换电平台设备、电池搬运器、换电系统和方法与流程

1.本公开属于换电设备领域，尤其是一种换电平台设备、电池搬运器、换电系统和方法。


背景技术：

2.换电设备用于为车辆更换电池包，在更换电池的过程中，一般需要使用换电设备将乏电的电池包从车辆解锁，以及将满电的电池包装入车辆并锁止。车辆设有用于锁住电池包的锁止机构，对应的，在换电设备也设置一个解锁机构。在电池包解锁过程中，解锁机构作用于车辆的电池仓的锁舌，锁舌脱离锁座的锁止口，继而沿水平方向推动电池包移动，使得连接电池包的卡销从锁座的锁孔经锁止口脱离锁座。
3.由于电池搬运器需要在换电过程中需要沿水平方向推动电池包相对车辆移动，导致电池搬运器可能在推动电池包移动过程中沿水平方向相对停车平台移动而偏离原位置，导致定位不准，还有可能导致推动电池包的推力不足而导致解锁失败。


技术实现要素：

4.鉴于以上内容，有必要提供一种换电平台设备、电池搬运器、换电系统和方法，用于在换电过程中固定电池搬运器。
5.首先，本公开提供了一种换电平台设备，包括：
6.停车平台，用于停放车辆和电池搬运器；
7.固定机构，包括驱动部件和固定板，所述固定板转动地连接所述停车平台，并且对应于所述电池搬运器的开口槽；所述驱动部件连接所述固定板，用于驱动所述固定板转动至嵌入所述电池搬运器的开口槽而固定所述电池搬运器和所述停车平台。
8.根据所述的换电平台设备，所述固定机构还包括第一转轴，所述第一转轴转动地连接所述停车平台，所述固定板在第一连接点连接所述第一转轴；
9.所述驱动部件包括驱动机、移动块和第一连杆，所述驱动机连接所述移动块，所述移动块沿水平方向移动地连接所述停车平台；所述第一连杆转动地连接所述移动块，在第二连接点转动地连接所述固定板；
10.在所述驱动机驱动所述移动块沿水平方向移动时，所述移动块通过所述第一连杆在所述第二连接点带动所述固定板绕所述第一连接点转动。
11.根据所述的换电平台设备，所述驱动部件还包括第二转轴、摆动块和第二连杆，所述驱动机连接所述第二转轴，所述第二转轴转动地连接所述停车平台，所述第二连杆转动地连接所述摆动块和所述移动块；所述驱动机带动所述摆动块摆动，所述摆动块通过所述第二连杆带动所述移动块沿水平方向移动。
12.根据所述的换电平台设备，所述固定机构还包括车架导叉，所述车架导叉连接所述固定板，用于在所述固定板转动至竖直状态且嵌入所述开口槽时，所述车架导叉卡接车辆的车架。
13.根据所述的换电平台设备，所述车架导叉包括相对水平面倾斜延伸的导向槽，所
述电池包在自重下移时，所述电池包的卡销沿所述导向槽滑落。
14.此外，本公开还提供了一种电池搬运器，对应于所述的换电平台设备，包括车体，所述车体包括固定块，所述固定块具有开口槽，所述开口槽用于容纳所述换电平台设备的固定板。
15.根据所述的电池搬运器，还包括拨动机构，所述拨动机构包括：
16.拨动电机；
17.浮动平台，移动地连接所述车体；
18.拨叉，连接所述浮动平台，用于卡接所述电池包的卡块；在所述拨叉卡接所述卡块时，所述拨动电机通过所述浮动平台带动所述拨叉移动，所述拨叉通过所述卡块带动所述卡销移动。
19.本公开又提供了一种换电系统，包括：
20.所述的换电平台设备；
21.所述的电池搬运器，在所述电池搬运器移动至所述换电平台设备的停车平台时，所述换电平台设备的固定机构的驱动部件驱动固定板转动至竖直状态而嵌入所述电池搬运器的开口槽内以固定所述电池搬运器。
22.而且，本公开又提供了一种换电方法，包括以下步骤：
23.电池搬运器移动至换电平台设备时，所述换电平台设备的固定机构的驱动部件驱动固定板转动至竖直状态而嵌入所述电池搬运器的开口槽内；
24.电池搬运器和电池包相对移动，直至所述电池搬运器的解锁杆顶层车辆的锁止机构而解锁以及所述电池搬运器的拨叉卡接所述电池包的拨块；
25.浮动平台通过所述拨叉沿水平方向拨动所述电池包移动，使得所述电池包的卡销从所述锁止机构的锁通道脱离所述车辆。
26.根据所述的换电方法，驱动固定板转动至竖直状态而嵌入所述电池搬运器的开口槽时，还包括：所述电池搬运器的车载导叉连接所述车辆；
27.所述卡销从所述锁止机构的锁通道脱离所述车辆包括：
28.所述卡销沿水平方向移动至所述锁通道的锁止口时，所述卡销位于所述车载导叉的导向槽内；
29.所述电池包的卡销沿所述锁通道下移时，所述电池包的卡销沿所述导向槽向下斜向移动。
30.相较于现有技术，上述的换电平台设备、电池搬运器、换电系统和方法通过在换电平台设备设置固定机构，电池搬运器停靠至停车平台更换电池包的过程中，驱动部件可以驱动固定板转动至嵌入电池搬运器的开口槽内，从而可以在电池搬运器换电过程中固定电池搬运器，防止电池搬运器相对停车平台移动。
附图说明
31.为了更清楚地说明具体实施方式，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1是换电系统的结构示意图。
33.图2是电池搬运器的结构示意图。
34.图3是锁止机构和电池包的结构示意图。
35.图4是换电平台设备的结构示意图。
36.图5是固定机构的结构示意图。
37.图6是车架刀叉的结构示意图。
38.图7是换电平台固定电池搬运器状态下的结构示意图。
39.主要元件符号说明
40.[0041][0042]
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本公开。
具体实施方式
[0043]
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本公开进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，所描述的实施方式仅仅是本公开一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本公开保护的范围。
[0044]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本公开。
[0045]
在各实施例中，为了便于描述而非限制本公开，本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
[0046]
图1是换电系统的结构示意图。如图1所示，换电系统包括换电平台设备20和电池搬运器10。换电平台设备20用于停放车辆，电池搬运器10用于对停放在换电平台设备20的车辆更换电池包30。工作时，车辆行驶至换电平台设备20上，电池搬运器10移动至换电平台设备20的车辆下方的位置，从车辆上将乏电的电池包30拆卸下来，而且将乏电的电池包30搬运至预设位置，例如可以是电池架或者电池包30的存储区域。然后，负载满电的电池包30再次移动至换电平台设备20的车辆的下方的位置，将满电的电池包30安装至车辆，完成换电作业。
[0047]
图2是电池搬运器10的结构示意图。如图2所示，电池搬运器10对应于换电平台设备20，包括车体11和拨动机构。所述车体11可以实现电池搬运器10的移动功能，根据实际需要在行走电机12的驱动下，在换电平台设备20和存放电池包30的预设区域之间按照预设的路线来回移动。在解锁过程中，拨动机构用于沿水平方向拨动电池包30相对车辆的车架移动，使得电池包30从车辆的车架脱离而拆除电池包30；在锁止过程中，拨动机构同样用于沿水平方向拨动电池包30相对车辆的车架移动，将电池包30安装至车辆的车架上。
[0048]
所述车体11包括固定块14，所述固定块14具有开口槽141，所述开口槽141用于容纳所述换电平台设备20以固定电池搬运器10至换电平台设备20。具体的，开口槽141大体呈“c”字形机构，开口朝向水平面。固定块14的数量可以是一个或者多个，本实施方式中，固定块14的数量为分别设置在车体11的相对侧的两组，每组包括两个固定块14，同组的固定块14的开口槽141的开口方向相反。
[0049]
所述拨动机构包括拨动电机131、浮动平台132和拨叉。拨动电机131安装在车体11上，输出轴可以通过链轮-链条结构、齿轮结构等传动部件连接浮动平台132。浮动平台132用于承载电池包30，移动地连接所述车体11，例如可以通过滑块-滑轨结构、滚珠等方式沿解锁、锁止方向移动地连接车体11。拨叉13连接所述浮动平台132，用于卡接所述电池包30的卡块。具体的，拨叉13的数量可以是一个或者多个，大体呈“y”字形结构，顶部的开口朝上。在电池搬运器10和电池包30相互靠近过程中，拨叉13的开口收容电池包30的拨块32，从而可以带动电池包30相对车辆沿水平方向移动，实现解锁或者锁止操作。
[0050]
此外，电池搬运器10还设有解锁杆133，解锁杆133沿竖直方向延伸并且连接车体11，用于解锁车辆的锁止机构40。以下结合图3详细描述上述锁止机构40、浮动机构和解锁杆133相互配合的动作过程。
[0051]
图3是锁止机构40和电池包30的结构示意图。锁止机构40用于锁止电池包30，将电池包30固定在车辆的车架上，防止电池包30因震动或者其他原因自行脱离车辆。如图3所示，锁止机构40包括锁杆41、锁舌42和锁座43。锁座43可以通过焊接或者连接件的方式固定安装在车辆的车架上，用于将电池包30锁止于车架。作为示例性的，锁座43上设置有锁通道432，锁通道432大体呈倒“l”字形结构，包括沿水平方向延伸的水平通道和沿竖直方向延伸的竖直通道，水平通道和竖直通道在锁止口431处连通，竖直通道的底部具有敞口端。锁舌42的一端转动地连接锁座43，另外一端转动地连接锁杆41，并且锁舌42的中部沿宽度方向凸出而可以阻挡锁止口431。在锁杆41沿竖直方向上移过程中，锁杆41带动锁舌42转动，使得锁舌42的中部从锁止口431移出而连通水平通道和竖直通道；在锁杆41沿竖直方向下移过程中，锁杆41带动锁舌42转动，使得锁舌42的中部阻塞于该锁止口431处而关闭水平通道和竖直通道。电池包30配置有卡销31和拨块32，卡销31的外径小于或者等于锁通道432的宽度，可以沿锁通道432的长度方向移动。拨块32的宽度对应于拨叉的开口宽度，可以被收容至拨叉的开口内。
[0052]
在解锁过程中，电池搬运器10和电池包30相向移动而靠近，直至解锁杆133沿图3示出的f方向顶撑锁杆41的连接凸起411，带动锁杆41上移，锁杆41带动锁舌42转动而打开锁止口431。同时，拨叉的开口处于收容电池包30的拨块32的位置，卡接所述电池包30的拨块32。此时，位于水平通道内的卡销31可以沿水平方向沿水平通道经锁止口431进入竖直通道而脱离锁座43。然后，拨动电机131通过所述浮动平台132带动所述拨叉移动，通过拨叉牵引电池包30沿水平方向移动，同时卡销31跟随电池包30沿水平方向移动，经锁止口431进入竖直通道内，在自重作用下向下移动而脱离锁座43。锁止过程和解锁过程类似，此处不在赘述。
[0053]
发明人在实现上述解锁和锁止过程中发现，在拨叉拨动电池包30水平移动至卡销31位于锁止口431的位置时，由于浮动平台132和电池包30之间存在一定的间隙，电池包30会瞬间在重力作用下撞击在浮动平台132上，导致电池搬运器10产生较大的震动，甚至会损
坏电池搬运器10。
[0054]
图4是换电平台设备20的结构示意图。如图4所示，换电平台设备20包括停车平台21和固定机构22。停车平台21用于停放车辆和电池搬运器10，固定机构22用于在电池搬运器10移动至停车平台21时，固定停车平台21、电池搬运器10和车辆，或者至少将电池搬运器10固定至停车平台21。
[0055]
图5是固定机构22的结构示意图。如图5所示，固定机构22包括驱动部件、固定板227和车载导叉。驱动部件用于牵引固定板227和车载导叉转动或者移动，从而可以通过固定板227固定电池搬运器10，通过车载导叉固定车辆。本实施方式中，所述驱动部件连接所述固定板227，所述固定板227转动地连接所述停车平台21，并且对应于所述电池搬运器10的开口槽141。所述车载导叉连接于所述固定板227，所述驱动部件可以驱动所述固定板227和车载导叉转动至嵌入所述电池搬运器10的开口槽141而固定所述电池搬运器10和所述停车平台21，同时车载导叉卡接至车辆的车架而固定车辆。
[0056]
具体的，所述驱动部件包括驱动机221、第二转轴222、摆动块223、第二连杆224、移动块225和第一连杆226。所述驱动机221通过链条-链轮的方式连接第二转轴222，用于带动第二转轴222转动。第二转轴222的两端通过轴承转动地连接停车平台21，两端分别连接所述摆动块223，从而带动两端的摆动块223摆动。摆动块223的两端分别转动地连接所述第二连杆224，第二连杆224的另外一端转动地连接移动块225。移动块225通过滑块-导轨结构沿水平方向移动地连接车体11，并且转动地连接所述第一连杆226，第一连杆226转动地连接固定板227。所述第一转轴228两端通过轴承转动地连接所述停车平台21，并且两端在第一连接点连接所述固定板227。所述第一连杆226转动地连接所述移动块225，在第二连接点转动地连接所述固定板227，并且第一连接点偏离所述第二连接点而具有一定的距离。
[0057]
在使用时，驱动机221可以是电机，带动第一转轴228转动，第一转轴228带动摆动块223摆动，摆动块223通过第二连杆224带动两个移动块225相互靠近或者远离移动，移动块225通过第一连杆226带动相应的固定摆转动，通过所述第一连杆226在所述第二连接点带动所述固定板227绕所述第一连接点转动，两个固定板227同时从竖直状态转动至水平状态，或者从水平状态转动至竖直状态。
[0058]
图6是车架刀叉的结构示意图。如图5和图6所示，所述车架导叉23连接所述固定板227，用于在所述固定板227转动至竖直状态且嵌入所述开口槽141时，所述车架导叉23卡接车辆的车架。所述车架导叉23包括相对水平面倾斜延伸的导向槽231，所述电池包30在自重下移时，所述电池包30的卡销31沿所述导向槽231向下斜向滑落直至所述电池包30脱离所述车辆。
[0059]
图7是换电平台固定电池搬运器10状态下的结构示意图。如图7所示，所述车架导叉23连接所述固定板227，用于在所述固定板227转动至竖直状态且嵌入所述开口槽141时，所述车架导叉23连接车辆的车架。在所述车架导叉23连接所述车架时，所述导向槽231容纳所述电池包30的卡销31；所述电池包30的卡销31沿锁止通道下移时，所述电池包30的卡销31沿所述导向槽231向下斜向移动。
[0060]
以下详细描述上述的换电系统实现的换电方法。
[0061]
在电池搬运器10移动至停车平台21后，固定机构22的驱动机221驱动固定板227转动至竖直状态，并且嵌入至电池搬运器10的开口槽141内，从而将电池搬运器10固定在停车
平台21上；同时，由于车载导叉连接在固定板227，车载导叉跟随固定板227转动至竖直状态而卡接在车辆的车架上，此时，停车平台21、电池搬运器10和车辆均通过固定板227和车载导叉固定而无法沿移动电池包30的方向移动。
[0062]
然后，电池搬运器10和电池包30靠近，直至解锁杆133顶撑锁杆41而带动锁舌42转动，实现对锁止机构40的解锁操作，此时，锁通道432的水平通道和竖直通道处于连通状态。同时，拨叉13上移至开口收容电池包30的拨块32的位置。
[0063]
接着，浮动平台132通过拨叉带动电池包30沿水平方向移动，带动卡销31沿锁通道432的水平通道移动至锁止口431，同时，在卡销31移动至锁止口431的位置时，卡销31位于车载导叉的导向槽231内。然后卡销31在电池包30重力作用下在竖直通道内移动，同时沿导向槽231的导引下倾斜移动，从而可以降低电池包30的下坠速度，实现缓缓落入浮动平台132的作用，这样降低了电池包30对浮动平台132的冲击力，避免电池搬运器10产生较大的震动。
[0064]
综上所述，上述的换电平台设备20、电池搬运器10和换电系统通过在换电平台设备20设置固定机构22，电池搬运器10停靠至停车平台21更换电池包30的过程中，驱动部件可以驱动固定板227转动至嵌入电池搬运器10的开口槽141内，从而可以在电池搬运器10换电过程中固定电池搬运器10，防止电池搬运器10相对停车平台21移动，提高了电池包30的解锁的可靠性。
[0065]
同时，由于固定板227和车载导叉同时连接停车平台21、电池搬运器10和车辆，在起到固定三者的同时，还可以作为临时的承载体，通过导向槽231承载电池包30的卡销31，由于导向槽231为倾斜地延伸，使得卡销31可以沿导向槽231缓慢地下降，直至电池包30在较低速度下落至浮动平台132上，有效降低了电池包30在下坠过程中对浮动平台132的冲击力，降低了电池搬运器10的震动。
[0066]
在本公开所提供的几个具体实施方式中，对于本领域技术人员而言，显然本公开不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本公开的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本公开。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本公开的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本公开内。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
[0067]
以上实施方式仅用以说明本公开的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本公开进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本公开的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本公开的技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种换电平台设备，其特征在于，包括：停车平台，用于停放车辆和电池搬运器；固定机构，包括驱动部件和固定板，所述固定板转动地连接所述停车平台，并且对应于所述电池搬运器的开口槽；所述驱动部件连接所述固定板，用于驱动所述固定板转动至嵌入所述电池搬运器的开口槽而固定所述电池搬运器和所述停车平台。2.如权利要求1所述的换电平台设备，其特征在于，所述固定机构还包括第一转轴，所述第一转轴转动地连接所述停车平台，所述固定板在第一连接点连接所述第一转轴；所述驱动部件包括驱动机、移动块和第一连杆，所述驱动机连接所述移动块，所述移动块沿水平方向移动地连接所述停车平台；所述第一连杆转动地连接所述移动块，在第二连接点转动地连接所述固定板；在所述驱动机驱动所述移动块沿水平方向移动时，所述移动块通过所述第一连杆在所述第二连接点带动所述固定板绕所述第一连接点转动。3.如权利要求2所述的换电平台设备，其特征在于，所述驱动部件还包括第二转轴、摆动块和第二连杆，所述驱动机连接所述第二转轴，所述第二转轴转动地连接所述停车平台，所述第二连杆转动地连接所述摆动块和所述移动块；所述驱动机带动所述摆动块摆动，所述摆动块通过所述第二连杆带动所述移动块沿水平方向移动。4.如权利要求1所述的换电平台设备，其特征在于，所述固定机构还包括车架导叉，所述车架导叉连接所述固定板，用于在所述固定板转动至竖直状态且嵌入所述开口槽时，所述车架导叉卡接车辆的车架。5.如权利要求4所述的换电平台设备，其特征在于，所述车架导叉包括相对水平面倾斜延伸的导向槽，所述电池包在自重下移时，所述电池包的卡销沿所述导向槽滑落。6.一种电池搬运器，对应于权利要求1-5任一项所述的换电平台设备，其特征在于，包括车体，所述车体包括固定块，所述固定块具有开口槽，所述开口槽用于容纳所述换电平台设备的固定板。7.如权利要求6所述的电池搬运器，其特征在于，还包括拨动机构，所述拨动机构包括：拨动电机；浮动平台，移动地连接所述车体；拨叉，连接所述浮动平台，用于卡接所述电池包的卡块；在所述拨叉卡接所述卡块时，所述拨动电机通过所述浮动平台带动所述拨叉移动，所述拨叉通过所述卡块带动所述卡销移动。8.一种换电系统，其特征在于，包括：如权利要求1-5任一项所述的换电平台设备；如权利要求6-7任一项所述的电池搬运器，在所述电池搬运器移动至所述换电平台设备的停车平台时，所述换电平台设备的固定机构的驱动部件驱动固定板转动至竖直状态而嵌入所述电池搬运器的开口槽内以固定所述电池搬运器。9.一种换电方法，其特征在于，包括以下步骤：电池搬运器移动至换电平台设备时，所述换电平台设备的固定机构的驱动部件驱动固定板转动至竖直状态而嵌入所述电池搬运器的开口槽内；电池搬运器和电池包相对移动，直至所述电池搬运器的解锁杆顶层车辆的锁止机构而
解锁以及所述电池搬运器的拨叉卡接所述电池包的拨块；浮动平台通过所述拨叉沿水平方向拨动所述电池包移动，使得所述电池包的卡销从所述锁止机构的锁通道脱离所述车辆。10.如权利要求9所述的换电方法，其特征在于，驱动固定板转动至竖直状态而嵌入所述电池搬运器的开口槽时，还包括：所述电池搬运器的车载导叉连接所述车辆；所述卡销从所述锁止机构的锁通道脱离所述车辆包括：所述卡销沿水平方向移动至所述锁通道的锁止口时，所述卡销位于所述车载导叉的导向槽内；所述电池包的卡销沿所述锁通道下移时，所述电池包的卡销沿所述导向槽向下斜向移动。

技术总结
本公开涉及一种换电平台设备、电池搬运器、换电系统和方法。换电平台设备包括停车平台和固定机构。固定机构包括驱动部件和固定板，所述固定板转动地连接所述停车平台，并且对应于所述电池搬运器的开口槽；所述驱动部件连接所述固定板，用于驱动所述固定板转动至嵌入所述电池搬运器的开口槽而固定所述电池搬运器和所述停车平台。上述的换电平台设备、电池搬运器、换电系统和方法通过在换电平台设备设置固定机构，电池搬运器停靠至停车平台更换电池包的过程中，驱动部件可以驱动固定板转动至嵌入电池搬运器的开口槽内，从而可以在电池搬运器换电过程中固定电池搬运器，防止电池搬运器相对停车平台移动。运器相对停车平台移动。运器相对停车平台移动。


技术研发人员：王俊 邓海镇 温华锋 段斐
受保护的技术使用者：深圳精智机器有限公司
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/7/25