件。

在本發明的一個實施方式中，所述移動驅動裝置包括驅動部、安裝在驅動輸出端的絲桿，在所述上板的下表面固定有推板，所述推板通過螺紋孔與所述絲桿連接，或與套在所述絲桿上的螺母固定連接。

在本發明的一個實施方式中，所述絲桿為滾珠絲桿，所述螺母為滾珠螺母。

在本發明的一個實施方式中，所述上板的上表面還安裝有用于定位安裝電池的搭橋柱，所述搭橋柱具有開口向上的凹槽，所述搭橋柱上安裝有定位磁鋼。

在本發明的一個實施方式中，所述上板的上表面還安裝有用于檢測電池是否到位的傳感器。

在本發明的一個實施方式中，所述上板的上表面安裝有電池托盤，所述電池托盤的下表面安裝有定位桿，所述上板的上表面安裝有彈簧固定座，所述定位桿與所述彈簧固定座配位安裝。

在本發明的一個實施方式中，所述電池托盤的上表面具有多個導向板，所述導向板具有開口向上以固定電池的凹槽。

在本發明的一個實施方式中提供用于更換電動汽車電池的換電平臺，包括前述任一項所述的上板；

下板，安裝在所述上板的下方，所述移動驅動裝置通過固定座安裝在所述下板的下表面，所述移動驅動裝置的驅動輸出端連接有推板，所述推板穿過所述下板的安裝孔與所述上板的下表面固定，所述移動驅動裝置驅動所述上板相對所述下板水平移動。

在本發明的一個實施方式中，在所述上板和所述下板之間安裝有滑動裝置，所述滑動裝置包括固定在所述下板上表面的滑動軌，和固定在所述上板的下表面的滑塊，所述滑塊與所述滑動軌卡合。

在本發明的一個實施方式中，所述上板與所述滑動軌對應的位置設置有向上方凸起的容納槽，所述滑塊固定在所述容納槽內。

在本發明的一個實施方式中，在所述上板和所述下板之間安裝有減少所述上板和所述下板之間摩擦力的滑板。

在本發明的一個實施方式提供一種換電移動平臺，包括：

舉升部，安裝在所述行走驅動部上，用于在更換電池的過程中實現電池的升降；

行走驅動部，用于驅動換電移動平臺在地面上移動；

電池安裝部，安裝在所述舉升部的頂部，用于放置待更換的電池或更換下來的電池，所述電池安裝部上安裝有前述任一項所述的換電平臺。

在本發明的一個實施方式中提供一種快換系統，包括：

電池架，擺放用于電動汽車的替換電池，和由電動汽車上更換下來的待充電池；

碼垛機，用于將更換下來的待充電池放入電池架，同時由電池架上取下替換電池；

還包括前述的換電移動平臺。

本發明的換電平臺能夠利用解鎖裝置將鎖止在電動汽車底部的電池進行解鎖，自動對準電池鎖止機構的解鎖點，并在運動中實現自動解鎖，整個過程完全自動化，不需要人工干涉，可提高電池的更換效率。此外，通過移動驅動裝置能夠調整上板相對電池解鎖位置的角度，從而在整個換電移動平臺不動的情況下，自動適應電池的解鎖點，進一步提高解鎖效率。

附圖說明

圖1是本發明一個實施方式的快換系統結構示意圖；

圖2是圖1所示換電移動平臺的結構示意圖；

圖3是本發明一個實施方式的換電平臺結構示意圖；

圖4是圖3所示換電平臺底部的結構示意圖；

圖5是本發明一個實施方式的解鎖裝置結構示意圖；

圖6是圖5所示解鎖裝置的立體圖；

圖7是本發明一個實施方式的電池托盤結構示意圖；

圖8是圖7所示電池托盤的立體圖；

圖9是本發明一個實施方式的搭橋柱的結構示意圖；

圖10是本發明一個實施方式的錐形桿結構示意圖；

圖11是本發明一個實施方式的滑動裝置結構示意圖；

圖12是圖3的分解狀態示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明一個實施方式的快換系統100一般性地包括用于擺放電池104的電池架101、碼垛機102和換電移動平臺103。

該電池架101擺放的電池104包括為電動汽車105更換的替換電池，和由電動汽車105上更換下來的待充電池，在電池架101上設置有由框架構成的多個擺放層，每個擺放層又分成多個電池倉位。

該換電移動平臺103用于將電動汽車105上的待充電池取下并運送給碼垛機102，同時可由碼垛機102處接收替換電池并安裝到電動汽車105上；其包括可行走且能夠托舉電池104升降的舉升裝置，以及安裝在舉升裝置上用于自動取下電動汽車105上的待充電池或自動將替換電池安裝至電動汽車105上的電池安裝部。

該碼垛機102用于將換電移動平臺103更換下來的待充電池放入電池架101，同時由電池架101上取下替換電池放在換電移動平臺103上；該碼垛機102通過軌道實現相對電池架101水平方向和垂直方向上的移動，其包括可伸出的用于取放電池104的伸縮架。

工作時，電池架101、碼垛機102和換電移動平臺103構成一個完整的電動汽車自動電池快換系統，可以為多輛電動汽車實現流水線電池快換作業。更換時，只要電動汽車停在指定位置處，即可在五至十分鐘內完成電池的自動更換，整個更換過程完全不需要人工干預，可減少勞動強度，并大大提高了更換效率。

如圖2所示，本發明一個實施方式的換電移動平臺103一般性地包括舉升部107、電池安裝部108和行走驅動部106。

該行走驅動部106用于驅動整個設備在電池104的取放過程和更換過程中的移動。具體的驅動方式可以是現有的卷揚驅動、齒條齒輪驅動、滾輪驅動或軌道驅動等任意可實現換電移動平臺103移動的方式。

該舉升部107安裝在行走驅動部106上，用于在更換電池104的過程中，在電動汽車105的底部實現電池104的升降控制，包括可以在垂直方向上升降的舉升裝置1071，和驅動舉升裝置1071升降的舉升驅動部1072。具體的舉升裝置1071可以是鉸接的伸縮桿結構、導軌結構、伸縮管結構等任意能夠在垂直方向上實現拉伸的現有結構。而舉升驅動部1072可以是液壓驅動、電力驅動、氣壓驅動等常規動力。

該電池安裝部108設置在舉升裝置1071的頂部，用于放置替換電池或更換下來的待充電池，該電池安裝部108的上表面安裝有換電平臺，該換電平臺上安裝有解鎖裝置，在相應驅動裝置的控制下對電動汽車上的電池鎖止機構進行解鎖，自動實現電動汽車105上電池104的拆卸與鎖止。

本實施方式的換電移動平臺103在行走驅動部106的控制下移動至電動汽車105的底部，利用舉升驅動部1072驅動舉升裝置1071上升，使電池安裝部108上的解鎖裝置與電動汽車105底部電池安裝座內的電池鎖止裝置接觸，使待充電池解除鎖止狀態，再控制電池安裝部108在水平方向上移動，以將解鎖后的待充電池從電動汽車上脫離并直接落在電池安裝部108上；再由舉升驅動部1072控制舉升裝置1071下降，由行走驅動部106驅動換電移動平臺103移動至電池架101處，由碼垛機102取下待充電池，同時換上替換電池；行走驅動部106再驅動換電移動平臺103移回至電動汽車105下方，利用舉升驅動部1072驅動舉升裝置1071升起，使電池安裝部108將替換電池卡入電動汽車105的電池安裝座內，然后平移電池安裝部108，使替換電池鎖止在電池安裝座內，再由舉升驅動部1072通過舉升裝置1071降下，然后由行走驅動部106將換電移動平臺103移出電動汽車105底部，至此完成一輛電動汽車105的自動電池快換過程。

如圖3、4、5、9所示，本發明一個實施方式的換電平臺一般性地包括承載更換電池的上板10，在上板10上安裝有對電動汽車上電池鎖止裝置進行解鎖的解鎖裝置50，和通過驅動輸出端與上板10連接的移動驅動裝置31。

該解鎖裝置50安裝在上板10的上表面，包括導軌59，安裝在導軌59上的移動座52，垂直安裝在移動座52上表面的解鎖頂桿51，驅動移動座52沿導軌59移動的驅動推桿57。

該移動驅動裝置31用于驅動上板10在當前位置產生水平移動，包括安裝在上板10下表面的滾珠絲桿312，以及與固定點固定的用于驅動滾珠絲桿312運動的驅動裝置311。這里的固定點可以是用于更換電池的換電平移平臺103，其相對上板10來說是一個固定位置。

在本實施方式中，換電池前，解鎖裝置50的驅動推桿57驅動移動座52沿導軌59在上板10的上表面水平移動，并停留在與電動汽車的電池鎖止機構的解鎖點對應的位置處，再驅動換電移動平臺103上升，解鎖頂桿51在上升過程中與電池鎖止機構中的解鎖點接觸并頂起該解鎖點以實現電池解鎖。在換電過程中，如果上板10與電動汽車的電池安裝位置未對位，則可以通過驅動裝置311驅動滾珠絲桿312轉動，使上板10相對換電移動平臺103產生水平移動，從而使上板的解鎖裝置50與電動汽車的電池鎖止機構位置實現精確對位。

通過解鎖頂桿51、驅動推桿57和移動座52的配合，可以控制解鎖頂桿51在預定軌道上移動，并自動實現電動汽車上電池鎖止機構的解鎖，使電池脫離電動汽車并由換電移動平臺103進行自動更換。在移動驅動裝置31控制下，上板10和換電移動平臺103的移動方向垂直，能夠精確實現電池更換時的對位要求。上述過程完全自動化，不需要人工干涉，可以提高電池的更換效率。

如圖6所示，在本發明的一個實施方式中，該解鎖裝置50還包括中空的固定筒53，固定筒53垂直固定在移動座52的上表面，解鎖頂桿51活動地安裝在固定筒53內并不能脫離固定筒53，在固定筒53內放置對解鎖頂桿51施加推力的彈簧532，同時被彈簧532頂在固定筒53的開口處。當解鎖頂桿51與電動汽車底部的電池鎖止機構接觸時，可以在一定范圍內回縮至固定筒53內，防止解鎖頂桿51與解鎖點硬性碰撞而出現損傷。

在本發明的一個實施方式中，可以在固定筒53的側壁上開設沿固定筒53軸向延伸的條形槽531，解鎖頂桿51位于固定筒53內的一端設有卡入條形槽531的限位件511，解鎖頂桿51在彈簧532的彈力作用下移動時，限位件511可隨解鎖頂桿51在條形槽531內同步滑動，以防止解鎖頂桿51脫離固定筒53。為方便解鎖頂桿51與解鎖點接觸，該解鎖頂桿51位于固定筒外的一端可以為收縮的錐形端512。

在本發明的一個實施方式中，可以在移動座52靠近驅動推桿57的一側設置滑槽座55，滑槽座55上具有沿驅動推桿57伸縮方向設置的滑槽551，驅動推桿57上設有卡入該滑槽551的固定件，驅動推桿57通過沿滑槽551滑動的固定件帶動移動座52以及解鎖頂桿51水平移動。該結構可以使移動座52有一個被動活動范圍，即移動座52或是解鎖頂桿51在遇到橫向力時，可以在該滑槽551的長度范圍內移動，從而可避免驅動推桿57直接連接而可能在兩者之間產生的變形。

在本發明的一個實施方式中，該解鎖裝置50還可以包括使移動座52始終保持在解鎖位置的回位裝置，回位裝置包括安裝在移動座52與驅動推桿57相對的一側的可伸縮的彈性件58。彈性件58始終對移動座52施加一個拉力，使其位于導軌59的指定位置處，進而將解鎖頂桿51限制在與解鎖點對應的位置處。該彈性件58可以是彈簧一類具備彈力的部件，如彈簧。

如圖4所示，在本發明的一個實施方式中，為方便上板10的移動，可以在上板10的下表面上固定推板11，同時在滾珠絲桿312上套有滾珠螺母313，推板11與滾珠螺母313固定。當驅動裝置311驅動滾珠絲桿312轉動時，滾珠螺母313即可沿滾珠絲桿312移動，進而通過與之固定的推板11帶動上板10沿水平方向上移動。上板10與滾珠絲桿312的另一種連接方式是在滾珠絲桿312的一端套接帶有螺紋孔的推板11，推板11與上板10固定，驅動裝置驅動滾珠絲桿312帶動推板11水平移動，從而帶動上板10產生水平移動。

如圖7、8、10所示，在本發明的一個實施方式中，在上板10的上表面還可以安裝電池托盤60，電池托盤60為板狀結構且在電池托盤60的中間設置有中空的安裝口62，在電池托盤60的下表面上設置有定位桿61，該定位桿61為錐形桿，在電池托盤60上表面的相對兩側垂直安裝有導向板64，導向板64與電池托盤60安裝固定，具有開口向上的U形槽641，為了定位安裝電池，在上板10的上表面還可安裝有搭橋柱(導向板64)，該搭橋柱64具有開口向上的凹槽，并安裝有定位磁鋼，該上板10的搭橋柱64與電池托盤60上的導向板64配合共同承載電池。

同時在上板10的上表面與錐形桿61對應的位置處設置安裝了彈簧16的固定座15，安裝彈簧16的孔為錐形孔，電池托盤60通過定位桿61插入對應的彈簧16內后卡入錐形孔內而安裝在上板10上。

在使用時，電池托盤60活動地放置在上板10上，待更換或更換下的電池放置在電池托盤60上，電池托盤60上的搭橋柱64通過U形槽641與電池側邊上的相應位置形成插接定位，電池的重量使電池托盤60完全克服彈簧16的彈力而壓在上板10上，錐形桿61同時卡入錐形孔內形成穩定的固定關系，電池的底部會穿過安裝口62靠近或接觸上板10，以方便被上板10上安裝的傳感器檢測到電池的狀態，從而為控制單元的控制提供控制信息。

為提高電池托盤60的穩定性，該定位桿61可以有四個且對稱分布在電池托盤60的四個角處。如圖9所示，為了解電池是否放置到位，可以在搭橋柱64上設置檢測插接電池的檢測裝置643，檢測裝置643可以通過設置在搭橋柱上的安裝孔642而安裝在搭橋柱64上。該檢測裝置643可以是磁性部件或傳感器。磁性部件可以與電池上相應部位的磁性部件產生互動信息，從而可確定電池是否已經放置到位。而傳感器可以通過感應來確定電池是否放置到位。該安裝口62可以為矩形，同時可在安裝口62的四個邊角處分別設置一塊加強板621。加強板621可以提高整個托盤的強度。

在本發明的一個實施方式中，還可以在電池托盤60的下表面的一側垂直固定板形的卡板63，同時在上板10的上表面與卡板63對應的位置設置供卡板63插入的卡槽14。電池托盤60安裝在上板10上后，卡板63即與卡槽14卡接，從而減少電池托盤60相對上板10的移動量。

具體卡槽14的數量可以是兩個，兩個卡槽14并排的設置在上板10的上表面一側，而卡板63同樣可以設置為兩個，并分別與相應的卡槽14插接。此外，為提高卡板63的強度，還可以在卡板63的一側設置相應的強化板631，該強化板631同時與電池托盤60的下表面和卡板63垂直連接。

如圖3、4所示，在本發明的一個實施方式中，提供一種包括上板10和下板30的電池換電平臺，上板10安裝在下板30的上表面，上板10和下板30都為平面形狀，在下板30的下表面固定有驅動裝置311，該驅動裝置通過固定座安裝在該下板的下表面，滾珠絲桿312安裝在驅動裝置311的驅動輸出端，在下板30與滾珠絲桿312對應的位置開有安裝孔32，驅動裝置311用于驅動穿過安裝孔32的滾珠絲桿312帶動推板水平移動，推板的移動帶動上板10相對下板30產生水平移動。具體滾珠絲桿312與上板10的固定結構可以是：在滾珠絲桿312上套有滾珠螺母313，而在上板10的下表面固定有推板11，該滾珠螺母313與推板11固定后將滾珠絲桿312限定在上板10的下表面，或者在滾珠絲桿上套接有帶有螺紋的推板，再將推板與上板10固定連接。而驅動裝置311可以是飼服電機，飼服電機可以直接與滾珠絲桿312連接，也可以通過減速器與滾珠絲桿312連接。

本實施方式中，上板10的上表面可以安裝方便電池安裝的各種部件，如解鎖裝置50。上板10活動地放置在下板30上，而下板30可以安裝在換電移動平臺103表面，而驅動裝置311固定安裝在下板30的下表面，該結構即可使驅動裝置311在控制滾珠絲桿312轉動時，本身保持不動而使上板10產生相對移動。本實施方式可以通過上板10的相對移動，調整安裝電池或解鎖電池時的角度，提高換電移動平臺103自動更換電池的效率。

如圖11所示，為方便上板10的移動，在本發明的一個實施方式中，可以在上板10和下板30之間安裝與滾珠絲桿312運動方向相同的滑動裝置13。通過滑動裝置13可以減輕上下板之間的摩擦阻力，同時使上板10的移動更平穩。

具體的滑動裝置13可以包括固定在下板30上表面的滑動軌131，和固定在上板10下表面上與滑動軌131卡合的滑塊132。上板10在移動時，同時帶動滑塊132在滑動軌131上移動。為減少上板10與下板30之間的空隙，可以在上板10與滑動軌131對應的位置設置向上板10上表面凸起的容納槽12，而滑塊132則固定在容納槽12內。安裝后的滑動軌131凸出于下板30的上表面并進入上板10的容納槽12內，而滑塊132同時固定在容納槽12內并與滑動軌131卡合連接。移動時，上板10通過容納槽12帶動滑塊132相對滑動軌131 移動。

如圖12所示，進一步地，在本發明的一個實施方式中，還可以在上板10和下板30之間安裝減少上板10移動時摩擦力的滑板20。滑板20作為一個中間層可以固定在下板30上，以降低上板10在移動時的摩擦力，該滑板上具有供推板、滑軌穿過的避讓孔。具體的滑板20可以采用聚四氟乙烯板。

至此，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發明的多個示例性實施方式，但是，在不脫離本發明精神和范圍的情況下，仍可根據本發明公開的內容直接確定或推導出符合本發明原理的許多其他變型或修改。因此，本發明的范圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。