充电装置、充电总成以及换电站的制作方法

1.本发明涉及一种充电装置、充电总成以及换电站。


背景技术：

2.随着社会发展以及科技进步，电动汽车越来越受到消费者的欢迎，作为电动汽车的动力源，电池箱需要及时充电。由于续航里程及动力要求，汽车所需电池箱电量越来越高，靠传统充电方式不能满足部分场景用车需求，需要把电池箱换下来放在充电架上充电，使充电时间车辆也能正常使用。
3.充电架上设有电连接插头，与电池包上的电连接插座相匹配，将电动汽车上的电池包卸载下来放入充电架上充电时，需要将充电架上的电连接插头和电池包上的电连接插座实现对接，现有技术中一般通过外部驱动机构驱动电连接插头向电池包上的电连接插座靠近以实现对接，这就导致充电架内的设备连接复杂、成本较高，且需要提供额外的动力以驱动电连接插头移动。
4.另外，现有的电动汽车上的电连接插头一般设置在汽车内用于放置电池箱空间的侧面，以满足车辆在行驶过程中电连接的稳定性，而充电架内的电连接插头若也设置在侧面，则需要将电池箱整体旋转后才能实现电插接，对于体积尺寸较大的电池箱，在电池箱旋转过程中会造成占用空间较大、操作繁琐等问题。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中充电装置适配性差，无法对接充电口方向不同的电池包，导致电池包位置调整繁琐缺陷，提供一种充电装置、充电总成以及换电站。
6.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
7.一种充电装置，其特点在于，所述充电装置包括：
8.一浮动盘，所述浮动盘用于承载电池包，并在电池包重力作用下朝一第一浮动方向移动第一位移；
9.一电连接器，用于与电池包形成电连接以对电池包进行充放电；
10.一联动机构，所述联动机构分别与所述浮动盘和所述电连接器连接，在所述浮动盘沿着所述第一浮动方向产生第一位移时，所述联动机构带动所述电连接器沿着靠近电池包的方向移动第二位移，以使电连接器与电池包形成电连接。
11.本方案利用电池包的重力使浮动盘移动，通过在浮动盘和电连接器之间设置联动机构，进而带动电连接器朝向电池包的方向移动以形成电连接，即利用电池包的自身重力实现了电连接，不需要额外的动力驱动电连接器移动，且该种联动方式可适用于电池包多种朝向的电连接。
12.较佳地，所述第一浮动方向为竖直向下的方向，所述浮动盘在竖直方向上承接所述电池包，所述浮动盘随着电池包的重力朝所述第一浮动方向产生位移。
13.第一浮动方向为竖直向下，即电池包的重力能够完全被运用于浮动盘，使得浮动盘能够更及时带动联动机构的运动。
14.较佳地，所述第二位移大于所述第一位移。电连接器与浮动盘之间的距离需要随着不同状态的变化。
15.电池包移入时，电连接器要与电池包具有一定间隔以避免干涉；电池包移入后，电连接器与电池包接触并充电。因此通过第二位移大于第一位移的设置，使得电连接器在电池包的移入过程中逐渐靠近电池包，避免运动中产生干涉。
16.较佳地，所述第二位移的方向为垂直向下的方向，所述电连接器设置在所述浮动盘的上方，所述联动机构设置为在垂直向下的方向上联动。
17.由此电池包的充电口的朝向与电池包的移入方向完全垂直。由于匹配充电车辆时，电池包的充电口为水平朝向，因此电池包在电动车辆以及充电装置之间只需要经过90度的翻转，可以显著简化换电过程，并使得换电设备能够在较小的空间内完成电池包的转向。
18.较佳地，所述浮动盘连接有浮动复位元件，所述浮动复位元件用于在无电池包重力作用时沿第二浮动方向上带动所述浮动盘复位，第二浮动方向与第一浮动方向相反。
19.电池包取走后，浮动复位元件提供主动的恢复力使得浮动盘恢复原位以准备后续电池包进入充电。
20.较佳地，所述浮动复位元件为弹性元件，当浮动盘上承载电池包时，所述弹性元件在所述第一浮动方向发生形变，并产生朝向所述第二浮动方向的弹性回复力。
21.较佳地，所述电连接器连接有充电复位元件，所述充电复位元件用于在无电池包重力作用时，带动所述电连接器朝复位。
22.电池包取走后，充电复位元件提供主动的恢复力使得浮动盘恢复原位以准备后续电池包进入充电。
23.浮动复位元件以及充电复位元件可以同时设置，由此在无论何种联动机构的情况下都能够使得电连接器和浮动盘复位。
24.在一些联动机构，例如连杆的情况下，只需要设置浮动复位元件以及充电复位元件的一个即可，电连接器和浮动盘中任意一个复位便会带动另外一个复位。
25.较佳地，所述充电复位元件为弹性元件，当浮动盘上承载电池包时，所述弹性元件在所述第二位移的方向上变形，并产生与所述第二位移反向的方向的弹性变形力。
26.较佳地，所述充电装置还包括引导机构，所述引导机构用于引导电连接器在联动机构的作用下朝电池包的方向移动以实现电连接。
27.引导机构能够引导电连接器的移动方向，从而使得电连接器能够按照固定的轨迹向靠近或者远离电池包的方向移动。
28.较佳地，所述引导机构包括滑块和导轨，其中，所述电连接器上固定有所述滑块或所述导轨，并与相对固定设置的所述导轨或所述滑块滑动连接。
29.滑块在导轨上沿着固定的轨迹进行移动。滑块可以设置在电连接器上随着电连接器一起移动，也可以设置在相对固定的位置引导电连接器移动。
30.较佳地，所述电连接器包括连接座以及充电头，充电头设于连接座上，其中，所述连接座与所述联动机构连接，所述充电头用于与电池包的充电口连接。
31.较佳地，所述连接座和所述充电头之间设置有浮动元件，实现电连接器与电池包之间的浮动电连接。
32.浮动元件实现了充电头的浮动位移。由此在与电池包的充电口的对接过程中，即使有误差，也可以通过充电头的浮动位移实现误差的修正。
33.较佳地，所述浮动元件为弹性元件，连接座内设有容纳充电头的容纳腔，所述充电头通过所述弹性元件设于容纳腔内。
34.弹性元件通过自身的压缩和伸长可以起到对充电头的移动起到缓冲作用。弹性元件可以一端抵住充电头，另一端抵住容纳腔的内侧壁，以使得充电头相对于容纳腔的内侧壁的运动均能够平缓实现。
35.较佳地，所述充电头上还设置有定位销，所述定位销用于与设置在电池包上的定位孔对接。
36.较佳地，所述充电装置还包括滑块和导轨，所述电连接器还包括基座，所述基座上固定有所述滑块或所述导轨，并与对应设置的所述导轨或所述滑块滑动连接，所述连接座朝着远离所述滑块和所述导轨的方向延伸。
37.较佳地，所述联动机构包括滑动机构、第一牵引件、第二牵引件，第一牵引件分别与滑动机构、浮动盘连接，第二牵引件分别与电连接器、安装座，电连接器安装于安装座上，并相对安装座移动，第二牵引件与滑动机构滑动连接。
38.由此构成了动滑轮的结构。其中，第二牵引件的移动距离为第一牵引件的两倍，由此实现了第二位移大于第一位移。
39.一种充电总成，其特点在于，所述充电总成包括所述充电装置。
40.一种换电站，其特点在于，所述换电站包括：
41.载车平台，用于供电动车辆停靠以进行电池包的更换；
42.充电总成，用于放置电池包，包括所述充电装置；
43.换电设备，用于在电动车辆与充电总成的各个充电仓之间进行电池的取放和转运。
44.本发明的积极进步效果在于：本发明能够移动的电连接器不需要与电池包的传送方向相同，电连接器的朝向可以为任意的朝向。其中，联动机构通过浮动盘的承载的变化产生联动，由此电连接器能够及时响应并与电池包对接。电连接器移动的动力来源于电池包的重力，不需要外部的驱动，有利于简化充电装置的内部结构。
附图说明
45.图1为本发明较佳实施例的充电总成的结构示意图。
46.图2为本发明较佳实施例的充电装置的排列设置示意图。
47.图3为本发明较佳实施例的充电装置的整体结构示意图。
48.图4为本发明较佳实施例的充电装置的上部结构示意图。
49.图5为本发明较佳实施例的充电装置的侧面结构示意图。
50.图6为本发明较佳实施例的电连接器的底部结构示意图。
51.图7为本发明较佳实施例的换电站的结构示意图。
具体实施方式
52.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
53.如图1-图7所示，本实施例公开了一种充电总成2，如图1和图2所示充电总成2包括充电仓a。各个充电仓a内安装有充电装置20。如图3所示，本实施例的充电装置20包括一浮动盘21，浮动盘21用于承载电池包4，并在电池包4重力作用下朝一第一浮动方向v移动第一位移。本实施例中，浮动盘21可以为平板结构、框架结构或者其它可用于支撑电池包并可沿第一方向浮动的结构件，充电总成2还包括固定盘28，设于浮动盘21下方，用于支撑承载浮动盘21，充电仓a由充电架组成，充电架由多个横、纵梁组成，浮动盘21也可直接设于充电架上。
54.如图3所示，本实施例的充电装置20还包括一电连接器22，用于与电池包4形成电连接以对电池包4进行充放电。本实施例中，电连接器22设于充电仓a内的浮动盘21上方，可以与电池包4在竖直方向上完成电插接，以对电池包进行充放电，电连接器22可直接通过安装座设于充电架的横梁上，电连接器22包括充电头221和接线端(图中未示出，实际可位于电连接器22的顶部或者侧部)，充电头221用于与电池包4的充电口形成电连接，接线端用于连接外部的充电模块以对电池包4进行充电。
55.如图3所示，本实施例的充电装置20还包括一联动机构23，联动机构23分别与浮动盘21和电连接器22连接，在浮动盘21沿着第一浮动方向v产生第一位移时，联动机构23带动电连接器22沿着靠近电池包4的方向移动第二位移，以使电连接器22与电池包4形成电连接。
56.本实施例利用电池包4的重力使浮动盘21移动，通过在浮动盘21和电连接器22之间设置联动机构23，进而带动电连接器22朝向电池包4的方向移动以形成电连接，即利用电池包4的自身重力实现了电连接，不需要额外的动力驱动电连接器22移动，且该种联动方式可适用于电池包4多种朝向的电连接。
57.本发明的电连接器22通过联动机构23联动从而与电池包4对接，不再是固定的电连接器22，由此，移动的电连接器22不需要与电池包4的传送方向相同，电连接器22的朝向可以为任意的朝向。其中，联动机构23通过浮动盘21的承载的变化产生联动，由此电连接器22能够及时响应并与电池包4对接。电连接器22移动的动力来源于电池包4的重力，不需要外部的驱动，有利于简化充电装置20的内部结构。
58.本实施例中，第一浮动方向v为竖直向下的方向，浮动盘21在如图3所示的竖直方向上承接电池包4，浮动盘21随着电池包4的重力朝第一浮动方向v产生位移。第一浮动方向v为竖直向下，即电池包4的重力能够完全被运用于浮动盘21，使得浮动盘21能够更及时带动联动机构23的运动。
59.本实施例中，浮动盘21可沿竖直方向浮动，具体的，浮动盘21通过安装于充电仓内，在本实施例中，浮动盘21通过安装于固定盘28上，并可在电池包4的重力作用下沿竖直方向移动。可以为弹簧、橡胶垫或其它能够承受电池包的重力压缩并在撤出电池包4后恢复形变的弹性件。在其它实施方式中，浮动盘21也可直接通过安装于充电架的横纵梁上以实现浮动承载。
60.本实施例中，第二位移大于第一位移。电池包4进入充电仓的过程中，电池包的底
部高于浮动盘表面，因此，电连接器22与浮动盘21表面之间的距离要大于电池包4的高度才能避免干涉；因此，电池包4放置于浮动盘21上后，电连接器22移动的距离必然要大于浮动盘移动的距离才能实现电连接器22和电池包4之间的电连接。
61.如图3所示，本实施例的第二位移的方向为垂直向下的方向，电连接器22设置在浮动盘21的上方，联动机构23设置在电连接器22和浮动盘21之间，带动电连接器21沿竖直方向上向下移动。本实施例中，电池包4进入充电仓a时的充电口朝上，为了实现电连接，通过联动机构将充电头221朝下设置的电连接器沿竖直方向朝下移动，即第二位移的方向为垂直向下的方向才能实现电连接器和电池包之间的电连接。电池包4安装于电动车辆上时，电池包4与电动车辆上的电连接器22一般沿水平方向完成电插接，水平方向的电插接适应于电动车辆在行驶过程中，尤其适应于车辆剧烈晃动情形下，以便提供可靠稳定的电连接，而将电动车辆上的电池包4进行卸载并与位于充电仓内位于里侧水平方向的电连接器连接以实现充放电时，需将电池包水平旋转180度以对接充电仓内的电连接器，对于尺寸较大的电池包而言，需要占用较大换电空间，不适用于换电面积较小的情形，采用本实施例中设于浮动盘上方的电连接器22，仅需将电池包4沿竖直方向翻转90度即可实现充放电，无需占用较大的换电空间，同时利用电池包4的重力实现电池包4与电连接器22之间的电连接，省去了额外的驱动机构，将电池包在浮动盘上放置到位即可实现二者之间的电连接，省去了电连接器与电池包之间对位的复杂操作，充电对接效率更高、充电成本更低。
62.在其它实施例中，电连接器22也可适应性的设于充电仓内的侧面或底面，以适应放入充电仓a内的电池包4的插座端不同朝向的情形。具体的，可以采用本实施例中的联动机构23，仅需调整电连接器22的设置位置，并使电连接器22在电池包4的重力作用下沿朝向电池靠近的方向移动。
63.如图3所示，本实施例的浮动盘21连接有浮动复位元件26，浮动复位元件26用于在无电池包4重力作用时沿第二浮动方向上带动浮动盘21复位，第二浮动方向与第一浮动方向v相反。电池包4取走后，浮动复位元件26提供主动的恢复力使得浮动盘21恢复原位以准备后续电池包4进入充电。本实施例中的浮动复位元件26可以与前述的弹性件为同一元件，也可分别设置为不同的元件。通过设置浮动复位元件26，在从浮动盘21上取出电池包4的过程中，浮动复位元件26作用于浮动盘21沿竖直方向向上移动复位，进而带动电连接器22与电池包4实现电连接分离，无需额外的驱动机构带动电连接器与电池包分离，同时，在取电池包的过程中即可实现电连接的分离，提高了取放电池包的效率，进而提高了整个换电效率。如图3所示，本实施例的浮动复位元件26为弹性元件，当浮动盘21上承载电池包4时，弹性元件在第一浮动方向v发生形变，并产生朝向第二浮动方向的弹性回复力。具体的，浮动复位元件26可以为弹簧等在外力作用下可发生弹性形变并在外力去除后可恢复形变的元件，浮动复位元件的两端分别与浮动盘21和固定盘28连接，或者浮动复位元件26的两端分别与浮动盘和充电架上的横纵梁连接。
64.如图3和图4所示，本实施例的电连接器22连接有充电复位元件27，充电复位元件27用于在无电池包4重力作用时，带动电连接器22复位。
65.充电复位元件27可设置与电连接器22与安装座24之间，或电连接器22与充电架上的横纵梁之间，通过设置充电复位元件27，在取出电池包的过程中，由于浮动盘21不再对电连接器22施加向下的作用力，电连接器22在充电复位元件27的作用下向上移动恢复到原来
的位置，以便后续电池包4的放入。
66.如图3和图4所示，本实施例的浮动复位元件26以及充电复位元件27可以同时设置，由此在无论何种联动机构23的情况下都能够使得电连接器22和浮动盘21复位。在一些联动机构23，例如连杆的情况下，只需要设置浮动复位元件26以及充电复位元件27的一个即可，电连接器22和浮动盘21中任意一个复位便会带动另外一个复位。
67.如图3和图4所示，本实施例的充电复位元件27为弹性元件，当浮动盘21上承载电池包4时，弹性元件在第二位移的方向上变形，并产生与第二位移反向的方向的弹性变形力。具体的，充电复位元件27可以为弹簧等在外力作用下可发生弹性形变并在外力去除后可恢复形变的元件，
68.如图5所示，本实施例的充电装置20还包括引导机构，引导机构用于引导电连接器22在联动机构23的作用下朝电池包4的方向移动以实现电连接。引导机构能够引导电连接器22的移动方向。
69.如图5所示，本实施例的引导机构包括滑块252和导轨251，其中，电连接器22上固定有滑块252或导轨251，并与相对固定设置的导轨251或滑块252滑动连接。如图3和图5所示，本实施例的电连接器22包括连接座222以及充电头221，充电头221设于连接座222上，其中，连接座222与联动机构23连接，充电头221用于与电池包4的充电口连接。
70.如图5和图6所示，本实施例的连接座222和充电头221之间设置有浮动元件223，实现电连接器22与电池包4之间的浮动电连接。浮动元件223实现了充电头221的浮动位移。由此在与电池包4的充电口的对接过程中，即使有误差，也可以通过充电头221的浮动位移实现误差的修正。
71.如图5和图6所示，本实施例的浮动元件223为弹性元件，连接座222内设有容纳充电头221的容纳腔，充电头221通过弹性元件设于容纳腔内。
72.如图5和图6所示，本实施例的充电头221上还设置有定位销220，定位销220用于与设置在电池包4上的定位孔对接。
73.如图4和图5所示，本实施例的充电装置20还包括滑块252和导轨251，电连接器22还包括基座224，基座224上固定有滑块252或导轨251，并与对应设置的导轨251或滑块252滑动连接，连接座222朝着远离滑块252和导轨251的方向延伸。
74.如图3所示，本实施例的联动机构23包括滑动机构233、第一牵引件231、第二牵引件232，第一牵引件231分别与滑动机构233、浮动盘21连接，第二牵引件232分别与电连接器22、安装座24，电连接器22安装于安装座24上，并相对安装座24移动，第二牵引件232与滑动机构233滑动连接。由此构成了动滑轮的结构。
75.第一牵引件231以及第二牵引件232可以为钢丝绳、皮带等结构。滑动机构233可以为滑轮或者滑块等结构。第二牵引件232在滑动机构233的下方滑动，其中，第二牵引件232不仅相对于滑动机构233有滑动，而且也随着滑动机构233一起上下移动。第一牵引件231则是直接固定在滑动机构233上，因此相对于滑动机构233是一起移动的。由此，无论哪个方向的移动，第二牵引件232的移动距离包括相对于滑动机构233的滑动距离以及跟随滑动机构233一起移动的距离，而第一牵引件231只包括随滑动机构233一起移动的距离，因此第二牵引件232的移动距离为第一牵引件231的两倍。同时，第二牵引件232的其中一端与安装座24连接保持固定不移动，因此，第二牵引件232的另一端连接的电连接器22就实现了相对于第
一牵引件231的两倍移动距离，由此实现了第二位移大于第一位移。
76.如图7所示，本实施例还公开了一种换电站，换电站包括载车平台，用于供电动车辆3停靠以进行电池包4的更换；充电总成2，用于放置电池包4，包括充电装置20；换电设备1，用于在电动车辆3与充电总成2的各个充电仓a之间进行电池的取放和转运。
77.本发明能够移动的电连接器不需要与电池包的传送方向相同，电连接器的朝向可以为任意的朝向。其中，联动机构通过浮动盘的承载的变化产生联动，由此电连接器能够及时响应并与电池包对接。电连接器移动的动力来源于电池包的重力，不需要外部的驱动，有利于简化充电装置的内部结构。
78.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。