新能源汽车电池承载系统、更换工装和电池更换方法与流程

[0001]
本发明涉及新能源汽车技术领域，特别是涉及一种新能源汽车电池承载系统、更换工装和电池更换方法。


背景技术：

[0002]
随着人们的环境意识的逐渐加强，电动汽车逐渐受到消费者的欢迎。电动汽车顾名思义就是主要采用电力驱动的汽车，由于其本身不排放污染大气的有害气体，清洁环保的特点，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量。但是和其他能源驱动的汽车相比，其主要难点在于电力储存技术。尤其是在出门时，如果电力不足就会使驾驶员陷入进退两难的境地。而现有技术中最快速的充电手段，也需要花费4个小时才能将电池充满，而再快的充电速度将会对铿电池产生无法逆转的损害。对于生活节奏紧张的今天，这个时间是耽误不起的。因此最好的办法就是直接更换电池。但是电动汽车的电池非常重，一般有十几公斤重，一般人很难独自更换，而且更换不小心也会对操作者带来伤害。即使是在专业的中转站，如果操作人员无法及时对电动汽车更换电池也必然会导致驾驶员的不满，严重阻碍了电动汽车的发展。随着新能源汽车的普及，汽车如何快速换电称为各主机厂难题，北汽投入300万元建设汽车的快换电站，该种投入高，难以普及。目前国内电动车换电局面混乱，各种换电方案难以同时兼顾换电快、投入低的效果。


技术实现要素：

[0003]
本发明的一个目的是要提供一种新能源汽车电池承载系统、更换工装和电池更换方法，以解决现有技术的不足，无需高精度机械手臂与复杂工装，对换电站需求大大减少，极大降低车辆对换电场所的依赖，换电精度要求低。
[0004]
本发明的另一个目的是要提供一种新能源汽车电池承载系统、更换工装和电池更换方法，可以兼顾省时与节省成本。
[0005]
特别地，本发明提供了一种新能源汽车电池承载系统，其包括：托盘、升降杆和控制单元，所述控制单元用于控制所述升降杆伸长或收缩；所述托盘通过升降杆垂直安装在车辆的底盘处，所述托盘上用于安装电池，所述升降杆被配置成具有工作状态和换电状态，当所述升降杆处于工作状态时，所述升降杆收缩，使得所述托盘位于所述底盘处；当所述升降杆处于换电状态时，所述升降杆伸长，使得所述托盘高度下降。
[0006]
可选地，所述升降杆处于换电状态时，所述升降杆伸长，所述托盘高度下降，所述托盘的底部与地面接触并支撑起所述车辆。
[0007]
可选地，所述托盘上表面设有定位槽和电池轮导轨，所述电池设有滚轮，所述滚轮卡接在所述定位槽中。
[0008]
可选地，所述电池的一侧设有定位销，另一侧相应位置设有定位孔。
[0009]
可选地，所述托盘的大小不大于所述底盘。
[0010]
本发明还提供了一种新能源汽车电池更换工装，用于辅助更换安装有如前所述的
新能源汽车电池承载系统的新能源汽车的电池，包括主体、起降臂和扶手，所述主体下部安装有若干个万向轮，所述主体的一侧面设有定位平面，所述起降臂可上下移动地安装在所述定位平面上，所述扶手安装在所述主体相对于所述定位平面的另一侧。
[0011]
可选地，所述起降臂内安装有电磁装置，所述主体内安装有用于为所述电磁装置供电的电源以及用于控制所述新能源汽车电池更换工装工作的控制装置，所述电磁装置与所述电源和控制装置电连接。
[0012]
本发明还提供了一种新能源汽车电池更换方法，用于更换安装有如前所述的新能源汽车电池承载系统的新能源汽车的电池，包括以下步骤：
[0013]
将新能源汽车停在硬质地面上；
[0014]
控制升降杆伸长，使得托盘高度降低；
[0015]
更换电池；
[0016]
控制升降杆收缩，使得托盘返回至底盘处。
[0017]
可选地，更换电池时，采用如前所述的新能源汽车电池更换工装辅助，包括以下步骤：
[0018]
将新能源汽车电池更换工装移动至新能源汽车旁，使定位平面朝向托盘；
[0019]
移动新能源汽车电池更换工装，使起降臂位于电池上部；
[0020]
启动控制装置，使起降臂通过电磁装置产生吸力将电池吸起；
[0021]
抬起起降臂，移动新能源汽车电池更换工装将电池移走。
[0022]
可选地，更换电池时，采用如前所述的新能源汽车电池更换工装辅助，包括以下步骤：
[0023]
启动控制装置，使起降臂通过电磁装置产生吸力将新电池吸起，
[0024]
将新能源汽车电池更换工装移动至新能源汽车旁，使定位平面朝向托盘，新电池对准旧电池；
[0025]
移动新能源汽车电池更换工装，使新电池将旧电池顶出。
[0026]
本发明提供的一种新能源汽车电池承载系统，包括：托盘、升降杆，所述托盘通过升降杆垂直安装在车辆的底盘处，所述托盘上用于安装电池，所述升降杆被配置成具有工作状态和换电状态，当所述升降杆处于工作状态时，所述升降杆收缩，使得所述托盘位于所述底盘处；当所述升降杆处于换电状态时，所述升降杆伸长，使得所述托盘高度下降，以便于进行更换电池。
[0027]
本发明提供的一种新能源汽车电池承载系统，在不换电的时候，电池托盘结构在车上托住电池，起到防护的作用。换电的时候，电池托盘下落，方便电池更换。
[0028]
本发明提供的一种新能源汽车电池更换工装，用于辅助更换安装有如前所述的新能源汽车电池承载系统的新能源汽车的电池，包括主体、起降臂和扶手，所述主体下部安装有若干个万向轮，所述主体的一侧面设有定位平面，所述起降臂可上下移动地安装在所述定位平面上，所述扶手安装在所述主体相对于所述定位平面的另一侧。当安装有如前所述的新能源汽车电池承载系统的新能源汽车停车后，升降杆下降，以使得其处于换电状态时，将新能源汽车电池更换工装移动至新能源汽车旁，通过起降臂将电池取出，再通过起降臂将充满电的电池放置入托盘上，完成电池的更换。
[0029]
本发明提供的一种新能源汽车电池更换方法，因为电池托盘装在车上，所以该种
换电方式将传统的“如何精准定位车，精准换电池，精准安装电池”变为“如何精准换电池”没有了换电场所对车辆定位精度的要求，大大减少了换电成本，节约了换电时间。
[0030]
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
[0031]
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
[0032]
图1是根据本发明一个实施例的一种新能源汽车电池承载系统的结构示意图；
[0033]
图2是根据图1所示的新能源汽车电池承载系统处于换电状态时的结构示意图；
[0034]
图3是根据图1所示的新能源汽车电池承载系统处于换电状态时的结构示意图；
[0035]
图4是根据图1所示的新能源汽车电池承载系统处于换电状态时的结构示意图；
[0036]
图5是根据图1所示的新能源汽车电池承载系统的电池的结构示意图；
[0037]
图6是根据图1所示的新能源汽车电池承载系统的电池的结构示意图；
[0038]
图7是根据图1所示的新能源汽车电池承载系统的电池的结构示意图；
[0039]
图8是根据图1所示的新能源汽车电池承载系统的托盘和升降杆的结构示意图；
[0040]
图9是根据本发明一个实施例的一种新能源汽车电池更换工装的结构示意图；
[0041]
图10是根据本发明一个实施例的一种新能源汽车电池更换工装更换电池时的示意图；
[0042]
图11是根据图10所示的新能源汽车电池更换工装更换电池时的局部放大示意图。
具体实施方式
[0043]
图1是根据本发明一个实施例的一种新能源汽车电池承载系统的结构示意图。图2是根据图1所示的新能源汽车电池承载系统处于换电状态时的结构示意图。下面结合图1-图2对本发明的一种新能源汽车电池承载系统进行详细说明。本发明提供的一种新能源汽车电池承载系统，一般性地，可以包括：托盘1、升降杆2和控制单元(图中未示出)。控制单元可以是车辆4的行车电脑(简称ecu)或其他的控制模块，控制单元还可以是单独为新能源汽车电池承载系统专门设置的控制芯片等。控制单元与升降杆2电连接，以用于控制升降杆2的伸长或收缩。托盘1通过升降杆2垂直安装在车辆4的底盘3处。托盘1的大小不大于底盘3。托盘1上用于安装电池5。升降杆2被配置成具有工作状态和换电状态，当升降杆2处于工作状态时，升降杆2收缩，使得托盘1位于底盘3处；当升降杆2处于换电状态时，升降杆2伸长，使得托盘1高度下降。本发明提供的一种新能源汽车电池承载系统，在不换电的时候，电池托盘1结构在车上托住电池5，起到防护的作用。换电的时候，电池托盘1下落，方便电池5更换。
[0044]
具体地，升降杆2可以采用液压升降杆、可伸缩的电动升降杆等等。升降杆2由车辆4的电池5或者备用电池供应能源。当升降杆2采用电池5供电时，控制单元控制升降杆2伸长，以使托盘1高度下降至预定位置后，将电池5取出后，升降杆2处于断电状态，并保持在预定位置处无法再行伸缩。当将新电池(需要注意的是，本申请中新电池并不是指全新的电
池，而是指即将更换上来的充满电的电池；本申请中旧电池是指车辆上即将被更换下去的电能被耗尽的电池)装配在托盘1上后，新电池再继续为升降杆2供电，以使得升降杆2可以再行收缩至工作状态。如图2所示，在一个具体的实施方式中，升降杆2处于换电状态时，升降杆2伸长，托盘1高度下降，托盘1的底部与地面接触并支撑起车辆4。托盘1的底部与地面接触，可以使得在更换电池时具有较大的可操作空间，以便于更换，同时使得升降杆2还可以起到千斤顶的作用。例如当车辆发生故障时，可以将升降杆2下降，以使得车辆被撑起，从而便于排查车辆的底盘故障、更换轮胎等等。当然地，托盘1下降后也可以是不接触地面或者是仅落在地面上而不起到支撑车辆的作用，此时，更换电池的可操作空间较小。升降杆2的结构强度和采用的材料可以是本领域技术人员根据实际需要自行设计。托盘1上还设置有用于与电池5的正负极电连接的触点或触片，使得当电池5装配到托盘1后，触点或触片与电池5的正负极电连接，以实现供电。当然地，触点或触片还可以是设置在其他位置，只要能够满足电池装配后的供电电路的接通即可。
[0045]
如图3和图4所示，当升降杆2伸长，托盘1高度下降，托盘1的底部与地面接触并支撑起车辆4。电池5随着托盘1下降，此时即可以进行电池的更换。在一个可选的实施方式中，如图5、图6和图7所示的电池结构，电池5设有滚轮51，滚轮51卡接在定位槽11(参见图8)中。电池5的一侧设有定位销52，另一侧相应位置设有定位孔53。可选地，在进行电池更换时，即可将新电池放置在旧电池的一侧，使得新电池的定位销52与旧电池的定位孔53相配合，即新电池的定位销52插入旧电池的定位孔53中，然后推动新电池，从而将旧电池从托盘1上顶出，顶出旧电池后，新电池即处于托盘1上，完成电池的更换。
[0046]
如图8所示，为新能源汽车电池承载系统的托盘和升降杆的结构示意图。在托盘1上表面设有定位槽11和电池轮导轨12。电池5设有滚轮51。滚轮51可以沿着电池轮导轨12上滑动，当滚轮51滑动至定位槽11位置时，滚轮51会卡接在定位槽11中，从而实现对电池装配位置的限定。电池轮导轨12和定位槽11的设置，可以起到电池的导向定位，降低电池安装的精度要求，减小了安装成本，且具有结构简单、成本低的优点。在一个具体的实施方式中，定位槽11和电池轮导轨12为网格状设置。电池轮导轨12的树两颗意识两个或多个。定位槽11的数量为两个。
[0047]
本发明提供的新能源汽车电池承载系统，在不换电的时候，电池托盘结构在车上托住电池，起到防护的作用。换电的时候，电池托盘下落，方便电池更换。本发明提供的新能源汽车电池承载系统，可以极大地降低车辆对换电场所的依赖，换电精度要求低，可以在普通公路、硬质地面上直接进行换电。因此，使得换电站的投入非常低，并具有换电快的优点。
[0048]
本发明提供的新能源汽车电池承载系统，电池托盘上和电池上具有特别的定位结构，使得方便更换电池。另外，可选地，电池还可以是模块化的电池。
[0049]
本发明提供的新能源汽车电池承载系统，托盘1的底部与地面接触，可以使得在更换电池时具有较大的可操作空间，以便于更换，同时使得升降杆2还可以起到千斤顶的作用。
[0050]
如图9所示，本发明还提供了一种新能源汽车电池更换工装，以用于辅助更换安装有上述新能源汽车电池承载系统的新能源汽车的电池。新能源汽车电池更换工装一般地，可以包括主体100、起降臂200和扶手300。主体100下部安装有若干个万向轮101。主体100的一侧面设有定位平面102。起降臂200可上下移动地安装在定位平面102上。扶手300安装在
主体100相对于定位平面102的另一侧。当安装有如前所述的新能源汽车电池承载系统的新能源汽车停车后，升降杆2下降，以使得其处于换电状态时，将新能源汽车电池更换工装移动至新能源汽车旁，通过起降臂200将电池5取出，再通过起降臂200将充满电的电池放置入托盘1上，完成电池5的更换。
[0051]
具体地，如图10和图11所示，万向轮101的数量为4个，使得使用者可以推着扶手300自由地移动新能源汽车电池更换工装。定位平面102垂直于地平面，当新能源汽车电池更换工装移动至新能源汽车旁时，定位平面102抵靠在托盘1的侧边，以实现新能源汽车电池更换工装的定位。当定位平面102完全抵靠在托盘1的侧边时，即新能源汽车电池更换工装已移动到需要的位置，可以进行电池的更换了。起降臂200用于抓取电池5，当起降臂200抓牢电池5后，通过控制起降臂200向上移动，即可将电池拿起，然后移动新能源汽车电池更换工装，即可实现对电池的转移。
[0052]
在一个具体的实施方式中，起降臂200内安装有电磁装置(图中未示出)，主体100内安装有用于为电磁装置供电的电源(图中未示出)以及用于控制新能源汽车电池更换工装工作的控制装置(图中未示出)。电磁装置与电源和控制装置电连接。其工作原理为：当起降臂200移动并位于电池上方时，控制装置控制电磁装置供电接通，电磁装置产生磁场，从而将电池5吸起，电池5在磁场的作用下吸附在起降臂200下方，即可通过移动新能源汽车电池更换工装实现对电池的转移。当然地，起降臂200还可以是通过其他的方式对电池进行抓取转移，例如可收缩的机械手等，其抓取方式可以是本领域技术人员根据需要自由设计的。
[0053]
本发明还提供了一种新能源汽车电池更换方法，用于更换安装有如前所述的新能源汽车电池承载系统的新能源汽车的电池，包括以下步骤：
[0054]
s1、将新能源汽车停在硬质地面上；
[0055]
s2、控制升降杆2伸长，使得托盘1高度降低；
[0056]
s3、更换电池5；
[0057]
s4、控制升降杆2收缩，使得托盘1返回至底盘3处。
[0058]
具体地，通过控制单元控制升降杆2的伸长和收缩。更换电池时可以采用新电池将旧电池顶出的方式进行更换，也可以是采用将旧电池取出去后，再放置新电池至托盘1上的方式进行更换。
[0059]
在一个具体的实施方式中，可以采用如前所述的新能源汽车电池更换工装进行辅助更换，具有便于操作，需要人员少，更换电池更加快速的优点。具体包括以下步骤：
[0060]
s10、将新能源汽车电池更换工装移动至新能源汽车旁，使定位平面102朝向并抵靠在托盘1的侧边。
[0061]
s20、移动新能源汽车电池更换工装，使起降臂200位于电池5上部。
[0062]
s30、启动控制装置，使起降臂200通过电磁装置产生吸力将电池5吸起。
[0063]
s40、抬起起降臂200，移动新能源汽车电池更换工装将电池5移走。
[0064]
然后再使用新能源汽车电池更换工装将新电池安装在托盘1，完成对电池的更换。
[0065]
在另一个具体的实施方式中，更换电池5时，可以采用如前所述的新能源汽车电池更换工装辅助，包括以下步骤：
[0066]
s100、启动控制装置，使起降臂200通过电磁装置产生吸力将新电池吸起，
[0067]
s200、将新能源汽车电池更换工装移动至新能源汽车旁，使定位平面102朝向托盘
1，新电池对准旧电池；
[0068]
s300、移动新能源汽车电池更换工装，使新电池将旧电池顶出。
[0069]
然后将旧电池拿走，即可完成对电池的更换。
[0070]
本发明提供的一种新能源汽车电池更换方法，因为电池托盘装在车上，所以该种换电方式将传统的“如何精准定位车，精准换电池，精准安装电池”变为“如何精准换电池”没有了换电场所对车辆定位精度的要求，大大减少了换电成本，节约了换电时间。
[0071]
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

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