本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車換電，特別是涉及一種電動(dòng)汽車快速更換電池的換電系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的電動(dòng)汽車為了克服續(xù)航焦慮的問(wèn)題發(fā)展出了換電技術(shù)，其中，具備換電能力的電動(dòng)汽車大多數(shù)都采用前端換電技術(shù)，也就是將電池倉(cāng)內(nèi)的電池從車輛前端的前懸部分伸出和更換，這樣的換電方式需將電動(dòng)汽車的前懸部分進(jìn)行切割改裝，從而形成一個(gè)能夠開(kāi)合的門狀結(jié)構(gòu)，以便于電池能夠沿著電動(dòng)汽車的前懸部分伸出或推入電池倉(cāng)，當(dāng)電池從改裝的前懸部分被推入車輛底部的電池倉(cāng)后，再關(guān)閉開(kāi)合的前懸部分使車輛的外觀復(fù)原。

2、電動(dòng)汽車在出廠時(shí)并不會(huì)對(duì)車身整體進(jìn)行調(diào)整，即不會(huì)對(duì)電動(dòng)汽車的前懸部分進(jìn)行切割改裝，采用前端換電技術(shù)的電動(dòng)汽車需在車輛出廠后進(jìn)行后期改裝，或者由原車廠進(jìn)行出廠改裝，但通常情況下，原車廠對(duì)已出廠車輛不提供外觀批量改裝，也不愿意修改原車設(shè)計(jì)，而車輛出廠后針對(duì)電動(dòng)汽車的改裝需投入巨大的人工及工時(shí)成本，不便于前端換電車輛的市場(chǎng)推廣，且將電動(dòng)汽車的前懸部分進(jìn)行切割改裝也會(huì)造成車身強(qiáng)度下降，安全性有一定的降低。

3、因此，亟需提供一種無(wú)需對(duì)電動(dòng)汽車的前懸部分進(jìn)行切割改裝的電動(dòng)汽車快速更換電池的換電系統(tǒng)及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種電動(dòng)汽車快速更換電池的換電系統(tǒng)及方法，用以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、一種電動(dòng)汽車快速更換電池的換電系統(tǒng)，包括具有換電小車的換電站和電動(dòng)汽車；

4、所述電動(dòng)汽車的底部設(shè)置有掛輪裝置、電池倉(cāng)和升降裝置；

5、所述電池倉(cāng)設(shè)置有電池承載框架，所述電池承載框架用于承載電池，電池倉(cāng)的底端開(kāi)設(shè)有供所述電池承載框架進(jìn)出的缺口；

6、所述升降裝置用于驅(qū)動(dòng)所述電池承載框架沿豎直方向伸入或伸出電池倉(cāng)的內(nèi)部；

7、所述電池承載框架上設(shè)置有第一驅(qū)動(dòng)裝置，所述第一驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)電池向靠近或遠(yuǎn)離換電站的方向移動(dòng)；

8、所述掛輪裝置用于承托所述電池；

9、換電小車用于將換電站內(nèi)的電池取出并將電池放置到掛輪裝置內(nèi)或?qū)燧喲b置內(nèi)的電池取出并放到換電站內(nèi)。

10、進(jìn)一步地，所述升降裝置包括升降組件和支撐組件；

11、所述升降組件包括電動(dòng)推桿；

12、所述支撐組件包括中空結(jié)構(gòu)底端開(kāi)口的支撐件和中空結(jié)構(gòu)的支撐盤；

13、所述支撐件可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在電動(dòng)汽車的底部，所述支撐盤設(shè)置在所述支撐件的底端；所述支撐件和支撐盤均設(shè)置在所述電池倉(cāng)的頂部；

14、所述電池倉(cāng)上還設(shè)置有旋轉(zhuǎn)組件，所述旋轉(zhuǎn)組件包括中空結(jié)構(gòu)的從動(dòng)齒輪盤、主動(dòng)齒輪和齒輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)；

15、所述從動(dòng)齒輪盤設(shè)置在所述電池倉(cāng)與所述支撐盤之間，并連接在所述支撐盤的底端，所述主動(dòng)齒輪與所述從動(dòng)齒輪盤嚙合，所述主動(dòng)齒輪套設(shè)在所述齒輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端上，所述齒輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述主動(dòng)齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；

16、所述電動(dòng)推桿的固定端設(shè)置于所述支撐件的內(nèi)部，所述電動(dòng)推桿的移動(dòng)端沿豎直方向依次穿過(guò)所述支撐件、支撐盤、從動(dòng)齒輪盤以及電池倉(cāng)的頂部與電池承載框架連接。

17、進(jìn)一步地，所述升降裝置包括升降組件和支撐組件；

18、所述升降組件包括電動(dòng)推桿；

19、所述電動(dòng)推桿的固定端設(shè)置在電動(dòng)汽車的底盤底部，所述電動(dòng)推桿的移動(dòng)端沿豎直方向伸入電池倉(cāng)的內(nèi)部并連接有固定板；

20、電池倉(cāng)的內(nèi)部設(shè)置有電池，電池倉(cāng)的底端開(kāi)設(shè)有供電池進(jìn)出的缺口；

21、所述支撐組件包括固定件、移動(dòng)桿和連接件；

22、所述固定件貫穿設(shè)置在所述電池倉(cāng)的頂部，所述移動(dòng)桿滑動(dòng)設(shè)置在所述固定件的內(nèi)部，所述移動(dòng)桿的底端固定連接所述連接件，所述連接件設(shè)置在所述固定板上；

23、所述移動(dòng)桿的頂端伸出所述固定件并設(shè)置有限位組件，所述限位組件用于防止所述移動(dòng)桿脫出所述固定件；

24、所述電池承載框架的頂部還設(shè)置有旋轉(zhuǎn)組件，所述旋轉(zhuǎn)組件包括從動(dòng)齒輪盤、主動(dòng)齒輪和齒輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)；

25、所述從動(dòng)齒輪盤可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在所述固定板的底端，所述從動(dòng)齒輪盤與所述電池承載框架的頂部固定連接，所述主動(dòng)齒輪與所述從動(dòng)齒輪盤嚙合，所述主動(dòng)齒輪套設(shè)在所述齒輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端上，所述齒輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述主動(dòng)齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。

26、進(jìn)一步地，所述掛輪裝置包括設(shè)置在電動(dòng)汽車的底部位于電池倉(cāng)的前端處的若干組掛輪；

27、若干組掛輪沿著電池倉(cāng)的長(zhǎng)度方向依次對(duì)應(yīng)布設(shè)；

28、每組所述掛輪均包括兩塊對(duì)應(yīng)設(shè)置在電動(dòng)汽車的底部沿豎直方向布設(shè)的縱向固定板以及兩個(gè)分別安裝在兩塊縱向固定板的相對(duì)面上的滾輪以及兩個(gè)分別安裝在兩塊縱向固定板上以分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)滾輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的滾輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)；

29、所述滾輪的形狀與電池的兩個(gè)側(cè)壁上的凹槽相適配。

30、進(jìn)一步地，換電系統(tǒng)還包括停車平臺(tái)，所述停車平臺(tái)的位置與所述換電站相對(duì)應(yīng)，所述停車平臺(tái)用于電動(dòng)汽車?？恳蕴岣唠妱?dòng)汽車的底盤的離地間隙。

31、進(jìn)一步地，所述電池倉(cāng)包括相互連通的移動(dòng)倉(cāng)和固定倉(cāng)，所述移動(dòng)倉(cāng)用于容納電池承載框架，所述固定倉(cāng)用于容納電池，所述固定倉(cāng)內(nèi)設(shè)置有第二驅(qū)動(dòng)裝置，所述第二驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)電池沿著所述固定倉(cāng)的長(zhǎng)度方向移動(dòng)。

32、進(jìn)一步地，所述電池為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，所述電池倉(cāng)內(nèi)電池的長(zhǎng)度方向與電動(dòng)汽車的行駛方向平行。

33、進(jìn)一步地，所述電池為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，所述電池倉(cāng)內(nèi)電池的長(zhǎng)度方向與電動(dòng)汽車的行駛方向垂直。

34、進(jìn)一步地，所述電池承載框架的底端設(shè)置有圓盤，所述圓盤的直徑大于所述電池承載框架的對(duì)角線長(zhǎng)度；

35、所述電池承載框架伸入所述電池倉(cāng)的內(nèi)部時(shí)，所述圓盤能夠?qū)㈦姵貍}(cāng)的底端開(kāi)設(shè)的供所述電池承載框架進(jìn)出的缺口完全擋住。

36、進(jìn)一步地，每組所述掛輪裝還包括兩個(gè)伸縮裝置；

37、所述伸縮裝置的固定端安裝在電動(dòng)汽車的底部，所述伸縮裝置的移動(dòng)端與所述縱向固定板連接并帶動(dòng)所述縱向固定板沿豎直方向上下移動(dòng)。

38、進(jìn)一步地，每組所述掛輪還包括兩個(gè)折疊裝置；

39、所述折疊裝置安裝在電動(dòng)汽車的底部，所述折疊裝置的輸出端與所述縱向固定板連接；

40、所述折疊裝置用于帶動(dòng)所述縱向固定板轉(zhuǎn)動(dòng)并使縱向固定板由豎直方向變?yōu)樗椒较颉?/p>

41、本發(fā)明還提供一種如上述的電動(dòng)汽車快速更換電池的換電系統(tǒng)的換電方法，包括電池倉(cāng)只設(shè)置移動(dòng)倉(cāng)或設(shè)置相互連通的移動(dòng)倉(cāng)和固定倉(cāng)兩種換電場(chǎng)景，且這兩種應(yīng)用場(chǎng)景又分別包括電池倉(cāng)內(nèi)電池的長(zhǎng)度方向與電動(dòng)汽車的行駛方向平行或垂直兩種換電場(chǎng)景；

42、當(dāng)電池倉(cāng)只設(shè)置移動(dòng)倉(cāng)且電池倉(cāng)內(nèi)電池的長(zhǎng)度方向與電動(dòng)汽車的行駛方向平行時(shí)，換電方法包括如下步驟：

43、步驟1：需要換電的電動(dòng)汽車行駛到停車平臺(tái)上方后，升降裝置的升降組件推送電池倉(cāng)內(nèi)的電池承載框架下降，直至電池承載框架完全推出電池倉(cāng)；

44、步驟2：電池承載框架上的第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電池向電動(dòng)汽車的車頭方向移動(dòng)，位于車頭底部的掛輪裝置承接移動(dòng)來(lái)的電池并將電池繼續(xù)向車頭方向推出，直至電池的前端伸出車頭；

45、步驟3：換電站的換電小車識(shí)別伸出的電池，抓取電池，將電池放入換電站的電池充電倉(cāng)中進(jìn)行充電；

46、步驟4：換電小車抓取另一個(gè)電池充電倉(cāng)內(nèi)的滿電狀態(tài)的電池，并將電池放入掛輪裝置內(nèi)，掛輪裝置配合換電小車將電池向電池承載框架方向移動(dòng)；

47、步驟5：電池承載框架承接電池并通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電池完全進(jìn)入電池承載框架內(nèi)；

48、步驟6：升降裝置的升降組件拉動(dòng)電池承載框架上升，直至電池承載框架完全進(jìn)入電池倉(cāng)內(nèi)，完成電池?fù)Q電過(guò)程；

49、當(dāng)電池倉(cāng)只設(shè)置移動(dòng)倉(cāng)且電池倉(cāng)內(nèi)電池的長(zhǎng)度方向與電動(dòng)汽車的行駛方向垂直時(shí)，換電方法包括如下步驟：

50、步驟1：需要換電的電動(dòng)汽車行駛到停車平臺(tái)上方后，升降裝置的升降組件推送電池倉(cāng)內(nèi)的電池承載框架下降，直至電池承載框架完全推出電池倉(cāng)；

51、步驟2：升降裝置的旋轉(zhuǎn)組件帶動(dòng)電池承載框架轉(zhuǎn)動(dòng)，電池的長(zhǎng)度方向從與電動(dòng)汽車的行駛方向垂直轉(zhuǎn)換為與電動(dòng)汽車的行駛方向平行；

52、步驟3：電池承載框架上的第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電池向電動(dòng)汽車的車頭方向移動(dòng)，位于車頭底部的掛輪裝置承接移動(dòng)來(lái)的電池并將電池繼續(xù)向車頭方向推出，直至電池的前端伸出車頭；

53、步驟4：換電站的換電小車識(shí)別伸出的電池，抓取電池，將電池放入換電站的電池充電倉(cāng)中進(jìn)行充電；

54、步驟5：換電小車抓取另一個(gè)電池充電倉(cāng)內(nèi)的滿電狀態(tài)的電池，并將電池放入掛輪裝置內(nèi)，掛輪裝置配合換電小車將電池向電池承載框架方向移動(dòng)；

55、步驟6：電池承載框架承接電池并通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電池完全進(jìn)入電池承載框架內(nèi)；

56、步驟7：升降裝置的旋轉(zhuǎn)組件帶動(dòng)電池承載框架轉(zhuǎn)動(dòng)，電池的長(zhǎng)度方向從與電動(dòng)汽車的行駛方向平行轉(zhuǎn)換為與電動(dòng)汽車的行駛方向垂直；

57、步驟8：升降裝置的升降組件拉動(dòng)電池承載框架上升，直至電池承載框架完全進(jìn)入電池倉(cāng)內(nèi)，完成電池?fù)Q電過(guò)程；

58、當(dāng)電池倉(cāng)設(shè)置了相互連通的移動(dòng)倉(cāng)和固定倉(cāng)且電池倉(cāng)內(nèi)電池的長(zhǎng)度方向與電動(dòng)汽車的行駛方向平行時(shí)，換電方法包括如下步驟：

59、步驟1：需要換電的電動(dòng)汽車行駛到停車平臺(tái)上方后，升降裝置的升降組件推送電池倉(cāng)內(nèi)的電池承載框架下降，直至電池承載框架完全推出電池倉(cāng)；

60、步驟2：電池承載框架上的第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電池向電動(dòng)汽車的車頭方向移動(dòng)，位于車頭底部的掛輪裝置承接移動(dòng)來(lái)的電池并將電池繼續(xù)向車頭方向推出，直至電池的前端伸出車頭；

61、步驟3：換電站的換電小車識(shí)別伸出的電池，抓取電池，將電池放入換電站的電池充電倉(cāng)中進(jìn)行充電；

62、步驟4：升降裝置的升降組件拉動(dòng)電池承載框架上升，直至電池承載框架完全進(jìn)入電池倉(cāng)內(nèi)；

63、步驟5：固定倉(cāng)內(nèi)的第二驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)位于固定倉(cāng)內(nèi)的電池向電動(dòng)汽車的車頭方向移動(dòng)，電池承載框架承接移動(dòng)來(lái)的電池并通過(guò)電池承載框架上的第一驅(qū)動(dòng)裝置將電池繼續(xù)移動(dòng)，直到電池完全進(jìn)入電池承載框架內(nèi)，

64、升降裝置的升降組件推送電池倉(cāng)內(nèi)的電池承載框架下降，直至電池承載框架完全推出電池倉(cāng)；

65、電池承載框架上的第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電池向電動(dòng)汽車的車頭方向移動(dòng)，位于車頭底部的掛輪裝置承接移動(dòng)來(lái)的電池并將電池繼續(xù)向車頭方向推出，直至電池的前端伸出車頭；

66、換電站的換電小車識(shí)別伸出的電池，抓取電池，將電池放入換電站的電池充電倉(cāng)中進(jìn)行充電；

67、步驟6：重復(fù)步驟5，直至電池倉(cāng)內(nèi)部的電池全部移出；

68、步驟7：換電小車抓取一個(gè)電池充電倉(cāng)內(nèi)的滿電狀態(tài)的電池，并將電池放入掛輪裝置內(nèi)，掛輪裝置配合換電小車將電池向電池承載框架方向移動(dòng)；

69、步驟8：電池承載框架承接電池并通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電池完全進(jìn)入電池承載框架內(nèi)；

70、步驟9：升降裝置的升降組件拉動(dòng)電池承載框架上升，直至電池承載框架完全進(jìn)入電池倉(cāng)內(nèi)；

71、步驟10：電池承載框架上的第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電池向固定倉(cāng)方向移動(dòng)，固定倉(cāng)承接移動(dòng)來(lái)的電池并通過(guò)固定倉(cāng)內(nèi)的第二驅(qū)動(dòng)裝置將電池繼續(xù)向固定倉(cāng)遠(yuǎn)離移動(dòng)倉(cāng)的端部移動(dòng)；

72、步驟11：升降裝置的升降組件推送電池倉(cāng)內(nèi)的電池承載框架下降，直至電池承載框架完全推出電池倉(cāng)；

73、步驟12：重復(fù)步驟7至步驟11，直至電池倉(cāng)內(nèi)部全部填滿電池，完成電池?fù)Q電過(guò)程；

74、當(dāng)電池倉(cāng)設(shè)置了相互連通的移動(dòng)倉(cāng)和固定倉(cāng)且電池倉(cāng)內(nèi)電池的長(zhǎng)度方向與電動(dòng)汽車的行駛方向垂直時(shí)，換電方法包括如下步驟：

75、步驟1：需要換電的電動(dòng)汽車行駛到停車平臺(tái)上方后，升降裝置的升降組件推送電池倉(cāng)內(nèi)的電池承載框架下降，直至電池承載框架完全推出電池倉(cāng)；

76、步驟2：升降裝置的旋轉(zhuǎn)組件帶動(dòng)電池承載框架轉(zhuǎn)動(dòng)，電池的長(zhǎng)度方向從與電動(dòng)汽車的行駛方向垂直轉(zhuǎn)換為與電動(dòng)汽車的行駛方向平行；

77、步驟3：電池承載框架上的第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電池向電動(dòng)汽車的車頭方向移動(dòng)，位于車頭底部的掛輪裝置承接移動(dòng)來(lái)的電池并將電池繼續(xù)向車頭方向推出，直至電池的前端伸出車頭；

78、步驟4：換電站的換電小車識(shí)別伸出的電池，抓取電池，將電池放入換電站的電池充電倉(cāng)中進(jìn)行充電；

79、步驟5：升降裝置的旋轉(zhuǎn)組件帶動(dòng)電池承載框架轉(zhuǎn)動(dòng)，使電池承載框架的方向復(fù)原；

80、步驟6：升降裝置的升降組件拉動(dòng)電池承載框架上升，直至電池承載框架完全進(jìn)入電池倉(cāng)內(nèi)；

81、步驟7：固定倉(cāng)內(nèi)的第二驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)位于固定倉(cāng)內(nèi)的電池向電動(dòng)汽車的車頭方向移動(dòng)，電池承載框架承接移動(dòng)來(lái)的電池并通過(guò)電池承載框架上的第一驅(qū)動(dòng)裝置將電池繼續(xù)移動(dòng)，直到電池完全進(jìn)入電池承載框架內(nèi)；

82、升降裝置的升降組件推送電池倉(cāng)內(nèi)的電池承載框架下降，直至電池承載框架完全推出電池倉(cāng)；

83、升降裝置的旋轉(zhuǎn)組件帶動(dòng)電池承載框架轉(zhuǎn)動(dòng)，電池的長(zhǎng)度方向從與電動(dòng)汽車的行駛方向垂直轉(zhuǎn)換為與電動(dòng)汽車的行駛方向平行；

84、電池承載框架上的驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電池向電動(dòng)汽車的車頭方向移動(dòng)，位于車頭底部的掛輪裝置承接移動(dòng)來(lái)的電池并將電池繼續(xù)向車頭方向推出，直至電池的前端伸出車頭；

85、步驟8：重復(fù)步驟5至7，直至電池倉(cāng)內(nèi)部的電池全部移出；

86、步驟9：換電小車抓取一個(gè)電池充電倉(cāng)內(nèi)的滿電狀態(tài)的電池，并將電池放入掛輪裝置內(nèi)，掛輪裝置配合換電小車將電池向電池承載框架方向移動(dòng)；

87、步驟10：電池承載框架承接電池并通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電池完全進(jìn)入電池承載框架內(nèi)；

88、步驟11：升降裝置的旋轉(zhuǎn)組件帶動(dòng)電池承載框架轉(zhuǎn)動(dòng)，使電池承載框架的方向復(fù)原；

89、步驟12：升降裝置的升降組件拉動(dòng)電池承載框架上升，直至電池承載框架完全進(jìn)入電池倉(cāng)內(nèi)；

90、步驟13：電池承載框架上的第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電池向固定倉(cāng)方向移動(dòng)，固定倉(cāng)承接移動(dòng)來(lái)的電池并通過(guò)固定倉(cāng)內(nèi)的第二驅(qū)動(dòng)裝置將電池繼續(xù)向固定倉(cāng)遠(yuǎn)離移動(dòng)倉(cāng)的端部移動(dòng)；

91、步驟14：升降裝置的升降組件推送電池倉(cāng)內(nèi)的電池承載框架下降，直至電池承載框架完全推出電池倉(cāng)；

92、步驟15：升降裝置的旋轉(zhuǎn)組件帶動(dòng)電池承載框架轉(zhuǎn)動(dòng)，電池的長(zhǎng)度方向從與電動(dòng)汽車的行駛方向垂直轉(zhuǎn)換為與電動(dòng)汽車的行駛方向平行；

93、步驟16：重復(fù)步驟9至步驟15，直至電池倉(cāng)內(nèi)部全部填滿電池，完成電池?fù)Q電過(guò)程。

94、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

95、本發(fā)明設(shè)置的升降裝置能夠沿豎直方向升降電池倉(cāng)內(nèi)部的電池，電池位于到電池倉(cāng)下方時(shí)，在旋轉(zhuǎn)組件的作用下旋轉(zhuǎn)電池的方向，使電池能夠橫向排列進(jìn)入電池倉(cāng)內(nèi)部，增加了電池倉(cāng)內(nèi)部可容納電池的數(shù)量，增加車輛續(xù)航里程，且電池以垂直的方式伸出電池倉(cāng)外，進(jìn)而能夠通過(guò)低端下降前端換電的方式更換電池，無(wú)需使電池從車輛前端的前懸部分伸出和更換，也就避免了對(duì)電動(dòng)汽車的前懸部分進(jìn)行切割改裝。