CN102064579A - 一种自动仓储式电动车动力电池充电库 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于采用更换模式运行的商用车、乘用车动力锂离子电池充电的自动仓储式电动车电池充电系统。包括电池入口，入库输送线，输入移动式链板机，电池出口，出库输送线，输出移动式链板机，专用堆垛机，矩阵式电池充电架，充电机柜及充电机，配电箱。能够实现电动车动力电池的自动入库、电池识别、自动上架充电、充满电的电池自动出库，能够实现对多种电池规格的管理，单排布置，具有占地面积小，结构紧凑，自动化程度高的特点。

Description

一种自动仓储式电动车动力电池充电库
技术领域
本发明属于新能源电动汽车领域，具体涉及一种适用于采用电池更换模式运行的商用车、乘用车动力锂离子电池充电的自动仓储式电动车锂离子电池充电库。
背景技术
电动车由于采用电力驱动，污染小，逐渐得到广泛应用。采用动力锂离子电池驱动的商用或乘用电动车，补充电能一般采用两种方式，一种是整车充电，快充可以达到30分钟，但为了延长电池的使用寿命，多数情况下采用慢充方式，需要2-8小时，比较适合车辆停驶的夜间补充电能；另一种是电池更换方式，时间随更换设备的自动化程度不同，约为10-20分钟，换下来的电池由专门的设施进行维护，采用慢充方式延长寿命。电动车为了能够连续运营，缩短补充电力的等待时间，采用电池更换的模式就成为比较理想的运营方式，即将需要充电的多箱电池从车辆上卸下，更换已充满电的电池箱，车辆即可继续行驶，对卸载下的电池采用地面充电系统进行补充充电。目前动力电池普遍较重，为50kg～300kg，因此为了减少更换时间，降低人工的劳动强度，需要一套自动充电管理的电池充电系统。
中国专利申请200410090796.0包括装备有卡式电池组和车载控制系统的电动公交车，设置于固定地点给电池组充电的充电站以及卡式电池组装卸装置，当所述电动公交车需要更换卡式电池组时，所述装卸装置取下所述电动公交车上的卡式电池组，并将已充好电的电池组安装到电动公交车上，所述充电站与所述装卸装置分别装备有控制系统，其特征在于，所述装卸装置控制系统、所述车载控制系统与所述充电站控制系统可相互间通讯。本发明充分利用现有电网的峰谷差电能给电池组充电，环保、节能，并实现快速、准确地装卸电池组作业，保证电动公交车的连续在线运营，大大提高电动公交车的利用率。
中国专利申请200810009129.3电动车动力电池组快速更换系统，本发明涉及一种电动车动力电池组快速更换系统，所述快速更换系统包括快卸机构和移送机构。所述快卸机构包括一个真空吸盘或电磁吸盘，其能够将电池箱从电动车车身中拉出或将其推到电动车车身中。所述移送机构采用三坐标平动加旋转的工作模式，从而能够将所述拆卸下来的电池箱移送到充电架中和/或将从充电架中取下来的电池箱插到电动车中，从而完成电动车动力电池组的机械快速装载和更换。
中国专利申请200810056487.X一种车用动力电池存储及充电平台，包括：支架，该支架上设置有多个用于放置电池盒的容置腔，容置腔侧壁上安装有弹性就位机构，电池盒在该弹性就位机构的弹性推力下进入到容置腔内并就位。发明通过设置弹性就位机构，电池盒在弹性机构的作用下自动就位到充电平台上，不仅定位准确，而且在吸取电池盒时，只需克服弹性就位机构预设的弹性力就可以把电池盒拉出来。
由上述专利虽然自动化程度高，但造价也高，需要与停车更换工位同时建设，占地面积大，不利于对电池充电时的温度控制管理，只能为一种车型的电池服务。
发明内容
针对上述问题，本发明专利的目的是提供一种适用于采用更换模式运行的商用车、乘用车动力锂离子电池充电的自动仓储式电动车电池充电系统。
为实现上述目的，本发明的技术特征为：
一种自动仓储式电动车电池充电系统，其包括：
电池输入输送线：将输送线入口处的锂离子电池箱自动传送到电池充电架前；
输入移动式链板机：接收输送线传送过来的动力锂离子电池箱，进行位置校正，读取电池箱信息，并与堆垛机对接；
电池输出输送线：将充满电的锂离子电池箱自动传送到电池库的出口处；
输出移动式链板机：接收堆垛机传送过来的充满电的动力锂离子电池箱，读取电池箱信息，并与输出输送线对接；
堆垛机：将输入输送线送过来的电池箱，经过读取条码，识别电池箱规格，将电池箱经过位置校正后，将电池箱拉进专用托架，然后寻找空置的电池充电位，经精确定位，将电池箱移动到相应的电池充电位，将电池箱准确推入，与充电插座可靠连接；同时确定好已经充好电的电池箱的位置，经精确定位后，移动到对应位置，将电池箱拉到堆垛机的专用托架上，然后移动到输出输送线上，将电池箱推到输出输送线上，经读取电池条码，确认电池出库；
电池充电架：用于存储多种规格的锂离子电池箱，进行充电，以矩阵方式排列；设置有电池状态指示、温控、对流风扇、烟感报警装置，安装有助力滚轴与导轨，减小电池推入与拉出时的阻力；安装有电池箱充电连接插座，用于充电时的电极及通讯电缆的连接；
多台充电机：用于对应电池充电架上电池的一对一充电控制及电池的BMS通讯(电池管理系统)；
PLC(可编程逻辑控制器)电控柜及电控系统：安装PLC(可编程逻辑控制器)，用于完成对电池出、入库输送线及堆垛机的逻辑控制；
电池出入库管理系统及温度控制系统；
配电箱和空调系统；其中，该充电系统所在的电池库采用封闭式结构，内部采用风扇对流与空调系统进行温度控制。
其中，电池充电架、充电机、堆垛机与输送线分别单排布置，在电池充电架和充电机下方设置电缆沟，充电机与电池充电架之间具有便于设备巡视与检修的空隙。
其中，还设置有应急消防系统，在电池起火的情况下，能够紧急将着火的电池退出电池充电架。
其中，采用条形码或RFID(射频电子标签)实现对电池规格的识别与物流管理。
其中，堆垛机采用激光定位和光电检测确定电池的位置与充电位置，伺服电机精确控制，定位精度小于2mm。
其中，电池出入库管理系统与PLC(可编程逻辑控制器)电控柜及电控系统结合，实现电池库的出入库管理和自动充电控制。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明将动力电池集中存放，进行充电管理，其结构紧凑，空间利用率高，在面积不变的情况下，可以向上增加高度以增加容量；能够在尽量少占有面积的情况下，实现对大量的电动车电池进行集中充电，适用于城市中间的电动车充换电站应用；电池库采用封闭式结构，内部采用风扇对流与空调温度控制，有利于电池充电维护，延长电池的寿命；采用自动输送线和专用堆垛机，条形码读码器，能够满足多种尺寸电池的自动入库、识别、上架、充电、下架、出库的要求，自动化程度高。
附图说明
图1是自动仓储式电池充电系统的三维结构平面示意图；
图2是自动仓储式电池充电系统结构平面示意图；
图3是自动仓储式电池充电系统结构正向示意图；
图4是自动仓储式电池充电系统结构侧面示意图；
图5是堆垛机电池托架示意图；
图6是电池入库控制流程图；
图7是电池出库控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细说明。
本发明为一种适用于采用电池更换模式运行的商用车、乘用车动力电池充电的自动仓储式电动车锂离子电池充电系统，采用仓储式动力电池管理模式，自动实现空电池的识别、入库、上架充电维护；挑选充满的电池自动下架、出库。
本发明的系统包括一个电池入口，一条入库输送线，一台入库移动式链板机，一个电池出口，一条出库输送线，一台出库移动式链板机，一台专用堆垛机，一组矩阵式电池充电架，一排充电机柜及充电机，一排配电箱。
如图1所示，由本发明作为自动仓储式电池充电库的实施实例示意图，包括入库输送线链板机1，入库卷帘门2，入库移动式链板机3，入库移动式链板机轨道4，专用堆垛机5，电池充电架6，出库卷帘门7，出库输送线链板机8，出库移动式链板机9，出库移动式链板机轨道10，PLC(可编程逻辑控制器)电控柜11，充电机柜12，配电箱13，工业空调14，锂离子动力电池15。
入库卷帘门2后设置入库输送线链板机1，其长度随电池库的深度不同进行调整；入库输送线链板机1与入库移动式链板机3相接，入库移动式链板机3位于电池充电架6的右下方，可以在入库移动式链板机轨道4上左右移动；专用堆垛机5可以在轨道上左右移动，当移动到右侧时，入库移动式链板机3向左移动，可以与专用堆垛机5的载物台对齐，由专用堆垛机5上货叉的抓取装置将电池拉上载物台；入库时，由PLC(可编程逻辑控制器)电控柜11中的PLC(可编程逻辑控制器)控制，专用堆垛机可以移动到电池充电架6的任意空置的电池位位置，将锂离子动力电池15放入电池充电位。
出库卷帘门7后设置出库输送线链板机8，其长度随电池库的深度不同进行调整；出库输送线链板机8与出库移动式链板机9相接，出库移动式链板机4位于电池充电架7的左下方，可以在出库移动式链板机轨道10上左右移动；专用堆垛机5可以在轨道上左右移动，当移动到左侧时，出库移动式链板机9向右移动，可以与专用堆垛机5的载物台对齐，由专用堆垛机5上货叉的抓取装置将电池推出载物台；出库时，由PLC(可编程逻辑控制器)电控柜11中的PLC控制，专用堆垛机5可以移动到电池充电架6的充满电的电池位位置，将充满电的锂离子动力电池15从电池充电位中拉入到专用堆垛机5的载物台上。
充电机柜12、电池充电架6、堆垛机5与入库、出库输送线1和8分别单排布置，在充电机柜12和电池充电架6下方设置电缆沟，充电机柜12与电池充电架6之间保留2m的距离，便于设备巡视与检修；
采用堆垛机5、电池充电架6单面布置，设置有应急消防模式，在电池起火的情况下，能够紧急将电池15退出处理；能够满足对电池充电系统消防、维护的要求，同时降低了整个系统的造价；
采用条形码和RFID实现对电池的识别与物流管理，有利于对电池的维护；
采用堆垛机5采用激光定位和光电检测确定电池位置与充电位置，伺服电机精确控制，定位精度高(≤2mm)，保证电池上架入位准确，电池的背板连接器能够准确连接；
电池出入库管理系统与PLC电控11系统结合，实现电池库的出入库管理、自动充电控制；
采用校正推板校正电池位置，降低了对堆垛机拉取电池定位的难度与复杂的结构设计；
如图3所示，为本发明实施例的入库控制流程图，如流程图所示，包括以下步骤：
电动车的动力锂离子电池7取下后，由人工或助力机械放置到电池库输送线的入口2处，PLC(可编程逻辑控制器)电控柜11中的PLC检测到电池7后，启动入库输送线链板机1，将电池输送到入库移动式链板机3；入库移动式链板输送机3横向移动至堆垛机5取放点，由校正推板将电池推至最右边，校正位置，同时通过条码阅读器读取电池条码，确定电池规格；专用堆垛机5的抓取装置将电池拉入堆垛机5，此时，出入库管理系统确定空的电池充电格，控制堆垛机5先横向移位到对应x坐标处(激光定位)，再垂直升降至y坐标处(激光定位)，将电池推入电池充电架6的电池充电格；电池到位以后，电池后背板的插头、插座电气联通，电池中的BMS开始与充电机通讯，自动启动充电；此时，电池充电位的温度检测如果超过设定温度，自动启动散热风扇，同时，电池库中设立两台工业空调14，自动控制温度到25～35℃，保证电池良好的充电条件。
如图4所示，为本发明实施例的出库控制流程图，如流程图所示，包括以下步骤：
监控系统向PLC(可编程逻辑控制器)电控柜11发送指令，PLC确认对应充电机柜12上的充电机停止工作后，控制专用堆垛机5沿轨道横向移动到精确定位的X坐标位置，其载货台纵向移动到精确定位的Y坐标位置，货叉前伸，专用抓取机构将电池15拉入载物台上的电池托架；堆垛机向左下移动，与出库移动链板机9的平面对齐，货又前伸，由抓取机构将电池箱推入出库移动链板机9；出库移动链板机9向左移动，与出库输送线8对齐，启动输出输送线8，将电池15传送到电池库输出口7处，完成一次电池箱出库过程。
上面已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。

Claims (7)

1.一种自动仓储式电动车电池充电系统，其特征在于包括：
电池输入输送线：将输送线入口处的锂离子电池箱自动传送到电池充电架前；
输入移动式链板机：接收输送线传送过来的动力锂离子电池箱，进行位置校正，读取电池箱信息，并与堆垛机对接；
电池输出输送线：将充满电的锂离子电池箱自动传送到电池库的出口处；
输出移动式链板机：接收堆垛机传送过来的充满电的动力锂离子电池箱，读取电池箱信息，并与输出输送线对接；
堆垛机：将输入输送线送过来的电池箱，经过读取条码，识别电池箱规格，将电池箱经过位置校正后，将电池箱拉进专用托架，然后寻找空置的电池充电位，经精确定位，将电池箱移动到相应的电池充电位，将电池箱准确推入，与充电插座可靠连接；同时确定好已经充好电的电池箱的位置，经精确定位后，移动到对应位置，将电池箱拉到堆垛机的专用托架上，然后移动到输出输送线上，将电池箱推到输出输送线上，经读取电池条码，确认电池出库；
电池充电架：用于存储多种规格的锂离子电池箱，进行充电，以矩阵方式排列；设置有电池状态指示、温控、对流风扇、烟感报警装置，安装有助力滚轴与导轨，减小电池推入与拉出时的阻力；安装有电池箱充电连接插座，用于充电时的电极及通讯电缆的连接；
多台充电机：用于对应电池充电架上电池的一对一充电控制及电池的电池管理系统BMS通讯；
可编程逻辑控制器PLC电控柜及电控系统：安装可编程逻辑控制器PLC，用于完成对电池出、入库输送线及堆垛机的逻辑控制；
电池出入库管理系统及温度控制系统；和
2.配电箱和空调系统。如权利要求1所述的系统，其特征在于该充电系统所在的电池库采用封闭式结构，内部采用风扇对流与空调系统进行温度控制。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于电池充电架、充电机、堆垛机与输送线分别单排布置，在电池充电架和充电机下方设置电缆沟，充电机与电池充电架之间具有便于设备巡视与检修的空隙。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于还设置有应急消防系统，在电池起火的情况下，能够紧急将着火的电池退出电池充电架。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于采用条形码或射频电子标签RFID实现对电池规格的识别与物流管理。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于堆垛机采用激光定位和光电检测确定电池的位置与充电位置，伺服电机精确控制，定位精度小于2mm。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于电池出入库管理系统与可编程逻辑控制器PLC电控柜及电控系统结合，实现电池库的出入库管理和自动充电控制。
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