一种电池包转运系统及换电站的制作方法

1.本实用新型涉及换电站技术领域，特别涉及一种电池包转运系统及换电站。


背景技术：

2.随着新能源汽车的普及，如何有效地为能量不足的汽车提供快速有效的能量补给成为车主和各大厂商非常关注的问题。以电动汽车为例，当前主流的电能补给方案包括充电方案和电池包更换方案。相对于充电方案，电池包更换方案由于可以在很短的时间完成动力电池包的更换，且对动力电池包的使用寿命没有明显的影响，因此是电能补给的主要发展方向之一。电池包更换方案一般在换电站内完成，换电站内设置有存放电池包的电池包架和换电平台，馈电电池包以及满电电池包通过转运机构在电池包架与换电平台之间转运。在电池包转运过程中，必须对电池包姿态和位置进行精确的检测跟踪，以保证电池包能够安全、准确的到达预定位置，确保换电操作快速完成。
3.现有技术中，当电池包在换电站内转运时，通常采用多组光电传感器对电池包进行定位追踪，光电传感器受环境影响较大，容易误判，且对使用环境要求严苛，无法实现对电池包的精准定位，从而无法实现电池包的准确运输转移，影响换电效率。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是现有的检测系统在电池包转运过程中无法对电池包位置精确定位的问题。
5.为解决上述技术问题，第一方面，本申请实施例公开了一种电池包转运系统，包括：运输系统和检测系统，
6.所述运输系统用于运输电池包；
7.所述运输系统中设有减速工位和目的工位，所述电池包运输至所述减速工位前的速度大于所述电池包运输至所述减速工位后的速度，所述电池包在所述目的工位时的速度为零；
8.所述检测系统用于检测所述电池包的位置，所述检测系统包括减速位传感器和目的位传感器，所述减速位传感器设置在所述减速工位，所述目的位传感器设置在所述目的工位；
9.所述减速位传感器和所述目的位传感器为电感式传感器。
10.进一步的，所述检测系统还包括越位传感器，所述越位传感器用于检测所述电池包是否处于所述目的工位。
11.进一步的，所述运输系统中还设有备用目的工位，所述备用目的工位上设有备用目的位传感器。
12.进一步的，所述电感式传感器包括电涡流式传感器、互感式传感器、自感式传感器中的至少一种。
13.进一步的，所述电池包转运系统还包括控制装置，所述运输系统和所述检测系统
分别与所述控制装置连接，所述控制装置用于根据所述检测系统的检测信号控制所述电池包在所述运输系统中运输。
14.第二方面，本申请实施例公开了一种换电站，所述换电站包括换电仓和缓存仓，所述换电仓和所述缓存仓内设有如上所述的电池包转运系统。
15.进一步的，所述换电仓内设有第一减速工位和第一目的工位，所述缓存仓内设有第二减速工位和第二目的工位。
16.进一步的，所述换电仓内设有备用目的工位。
17.进一步的，所述缓存仓包括第一缓存仓和第二缓存仓，所述第一缓存仓和所述第二缓存仓分别设置在所述换电仓的两侧。
18.进一步的，所述第一缓存仓与所述换电仓之间设有第一中间位传感器，所述第一中间位传感器用于检测所述第一缓存仓与所述换电仓之间是否存在待运输的电池包；
19.所述第二缓存仓与所述换电仓之间设有第二中间位传感器，所述第一中间位传感器用于检测所述第一缓存仓与所述换电仓之间是否存在待运输的电池包。
20.采用上述技术方案，本申请实施例所述的电池包转运系统及换电站具有如下有益效果：
21.本申请实施例所述的电池包转运系统，通过在电池包运输系统中确定电池包运输过程中的减速工位和目的工位，并且采用电感式传感器对电池包的位置以及姿态进行定位，电感式传感器工作过程中受环境影响较小，对电池包状态监测更准确，且响应延时小，在电池包运输过程中可实现对电池包的精准定位，提高了电池包转运效率，使电池包在转运过程中更安全，而且能够为设计电池包转运电机控制策略提供参考。
附图说明
22.为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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他的附图。
23.图1为本申请一个实施例的单通道换电站的检测系统传感器布置结构示意图；
24.图2为本申请一个实施例的双通道换电站的检测系统传感器布置结构示意图；
25.以下对附图作补充说明：
26.100
‑
换电仓；200
‑
缓存仓；201
‑
第一缓存仓；202
‑
第二缓存仓；301
‑
减速位传感器；302
‑
目的位传感器；303
‑
越位传感器；304
‑
备用目的位传感器；305
‑
第一中间位传感器；306
‑
第二中间位传感器。
具体实施方式
27.下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
28.此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中
的特定特征、结构或特性。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
29.电池包在换电站内的安全、高效转运对于换电系统的正常运行至关重要，在电池包转运过程中对电池包的精准定位是电池包安全、高效转运的前提。现有技术中通产采用大量的光电传感器对电池包进行定位，然而光电传感器使用环境要求严苛，受环境影响较大，容易误判，并不能很好的实现对电池包位置及姿态的检测。
30.参考图1和图2所示，本申请实施例公开了一种电池包转运系统，包括：运输系统和检测系统，运输系统用于运输电池包；运输系统中设有减速工位和目的工位，电池包运输至减速工位前的速度大于电池包运输至减速工位后的速度，电池包在目的工位时的速度为零；检测系统用于检测电池包的位置，检测系统包括减速位传感器301和目的位传感器302，减速位传感器301设置在减速工位，目的位传感器302设置在目的工位；减速位传感器301和目的位传感器302为电感式传感器。
31.本申请实施例所述的电池包转运系统，通过在电池包运输系统中确定电池包运输过程中的减速工位和目的工位，并且采用电感式传感器对电池包的位置以及姿态进行定位，电感式传感器工作过程中受环境影响较小，对电池包状态监测更准确，且响应延时小，在电池包运输过程中可实现对电池包的精准定位，提高了电池包转运效率，使电池包在转运过程中更安全，而且能够为设计电池包转运电机控制策略提供参考。
32.本申请实施例中，运输系统用于运输电池包，检测系统用于检测电池包在运输系统中的位置，上述电池包转运适用于任何需要电池包转运的场合。以下以电池包在换电站内的转运对本申请实施例所述的电池包转运系统进行说明。运输系统用于运输电池包，可选的，运输系统采用传动带的形式运输电池包；可选的，运输系统采用有轨或无轨小车的方式运输电池包。电池包在运输过程中，从初始位置以初始速度向目标位置运输，当电池包到达目标位置停下。对于电池包在换电站中转运而言，电池包在初始位置的初始速度为零，当电池包向目标位置运输时需要先加速至一定的速度，当电池包快要到达目标位置时开始减速，直至在目标位置停下。因此，可通过控制电池包运输速度设计运输控制方案。减速工位即电池包运输到此位置时开始减速，目的工位即电池包转运的目标位置。在换过程中，电池包在换电站内转运，目的工位可以是换电平台或存储电池包的缓存仓200。检测系统用于检测电池包在运输系统中的位置，检测系统由多个传感器共同组成，传感器可以覆盖整个电池包运输系统，对电池包的运输过程全程监控；也可以设置在电池包运输系统中速度控制关键节点，如减速工位、目的工位等位置，当检测系统检测到电池包运输到相应的位置时，运输系统采取相应的速度控制策略。由于现有的电池包外壳多采用具有电磁感应的材质制成，因此为了保证检测系统的检测精度，可选用电感式传感器对电池包的位置进行监测。
33.检测系统还包括越位传感器303，越位传感器303用于检测电池包是否处于目的工位。
34.本申请实施例中，检测系统的传感器设置在电池包运输系统中的关键控制节点上。正常情况下，电池包运输到目的工位时的速度为零，当运输系统出现故障时，电池包运输到目的工位时的速度可能不为零，电池包会越位情况，因此为了避免电池包出现安全隐患，因此设置越位传感器303来检测电池包是否处于目的工位，当越位传感器303检测到电池包越过目的工位时，运输系统立即停止运输。
35.运输系统中还设有备用目的工位，备用目的工位上设有备用目的位传感器304。
36.本申请实施例中，当目的工位出现占用或故障时，可启用备用目的工位来代替发生故障的目的工位，因此备用目的工位上同样需要设置传感器来监测电池包的运输状况。
37.电感式传感器包括电涡流式传感器、互感式传感器、自感式传感器中的至少一种。
38.本申请实施例中，检测系统包括多个传感器，所有传感器均采用电感式传感器以保证对电池包位置的精准检测。上述多个传感器中，可以采用同种类型的传感器，也可以同时存在多种传感器。
39.电池包转运系统还包括控制装置，运输系统和检测系统分别与控制装置连接，控制装置用于根据检测系统的检测信号控制电池包在运输系统中运输。
40.本申请实施例中，检测系统向控制装置反馈检测信号，控制装置根据检测系统的检测信号采用相应的控制策略控制运输系统工作。
41.如图1和图2所示，本申请实施例还公开了一种换电站，换电站包括换电仓100和缓存仓200，换电仓100和缓存仓200内设有如上所述的电池包转运系统。
42.本申请实施例中，换电仓100内设有换电平台，缓存仓200用于存储电池包。换电仓100和缓存仓200内设有电池包转运系统，电池包通过电池包转运系统在换电仓100和缓存仓200之间转运，电池包转运系统的具体实施方式参考上文描述电池包转运系统的所有方式。
43.换电仓100内设有第一减速工位和第一目的工位，缓存仓200内设有第二减速工位和第二目的工位。
44.本申请实施例中，待换电车辆进入换电站后，在换电仓100内经换电平台将馈电电池包卸下，电池包转运系统将馈电电池包从换电仓100转运至缓存仓200，因此缓存仓200内需设置相应的减速工位和目的工位。馈电电池包被取走或存储后，电池包转运系统将满电电池包从缓存仓200转运至换电仓100，然后换电平台将满电电池包为车辆换上，完成换电后车辆驶出换电站，因此换电仓100内需设置相应的减速工位和目的工位。
45.换电仓100内设有备用目的工位。
46.本申请实施例中，当目的工位出现占用或故障时，可启用备用目的工位来代替发生故障的目的工位。
47.缓存仓200包括第一缓存仓201和第二缓存仓202，第一缓存仓201和第二缓存仓202分别设置在换电仓100的两侧。
48.本申请实施例中，如图1和图2所示，缓存仓200可以有一个也可以有两个，即换电站为单通道换电站或双通道换电站。
49.第一缓存仓201与换电仓100之间设有第一中间位传感器305，第一中间位传感器
305用于检测第一缓存仓201与换电仓100之间是否存在待运输的电池包；第二缓存仓202与换电仓100之间设有第二中间位传感器306，第一中间位传感器305用于检测第一缓存仓201与换电仓100之间是否存在待运输的电池包。
50.本申请实施例中，若换电站为双通道换电站，则需要在缓存仓200与换电仓100之间设置中间位传感器。一般情况下，换电平台将馈电电池包卸下，电池包装运系统将馈电电池包转运至第一缓存仓201时，电池包装运系统同时将满电电池包由第二缓存仓202运向换电平台。在一些情况下，可能会出现馈电电池包未离开换电平台，满电电池包已经转运过来，此时可能会发生电池包碰撞情况，为避免此种情况，在缓存仓200与换电仓100设置中间位传感器，当中间位传感器检测到电池包时，另一电池包再向目的工位转运。
51.本申请实施例中，如图1所示，对于单通道的换电站换站电池包转运流程如下：馈电电池包从车上卸载下来，前置程序完成，此时执行运输命令，电池包开始运输，运输到缓存仓200后，缓存仓200的减速位传感器301检测到电池包，电池包开始减速，待缓存仓200的目的位传感器302检测到电池包后，立刻停止运输，输出完成信息，其他系统将馈电电池包取走并将满电电池包装载到缓存仓200，前置程序完成，此时执行运输命令，电池包开始运输，运输到换电仓100后，换电仓100的减速位传感器301检测到电池包，电池包开始减速，待换电仓100的目的位传感器302检测到电池包后，越位传感器303同时也能检测到电池包，立刻停止运输，输出完成信息，提供给其他系统继续执行。
52.本申请实施例中，如图2所示，对于双通道的换电站换站电池包转运流程如下：馈电电池包从车上卸载下来，前置程序完成，此时执行运输命令，馈电电池包开始向第一缓存仓201运输，同时第二缓存仓202的满电电池包开始运输，满电电池包运输到第二中间位传感器306时停止运输，待馈电电池包离开第一中间位传感器305后，满电电池包继续运输，馈电电池包运输到第一缓存仓201后，第一缓存仓201的减速位传感器301检测到电池包，电池包开始减速，待第一缓存仓201的目的位传感器302检测到电池包后，立刻停止运输，输出完成信息；同时之前满电电池包运输到换电仓100后，换电仓100的减速位传感器301检测到电池包，电池包开始减速，待换电仓100的目的位传感器302检测到电池包后，越位传感器303同时也能检测到电池包，立刻停止运输，输出完成信息，提供给其他系统继续执行。
53.以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。