CN112124138B - 一种电动汽车电池更换***及电池更换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动汽车电池更换***，包括电池盒、电池和换电机构，所述电池盒相对的两侧设有供电池穿过的开口，所述电池盒的侧壁上设有多个定位孔；所述电池的侧壁上设有多个与所述定位孔配合的锁止件；所述换电机构包括控制器和换电车，所述控制器用于控制所述换电车将所述电池通过所述开口送入所述电池盒内，所述锁止件与所述定位孔配合实现所述电池的固定。本发明的电动汽车电池更换***，电池定位及锁止效率高，能够实现双向的新、旧电池更换，操作简便快捷，大幅缩短换电时间，且自动化程度高，能够减少人力劳动，降低换电站的建设成本和运营成本。

Description

一种电动汽车电池更换***及电池更换方法

技术领域

本发明主要涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车电池更换***及电池更换方法。

背景技术

环境是当今社会的重要课题和研究方向，在汽车领域，新能源电动汽车逐渐受到各大车企的重视和消费者的欢迎。电动汽车主要采用电力驱动，相比于传统燃油汽车，其本身节能零排放清洁环保的特点非常明显，因此新能源电动汽车必然成为将来汽车的重要发展方向，也是国家节能减排的重点方针指向。然而电动汽车的重难点在于电力储存即电池技术，尤其是在续航里程方面，暂时弱于传统燃油汽车，特别是数小时甚至十几个小时的充电时间，无法与传统燃油汽车加油数分钟的方便快捷可比拟，而且进一步加快充电速度将会对锂电池产生无法逆转的损害。

解决电动汽车能源补给效率低下的技术方案主要分为两类：一种是提高电池充电速度，例如特斯拉已在各地陆续建设的超级充电站，过高的充电速度会给电池带来不可逆的损伤，导致电池容量逐渐降低。另一种则是换电站模式，由换电站提供充满电的电池，电动汽车驶入换电站后卸下已经亏电的电池，再换上充满电的即可出站。直接更换电池的优点非常明显，换电时间短无需等待充电时间，但是普及仍存在诸多难点，主要有：(1)电池重量大，几十至一百多公斤，不可能徒手更换，需要专业的换电站；(2)电池与车体的锁止机构需要保证多次快速定位拆装；(3)电池充电站的建设及其运营方式的选择。

目前国内现有的换电技术比较传统，换电机构复杂，电池更换速度慢，操作繁琐，换电站建设及运营成本巨大，投入高，难以普及，阻碍了电动汽车的发展。

综上所述，有必要设计一种电动汽车电池更换***及电池更换方法，对现有情况作出改善。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的技术问题，提供一种电动汽车电池更换***及电池更换方法，电池定位及锁止效率高，能够实现双向的新、旧电池更换，操作简便快捷，大幅缩短换电时间，且自动化程度高，能够减少人力劳动，降低换电站的建设成本和运营成本。

为了解决背景技术中的技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种电动汽车电池更换***，包括电池盒、电池和换电机构，

所述电池盒相对的两侧设有供电池穿过的开口，所述电池盒的侧壁上设有多个定位孔；

所述电池的侧壁上设有多个与所述定位孔配合的锁止件；

所述换电机构包括控制器和换电车，所述控制器用于控制所述换电车将所述电池通过所述开口送入所述电池盒内，所述锁止件与所述定位孔配合实现所述电池的固定。

具体地，所述换电车上设有升降电池托盘，所述升降电池托盘用于托举所述电池，所述升降电池托盘包括升降顶柱和吸盘，所述吸盘设于所述升降顶柱的顶端，用于吸附所述电池。所述升降电池托盘集成交替升降及自动吸附功能，可以实现底盘下交替吸拖新、旧电池，结构简单可靠，有效提升电池更换效率，通过吸盘吸拖电池还能进一步降低对电池的损伤。

具体地，所述换电车的高度小于所述电动汽车的底盘距离地面的高度。更换电池的过程中，所述换电车可以在所述电动汽车的车底往返运动，当所述换电车将新电池送入所述电池盒内后，旧电池被顶出，所述换电车继续移动，所述旧电池落在所述换电车的升降电池托盘上，从而实现所述换电车在车底交替托举新、旧电池，实现双向的新、旧电池更换，操作更快捷，有效缩短换电时间。

采用上述结构，更换电池时，所述升降电池托盘托举新电池至所述新电池与所述电池盒上的所述开口高度相等，所述换电小车移动使得所述新电池穿过所述开口进入所述电池盒内，所述锁止件与所述定位孔配合，完成新电池更换。采用上述电池更换***，提高定位及锁止结构效率，操作简便，缩短换电时间，提高自动化程度，减少人力劳动，降低换电站的建设成本的运营成本。

优选地，所述升降电池托盘的数量为多个，多个所述升降电池托盘间隔且对称分布，所述升降电池托盘能够托举所述电池上升或下降。

优选地，所述电池盒为框架结构，包括顺次相连的第一边框、第二边框、第三边框和第四边框，所述第一边框和所述第三边框相对，所述第二边框和所述第四边框相对，所述第一边框和所述第三边框上设有所述开口，所述第二边框和所述第四边框上设有所述定位孔。采用框架结构的电池盒，结构简单，增加车身刚度的同时降低车体重量。

优选地，所述锁止件为弹性锁止件，所述电池在所述电池盒内移动过程中，所述弹性锁止件受到电池盒内壁挤压处于压缩状态，当移动至所述定位孔处时，所述弹性锁止件弹出并卡入所述定位孔内。

优选地，所述电动汽车电池更换***还包括锁止件控制模块，用于控制所述电池上的锁止件缩回或弹出。

具体地，所述电池盒的侧壁上还设有自动弹压式插头，所述电池的侧壁上设有与所述自动弹压式插头配合的连接部。所述电池与所述电池盒通过所述自动弹压式插头与所述连接部配合连接，为电动汽车供电。

优选地，所述电池由多块小电池组合拼装而成。可以组合成不同形状，使其能够进行一些造型避让，便于车辆的整体布局，且更利于通用化。

进一步地，所述换电机构还包括电池仓，所述电池仓内设有叉车码垛机和模块化充电货架，所述叉车码垛机和所述充电货架分别与所述控制器连接，所述叉车码垛机用于搬运所述电池，所述充电货架用于给所述电池充电。

优选地，所述换电机构还包括检测装置，所述检测装置与所述控制器连接，所述检测装置包括：

车辆检测模块，用于检测电池更换区域的车辆驶入信息，并将所述车辆驶入信息传递给所述控制器，所述控制器根据所述车辆驶入信息控制所述换电车至预换电位置；

电池盒定位模块，用于获得电池更换区域内的车辆的电池盒位置信息，所述控制器根据所述电池盒位置信息控制所述换电车移动至目标换电位置。

优选地，所述检测装置还包括电池检测模块，用于检测所述充电货架上的电池的电量信息，所述电池电量信息包括电池满电信息和电池电量亏损信息。

优选地，所述车辆检测模块还包括车型检测单元，用于检测识别进入电池更换区域的车辆的类型，并将所述车辆的类型信息传输至所述控制器，所述控制器根据所述类型信息判断所述车辆所使用的电池的型号，并控制所述叉车码垛机搬取相应型号的电池，增强电池更换***的通用性，并减少电池型号查找时间，从而提高电池更换效率。

具体地，所述控制器包括；

接收模块，用于接收所述检测装置发送的信息；

换电车控制模块，用于根据所述检测装置发送的信息控制所述换电车的运动，其中，所述换电车控制模块包括：

第一控制单元，用于控制所述换电车移动，当车辆驶入电池更换区域时，控制所述换电车移动至预换电位置；当车辆停在电池更换区域时，根据所述车辆的电池盒的位置信息，控制所述换电车精确移动至目标换电位置；

第二控制单元，用于控制所述升降电池托盘交替升降。

优选地，所述控制器还包括电池控制模块，用于控制所述电池上的压弹锁舌缩回或弹出。在车辆准备更换电池时，控制所述电池盒内旧电池上的压弹锁舌自动缩回，使得所述电池盒内的旧电池能够被所述换电车上的新电池轻松顶出。

优选地，所述控制器还包括；

充电货架控制模块，用于根据所述电池检测模块下发的电池电量信息，控制所述充电货架对相应电池充电或停止充电；

叉车码垛机控制模块，用于控制所述叉车码垛机运动。其中，所述叉车码垛机控制模块根据所述换电车的位置信息和所述电池电量信息，控制所述叉车码垛机按顺序或随机从所述充电货架上搬取满电电池，将其放在所述换电车上。

优选地，所述换电机构的排布方式包括单向换电机构、双向换电机构、单向多排换电机构和双向多排换电机构。所述换电机构的排布方式也可根据需求灵活设置为其他排布方式，选择性多，拓展性强，适用于多种场地，实用性好。

本发明还提供了一种电动汽车的电池更换方法，该更换方法使用上述的电动汽车电池更换***完成，包括：

检测装置检测车辆在电池更换区域的位置信息，将所述位置信息发送至所述控制器；

所述控制器根据检测装置发送的位置信息，控制换电车移动至换电位置处；

所述换电车将托载的新电池从所述电池盒的一侧开口送入所述电池盒内，使所述新电池推动所述电池盒内的旧电池从所述电池盒的另一侧开口移出，直至所述新电池的锁止件与所述电池盒上的定位孔配合。

优选地，所述检测装置检测车辆在电池更换区域的位置信息，将所述位置信息发送至所述控制器，包括方法：

车辆检测模块检测车辆驶入电池更换区域的信息，当所述车辆驶入所述电池更换区域时，所述车辆检测模块将检测到的驶入信息发送至所述控制器；

所述车辆停在电池更换区域，所述车辆的门槛饰板自动开启漏出电池盒，电池盒定位模块检测所述车辆的电池盒位置信息，并将所述电池盒位置信息传递给所述控制器。

优选地，所述控制器根据检测装置发送的位置信息，控制换电车移动至换电位置处，包括方法：

所述控制器根据所述车辆检测模块传递的车辆驶入信息，控制所述换电车移动至预换电位置；

所述控制器根据所述电池盒位置信息，控制所述换电车精确移动至目标换电位置处。

具体地，所述换电车将所述新电池送入所述电池盒内，将所述旧电池推出，包括方法：

所述电池盒内的旧电池侧壁上的压弹锁舌缩回；

所述换电车上的升降电池托盘托举新电池，将所述新电池从电池盒一端的开口推入所述电池盒内，并将所述电池盒内的旧电池从所述电池盒另一端的开口顶出，所述新电池侧壁上的压弹锁舌与所述电池盒侧壁上的定位孔配合固定，所述车辆完成电池更换，所述门槛饰板自动关闭。

本发明提供的电动汽车电池更换***，由控制器控制换电车将新电池推入电池盒内并顶出旧电池，完成新电池更换，而旧电池落在换电车上被送回电池仓，所述换电车采用升降电池托盘在车底交替升降托举新、旧电池实现双向的新、旧电池更换，操作简便快捷，能够大幅缩短换电时间，且自动化程度高，减少人力劳动，降低换电站的建设成本和运营成本；采用弹性锁止件与定位孔配合实现电池固定，有效提高电池定位及锁止效率；本发明提供的电动汽车电池更换***，采用模块化换电机构，结构紧凑，所述换电机构的排布方式可根据需求灵活设置，拓展性强，运营方式多样化，且投资小，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它附图。

图1是本发明实施例一中换电车托举电池进入电池盒内的结构示意图；

图2是本发明实施例一中电池的结构示意图；

图3是本发明实施例一中电池侧壁上压弹锁舌的结构示意图；

图4是本发明实施例一中具电池盒的结构示意图；

图5是本发明实施例一中自动弹压式插头的结构示意图；

图6是图1中电池进入电池盒部分的俯视图；

图7～图9是本发明实施例一中电动汽车换电原理结构示意图；

图10是本发明实施例一中单向换电机构的结构示意图；

图11是本发明实施例一中双向换电机构的结构示意图；

图12是本发明实施例一中单向多排换电机构的结构示意图；

图13是本发明实施例一中双向多排换电机构的结构示意图；

图14是本发明实施例二中电动汽车的电池更换方法的流程图。

其中，图中附图标记对应为：1-电动汽车，2-电池盒，21-第一边框，22-第二边框，23-第三边框，24-第四边框，25-开口，26-定位孔，27-自动弹压式插头，3-电池，31-锁止件，32-新电池，33-旧电池，4-换电车，5-升降电池托盘，6-叉车码垛机，7-充电货架。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，所描述的***实施例仅仅是示意性的，例如所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

为便于表述，本发明将充满电的电池称为新电池，将已使用一段时间，电量已亏损的电池称为旧电池。

实施例一：

本实施例提供了一种电动汽车电池更换***，如图1至图4及图6所示，包括电池盒2、电池3和换电机构，所述电池盒2设置于电动汽车1的底盘上，所述电池盒2相对的两侧设有供电池3穿过的开口25，所述电池盒2的侧壁上设有多个定位孔26；所述电池3的侧壁上设有多个与所述定位孔26配合的锁止件31；所述换电机构包括控制器和换电车4，所述控制器用于控制所述换电车4运动，所述换电车4上设有升降电池托盘5，所述升降电池托盘5用于托举所述电池3，将所述电池3通过所述开口25送入所述电池盒2内，所述锁止件31与所述定位孔26配合实现所述电池3的固定。其中，所述锁止件31为弹性锁止件，所述电池3在所述电池盒2内移动过程中，所述弹性锁止件受到电池盒2内壁挤压处于压缩状态，当移动至所述定位孔26处时，所述弹性锁止件弹出并卡入所述定位孔26内，实现对所述电池3的固定。

如图7至图9所示，当所述电池盒2内有旧电池33时，准备更换电池时，旧电池33上的弹性锁止件缩回，所述升降电池托盘5托举新电池32至所述开口25处，所述新电池32进入所述电池盒2内并顶出所述旧电池33，且所述新电池32侧壁上的所述弹性锁止件与所述电池盒2侧壁上的所述定位孔26配合，使得所述新电池32固定安装于所述电池盒2内。且因所述电池盒2相对的两侧均设有开口25，则换电车4可以通过任意一个方向的开口25将电池3送入电池盒2内，无需要求司机将车停在指定一侧才能更换电池，因此操作更加便捷。

本实施例中，所述换电车4的高度小于所述电动汽车1的底盘距离地面的高度。更换电池的过程中，所述换电车4可以在所述电动汽车1的车底往返运动，当所述换电车4将新电池32送入所述电池盒2内后，旧电池33被顶出，所述换电车4继续移动，所述旧电池33落在所述换电车4的升降电池托盘5上，从而实现所述换电车4在车底交替托举新、旧电池，实现双向的新、旧电池更换，操作更快捷，有效缩短换电时间。

更换电池时，所述升降电池托盘5托举新电池32至所述新电池32与所述电池盒2上的所述开口25高度相等，所述换电小车移动使得所述新电池32穿过所述开口25进入所述电池盒2内，所述压弹锁舌与所述定位孔26配合，完成新电池32更换。采用上述电池3更换***，提高定位及锁止结构效率，操作简便，缩短换电时间，提高自动化程度，减少人力劳动，降低换电站的建设成本的运营成本。

所述升降电池托盘5的数量为多个，多个所述升降电池托盘5间隔且对称分布，所述升降电池托盘5能够托举所述电池3上升或下降，较佳地，所述升降电池托盘5可采用电动驱动或气动驱动，当然也可以采用其他驱动方式。

如图1、图7至图9所示，本实施例中，所述换电车4为长条形，沿所述换电车4的长度方向设置有两组所述升降电池托盘5，更换电池时，新电池32放置在所述换电车4远离所述电池盒2的一端的升降电池托盘5上，随着换电车4的移动，所述换电车4靠近所述电池盒2的一端先通过车底，所述升降电池托盘5将所述新电池32送入所述电池盒2内，同时旧电池33被顶出并落在所述换电车先通过车底的一端的升降电池托盘5上。

在可能的实施方式中，所述电池盒2的相对两侧设有定位槽，所述电池3的相对两侧设有与所述定位槽相配合的滚轮，所述滚轮能够卡接在所述定位槽中，并沿所述定位槽滚动。在可能的实施方式中，所述电池盒2的相对两侧设有导轨，所述电池3的相对两侧设有与所述导轨相配合的滑槽，所述滑槽能够与所述导轨配合，使得所述电池3沿所述导轨移动。采用上述结构，方便电池3在电池盒2和换电车4之间移动，提高了电池更换效率，避免电池在这个过程中受到碰撞，降低对电池的损伤。

具体地，所述升降电池托盘5包括升降顶柱和吸盘，所述吸盘设于所述升降顶柱的顶端，所述吸盘与真空设备连接，所述吸盘用于吸附所述电池3；所述吸盘可以根据所述电池3的位置来实施吸附操作，例如当检测到所述电池3在电池盒2外并暴露在所述吸盘上方时，所述吸盘吸附所述电池3；所述吸盘也可以根据换电过程中的预设时间，按照时间顺序来实施吸附操作。采用上述结构，所述升降电池托盘5集成交替升降及自动吸附功能，可以实现底盘下交替吸拖新、旧电池，结构简单可靠，有效提升电池更换效率，通过吸盘吸拖电池还能进一步降低对电池的损伤。

本实施例中，如图4所示，所述电池盒2为框架结构，包括顺次相连的第一边框21、第二边框22、第三边框23和第四边框24，所述第一边框21和所述第三边框23相对，所述第二边框22和所述第四边框24相对，所述第一边框21和所述第三边框23上设有所述开口25，所述第二边框22和所述第四边框24上设有所述定位孔26。采用框架结构的电池盒，结构简单，增加车身刚度的同时降低车体重量。

所述第二边框22上的所述定位孔26和所述第四边框24上的所述定位孔26对称设置，相应的，所述电池3的侧壁上设有与所述定位孔26配合的弹性锁止件。较佳地，所述第二边框22上间隔设置有两个所述定位孔26，所述第四边框24上间隔设置有两个所述定位孔26，所述电池3相对的两个侧壁上均设有两个与所述定位孔26配合的弹性锁止件，共形成四个锁止定位点。

其中，所述弹性锁止件为压弹锁舌，如图3所示，所述压弹锁舌为翘板结构，其双向可锁可动，即所述压弹锁舌的任意一端受到压力被压下时，则另一端弹起。且所述电池3的每个侧壁上的两个所述压弹锁舌对称设置，所述压弹锁舌朝向所述电池盒2开口25的一端为被压下的一端。多个所述压弹锁舌同时运作，即当一个所述压弹锁舌收到压力被压缩时，其他所述压弹锁舌同时压缩，当一个所述压弹锁舌弹起时，其他所述压弹锁舌同时弹起。当所述电池3进入所述电池盒2内时，靠近所述电池盒2开口25的压弹锁舌首先受到来自所述电池盒2内壁的压力而被压缩，其他所述压弹锁舌同时呈被压缩状态，以使所述电池3顺利进入所述电池盒2内，随着所述电池3在所述电池盒2内移动，所述压弹锁舌在对应的所述定位孔26处弹起卡在所述定位孔26内，实现对所述电池3的固定，且因所述电池3每个侧壁上的两个所述压弹锁舌对称设置，则两个所述压弹锁舌能够在不同方向上固定所述电池的位置，以使所述电池不会从任意方向脱出。上述锁止结构能够快速定位并锁止，结构稳定、可靠，且操作便捷。

较佳地，所述电动汽车电池更换***还包括锁止件控制模块，用于控制所述电池3上的弹性锁止件缩回或弹出。在车辆准备更换电池时，控制所述电池盒2内旧电池33上的弹性锁止件自动缩回，使得所述电池盒2内的旧电池33能够被所述换电车4上的新电池32轻松顶出。

在可能的实施方式中，所述锁止件控制模块属于所述换电机构的控制器，所述换电机构还包括用于使所述弹性锁止件缩回的机械结构，所述锁止件控制模块控制所述机械结构按压所述弹性锁止件使其缩回；较佳地，所述机械结构可设置在所述换电车4上，用于辅助所述换电车4，在更换电池前使所述旧电池33的弹性锁止件缩回。

在可能的实施方式中，所述锁止件控制模块属于电动汽车控制***，当所述电动汽车1停在换电区域等待换电时，驾驶员或电动汽车控制***自动发出换电信号，所述锁止件控制模块根据所述换电信号控制所述弹性锁止件自动缩回。较佳地，驾驶员可通过按压换电开关、声控等其他方式发出所述换电信号；或者，所述电动汽车控制***可根据检测装置识别的换电场景、接收器接收换电机构发出的换电申请等其他方式发出所述换电信号。当然，在其他实施例中，也可以通过手动或其他的方式使所述电池盒内的旧电池上的弹性锁止件缩回。

具体地，如图4和图5所示，所述电池盒2的侧壁上还设有自动弹压式插头27，所述电池3的侧壁上设有与所述自动弹压式插头27配合的连接部。

在一些实施例中，所述连接部为插孔，所述电池盒2和所述电池3通过所述自动弹压式插头27***所述插孔内实现连接。

在一些实施例中，所述连接部为触点，所述电池盒2和所述电池3通过所述自动弹压式插头27与所述触点接触实现连接。

本实施例中，所述电池3为一整块的模块化电池，当然也可以设计成更小更轻的小电池，将多块小电池进行组合拼装成大电池，还可以组合成其他形状，例如简单的不规则形状，使其能够进行一些造型避让，便于车辆的整体布局，且更利于通用化。

如图10所示，所述换电机构还包括电池仓，所述电池仓内设有叉车码垛机6和模块化充电货架7，所述叉车码垛机6和所述充电货架7分别与所述控制器连接，所述叉车码垛机6用于搬运所述电池3，包括将所述充电货架7上充好电的新电池32搬送至所述换电车4上，以及将所述换电车4上的旧电池33搬送至所述充电货架7上；所述充电货架7用于给所述电池3充电。较佳地，所述充电货架7上设有充电状态指示灯。所述电池仓可以是由集中箱、现有房屋改制而成，降低制造成本。

所述换电机构还包括检测装置，所述检测装置与所述控制器连接，所述检测装置包括：

车辆检测模块，用于检测电池更换区域的车辆驶入信息，并将所述车辆驶入信息传递给所述控制器，所述控制器根据所述车辆驶入信息控制所述换电车4至预换电位置；

电池盒定位模块，用于获得电池更换区域内的车辆的电池盒位置信息，所述控制器根据所述电池盒位置信息控制所述换电车移动至目标换电位置。

在可能的实施方式中，所述检测装置还包括电池检测模块，用于检测所述充电货架7上的电池3的电量信息，所述电池电量信息包括电池满电信息和电池电量亏损信息。

在可能的实施方式中，所述车辆检测模块还包括车型检测单元，用于检测识别进入电池更换区域的车辆的类型，并将所述车辆的类型信息传输至所述控制器，所述控制器根据所述类型信息判断所述车辆所使用的电池的型号，并控制所述叉车码垛机搬取相应型号的电池，增强电池更换***的通用性，并减少电池型号查找时间，从而提高电池更换效率。其中，所述车辆的类型包括以下分类：

(1)按照车辆品牌分类，还可进一步按照品牌所属系列车型进行细分类；

(2)按照车辆价值分类，例如高端车型、中端车型等；

(3)按照车辆尺寸分类，主要依据轴距、排量、重量等参数，将车辆分为微型车、小型车、中型车及大型车等；

(4)按照车辆结构分类，例如轿车、越野车、面包车等。

当然也可以采用其他分类方式对车辆进行分类，以能够根据车辆类型快速获得车辆所使用的电池的型号为准。

上述检测单元均包括信号传输模块，所述信号传输模块用于向所述控制器传输相应信息。

相应的，所述控制器包括；

接收模块，用于接收所述检测装置发送的信息；

换电车控制模块，用于根据所述检测装置发送的信息控制所述换电车4的运动，其中，所述换电车控制模块包括：

第一控制单元，用于控制所述换电车4移动，当车辆驶入电池更换区域时，控制所述换电车4移动至预换电位置；当车辆停在电池更换区域时，根据所述车辆的电池盒2的位置信息，控制所述换电车4精确移动至目标换电位置；

第二控制单元，用于控制所述升降电池托盘5交替升降；具体的，所述第二控制单元可以根据所述车辆的电池盒2的位置信息，控制所述升降电池托盘5交替升降，也可以根据预设时间，控制所述升降托盘按照时间顺序而交替升降。

所述控制器还包括；

充电货架控制模块，用于根据所述电池检测模块下发的电池电量信息，控制所述充电货架7对相应电池3充电或停止充电；

叉车码垛机控制模块，用于控制所述叉车码垛机6运动；具体地，检测装置发送换电车4的位置信息给所述控制器，所述控制器根据所述换电车4的位置信息控制所述叉车码垛机6搬运电池3；且所述控制器根据所述电池检测模块下发的电池电量信息，控制所述叉车码垛机6按顺序或随机从所述充电货架7上搬取满电电池，将其放在所述换电车4上。

在一些实施例中，所述换电机构还包括安防子***，所述安防子***至少包括监控装置和报警装置。

如图10至图13所示，所述换电机构的排布方式包括单向换电机构、双向换电机构、单向多排换电机构和双向多排换电机构。所述单向换电机构包含一个换电机构；所述双向换电机构包含两个所述换电机构，两个所述换电机构相向设置，所述换电车4可在两个所述换电机构之间往复运动，形成双向换电；所述单向多排换电机构包含多个换电机构，多个所述换电机构呈单排设置；所述双向多排换电机构包含多个换电机构，多个所述换电机构呈双排相向设置。所述换电机构的排布方式也可根据需求灵活设置为其他排布方式，选择性多，拓展性强，适用于多种场地，实用性好。

采用本实施例的电动汽车电池更换***，可以形成多种运营方式的换电站，包括模块化换电站、合营换电站和流动换电站；

所述模块化换电站可采用直营或政府合作的运营模式，电仓内自动化电池存放充电，用叉车码垛机6取放电池3，机构模式简单，仅X向运输和Z向升降，地表X向定位，所述换电车4仅Y向运动，换电运动简单有效；电池仓、充电货架等装置均可模块化快建快拆，整体换电机构可单向可双向，可以数量累加，拓展性强。

所述合营换电站可采用维修厂、大超市、购物中心或社区合营的运营模式，换电站占地小，设备投入少，投资成本低，拉动维修厂及超市购物中心的客流量，提升社区基础建设满意度。

所述流动换电站可采用直营或物流合营的运营模式，采用集装箱式结构，做成应急抢修换电车，灵活设点换电。

实施例二

本实施例还提供了一种电动汽车的电池更换方法，图14为本实施例中电动汽车的电池更换方法的流程图，该更换方法使用实施例一中所述的电动汽车电池更换***完成，包括：

S100：检测装置检测车辆在电池3更换区域的位置信息，将所述位置信息发送至所述控制器；

S200：所述控制器根据检测装置发送的位置信息，控制所述换电车4移动至换电位置处；

S300：所述换电车4将托载的新电池32从所述电池盒2的一侧开口25送入所述电池盒2内，使所述新电池32推动所述电池盒2内的旧电池33从所述电池盒2的另一侧开口25移出，直至所述新电池32的锁止件31与所述电池盒2上的定位孔26配合。所述旧电池33落在所述换电车4上，所述换电车4将所述旧电池33送至电池仓内。

本实施例中，通过检测装置检测位置信息，控制器根据所述位置信息控制所述换电小车移动，所述换电车4的高度小于所述电动汽车1的底盘距离地面的高度，更换电池的过程中，所述换电车4可以在所述电动汽车1的车底往返运动，当所述换电车4将新电池32送入所述电池盒2内后，旧电池33被顶出，所述换电车4继续移动，所述旧电池33落在所述换电车4上，从而实现实现双向的新、旧电池更换，操作更快捷，有效缩短换电时间。

其中，所述检测装置包括车辆检测模块和电池盒定位模块，所述步骤S100具体包括以下步骤：

S101：车辆检测模块检测车辆驶入电池更换区域的信息，当所述车辆驶入所述电池更换区域时，所述车辆检测模块将检测到的驶入信息发送至所述控制器；

S102：所述车辆停在电池更换区域，所述车辆的门槛饰板自动开启漏出电池盒2，电池盒定位模块检测所述车辆的电池盒位置信息，并将所述电池盒位置信息传递给所述控制器。

所述步骤S200具体包括以下步骤：

S201：所述控制器根据所述车辆检测模块传递的车辆驶入信息，控制所述换电车4移动至预换电位置；

S202：所述控制器根据所述电池盒位置信息，控制所述换电车4精确移动至目标换电位置处。

作为一种实施方式，所述步骤S100还包括以下步骤：通过所述车辆检测模块的车型检测单元，检测识别进入电池更换区域的车辆的类型，将所述车辆的类型信息传输至所述控制器；所述控制器根据所述类型信息判断所述车辆所使用的电池的型号，并控制叉车码垛机6搬取相应型号的电池3给所述换电车4，增强电池更换***的通用性。

所述控制器包括接收模块和换电车控制模块，所述步骤S300具体包括以下步骤：

S301：所述电池盒2内的旧电池33侧壁上的压弹锁舌缩回；

S302：所述换电车4上的升降电池托盘5托举新电池32，将所述新电池32从电池盒2一端的开口25推入所述电池盒2内，并将所述电池盒2内的旧电池33从所述电池盒2另一端的开口25顶出，所述新电池32侧壁上的压弹锁舌与所述电池盒2侧壁上的定位孔26配合固定，所述车辆完成电池3更换，所述门槛饰板自动关闭。

在可能的实施方式中，所述升降电池托盘5可以根据所述车辆的电池盒2位置交替升降，也可以根据预设时间，按照时间顺序而交替升降，将所述新电池32送入所述电池盒2内。

作为一种实施方式，所述步骤S301，包括方法：

在车辆准备更换电池时，所述控制器的锁止件控制模块控制机械手按压所述电池盒2内旧电池33上的压弹锁舌使其缩回，使得所述电池盒2内的旧电池33能够被所述换电车4上的新电池32轻松顶出。

作为一种实施方式，所述步骤S301，包括方法：

当所述电动汽车停在换电区域等待换电时，驾驶员或电动汽车控制***自动发出换电信号，以使所述电动汽车控制***的锁止件控制模块根据所述换电信号控制所述弹性锁止件自动缩回。较佳地，驾驶员可通过按压换电开关、声控等其他方式发出所述换电信号；或者，所述电动汽车***可根据检测装置识别的换电场景、接收器接收换电机构发出的换电申请等其他方式发出所述换电信号。当然，在其他实施例中，也可以通过手动或其他的方式使所述电池盒2内的旧电池33上的弹性锁止件缩回。

作为一种实施方式，所述电动汽车1的电池3更换方法还包括以下步骤：

通过所述检测装置的电池检测模块检测充电货架7上电池3的电量信息，所述电池电量信息包括电池满电信息和电池电量亏损信息；

所述控制器的叉车码垛机控制模块根据所述电池检测模块下发的电池电量信息，控制所述叉车码垛机6按顺序或随机从所述充电货架7上搬取满电电池，将其放在所述换电车4上。

其中，所述控制器的充电货架控制模块根据所述电池检测模块下发的电池电量信息，控制所述充电货架7对相应电池3充电或停止充电，避免电池长时间充电而损坏，同时也保证旧电池能及时充电。

以上所揭露的仅为本发明的几种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车电池更换***，其特征在于：包括电池盒(2)、电池和换电机构，

所述电池盒(2)相对的两侧设有供电池穿过的开口，所述电池盒(2)的侧壁上设有多个定位孔(26)；

所述电池的侧壁上设有多个与所述定位孔(26)配合的锁止件(31)；

所述换电机构包括控制器和换电车(4)，

所述换电车(4)的高度小于电动汽车(1)的底盘距离地面的高度，以使所述换电车(4)能够在所述电动汽车(1)的车底移动，所述换电车(4)上设有多个间隔分布的升降电池托盘(5)，多个所述升降电池托盘(5)被设置为能够交替升降；

所述控制器用于控制所述换电车(4)移动、及控制所述升降电池托盘(5)交替升降，以将新电池从所述电池盒(2)的一侧开口送入所述电池盒(2)内，使所述新电池推动所述电池盒(2)内的旧电池从所述电池盒(2)的另一侧开口移出，直至所述锁止件(31)与所述定位孔(26)配合实现所述新电池的固定，同时所述换电车(4)靠近所述电池盒(2)的一端先通过车底，被推出的所述旧电池落在所述换电车(4)先通过车底的一端升起的所述升降电池托盘(5)上。

2.根据权利要求1所述的电动汽车电池更换***，其特征在于：所述升降电池托盘(5)包括升降顶柱和吸盘，所述吸盘设于所述升降顶柱的顶端，用于吸附所述电池。

3.根据权利要求1所述的电动汽车电池更换***，其特征在于：所述电池盒(2)为框架结构，包括顺次相连的第一边框(21)、第二边框(22)、第三边框(23)和第四边框(24)，所述第一边框(21)和所述第三边框(23)相对，所述第二边框(22)和所述第四边框（ 24 ） 相对，所述第一边框(21)和所述第三边框(23)上设有所述开口，所述第二边框(22)和所述第四边框(24)上设有所述定位孔(26)。

4.根据权利要求1所述的电动汽车电池更换***，其特征在于：所述锁止件(31)为弹性锁止件，所述电池在所述电池盒(2)内移动过程中，所述弹性锁止件受到电池盒(2)内壁挤压处于压缩状态，当移动至所述定位孔(26)处时，所述弹性锁止件弹出并卡入所述定位孔(26)内。

5.根据权利要求1所述的电动汽车电池更换***，其特征在于：所述换电机构还包括电池仓，所述电池仓内设有叉车码垛机(6)和充电货架(7)，所述叉车码垛机(6)和所述充电货架(7)分别与所述控制器连接，所述叉车码垛机(6)用于搬运所述电池，所述充电货架(7)用于给所述电池充电。

6.根据权利要求2所述的电动汽车电池更换***，其特征在于：所述换电机构还包括检测装置，所述检测装置与所述控制器连接，所述检测装置包括：

车辆检测模块，用于检测电池更换区域的车辆驶入信息，并将所述车辆驶入信息传递给所述控制器，所述控制器根据所述车辆驶入信息控制所述换电车(4)移动至预换电位置；

电池盒定位模块，用于获得电池更换区域内的车辆的电池盒位置信息，所述控制器根据所述电池盒位置信息控制所述换电车(4)移动至目标换电位置。

7.根据权利要求6所述的电动汽车电池更换***，其特征在于：所述控制器包括：

接收模块，用于接收所述检测装置发送的信息；

换电车控制模块，用于根据所述检测装置发送的信息控制所述换电车(4)的运动；

其中，所述换电车控制模块包括：

第一控制单元，用于控制所述换电车(4)移动，当车辆驶入电池更换区域时，控制所述换电车(4)移动至预换电位置；当车辆停在电池更换区域时，根据所述车辆的电池盒(2)的位置信息，控制所述换电车(4)移动至目标换电位置；

第二控制单元，用于控制所述升降电池托盘(5)交替升降。

8.根据权利要求7所述的电动汽车电池更换***，其特征在于：还包括锁止件控制模块，用于控制所述电池上的锁止件(31)缩回或弹出。

9.根据权利要求1所述的电动汽车电池更换***，其特征在于：所述换电机构的排布方式包括单向换电机构、双向换电机构、单向多排换电机构和双向多排换电机构。

10.一种电动汽车的电池更换方法，其特征在于：所述电池更换方法使用权利要求1-9中任意一项所述的电动汽车电池更换***完成，包括：

检测装置检测车辆在电池更换区域的位置信息，将所述位置信息发送至所述控制器；

所述控制器根据检测装置发送的位置信息，控制换电车(4)移动至换电位置处；所述换电车(4)的高度小于电动汽车(1)的底盘距离地面的高度，以使所述换电车(4)能够在所述电动汽车(1)的车底移动，所述换电车(4)上设有多个间隔分布的升降电池托盘(5)，多个所述升降电池托盘(5)被设置为能够交替升降；

所述控制器控制所述换电车(4)移动、及控制所述升降电池托盘(5)交替升降，所述换电车(4)将托载的新电池从所述电池盒(2)的一侧开口送入所述电池盒(2)内，使所述新电池推动所述电池盒(2)内的旧电池从所述电池盒(2)的另一侧开口移出，直至所述新电池的锁止件(31)与所述电池盒(2)上的定位孔(26)配合，同时所述换电车(4)靠近所述电池盒(2)的一端先通过车底，被推出的所述旧电池落在所述换电车(4)先通过车底的一端升起的所述升降电池托盘(5)上。

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