车辆换电系统的制作方法

本申请涉及电动汽车的充换电技术领域，尤其涉及电动汽车的车辆换电系统。

背景技术：

随着传统化石能源消耗所带来的供应压力以及尾气污染，传统燃油汽车的发展进入了迟滞期。针对于此，出于对绿色能源前景的看好，节能环保的电动汽车在近几年呈现出井喷式发展。目前，在电动汽车开发过程中，由于受到当前电池技术的限制，电池容量不足及充电时间较长是现阶段不可回避的问题。为解决此类技术问题，一方面，加大了对电池技术自身的研发投入；另一方面，也加大了对电池周边技术的开发。例如，电池更换即为一种极速、方便、安全的办法。

具体而言，换电（也即电池更换）是指电动汽车通过换电设备将车辆上装载的亏电动力电池卸下，并将另一组满电动力电池装载至电动汽车的补能方式。作为换电系统的一种，换电站是为电动汽车的动力电池实现换电的场所，其可选地具有充电、热管理、通信、监控等功能。对于一套成熟的换电系统而言，其通常至少应包括电池仓、接驳机构、换电平台（涵盖换电装置）以及电池转运装置。因而需在有限的空间内提供尽可能紧凑的优化设计来满足其功能的集成性，也即满足前述装置在有限空间内的布置，且所述的紧凑性结构设计应在水平面与竖直方向上均有所体现。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供了一种车辆换电系统，从而有效解决了或者至少缓解了现有技术中存在的上述问题和其他方面的问题中的一个或多个。

为实现本申请的目的，根据本申请的一个方面，提供一种车辆换电系统，其包括：换电平台，其用于为换电车辆提供停靠与换电操作区域；电池仓，其设置在所述换电平台的一侧或两侧，用于储存及为电池充电；接驳机构，邻近所述电池仓设置，并用于从所述电池仓取出电池或向所述电池仓放入电池；以及叉臂式传输装置，其能够沿竖向发生升降运动；所述叉臂式传输装置具有设置在所述接驳机构下方的基部；以及能够相对于所述基部朝向或背离所述换电平台发生往复运动来传输电池的可伸缩叉臂。

可选地，所述换电平台的最低安装位置低于所述电池仓、所述接驳机构及所述叉臂式传输装置三者的最低安装位置；且换电装置设置于所述换电平台的底部。

可选地，所述电池仓沿所述可伸缩叉臂的往复运动方向布置在所述接驳机构的一侧或两侧。

可选地，在所述电池仓布置在所述接驳机构的一侧时，所述电池仓布置在所述接驳机构背离所述换电平台的一侧。

可选地，在所述电池仓布置在所述接驳机构的两侧时，在所述接驳机构朝向所述换电平台的一侧的所述电池仓下方设置通行空间，所述通行空间的最低高度大于所述叉臂式传输装置在上升状态的高度及电池厚度之和。

可选地，还包括滚轮式传输装置，其设置在所述叉臂式传输装置与所述换电平台之间，并用在所述叉臂式传输装置与所述换电平台之间传输电池。

可选地，所述叉臂式传输装置的基部设置悬挂链机构，所述叉臂式传输装置通过所述悬挂链机构沿竖向发生升降运动。

可选地，所述接驳机构包括至少两个立柱以及架设在所述至少两个立柱之间的横梁；在所述立柱内侧设置支承件、连接至所述支承件的链条及用于引导所述链条沿竖向升降运动的导轨；其中，在所述叉臂式传输装置沿竖向下降时，所述叉臂式传输装置的可伸缩叉臂上承载的电池转移至由所述立柱内侧的支承件承载。

可选地，所述接驳机构底部还设置滑轨，所述接驳机构的立柱沿所述滑轨往复运动来对准所述电池仓。

可选地，电池在所述电池仓、所述接驳机构、所述叉臂式传输装置及所述换电平台上的车辆上具有一致的布置方向。

根据本申请的车辆换电系统，通过设置叉臂式传输装置，使其相对于布置在接驳机构处的基部朝向或背离换电平台发生往复运动来传输电池，由此一方面省却了传统转运装置中转运车及滚轮，另一方面，自身结构的低高度允许其承载电池直接进入车辆底部，从而还可省却对车辆的提升装置，这将大幅度降低换电系统的成本，且减小了换电系统的竖向及横向尺寸，有助于进一步改善其结构空间的紧凑性。

附图说明

图1是本申请的换电系统的一个实施例的第一视角示意图。

图2是本申请的换电系统的一个实施例的第二视角示意图。

图3是本申请的换电系统的另一个实施例的示意图。

图4是本申请的换电系统的又一个实施例的示意图。

具体实施方式

首先，应当知道的是，为便于描述本申请的实施例中的部分结构的设置方向与位置关系，文中引入纵向x、横向y及竖向z来作为坐标系，该坐标系旨在简洁清晰地描述本申请的实施例，而非用于构造特定的方位限制。在此前提下，引入的x、y、z方向可应用换电平台来进行定向，例如换电平台的长度延伸方向为纵向x，换电平台的宽度延伸方向为横向y，且换电平台的高度延伸方向为竖向z。在下文中引用前述定向方式仅处于便利的目的，其并非构成专用的限定。

其次，对于在本文所提及的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，本申请仍然允许在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或者删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本申请的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的零部件和特征在同一附图中可能仅在一处或若干处进行标示。

首先参见图1至图2，在此提供了车辆换电系统100的一个实施例。该实施例中的车辆换电系统100包括用于为换电车辆300提供停靠与换电操作区域的换电平台110、用于储存及为电池200充电的电池仓120以及用于从电池仓120取出电池200或向电池仓120放入电池200的接驳机构130。在该实施例中的接驳机构130及电池仓120均布置在换电平台110的同一侧，且接驳机构130布置在二者之间。此外，该车辆换电系统100还包括叉臂式传输装置140，其具有基部141以及能够相对基部141朝向或背离换电平台110发生往复运动来传输电池200的可伸缩叉臂142。其中，基部141布置在接驳机构130的下方，以便将电池运送至接驳机构，使得接驳机构将电池提升至放入电池仓120；或者以便其将电池从接驳机构取出，并送入车辆下方。另外，该叉臂式传输装置140还能够沿竖向发生升降，以便其在下降状态时不与车辆下的电池或接驳机构上的电池发生剐蹭，而在上升状态时能够按照期望的来承载电池。

在此种布置下，一方面可使用叉臂式传输装置来替代传统转运装置中转运车及滚轮；另一方面，叉臂式传输装置自身结构的低高度也允许其承载电池直接进入车辆底部，从而还可省却对车辆的提升装置。这将大幅度降低换电系统的成本，且减小了换电系统的竖向及横向尺寸，有助于进一步改善其结构空间的紧凑性。

参见图3，其示出了车辆换电系统100的另一个实施例。该实施例中的车辆换电系统100同样包括换电平台110、电池仓以及接驳机构。与前述实施例的主要不同之处在于，该实施例中具有两个接驳机构130a、130b及两组电池仓120a、120b。其中，接驳机构130a及电池仓120a布置在换电平台110的第一侧，且接驳机构130a布置在二者之间；而接驳机构130b及电池仓120b布置在换电平台110的第二侧，且接驳机构130b布置在二者之间。类似地，该车辆换电系统100还包括两组叉臂式传输装置140a、140b，以便在两组接驳机构与换电平台之间分别执行转运电池的功能。该两组叉臂式传输装置140a、140b分别具有基部141a、141b以及能够相对基部141a、141b朝向或背离换电平台110发生往复运动来传输电池200的可伸缩叉臂142a、142b。其中，该两个基部141a、141b分别布置在接驳机构130a、130b的下方，以便将电池运送至接驳机构，使得接驳机构分别将电池提升至放入电池仓120a、120b；或者以便其将电池从接驳机构取出，并送入车辆下方。另外，该叉臂式传输装置140a、140b均能够沿竖向发生升降，以便其在下降状态时不与车辆下的电池或接驳机构上的电池发生剐蹭，而在上升状态时能够按照期望的来承载电池。此种布置下的车辆换电系统同样能够大幅度降低换电系统的成本，且减小了换电系统的竖向及横向尺寸，有助于进一步改善其结构空间的紧凑性。

参见图4，其示出了车辆换电系统100的又一个实施例。该实施例中的车辆换电系统100同样包括换电平台110、电池仓以及接驳机构130。与前述实施例的主要不同之处在于，该实施例中具有两组电池仓120a、120b。其中，接驳机构130及两组电池仓120a、120b均布置在换电平台110的同一侧，且接驳机构130布置两组电池仓120a、120b之间。也即，一组电池仓120a布置在接驳机构130背离换电平台110的一侧，另一组电池仓120b布置在接驳机构130朝向换电平台110的一侧。此时，考虑到电池传输距离较长，仅仅依靠叉臂式传输装置140可能难以完成过长距离的电池传输。因此，可在该车辆换电系统100中同时设置叉臂式传输装置140以及滚轮式传输装置150。该滚轮式传输装置150可设置在叉臂式传输装置140与换电平台110之间，并用在叉臂式传输装置140与换电平台110之间传输电池200。而叉臂式传输装置140则延续地在滚轮式传输装置150与接驳机构之间传递电池。类似地，该叉臂式传输装置140具有基部141以及能够相对基部141朝向或背离换电平台110发生往复运动来传输电池200的可伸缩叉臂142。其中，基部141a布置在接驳机构130的下方，以便将电池运送至接驳机构，使得接驳机构分别将电池提升至放入电池仓120a、120b；或者以便其将电池从接驳机构取出，并送至滚轮式传输装置处。为了确保可伸缩叉臂142及所承载电池的传输不受到阻碍，还应在布置于接驳机构130朝向换电平台110的一侧的电池仓120b的下方设置通行空间，且使该通行空间的最低高度大于叉臂式传输装置140在上升状态的高度及电池200厚度之和。此外，该叉臂式传输装置140还应能够沿竖向发生升降，以便其在下降状态时不与接驳机构上的电池发生剐蹭，而在上升状态时能够按照期望的来承载电池。此种布置下的车辆换电系统更为适用于电池转运距离较长的应用场景。

此外，虽然在前述实施例中并未详述，还可对该换电系统做出各种方面的改型，以便于改善其结构紧凑性或促进各功能部件的实施。

例如，可将换电平台的最低安装位置设置成低于电池仓、接驳机构及叉臂式传输装置三者的最低安装位置。此时可进一步地将换电装置设置于换电平台的底部，由此一方面降低换电平台与其他装置之间沿竖直方向的高度差，从而使得整个换电系统进一步缩减露出地面的竖向尺寸，另一方面还使得无需再提升车辆来执行换电操作。

又如，作为实现叉臂式传输装置的升降功能的一种具体实现形式，可在其基部设置悬挂链机构，使得整个叉臂式传输装置通过悬挂链机构来沿竖向发生升降运动。当其沿竖向下降时，可将从车辆上转运过来的电池转移至由接驳机构来承载，进而由接驳机构将其转运入电池仓内；而当其沿竖向上升时，可将接驳机构上承载的电池举升至由可伸缩叉臂来承载，进而控制可伸缩叉臂伸出来将电池转运至车辆下方。

更具体而言，此时与叉臂式传输装置配合的接驳机构为类门框结构，其包括至少两个立柱131以及架设在两个立柱131之间的横梁132。其中，在立柱131内侧设置支承件133、连接至所述支承件133的链条134及用于引导所述链条134沿竖向升降运动的导轨135。此时，在其与叉臂式传输装置配合时，若叉臂式传输装置沿竖向下降，则叉臂式传输装置的可伸缩叉臂上承载的电池将转移至由立柱内侧的支承件133承载，随后支承件133通过链条134沿着导轨135方向的运动而将电池提升至对准电池仓，且随后将其送入电池仓。此后，可将电池仓内的已充电完成的电池转移至支承件133上，并使支承件133通过链条134沿着导轨135方向的运动而将电池下降至立柱的下部。随后，若叉臂式传输装置沿竖向上升，则可将支承件133上所承载的电池举升至由可伸缩叉臂来承载，且可伸缩叉臂随后伸出来将电池转运至车辆下方，以便执行换电操作。

在此基础上，为增加电池仓的电池储量，可在其上设置多列电池储存空间。此时，还可在接驳机构底部设置滑轨136，使得接驳机构的立柱131可沿滑轨136往复运动以便对准电池仓上位于不同列的电池储存空间。

还如，为进一步地简化换电过程，可将电池设置成在电池仓、接驳机构、叉臂式传输装置及换电平台上的车辆上均具有一致的布置方向，如此可以节省换向机构，并加快换电进程。

此外，虽然图中未示出，为更好地匹配前述任意实施例或其组合中的车辆换电系统，在此还提供一种车辆换电控制方法。该控制方法重在阐述其应用叉臂式传输装置的电池转运过程，而仅仅简介了电池被装卸于车辆及电池被装卸于电池仓的过程。但事实上，后者的操作步骤在现有技术中已有多种，可在其中进行选择或整合后，与本构想中的叉臂式传输装置转运电池的步骤结合使用，故对于本领域技术人员而言，下述方法中对电池装卸过程的结束并不会导致该方法的不完整或不清楚。

具体而言，该控制方法包括：在将电池从车辆卸下并送至电池仓的过程中，首先控制叉臂式传输装置的可伸缩叉臂伸出至待换电平台上车辆的下方，并控制叉臂式传输装置上升来支承待卸下的电池；再控制叉臂式传输装置的可伸缩叉臂承载已卸下的电池，缩回至接驳机构的下方，并控制叉臂式传输装置下降来将已卸下的电池转移由接驳机构承载；随后控制接驳机构向电池仓放入电池。而在将电池从电池仓取出并并送回至车辆的过程中，首先控制接驳机构从电池仓取出待安装电池；控制叉臂式传输装置上升来从接驳机构上承载待安装电池；再控制叉臂式传输装置的可伸缩叉臂承载待安装电池，伸出至待换电平台上车辆的下方，随后控制叉臂式传输装置上升来支承待安装的电池。前述方法实现了电池的快速转运，且由于叉臂式传输装置自身结构的低高度使得其可以承载电池直接进入车辆底部，从而省却对车辆的提升装置，这还会降低换电系统的成本。

以上例子主要说明了本申请的车辆换电系统的结构构造、组成及车辆换电控制方法的原理、特点和优点等。尽管只对其中一些本申请的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本申请可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本申请精神及范围的情况下，本申请可能涵盖各种的修改与替换。