阅读说明：本技术 电动车自动充换电系统及电动车自动充换电方法 (Automatic charging and replacing system and method for electric vehicle ) 是由 刘宇青 杨炜达 张利权 吕瑞瑞 彭智军 于 2018-08-22 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种电动车自动充换电系统及电动车自动充换电方法。电动车自动充换电系统包括电动车、装载于电动车一端的电池组件、及用来给电池组件补充电能的充电装置；电动车设有一端开口的收容腔及设置于收容腔开口一端的可开合的挡板；电池组件包括储存电能的电池包及用来限位支撑电池包并在受力情况下带动电池包移动的移动支架；电池组件收容于收容腔中,电池包靠近挡板的一端设有电极接出件,移动支架靠近挡板的一端设有磁性件；充电装置包括支撑台、自支撑台一侧凸伸形成的支撑板、能够对磁性件产生磁力吸引作用的电磁配合件及用来与电极接出件电性连接的充电器。本发明能够实现电动车的自动充换电,降低人员劳动强度。(The invention provides an automatic charging and replacing system and an automatic charging and replacing method for an electric vehicle. The automatic charging and battery replacing system of the electric vehicle comprises the electric vehicle, a battery assembly loaded at one end of the electric vehicle and a charging device used for supplementing electric energy to the battery assembly; the electric vehicle is provided with an accommodating cavity with an opening at one end and an openable baffle arranged at one end of the opening of the accommodating cavity; the battery component comprises a battery pack for storing electric energy and a movable bracket for limiting and supporting the battery pack and driving the battery pack to move under the stress condition; the battery pack is accommodated in the accommodating cavity, an electrode receiving piece is arranged at one end, close to the baffle, of the battery pack, and a magnetic piece is arranged at one end, close to the baffle, of the movable support; the charging device comprises a supporting table, a supporting plate formed by protruding from one side of the supporting table, an electromagnetic matching piece capable of generating magnetic attraction effect on the magnetic piece and a charger used for being electrically connected with the electrode connecting piece. The invention can realize the automatic charging and battery changing of the electric vehicle and reduce the labor intensity of personnel.)

电动车自动充换电系统及电动车自动充换电方法

技术领域

本发明涉及电动车充换电领域，尤其涉及一种电动车自动充换电系统及电动车自动充换电方法。

背景技术

随着石化能源短缺及环境污染问题的日益严峻，动力电池因其可快速充放电、循环寿命长、环境友好等特点得到了广泛应用，尤其是在电动车领域得到了快速发展。现有技术中，电动叉车、电动球车、自动导引车(AGV，Automated Guided Vehicle)等电动车基本采用人工进行充换电，但操作耗时长，增加了人员劳动强度。为了提高这些电动车的充换电自动化程度，目前采用的X-Y Table等伺服系统存在结构复杂、成本高等缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够降低人员劳动强度，自动化程度高的电动车自动充换电系统及电动车自动充换电方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种电动车自动充换电系统，包括电动车、装载于该电动车一端的电池组件、及用来给该电池组件补充电能的充电装置；该电动车设有一端开口的收容腔及位于该收容腔开口一端的可开合的挡板；该电池组件包括储存电能的电池包及用来限位支撑该电池包并在受力情况下能够带动该电池包移动的移动支架；该电池组件收容于该收容腔中，该电池包靠近该挡板的一端设有电极接出件，该移动支架靠近该挡板的一端设有磁性件；该充电装置包括支撑台、自该支撑台一侧凸伸而成的支撑板、能够对该磁性件产生磁力吸引作用的电磁配合件及用来与该电极接出件电性连接的充电器；该支撑板与该挡板接触时该挡板由闭合状态转变为打开状态使该电池组件在该电磁配合件对该磁性件产生的磁力吸引作用下离开该收容腔并沿该支撑板移动直至该电极接出件与该充电器电性接触。

本发明还提供一种适用于上述电动车自动充换电系统的电动车自动充换电方法，包括以下步骤：

需要充电的电动车移向闲置的一个充电装置并将该电动车装载有电池组件的一端朝向该充电装置靠近；

移动的该电动车的挡板被该充电装置的支撑板顶开以露出该电池组件；

该电池组件靠近挡板一侧的磁性件被该充电装置的电磁配合件吸引，此时该电池组件的移动支架在吸引力作用下带动电池包沿该支撑板移动以使该电池包的电极接出件与该充电装置的充电器电性接触；

该电动车移向另外一个具有同类型且充电完成的电池组件的充电装置，并装载该充电完成的电池组件，或者该电动车等待其正在充电的该电池组件并在充电完成后进行装载。

本发明提供的电动车自动充换电系统自动化程度高，通过电动车与充电装置的配合运动实现电池组件的自动卸载、自动充电及自动安装，此外，充电装置结构简单，生产成本低，可无限扩充。本发明提供的电动车自动充换电方法实现了电动车自动充换电，能够降低人员劳动强度，提高电动车利用率。

附图说明

图1为本发明的实施例提供的电动车自动充换电系统的立体示意图。

图2是图1所示的电动车自动充换电系统中电动车的立体示意图。

图3是图1所示的电动车自动充换电系统中电池组件的立体示意图。

图4是图1所示的电动车自动充换电系统中充电装置的立体示意图。

图5是本发明的实施例提供的电动车自动充换电方法的流程图。

主要元件符号说明

如下

具体实施方式

将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中设置的元件。当一个元件被认为是“设置在”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中设置的元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明的实施例提供一种电动车自动充换电系统100，其包括电动车10、用于储存电能的电池组件20、以及用来对电池组件20补充电能的充电装置30。本实施例中，电池组件20装载于电动车10的一端用来驱动电动车10；充电装置30的数量为多个，并且可以进行无限扩充，以使电动车自动充换电系统100能够同时对多个电池组件20进行充电并实现换电。

电动车自动充换电系统100的工作原理在于：每个充电装置30每次只对一个电池组件20进行充电，电动车10在其电池组件20电量不足时移动至闲置的一个充电装置30附近，然后通过电动车10与充电装置30的配合运动实现电池组件20的自动卸载，电动车10再寻找并靠近已经完成充电的其它同类电池组件20，并且通过电动车10与充电装置30的配合运动实现电池组件20的快速自动装载以实现整个充换电过程。可以理解，卸载下来的电池组件20与充电装置30电性连接进行电能补充。电动车10也可以等待该电池组件20充电完成后再将该电池组件20进行自动装载。

电动车10可以是AGV、电动叉车、电动球车等电驱动的可移动设备，本实施例中，电动车10为AGV，能够沿预设的导引路径行驶。AGV的自动充换电过程如下：为AGV预设充换电导引路径，使AGV需要充电时能够根据充换电导引路径首先移动至一闲置的充电装置30附近，接着AGV与充电装置30配合运动将电池组件20卸载，并使电池组件20与充电装置30电性连接开始充电；然后AGV根据充换电导引路径离开该充电装置30并移动至另外一个连接有充电完成的电池组件20的充电装置30，通过AGV与另外一个充电装置30的配合运动，充电完成的电池组件20装载于AGV上。

可以理解，在电动车自动充换电系统100中，多个充电装置30给具有同一类型的电池组件20的电动车10提供充电功能。充电装置30的数量多于电动车10的电池组件20的数量，并且每个电池组件20适用于多个充电装置30，此方式能够避免电动车10在电池组件20充电时进行长时间的等待，从而提高电动车10利用率。

请参阅图2，电动车10设有一端开口的收容腔11及设置于收容腔11开口一端的挡板12，其中，收容腔11用于收容电池组件20，挡板12具有可开合功能。具体地，挡板12闭合时，收容腔11的开口一端被封闭，电池组件20受限于挡板12而收容于收容腔11中。挡板12打开时，电池组件20能够从收容腔11的开口一端离开收容腔11。

进一步地，电动车10还包括备用电源(图未示)，备用电源在电池组件20卸载后能够在短时间内驱动电动车10运动。可以理解，备用电源可以与电池组件20电性连接并在自身电量产生消耗后从电池组件20获得电量补充。

请参阅图3，电池组件20包括储存能量的电池包21及移动支架22，其中，移动支架22用来限位支撑电池包21并在受力情况下带动电池包21移动。电池包21包括中空的盒体211及收容于盒体211的空腔中的电池模组(图未示)。电池模组包括多个串并联电性连接的动力电池，可以理解，现有技术中单个动力电池所储存的能量有限，因此，为了驱动电动车10并使其具有一定的续航里程需要能够储存更多电量的电池模组。盒体211具有防尘、防水的功能，对收容于其中的电池模组起到保护作用。

具体地，电池包21相对的两端分别设有电极接出件212，电极接出件212与电池模组电性连接并伸出盒体211。位于电池包21远离挡板12一端的电极接出件212用来与电动车10电性连接，从而使电池模组为电动车10提供电能。位于电池包21靠近挡板12一端的电极接出件212用来与充电装置30电性连接，从而使充电装置30对电池模组进行充电。本实施例中，位于电池包21同一端的电极接出件212的数量为两个，分别接出电池模组的正极和负极。

移动支架22包括底座221、自底座221边缘向一侧凸伸形成的围板222及安装于底座221另一侧的多个滚轮223。电池包21放置于底座221上并限位于围板222之间。本实施例中，盒体211大致呈长方体状，底座221与围板222围成长方体状的敞口空间。围板222包括两个间隔相对设置的第一侧板2221及两个间隔相对设置的第二侧板2222，其中，两个第一侧板2221分别位于电池包21设有电极接出件212的两端。具体地，电极接出件212分别贯穿对应一端的第一侧板2221，便于与电动车10或者充电装置30电性连接。进一步地，两个第一侧板2221相背于电池包21的一侧分别装设有磁性件23，磁性件23在受磁力吸引的情况下使移动支架22带动电池包21沿受力方向移动。

请参阅图4，充电装置30包括支撑台31、自支撑台31一侧凸伸形成的支撑板32、电磁配合件33、限位组件34及充电器35。电磁配合件33装设于支撑台31上并包括电磁铁331及能够为电磁铁331提供电流的电源332，电源332给电磁铁331通电时使电磁铁331产生吸引磁性件23的磁力。限位组件34装设于支撑台31上并包括固定座341及两个限位条342，其中，两个限位条342呈夹角设置且相互相近的端部分别与固定座341转动连接。本实施例中，电磁铁331位于两个限位条342之间。充电器35包括本体351及与本体351电性连接的充电接头352，充电接头352用来与电池包21的电极接出件212电性连接。本实施例中，充电接头352的数量为两个，分别与电池包21靠近挡板12一端的两个电极接出件212电性连接，充电接头352与电极接出件212电性接触时方可实现充电装置30对电池组件20的充电功能。

实际使用时，电动车10发现自身电池组件20电量不足时主动移动至一个空闲的充电装置30附近，并且控制移动路线及方位使电动车10装载有电池组件20的一端朝向充电装置30靠近，直至电动车10的挡板12与该充电装置30的支撑板32相接触。接着，挡板12在支撑板32的作用下由闭合状态转变为打开状态，同时，电磁配合件33的电源332给电磁铁331通电使电磁铁331对电池组件20上的磁性件23产生吸力，从而使电池组件20在吸力作用下移出收容腔11。然后，滚轮223沿支撑板32滚动直至磁性件23抵靠于电磁铁331而停止移动，与此同时，电池包21靠近挡板12一端的电极接出件212与充电器35的充电接头352电性连接，实现电动车10自动卸载电池组件20并进行充电。另外，电池组件20在磁力吸引作用下朝向电磁铁331移动过程中，两个限位条342远离固定座341的一端被电池组件20撑开，即两个限位条342之间的夹角增大，在电池组件20停止移动时，两个限位条342分别抵触于移动支架22的两侧，对移动支架22起到限位作用，避免电池组件20产生左右晃动。

本实施例中，多个滚轮223包括两排间隔相对设置的外滚轮2231及两排间隔相对设置的内滚轮2232，其中，两排内滚轮2232与两排外滚轮2231平行设置且两排内滚轮2232位于两排外滚轮2231之间。在竖直方向上，外滚轮2231的最低点位于内滚轮2232最低点的下方且之间的距离差等于支撑板32的厚度。电池组件20收容于收容腔11内时，两排外滚轮2231与收容腔11的底壁相接触，此时，电池组件20的移动依靠两排外滚轮2231的转动。电池组件20沿支撑板32移动时，两排内滚轮2232与支撑板32相接触，即电池组件20在支撑板32上的移动依靠两排内滚轮2232的转动。将多个滚轮223设置为外滚轮2231与内滚轮2232的方式能够使支撑板32伸入收容腔11中，令电池组件20平稳移动至支撑板32上。

需要将充电完成后的电池组件20装载于电动车10上时，电磁配合件33的电源332切断对电磁铁331供电，致使电磁铁331对电池组件20的磁性件23失去磁力吸引。在一个实施例中，电动车10的收容腔11中同样设有电磁配合件33，并且在充电装置30的电磁配合件33切断电源332对电磁铁331供电时对电池组件20远离充电装置30一端的磁性件23产生一个方向相反的吸引力，使电池组件20移动至收容腔11中。最后，电池组件20与电动车10电性连接并离开充电装置30，挡板12失去支撑板32的抵接之后自动由打开状态转变为闭合状态。

进一步地，充电装置30还包括能够带动支撑台31在竖直方向上运动的驱动件，比如升降气缸。具有可升降功能的支撑台31有利于充电装置30满足更多种类的电动车10的充电需求，因为不同种类的电动车10的电池组件20距离地面的高度不容易统一。

进一步地，充电装置30还包括盖设于支撑台31上的保护罩36，电磁配合件33、限位组件34及充电器35位于保护罩36与支撑台31围成的空间内，具有防尘保护作用，并且提高了外观美感。

请参阅图5，本发明的实施例提供一种电动车自动充换电方法，适用于上述任一实施例提供的电动车自动充换电系统100，该方法主要包括以下步骤：

步骤S101：需要充电的电动车10移向闲置的一个充电装置30并将电动车10装载有电池组件20的一端朝向充电装置30靠近；

步骤S102：移动的电动车10的挡板12被充电装置30的支撑板32顶开以露出电池组件20；

步骤S103：电池组件20靠近挡板12一侧的磁性件23被充电装置30的电磁配合件吸引，此时电池组件20的移动支架22在吸引力作用下带动电池包21沿该支撑板32移动以使电池包21的电极接出件212与充电装置30的充电器35电性接触；

步骤S104：电动车10等待电池组件20充电完成后再装载电池组件20，或者电动车10移向另外一个连接有充电完成的电池组件20的充电装置30并装载充电完成的电池组件20。

电动车10移向另外一个具有同类型且充电完成的电池组件20的充电装置30，并装载该充电完成的电池组件20，或者电动车10等待其正在充电的电池组件20并在充电完成后进行装载。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围。