本發(fā)明屬于換電服務領域，具體涉及一種用于換電設備的浮動對準裝置和方法。

背景技術：

隨著電動汽車的推廣，如何及時有效地為電量不足的電動汽車提供電能補給已成為廠商和車主都非常關注的問題。而通過建立換電站對電動汽車進行換電的方式，即直接用充滿電的動力電池更換能量已耗盡的動力電池，能夠在分鐘級的時間內完成電能的補給。因而換電方式是一種非常高效的電能補充方式。

目前，用于換電站的換電設備的應用在國內尚處于起步階段，換電設備的一個重要作用是通過對電池進行加解鎖操作使電池固定/脫離電動汽車，以實現(xiàn)電動汽車電池的更換。目前的加解鎖機構成本較高，通常還需要由人工對電池進行定位并找準加解鎖位置，操作人員需要將加解鎖機構與電池上的加解鎖機構一一進行對準，耗時較長，而且操作人員的工作強度也較大。此外，使加解鎖機構能夠順利對電池鎖止部進行加解鎖操作，加解鎖機構與電池鎖止部需要實現(xiàn)精確的對準，因而如何實現(xiàn)加解鎖機構與電池鎖止部的精確對準也是目前亟待解決的問題。

因此，本發(fā)明提出了一種用于換電設備的浮動對準裝置來解決需要人工對準的問題。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術中的上述問題，即為了實現(xiàn)無需人工操作的情形下，使加解鎖機構與電池上的鎖止部精確對準的問題，本發(fā)明提供了一種用于換電設備的浮動對準裝置。所述浮動對準裝置包括：浮動部，其在外力介入的情形下能夠在設定的范圍內浮動；以及至少一個定位機構，其與所述浮動部為固定連接，并能夠對所述外力進行限制；所述浮動部能夠在該限制的約束下，通過浮動實現(xiàn)所述至少一個定位機構的對準。

在上述用于換電設備的浮動對準裝置的優(yōu)選實施方式中，所述浮動部包括多個浮動牛眼和以自由接觸的方式設置于所述多個浮動牛眼上的浮動板，在所述多個浮動牛眼的位置確定的情形下，所述浮動板能夠在該多個浮動牛眼的限制下在水平面內浮動。

在上述用于換電設備的浮動對準裝置的優(yōu)選實施方式中，所述定位機構包括定位銷和驅動所述定位銷的伺服電機，所述定位銷與所述浮動板固定連接，在所述定位銷插入電動汽車底部的定位孔的過程中，所述定位銷由于該插入受到來自定位孔的反作用力，該反作用力能夠帶動所述浮動板在水平面內浮動。

在上述用于換電設備的浮動對準裝置的優(yōu)選實施方式中，所述定位銷包括主定位銷和輔定位銷，所述主定位銷在所述伺服電機的驅動下插入電動汽車底部的定位孔，同時所述輔定位銷抵靠到所述電動汽車底部。

在上述用于換電設備的浮動對準裝置的優(yōu)選實施方式中，，所述浮動對準裝置還包括至少一個加解鎖機構，該至少一個加解鎖機構設置于所述浮動部；在所述至少一個定位機構對準的情形下，所述加解鎖機構能夠與動力電池上的鎖止部對準。

在上述用于換電設備的浮動對準裝置的優(yōu)選實施方式中，所述加解鎖機構與所述浮動板固定連接，在所述反作用力帶動所述浮動板在水平面內浮動的過程中，所述浮動板能夠帶動所述加解鎖機構在水平方向上浮動，以使所述加解鎖機構與動力電池上的鎖止部對準。

在上述用于換電設備的浮動對準裝置的優(yōu)選實施方式中，所述浮動對準裝置還包括固定板，所述多個浮動牛眼分別固定在所述固定板上，所述浮動板能夠相對于所述固定板在水平面內浮動。

在上述用于換電設備的浮動對準裝置的優(yōu)選實施方式中，所述浮動對準裝置還包括復位機構，該復位機構能夠與所述浮動板相連接，用于調整所述浮動板的位置。

在上述用于換電設備的浮動對準裝置的優(yōu)選實施方式中，所述復位機構包括至少一個彈簧，所述彈簧設置于所述固定板與所述浮動板之間，在所述外力去除的情形下，所述浮動板能夠回復到由所述彈簧的預緊力確定的初始位置。

在上述用于換電設備的浮動對準裝置的優(yōu)選實施方式中，所述浮動板上設置有連接件，所述彈簧的一端連接到所述固定板，所述彈簧的另一端通過所述連接件連接到所述浮動板。

此外，本發(fā)明還提供了一種采用上述浮動對準裝置來執(zhí)行的浮動對準方法，該方法包括：使所述定位機構上升至與電動汽車底部的定位孔部分對準或完全對準的位置；在所述定位機構與所述定位孔部分對準的情況下，使所述浮動部在水平面內浮動；在使所述浮動部在水平面內浮動的同時或之后，使所述定位機構進一步上升至與所述定位孔完全對準的位置，從而使設置在所述浮動部上的加解鎖機構與動力電池上的鎖止部對準。

在本發(fā)明的技術方案中，通過多個定位銷與浮動板的剛性連接，使得定位銷與浮動板產(chǎn)生聯(lián)動，即在定位銷的帶動下，浮動板通過浮動牛眼在水平方向上浮動，進而帶動加解鎖機構與動力電池上的鎖止部精確對準，并且由于浮動板與多個加解鎖機構剛性連接，進而能夠實現(xiàn)多個加解鎖機構隨浮動板同時與動力電池上的鎖止部精確對準。因此，本發(fā)明解決了在不需要采用人力去對準的情形下，實現(xiàn)多個加解鎖機構同時精確地對準動力電池上的鎖止部的問題，為換電設備在電動汽車電池更換中的應用乃至整個換電站的研制奠定了基礎，具有極其重要的理論意義和工程現(xiàn)實意義。

方案1、一種用于換電設備的浮動對準裝置，其特征在于，所述浮動對準裝置包括：

浮動部，其在外力介入的情形下能夠在設定的范圍內浮動；以及

至少一個定位機構，其與所述浮動部為固定連接，并能夠對所述外力進行限制；

所述浮動部能夠在該限制的約束下，通過浮動實現(xiàn)所述至少一個定位機構的對準。

方案2、根據(jù)方案1所述的用于換電設備的浮動對準裝置，其特征在于，所述浮動部包括多個浮動牛眼和以自由接觸的方式設置于所述多個浮動牛眼上的浮動板，在所述多個浮動牛眼的位置確定的情形下，所述浮動板能夠在該多個浮動牛眼的限制下在水平面內浮動。

方案3、根據(jù)方案2所述的用于換電設備的浮動對準裝置，其特征在于，所述定位機構包括定位銷和驅動所述定位銷的伺服電機，所述定位銷與所述浮動板固定連接，

在所述定位銷插入電動汽車底部的定位孔的過程中，所述定位銷由于該插入受到來自定位孔的反作用力，該反作用力能夠帶動所述浮動板在水平面內浮動。

方案4、根據(jù)方案3所述的用于換電設備的浮動對準裝置，所述定位銷包括主定位銷和輔定位銷，

所述主定位銷在所述伺服電機的驅動下插入電動汽車底部的定位孔，同時所述輔定位銷抵靠到所述電動汽車底部。

方案5、根據(jù)方案3所述的用于換電設備的浮動對準裝置，其特征在于，所述浮動對準裝置還包括至少一個加解鎖機構，該至少一個加解鎖機構設置于所述浮動部；

在所述至少一個定位機構對準的情形下，所述加解鎖機構能夠與動力電池上的鎖止部對準。

方案6、根據(jù)方案5所述的用于換電設備的浮動對準裝置，其特征在于，所述加解鎖機構與所述浮動板固定連接，在所述反作用力帶動所述浮動板在水平面內浮動的過程中，所述浮動板能夠帶動所述加解鎖機構在水平方向上浮動，以使所述加解鎖機構與動力電池上的鎖止部對準。

方案7、根據(jù)方案2至5中任一項所述的用于換電設備的浮動對準裝置，其特征在于，所述浮動對準裝置還包括固定板，所述多個浮動牛眼分別固定在所述固定板上，所述浮動板相對于所述固定板在水平面內浮動。

方案8、根據(jù)方案7所述的用于換電設備的浮動對準裝置，其特征在于，所述浮動對準裝置還包括復位機構，該復位機構能夠與所述浮動板相連接，用于調整所述浮動板的位置。

方案9、根據(jù)方案8所述的用于換電設備的浮動對準裝置，其特征在于，所述復位機構包括至少一個彈簧，所述彈簧設置于所述固定板與所述浮動板之間，在所述外力去除的情形下，所述浮動板能夠回復到由所述彈簧的預緊力確定的初始位置。

方案10、根據(jù)方案9所述的用于換電設備的浮動對準裝置，其特征在于，所述浮動板上設置有連接件，所述彈簧的一端連接到所述固定板，所述彈簧的另一端通過所述連接件連接到所述浮動板。

方案11、一種采用方案1至10中任一項的浮動對準裝置來執(zhí)行的浮動對準方法，其特征在于，該方法包括：

使所述定位機構上升至與電動汽車底部的定位孔部分對準或完全對準的位置；

在所述定位機構與所述定位孔部分對準的情況下，使所述浮動部在水平面內浮動；

在使所述浮動部在水平面內浮動的同時或之后，使所述定位機構進一步上升至與所述定位孔完全對準的位置，從而使設置在所述浮動部上的加解鎖機構與動力電池上的鎖止部對準。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的用于換電設備的浮動對準裝置的整體結構示意圖；

圖2是本發(fā)明的用于換電設備的浮動對準裝置的側視圖；

圖3是本發(fā)明的用于換電設備的浮動對準裝置的側視圖的局部放大圖；

圖4a是本發(fā)明的浮動對準方法的對準過程中步驟一的示意圖；

圖4b是本發(fā)明的浮動對準方法的對準過程中步驟二的示意圖；

圖4c是本發(fā)明的浮動對準方法的對準過程中步驟三的示意圖。

具體實施方式

下面參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。本領域技術人員應當理解的是，這些實施方式僅僅用于解釋本發(fā)明的技術原理，并非旨在限制本發(fā)明的保護范圍。例如，盡管附圖中的各個構件以特定比例繪制，但是這種比例關系僅僅是示例性的，本領域技術人員可以根據(jù)需要對其作出調整，以便適應具體的應用場合。

需要說明的是，在本發(fā)明的描述中，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

此外，還需要說明的是，在本發(fā)明的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應作廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

為了清楚描述本發(fā)明的技術方案，本實施例中的用于換電設備的浮動對準裝置中的換電設備以可以在待換電車輛和能夠提供滿電電池的充電平臺之間運載電池的換電小車為例。該浮動對準裝置主要包括浮動部、分別與浮動部固定連接的定位機構和加解鎖機構，其中，浮動部在外力介入的情形下能夠在設定的范圍內浮動；定位機構能夠對該外力進行限制，即浮動部在受力浮動的過程中受定位機構的限制，也可以理解為定位機構在插入定位孔之前能夠帶動浮動部在設定的范圍內浮動。在浮動部浮動的過程中，浮動板12同時帶動加解鎖機構浮動，以使加解鎖機構與電動汽車動力電池上的鎖止部對準。參照圖1并結合圖2，圖1是本發(fā)明的浮動對準裝置的整體結構示意圖。圖2是本發(fā)明的浮動對準裝置的側視圖；如圖1和圖2所示，浮動部主要包括浮動牛眼11和以自由接觸的方式設置于浮動牛眼11上的浮動板12。其中，浮動牛眼11設置為多個，并且，在多個浮動牛眼11的位置確定的情形下，浮動板12能夠在多個浮動牛眼11的限制下在水平面內浮動。進一步，參照圖3，圖3是本發(fā)明的浮動對準裝置的側視圖的局部放大圖(主要是浮動部的厚度方向)。如圖3所示，該浮動對準裝置還包括固定板13，浮動牛眼11固定設置在固定板13上。換言之，浮動板12與固定板13通過浮動牛眼11實現(xiàn)的是柔性連接，在固定板處于某個確定的位置后，浮動板可以在水平面內(較小的范圍內)產(chǎn)生一定的浮動量。本實施例中，本領域技術人員可以根據(jù)實際情況，在固定板13的不同位置處設置合適數(shù)量的浮動牛眼11，以使浮動板12能夠在浮動牛眼11作用下，在產(chǎn)生上述浮動量的同時，還能保證浮動板12的結構穩(wěn)定性。

繼續(xù)參照圖1，并結合圖2和圖3，定位機構主要包括定位銷21和能夠驅動定位銷21在浮動部厚度方向上移動的伺服電機22，定位銷21與浮動板12固定連接。以將置于浮動板12上的滿電電池換入電動汽車內的電池倉為例，在定位銷21伸出插入電動汽車底盤的定位孔的過程中，定位銷21能夠帶動浮動板12使其通過浮動牛眼11相對于固定板13浮動。具體而言，利用換電小車對電動汽車進行換電的過程中，電池倉的頂部通常設置有與定位銷21匹配的定位孔，在將定位銷21對準插入到與之對應的定位孔之后，換電小車上的加解鎖機構即與動力電池的鎖止部對準。利用定位銷21使電池加解鎖機構與鎖止部對準的過程，實際上是通過浮動板12的浮動使定位銷前端的錐面逐漸滑入定位孔的過程。待錐面完全滑入定位孔后，即可將定位銷21對準插入定位孔。由于定位銷21與浮動板12的剛性連接，在將定位銷21對準插入定位孔之前，前端錐面的逐漸滑入會使定位孔的內壁對定位銷21產(chǎn)生一個反作用力(反作用力的作用點為：內壁的最下端與定位銷21的錐面的交點)，該反作用力通過定位銷21作用于浮動板12，浮動板12在定位銷21的拉動下可以相對于固定板13在水平面內進行小范圍浮動，直至定位銷21插入到對應的定位孔中。在定位銷21完全插入到定位孔的情形下，加解鎖機構即同時實現(xiàn)了其與動力電池上的鎖止部的對準。進一步，如圖1所示，本實施例中，定位銷21共有四個，其中兩個為主定位銷，靠近定位孔的端部的形狀大致為錐形或者其他能夠對準并伸入定位孔內的具有尖銳結構的形狀，另外兩個為輔定位銷，與主定位銷有所區(qū)別，端部如可以為能夠與電池倉頂部抵接的較為平坦的板狀結構。主定位銷在伺服電機的驅動下上升并插入電動汽車底部的定位孔，輔定位銷抵靠至電池倉頂部的相應位置即可。本領域技術人員容易理解的是，如果四個定位銷21均是主定位銷，容易導致伺服電機在驅動定位銷21插入定位孔的過程中，定位銷21之間產(chǎn)生干涉，即，對浮動板12產(chǎn)生多個方向的反作用力，影響浮動板12在水平面內的浮動。

繼續(xù)參照圖1，并結合圖2和圖3，加解鎖機構主要包括鎖頭31和驅動鎖頭的驅動裝置32(如伺服電機)，加解鎖機構的驅動裝置32與浮動板12固定連接，在定位銷21帶動浮動板12在水平方向浮動的過程中，浮動板12能夠帶動加解鎖機構的驅動裝置32在水平方向上浮動，以使加解鎖機構的鎖頭31與電動汽車動力電池上的鎖止部對準。舉例而言，加解鎖機構的驅動裝置32可以通過一個固定架固定與浮動板12實現(xiàn)剛性連接，如該固定架固定連接到浮動板12(也可以與浮動板12為一體式結構)，鎖頭31和用于驅動該鎖頭31的驅動裝置32可以位于該固定架內。因此，在浮動板12帶動固定架浮動的同時，固定架帶動鎖頭31與動力電池上的鎖止部對準。上述僅是示例性地對加解鎖機構與浮動板12的連接關系以及作用關系的說明，并不用于限定該加解鎖機構。進一步，如圖1所示，本實施例中的加解鎖機構設置為十個，分別分布于浮動板12上，并且，通過定位機構以及浮動板12能夠實現(xiàn)該十個加解鎖機構的同時對準。

進一步，參照圖2和圖3，浮動板12與固定板13與之間設置有多個彈簧4，彈簧4沿可伸縮的方向的兩端分別固定于浮動板12(或者與浮動板剛性連接的結構)和固定板13(或者與固定板13剛性連接的結構)。在外力去除之后(定位銷21脫離定位孔之后)，使得浮動對準裝置的浮動板12和固定板13之間的相對位置回復到由彈簧4的預緊力確定的初始位置。舉例而言，可以在浮動板12的底面設置連接件121(圖3中清晰地示出了一種l型連接件)，彈簧4的一端連接到固定板13，彈簧4的另一端通過連接件121連接到浮動板12。本實施例中，浮動板12的底面設置有多個連接件121，使固定板13與浮動板12之間連接多個彈簧4，在固定板13與浮動板12之間存在多個彈簧4的情形下，浮動對準裝置的受力過程還可以表述如下：定位銷21在插入定位孔的過程中，彈簧4受力進而拉動浮動板12浮動，而浮動板12通過彈簧4拉動加解鎖機構浮動，進而使加解鎖機構的鎖頭與鎖止部對準。另外，由于浮動板12和固定板13通過浮動牛眼11實現(xiàn)的是柔性連接，因此，在定位銷21脫離定位孔后，在多個彈簧4之間力的相互作用下，使浮動對準裝置回復到初始位置。需要說明的是，上述中的彈簧4作為本實施例中浮動對準裝置的復位機構，該復位機構在浮動部浮動的過程中也能夠起到相互限制的作用，即在浮動板12浮動的過程中，彈簧4被拉伸，同時其反作用力進一步限制了浮動板12在水平面內的浮動。

此外，本發(fā)明還提供了一種采用浮動對準裝置來執(zhí)行的浮動對準方法。其中，圖4a、圖4b和圖4c分別示出了該浮動對準方法中各個步驟的示意圖。

該浮動對準方法主要包括以下步驟：

s10、使定位機構上升至與電動汽車底部的定位孔部分對準或完全對準的位置。

s20、在定位機構與定位孔部分對準的情況下，使浮動部在水平面內浮動。

s30、在使浮動部在水平面內浮動的同時或之后，使定位機構進一步上升至與定位孔完全對準的位置，從而使設置在浮動部上的加解鎖機構與動力電池上的鎖止部對準。

如圖4a所示，定位機構在上升過程中，通過定位銷21帶動與其剛性連接的浮動板12同步上升，定位銷21的前端具有錐面211，在定位銷21與定位孔5部分對準的情況下，定位銷21的錐面211與定位孔5的內壁之間為點接觸。此時，定位孔5的內壁51由于受到定位銷21的錐面211的擠壓，會對錐面211施加一個反擠壓力，該反擠壓力能夠使得浮動板12在水平面內浮動。

如圖4b所示，浮動板12在水平面內的浮動使得定位銷21脫離定位孔5的內壁51，定位銷21在隨浮動板12移至與定位孔5完全對準的位置。參照圖4c，此時，使定位銷21進一步上升并完全插入定位孔5中。本實施例中，浮動板12在水平面內浮動的同時，使定位銷21進一步上升，此時定位銷21的前端錐面211能夠抵靠于定位孔5的內壁51逐漸滑入定位孔5，直至定位銷21完全插入定位孔5中。

需要說明的是，上文中的部分對準可以解釋為定位銷21與定位孔5大致對準的位置(參考圖4a)，即定位銷21的軸線與定位孔5的軸線處于不重合的情形，且該部分對準可以通過浮動板12的水平浮動轉換為完全對準。而完全對準則可以解釋為定位銷21的軸線與定位孔5的軸線基本重合的情形(參考圖4c)。在定位銷21與定位孔5完全對準的情形下，設置在浮動板12上的加解鎖機構與動力電池上的鎖止部即能夠實現(xiàn)對準。在此基礎上，即可以進行相應的換電作業(yè)。

還需要說明的是，如果一開始定位銷21就與定位孔5完全對準，則定位銷21的錐面211不會與定位孔4的內壁相抵靠，浮動板12也無需橫向浮動，定位銷21可以直接上升并插入定位孔5中。

至此，已經(jīng)結合附圖所示的優(yōu)選實施方式描述了本發(fā)明的技術方案，但是，本領域技術人員容易理解的是，本發(fā)明的保護范圍顯然不局限于這些具體實施方式。在不偏離本發(fā)明的原理的前提下，本領域技術人員可以對相關技術特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術方案都將落入本發(fā)明的保護范圍之內。