定位解锁装置、换电设备和控制方法
技术领域
本发明涉及一种定位解锁装置、换电设备和控制方法。
背景技术
现有的电动汽车的电池包安装方式一般分为固定式和可换式，其中固定式的电池包一般固定在电动汽车上，充电时直接以电动汽车作为充电对象。而可换式的电池包，一般采用活动安装的方式，电池包可以随时取下并更换新的电池包。
目前，换电设备在更换新的电池包的过程中，换电设备需要采用多个定位机构来分别实现与电池包、换电支架的定位功能。同时，换电设备还需要采用锁机构来实现锁止机构的锁止和解锁操作，电池包与换电支架之间的装卸通过锁止机构的锁止和解锁操作来完成；现有锁止机构的具体结构如图1所示，锁止机构包括安装于换电支架上的锁基座1’、锁舌2’和安装于电池包上的锁轴3’，锁基座1’上开设有供锁轴3’连接固定的锁止槽11’，通过锁舌2’在锁基座1’内的旋转来完成锁轴3’插入或者脱出锁基座1’的锁止槽3’内，从而实现锁止机构在锁止状态和解锁状态之间的切换。
换电设备对电动汽车上的电池包进行更换，换电设备与车辆底盘上的换电支架之间通过定位机构和锁机构来完成换电过程中的定位、解锁、锁止的动作。由于不同机构相互独立并分别处理各种动作，在实际连续动作控制的过程中存在一定的不稳定性，从而造成电池包更换失败，换电效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有电池包在更换过程中存在一定的不稳定性，造成电池包更换失败，换电效率低的缺陷，提供一种定位解锁装置、换电设备和控制方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种定位解锁装置，其特点在于，其包括第一卡件和顶出机构，所述顶出机构连接于所述第一卡件，所述第一卡件用于卡住锁止机构，所述顶出机构用于顶起锁止槽内的锁舌，以实现对所述锁止机构的解锁操作。
在本方案中，采用上述结构形式，通过第一卡件和顶出机构的集成实现定位、锁止、解锁功能，使得定位解锁装置对连续动作的控制稳定性更高，提高了定位的准确性以及锁止、解锁的成功率，且提高了换电效率。
较佳地，所述第一卡件包括有卡板，所述卡板的顶端具有定位槽，所述定位槽用于卡住锁基座，所述锁基座的侧端开设有与锁止槽相连通的通道，所述顶出机构位于所述卡板的侧端，且所述顶出机构的顶出杆能够穿过所述通道伸入至所述定位槽内，以用于顶起所述锁舌；或者，所述顶出机构缩回至所述定位槽外。
较佳地，所述第一卡件包括有卡板，所述卡板的顶端具有定位槽，所述定位槽用于卡住锁基座，所述顶出机构位于所述卡板的底端，所述顶出机构能够从所述定位槽的底端伸入至锁止槽内，以用于顶起所述锁舌；或者，所述顶出机构缩回至所述定位槽外。
在本方案中，采用上述结构形式，通过定位槽卡住锁基座，且锁基座的底部抵靠于定位槽的槽底，以阻止第一卡件继续向上移动，安全性高，且使用方便，结构简单，定位准确性高。
较佳地，所述第一卡件还包括有安装板，所述卡板和所述顶出机构均连接于所述安装板上，且所述顶出机构连接于所述卡板上。
在本方案中，采用上述结构形式，将卡板和顶出机构都连接在安装板上，安装连接方便，便于组装使用。
较佳地，所述卡板上具有安装槽，所述顶出机构设置于所述安装槽内，所述卡板内具有通孔，所述通孔的两端分别与所述定位槽、所述安装槽相连通，所述顶出机构的顶出杆插入至所述通孔内并能够在所述通孔内移动。
在本方案中，采用上述结构形式，顶出机构的顶出杆在通孔内移动，通孔能够起到导向作用，有效避免了顶出机构的顶出杆在伸缩移动的过程中产生偏移错位现象，大大提高了稳定性。
较佳地，所述定位槽的槽口两端均具有第一导滑部；
和/或，所述卡板的顶端在所述卡板厚度方向上的两侧具有向内削斜的第二导滑部。
在本方案中，采用上述结构形式，第一导滑部具有导滑作用，能够保证锁基座正常顺利地插入至定位槽内，能够调整矫正。
另外，第二导滑部具有导滑作用，能够保证卡板正常顺利地插入至电池包与换电支架之间的缝隙中，能够调整矫正。
较佳地，所述顶出机构为电磁铁机构、气缸或者液缸。
一种换电设备，其特点在于，其包括有多个如上所述的定位解锁装置。
在本方案中，采用上述结构形式，通过多个定位解锁装置实现定位、锁止、解锁功能，使得连续动作的控制稳定性更高，提高了定位的准确性以及锁止、解锁的成功率，且提高了换电效率。
较佳地，所述换电设备还包括换电平台，多个所述定位解锁装置沿所述第一卡件的长度方向分别间隔设置于所述换电平台上的两端。
在本方案中，采用上述结构形式，通过多个定位解锁装置实现定位、锁止、解锁功能，使得连续动作的控制稳定性更高，提高了定位的准确性以及锁止、解锁的成功率，且提高了换电效率。
在本方案中，采用上述结构形式，通过多个定位解锁装置卡住相对应的锁基座，实现多点定位，提高了换电设备的定位准确，多基准定位减少变形量，提高了换电设备的换电效率；同时，多点独立锁止，提高了换电设备的锁止安全性；且多点解锁，提高了换电设备的解锁成功率。
较佳地，所述换电平台包括平台板和两个移动件，两个所述移动件分别设于所述平台板的顶面的两端，且所述移动件的底端能够在所述平台板上沿所述第一卡件的长度方向移动，多个所述定位解锁装置分别连接于所述移动件的顶端。
在本方案中，采用上述结构形式，通过移动件在平台板上沿第一卡件的长度方向移动，使得电池包相对于换电支架能够沿第一卡件的长度方向移动，从而实现电池包与换电支架之间锁止操作和解锁操作。
较佳地，所述换电设备还包括第二卡件，所述第二卡件固定连接于所述平台板的顶面，所述第二卡件用于卡住电池包，以限制所述电池包沿所述第二卡件的长度方向上相对移动。
在本方案中，采用上述结构形式，第二卡件卡住电池包，第一卡件卡住锁基座，平台板沿电池包的前进或者后退方向移动，能够带动电池包向前移动或者向后移动，从而实现电池包与换电支架之间锁止操作和解锁操作。
较佳地，所述第二卡件能够抵靠于所述移动件以用于限制所述移动件的移动。
在本方案中，采用上述结构形式，通过第二卡件能够抵靠于移动件，能够抵靠限制移动件过渡移动，保证了移动件能够精确移动到位，提高了换电设备的稳定性。
一种控制方法，其特点在于，其包括如下步骤：
S1、第一卡件卡住锁基座；
S2、换电设备在接收到第一位置检测装置发出的卡住信号后将控制顶出机构的顶出并将锁舌顶起；
S3、所述换电设备将控制所述顶出机构的缩回。
在本方案中，实现多点同时定位，提高解锁和锁止的安全性，也提高了解锁和锁止的成功率。
较佳地，所述第一卡件通过所述第一位置检测装置来检测所述锁基座的具体位置并通过所述第一位置检测装置来检测是否卡住到位。
在本方案中，通过第一位置检测装置检测来调整并检测是否卡住到位，大大提高了解锁和锁止的成功率，也提高了解锁和锁止的安全性。
较佳地，所述换电设备通过第二位置检测装置来检测所述锁舌的具体位置并通过所述第二位置检测装置来检测是否顶起到位，所述第二位置检测装置发出顶起到位信号；
或者，所述第一卡件上具有第一限位机构，所述第一限位机构用于抵靠于所述顶出机构的顶出杆，以用于限制所述顶出杆向上过渡伸出，所述第一限位机构发出顶起到位信号。
在本方案中，保证了顶出机构顶出到位，提高了精度要求，有效避免了锁止机构造成损坏或者无法解锁。
较佳地，所述换电设备在接收到所述顶起到位信号时驱动换电平台移动，以使锁轴向后移动。
较佳地，所述换电设备通过第三位置检测装置来检测所述锁轴向后移动的具体位置并通过所述第三位置检测装置来检测是否移动到位；
或者，所述换电设备上具有第二限位机构，所述第二限位机构用于抵靠限制所述锁轴向后过渡移动。
在本方案中，保证了锁轴向后移动到位，提高了精度要求，提高了解锁成功率。
较佳地，在所述步骤S3之后还包括有步骤S4，所述步骤S4为所述换电设备将驱动电池包继续移动，直至锁轴脱离出锁止槽。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明的定位解锁装置、换电设备和控制方法，通过第一卡件和顶出机构的集成实现定位、锁止、解锁功能，使得定位解锁装置对连续动作的控制稳定性更高，提高了定位的准确性以及锁止、解锁的成功率，且提高了换电效率。
附图说明
图1为现有技术的锁止机构的结构示意图。
图2为本发明实施例的换电设备的结构示意图。
图3为本发明实施例的换电设备的定位解锁装置的结构示意图。
图4为本发明实施例的换电设备的定位解锁装置在卡住到位时的结构示意图。
图5为本发明实施例的换电设备的定位解锁装置在顶出到位时的结构示意图。
图6为本发明实施例的换电设备的定位解锁装置在向后移动到位时的结构示意图。
图7为本发明实施例的换电设备的定位解锁装置在缩回时的结构示意图。
图8为本发明实施例的换电设备的定位解锁装置在缩回后的结构示意图。
现有技术的附图标记说明：
锁基座 1’
锁止槽 11’
锁舌 2’
锁轴 3’
实施例的附图标记说明：
第一卡件 1
卡板 11
定位槽 111
第一导滑部 112
第二导滑部 113
安装板 12
顶出机构 2
定位解锁装置 10
换电平台 20
平台板 21
移动件 22
第二卡件 30
换电支架 100
锁止机构 200
锁基座 201
锁轴 202
锁舌 203
锁止槽 204
具体实施方式
下面通过实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。
如图2至图8所示，本发明实施例公开了一种换电设备，其包括有多个定位解锁装置10。该定位解锁装置10包括第一卡件1和顶出机构2，顶出机构2连接于第一卡件1，第一卡件1用于卡住锁止机构200，顶出机构2用于顶起锁止槽204内的锁舌203，以实现对锁止机构200的解锁操作。
换电设备在对换电车辆换电时，通过第一卡件1卡住换电支架100上的锁基座201，多个定位解锁装置10通过第一卡件1实现同时定位；通过顶出机构2能够对顶起锁止槽204内的锁舌203，使得锁轴202能够移出锁止槽204，从而实现对锁止机构200的解锁操作；反之在需要通过锁舌203来锁止锁轴202时，顶出机构2对顶起锁止槽204内的锁舌203，锁轴202将移入至锁止槽204内，顶出机构2缩回并不再顶起锁舌203，锁舌203将阻止锁轴202脱离出锁止槽204，从而实现对锁止机构200的锁止操作。定位解锁装置10通过第一卡件1和顶出机构2的集成实现定位、锁止、解锁功能，使得定位解锁装置10对连续动作的控制稳定性更高，提高了定位的准确性以及锁止、解锁的成功率，且提高了换电设备的换电效率。
在本实施例中，锁止槽204从锁基座201的底部沿竖直方向向上延伸，且锁止槽204沿电池包的前进方向延伸。锁舌203可摆动地连接于锁基座201上并能够插入至锁止槽204内，以用于阻止锁轴202脱离出锁止槽204。
第一卡件1包括有卡板11，卡板11的顶端具有定位槽111，定位槽111用于卡住锁基座201，顶出机构2位于卡板11的底端，顶出机构2能够从定位槽111的底端伸入至锁止槽204内，以用于顶起锁舌203；或者，顶出机构2缩回至定位槽111外。
换电设备在进行定位时，第一卡件1向上移动，使得定位槽111卡住锁基座201，且锁基座201的底部抵靠于定位槽111的槽底，以阻止第一卡件1继续向上移动，安全性高，且使用方便，结构简单；同时，实现多个定位解锁装置10分别卡住定位多个锁基座201，定位准确性高。顶出机构2的顶出杆能够向上伸出并伸入至定位槽111内，并通过顶出机构2的顶出杆能够伸入至锁止槽204内，使得顶出机构2的顶出杆将锁舌203顶起，从而实现锁轴202进出锁止槽204。顶出机构2在顶起完成之后，顶出机构2的顶出杆能够缩回至定位槽111外，使得锁舌203恢复初始状态，即锁舌203插入至锁止槽204内。
在本实施例中，顶出机构2的设置位置并不限定为卡板11的底端，顶出机构2也可以设置在卡板11的侧端，锁基座201的侧端开设有与锁止槽204相连通的通道，顶出机构2位于卡板11的侧端，且顶出机构2的顶出杆能够穿过通道伸入至定位槽111内，以用于顶起锁舌203；或者，顶出机构2缩回至定位槽111外。顶出机构2的顶出杆通过卡板11的侧端插入至定位槽111，通过在锁基座201的侧端的通道伸入至定位槽111内，使得顶出机构2的顶出杆将锁舌203顶起，从而实现锁轴202进出锁止槽204。反之则顶出机构2的顶出杆将缩回至定位槽111外，使得锁舌203恢复初始状态，即锁舌203插入至锁止槽204内。
换电设备还包括换电平台20，多个定位解锁装置10沿第一卡件1的长度方向分别间隔设置于换电平台20上的两端。在换电支架100内的两侧沿换电支架100的长度方向上间隔安装有多个锁基座201，多个锁基座201与多个定位解锁装置10一一对应，通过定位解锁装置10卡住相对应的锁基座201，实现多点定位，提高了换电设备的定位准确，多基准定位减少变形量，提高了换电设备的换电效率；同时，多点独立锁止，提高了换电设备的锁止安全性；且多点解锁，提高了换电设备的解锁成功率。
换电平台20可以包括平台板21和两个移动件22，两个移动件22分别设于平台板21的顶面的两端，且移动件22的底端能够在平台板21上沿第一卡件1的长度方向移动，多个定位解锁装置10分别连接于移动件22的顶端。平台板21能够升降移动，使得定位槽111卡住锁基座201，移动件22在平台板21上沿第一卡件1的长度方向移动，移动件22、第一卡件1和锁基座201都将相对于平台板21能够沿第一卡件1的长度方向移动，平台板21上用于放置有电池包，使得电池包相对于换电支架100能够沿第一卡件1的长度方向移动，从而实现电池包与换电支架100之间锁止操作和解锁操作。
换电设备还包括第二卡件30，第二卡件30固定连接于平台板21的顶面，第二卡件30用于卡住电池包，以限制电池包沿第二卡件30的长度方向上相对移动。第二卡件30卡住电池包，第一卡件1卡住锁基座201，平台板21沿电池包的前进或者后退方向移动，能够带动电池包向前移动或者向后移动，由于换电支架100固定与换电车辆上，使得换电支架100、第一卡件1和移动件22相对静止不动，移动件22在平台板21上移动，从而实现电池包与换电支架100之间锁止操作和解锁操作。其中，平台板21沿电池包的前进或者后退方向与第一卡件1的长度方向在同一条直线上。
第二卡件30能够抵靠于移动件22以用于限制移动件22的移动。移动件22在平台板21能够相对移动，第二卡件30连接于平台板21相对于平台板21处于静止状态，通过第二卡件30能够抵靠于移动件22，能够抵靠限制移动件22过渡移动，保证了移动件22能够精确移动到位，提高了换电设备的稳定性。
第一卡件1还可以包括有安装板12，卡板11和顶出机构2均连接于安装板12上，且顶出机构2连接于卡板11上。安装板12上设有若干个连接孔，第一卡件1通过若干个连接孔用于移动件22上，将卡板11和顶出机构2都连接在安装板12上，安装连接方便，便于组装使用。
卡板11上具有安装槽，顶出机构2设置于安装槽内，卡板11内具有通孔，通孔的两端分别与定位槽111、安装槽相连通，顶出机构2的顶出杆插入至通孔内并能够在通孔内移动。顶出机构2的顶出杆在通孔内移动，通孔能够起到导向作用，有效避免了顶出机构2的顶出杆在伸缩移动的过程中产生偏移错位现象，大大提高了换电设备的稳定性。
定位槽111的槽口两端均具有第一导滑部112。第一导滑部112具有导滑作用，定位解锁装置10在对换电车辆定位时，利用第一导滑部112做导向后，能够保证锁基座201正常顺利地插入至定位槽111内，能够调整矫正。
卡板11的顶端在卡板11厚度方向上的两侧具有向内削斜的第二导滑部113。第二导滑部113具有导滑作用，电池包上的锁轴202连接在换电支架100的锁基座201上时，电池包的外壁与换电支架100的内壁之间间隙较小，利用第二导滑部113做导向后，能够保证卡板11正常顺利地插入至电池包与换电支架100之间的缝隙中，能够调整矫正。其中，顶出机构2为电磁铁机构、气缸或者液缸。
本实施例还公开了一种控制方法，该控制方法通过利用如上所述的换电设备实现与换电车辆的解锁和锁止操作。该控制方法包括如下步骤：
步骤100、第一卡件1卡住锁基座201。
在该步骤中，通过多个定位解锁装置10的第一卡件1分别卡住相对应的锁基座201，实现多点同时定位，提高解锁安全性，也提高了解锁成功率。
在第一卡件1卡住锁基座201定位之前可以具有调整环节来实现定位，第一卡件1可以通过第一位置检测装置来检测锁基座201的具体位置并通过第一位置检测装置来检测是否卡住到位。第一位置检测装置用于检测锁基座201的具体位置并将获取位置传输至换电设备，通过换电设备的换电平台20来调整第一卡件1的位置，使得第一卡件1的定位槽111能够对准锁基座201，实现精确卡住定位。同时，定位解锁装置10在卡住到位时，第一位置检测装置能够通过检测锁基座201的具体位置至换电设备，并通过第一卡件1与锁基座201之间的位置来判断出是否卡住到位，在卡住到位时换电设备将停止对第一卡件1的位置调整。
步骤200、换电设备在接收到第一位置检测装置发出的卡住信号后将控制顶出机构2的顶出并将锁舌203顶起。
在该步骤中，在卡住到位后，第一位置检测装置发出的卡住信号至换电设备，换电设备在接收到卡住信号后将会控制顶出机构2，顶出机构2的顶出杆将插入至锁止槽204内将锁舌203顶起，定位解锁装置10在顶出到位时，使得锁舌203不再阻挡锁轴202，锁轴202能够脱离出锁止槽204。
在本实施例中，锁轴202在锁止槽204内会抵靠于锁舌203的槽口内，在卡住到位后，第一位置检测装置发出的卡住信号至换电设备中，通过平台板21沿电池包的前进方向移动，使得电池包向前移动，即在附图4中锁轴202将会向右移动，使得锁轴202与锁舌203之间具有间隙，便于后续的锁舌203被顶起。
顶出机构2在顶出到位时，能够保证锁轴202脱离出锁止槽204，顶出机构2在顶出不到位时，会对锁止机构200造成损坏或者无法解锁。为了达到能够判断顶出机构2是否顶出到位，换电设备可以通过第二位置检测装置来检测锁舌203的具体位置并通过第二位置检测装置来检测是否顶起到位，第二位置检测装置发出顶起到位信号。通过第二位置检测装置来检测锁舌203的具体位置，来判断出锁舌203是否还阻挡锁轴202、以及锁舌203是否过渡顶起，在顶起到位后，第二位置检测装置将检测到的顶起到位信号发送至换电设备，换电设备将接收到该顶起到位信号并判断出锁舌203顶起到位，大大提高了定位解锁装置10的安全稳定性。在顶出到位后，第二位置检测装置发出顶起到位信号至换电设备，通过换电设备来实现对电池包的解锁操作。
判断顶出机构2是否顶出到位也可以不用第二位置检测装置，第一卡件1上可以具有第一限位机构，第一限位机构用于抵靠于顶出机构2的顶出杆，以用于限制顶出杆向上过渡伸出，第一限位机构发出顶起到位信号。第一限位机构起到限定作用，通过第一限位机构能够阻止顶出机构2的顶出杆向上移动，使得顶出机构2的顶出杆不会过渡伸出，避免了锁舌203过渡顶起；同时，顶出机构2的顶出杆抵靠于第一限位机构，此时锁舌203不再阻挡锁轴202脱离出锁止槽204。在顶出到位后，第一限位机构发出顶起到位信号至换电设备，通过换电设备来实现对电池包的解锁操作。
在顶出到位之后，换电设备在接收到顶起到位信号时驱动换电平台20移动，以使锁轴202向后移动。换电平台20将沿电池包的后退方向移动，使得电池包向后移动，同时带动锁轴202向后移动，实现锁轴202脱离出锁止槽204。
在本实施例中，顶出机构2的顶出杆将插入至锁止槽204内并向上顶起锁舌203，由于顶出机构2的顶出杆位于锁止槽204内，使得锁轴202并不能完全通过锁舌203并通过锁止槽204内的竖直部分，锁轴202将会向后移动并脱离出锁舌203的卡住阻挡，以便于后续锁轴202能够顺利脱离出锁止槽204。
顶出机构2是否需要缩回需要判断锁轴202是否脱离出锁舌203的卡住阻挡。为了达到判断锁轴202是否脱离出锁舌203的卡住阻挡，换电设备可以通过第三位置检测装置来检测锁轴202向后移动的具体位置并通过第三位置检测装置来检测是否移动到位。通过第三位置检测装置来检测锁轴202的具体位置，用来判断出锁轴202是否脱离出锁舌203的卡住阻挡，保证了定位解锁装置10的准确性。第三位置检测装置将检测到锁轴202的具体位置信号发送至换电设备，换电设备将接收到该具体位置信号并判断出锁轴202向后移动是否到位，在向后移动到位后，通过换电设备来实现对电池包的解锁操作。其中，第一位置检测装置、第二位置检测装置和第三位置检测装置均可以为定位仪、传感器等。
判断锁轴202是否向后移动到位也可以不用第三位置检测装置，换电设备上可以具有第二限位机构，第二限位机构用于抵靠限制锁轴202向后过渡移动。第二限位机构起到限定作用，通过第二限位机构能够阻止锁轴202的向后移动，使得锁轴202不会过渡向后移动，避免了锁舌203的损坏；同时，第二限位机构可以抵靠于换电平台20、电池包或者锁轴202，以阻止锁轴202向后过渡移动，此时锁舌203不再卡住阻挡锁轴202脱离出锁止槽204。在向后移动到位后，第二限位机构将受到抵靠作用力并发出信号至换电设备，通过换电设备来实现对电池包的解锁操作。
步骤300、换电设备将控制顶出机构2缩回。
在该步骤中，顶出机构2的顶出杆将缩回至锁止槽204外，不再阻挡锁轴202脱离出锁止槽204，保证解锁操作。
定位解锁装置10在缩回时，顶出机构2的顶出杆不再抵靠于锁舌203，使得锁舌203在弹簧作用力下意恢复初始状态，使得锁舌203向下摆动，且锁舌203的底部抵靠于锁轴202的顶部。
在步骤300之后还包括有步骤400，步骤400为换电设备将驱动电池包继续移动，直至锁轴202脱离出锁止槽204。顶出机构2的顶出杆在缩回后，换电设备将带动电池包和锁轴202继续向后移动，使得锁轴202完全脱离出锁舌203的卡住抵靠，解锁操作完成；解锁完成后，换电设备将带动电池包和锁轴202向下移动，电池包被拆卸出换电支架100。反之则实现锁止操作。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
