本发明涉及一种换电设备、换电站及换电方法。
背景技术：
1、目前电动车辆换电领域主要分底盘换电和侧面换电两种，侧面换电通过换电设备从换电车辆上抽出电池包后，在换电设备上平面旋转180°后，使得充电口从朝向车辆变为朝向充电仓，然后把电池再插入换电设备另一侧充电仓内，进行充电。由于车辆自身结构约束，现有多采用两侧换电的方法。两侧换电就需要换电设备把电池包在设备上旋转180°后再进充电仓充电。
2、然而，由于需要平面旋转电池包，长条形的电池包旋转时需要非常大的空间，水平转动时所需要的空间直径至少要大于电池包的长度方向的尺寸由此会导致换电设备的结构复杂和体积大，不仅直接影响换电设备的制造难度，而且增加换电站的占地面积，故电动车辆只能采用多个小电池包换电的形式，然而，多个电池包的形式对车辆电池包成本要求较高，对市场端接受度矛盾较大，不利于量产推广。
3、此外，现有的换电设备在从电动车辆取出或者推入电池包过程中，容易松脱，导致电池包不容易取出或者安装到位，存取效率低，安全性也不高。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中换电设备结构复杂，导致制造难度大，换电站占地面积大的缺陷，提供一种换电设备、换电站及换电方法。
2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
3、一种换电设备，所述换电设备包括：
4、翻转机构，所述翻转机构用于将从电动车辆上取出的亏电的电池包，从第一位置沿第一方向翻转至第二位置；或所述换电设备用于将从充电仓上取出的满电的电池包，从第三位置沿第二方向翻转至第四位置，所述第一方向与第二方向相反；
5、推拉机构，所述推拉机构连接于所述翻转机构，且所述推拉机构设置为相对于所述翻转机构往复移动，当所述翻转机构位于第一位置时，所述推拉机构用于从电动车辆上拉出亏电的电池包；当所述翻转机构位于第四位置时，所述推拉机构用于将满电的电池包推至电动车辆上；
6、所述翻转机构包括第一翻转部以及第二翻转部，所述第一翻转部用于承载位于第一位置或第四位置的电池包，所述第二翻转部用于承载位于第二位置或第三位置的电池包，所述第一翻转部和所述第二翻转部之间互为垂直设置。
7、其中，第一位置和第四位置可以为同一位置，第二位置和第三位置可以为同一位置。由此翻转机构的翻转主要是在两个位置之间翻转。
8、在本方案中，电动车辆和充电仓之间进行电池包转运过程中，采用翻转机构在纵向空间内对电池包进行翻转，翻转所需的空间少，克服了水平旋转需占用很大空间的技术难题，而且翻转机构相对于水平旋转的换电设备在结构上更简单易行。同时，既能够降低电池包的成本，又能够优化换电站的占地面积，利于推广。另外，通过推拉机构的往复移动能够快速将车内的亏电电池包取出至翻转机构上或者将翻转机构上的满电电池包推入电动车内。
9、其中，翻转机构设置了第一翻转部和第二翻转部来实现电池包在不同位置的承载，且互为垂直设置的第一翻转部以及第二翻转部只需要90度的翻转就可以实现电池包的翻转。其中，在位于第一位置和第四位置的电池包的充电口水平朝向以便于对接电动车辆，在第二位置和第三位置的电池包垂直朝向以便于对接充电设备。
10、较佳地，所述翻转机构包括第一翻转部以及第二翻转部，所述推拉机构连接于所述第一翻转部，且所述推拉机构设置为相对于所述第一翻转部往复移动。
11、在本方案中，翻转机构设置了第一翻转部和第二翻转部来实现电池包在不同位置的承载，分别对应电动车辆和充电仓的电池包取放，便于电池包的转运。具体地，电池包处于第一位置和第四位置时，第一翻转部与电动车辆对接以实现电池包的取放，电池包处于第二位置和第三位置时，第二翻转部与充电仓对接以实现电池包的取放。另外，在电池包对应的第一和第四位置时，通过推拉机构能够快速实现将电池包从车辆上取出以及将电池包推送到车辆内。
12、较佳地，所述推拉机构包括托盘以及推盘盒，其中，所述托盘连接于所述第一翻转部并随同所述第一翻转部运动，所述推盘盒设于所述托盘上并被设置为相对于所述托盘往复运动以推动或拉动电池包。
13、在本方案中，托盘随着第一翻转部同步向前移动后，推盘盒在托盘上进一步向前移动至前端从而固定电池包，然后推盘盒沿托盘反向移动从而实现将电池包拉动至托盘上，此时推盘盒再次沿托盘向前移动即可将推动电池包脱离托盘，由此，通过推盘盒相对托盘的往复运动即可快速实现电池包的推拉，结构简单易行。
14、较佳地，所述推盘盒包括解锁机构，用于与电池包上的解锁部件对接，以将电池包从电动车辆上解锁。
15、为了防止电池包脱落，通常会在电动车辆上设置锁止结构对电池包进行锁止。在本方案中，通过在推盘盒上设置解锁机构，在推盘盒与电池包接触进行固定的同时同步实现电池包的解锁，提高了电池包的取放效率。
16、较佳地，所述推盘盒还包括锁定件，所述锁定件用于与设置于所述电池包上的固定件相配合而使所述推盘盒与所述电池包相连接以拉动或推动电池包。
17、在本方案中，在推盘盒向前移动至托盘的前端时，通过锁定件与电池包上的固定件相配合实现电池包与推盘盒之间的固定连接，确保了电池包能够随着推盘盒同步移动。
18、较佳地，所述固定件为磁力件，所述锁定件被设置为可吸附所述磁力件而与电池包连接。
19、在本方案中，推盘盒与电池包之间通过磁力吸附进行固定连接，在方便固定连接的同时，还能够快速高效地解除固定连接，只需解除磁力吸附即可，方便快捷。
20、较佳地，所述锁定件被设置为在所述电池包位于第一位置或第四位置时吸附连接，并被设置为在所述电池包位于第二位置或第三位置时解除吸附连接。
21、在本方案中，在第一位置和第四位置时，推盘盒向前移动使锁定件吸附电池包上的固定件实现推盘盒与电池包的固定连接，方便快捷；在第二位置和第三位置，控制锁定件只需解除吸附即能够与电池包相分离，从而避免对第二翻转部移动电池包造成干扰。
22、较佳地，所述推拉机构还包括推盘导轨以及推盘驱动装置，其中，所述推盘导轨设置在所述托盘上，所述推盘盒滑动设置于所述推盘导轨上，所述推盘驱动装置驱动所述推盘盒往复滑动。
23、在本方案中，推盘盒在推盘导轨的引导下实现推盘盒在托盘上的往复滑动，提高了推盘盒移动过程的平稳性，保证了推动或拉动电池包的操作的安全性和精准性。
24、较佳地，所述推盘驱动装置包括推盘电机以及同步带，所述同步带的一端连接于所述托盘，所述推盘电机与所述同步带配合，并通过所述同步带驱动所述推盘盒相对于所述托盘移动。
25、在本方案中，通过同步带能够精确地控制推盘盒的移动距离和移动位置，提高推盘盒的准确到位，而且结构简单，操作方便。
26、较佳地，所述托盘上还设置有若干辅助辊轮，所述辅助辊轮滚动设置于所述推盘盒移动方向上，并与所述推盘盒的底部滚动接触。
27、在本方案中，通过设置若干辅助辊轮，一方面能够减少推盘盒带着电池包同步往复移动过程中的阻力，利于移动，保证移动的平稳性，另一方面能够对电池包起到一定的支撑作用。
28、较佳地，所述第一翻转部包括一第一伸出机构，所述第二翻转部包括一第二伸出机构，所述推拉机构连接于所述第一伸出机构，其中，所述第一伸出机构在第一位置或第四位置取放电池包，所述第二伸出机构在第二位置或第三位置取放电池包，所述推盘盒的往复移动方向与所述第一伸出机构的伸缩方向相同。
29、在本方案中，第一伸出机构与电动车辆对接以实现电池包的取放。第二伸出机构与充电仓对接以实现电池包的取放。另外，在第一位置或第四位置上，第一伸出机构朝向对电动车伸出与缩回从而实现取放电池包，在该过程中，推盘盒随着第一伸出机构同步往复移动实现对电池包的固定连接和脱离，提高了电池包的取放效率。
30、较佳地，所述推盘盒在缩回停止时的位置不超过所述第二伸出机构所在平面的位置，从而确保电池包能够接触到第二伸出机构。
31、在本方案中，推盘盒缩回后，若推盘盒超过第二伸出机构所在的平面，则会导致电池包无法抵靠在第二伸出机构上，进而导致翻转后电池包无法平稳地落在第二伸出机构上，导致电池包翻倒，造成电池包损坏。推盘盒对电池包进行吸附固定连接后缩回带动电池包同步移动，通过限制推盘盒缩回后的位置可以确保电池包能够准确移动至抵靠在第二伸出机构上，保证电池包翻转后能够平稳落在第二伸出机构上。
32、较佳地，所述第一翻转部用于承载位于第一位置或第四位置的电池包，所述第二翻转部用于承载位于第二位置或第三位置的电池包，所述第一翻转部与所述第二翻转部共轴翻转。
33、较佳地，电池包具有互为垂直第一侧面与第二侧面，当电池包位于第一位置或第四位置时，第一侧面承载于第一翻转部上，第二侧面抵贴于第二翻转部上；当电池包位于第二位置或第三位置时，第二侧面承载于第二翻转部上，第一侧面抵贴于第一翻转部上。第一翻转部和第二翻转部互相配合起到对电池包的两个侧面的限位和抵靠作用。由此在进行电池包的翻转的时候，能够避免电池包的晃动，确保电池包的平稳翻转。
34、较佳地，所述第一翻转部和所述第二翻转部之间互为垂直设置。互为垂直设置的第一翻转部以及第二翻转部只需要90度的翻转就可以实现电池包的翻转。其中，在位于第一位置和第四位置的电池包的充电口水平朝向以便于对接电动车辆，在第二位置和第三位置的电池包垂直朝向以便于对接充电设备。
35、较佳地，所述第一翻转部和所述第二翻转部通过同一翻转驱动装置驱动，或者所述第一翻转部和所述第二翻转部通过不同的翻转驱动装置驱动。
36、较佳地，所述翻转驱动装置包括伸缩杆，所述伸缩杆与所述第一翻转部和/或所述第二翻转部连接并驱动所述第一翻转部和所述第二翻转部转动。伸缩杆通过自身的长度方向产生第一翻转部和/或第二翻转部的运动。伸缩杆可以为气动或者液压机构。
37、较佳地，所述换电设备包括一底座，所述第一翻转部和所述第二翻转部相对于所述底座旋转设置，其中，所述伸缩杆的一端转动连接于所述第一翻转部和/或所述第二翻转部的底部，所述伸缩杆的另一端转动连接于所述底座。
38、较佳地，所述翻转驱动装置包括翻转电机以及齿轮组，所述翻转电机驱动齿轮组转动，所述齿轮组与所述第一翻转部和/或所述第二翻转部连接并驱动所述第一翻转部和/或所述第二翻转部转动。
39、较佳地，所述翻转驱动装置包括一翻转电机以及一齿轮组，其中，所述齿轮组至少包括一输入齿轮以及一输出齿轮，输入齿轮与输出齿轮相互齿接，其中，所述翻转电机直接或者间接驱动所述输入齿轮转动，所述第一翻转部和所述第二翻转部通过翻转轴固定连接于所述输出齿轮，并随着所述输出齿轮转动。输入齿轮和输出齿轮之间可以直接输出也可以通过其他齿轮传动。
40、较佳地，所述翻转机构包括一底座，所述第一翻转部和所述第二翻转部转动连接于所述底座，所述翻转驱动装置驱动所述第一翻转部和所述第二翻转部旋转。
41、较佳地，所述第一翻转部和所述第二翻转部均连接于一转盘，所述翻转驱动装置与所述转盘连接并驱动所述转盘进行转动。转盘被作为第一翻转部和第二翻转部的共用部分，驱动转盘就可以同时驱动第一翻转部和第二翻转部。同时转盘也可以用于承载电池包。
42、较佳地，所述换电设备包括一外部框架以及一升降机构，所述底座通过所述升降机构连接于所述外部框架，并相对于所述外部框架进行上下移动。通过升降机构可以实现电池包在高度方向的位置调整，从而能够对应不同高度的充电仓。
43、较佳地，所述升降机构通过链传动机构连接于所述外部框架，且所述升降机构和所述外部框架之间通过导向轮导向。链传动机构起到对翻转机构的提升，导向轮起到平滑的导向作用。
44、一种换电站，其特点在于，所述换电站包括：
45、载车平台，用于供电动车辆停靠以进行电池包的更换；
46、充电设备，所述充电设备具有若干充电仓，用于放置电池包，充电仓内设有电连接器，用于与位于充电仓内的电池包进行电连接以充电；
47、所述换电设备，用于在电动车辆与充电仓之间进行电池的取放和转运，所述翻转机构用于将从充电仓或电动车辆上取出的电池包进行竖直翻转。
48、一种换电方法，其特点在于，所述换电方法利用所述换电设备实现，包括：
49、通过推拉机构将电动车辆内的亏电的电池包拉出至第一位置；
50、将取出的亏电的电池包从第一位置沿第一方向翻转至第二位置；
51、将亏电的电池包置于充电仓对应位置并将亏电的电池包放入充电仓进行充电；
52、和/或
53、从充电仓取出满电的电池包置于第三位置；
54、将取出的满电的电池包从第三位置沿第二方向翻转至第四位置；
55、将满电的电池包置于电动车辆对应位置并通过推拉机构将满电的电池包推至电动车辆内。
56、本发明的积极进步效果在于：本发明在电动车辆和充电仓之间进行电池包转运过程中，采用翻转机构在纵向空间内对电池包进行翻转，翻转所需的空间少，克服了水平旋转需占用很大空间的技术难题，而且翻转机构相对于水平旋转的换电设备在结构上更简单。
57、本方案通过带动电池包翻转并使得电池包沿长度方向的一个旋转轴翻转90度，使电池包设有电连接器的侧壁朝上，这样便于电池包的电连接器与电池充电仓内位于顶部的电连接器实现电连接，从而对电池包进行充电。该技术方案电池包翻转所需的空间比水平转动180度所需的占用空间显著减少，大大节约换换电电池转运空间，也节约了换电站的占地面积，利于推广。另外，通过推拉机构的往复移动能够快速将车内的亏电电池包取出至翻转机构上或者将翻转机构上的满电电池包推入电动车内，提高取放效率和安全性。
1.一种换电设备，其特征在于，所述换电设备包括：
2.如权利要求1所述的换电设备，其特征在于，所述推拉机构连接于所述第一翻转部，且所述推拉机构设置为相对于所述第一翻转部往复移动。
3.如权利要求2所述的换电设备，其特征在于，所述推拉机构包括托盘以及推盘盒，其中，所述托盘连接于所述第一翻转部并随同所述第一翻转部运动，所述推盘盒设于所述托盘上并被设置为相对于所述托盘往复运动以推动或拉动电池包；
4.如权利要求3所述的换电设备，其特征在于，所述推盘盒还包括锁定件，所述锁定件用于与设置于所述电池包上的固定件相配合而使所述推盘盒与所述电池包相连接以拉动或推动电池包；
5.如权利要求4所述的换电设备，其特征在于，所述锁定件被设置为在所述翻转机构位于第一位置或第四位置时与所述电池包吸附连接，并被设置为在所述翻转机构位于第二位置或第三位置时解除吸附连接；
6.如权利要求3所述的换电设备，其特征在于，所述第一翻转部包括一第一伸出机构，所述第二翻转部包括一第二伸出机构，所述推拉机构连接于所述第一伸出机构，其中，所述第一伸出机构在第一位置或第四位置取放电池包，所述第二伸出机构在第二位置或第三位置取放电池包，所述推盘盒的往复移动方向与所述第一伸出机构的伸缩方向相同；
7.如权利要求2所述的换电设备，其特征在于，所述第一翻转部与所述第二翻转部共轴翻转；
8.如权利要求2所述的换电设备，其特征在于，所述第一翻转部和所述第二翻转部通过同一翻转驱动装置驱动，或者所述第一翻转部和所述第二翻转部通过不同的翻转驱动装置驱动；
9.如权利要求8所述的换电设备，其特征在于，所述翻转驱动装置包括翻转电机以及齿轮组，所述翻转电机驱动齿轮组转动，所述齿轮组与所述第一翻转部和/或所述第二翻转部连接并驱动所述第一翻转部和/或所述第二翻转部转动；
10.如权利要求8所述的换电设备，其特征在于，所述翻转机构包括一底座，所述第一翻转部和所述第二翻转部转动连接于所述底座，所述翻转驱动装置驱动所述第一翻转部和所述第二翻转部旋转；
11.一种换电站，其特征在于，所述换电站包括：
12.一种换电方法，其特征在于，所述换电方法利用如权利要求1-10任意一项所述的换电设备实现，包括：
