CN107839506A - 一种换电式电动汽车及其换电方法 - Google Patents

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Abstract

一种换电式电动汽车，包括车厢，所述车厢的底部设有蓄电舱，所述蓄电舱内设有蓄电装置，所述蓄电舱横贯所述车厢，所述蓄电装置的底部设有麦克纳姆轮行走机构，所述麦克纳姆轮行走机构用于在换电时驱动所述蓄电装置自行驶出或驶入所述蓄电舱；当电量耗尽的蓄电装置从所述蓄电舱行驶到一侧换电站台的同时，充满电的蓄电装置从另一侧换电站台行驶到所述蓄电舱里。本发明所述的换电式电动汽车，由于在所述蓄电装置的底部设有所述麦克纳姆轮行走机构，换电时所述蓄电装置可自行驶出或驶入所述蓄电舱，因此对于换电站设备的依赖性低，即使换电设备出现故障，也不影响换电操作。本发明同时提供了一种换电式电动汽车的换电方法。

Description

一种换电式电动汽车及其换电方法
技术领域
本发明主要涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种换电式电动汽车及其换电方法。
背景技术
随着社会的发展，汽车越来越普及，由此造成的能源紧张和环境污染的问题日益严重。目前，能有效缓解能源紧张、环境污染的最有效途径就是大力发展新能源汽车，因此，电力来源多元化、零排放的电动汽车成为未来汽车的发展方向。但是，现有的电池技术还不能保证电动汽车的续驶里程满足使用要求，因此出现了换电式电动汽车。
但是现有技术存在诸多不便，具体表现为：现有的换电式电动汽车在换电时，由换电站的换电机器人或机械臂将电量耗尽的蓄电装置拆下来后，再将充满电的蓄电装置装上，换电过程需要5分钟才能完成，换电时间较长；此外，由于换电站的换电机器人或机械臂的数量有限，因此不能给多台电动汽车同时进行换电，而且如果换电设备出了故障，受到影响的电动汽车较多。
发明内容
基于此，本发明的目的在于提供一种换电式电动汽车及其换电方法，能够解决现有技术中换电速度慢、换电效率低的问题。
一种换电式电动汽车，包括车厢，所述车厢的底部设有蓄电舱，所述蓄电舱内设有蓄电装置，所述蓄电舱横贯所述车厢，所述蓄电装置的底部设有麦克纳姆轮行走机构，所述麦克纳姆轮行走机构用于在换电时驱动所述蓄电装置自行驶出或驶入所述蓄电舱；当电量耗尽的蓄电装置从所述蓄电舱行驶到一侧换电站台的同时，充满电的蓄电装置从另一侧换电站台行驶到所述蓄电舱里。
与现有的技术相比，本发明中所述换电式电动汽车的优点在于：由于在所述蓄电装置的底部设有所述麦克纳姆轮行走机构，换电时所述蓄电装置可自行驶出或驶入所述蓄电舱，因此对于换电站设备的依赖性低，即使换电设备出现故障，也不影响换电操作。
在上述换电式电动汽车中，所述麦克纳姆轮行走机构包括多个麦克纳姆轮，每个所述麦克纳姆轮分别通过一轮边电机连接于所述蓄电装置的底部，每个所述轮边电机与所述蓄电装置电连接，所述蓄电装置提供驱动所述麦克纳姆轮所需的动力。
在上述换电式电动汽车中，所述蓄电舱的左右两侧分别设有一舱门，所述舱门的一端转动连接于所述蓄电舱的底部，当所述舱门打开时，所述舱门的另一端抵靠于所述换电站台，以作为桥梁供所述蓄电装置通过。
在上述换电式电动汽车中，所述蓄电舱中还设有激光发射装置，所述激光发射装置用于指示所述蓄电装置锁定的位置，所述蓄电装置上对应设有激光接收装置，所述激光发射装置和所述激光接收装置用于控制所述蓄电装置在所述蓄电舱内精确定位。
在上述换电式电动汽车中，所述蓄电装置中还配有控制器，所述控制器用于根据所述激光接收装置接收到的信号控制所述麦克纳姆轮行走机构行驶。
在上述换电式电动汽车中，所述蓄电装置底部还设有锁定元件，当所述激光发射装置和所述激光接收装置将所述蓄电装置精确定位后，所述控制器控制所述锁定元件将所述蓄电装置锁定在所述蓄电舱内。
一种换电式电动汽车的换电方法，包括以下步骤：
S101、所述换电式电动汽车向换电站发出换电请求；
S102、所述换电站接收所述换电请求后，告知所述换电式电动汽车指定的换电通道和换电站台，所述充满电的蓄电装置驶向所述换电站台；
S103、所述换电式电动汽车驶入指定的所述换电通道和所述换电站台，所述电量耗尽的蓄电装置解除锁定；
S104、所述充满电的蓄电装置驶入所述蓄电舱的同时，所述电量耗尽的蓄电装置驶出所述蓄电舱；
S105、将所述充满电的蓄电装置与所述蓄电舱进行锁定及电连接，以完成换电，同时所述电量耗尽的蓄电装置驶向充电工位。
在上述换电式电动汽车的换电方法中，所述换电站中设有控制中心，所述控制中心用于接收并处理所述换电请求，并告知所述换电式电动汽车指定的换电通道和换电站台。
在上述换电式电动汽车的换电方法中，所述换电站中至少设有一条换电通道，以方便对多辆所述换电式电动汽车进行换电，所述换电站台设置在所述换电通道的两侧。
在上述换电式电动汽车的换电方法中，所述充电工位上设有无线充电发射器，所述蓄电装置上对应设有无线充电接收器，所述无线充电发射器和所述无线充电接收器用于对所述蓄电装置进行无线充电。
附图说明
图1为本发明一实施例中的换电式电动汽车的主视图；
图2为图1中换电式电动汽车的侧视图；
图3为本发明一实施例中的换电式电动汽车的换电过程意图；
图4为本发明一实施例中的换电式电动汽车的换电方法的流程图。
主要零部件符号说明：
车厢 100 蓄电装置 1
电量耗尽的蓄电装置 11 充满电的蓄电装置 12
蓄电舱 2 舱门 21
麦克纳姆轮行走机构 3 麦克纳姆轮 31
轮边电机 32 激光发射装置 41
激光接收装置 42 换电通道 51
换电站台 52 充电工位 53
控制中心 54 无线充电发射器 61
无线充电接收器 62
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，为本发明一实施例中的换电式电动汽车，包括车厢100，所述车厢100的底部的设有蓄电舱2，所述蓄电舱2内设有蓄电装置1，所述蓄电舱2横贯所述车厢100，所述蓄电装置1的底部设有麦克纳姆轮行走机构3，所述麦克纳姆轮行走机构3用于在换电时驱动所述蓄电装置1自行驶出或驶入所述蓄电舱2。
请参阅图3，为了进一步缩短换电时间，不应等电量耗尽的蓄电装置11完全从蓄电舱2移走后，再将充满电的蓄电装置12安装到蓄电舱2内，两个操作同时进行可大大缩短换电时间。为此，当所述电量耗尽的蓄电装置11从所述蓄电舱2行驶到一侧换电站台52的同时，所述充满电的蓄电装置12从另一侧换电站台52行驶到所述蓄电舱2里。
麦克纳姆轮包括一个轮毂，安装在轮毂周向的多个、轴线与轮毂轴线成一定角度的轮轴，以及安装在轮轴上的滚轮，当轮毂转动带动滚轮转动时，滚轮接地点产生的力可以分解成沿轮毂轴向的轴向力和沿轮毂切向的切向力，因此控制多个麦克纳姆轮的旋转方向和速度，可以在任意的目标方向上产生最终的合力，从而使得装有麦克纳姆轮的平台向该目标方向运动。基于麦克纳姆轮的全方位平台可以实现前行、横移、斜行、旋转及其组合等运动方式，非常适合转运空间有限、作业通道狭窄的蓄电舱环境，易于实现蓄电装置在蓄电舱内的精确定位，从而有利于实现快速换电。
在上述换电式电动汽车中，由于在所述蓄电装置1的底部设有所述麦克纳姆轮行走机构3，换电时所述蓄电装置1可自行驶出或驶入所述蓄电舱2，因此对于换电站设备的依赖性低，即使换电设备出现故障，也不影响换电操作。
在本实施例中，所述麦克纳姆轮行走机构3包括多个麦克纳姆轮31，每个所述麦克纳姆轮31分别通过一轮边电机32连接于所述蓄电装置1的底部，每个所述轮边电机32与所述蓄电装置1电连接，所述蓄电装置1提供驱动所述麦克纳姆轮31所需的动力。借助所述麦克纳姆轮31，所述蓄电装置1可实现全方位的移动，即使在狭小的空间里也能横向和纵向移动，精确调整位置，为所述蓄电装置1与整车对接创造也有利条件。
请参阅图3，由于换电站台52与停在换电通到内的换电式电动汽车之间有一定的间隙，而且蓄电舱2底面高度也与换电站台52的高度有一定差距，因此在所述蓄电舱2的左右两侧分别设有一舱门21，所述舱门21的一端转动连接于所述蓄电舱2的底部，当所述舱门21打开时，所述舱门21的另一端抵靠于所述换电站台52，以作为桥梁供所述蓄电装置1通过。
请参阅图2，在本实施例中，所述蓄电舱2中还设有激光发射装置41，所述激光发射装置41用于指示所述蓄电装置1锁定的位置，所述蓄电装置1上还对应设有激光接收装置42，所述激光发射装置41和所述激光接收装置42用于控制所述蓄电装置1在所述蓄电舱2内精确定位。
由于需要建立起所述蓄电装置1与安设在所述蓄电舱2内的驱动电机控制器等部件的电连接，因此所述蓄电装置1要在所述蓄电舱2内精确定位，以便电连接器对接。激光接收装置42收到指定位置信号后可以通过所述麦克纳姆轮行走机构3精确调整所述蓄电装置1的位置，从而精确定位。所述麦克纳姆轮行走机构3还配有控制器，所述控制器用于根据所述激光接收装置42接收到的信号控制所述麦克纳姆轮行走机构3行驶；所述蓄电装置1底部还设有锁定元件，当所述激光发射装置41和所述激光接收装置42将所述蓄电装置1精确定位后，所述控制器控制所述锁定元件将所述蓄电装置1锁定在所述蓄电舱2内。
请参阅图3和图4，一种换电式电动汽车的换电方法，包括以下步骤：
S101、所述换电式电动汽车向换电站发出换电请求；
S102、所述换电站接收所述换电请求后，告知所述换电式电动汽车指定的换电通道51和换电站台52，所述充满电的蓄电装置12驶向所述换电站台52；
S103、所述换电式电动汽车驶入指定的所述换电通道51和所述换电站台52，所述电量耗尽的蓄电装置11解除锁定；
S104、所述充满电的蓄电装置12驶入所述蓄电舱2的同时，所述电量耗尽的蓄电装置11驶出所述蓄电舱2；
S105、将所述充满电的蓄电装置12与所述蓄电舱2进行锁定及电连接，以完成换电，同时所述电量耗尽的蓄电装置11驶向充电工位53。
整个换电过程，无需人工特别干预，可以实现全程自动化，因此换电站的工作人员数量可以大大减少，可以只留小部分的工作人员进行日常维护和检修，也不会出现换电设备出现故障，换电式电动汽车排长队等待的状况。
当换电式电动汽车的蓄电装置具有自主行驶能力时，换电站的配套设备可以大大简化，换电机械手不再需要了。在本实施例中，所述换电站设有控制中心54，所述控制中心54用于接收并处理所述换电请求，并告知所述换电式电动汽车指定的换电通道51和换电站台52；所述换电站中至少设有一条换电通道51，以方便对多辆所述换电式电动汽车进行换电，所述换电站台52设置在所述换电通道51的两侧。多条所述换电通道51将极大简化所述蓄电装置1在换电站内的行走路径，例如当采用至少平行的两条换电通道51时，则在一条换电通道51换下来的蓄电装置1可以走直线，在充好电后到另一边换电站台52给另一条换电通道51上的换电式电动汽车使用
换电站的充电设备与所述蓄电装置1之间的电连接方式，可以是接触式，也可以是非接触式。优选地，请参阅图3，在本实施例中，所述充电工位53上设有无线充电发射器61，所述蓄电装置1上对应设有无线充电接收器62，所述无线充电发射器61和所述无线充电接收器62用于对所述蓄电装置1进行无线充电，即采用无线充电的方式对所述蓄电装置1进行充电。所述蓄电装置1中的管理***与充电设备之间的信息交换，也采用无线通讯的方式，但并不以此为限制。
综上，本发明中，由于在所述蓄电装置1底部设有所述麦克纳姆轮行走机构3，换电时所述蓄电装置1可自行驶出或驶入所述蓄电舱2，因此对于换电站设备的依赖性低，即使换电设备出现故障，也不影响换电操作；由于设置了多条所述换电通道51，可同时对多辆换电式电动汽车进行换电，有利于进一步缩短换电时间。
以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种换电式电动汽车，包括车厢，所述车厢的底部设有蓄电舱，所述蓄电舱内设有蓄电装置，其特征在于，所述蓄电舱横贯所述车厢，所述蓄电装置的底部设有麦克纳姆轮行走机构，所述麦克纳姆轮行走机构用于在换电时驱动所述蓄电装置自行驶出或驶入所述蓄电舱；当电量耗尽的蓄电装置从所述蓄电舱行驶到一侧换电站台的同时，充满电的蓄电装置从另一侧换电站台行驶到所述蓄电舱里。
2.根据权利要求1所述的换电式电动汽车，其特征在于，所述麦克纳姆轮行走机构包括多个麦克纳姆轮，每个所述麦克纳姆轮分别通过一轮边电机连接于所述蓄电装置的底部，每个所述轮边电机与所述蓄电装置电连接，所述蓄电装置提供驱动所述麦克纳姆轮所需的动力。
3.根据权利要求1所述的换电式电动汽车，其特征在于，所述蓄电舱的左右两侧分别设有一舱门，所述舱门的一端转动连接于所述蓄电舱的底部，当所述舱门打开时，所述舱门的另一端抵靠于所述换电站台，以作为桥梁供所述蓄电装置通过。
4.根据权利要求1所述的换电式电动汽车，其特征在于，所述蓄电舱中还设有激光发射装置，所述激光发射装置用于指示所述蓄电装置锁定的位置，所述蓄电装置上对应设有激光接收装置，所述激光发射装置和所述激光接收装置用于控制所述蓄电装置在所述蓄电舱内精确定位。
5.根据权利要求4所述的换电式电动汽车，其特征在于所述蓄电装置中还配有控制器，所述控制器用于根据所述激光接收装置接收到的信号控制所述麦克纳姆轮行走机构行驶。
6.根据权利要求5所述的换电式电动汽车，其特征在于，所述蓄电装置底部还设有锁定元件，当所述激光发射装置和所述激光接收装置将所述蓄电装置精确定位后，所述控制器控制所述锁定元件将所述蓄电装置锁定在所述蓄电舱内。
7.一种根据权利要求1～6中任意一项所述的换电式电动汽车的换电方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101、所述换电式电动汽车向换电站发出换电请求；
S102、所述换电站接收所述换电请求后，告知所述换电式电动汽车指定的换电通道和换电站台，所述充满电的蓄电装置驶向所述换电站台；
S103、所述换电式电动汽车驶入指定的所述换电通道和所述换电站台，所述电量耗尽的蓄电装置解除锁定；
S104、所述充满电的蓄电装置驶入所述蓄电舱的同时，所述电量耗尽的蓄电装置驶出所述蓄电舱；
S105、将所述充满电的蓄电装置与所述蓄电舱进行锁定及电连接，以完成换电，同时所述电量耗尽的蓄电装置驶向充电工位。
8.根据权利要求7所述的换电式电动汽车的换电方法，其特征在于，所述换电站中设有控制中心，所述控制中心用于接收并处理所述换电请求，并告知所述换电式电动汽车指定的换电通道和换电站台。
9.根据权利要求7所述的换电式电动汽车的换电方法，其特征在于，所述换电站中至少设有一条换电通道，以方便对多辆所述换电式电动汽车进行换电，所述换电站台设置在所述换电通道的两侧。
10.根据权利要求7所述的换电式电动汽车的换电方法，其特征在于，所述充电工位上设有无线充电发射器，所述蓄电装置上对应设有无线充电接收器，所述无线充电发射器和所述无线充电接收器用于对所述蓄电装置进行无线充电。
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