车体的换电检测系统、换电控制系统及方法与流程

本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种车体的换电检测系统、换电控制系统及方法。

背景技术：

随着新能源车技术发展加上国家政策扶持，电动汽车发展迅速，电动车产量逐年增加。但是，电池一直是阻碍电动汽车发展的一个主要问题。由于整车空间限制和电池模块本身的技术制约，当前纯电动汽车的一次充电行驶里程还无法满足实际的使用需求。为了解决这个问题，电池快换模式的电动汽车越来越多受到关注，现有技术中对此类汽车的换电控制方法存在较多的安全隐患。换电过程中车体必须由外部进行供电，以使车体上的换电控制器及相关传感器能够正常工作，现有技术中通常采用外接电源的方式进行供电，这会导致换电流程复杂，自动化程度低，以及现场走线较多存在较大安全隐患的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中电动汽车的换电流程复杂、自动化程度低且存在较大安全隐患的缺陷，提供一种换电时由外部换电设备进行无线能量传输进行供电的车体的换电检测系统、换电控制系统及方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供了一种车体的换电检测系统，所述车体上设有电池固定装置，所述电池固定装置用于安装电池包，其特点在于，所述车体的换电检测系统包括整车控制器、电池位置检测器、次级模块和次能量传输头，所述次能量传输头与外部的换电设备无线连接，所述电池位置检测器设于所述电池固定装置上，所述电池位置检测器用于采集所述电池包的位置信息并发送至所述次级模块和所述整车控制器，所述整车控制器用于控制所述车体的断电与通电，所述次级模块用于接收所述位置信息并发送至所述次能量传输头，所述次能量传输头用于将所述位置信息发送至所述换电设备，所述次能量传输头还用于通过所述换电设备获取电能，所述电能用于在所述车体断电后为所述车体的换电检测系统供电。

本方案中，通过外部的换电设备完成电池包至电池固定装置上的拆卸与安装，换电过程中由整车控制器控制车体的断电与通电，在进行换电前先断电，随后车体的换电检测系统由外部的换电设备进行无线供电。外部换电设备通过接收电池位置检测器采集电池包的位置信息控制电池包至电池固定装置的拆卸与安装，从而实现整个换电功能。

本方案中，次能量传输头与外部的换电设备无线连接，二者之间的电能和信号均通过无线传输。换电过程中车体被断电，此时通过次能量传输头能够从外部的换电设备获取电能，供整个车体的换电检测系统使用，以完成整个换电流程。本方案中换电时由外部换电设备进行无线能量传输至次能量传输头进行供电，避免了由于采用外接电源的方式进行供电导致现场走线较多存在较大安全隐患的问题，提高了换电过程的安全性，简化了整个换电流程，同时提高了整个换电过程的自动化程度及换电效率。

较佳地，所述次级模块包括信号采集单元和信号发射单元，所述次能量传输头包括电能获取单元；所述信号采集单元用于接收所述电池位置检测器采集的所述电池包的位置信息，所述信号发射单元用于将所述位置信息发送至所述次能量传输头，所述电能获取单元用于获取所述换电设备传输的电能。

较佳地，所述电池固定装置上设有锁槽，所述电池位置检测器包括上升到位传感器，所述上升到位传感器设于所述锁槽后端的所述电池固定装置上，所述上升到位传感器用于检测所述电池包的锁轴是否进入所述锁槽中。

较佳地，所述锁槽内设有锁定点，所述电池位置检测器还包括锁紧到位传感器，所述锁紧到位传感器设于所述锁定点对应的所述电池固定装置上，所述锁紧到位传感器用于检测所述电池包的锁轴是否到达所述锁定点。

较佳地，所述电池固定装置上还设有锁连杆，所述锁连杆上设有锁舌，所述锁舌用于进入所述锁槽内锁定所述电池包，所述锁舌内设有感应磁钢，所述电池位置检测器还包括落锁传感器，所述落锁传感器用于感应所述感应磁钢并将感应的结果发送至所述整车控制器。

本方案中，落锁传感器用于检测电池包是否已与电池固定装置锁定，锁定后发送信号通知外部换电设备撤离，电池包安装已完成，此时整车控制器也可以控制车体接通电源。

较佳地，所述上升到位传感器还用于检测进入所述锁槽后端内所述电池包的锁轴上的定位磁钢，所述上升到位传感器还用于将检测结果发送至所述次级模块，所述换电设备还用于根据所述上升到位传感器的检测结果判断所述电池包是否上升到位。

本方案中，上升到位传感器用于检测电池包的锁轴是否进入所述锁槽中，如果进入，说明电池包上升已经到位，此时外部换电设备在接收到上升到位传感器检测到的该位置信息后，根据该位置信息停止电池包的进一步上升。

较佳地，所述锁紧到位传感器还用于发送检测结果至所述次级模块，所述换电设备还用于根据所述锁紧到位传感器的检测结果判断所述电池包是否锁紧。

本方案中，换电设备控制电池包到达了一定的上升高度后会进一步带动电池包水平移动至锁定位置，即锁槽内的锁定点，锁紧到位传感器检测到电池包的锁轴到达锁定点时发送通知信号，此时外部换电设备停止水平移动。

较佳地，所述车体的换电检测系统还包括换电传感器，所述换电传感器用于检测所述换电设备上的感应磁钢并在感应到时发送换电信号至所述整车控制器，所述整车控制器用于在收到所述换电信号后断掉所述车体的电源。

本方案中，整车控制器用于通过换电传感器获知何时切断车体的电源，以启动后续换电流程。

本发明还提供一种换电控制系统，其特点在于，包括换电设备控制系统和前述的车体的换电检测系统；所述换电设备控制系统包括主级模块、主能量传输头和换电控制器；所述主能量传输头用于向所述次能量传输头传输电能，所述主能量传输头还用于将从所述次能量传输头接收的所述位置信息发送至所述主级模块；所述主级模块用于将接收的所述位置信息发送至所述换电控制器；所述换电控制器用于接收所述位置信息并向所述换电设备发送执行指令。

本方案中，换电控制系统控制整个换电过程，包括换电设备控制系统和车体的换电检测系统，换电设备控制系统设置于换电设备上。换电过程中，换电设备控制系统通过无线电能传输为车体的换电检测系统供电，车体的换电检测系统通过电池位置检测器获取电池包在换电过程中各个阶段的位置信息并将这些信息通过无线传输发送至换电设备控制系统，由换电设备控制系统根据接收到的电池包在各个阶段的位置信息控制换电设备进行不同的操作，从而完成整个换电过程。本方案提高了换电过程的安全性，简化了整个换电流程，同时提高了对换电设备控制的准确性及自动化程度，进而提高了换电效率。

本发明还提供一种换电控制方法，其特点在于，基于前述的换电控制系统实现，所述换电控制方法包括以下步骤：

S₁、所述整车控制器控制所述车体断电；

S₂、所述主能量传输头向所述次能量传输头传输电能；

S₃、所述电池位置检测器采集所述电池包的位置信息并发送至所述次级模块；

S₄、所述次级模块接收所述位置信息并发送至所述次能量传输头；

S₅、所述次能量传输头将所述位置信息发送至所述主能量传输头；

S₆、所述主能量传输头将所述位置信息发送至所述主级模块；

S₇、所述主级模块将所述位置信息发送至所述换电控制器；

S₈、所述换电控制器接收所述位置信息并向所述换电设备发送执行指令。

本发明的积极进步效果在于：本发明提供的车体的换电检测系统、换电控制系统及方法实现了在换电过程中由换电设备通过无线能量传输为车体的换电检测系统进行供电，避免了由于采用外接电源的方式进行供电导致现场走线较多存在较大安全隐患的问题。本发明提高了换电过程的安全性，简化了整个换电流程，同时提高了对换电设备控制的准确性及自动化程度，进而提高了换电效率。

附图说明

图1为本发明实施例1的车体的换电检测系统的示意图。

图2为本发明实施例2的换电控制系统的示意图。

图3为本发明实施例3的换电控制方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

如图1所示，一种车体的换电检测系统1，其中所述车体上设有电池固定装置(图中未示出)，所述电池固定装置用于安装电池包，电池固定装置上设有锁槽和锁连杆，锁槽内设有锁定点，锁连杆上设有锁舌，锁舌用于进入锁槽内锁定电池包，锁舌内设有感应磁钢。车体的换电检测系统1包括整车控制器13、换电传感器14、电池位置检测器10、次级模块11和次能量传输头12。次能量传输头12与外部的换电设备采用无线连接。电池位置检测器10设于电池固定装置上，用于采集电池包的位置信息并发送至次级模块11和整车控制器13。整车控制器13用于控制车体的断电与通电。换电传感器14用于检测换电设备上的感应磁钢并在感应到时发送换电信号至整车控制器13，整车控制器13用于在收到换电信号后断掉车体的电源。次级模块11用于接收电池位置检测器10采集的位置信息并发送至次能量传输头12，次能量传输头12用于将位置信息发送至换电设备，次能量传输头12还用于通过换电设备获取电能，该电能用于在车体断电后为车体的换电检测系统1供电。

本实施例中，电池固定装置可以为车体上安装电池的框架结构也可以为车体上用于固定电池的板状结构。

本实施例中，次级模块11包括信号采集单元111和信号发射单元112；次能量传输头12包括电能获取单元121。其中，信号采集单元111用于接收电池位置检测器10采集的电池包的位置信息，信号发射单元112用于将位置信息发送至次能量传输头12，电能获取单元121用于获取换电设备传输的电能。

本实施例中，电池位置检测器10包括上升到位传感器101、锁紧到位传感器102和落锁传感器103。

其中，上升到位传感器101设于锁槽后端的电池固定装置上，锁紧到位传感器102设于锁定点对应的电池固定装置上。上升到位传感器101用于检测电池包的锁轴是否进入锁槽中以及检测进入锁槽后端内电池包的锁轴上的定位磁钢，上升到位传感器101还用于将检测结果发送至次级模块11，换电设备用于根据该检测结果判断电池包是否上升到位。本实施例中，当上升到位传感器101检测到进入锁槽后端内电池包的销轴上的定位磁钢时会发送上升到位信号，该信号用于通知换电设备停止上升电池包。

本实施例中，锁紧到位传感器102用于检测电池包的锁轴是否到达锁定点，锁紧到位传感器102还用于发送检测结果至次级模块11，换电设备还用于根据该检测结果判断电池包是否锁紧。具体为，当换电设备控制电池包到达了一定的上升高度后会进一步带动电池包水平移动至锁定位置，即锁槽内的锁定点，锁紧到位传感器102检测到电池包的锁轴到达锁定点时会发送锁紧到位信号，此时外部换电设备会停止移动。

本实施例中，落锁传感器103用于感应锁舌内的感应磁钢，并将感应的结果发送至次级模块11。具体为，在换电设备接收到锁紧到位信号停止移动后，锁舌将落下锁定电池包的锁轴，安装在电池固定装置上的落锁传感器103检测到锁舌上的感应磁钢后说明电池包已与电池固定装置锁定，锁定后发送落锁信号通知外部换电设备撤离，电池包安装已完成，此时整车控制器13也可以控制车体接通电源。

本实施例中，通过外部的换电设备完成电池包至电池固定装置上的拆卸与安装，换电过程中由整车控制器13控制车体的断电与通电，在进行换电前换电传感器14检测换电设备上的感应磁钢并在感应到时发送换电信号至整车控制器13，整车控制器13在收到换电信号后断掉车体的电源，随后车体的换电检测系统1由外部的换电设备进行无线供电。外部换电设备通过接收电池位置检测器10采集电池包的位置信息控制电池包至电池固定装置的拆卸与安装，从而实现整个换电功能。

本实施例中，次能量传输头12与外部的换电设备采用无线连接，二者之间的电能和信号均通过无线传输。换电过程中车体被断电，此时通过次能量传输头12能够从外部的换电设备获取电能，供整个车体的换电检测系统1使用，完成整个换电流程。本实施例中换电时由外部换电设备进行无线能量传输至次能量传输头12进行供电，避免了由于采用外接电源的方式进行供电导致现场走线较多存在较大安全隐患的问题，提高了换电过程的安全性，简化了整个换电流程，同时提高了整个换电过程的自动化程度及换电效率。

实施例2

如图2所示，一种换电控制系统，包括换电设备控制系统2和实施例1中的车体的换电检测系统1。换电设备控制系统2包括主级模块21、主能量传输头22和换电控制器20。主能量传输头22用于向次能量传输头12传输电能，主能量传输头22还用于将从次能量传输头12接收的位置信息发送至主级模块21，主级模块21用于将接收的位置信息发送至换电控制器20，换电控制器20用于接收位置信息并向换电设备发送执行指令。

本实施例中，换电控制系统控制整个换电过程，换电设备控制系统2设置于换电设备上。换电过程中，换电设备控制系统2通过无线电能传输为车体的换电检测系统1供电，车体的换电检测系统1通过电池位置检测器10获取电池包在换电过程中各个阶段的位置信息并将这些信息通过无线传输发送至换电设备控制系统2，由换电设备控制系统2根据接收到的电池包在各个阶段的位置信息控制换电设备进行不同的操作，提高了换电过程中电池包与电池固定装置对位的准确性，进而完成整个换电过程。本实施例提高了换电过程的安全性，简化了整个换电流程，同时提高了对换电设备控制的准确性及自动化程度，进一步提高了换电效率。

实施例3

如图3所示，一种换电控制方法，该方法基于实施例2的换电控制系统实现，包括以下步骤：

步骤S101、换电传感器14检测换电设备上的感应磁钢，若检测到则发送换电信号至整车控制器13，整车控制器13控制车体断掉电源；

步骤S102、主能量传输头22向次能量传输头12无线传输电能，以实现对车体的换电检测系统1的供电；

步骤S103、换电设备带动电池包垂直上升，上升到位传感器101检测电池包的锁轴是否进入锁槽中以及检测进入锁槽后端内电池包的锁轴上的定位磁钢，检测到后发送上升到位信号至次级模块11，次级模块11接收该信号并发送至次能量传输头12，次能量传输头12将该信号通过无线传输发送至主能量传输头22，主能量传输头22将该信号发送至主级模块21，主级模块21将该信号发送至换电控制器20，换电控制器20根据该信号通知换电设备停止上升电池包；

步骤S104、换电设备带动电池包水平移动至锁定位置，即锁槽内的锁定点，锁紧到位传感器102检测电池包的锁轴是否到达锁定点，若到了则发送锁紧到位信号至次级模块11，次级模块11接收该信号并发送至次能量传输头12，次能量传输头12将该信号通过无线传输发送至主能量传输头22，主能量传输头22将该信号发送至主级模块21，主级模块21将该信号发送至换电控制器20，换电控制器20根据该信号通知外部换电设备停止移动；

步骤S105、落锁传感器103检测到锁舌上的感应磁钢，发送落锁信号至次级模块11，次级模块11接收该信号并发送至次能量传输头12，次能量传输头12将该信号通过无线传输发送至主能量传输头22，主能量传输头22将该信号发送至主级模块21，主级模块21将该信号发送至换电控制器20，换电控制器20根据该信号通知外部换电设备撤离，电池包安装已完成；

步骤S106、整车控制器13控制车体接通电源。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。