CN112937359A - 电动汽车换电系统及换电方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种电动汽车换电系统及换电方法。电动汽车换电系统包括：集中式充电单元，集中式充电单元用于提供电动汽车的电池集中充电场所；分散式换电单元，分散式换电单元包括多个换电站系统，换电站系统包括换电通道、转运通道和智能天车，换电通道与转运通道间隔设置，智能天车上安装有旋转抓取装置，以为待换电车辆拆卸亏电电池和安装满电电池；转运车，转运车包括牵引车和挂车，挂车能够挂接在牵引车上。该换电系统能够极大减少运营成本。另外，能够将分散式换电单元布设在取电不方便的偏远地区，由此可以增大换电单元的布设范围，为电动汽车的换电操作带来极大的方便。

Description

电动汽车换电系统及换电方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车换电系统及换电方法。

背景技术

电动汽车的能源补充方式基本分为三类：充电模式、增程模式和换电模式。其中，充电模式是在车辆停止行驶的状态下给车载电池充电；增程模式是在车辆行驶过程中，给车辆的车载电池进行补电或者采用第三方能源给车辆增加续航里程；换电模式是将车辆驾驶至换电地点，并为车辆更换车载电池包。

其中，目前所使用的电动汽车换电方式通常为充换电一体式。这种换电方式存在以下问题：在建站时需要考虑建站地点是否需要电力增容，电力增容是按照距离进行计费的，当建站地点较为偏远时，电力增容费用极为昂贵；在一些无法通电的偏远地区无法建站，由此导致充换电站的布设具有局限性；另外，不同地方的电价高低也不相同，将充换电站建设在电价较高的位置处，会造成运营成本急剧上升。

发明内容

本发明提供一种电动汽车换电系统及换电方法，用以解决现有技术中电动汽车换电使用充换电一体模式所造成的电力增容成本极高、充换电站的布设具有局限性以及运营成本较高的问题，实现降低电力增容成本、扩大换电站的布设范围以及降低运营成本的技术效果。

根据本发明的第一方面，提供了一种电动汽车换电系统，包括：

集中式充电单元，所述集中式充电单元用于提供电动汽车的电池集中充电场所；

分散式换电单元，所述分散式换电单元包括多个换电站系统，所述换电站系统包括换电通道、转运通道和智能天车，所述换电通道与所述转运通道间隔设置，所述智能天车上安装有旋转抓取装置，以为待换电车辆拆卸亏电电池和安装满电电池；

转运车，所述转运车包括牵引车和挂车，所述挂车能够挂接在所述牵引车上，所述转运车用于在所述集中式充电单元和所述分散式换电单元之间转运满电电池和亏电电池。

根据本发明提供的一种电动汽车换电系统，所述分散式换电单元还包括缓冲电池仓位，所述缓冲电池仓位设置在所述换电通道与所述转运通道之间。

根据本发明的第二方面，还提供了一种基于上述电动汽车换电系统的电动汽车换电方法，该换电方法包括：

所述转运车装载满电电池，并行驶至所述分散式换电单元内；

所述待换电车辆驶入所述分散式换电单元内；

所述智能天车控制所述旋转抓取装置拆卸所述待换电车辆的亏电电池；

所述智能天车控制所述旋转抓取装置抓取所述转运车内的满电电池，并将满电电池安装在所述待换电车辆上；

所述转运车装载亏电电池，并行驶至所述集中式充电单元中为亏电电池充电。

根据本发明提供的一种换电方法，所述转运车装载满电电池，并行驶至所述分散式换电单元内的步骤包括：

在所述挂车中装满满电电池，所述牵引车将所述挂车牵引至所述分散式换电单元内的所述转运通道中；

将所述挂车与所述牵引车分离，并使所述挂车停放在所述转运通道内，所述牵引车返回至所述集中式充电单元中；

其中，所述待换电车辆驶入所述分散式换电站内的步骤具体包括：

所述待换电车辆驶入至所述分散式换电单元内的所述换电通道中。

根据本发明提供的一种换电方法，所述智能天车控制所述旋转抓取装置拆卸所述待换电车辆的亏电电池的步骤包括：

所述智能天车控制所述旋转抓取装置移动至所述待换电车辆的电池安装位置处，旋转并定位抓取所述待换电车辆上的亏电电池，并将该亏电电池放置在所述缓冲电池仓位上。

根据本发明提供的一种换电方法，所述智能天车控制所述旋转抓取装置抓取所述转运车内的满电电池，并将满电电池安装在所述待换电车辆上步骤包括：

所述智能天车控制所述旋转抓取装置移动至所述挂车位置处抓取所述挂车上的满电电池；

所述智能天车控制抓持有满电电池的旋转抓取装置移动至所述待换电车辆的电池安装位置处，并将该满电电池安装在所述待换电车辆上。

根据本发明提供的一种换电方法，所述缓冲电池仓位仅用于放置替换所述挂车上的首块满电电池而拆卸的所述待换电车辆上的亏电电池，其余的由所述待换电车辆上拆卸的亏电电池均放置在所述挂车上。

根据本发明提供的一种换电方法，所述转运车装载亏电电池，并行驶至所述集中式充电单元中为亏电电池充电的步骤包括：

多辆所述待换电车辆依次驶入所述换电通道内进行换电，直至所述转运通道内的所述挂车上的所有满电电池均被替换；

所述旋转抓取装置将所述缓冲电池仓位中的亏电电池吊装至所述转运通道内的所述挂车内。

根据本发明提供的一种换电方法，所述转运车装载亏电电池，并行驶至所述集中式充电单元中为亏电电池充电的步骤还包括：

将返回至所述集中式充电单元中的所述牵引车与满载满电电池的挂车连接，所述牵引车将满载满电电池的挂车牵引至所述分散式换电单元中；

将所述牵引车与满载满电电池的挂车分离；

将所述牵引车与满载亏电电池的挂车连接；

所述牵引车将满载亏电电池的挂车牵引至所述集中式充电单元内充电。

根据本发明提供的一种换电方法，所述转运车装载亏电电池，并行驶至所述集中式充电单元中为亏电电池充电的步骤还包括：

所述转运通道转换为新换电通道，所述换电通道转换为新转运通道；

所述牵引车将满载满电电池的所述挂车牵引至所述新转运通道内；

所述牵引车由所述新转运通道行驶至所述转运通道处并与满载亏电电池的挂车连接；

所述牵引车将满载亏电电池的挂车牵引至所述集中式充电单元内；

所述待换电车辆行驶至所述新换电通道内进行电池更换。

在本发明提供的电动汽车换电系统中，所述集中式充电单元用于提供电动汽车的电池集中充电场所。所述分散式换电单元包括换电通道、转运通道和智能天车。所述换电通道与所述转运通道间隔设置。所述智能天车上安装有旋转抓取装置，以为待换电车辆拆卸亏电电池和安装满电电池。所述转运车包括牵引车和挂车。所述挂车能够挂接在所述牵引车上。

与现有技术相比，在该电动汽车换电系统中设置有集中式充电单元和分散式换电单元，将集中式充电单元建设在所需电力增容成本较低且电价相对较低的位置处为亏电电池充电，能够极大减少运营成本。另外，能够将分散式换电单元布设在取电不方便的偏远地区，由此可以增大换电单元的布设范围，为电动汽车的换电操作带来极大的方便。

进一步，在本发明提供的换电方法中，首先在所述转运车中装载满电电池，并是所述转运车行驶至所述分散式换电单元内；然后将所述待换电车辆驶入所述分散式换电单元内；再使所述智能天车控制所述旋转抓取装置拆卸所述待换电车辆的亏电电池；随后使所述智能天车控制所述旋转抓取装置抓取所述转运车内的满电电池，并将满电电池安装在所述待换电车辆上；最终将所述转运车装载亏电电池，并行驶至所述集中式充电单元中为亏电电池充电。

通过这种换电方法，能够实现电动汽车的充电和换电的分体式布局和操作，由此，能够降低充电单元和换电单元的建设成本，减少电动汽车换电的运营成本。同时，还可以扩大分散式换电单元的布设范围。另外，能够极大提高亏电电池充电和待换电车辆的换电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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。

图1是本发明提供的转运车的结构示意图；

图2是本发明提供的转运车中的挂车的结构示意图；

图3是本发明提供的转运车中的牵引车的结构示意图；

图4是本发明提供的转运车中的可伸缩支腿调节系统原理图；

图5是本发明提供的换电站系统结构状态示意图一；

图6是本发明提供的换电站系统结构状态示意图二；

图7是本发明提供的换电站系统结构状态示意图三；

图8是本发明提供的换电站系统结构状态示意图四；

图9是本发明提供的换电站系统结构状态示意图五；

图10是本发明提供的换电站系统结构状态示意图六；

图11是本发明提供的智能天车的结构示意图；

图12是本发明提供的电动汽车换电系统充换电循环操作示意图一；

图13是本发明提供的电动汽车换电系统充换电循环操作示意图二；

图14是本发明提供的电动汽车换电系统充换电循环操作示意图三；

图15是本发明提供的电动汽车换电系统充换电循环操作示意图四；

图16是本发明提供的电动汽车换电系统充换电循环操作示意图五；

附图标记：

100：牵引车； 200：挂车； 201：挂车车轮；

202：主体平台； 203：电池放置区域； 204：可伸缩支腿；

205：电池底座； 206：转动轮； 300：待换电车辆；

400：智能天车； 401：天车车体； 402：第一轨道；

403：第二轨道； 404：支撑梁； 405：工装吊具；

406：旋转抓取装置； 407：连接杆； 500：缓冲电池仓位。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实施例和简化描述，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实施例的限制。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。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”和“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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合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的一部分实施例，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作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。

下面结合图1至图16对本发明实施例提供的一种电动汽车换电系统及换电方法进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何特别限定。

本发明的实施例提供了一种电动汽车换电系统，该电动汽车换电系统包括：

集中式充电单元，集中式充电单元用于提供电动汽车的电池集中充电场所；

分散式换电单元，分散式换电单元包括多个换电站系统。换电站系统包括换电通道、转运通道和智能天车400。换电通道与转运通道间隔设置。智能天车400上安装有旋转抓取装置406，以为待换电车辆300拆卸亏电电池和安装满电电池；

转运车，转运车包括牵引车100和挂车200，挂车200能够挂接在牵引车100上，转运车用于在集中式充电单元和分散式换电单元之间转运满电电池和亏电电池。

转运车，转运车包括牵引车100和挂车200，挂车200能够挂接在牵引车100上。

与现有技术相比，在该电动汽车换电系统中设置有集中式充电单元和分散式换电单元，将集中式充电单元建设在所需电力增容成本较低且电价相对较低的位置处为亏电电池充电，能够极大减少运营成本。另外，能够将分散式换电单元布设在取电不方便的偏远地区，由此可以增大换电单元的布设范围，为电动汽车的换电操作带来极大的方便。

在本发明的一个实施例中，分散式换电单元还包括缓冲电池仓位500。缓冲电池仓位500设置在换电通道与转运通道之间。

其中，如图5至图10所示，在本发明的一个实施例中，上述换电站系统包括：

换电通道，换电通道内停放有待换电车辆300；

转运通道，转运通道内停放有转运车；

换电单元，换电单元包括智能天车400。智能天车400能够在换电通道内、转运通道内以及换电通道与转运通道之间滑行，以为待换电车辆300拆卸亏电电池和安装满电电池；

配电单元，配电单元与换电单元电性连接，以为换电单元供电。

通过这种结构设置，在换电站系统内设置换电通道和转运通道，使得待换电车辆300行驶至换电通道内，满载满电电池的转运车行驶至转运通道内，通过智能天车400依次为待换电车辆300更换电池。由此，能够使换电站系统有序运行。同时，还可以减少人工劳动力，提高电动汽车的换电效率。另外，由于智能天车400在转换通道和换电通道的上方进行滑动运行，能够减小换电站系统的占地面积，减少建设成本。

在本发明的一个实施例中，智能天车400包括天车车体401、第一轨道402和第二轨道403。

其中，第一轨道402与第二轨道403垂直设置。天车车体401安装在第一轨道402内，且能够在第一轨道402内滑行。第一轨道402搭接在第二轨道403内，且能够在第二轨道403内滑行。

进一步地，在本发明的一个实施例中，第二轨道403跨接在换电通道和转运通道的上方。换电通道的长度方向和转运通道的长度方向均与第二轨道403的长度延伸方向平行，且换电通道与转运通道间隔设置。

例如，如图5所示，换电站系统设有换电通道和转运通道。其中，转运车上装载有满电电池并且停放在转运通道内；待换电车辆300停放在换电通道内。

换电单元还包括智能天车400，智能天车400包括天车车体401、第一轨道402和第二轨道403。其中，天车车体401安装在第一轨道402内，且能够在第一轨道402内滑行。第一轨道402与第二轨道403垂直设置且第一轨道402搭接在第二轨道403内，第一轨道402能够在第二轨道403内沿着第二轨道403的长度方向滑行。

并且，第二轨道403跨接在换电通道和转运通道的上方。换电通道的长度方向和转运通道的长度方向均与第二轨道403的长度延伸方向平行。且换电通道与转运通道间隔设置。

由此，第二轨道403跨接安装在整个换电通道和转运通道的上方，且天车车体401能够在第一轨道402内滑行，第一轨道402能够在第二轨道403内滑行，使得智能天车400的移动范围扩大，能够覆盖整个换电站系统，进而使得智能天车400能够大范围准确地抓取亏电电池和满电电池，提高电动汽车换电效率。

在本发明的一个实施例中，第二轨道403由多根支撑梁404支撑跨接在换电通道和转运通道的上方，且各支撑梁404均与换电站系统的地面可拆卸连接。

此处应当说明的是，对于支撑梁404的材质和具体数量，本发明不作任何限定。另外，支撑梁404也可以为长度固定的支撑梁，也可以为长度可调节的伸缩式支撑梁。

在本发明的一个实施例中，智能天车400还包括工装吊具405。工装吊具405安装在天车车体401的下方，并且工装吊具405的底面上还安装有旋转抓取装置406。

进一步，在本发明的一个实施例中，工装吊具405通过连接杆407连接在天车车体401的下方，连接杆407能够进行旋转和伸缩以带动旋转抓取装置406抓取不同方位的电池。

具体地，如图5至图11所示，换电站系统设有换电通道和转运通道。其中，转运车上装载有满电电池并且停放在转运通道内；待换电车辆300停放在换电通道内。

换电单元还包括智能天车400，智能天车400包括天车车体401、第一轨道402和第二轨道403。其中，天车车体401安装在第一轨道402内，且能够在第一轨道402内滑行。第一轨道402与第二轨道403垂直设置且第一轨道402搭接在第二轨道403内，第一轨道402能够在第二轨道403内沿着第二轨道403的长度方向滑行。

并且，第二轨道403跨接在换电通道和转运通道的上方。换电通道的长度方向和转运通道的长度方向均与第二轨道403的长度延伸方向平行。且换电通道与转运通道间隔设置。

如图11所示，智能天车400还包括工装吊具405，工装吊具405通过连接杆407连接在天车车体401的下方。在连接杆407的末端安装有旋转抓取装置406。其中，连接杆407能够进行旋转和伸缩，进而带动旋转抓取装置406抓取不同位置处的电池。

在本发明的一个实施例中，智能天车400还包括视觉识别定位设备。视觉识别定位设备能够识别并测量出电池的中心点的坐标参数以及电池的角度参数。

进一步地，在本发明的一个实施例中，智能天车400还包括连接杆控制模块。视觉识别定位设备能够将电池的中心点的坐标参数和电池的角度参数发送至连接杆控制模块。连接杆控制模块能够控制连接杆407带动旋转抓取装置406定位抓取电池。

此处应当说明的是，视觉识别定位系统包括摄像机，摄像机固定安装在换电站系统的某一位置处。摄像机能够拍摄到待换电车辆300的亏电电池在换电站系统中的相对位置图以及转运车上的满电电池在换电站系统中的相对位置图。由此，视觉识别定位设备能够准确测量出待换电车辆300的亏电电池的中心点的位置坐标参数和角度参数、以及转运车上的满电电池的中心点的位置坐标参数和角度参数，并将上述位置坐标参数和角度参数传输至连接杆控制模块，连接杆控制模块控制连接杆407进行旋转和伸缩动作以带动旋转抓取装置406准确抓取待换电车辆300上的亏电电池和转运车上的满电电池。

在本发明的一个实施例中，电动汽车换电站系统还包括缓冲电池仓位500。缓冲电池仓位500用于放置替换首块满电电池的亏电电池，并且缓冲电池仓位500设置在转运通道和换电通道之间。

具体地，如图5至图11所示，转运通道与换电通道平行且间隔设置。在转运通道和换电通道之间还设置有缓冲电池仓位500。转运车满载满电电池并行驶至转运通道中。随后，第一辆待换电车辆300进入换电站系统内并行驶至换电通道中。此时，转运车处于满载状态，并无放置亏电电池的空位。天车车体401下方的旋转抓取装置406在进行定位抓取拆卸首辆待换电车辆300上的亏电电池后，将该亏电电池放置在缓冲电池仓位500中。随后，旋转抓取装置406将转运车上的第一块满电电池抓取并安装至待换电车辆300上。此时，转运车上出现一个空闲的电池安装位置。后续进入换电站系统中的待换电车辆300进行换电时，旋转抓取装置406将替换下来的亏电电池抓取并放置在转运车上的空闲的电池安装位置处，直至转运车上的所有满电电池均被替换。最后，旋转抓取装置406将缓冲电池仓位500上的亏电电池抓取并放置在转运车上的空闲的电池安装位置上，转运车行驶至集中式充电单元中为亏电电池充电。

在本发明的一个实施例中，电动汽车换电站系统还包括站控单元，站控单元内设有监控模块、数据存储与管理模块和消防模块。站控单元与配电单元电性连接。

根据以上描述的实施例可知，在换电站系统中设置监控单元，能够监控相关操作人员进行规范操作，极大提升了电动汽车换电的安全性。同时，还能够监控和约束不法分子的盗窃和破坏等违法行为，可以有效保护换电站系统。在换电站系统中设置数据储存和管理模块，使工作人员能够实时了解换电站系统内的情况，以便及时更换转运车中的电池。在换电站系统中设置消防模块，能够在换电站系统发生失火等危险状况时，及时作出应对措施，减少因灾害所带来的损失。

另外，在本发明的一个实施例中，如图1至图3所示，转运车包括：牵引车100和挂车200。

其中，挂车200的首端可拆卸地挂接在牵引车100上。挂车200的尾端设有挂车车轮201。挂车200能够在牵引车100的牵引作用下行驶。

其中，挂车200上形成有主体平台202。挂车200的主体平台202上设有电池放置区域203。挂车200的主体平台202的下方安装有支腿。

通过这种结构设置，挂车200在装载满电电池后被牵引车100牵引至换电站系统中的转运通道内。随后将挂车200与牵引车100分离。在支腿和挂车车轮201的支撑作用下，挂车200能够独立支撑在转运通道内。此时，牵引车100可以返回至集中式充电单元处牵引新的满载有满电电池的挂车200。由此，在保证换电站系统的满电电池供应的连续性的情况下，还能够减少牵引车100的数量，极大降低运营成本。

在本发明的一个实施例中，支腿包括可伸缩支腿204。

进一步地，如图4所示，在本发明的一个实施例中，挂车200还包括支腿调节系统。支腿调节系统包括加速度传感器、控制器和液压调节单元。

其中，加速度传感器安装在挂车200的主体平台202的下方。加速度传感器与控制器电性连接。液压调节单元与控制器电性连接。液压调节单元与可伸缩支腿204连接以驱动可伸缩支腿204进行伸缩运动。

在使用过程中，首先在控制器中设定角度预设值。例如，使得主体平台202的台面处于水平位置上，则设定预设角度为0°。安装在主体平台202下方的加速度传感器能够检测出主体平台202的加速度值，进而能够得出主体平台202的实时角度值。当实时角度值大于或者小于角度预设值时，控制器控制液压调节单元调节可伸缩支腿204进行伸长或者缩短以使主体平台202始终保持在水平位置上。

通过使主体平台202的台面处于水平位置处，使得放置在主体平台202上的电池能够处于平衡状态，能够有效保护电池并防止电池脱落。

在本发明的一个实施例中，挂车200的主体平台202上设置有多个电池放置区域203。

在本发明的一个实施例中，多个电池放置区域203平行且等间距设置。

在本发明的一个实施例中，各电池放置区域203上均设有电池底座205，电池能够安装在各电池底座205上。

具体地，如图1至图3所示，转运车包括：牵引车100和挂车200。

其中，挂车200的首端可拆卸地挂接在牵引车100上。挂车200的尾端设有挂车车轮201。挂车200能够在牵引车100的牵引作用下行驶。

挂车200上形成有主体平台202。挂车200的主体平台202上设有多个电池放置区域203。多个电池放置区域203平行且等间距设置。并且，在每个电池放置区域203上均设置有电池底座205，满电电池或者亏电电池能够插装在电池底座205上。挂车200的主体平台202的下方安装有可伸缩支腿204。

挂车200还包括支腿调节系统。支腿调节系统包括加速度传感器、控制器和液压调节单元。加速度传感器安装在挂车200的主体平台202的下方。加速度传感器与控制器电性连接。液压调节单元与控制器电性连接。液压调节单元与可伸缩支腿204连接以驱动可伸缩支腿204进行伸缩运动。

进一步地，在本发明的一个实施例中，各电池底座205上均设置有用于锁紧电池的电磁锁止阀。

根据以上描述的实施例可知，通过在各电池底座205上设置电磁锁止阀，能够使满电电池或者亏电电池牢固地安装在电池底座205上。一方面，能够有效保护电池，另一方面，能够避免由于电池脱落而造成的安全事故的发生。

在本发明的一个实施例中，电池底座205上还设有充电插口。

通过这种结构设置，牵引车100将满载亏电电池的挂车200牵引至集中式充电单元中进行充电时，直接通过挂车200上的充电口进行拉线充电，无需将亏电电池由挂车200卸下进行充电。由此，能够极大减少人工劳动力，同时还可以提升亏电电池的充电效率。

在本发明的一个实施例中，可伸缩支腿204的下端部安装有转动轮206。

进一步，在本发明的一个实施例中，转动轮206处还设有锁止机构。

具体来说，转运车包括：牵引车100和挂车200。其中，挂车200的首端可拆卸地挂接在牵引车100上。挂车200的尾端设有挂车车轮201。挂车200能够在牵引车100的牵引作用下行驶。

挂车200上形成有主体平台202。挂车200的主体平台202上设有多个电池放置区域203。多个电池放置区域203平行且等间距设置。并且，在每个电池放置区域203上均设置有电池底座205，满电电池或者亏电电池能够插装在电池底座205上。各电池底座205上均设置有电磁锁止阀和充电插口。挂车200的主体平台202的下方安装有可伸缩支腿204。可伸缩支腿204的下端部安装有转动轮206。转动轮206处还设有锁止机构。

挂车200还包括支腿调节系统。支腿调节系统包括加速度传感器、控制器和液压调节单元。加速度传感器安装在挂车200的主体平台202的下方。加速度传感器与控制器电性连接。液压调节单元与控制器电性连接。液压调节单元与可伸缩支腿204连接以驱动可伸缩支腿204进行伸缩运动。

通过在可伸缩支腿204的下方设置转动轮206，使挂车200便于移动调整位置。另外，在转动轮206处设置有锁止机构，能够使挂车200固定于某一位置，可以有效避免挂车200由于意外移动而导致的安全事故。

另外，本发明的实施例还提供一种基于上述电动汽车换电系统、上述换电站系统以及上述转运车的电动汽车换电方法，该换电方法包括：

转运车装载满电电池，并行驶至分散式换电单元内；

待换电车辆300驶入分散式换电单元内；

智能天车400控制旋转抓取装置406拆卸待换电车辆300的亏电电池；

智能天车400控制旋转抓取装置406抓取转运车内的满电电池，并将满电电池安装在待换电车辆300上；

转运车装载亏电电池，并行驶至集中式充电单元中为亏电电池充电。

通过这种换电方法，能够实现电动汽车的充电和换电的分体式布局和操作，由此，能够降低充电单元和换电单元的建设成本，减少电动汽车换电的运营成本。同时，还可以扩大分散式换电单元的布设范围。另外，能够极大提高亏电电池充电和待换电车辆300的换电效率。

在本发明的一个实施例中，如图5所示，转运车装载满电电池，并行驶至分散式换电单元内的步骤包括：

在挂车200中装满满电电池，牵引车100将挂车200牵引至分散式换电单元内的转运通道中；

将挂车200与牵引车100分离，并使挂车200停放在转运通道内，牵引车100返回至集中式充电单元中；

其中，待换电车辆300驶入分散式换电站内的步骤具体包括：

待换电车辆300驶入至分散式换电单元内的换电通道中。

具体地，如图5所示，牵引车100挂接满载满电电池的挂车200行驶至换电站系统中的转运通道内，待换电车辆300行驶至换电站系统中的换电通道内。如图6所示，将挂车200与牵引车100分离。此时，使牵引车100行驶至集中式充电单元处去牵引新的满载满电电池的挂车200。位于转运通道中的挂车200的可伸缩支腿204通过液压调节单元调节伸长至所需位置，使得挂车200的主体平台202在挂车车轮201和可伸缩支腿204的支撑作用下处于水平位置上。使可伸缩支腿204的下端部的转动轮206处的锁止机构处于锁紧状态。智能天车400控制旋转抓取装置406抓取并拆卸待换电车辆300上的亏电电池。随后，智能天车400控制旋转抓取装置406抓取挂车200上的满电电池，并将该满电电池安装在待换电车辆300的电池安装位置处。

在本发明的一个实施例中，智能天车400控制旋转抓取装置406拆卸待换电车辆300的亏电电池的步骤包括：

智能天车400控制旋转抓取装置406移动至待换电车辆300的电池安装位置处，旋转并定位抓取待换电车辆300上的亏电电池，并将该亏电电池放置在缓冲电池仓位500上。

在本发明的一个实施例中，智能天车400控制旋转抓取装置406抓取转运车内的满电电池，并将满电电池安装在待换电车辆300上步骤包括：

智能天车400控制旋转抓取装置406移动至挂车200位置处抓取挂车200上的满电电池；

智能天车400控制抓持有满电电池的旋转抓取装置406移动至待换电车辆300的电池安装位置处，并将该满电电池安装在待换电车辆300上。

进一步地，在本发明的一个实施例中，缓冲电池仓位500仅用于放置替换挂车200上的首块满电电池而拆卸的待换电车辆300上的亏电电池，其余的由待换电车辆300上拆卸的亏电电池均放置在挂车200上。

具体来讲，如图5至图7所示，牵引车100将满载满电电池的挂车200牵引至换电站系统中的转运通道内。牵引车100与挂车200分离，牵引车100返回至集中式充电单元处，该挂车200独立支撑在换电站系统内的转运通道中。

待换电车辆300行驶至换电站系统中的换电通道内。智能天车400上的视觉识别定位设备识别并测量出待换电车辆300上的亏电电池的中心点的坐标参数和角度参数。连接杆控制模块控制连接杆407带动旋转抓取装置406定位抓取待换电车辆300上的亏电电池，并将该亏电电池放置在缓冲电池仓位500上。随后，智能天车400再同样控制旋转抓取装置406移动至挂车200处，旋转并抓取挂车200上的满电电池，并将该满电电池安装在待换电车辆300的电池安装位置处。

挂车200上的首块满电电池被该待换电车辆300使用，由该待换电车辆300上拆卸的亏电电池被放置在缓冲电池仓位500上。此时，挂车200上空余出一个电池放置区域203。

此时，该待换电车辆300完成换电操作并驶出换电站系统。下一辆待换电车辆300行驶至换电站系统中的换电通道内。智能天车400上的视觉识别定位设备识别并测量出该待换电车辆300上的亏电电池的中心点的坐标参数和角度参数。连接杆控制模块控制连接杆407带动旋转抓取装置406定位抓取该待换电车辆300上的亏电电池，并将该亏电电池放置在挂车200的空余的电池放置区域203内。随后，智能天车400再控制旋转抓取装置406旋转并抓取挂车200上的满电电池，并将该满电电池安装在待换电车辆300的电池安装位置处。

此处应当理解的是，缓冲电池仓位500仅用于放置替换挂车200上的首块满电电池而拆卸的待换电车辆300上的亏电电池，其余的由待换电车辆300上拆卸的亏电电池均放置在挂车200上。

在本发明的一个实施例中，转运车装载亏电电池，并行驶至集中式充电单元中为亏电电池充电的步骤包括：

多辆待换电车辆300依次驶入换电通道内进行换电，直至转运通道内的挂车200上的所有满电电池均被替换；

旋转抓取装置406将缓冲电池仓位500中的亏电电池吊装至转运通道内的挂车200内。

具体地，挂车200上的首块满电电池被第一辆待换电车辆300使用，由该待换电车辆300上拆卸的亏电电池被放置在缓冲电池仓位500上。此时，挂车200上空余出一个电池放置区域203。

此时，第一辆待换电车辆300完成换电操作并驶出换电站系统。下一辆待换电车辆300行驶至换电站系统中的换电通道内。智能天车400控制旋转抓取装置406定位抓取该待换电车辆300上的亏电电池，并将该亏电电池放置在挂车200的空余的电池放置区域203内。随后，智能天车400再控制旋转抓取装置406旋转并抓取挂车200上的满电电池，并将该满电电池安装在待换电车辆300的电池安装位置处。

直至挂车200上的所有满电电池均被使用后，挂车200上还空余一个电池放置区域203。智能天车400控制旋转抓取装置406移动至缓冲电池仓位500处，并将缓冲电池仓位500上的亏电电池旋转抓取至挂车200上的空余的电池放置区域203内。此时，位于转运通道内的挂车200处于满载亏电电池的状态。牵引车100行驶至换电站系统中的转运通道内，将满载亏电电池的挂车200牵引至集中式充电单元内为亏电电池充电。

在本发明的一个实施例中，转运车装载亏电电池，并行驶至集中式充电单元中为亏电电池充电的步骤还包括：

将返回至集中式充电单元中的牵引车100与满载满电电池的挂车200连接，牵引车100将满载满电电池的挂车200牵引至分散式换电单元中；

将牵引车100与满载满电电池的挂车200分离；

将牵引车100与满载亏电电池的挂车200连接；

牵引车100将满载亏电电池的挂车200牵引至集中式充电单元内充电。

进一步地，在本发明的一个实施例中，转运车装载亏电电池，并行驶至集中式充电单元中为亏电电池充电的步骤还包括：

转运通道转换为新换电通道，换电通道转换为新转运通道；

牵引车100将满载满电电池的挂车200牵引至新转运通道内；

牵引车100由新转运通道行驶至转运通道处并与满载亏电电池的挂车200连接；

牵引车100将满载亏电电池的挂车200牵引至集中式充电单元内；

待换电车辆300行驶至新换电通道内进行电池更换。

具体例如，如图8至图10所示，牵引车100将满载满电电池的挂车200牵引至换电站系统中的转运通道内后，返回至集中式充电单元处牵引新的满载满电电池的挂车200。位于转运通道内的挂车200上的满电电池全部被使用后，处于满载亏电电池的状态。待换电车辆300禁止进入换电通道内进行换电操作。此时，原来的换电通道转变为新转运通道，原来的转运通道转变为新换电通道。如图8所示，牵引车100将满载满电电池的挂车200牵引至新转运通道内。如图9所示，牵引车100与满载满电电池的挂车200分离，并行驶至新换电通道内将满载亏电电池的挂车200牵引至集中式充电单元内为亏电电池充电。如图10所示，随后，待换电车辆300进入新换电通道内进行相应的换电操作。

此处应当理解的是，集中式充电单元可以设置有多个，多个集中式充电单元均设置在取电方便，且运营成本较低的位置处。同样，分散式换电单元也可以设有多个，其中，分散式换电单元可以分布在取电不方便的位置、较偏远的位置，或者电池用量比较大的地方。由此，不仅能够扩大电动汽车换电系统的分布范围，还可以较少换电系统的运营成本，提高电动汽车的换电效率。

另外，为提高充电和换电效率，电动汽车换电系统中可以设置多辆牵引车100和多辆挂车200。

例如，在本发明的一个实施例中，设有两辆牵引车100分别为1#转运车和2#转运车，设有四辆挂车分别为A挂车、B挂车、C挂车和D挂车。同时，假设由充电站至换电站的行程时间为1小时。

如图12所示，1#转运车将满载亏电电池的A挂车牵引至充电站内进行充电，随后牵引满载满电电池的B挂车往换电站方向行驶。在1#转运车牵引B挂车往换电站方向行驶的过程中，2#转运车已经到达换电站内，并将满载满电电池的C挂车牵引并滞留在换电站内，随后牵引满载亏电电池的D挂车往充电站方向行驶。1h后，完成一个循环。如图13所示，计时1h时，A挂车和B挂车处于满载满电电池的状态，C挂车和D挂车处于满载亏电电池的状态，1#转运车将满载满电电池的B挂车滞留在换电站内，并牵引满载亏电电池的C挂车往充电站方向行驶；2#转运车将满载亏电电池的D挂车滞留至充电站内充电，并牵引满载满电电池的A挂车往换电站方向行驶。

如图14所示，计时2h时，1#转运车将将满载亏电电池的C挂车牵引并滞留在充电站内进行充电，随后牵引满载满电电池的D挂车往换电站方向行驶。2#转运车将满载满电电池的A挂车牵引并滞留在换电站内，随后牵引满载亏电电池的B挂车往充电站方向行驶。

如图15所示，计时3h时，2#转运车将满载亏电电池的B挂车牵引并滞留在充电站内进行充电，随后牵引满载满电电池的C挂车往换电站方向行驶。1#转运车将满载满电电池的D挂车滞留在换电站内，并牵引满载亏电电池的A挂车往充电站方向行驶。

如图16所示，计时4h时，1#转运车将满载亏电电池的A挂车牵引并滞留在充电站内进行充电，随后牵引满载满电电池的B挂车往换电站方向行驶。2#转运车将满载满电电池的C挂车滞留在换电站内，并牵引满载亏电电池的D挂车往充电站方向行驶。

由此不断循环往复，能够有效提高亏电电池充电和待换电车辆300的换电效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车换电系统，其特征在于，包括：

集中式充电单元，所述集中式充电单元用于提供电动汽车的电池集中充电场所；

分散式换电单元，所述分散式换电单元包括多个换电站系统，所述换电站系统包括换电通道、转运通道和智能天车，所述换电通道与所述转运通道间隔设置，所述智能天车上安装有旋转抓取装置，以为待换电车辆拆卸亏电电池和安装满电电池；

转运车，所述转运车包括牵引车和挂车，所述挂车能够挂接在所述牵引车上，所述转运车用于在所述集中式充电单元和所述分散式换电单元之间转运满电电池和亏电电池。

2.根据权利要求1所述的电动汽车换电系统，其特征在于，所述分散式换电单元还包括缓冲电池仓位，所述缓冲电池仓位设置在所述换电通道与所述转运通道之间。

3.一种基于权利要求1或2所述的电动汽车换电系统的电动汽车换电方法，其特征在于，包括：

所述转运车装载满电电池，并行驶至所述分散式换电单元内；

所述待换电车辆驶入所述分散式换电单元内；

所述智能天车控制所述旋转抓取装置拆卸所述待换电车辆的亏电电池；

所述智能天车控制所述旋转抓取装置抓取所述转运车内的满电电池，并将满电电池安装在所述待换电车辆上；

所述转运车装载亏电电池，并行驶至所述集中式充电单元中为亏电电池充电。

4.根据权利要求3所述的电动汽车换电方法，其特征在于，所述转运车装载满电电池，并行驶至所述分散式换电单元内的步骤包括：

在所述挂车中装满满电电池，所述牵引车将所述挂车牵引至所述分散式换电单元内的所述转运通道中；

将所述挂车与所述牵引车分离，并使所述挂车停放在所述转运通道内，所述牵引车返回至所述集中式充电单元中；

其中，所述待换电车辆驶入所述分散式换电站内的步骤具体包括：

所述待换电车辆驶入至所述分散式换电单元内的所述换电通道中。

5.根据权利要求4所述的电动汽车换电方法，其特征在于，所述智能天车控制所述旋转抓取装置拆卸所述待换电车辆的亏电电池的步骤包括：

所述智能天车控制所述旋转抓取装置移动至所述待换电车辆的电池安装位置处，旋转并定位抓取所述待换电车辆上的亏电电池，并将该亏电电池放置在所述缓冲电池仓位上。

6.根据权利要求4所述的电动汽车换电方法，其特征在于，所述智能天车控制所述旋转抓取装置抓取所述转运车内的满电电池，并将满电电池安装在所述待换电车辆上步骤包括：

所述智能天车控制所述旋转抓取装置移动至所述挂车位置处抓取所述挂车上的满电电池；

所述智能天车控制抓持有满电电池的旋转抓取装置移动至所述待换电车辆的电池安装位置处，并将该满电电池安装在所述待换电车辆上。

7.根据权利要求5所述的电动汽车换电方法，其特征在于，所述缓冲电池仓位仅用于放置替换所述挂车上的首块满电电池而拆卸的所述待换电车辆上的亏电电池，其余的由所述待换电车辆上拆卸的亏电电池均放置在所述挂车上。

8.根据权利要求7所述的电动汽车换电方法，其特征在于，所述转运车装载亏电电池，并行驶至所述集中式充电单元中为亏电电池充电的步骤包括：

多辆所述待换电车辆依次驶入所述换电通道内进行换电，直至所述转运通道内的所述挂车上的所有满电电池均被替换；

所述旋转抓取装置将所述缓冲电池仓位中的亏电电池吊装至所述转运通道内的所述挂车内。

9.根据权利要求8所述的电动汽车换电方法，其特征在于，所述转运车装载亏电电池，并行驶至所述集中式充电单元中为亏电电池充电的步骤还包括：

将返回至所述集中式充电单元中的所述牵引车与满载满电电池的挂车连接，所述牵引车将满载满电电池的挂车牵引至所述分散式换电单元中；

将所述牵引车与满载满电电池的挂车分离；

将所述牵引车与满载亏电电池的挂车连接；

所述牵引车将满载亏电电池的挂车牵引至所述集中式充电单元内充电。

10.根据权利要求9所述的电动汽车换电方法，其特征在于，所述转运车装载亏电电池，并行驶至所述集中式充电单元中为亏电电池充电的步骤还包括：

所述转运通道转换为新换电通道，所述换电通道转换为新转运通道；

所述牵引车将满载满电电池的所述挂车牵引至所述新转运通道内；

所述牵引车由所述新转运通道行驶至所述转运通道处并与满载亏电电池的挂车连接；

所述牵引车将满载亏电电池的挂车牵引至所述集中式充电单元内；

所述待换电车辆行驶至所述新换电通道内进行电池更换。

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