车辆电池自动换装系统及其方法与流程

1.本发明涉及车辆电池技术领域，具体涉及一种车辆电池自动换装系统及其方法。


背景技术：

2.电动车辆已经成为工程施工领域的发展方向，目前限制电动车辆发展的主要因素有：电动车辆的续航问题、车载电池的充电问题。电动车辆的续航不够并且电动车辆充电时间较长，影响到电动车辆的连续运行。当电动车辆应用到工程领域时，无法满足工程机械高效生产的要求。目前的解决办法是更换电池，通过更换电动车辆电池来增加电动车辆的续航能力；但现有更换电池一般通过人工更换，操作速度慢，效率低，难以达到电动车辆电池快速更换要求，也影响了电动车辆的连续运行。
3.因此如何提高车辆电池的更换效率是亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种车辆电池自动换装系统及其方法，以解决车辆电池更换效率低的问题。
5.第一方面，本发明提供了一种车辆电池自动换装系统，所述电池安装于车辆的底部，电池设有夹持孔，所述换装系统包括：夹持装置，包括驱动组件和弯臂，所述驱动组件用于驱动所述弯臂摆动，在夹持状态下，所述弯臂的夹持端用于插入到电池底部的夹持孔中；换装装置，位于车辆的下侧，包括三向驱动臂及其驱动的换装台，所述换装台位于所述三向驱动臂的端部，用于托举所述电池；所述换装台上阵列分布有第一移动单元；充电装置，包括第二移动单元和具有充电口的充电平台，所述充电平台与所述换装台平齐，所述第二移动单元阵列分布在所述充电平台上，所述第一移动单元和所述第二移动单元为凸出于所述换装台和所述充电平台的滚动件，用于驱动所述电池移动到所述充电口处。
6.通过设置夹持装置将电池固定在车辆的底部，夹持装置还具有驱动组件和弯臂，利用弯臂摆动的能力，使夹持装置在夹持状态和非夹持状态之间切换；还设置有换装装置，用于转移电池至充电装置，换装装置和充电装置上具有第一移动单元和第二移动单元，自动化的驱动电池在换装平台和充电平台上平移，进而实现电池的位置转移和充电。
7.在一种可选的实施方式中，所述驱动组件包括：连杆，所述连杆的一端与所述弯臂固定连接，所述连杆和所述弯臂的连接端滑动连接于滑轨，所述滑车辆底部相对固定，用于限定所述弯臂的摆动路径；主齿条和驱动轮，所述主齿条铰接于所述连杆的另一端，所述驱动轮与所述主齿条啮合；副齿条，所述副齿条与所述驱动轮啮合，且与所述主齿条相对设置；电机，所述电机上设有传动轴，所述驱动轮套设在传动轴上，随所述传动轴转动。
8.驱动组件具体为一种连杆机构，其中齿条在直线方向移动，连杆和滑轨限定弯臂的摆动轨迹，满足弯臂夹持端的摆动需求。
9.在一种可选的实施方式中，所述驱动组件还包括防松组件；所述防松组件包括：防松轮，所述防松轮套设在所述传动轴上；防松臂，所述防松臂连接有驱动其移动的推进组
件，所述防松臂用于在与所述传动轴轴向平行的方向上移动，在防松状态下，所述防松轮与防松臂卡合；在驱动状态下，所述防松轮与所述防松臂分离。
10.车辆在行驶过程中会发生晃动和颠簸，通过设置防松组件锁定驱动组件，避免驱动组件中的驱动轮和主齿条活动，避免发生因夹持不紧，导致的电池晃动脱落的问题。
11.在一种可选的实施方式中，所述推进组件包括：推杆，所述推杆的一端接触于所述防松臂，所述推杆的另一端设有推进器，所述推进器用于驱动所述防松臂由防松位置移动到驱动位置；支撑件，所述推杆穿设过所述支撑件，所述防松臂的一端用于卡合所述防松轮，所述防松臂的另一端铰接于所述支撑件；弹性件，所述弹性件的一端连接于所述支撑件，所述弹性件的另一端连接于所述防松臂，所述弹性件用于带动所述防松臂由驱动位置复位到防松位置。
12.防松组件中具体设置了推进组件，由推进组件控制防松臂的位置，从而从防松状态和驱动状态之间切换，由推进器负责防松臂的进程，由弹性件负责防松臂的复位。
13.在一种可选的实施方式中，所述弯臂的夹持端为斜向上方的钩部，所述电池底部的夹持孔与所述夹持端相配合。
14.斜向上的钩部便于夹持装置的弯臂由电池的侧位伸入到电池的底部。
15.在一种可选的实施方式中，所述三向驱动臂包括：第一方向伸缩部，所述第一方向伸缩部的顶端设置有第二方向平移台；第二方向移动部，所述第二方向移动部滑动连接于所述第二方向平移台上，所述第二方向移动部的顶端设置有第三方向平移台；第三方向移动部，所述第三方向移动部滑动连接于所述第三方向平移台，所述第三方向移动部的顶端为所述换装台。
16.分别设置三个互相垂直的驱动方向，将换装台在空间中的移动分解为三个方向上的坐标，由三个方向上的移动部逐步带动换装台的移动，具有一定的稳定性。
17.在一种可选的实施方式中，所述换装台包括环状部和延伸部，所述延伸部由环状部向四周延伸，所述环状部上的所述第一移动单元以环形阵列分布，所述延伸部上的所述第一移动单元以线性阵列分布；所述环状部的中部设置有摄像装置，所述电池的底部设置有定位标尺，所述摄像装置用于识别所述定位标尺。
18.换装台上中心位置的摄像装置用于扫描电池底部的定位标尺，可以得到电池相对于换装台中心的偏移位置和偏移角度，再利用环状部和延伸部上的第一移动单元移动电池，使得电池在换装台上正直且居中，便于进行下一步的电池传递，使得电池在传输的过程中的角度和位置在可控的范围内。
19.在一种可选的实施方式中，所述充电平台的一侧为敞开的开口，所述充电平台的另一侧设置所述充电口，所述充电平台上间隔分布有横向和竖向的第二移动单元。
20.通过设置敞口的充电平台便于电池的进入，另外在充电平台的另一侧设置充电口，因通过平移电池，即可完成电池上充电接口和充电口的对接。
21.在一种可选的实施方式中，还包括：传输台，所述传输台的表面阵列并间隔分布有横向和竖向的第二移动单元，所述传输台与所述充电装置和所述换装台位于同一平面内，每个所述传输台与多个所述充电装置对应；所述传输台包括识别装置，用于识别对应的所述充电平台上是否有电池，以控制所述第二移动单元的滚动方向。
22.在充电平台和换装台之间还设置有运输台，每个运输台上对应有多个充电平台，
每个充电位置中的换装台可以同时为多台车辆充电，另外，当其他充电平台中的电池充满时，可以直接位车辆更换，不必等待单一电池充满后再运行车辆。
23.在一种可选的实施方式中，所述弯臂还设有充电端，所述夹持端和所述充电端分别为所述弯臂一侧的分支端，在夹持状态下，所述弯臂的充电端插入到电池底部的充电孔中。
24.弯臂上的充电端伸入到充电孔中后，实现电池和车辆的电连接，车辆消耗电池中的电能，夹持装置同时还具有电连通的功能，不需要再利用其它装置进行电连接，便于电池从车辆上的拆卸。
25.第二方面，本发明还提供了一种车辆电池自动换装方法，应用于上述的车辆电池自动换装系统，包括：利用所述夹持装置夹持所述电池，所述三向驱动臂驱动所述换装台移动到所述电池的下方，并向上移动，托举电池升高，所述夹持装置中的压力传感器感应到所述夹持端的压力减小，驱动组件驱动弯臂摆动，所述夹持端由所述夹持孔中移出；所述三向驱动臂下降，直至所述换装台与所述充电平台齐平；驱动所述第一移动单元和所述第二移动单元滚动，使电池由所述换装台移动到充电平台上；驱动所述第二移动单元滚动，使所述电池的接线口与所述充电口对齐，所述电池充电。
26.三向驱动臂驱动换装台在电池的底部向上平移，将电池托举后，夹持装置向外摆动，电池由夹持装置转移到换装台上，为电池的移出避让竖直方向上的空间，换装台带动电池至与充电平台水平的位置，再向充电平台转移，实现电池在充电平台上的移动。
27.在一种可选的实施方式中，所述三向驱动臂下降，直至所述换装台与所述充电装置齐平，之后还包括：所述换装台中部的摄像装置识别所述电池底部的定位标尺，得到所述电池的偏移尺寸和偏移角度；计算得到所述电池的补偿尺寸和补偿角度，驱动环状部上的所述第一移动单元滚动，使电池转动所述补偿角度；驱动延伸部上的所述第一移动单元滚动，使电池平移所述补偿尺寸，所述电池在所述换装台上居中。
28.电池在换装台中还具有对准过程，利用换装台上的摄像装置识别电池上的定位标尺，再利用换装台上的第一移动单元，使得电池在换装台上摆正并居中，便于电池进入到充电平台后与充电口对齐。
29.在一种可选的实施方式中，驱动所述第一移动单元和所述第二移动单元滚动，使电池由换装台移动到充电平台上，具体为：驱动所述第一移动单元滚动，使所述电池由所述换装台移动到传输台上，传输台上的识别装置识别多个充电装置上是否有电池，当识别到无电池充电的充电装置时，所述第二移动单元驱动所述电池移动至该充电装置中包括。
30.在电池进入到充电平台之前，先进入到传输台中，将电池传输至由传输台中的识别装置识别无电池充电的充电平台中，便于一个换装系统同时为多个电池充电。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
32.图1为本发明实施例的一种车辆的结构示意图；
33.图2为本发明实施例的一种夹持装置的结构示意图；
34.图3为本发明实施例的一种防松组件的结构示意图；
35.图4为本发明实施例的一种车辆电池自动换装系统的结构示意图；
36.图5为本发明实施例的电池的仰视图；
37.图6为本发明实施例的一种换装台的俯视图；
38.图7为本发明实施例的一种传输台和充电平台的结构示意图。
39.附图标记说明：
40.1、电池；11、夹持孔；12、充电孔；13、定位标尺；2、夹持装置；21、驱动组件；211、连杆；212、主齿条；213、驱动轮；214、副齿条；215、电机；216、传动轴；217、防松组件；2171、防松轮；2172、防松臂；2173、推杆；2174、支撑件；2175、弹性件；22、弯臂；221、夹持端；3、换装装置；31、三向驱动臂；311、第一方向伸缩部；312、第二方向移动部；313、第三方向移动部；32、换装台；321、环状部；322、延伸部；323、摄像装置；33、第一移动单元；4、充电装置；41、充电平台；42、第二移动单元；43、充电口；5、传输台。
具体实施方式
41.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.下面结合图1至图7，描述本发明的实施例。
43.本发明的一种车辆电池自动换装系统，包括了夹持装置2，换装装置3和充电装置4，夹持装置2通过夹持电池1，使电池1固定安装在车辆的底部，换装装置3将电池1从夹持装置2上取下，并送到充电装置4中，电池1在充电装置4完成充电。
44.在一些实施例中，如图1、图2和图4所示，电池安装于车辆的底部，电池设有夹持孔，夹持装置2包括驱动组件21、弯臂22和滑轨，驱动组件21用于驱动弯臂22摆动，在夹持状态下，弯臂22的夹持端221用于插入到电池1底部的夹持孔11中。
45.在本实施例中，夹持装置2中的弯臂22的驱动端与驱动组件21连接，由驱动组件21驱动弯臂22的滑动，弯臂22为弯折或弯曲的结构，弯臂22的驱动端滑动并转动，弯臂22的整体做摆动，弯臂22的另一端为夹持端221，根据弯臂22摆动位置的不同，夹持装置2具有夹持状态和非夹持状态，夹持装置2在夹持状态时，弯臂22摆动，夹持端221插入到电池1底部的夹持孔11中，夹持装置2和电池1互相卡合，实现夹持。弯臂22发生摆动后，夹持端221从电池1底部的夹持孔11中脱离，进入到非夹持状态。
46.在一些实施例中，换装装置3位于车辆的下侧，包括三向驱动臂31及其驱动的换装台32，换装台32位于三向驱动臂31的端部，用于托举电池1，换装台32上阵列分布有第一移动单元33。
47.在本实施例中，换装台32为一种平面结构，位于三向驱动臂31的一端，三向驱动臂31可以实现在立体空间中三个方向的移动，驱动三向驱动臂31，调整换装台32在立体空间中的位置坐标，使换装台32位于电池1的正下方后，再向上移动，接触到电池1后，再向上托举电池1，由于夹持装置2是自下向上的夹持电池1，通过向上托举电池1，可以使电池1与夹
持装置2分离，再驱动夹持装置2转动，弯臂22向两侧的外部摆动，三向驱动臂31下降，电池1即可离开车辆。
48.第一移动单元33阵列分布在换装台32上，驱动电池1在换装台32的表面上平移。
49.在一些实施例中，充电装置4包括第二移动单元42和具有充电口43的充电平台41，充电平台41与换装台32齐平，第二移动单元42阵列分布在充电平台41上，第一移动单元33和第二移动单元42为凸出于换装台32和充电平台41的滚动件，用于驱动电池1移动到充电口43处。
50.在本实施例中，第一移动单元33和第二移动单元42为凸出于换装台32的滚动件，第一移动单元33的轴向与换装台32所在的平面平行，第二移动单元42的轴向与充电平台41所在的平面平行，但轴线的延伸方向不同，多个同向的第一移动单元33或第二移动单元42同时滚动，可以带动位于其表面的电池1移动，多种方向延伸的第一移动单元33和第二移动单元42可以驱动电池1朝向多种方向移动。充电平台41位于换装台32的一侧，换装台32上的第一移动单元33驱动电池1朝向充电平台41移动，电池1在移动出换装台32一部分后，由充电平台41上第二移动单元42和换装台32上的第一移动单元33共同驱动，直至全部进入到充电平台41中，充电平台41中的第二移动单元42继续驱动，将电池1的接口驱动至充电口43处，与充电口43连接，实现电池1的自动换装和自动充电的过程。
51.在一种实施例中，如图2所示，夹持装置2中的驱动组件21包括连杆211，主齿条212，驱动轮213，副齿条214和电机215；连杆211的一端与弯臂22固定连接，连杆211和弯臂22的连接端滑动连接于滑轨，滑轨与车辆底部相对固定，用于限定弯臂22的摆动路径；主齿条212铰接于连杆211的另一端，驱动轮213与主齿条212啮合；副齿条214与驱动轮213啮合，且与主齿条212相对设置，电机215，电机215上设有传动轴216，驱动轮213套设在传动轴上，随传动轴转动。
52.在本实施例中，连杆211一端与弯臂22相对固定，连杆211的另一端铰接与主齿条，且连杆211的另一端和主齿条212向一个方向做直线移动，由主齿条212直线驱动，一端由滑轨限定活动轨迹；同时弯臂22的驱动端由滑轨限定移动轨迹，由连杆211限定转动角度，形成固定的摆动路径，从而限定夹持端221的摆动轨迹，实现进入夹持孔11和脱离夹持孔11的运动。主齿条由驱动轮213驱动，驱动轮213转动驱动主齿条平移，另外还设置有副齿条214，位于驱动轮213的另一侧，增加驱动轮213的稳定性，驱动轮213由传动轴216和电机215驱动。
53.在一些实施例中，如图3所示，驱动组件21还包括防松组件217，防松组件217包括防松轮2171和防松臂2172，防松轮2171套设在传动轴216上，防松臂2172连接有驱动其移动的推进组件，防松臂2172用于在与传动轴216轴向平行的方向上移动，在防松状态下，防松轮2171与防松臂2172卡合；在驱动状态下，防松轮2171与防松臂2172分离。
54.在本实施例中，防松组件217用于限制驱动轮213的转动，在车辆驱动的过程中，如驱动轮213与主齿条212和副齿条214之间随车辆惯性发生滑动，会造成夹持装置2的松动，进而电池1会发生滑动或脱落，因此通过设置防松组件217限制传动轴216和驱动轮213，避免驱动轮213转动。防松轮2171固定套设在传动轴216上，在防松状态下，防松臂2172和防松轮2171卡合，限制防松轮2171的转动，从而限制传动轴216的转动，在驱动状态下，防松轮2171和防松臂2172分离，防松轮2171随传动轴216转动。利用推进组件实现防松组件217在
防松状态和驱动状态之间切换，防松轮2171和防松臂2172都与传动轴216轴向垂直，推进组件推动防松臂2172在于与传动轴216轴向平行的方向上移动，使防松臂2172和防松轮2171在卡合和错位之间切换。
55.在一些实施例中，如图3所示，推进组件包括推杆2173、支撑件2174和弹性件2175，推杆2173的一端接触于防松臂2172，推杆2173的另一端设有推进器，推进器用于驱动防松臂2172由防松位置移动至驱动位置；推杆2173穿设过支撑件2174，防松臂2172的一端用于卡合防松轮2171，防松臂2172的另一端铰接于支撑件2174；弹性件2175的一端连接于支撑件2174，弹性件2175的另一端连接于防松臂2172，弹性件2175用于带动防松臂2172由驱动位置复位到防松位置。
56.在本实施例中，利用推进组件调节控防松臂2172的位置，在驱动轮213固定时，支撑件2174用于支撑推杆2173和弹性件2175维持在作业位置，推杆2173穿设过支撑件2174，推杆2173的一端设置有推进器，推杆2173的另一端与防松臂2172接触，弹性件2175的一端与支撑件2174连接，另一端与防松臂2172连接；在防松状态下，推杆2173和弹性件2175位于初始位置，防松臂2172在防松位置和防松轮2171卡合，推进器推动推杆2173，推杆2173的另一端推动防松臂2172移动，使防松臂2172和防松轮2171分离并错位，防松轮2171和传动轴216不受防松臂2172的控制，在电机215的驱动下开始转动；当转动完成，需要恢复到卡合状态时，推进器回程，使推杆2173复位到初始位置，弹性件2175在势能作用下回弹，带动防松臂2172回弹，从而使防松轮2171和防松臂2172复位到卡合状态。
57.在一些实施例中，如图2所示，弯臂22的夹持端221为斜向上方的钩部，电池1底部的夹持孔11与夹持端221相配合。导电孔和导电端待补充。
58.由非夹持状态向夹持状态转换时，弯臂22的夹持端221呈一个斜向下摆动的方式运动，两侧的夹持端221共同的朝向电池1的下部，夹持端221为斜向上的钩部，当两个夹持端221相对的做收拢的运动时，钩部插入到电池1底部的夹持孔11中，夹持孔11提前开设为与夹持端221相匹配的形状，夹持端221卡合在夹持孔11中，实现夹持。
59.在一些实施例中，夹持孔11中还设置有弹性垫，缓冲夹持端221进入到夹持孔11中的冲力。
60.在一些实施例中，夹持端221上还设置有压力传感器，用于检测夹持端221与电池1的相对位置，检测电池1是否完全的由夹持端221支撑。
61.在一些实施例中，如图4所示，换装装置3中的三向驱动臂31包括：第一方向伸缩部311，第二方向移动部312和第三方向移动部313，第一方向伸缩部311的电管设置有第二方向平移台，第二方向移动部312滑动连接于第二方向平移台，第二方向移动部312的顶端设置有第三方向平移台，第三方向移动部313滑动连接于地第三方向平移台，第三方向移动部313的顶端为换装台32。
62.三向驱动臂31用于在立体空间中的三个方向驱动换装台32，第一方向、第二方向和第三方向彼此垂直；通过在三个维度上叠加驱动，首先由第一方向伸缩部311调节高度方向上的位置，在第一方向伸缩部311的顶端设置第二方向平移台，第二方向移动部312在第二方向平移台上滑动，以确定第二方向上的位置，再在第二方向移动部312的顶端设置第三方向平移台，第三方向移动部313在第三方向平移台上滑动，以确定第三方向上的位置，由此找到换装台32在三向的立体空间中的位置坐标。
63.在一些实施例中，如图5和图6所示，换装台32包括环状部321和延伸部322，延伸部322由环状部321向四周延伸，环状部321上的第一移动单元33以环形阵列分布，延伸部322上的第一移动单元33以线性阵列分布；环状部321的中部设置有摄像装置323，电池1的底部设置有定位标尺13，摄像装置323用于扫描定位标尺13。
64.在本实施例中，环状阵列分布的多个第一移动单元33，矩形阵列分布的多个第一移动单元33，其在延伸部322表面的滚动轨迹为沿着延伸部322延伸的长度方向。换装台32在通过三向的驱动托举电池1，并下移的过程中，托举过程可能定位不准确，或移动过程可能会发生振动，电池1并没有位于换装台32正中的位置，换装台32的正中的位置设置有摄像装置323，电池1的底部具有定位标尺13，定位标尺13包括位于电池1正中的圆形角度标尺和由圆形角度标尺向四周延伸的长度标尺，由摄像装置323对定位标尺13上的数字进行扫描，得到的数字就是电池1与居中位置的差距，根据扫描的数据控制第一移动单元33移动，由环形阵列的第一移动单元33调节电池1的角度偏移，有矩形阵列的第一移动单元33调节电池1的长度偏移，最终使电池1移动到居中位置。
65.在一些实施例中，如图7所示，充电平台41的一侧为敞开的开口，充电平台41的另一侧设置充电口43，充电平台41上间隔分布有横向和竖向的第二移动单元42。
66.在本实施例中，电池1由充电平台41一侧的开口进入到充电平台41中，由充电平台41上的第二移动单元42驱动电池1的平移，电池1在充电平台41上与移动到与充电口43相对的位置，实现充电。
67.在一些实施例中，如图7所示，车辆电池1的自动换装系统还包括有传输台5，传输台5的表面阵列间隔排布有横向和竖向的第二移动单元42，所述换装台32相邻设置在所述传输台5的其中一条边处，所述充电装置4相邻设置在所述传输台5另外的边处；传输台5还设置有识别装置，用于识别充电平台41上是否有电池1，以控制第二移动单元42的滚动方向。
68.传输台5使一个换装台32承载多个充电平台41，同时为多个电池1充电，换装台32位于传输台5中其中一条边的相邻位置处，充电平台41位于传输台5中其他边的相邻处，换装台32上的电池1在第一移动单元33和第二移动单元42的驱动下，平移至运输台上，传输台5撒谎能够的识别装置识别与其相邻的充电平台41上是否有电池1正在充电，选择空闲的充电平台41，控制第二移动单元42的驱动方向，使电池1平移至空闲的充电平台41中，完成充电。
69.在一些实施例中，充电平台41的开口侧的长度大于充电侧的长度，由充电侧向开口侧延伸，侧边的尺寸为逐渐扩大的结构，便于电池1进入到充电平台41中。
70.在一些实施例中，电池1的两侧边都具有充电的接线口，都可以完成充电，因此在电池1运输并定位的过程中，不需要识别电池1两侧边的方向，都可以完成充电。
71.在一些实施例中，车辆电池自动换装系统还包括传输台5，传输台5的表面阵列并间隔分布有横向和竖向的第二移动单元42，传输台5与充电装置4和换装台32位于同一平面内，每个传输台5与多个充电装置4对应；传输台5包括识别装置，用于识别对应的充电平台41上是否有电池1，以控制第二移动单元42的滚动方向。
72.在本实施例中，传输台5是位于充电装置4和换装台32之间的转运装置，其承载平面与充电装置4和换装台32在同一个平面内，依靠第一移动单元33和第二移动单元42运输
其表面的电池1，换装台32位于传输台5的一侧，换装台32上第一移动单元33朝传输台5的方向滚动，将电池1运输至传输台5上，每个传输台5对应设置有多个充电装置4，传输台5上识别装置识别充电平台41上是否为无电池1的空位状态，并将电池1运输至无电池1的充电平台41中，使得一个换装装置3和充电装置4可以为多个电池1充电，提高了充电效率，节省了充电空间。
73.在一些实施例中，弯臂22还设有充电端，夹持端221和充电端分别为弯臂22的一侧的分支端，在夹持状态下，弯臂22的充电端插入到电池1底部的充电孔12中。
74.在本实施例中，电池1底部对应设置有充电孔12和夹持孔11，弯臂22的一侧具有两种分支端，分别为充电端和夹持端221，其中充电端上具有电路端头，充电孔12中具有充电接口，当夹持装置2在夹持状态下，充电端伸入到充电孔12中，电路端头和充电接口连通，电池1为车辆供电。
75.在另一些实施例中，弯臂22的夹持端221具有电路端头，夹持孔11中具有充电接口，弯臂22的一端仅具有夹持端221，由夹持端221同时负责支撑电池1和与电池1电连通的功能。
76.在一些实施例中，还公开了一种车辆电池自动换装方法，包括：
77.利用夹持装置2夹持电池1，三向驱动臂31驱动换装台32移动到电池1的下方，并向上移动，托举电池1升高，夹持装置2中的压力传感器感应到夹持端221的压力减小，驱动组件21驱动弯臂22摆动，夹持端221由夹持孔11中移出。
78.在本实施例中，夹持装置2通过由下向上的插入夹持电池1，而三向驱动臂31可以向上驱动换装台32，向上移动的换装台32可以将电池1托举，从而减小夹持装置2夹持电池1时承受的压力，在电池1逐渐升高的过程中，夹持装置2的压力越来越小，当压力传感器感应到的压力足够小时，换装台32已稳定的承受的电池1的重力，驱动组件21驱动弯臂22摆动，夹持端221从夹持孔11中脱离，此时电池1的重力全部由换装台32承受，夹持装置2从电池1中脱离，实现了电池1从车辆的夹持装置2到换装台32的转移。
79.三向驱动臂31下降，直至换装台32与充电平台41齐平。
80.在本实施例中，换装台32带动电池1向充电平台41转移，首先第一方向伸缩部311先收缩，使换装台32和充电平台41齐平，便于电池1的转移。
81.驱动第一移动单元33和第二移动单元42滚动，使电池1由换装台32移动到充电平台41上；再驱动第二移动单元42滚动，使电池1的接线口和充电口43对齐，电池1充电。
82.在本实施例中，驱动第一移动单元33滚动，使电池1由换装台32向充电平台41上滚动，在电池1部分离开换装台32进入到充电平台41时，一部分由第一移动单元33驱动，另一部分由第二移动单元42继续承接对电池1的驱动，直至电池1全部进入到充电平台41中，整个电池1由第二移动平台进行驱动，平移至充电处，实现充电。
83.在一些实施例中，在三向驱动臂31下降至换装台32与充电装置4齐平之后，还具有一个电池1的调正过程：
84.换装台32中部的摄像装置323扫描电池1底部的定位标尺13，摄像装置323识别所述定位标尺13上的数字，得到电池1的偏移尺寸和偏移角度；计算得到电池1的补偿尺寸和补偿角度，驱动环状部321上的第一移动单元33滚动，使电池1转动补偿角度；驱动延伸部322上的第一移动单元33滚动，使电池1平移补偿尺寸，电池1在换装台32上居中。
85.在本实施例中，在电池1被换装台32托举到换装台32下降的过程，可能会发生振动，无法保证电池1的具体位置坐标，为了调节电池1位于换装台32正中的位置，换装台32中部的摄像装置323扫描电池1底部的定位标尺13，摄像装置323识别定位标尺13上的数字，直线标尺上的数字是电池1在位置坐标上的偏移，圆形标尺上的角度是电池1与摆正之间的角度偏移，偏移尺寸的相反方向的尺寸即为补偿尺寸，偏移角度向另一个旋转方向但数值相同的角度即为补偿角度，环状部321的第一移动单元33驱动使电池1转动补偿角度，延伸部322的第一移动单元33驱动使电池1平移补偿尺寸，最终电池1以摆正的角度位于换装台32的居中位置，在经过运输台和充电平台41稳定的运输过程，使充电口43精确的对准电池1的接线口。
86.在一些实施例中，驱动第一移动单元33和第二移动单元42滚动，使电池1由换装台32移动到充电平台41上，具体为：驱动传输台5上的第一移动单元33滚动，使电池1由换装台32移动到传输台5上，传输台5上的识别装置识别多个充电装置4是否有电池1，当识别到无电池1充电的充电装置4时，第二移动单元42驱动电池1移动至该充电装置4中。
87.在本实施例中，电池1由换装台32就进入到充电平台41的过程为：驱动换装台32上的第一移动单元33，使第一移动单元33朝向运输台的位置滚动，从而带动其上的电池1向运输台上平移，当运输台接收到电池1后，运输台上的识别装置识别运输台上对应的充电平台41，识别充电平台41上是否有电池1在充电，选择一个无电池1充电的充电平台41，对该充电平台41定位，使第二移动单元42朝向该充电平台41滚动，驱动电池1进入到充电平台41中。
88.在一种具体实施例中，车辆电池自动换装的过程为：夹持装置2中弯臂22的充电端伸入到充电孔12中，弯臂22的夹持端221伸入到夹持孔11中，使电池1稳定的安装在车辆的底部，同时夹持装置2中的防松组件217处于防松状态，且实现对于车辆的供电。当开始换装过程后，三向驱动臂31驱动，使换装台32移动到电池1的下方，并在第一方向伸缩部311的驱动下，换装台32向上移动，与电池1接触后，继续上升，托举电池1逐渐升高，夹持端221上设有压力传感器，压力传感器感应到夹持端221的压力开始减小，驱动组件21开始驱动弯臂22摆动，防松组件217进入到驱动状态，夹持端221和充电端由夹持孔11和充电孔12中逐渐移出，电池1的重力逐渐转移到换装台32上，直至夹持端221完全在夹持孔11中移出，电池1完全由换装台32承载。换装台32在三向驱动臂31的带动下，移动在于充电平台41水平且相邻的位置。之后再进行对准过程：换装台32中部的摄像装置323扫描电池1底部的定位标尺13，摄像装置323识别定位标尺13上的数字，得到电池1的距离居中位置的角度偏移和尺寸偏移，根据以上数据，驱动第一移动单元33，使电池1在换装台32上居中。再继续驱动第一移动单元33和第二移动单元42，使得电池1进入到运输台中，运输台上的识别装置定位无电池1充电的充电平台41，驱动第二移动单元42滚动，带动进入到充电平台41中，且使得电池1上充电接口和充电平台41上的充电口43对准，实现充电。
89.虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

技术特征：
1.一种车辆电池自动换装系统，其特征在于，所述电池(1)安装于车辆的底部，所述电池(1)设有夹持孔(11)，所述换装系统包括：夹持装置(2)，包括驱动组件(21)和弯臂(22)，所述驱动组件(21)用于驱动所述弯臂(22)摆动，在夹持状态下，所述弯臂(22)的夹持端(221)插入到所述电池(1)底部的所述夹持孔(11)中；换装装置(3)，位于车辆的下侧，包括三向驱动臂(31)及其驱动的换装台(32)，所述换装台(32)位于所述三向驱动臂(31)的端部，用于托举所述电池(1)；所述换装台(32)上阵列分布有第一移动单元(33)；充电装置(4)，包括第二移动单元(42)和具有充电口(43)的充电平台(41)，所述充电平台(41)与所述换装台(32)平齐，所述第二移动单元(42)阵列分布在所述充电平台(41)上，所述第一移动单元(33)和所述第二移动单元(42)为凸出于所述换装台(32)和所述充电平台(41)的滚动件，用于驱动所述电池(1)移动到所述充电口(43)处。2.根据权利要求1所述的车辆电池自动换装系统，其特征在于，所述驱动组件(21)包括：连杆(211)，所述连杆(211)的一端与所述弯臂(22)固定连接，所述连杆(211)和所述弯臂(22)的连接端滑动连接于滑轨，所述滑轨与车辆底部相对固定，用于限定所述弯臂(22)的摆动路径；主齿条(212)和驱动轮(213)，所述主齿条(212)铰接于所述连杆(211)的另一端，所述驱动轮(213)与所述主齿条啮合；副齿条(214)，所述副齿条(214)与所述驱动轮(213)啮合，且与所述主齿条(212)相对设置；电机(215)，所述电机上设有传动轴(216)，所述驱动轮(213)套设在所述传动轴(216)上，随所述传动轴(216)转动。3.根据权利要求2所述的车辆电池自动换装系统，其特征在于，所述驱动组件(21)还包括防松组件(217)；所述防松组件(217)包括：防松轮(2171)，所述防松轮(2171)套设在所述传动轴(216)上；防松臂(2172)，所述防松臂(2172)连接有驱动其移动的推进组件，所述防松臂(2172)用于在与所述传动轴(216)轴向平行的方向上移动，在防松状态下，所述防松轮(2171)与防松臂(2172)卡合；在驱动状态下，所述防松轮(2171)与所述防松臂(2172)分离。4.根据权利要求3所述的车辆电池自动换装系统，其特征在于，所述推进组件包括：推杆(2173)，所述推杆(2173)的一端接触于所述防松臂(2172)，所述推杆(2173)的另一端设有推进器，所述推进器用于驱动所述防松臂(2172)由防松位置移动到驱动位置；支撑件(2174)，所述推杆(2173)穿设过所述支撑件(2174)，所述防松臂(2172)的一端用于卡合所述防松轮(2171)，所述防松臂(2172)的另一端铰接于所述支撑件(2174)；弹性件(2175)，所述弹性件(2175)的一端连接于所述支撑件(2174)，所述弹性件(2175)的另一端连接于所述防松臂(2172)，所述弹性件(2175)用于带动所述防松臂(2172)由驱动位置复位到防松位置。5.根据权利要求1所述的车辆电池自动换装系统，其特征在于，所述弯臂(22)的夹持端
(221)为斜向上方的钩部，所述电池(1)底部的夹持孔(11)与所述夹持端(221)相配合。6.根据权利要求1所述的车辆电池自动换装系统，其特征在于，所述三向驱动臂(31)包括：第一方向伸缩部(311)，所述第一方向伸缩部(311)的顶端设置有第二方向平移台；第二方向移动部(312)，所述第二方向移动部(312)滑动连接于所述第二方向平移台上，所述第二方向移动部(312)的顶端设置有第三方向平移台；第三方向移动部(313)，所述第三方向移动部(313)滑动连接于所述第三方向平移台，所述第三方向移动部(313)的顶端为所述换装台(32)。7.根据权利要求1所述的车辆电池自动换装系统，其特征在于，所述换装台(32)包括：环状部(321)和延伸部(322)，所述延伸部(322)由所述环状部(321)向四周延伸，所述环状部(321)上的所述第一移动单元(33)以环形阵列分布，所述延伸部(322)上的所述第一移动单元(33)以线性阵列分布；所述环状部(321)的中部设置有摄像装置(323)，所述电池(1)的底部设置有定位标尺(13)，所述摄像装置(323)用于识别所述定位标尺(13)。8.根据权利要求1所述的车辆电池自动换装系统，其特征在于，所述充电平台(41)的一侧为敞开的开口，所述充电平台(41)的另一侧设置所述充电口(43)，所述充电平台(41)上间隔分布有横向和竖向的第二移动单元(42)。9.根据权利要求1所述的车辆电池自动换装系统，其特征在于，还包括：传输台(5)，所述传输台(5)的表面阵列并间隔分布有横向和竖向的第二移动单元(42)，所述传输台(5)与所述充电装置(4)和所述换装台(32)位于同一平面内，每个所述传输台(5)与多个所述充电装置(4)对应；所述传输台(5)包括识别装置，用于识别对应的所述充电平台(41)上是否有电池(1)，以控制所述第二移动单元(42)的滚动方向。10.根据权利要求1所述的车辆电池自动换装系统，其特征在于，所述弯臂(22)还设有充电端，所述夹持端(221)和所述充电端分别为所述弯臂(22)一侧的分支端，在夹持状态下，所述弯臂(22)的充电端插入到电池(1)底部的充电孔(12)中。11.一种车辆电池自动换装方法，其特征在于，应用于权利要求1至10中任一项所述的车辆电池(1)自动换装系统，包括：利用所述夹持装置(2)夹持所述电池(1)，所述三向驱动臂(31)驱动所述换装台(32)移动到所述电池(1)的下方，并向上移动，托举电池(1)升高，所述夹持装置(2)中的压力传感器感应到所述夹持端(221)的压力减小，驱动组件(21)驱动弯臂(22)摆动，所述夹持端(221)由所述夹持孔(11)中移出；所述三向驱动臂(31)下降，直至所述换装台(32)与所述充电平台(41)齐平；驱动所述第一移动单元(33)和所述第二移动单元(42)滚动，使电池(1)由所述换装台(32)移动到充电平台(41)上；驱动所述第二移动单元(42)滚动，使所述电池(1)的接线口与所述充电口(43)对齐，所述电池(1)充电。12.根据权利要求11所述的车辆电池自动换装方法，其特征在于，所述三向驱动臂(31)下降，直至所述换装台(32)与所述充电装置(4)齐平，之后还包括：
所述换装台(32)中部的摄像装置(323)识别所述电池(1)底部的定位标尺(13)，得到所述电池(1)的偏移尺寸和偏移角度；计算得到所述电池(1)的补偿尺寸和补偿角度，驱动环状部(321)上的所述第一移动单元(33)滚动，使电池(1)转动所述补偿角度；驱动延伸部(322)上的所述第一移动单元(33)滚动，使电池(1)平移所述补偿尺寸，所述电池(1)在所述换装台(32)上居中。13.根据权利要求11所述的车辆电池自动换装方法，其特征在于，驱动所述第一移动单元(33)和所述第二移动单元(42)滚动，使电池(1)由换装台(32)移动到充电平台(41)上，具体为：驱动所述第一移动单元(33)滚动，使所述电池(1)由所述换装台(32)移动到传输台(5)上，传输台(5)上的识别装置识别多个充电装置(4)上是否有电池(1)，当识别到无电池充电的充电装置(4)时，所述第二移动单元(42)驱动所述电池(1)移动至该充电装置(4)中。

技术总结
本发明涉及车辆电池技术领域，公开了车辆电池自动换装系统及其方法，电池安装于车辆的底部，电池设有夹持孔，换装系统包括：夹持装置，包括驱动组件、弯臂和滑轨，驱动组件用于驱动弯臂摆动，在夹持状态下，弯臂的夹持端插入到电池底部的夹持孔中；换装装置，位于车辆的下侧，包括三向驱动臂及其驱动的换装台，换装台位于三向驱动臂的端部，托举所述电池；换装台上阵列分布有第一移动单元；充电装置，包括第二移动单元和具有充电口的充电平台，充电平台与换装台齐平，第二移动单元阵列分布在充电平台上，第一移动单元和第二移动单元为凸出于换装台和充电平台的滚动件，驱动所述电池移动到所述充电口处，解决了车辆电池充电效率低的问题。问题。问题。


技术研发人员：谭志国 高鹏 赵强 姚飞雄 杜邦晓 夏灵良
受保护的技术使用者：中国三峡建工（集团）有限公司
技术研发日：2023.07.27
技术公布日：2023/9/19