一种换电系统的制作方法

1.本发明涉及车辆新能源技术领域，特别是涉及一种换电系统。


背景技术：

2.现有技术中，为了实现对车辆电池包的更换，需要设置换电机构。电池包放置在换电机构上，通过换电机构做升降运动从而带动电池包升降，从而将旧的电池包拆卸或将新的电池包安装到车辆上。
3.换电机构做升降运动主要是通过交叉升降支架来实现的，具体通过驱动单元带动交叉升降支架做升降运动，交叉升降支架处于低位位置时，交叉升降支架的支撑臂与水平面之间的夹角较小，会导致顶升力不足的情况出现，从而影响交叉升降支架做升降运动，影响电池包的升降。


技术实现要素：

4.本发明的目的是要提供一种换电系统，解决现有技术中换电机构顶升力不足影响电池包升降的技术问题。
5.根据本发明的目的，本发明提供了一种换电系统，包括换电装置，所述换电装置包括至少一组升降机构、固定平台以及设置在所述固定平台上方且用于支撑车辆电池包的换电平台，所述升降机构用于带动所述换电平台相对于所述固定平台做升降运动，所述升降机构包括：
6.交叉升降支架，两端分别与所述换电平台和所述固定平台连接；
7.滑动件，与所述固定平台滑动连接，所述滑动件具有朝斜向上方延伸的第一斜面，所述第一斜面的倾斜角度大于所述交叉升降支架处于最低位置时与所述固定平台之间的夹角；
8.从动件，与所述交叉升降支架连接，且与所述滑动件的所述第一斜面接触，所述从动件设置成在所述滑动件滑动时沿所述第一斜面运动，以带动所述交叉升降支架做升降运动。
9.可选地，所述从动件构造成具有滚轮，以使得所述滚轮沿所述第一斜面滚动，从而带动所述交叉升降支架做升降运动；或
10.所述从动件构造成具有与所述第一斜面配合的第二斜面，以使得所述第二斜面沿所述第一斜面滑动，从而带动所述交叉升降支架做升降运动。
11.可选地，所述交叉升降支架包括交叉布置的第一交叉臂和第二交叉臂，所述从动件连接在所述第一交叉臂和所述第二交叉臂相交的位置处。
12.可选地，所述第一交叉臂具有位于顶部的第一滑座和位于底部的第二支座，所述第二交叉臂具有位于顶部的第一支座和位于底部的第二滑座，所述第一支座与所述换电平台固定连接，所述第二支座与所述固定平台固定连接，所述第一滑座与所述换电平台滑动连接，所述第二滑座与所述固定平台滑动连接。
13.可选地，所述换电装置还包括：
14.第一滑轨，安装在所述固定平台上；
15.连接板，设置成与所述第一滑轨滑动连接，且与所述第二滑座连接；
16.所述滑动件构造成沿所述第一滑轨滑动，在带动所述从动件运动至所述第一斜面的顶部时与所述连接板抵接，以带动所述连接板沿所述第一滑轨滑动，从而带动所述交叉升降支架做升降运动。
17.可选地，所述换电装置还包括：
18.至少一个辅助升降组件，两端分别与所述固定平台和所述换电平台连接，所述辅助升降组件构造成在所述交叉升降支架做升降运动时跟随运动，以辅助支撑所述换电平台。
19.可选地，所述换电装置还包括：
20.驱动机构，安装在所述固定平台上，且与所述滑动件连接，用于驱动所述滑动件相对于所述固定平台滑动。
21.可选地，所述换电平台包括：
22.升降平台，与所述交叉升降支架连接，所述升降平台上开设有多个定位孔和多个贯穿孔；
23.浮动平台，设置在所述升降平台的下方，且与所述升降平台通过链条连接，所述浮动平台上设有多个定位销和多个支撑块，以使得所述多个定位销和所述多个支撑块分别穿过所述多个定位孔和所述多个贯穿孔，从而对所述车辆电池包进行定位和支撑。
24.可选地，所述升降平台上设有两个贯穿槽，所述换电系统还包括：
25.输送机构，具有两个板链输送带，两个所述板链输送带分别设置在两个贯穿槽处，所述输送机构构造成相对于所述升降平台做升降运动，以带动所述车辆电池包上升从而脱离所述支撑块，或带动所述车辆电池包下降从而与所述支撑块抵接。
26.可选地，还包括：
27.轨道运输机构，设置在所述固定平台的底部，所述固定平台构造成沿所述轨道运输机构移动，以运输所述车辆电池包。
28.本发明中换电装置包括至少一组升降机构、固定平台以及设置在固定平台上方且用于支撑车辆电池包的换电平台，升降机构用于带动换电平台相对于固定平台做升降运动，升降机构包括交叉升降支架、滑动件和从动件，交叉升降支架，两端分别与换电平台和固定平台连接。滑动件与固定平台滑动连接，滑动件具有朝斜向上方延伸的第一斜面，第一斜面的倾斜角度大于交叉升降支架处于最低位置时与固定平台之间的夹角。从动件与交叉升降支架连接，且与滑动件的第一斜面接触，从动件设置成在滑动件滑动时沿第一斜面运动，以带动交叉升降支架做升降运动。上述技术方案在交叉升降支架处于低位时通过从动件在滑动件上滑动，从而带动交叉升降支架进行升降，可以提高交叉升降支架处于低位时的顶升力，避免顶升力不足的情况出现。
29.进一步地，本发明中换电平台包括升降平台和浮动平台，升降平台与交叉升降支架连接，升降平台上开设有多个定位孔和多个贯穿孔。浮动平台设置在升降平台的下方，且与升降平台通过链条连接，浮动平台上设有多个定位销和多个支撑块，以使得多个定位销和多个支撑块分别穿过多个定位孔和多个贯穿孔，从而对车辆电池包进行定位和支撑。上
述技术方案通过设置可以相对于换电平台在水平方向浮动的浮动平台，更利于电池包的定位，使得电池包更顺利地放置在换电平台上。
30.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
31.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：
32.图1是根据本发明一个实施例的换电系统的示意性结构图；
33.图2是图1所示换电系统中交叉升降支架和从动件的示意性连接图；
34.图3是图2所示交叉升降支架的示意性结构图；
35.图4是图2所示换电系统中滑动件与驱动机构的示意性连接图；
36.图5是图2所示换电系统中滑动件与连接板间隔开布置的示意性位置图；
37.图6是图5中a处的示意性放大图；
38.图7是图2所示换电系统中滑动件与连接板抵接的示意性位置图；
39.图8是图7中b处的示意性放大图；
40.图9是图1所示换电系统中轨道运输机构的示意性结构图；
41.图10是图1所示换电系统中换电平台的示意性结构图；
42.图11是图10中c处的示意性放大图；
43.图12是图1所示换电系统中输送机构的示意性结构图；
44.图13是图12中d处的示意性放大图。
45.附图标记：
46.100-换电系统，10-固定平台，20-轨道运输机构，30-输送机构，40-驱动机构，11-换电平台，12-第一滑轨，13-交叉升降支架，14-滑动件，15-从动件，16-辅助升降组件，111-升降平台，112-浮动平台，113-链条，114-贯穿槽，115-支撑块，116-定位销，21-轨道，22-齿轮，23-齿条，24-行走轮，25-安装板，26-第一驱动电机，27-导向轮，31-板链输送带，32-导向轴，33-导向轴承，34-导向板，35-电缸，36-升降连接板，37-第二驱动电机，38-减速机，39-传动轴，131-第一交叉臂，132-第二交叉臂，133-第二支座，134-第一滑座，135-第二滑座，136-第一支座，137-连接板，141-第一斜面，142-尾板，143-缺口，41-滚珠丝杠安装座，42-滚珠丝杠。
具体实施方式
47.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
48.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”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发明和简化描述，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
理解为对本发明的限制。
49.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地包括至少一个该特征，也即包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。当某个特征“包括或者包含”某个或某些其涵盖的特征时，除非另外特别地描述，这指示不排除其它特征和可以进一步包括其它特征。
50.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。本领域的普通技术人员，应该可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
51.此外，在本实施例的描述中，第一特征在第二特征“上方”或“下方”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。也即在本实施例的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”、或“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
52.除非另有限定，本本实施例的描述中所使用的全部术语(包含技术术语与科学术语)具有与本技术所属的技术领域的普通技术人员所通常理解的相同含义。
53.图1是根据本发明一个实施例的换电系统100的示意性结构图，图2是图1所示换电系统100中交叉升降支架13和从动件15的示意性连接图，图3是图2所示交叉升降支架13的示意性结构图，图4是图2所示换电系统100中滑动件14与驱动机构40的示意性连接图。如图1、图2、图3和图4所示，在一个具体的实施例中，换电系统100包括换电装置，换电装置包括至少一组升降机构、固定平台10以及设置在固定平台10上方且用于支撑车辆电池包的换电平台11，升降机构用于带动换电平台11相对于固定平台10做升降运动，升降机构包括交叉升降支架13、滑动件14和从动件15，交叉升降支架13的两端分别与换电平台11和固定平台10连接，滑动件14与固定平台10滑动连接，滑动件14具有朝斜向上方延伸的第一斜面141，第一斜面141的倾斜角度大于交叉升降支架13处于最低位置时与固定平台10之间的夹角。从动件15与交叉升降支架13连接，且与滑动件14的第一斜面141接触，从动件15设置成在滑动件14滑动时沿第一斜面141运动，以带动交叉升降支架13做升降运动。这里，升降机构的数量为两个。在其他实施例中，升降机构的数量还可以根据具体的设计需求进行设定，例如可以根据换电平台11的大小及重量进行具体设定。
54.该实施例在交叉升降支架13处于低位时通过从动件15在滑动件14上滑动，从而带动交叉升降支架13进行升降，可以提高交叉升降支架13处于低位时的顶升力，避免顶升力不足的情况出现。
55.在该实施例中，从动件15构造成具有滚轮，以使得滚轮沿第一斜面141滚动，从而带动交叉升降支架13做升降运动。
56.在另一个实施例中，从动件15构造成具有与第一斜面141配合的第二斜面，以使得
第二斜面沿第一斜面141滑动，从而带动交叉升降支架13做升降运动。
57.如图3所示，在该实施例中，交叉升降支架13包括交叉布置的第一交叉臂131和第二交叉臂132，从动件15连接在第一交叉臂131和第二交叉臂132相交的位置处。可以理解为，滚轮位于交叉升降支架13的交叉位置处，并通过转轴与交叉升降支架13连接。
58.具体地，第一交叉臂131具有位于顶部的第一滑座134和位于底部的第二支座133，第二交叉臂132具有位于顶部的第一支座136和位于底部的第二滑座135，第一滑座134与换电平台11滑动连接，第二支座133与固定平台10固定连接，第一支座136与换电平台11固定连接，第二滑座135与固定平台10滑动连接。具体地，换电平台11的下方设有第二滑轨，交叉升降支架13的第一交叉臂131的第一滑座134与第二滑轨滑动连接，且构造成在交叉升降支架13在做升降运动时沿第二滑轨滑动。
59.图5是图2所示换电系统100中滑动件14与连接板137间隔开布置的示意性位置图，其中，箭头方向表示向前滑动方向，图6是图5中a处的示意性放大图，图7是图2所示换电系统100中滑动件14与连接板137抵接的示意性位置图，图8是图7中b处的示意性放大图。如图5、图6、图7和图8所示，在该实施例中，换电装置还包括第一滑轨12、连接板137和滑动件14，其中，第一滑轨12安装在固定平台10上，连接板137设置成与第一滑轨12滑动连接，且与第二滑座135连接。滑动件14构造成沿第一滑轨12滑动，在带动从动件15运动至第一斜面141的顶部时与连接板137抵接，以带动连接板137沿第一滑轨12滑动，从而带动交叉升降支架13做升降运动。
60.可以理解为，连接板137与交叉升降支架13的第二交叉臂132的第二滑座135连接，且能够沿第一滑轨12滑动，从而带动第二滑座135滑动，以调节交叉升降支架13的高度。这里，连接板137与滑动件14共用第一滑轨12。
61.参见图4、图7和图8，滑动件14的下方设有缺口143，连接板137则位于缺口143处，第一斜面141位于滑动件14的前方，滑动件14还具有尾板142。从图8中可以看出，连接板137的下方是第一滑轨12。
62.参见图5和图6，在滑动件14沿第一滑轨12向前滑动时，从动件15能够沿第一斜面141向上运动，在此运动过程中，滑动件14的尾板142与连接板137之间始终保持间隙，也就是滑动件14是无法直接带动连接板137沿第一滑轨12向前滑动的，可以理解为，滑动件14是无法直接带动交叉升降支架13中第二滑座135向前滑动的，只能通过从动件15沿第一斜面141向上运动从而带动交叉升降支架13做向上运动，以使得第二滑座135带动连接板137沿第一滑轨12向前滑动。当从动件15沿第一斜面141运动至第一斜面141的顶部时，此时滑动件14滑动至尾板142与连接板137抵接的位置处，通过滑动件14直接带动连接板137沿第一滑轨12继续向前滑动，在继续向前滑动的过程中，从动件15继续上升，从而与滑动件14脱离，仅通过滑动件14直接带动第二滑座135向前滑动，从而使得交叉升降支架13继续做向上运动。
63.在滑动件14沿第一滑轨12向后滑动时，滑动件14滑动至缺口143的侧壁与连接板137抵接的位置处直接带动连接板137沿第一滑轨12向后滑动，直至交叉升降支架13下降至最低位置处。
64.参见图2，换电装置还包括至少一个辅助升降组件16，辅助升降组件16的两端分别与固定平台10和换电平台11连接，辅助升降组件16构造成在交叉升降支架13做升降运动时
跟随运动，以辅助支撑换电平台11。具体地，辅助升降组件16呈v字型，在交叉升降支架13做向上运动时，辅助升降组件16的夹角逐渐变大，以更好地支撑换电平台11，在交叉升降支架13做向下运动时，辅助升降组件16的夹角逐渐变小。在该实施例中，辅助升降组件16的数量为四个，换电平台11相对的两侧分别设置有两个辅助升降组件16，并且辅助升降组件16和交叉升降支架13布置在垂直方向上，可以节省安装空间，缩小换电系统100的占用空间。
65.在该实施例中，换电装置还包括驱动机构40，其安装在固定平台10上，且与滑动件14连接，用于驱动滑动件14相对于固定平台10滑动。在该实施例中，驱动机构40采用滚珠丝杠42装置。滚珠丝杠42装置包括电机、滚珠丝杠42和滚珠丝杠安装座41。
66.具体地，参见图2和图4，升降机构的数量为两个，两个升降机构分别布置在驱动机构40的两侧，两个滑动件14的尾板142均与滚珠丝杠42连接，以在滚珠丝杠42旋转时同时跟随移动。
67.图9是图1所示换电系统100中轨道运输机构20的示意性结构图。如图9所示，并参见图1和图2，在该实施例中，换电系统100还包括轨道运输机构20，其设置在固定平台10的底部，固定平台10构造成沿轨道运输机构20移动，以运输车辆电池包。具体地，轨道运输机构20包括轨道21、齿轮22、齿条23、行走轮24、多个导向轮27、安装板25和第一驱动电机26。轨道21设置在安装板25上，行走轮24安装在固定平台10的底部，第一驱动电机26固定安装在固定平台10的底部，齿轮22安装在第一驱动电机26的输出端处，齿条23设置在安装板25。多个导向轮27设置在固定平台10的底部，导向条设置在安装板25上，导向条的两侧面均与导向轮27接触，对轨道运输机构20起到导向的作用。行走轮24与轨道21接触，齿轮22与齿条23接触。在第一驱动电机26的带动下，固定平台10可在轨道21上往复移动。
68.图10是图1所示换电系统100中换电平台11的示意性结构图，图11是图10中c处的示意性放大图。如图10和图11所示，换电平台11包括升降平台111和浮动平台112。升降平台111与交叉升降支架13连接，升降平台111上开设有多个定位孔和多个贯穿孔。浮动平台112设置在升降平台111的下方，且与升降平台111通过链条113连接，浮动平台112上设有多个定位销116和多个支撑块115，以使得多个定位销116和多个支撑块115分别穿过多个定位孔和多个贯穿孔，从而对车辆电池包进行定位和支撑。可以理解为，浮动平台112通过链条113吊装在升降平台111的下方，浮动平台112可相对于升降平台111在水平方向浮动。升降平台111通过交叉升降支架13与固定平台10相连，在交叉升降支架13的作用下，升降平台111可相对于固定平台10垂直升降。
69.具体地，浮动平台112上设置有定位销116和支撑块115，因为浮动平台112可在水平方向浮动，换电平台11上升时，定位销116可与车辆电池包上的定位套筒导正配合，与车辆电池包进行准确定位。支撑块115高出升降平台111，当车辆换电时，电池包底面与支撑块115上表面接触，支撑块115为尼龙材质，可减少电池包接触面的磨损。另外，浮动平台112上还设有电池阻挡机构和加解锁机构，加解锁机构与电池包上的锁具相配合，可将电池包从车辆上解锁或者将电池包上锁固定到车辆上。
70.该实施例通过设置可以相对于换电平台11在水平方向浮动的浮动平台112，更利于电池包的定位，使得电池包更顺利地放置在换电平台11上。
71.图12是图1所示换电系统100中输送机构30的示意性结构图，图13是图12中d处的示意性放大图。如图12和图13所示，并参见图1，在该实施例中，升降平台111上设有两个贯
穿槽114，换电系统100还包括输送机构30，输送机构30具有两个板链输送带31，两个板链输送带31分别设置在两个贯穿槽114处，输送机构30构造成相对于升降平台111做升降运动，以带动车辆电池包上升从而脱离支撑块115，或带动车辆电池包下降从而与支撑块115抵接。
72.具体地，输送机构30包括板链输送带31、导向轴32、导向轴承33、导向板34、电缸35、升降连接板36、第二驱动电机37、减速机38和传动轴39。板链输送带31有两条，均通过传动轴39与减速机38连接。第二驱动电机37可带动两条板链输送带31同步转动，起到输送电池包的作用，避免电池包在输送过程中跑偏。板链输送带31与导向板34连接，导向轴承33安装在导向板34上，导向轴32固定在升降平台111的底部，并与导向轴承33滑动连接。电缸35固定安装在升降平台111的底部，电缸35的伸缩杆与升降连接板36连接，升降连接板36与板链输送带31连接。在电缸35的作用下，板链输送带31可相对于升降平台111垂直升降。板链输送带31处于下降位时，板链输送带31的上表面低于支撑块115，与电池包不接触。板链输送带31上升时，板链输送带31上表面高于支撑块115，可将电池包从换电平台11的支撑块115上顶起，并使电池包与定位销116和加解锁机构脱离。
73.该实施例中，交叉升降支架13处于较低位置时，电机驱动滚珠丝杠42，滑动件14可在滚珠丝杠42的带动下沿着水平方向直线运动，从动件15沿着滑动件14的第一斜面141上升，带动交叉升降支架13上升。当从动件15即将走完第一斜面141的行程时，滑动件14的尾板142开始与交叉升降支架13的第二滑座135接触，继续驱动交叉升降支架13上升，此时从动件15逐渐与第一斜面141脱离。辅助升降组件16装在交叉升降支架13的一侧，与换电平台11的升降平台111连接，在交叉升降支架13上升时，起到增加交叉升降支架13整体结构刚度的作用，减少顶升过程中升降平台111的晃动。
74.交叉升降支架13处于较低位置时，交叉升降支架13的第一交叉臂131和第二交叉臂132与水平面之间的夹角较小，即与固定平台10之间的夹角较小，如果直接驱动第二滑座135滑动，交叉升降支架13沿竖直方向的顶升力小。该实施例通过设置滑动件14和从动件15，滑动件14的第一斜面141的倾斜角度大，可增大交叉升降支架13沿竖直方向的顶升力。当交叉升降支架13上升时，第一交叉臂131和第二交叉臂132与水平面之间的夹角增大，此时驱动第二滑座135可提供足够的顶升力。如此设置，一方面可以提升交叉升降支架13处于低位时的顶升力，避免第一交叉臂131和第二交叉臂132与水平面角度过小导致顶升力不足的问题发生，另一方面可以将交叉升降支架13的高度做低，从而减小车辆举升机构的必需举升高度。
75.车辆进入换电站换电时，换电装置位于充电舱，车辆行驶到换电舱的换电位置，车辆举升机构将车辆举起，换电装置在轨道运输机构20的驱动下，从充电舱移动到换电舱，使得换电装置位于车辆电池下方。交叉升降支架13开始举升，升降平台111带着浮动平台112一起上升，浮动平台112上的定位销116与电池准确定位，加解锁机构与车辆电池包的电池锁具接触并形成配合，支撑块115与车辆电池包的底面接触。加解锁机构动作将电池锁具解锁，交叉升降支架13开始下降，亏电电池脱离车辆。轨道运输机构20驱动换电装置从换电舱移动到充电舱，交叉升降支架13上升，将车辆电池包举升到电池架的空位层，板链输送带31在电缸35的作用下上升，将车辆电池包顶起脱离定位销116和加解锁机构。板链输送带31运转，将车辆电池包输送到电池架空位层。换电装置升降到电池架满电电池所在层，满电电池
输送到板链输送带31上，板链输送带31下降，满电电池与定位销116配合定位，落在支撑块115上。换电装置继续下降到位，轨道运输机构20驱动换电装置从充电舱移动到换电舱。换电装置移动到位，满电电池在交叉升降支架13的作用下上升，与车辆对接到位，加解锁机构动作，将满电电池上锁固定到车辆上。换电装置下降，在轨道运输机构20的驱动下返回充电舱。车辆举升机构将车辆放下，车辆驶离换电站完成换电。
76.该实施例将换电装置设置在轨道运输机构20上，将输送机构30设置在换电装置上，使换电装置能够在充电舱和换电舱之间行走，如此设置，换电装置在换电舱时可以取放车辆上的电池，换电装置在充电舱时可从电池架上取放电池，如此无需设置堆垛机，同时简化了换电系统100的输送装置。
77.该实施例设计了一种可在轨道21上移动的换电装置，同时实现了换电舱和充电舱的电池取放功能，集成度高，换电站成本低。该实施例设计的换电装置，换电装置的整体高度低，有利于降低车辆举升机构的举车高度，且在低位时换电装置的举升力大，有利于换电装置上升。
78.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。