本发明属于电动汽车更换电池领域，涉及一种带有电池暂存架的换电机器人及其换电方法。
背景技术：
环境污染和石油资源不足是目前汽车行业发展的瓶颈。在此背景下，新能源纯电动汽车应运而生。所谓纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电池驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。虽然纯电动汽车使用的是清洁能源，但由于目前电池技术的局限性，使得纯电动汽车的续航能力有限，因此，需要纯电动汽车及时地充电或换电池。
对于充电方式，主要有快速充电和充电桩两种。快速充电技术可以在短时间内充满电池电量，但严重损害了电池的寿命；而对于充电桩技术，由于电动汽车及电池标准不统一，需要设计专车充电桩，严重降低了充电桩的使用效率。
对于换电方式，需要建立一个包括换电机器人、充电架、充电机等设备的换电站，将电动汽车用完的电池通过换电机器人取出并放入充电架进行充电，并将充满电的电池放入电动汽车内，满足电动汽车的续航要求。
目前，电动汽车为了使续航能力能达到300公里之上，通常电池的重量要大于300公斤。如果换电机器人在汽车和充电机之间来回多次行走，浪费大量时间在行走过程中，导致换电时间长，车辆等待时间长，车辆利用率低，换电设备利用率低等问题，因此，研制一种可在换电机器人上携带电池的暂存架及兼容架机构变得极其迫切和必要。
技术实现要素：
为了解决现有的换电机器人因需要多次行走而导致的换电效率低的技术问题，本发明提供一种带有电池暂存架的换电机器人及其换电方法。
本发明的技术解决方案是：一种带有电池暂存架的换电机器人，包括换电机器人本体，其特殊之处在于：还包括位于换电机器人本体一侧的电池暂存架；所述电池暂存架包括在竖直方向上分层设置的多个大电池架、小电池架和大小电池兼容架；
所述大电池架包括电池固定板，电池固定板朝向换电机器人本体的一端为电池入口，与电池入口相对的另一端设置有位于中间的电池挡块和位于边缘的电池安全锁；
所述小电池架包括电池固定板，电池固定板朝向换电机器人本体的一端为电池入口，电池固定板的中部中间位置设置有电池挡块，电池固定板的中部边缘位置设置有电池安全锁；
所述大小电池兼容架包括电池固定板，电池固定板朝向换电机器人本体的一端为电池入口，与电池入口相对的另一端设置有位于中间的电池挡块和位于边缘的电池安全锁；电池固定板的中部边缘位置也设置有电池安全锁。
较佳的，上述大电池架位于电池暂存架的底层，所述小电池架位于电池暂存架的中层，所述大小电池兼容架位于电池暂存架的上层。大电池重量较大，优先将其置于底层可以减少动力消耗，提高换电效率。大小电池兼容架的使用频率较低，因此将其置于上层。
较佳的，上述大电池架、小电池架和大小电池兼容架的电池固定板的板面上设置有多排滚轮，方便电池在电池固定板上的移动。
较佳的，上述带有电池暂存架的换电机器人还包括背负式电器板；所述背负式电器板在换电机器人本体的另一侧竖直设置；所述背负式电器板上安装换电机器人的电器控制元器件。
较佳的，上述电器控制元器件包括运动控制器、交流接触器、开关电源、空开、继电器、伺服驱动器、端子排和分线器。
本发明还提供一种基于带有电池暂存架的换电机器人的换电方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：
1】将换电机器人移动至充电柜；
2】换电机器人本体从充电柜上取出充满电的大电池和/或小电池放入位于换电机器人本体一侧的电池暂存架：取出的充满电的大电池放入大电池架或者大小电池兼容架；取出的充满电的小电池放入小电池架或者大小电池兼容架；保持至少一个大电池架或者大小电池兼容架为空置状态；
3】将装载有充满电的电池的换电机器人移动至待换电车辆；
4】换电机器人本体从待换电车辆上取出空电的大电池放入电池暂存架上的空置的大电池架或者大小电池兼容架；
5】换电机器人本体从电池暂存架上取出充满电的大电池放入待换电车辆；
6】换电机器人本体从待换电车辆上取出空电的小电池放入电池暂存架上的空置的大电池架或者大小电池兼容架；
7】换电机器人本体从电池暂存架上取出充满电的小电池放入待换电车辆；
8】重复执行步骤4-7】，直至将待换电车辆上的所有空电电池更换为充满电的电池；
9】将装载有空电电池的换电机器人移动至充电柜；
10】换电机器人本体从电池暂存架上取出空电电池放入充电柜。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明将暂存架布置在换电机器人结构本体内，提前将充满电的电池存入暂存架，在对车辆进行换电时取出耗尽电池就放入暂存架中的空位，然后取出暂存架中的满电电池放入车辆，避免了换电机器人在车辆和充电设备之间的来回运动，节约大量时间，从而提升换电效率。
(2)本发明的暂存架结构采用模块化设计，方便快速更换，可以应对各种车型不同数量和外形尺寸的电池更换需求。
(3)本发明采用背负式电器板采用所需空间尺寸更小的电器板代替电器柜，内置在换电机器人本体内，大大减少了原有电器柜占用的空间，也省去了布置在其他位置时拖链或桥架占用的空间，同时也完全避免了线缆、拖链的安装布置和调试检查工作，提高了电器设备的安装、调试、检修效率，保障了整个换电机器人的稳定运行。
(4)本发明通过设置背负式电器板结构，优化了暂存架和兼容架导致设备重心偏暂存架一侧的问题。
(5)本发明通过设置背负式电器板，使其与换电机器人内部电器设备之间的接线变短，线路抗干扰能力增强，信号传输稳定，同时距离近也给换电机器人的检修带来极大的便利。
附图说明
图1为本发明带有电池暂存架的换电机器人的较佳实施例结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明提供了一种带有电池暂存架的换电机器人，本发明较佳实施例的结构包括换电机器人本体3，在换电机器人本体3的两侧对称设置背负式电器板2和电池暂存架1，保持换电机器人的重心稳定。其中，电池暂存架1由三个大电池架11、两个小电池架12、一个大小电池兼容架13构成。
大电池架用于存放大电池，其结构包括电池固定板4，电池固定板朝向换电机器人本体的一端为电池入口5，与电池入口5相对的另一端设置有位于中间的电池挡块6和位于边缘的电池安全锁7；电池安全锁7用于电池的锁止固定。
小电池架用于存放小电池，其结构与大电池架的不同之处在于：电池挡块安装于电池固定板的中部中间位置，电池安全锁安装于电池固定板的中部边缘位置。
大小电池兼容架既可以用于存放大电池也可以用于存放小电池，其结构与大电池架的不同之处在于：电池固定板的端部边缘位置和中部边缘位置均设置有电池安全锁，对尺寸不同的大电池和小电池均可以进行固定锁止。
背负式电器板2上安装换电机器人的电器控制元器件，具体包括：运动控制器、交流接触器、开关电源、空开、继电器、伺服驱动器、端子排、分线器等。
此外，本发明还提供一种使用带有电池暂存架的换电机器人进行换电的方法，其原理在于：将满电电池预先放入暂存架中，暂存架中多余一个空位用来周转，这样可以从汽车取出空电电池放入暂存架，立刻从暂存架取出满电电池放入汽车，取走的满电电池暂称位变成空位后可以用来存放接下来从汽车取出的空电电池，大小电池衔接时用兼容架即可，依次执行，即可快速实现整个换电过程。具体而言，该换电方法可以采用以下实施步骤：
1、换电机器人从充电机取出充满电的大电池3块，其中2块放入2个大电池架，1块放入兼容架，空余1个大电池架；
2、换电机器人从充电机取出充满电的小电池2块，放入2个小电池架；
3、换电机器人从汽车取出第一块空电大电池，放入空余大电池架；
4、换电机器人从放置满电大电池的大电池架中取出满电大电池，放入汽车；
5、换电机器人从汽车取出第二块空电大电池，放入步骤4的大电池架；
6、换电机器人从放置满电大电池的大电池架中取出满电大电池，放入汽车；
7、换电机器人从汽车取出第三块空电大电池，放入步骤6的大电池架；
8、换电机器人从大小电池兼容架取出满电大电池放入汽车；
9、换电机器人从汽车取出第一块空电小电池，放入步骤8的大小电池兼容架；
10、换电机器人从放置满电小电池的小电池架取出满电小电池，放入汽车；
11、换电机器人从汽车取出第二块空电小电池，放入步骤10的小电池架；
12、换电机器人从放置满电小电池的小电池架取出满电小电池，放入汽车；
13、换电机器人将暂存架和兼容架上的大小电池放入充电机进行充电。