CN102729960B - 一种半自动电动汽车电池快速更换设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半自动电动汽车电池快速更换设备，用于电池缓存架和电动汽车之间，包括设备移动机构（1）、电池提升机构（2）、电池取放机构（3）、电池自动锁止机构（4）、电池解锁机构（5）和电池导向机构（6）；所述设备移动机构（1）用于所述更换设备在地面上的整体移动，所述更换设备的X向平行于所述更换设备的移动方向；所述电池提升机构（2）用于电池箱相对地面的上下移动；所述电池自动锁止机构（4）和电池解锁机构（5）用于对电池箱进行锁定和解锁；所述电池导向机构（6）为电池箱沿X向移动时的轨道。该电池快速更换设备对运行环境要求降低，施工周期短，经济有效。

Description

一种半自动电动汽车电池快速更换设备

技术领域

本发明涉及电动汽车电池更换领域，具体涉及一种半自动电动汽车电池快速更换设备。

背景技术

电动汽车电池更换设备是指为采用电池更换方式的电动汽车提供电池更换服务的设备，设备主要包括电池取放机构、电池电动提升机构、设备移动机构等组成部分。电池更换设备是电动汽车电池更换站的重要组成部分，电池更换设备的选取制约了电动汽车电池更换站的设计，所以如何有效降低电动汽车电池更换设备成本和环境要求是电动汽车电池更换站设计的一个重要问题。

目前电动汽车电池更换设备，能够非常快速的更换电池箱，但是，由于高昂的采购成本、复杂的设备运行环境要求和较长的施工周期，使得电动汽车电池更换站不能够经济快速地建立起来。此外，复杂的设备也带来了设备维护的成本增加和维护难度的提高。

发明内容

本发明提供的一种电池快速更换设备，用于电池缓存架和电动汽车之间，包括设备移动机构（1）、电池提升机构（2）、电池取放机构（3）、电池自动锁止机构（4）、电池解锁机构（5）和电池导向机构（6）；

所述设备移动机构（1）用于所述更换设备在地面上的整体移动，所述更换设备的X向平行于所述更换设备的移动方向；所述电池提升机构（2）用于电池箱相对地面的上下移动；所述电池自动锁止机构（4）和电池解锁机构（5）用于对电池箱进行锁定和解锁；所述电池导向机构（6）为电池箱沿X向移动时的轨道。

本发明提供的第一优选技术方案中：所述设备移动机构（1）包括基本框架（101）、两个转向机构（102）、两个前轮（103）和两个后轮（104）；

所述前轮（103）和后轮（104）设置于一个长方形的四角的位置；

所述两个前轮(103)分别通过两个转向机构(102)与基本框架(101)连接，所述两个后轮(104)设置在基本框架（101）上；

所述前轮(103)和后轮(104)在地面上移动使所述电池快速更换设备整体移动；

所述电池提升机构（2）包括平行于地面设置的板状升托架（201）和提升移动机构（202）以及垂直于地面的提升框架(203)；

所述提升框架(203)包括垂直于地面的两个杆，所述两个杆与地面接触的点对称位于所述长方形的两条与X向平行的边上；

所述板状升托架(201)宽度与所述两个前轮（103）的距离相等，长度小于所述长方形与X向平行的边的边长；

所述提升移动机构(202)用于连接所述升托架(201)和所述提升框架(203)，所述电池箱置于所述板状升托架（201）上相对地面上下移动；

所述电池取放机构（3）包括平行与地面设置的底盘（303）和置于所述底盘(303)上的竖直框架（301）和纵向移动机构（302）；

所述底盘（303）置于所述升托架（201）上；

所述纵向移动机构(302)包括两个平行于X向的两个导向轨，所述竖直框架(301)与地面垂直并连接两个导向杆；

所述电池取放机构(3)用于在电池箱取放过程中的导向。

本发明提供的第二优选技术方案中：所述电池自动锁止机构（4）置于所述底盘（303）上，位于所述纵向移动机构（302）一条导向轨的外侧；

所述电池自动锁止机构（4）包括锁框架结构（401）和位于所述锁框架结构(401)上的锁舌（402）和解锁杆（403），所述锁舌(402)位于靠近所述移动机构(302)的一侧，固定卡住电池箱，所述解锁杆(403)位于远离移动机构(302)的一侧；所述电池自动锁止机构(4)用于在电池箱装入后锁定竖直框架(301)，保证电池箱在运送过程中的稳定安全；

所述电池解锁机构(5)安装在所述电池取放机构(3)的竖直框架(301)上，包括解锁钩(501)、解锁钩固定杆(502)、解锁机构把手(503)、竖直移动机构(504)、竖直限位块(505)和竖直限位杆(506)；

所述竖直移动机构(504)与地面垂直且通过所述竖直限位块（505）与所述竖直框架（301）连接，相对地面上下移动；

所述解锁钩固定杆（502）与地面平行且与X向垂直，通过所述竖直限位杆（506）与所述竖直移动机构（504）连接；

所述解锁钩（501）和解锁机构把手（503）各有两个，对称设置在所述解锁钩固定杆（502）的两侧，在取电池过程中通过所述纵向移动机构（302）将所述电池解锁机构（5）移动到与所述电池箱接触的位置，通过所述竖直移动机构（504）将所述解锁勾（501）降下对所述电池箱解锁并取出。

本发明提供的第三优选技术方案中：所述电池导向机构（6）置于底盘（303）上，包括位于移动机构（302）的两侧的导向滚轮（601）和随同滚轮（602）和以及滚轮支撑（603）；

所述滚轮支撑（603）对所述导向滚轮（601）和随同滚轮（602）进行支撑；所述电池箱底部的定位凸起与所述导向滚轮（601）的凹槽重合，对所述电池箱进行定位，所述随同滚轮（602）保证所述电池箱的平衡。

本发明提供的第四优选技术方案中：所述电池快速更换设备包括安装在电池取放机构（3）上的电池取放助力机构（7），包括垫块（701）、助力杆（702）、助力杆座（703）、助力杆限位连杆（704）和设置在所述助力杆（702）上的电池取放助力把手（705）；

所述助力杆（702）相对地面倾斜放置，上端与竖直框架（301）连接，下端靠近底盘（303）；

所述垫块（701）固定在所述底盘（303）上，位于所述竖直框架（301）和所述助力杆（702）之间；

所述助力杆座（703）平行于X向，一端与所述竖直框架(301)固定连接，另一端与所述助力杆(702)活动连接；

拉动所述电池取放助力把手（705）使所述助力杆（702）抵住所述垫块（701），带动所述竖直框架（301）。

本发明提供的第五优选技术方案中：所述电池快速更换设备包括位于所述电池提升机构（2）和电池取放机构（3）之间X向横移微调机构（8），包括横移机构（801）、螺杆机构（802）和摇杆把手（803）；

所述横移机构（801）与底盘（303）相连接，平行于地面且与X向垂直；

摇动所述摇杆把手（803）控制所述螺杆机构（802）可以调整X向位置，达到对所述电池箱进行解锁的目的。

本发明提供的第六优选技术方案中：所述电池快速更换设备包括设置在底盘（303）的一个侧面上的辅助位置校准机构（9），包括激光发射器（901）、固定座（902）、竖直调整块（903）和水平调整块（904）；

所述激光发射器（901）在底盘（303）接近电池过程中辅助定位，所述竖直调整块（903）和水平调整块（904）用于调整辅助定位的位置，保证辅助定位的准确性。

本发明提供的第七优选技术方案中：所述电池快速更换设备包括断电自锁机构（10），包括有自锁能力的杆状升降机构（1001）和控制柜（1002），所述升降机构（1001）位于所述提升框架（203）的两个杆之间，所述控制柜（1002）输出指令保证突发断电时所述电池箱的安全。

本发明提供的第八优选技术方案中：所述电池快速更换设备包括位于设备移动机构（1）上的防倾覆导向轮机构(11)，包括设置在基本框架(101)上平行于X向的两个伸长杆(1101)；

所述两个后轮（104）为防倾覆轮，所述伸长杆（1101）通过防倾覆轮稳定所述设备移动机构（1）。

本发明提供的一种半自动电动汽车电池快速更换设备的有益效果包括：

1、采用了经济型设备，取消了高精度定位机器人伺服系统、高精度传感器系统而根据现有实际情况采用人工介入操控的方式，成本有效降低；

2、不需要专门的轨道与供电系统，对车辆停放位置无要求；

3、电池快速更换设备运行环境要求降低，周期短；

4、电动汽车电池更换站的设计更加灵活，电池快速更换设备的数量选取范围有效扩大，扩展能力增项，能够迅速提升电动汽车电池更换站工作效率。

附图说明

图1为本发明提供的一种半自动电动汽车电池快速更换设备的实施例的立体结构示意图；

图2为本发明提供的一种半自动电动汽车电池快速更换设备的实施例的主视图；

图3为本发明提供的一种半自动电动汽车电池快速更换设备的实施例的俯视图；

图4为本发明提供的设备移动机构的实施例的示意图；

图5为本发明提供的电池提升机构的实施例的示意图；

图6为本发明提供的电池取放机构的实施例的示意图；

图7为本发明提供的池自动锁止机构的实施例的示意图；

图8为本发明提供的电池解锁机构的实施例的示意图；

图9为本发明提供的电池导向机构的实施例的示意图；

图10为本发明提供的电池取放助力机构的实施例的示意图；

图11为本发明提供的X向横移微调机构的实施例的示意图；

图12为本发明提供的辅助位置校准机构的实施例的示意图；

图13为本发明提供的断电自锁机构和防倾覆导向轮机构的实施例的示意图；

其中1为设备移动机构；2为电池提升机构；3为电池取放机构；4为电池自动锁止机构；5为电池解锁机构；6为电池导向机构；7为电池取放助力机构；8为X向横移微调机构；9为辅助位置校准机构；10为断电自锁机构；11为防倾覆导向轮机构；101为基本框架；102为转向机构；103为前轮；104为后轮；201为升托架；202为提升移动机构；203为提升框架；301为竖直框架；302为纵向移动机构；303为底盘；401为锁框架结构；402为锁舌；403为解锁杆；501为解锁钩；502为解锁钩固定杆；503为解锁机构把手；504为竖直移动机构；505为竖直限位块；506为竖直限位杆；601为导向滚轮；602为随同滚轮；603为滚轮支撑；701为垫块；702为助力杆；703为助力杆座；704为助力杆限位连杆；705为电池取放助力把手；801为横移机构；802为螺杆机构；803为摇杆把手；901为激光发射器；902为固定座；903为竖直调整块；904为水平调整块；1001为升降机构；1002为控制柜；1101伸长杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1、图2和图3所示分别为本发明提供的一种半自动电动汽车电池快速更换设备的实施例的立体结构示意图、主视图和俯视图，由图1、图2和图3可知，该电池快速更换设备包括设备移动机构1、电池提升机构2、电池取放机构3、电池自动锁止机构4、电池解锁机构5和电池导向机构6，设备移动机构1用于所述更换设备在地面上的整体移动，其中，更换设备的X向平行于所述更换设备的移动方向；电池提升机构2用于电池箱相对地面的上下移动；电池自动锁止机构4和用于电池解锁机构5对电池箱进行锁定和解锁；电池导向机构6为电池箱沿X向移动时的轨道。

进一步的，设备移动机构1的结构如图4所示，由图1、图2和图4可知，包括基本框架101、转向机构102、前轮103和后轮104，前轮103和后轮104的数量均为两个，设置于一个长方形的四角的位置，该前轮103和后轮104分别位于该长方形与X向平行的边的两侧，两个前轮103通过两个转向机构102与基本框架101连接，两个后轮104设置在基本框架101上，四个前轮103或后轮104设置在地面上，其在地面上移动使该更换设备整体移动。

电池提升机构2的结构如图5所示，由图1、图2和图5可知，包括升托架201、提升移动机构202和提升框架203，该提升框架203为垂直于地面的两个杆，两个杆与地面接触的点对称位于四个前轮或后轮所在长方形的两条与X向平行的边上，升托架201和提升移动机构202平行于地面设置，升托架201为板状，其宽度与两个前轮103的距离或两个后轮104的距离相等，其长度小于四个前轮或后轮所在长方形的两条与X向平行的边的边长，提升移动机构202用于连接升托架201和提升框架203，电池箱置于板状升托架201上相对地面上下移动。

电池取放机构3的结构如图6所示，由图1、图3和图6可知，包括竖直框架301、纵向移动机构302和底盘303，该底盘303置于升托架201上，与地面平行，竖直框架301、纵向移动机构302均置于底盘303上，纵向移动机构302为两个平行于更换设备的X向的两个导向杆，竖直框架301与地面垂直并连接两个导向轨，该电池取放机构3用于在电池箱取放过程中的导向。

电池自动锁止机构4的结构如图7所示，由图1、图3和图7可知，该电池自动锁止机构4置于底盘303上，位于纵向移动机构302一条导向轨的外侧，包括锁框架结构401、锁舌402、解锁杆403以及内部结构若干，锁舌402和解锁杆403位于锁框架结构401上，其中，锁舌402位于靠近移动机构302的一侧，固定卡住电池箱，解锁杆403位于远离移动机构302的一侧，该电池自动锁止机构4用于在电池箱装入后锁定竖直框架301，保证电池箱在运送过程中的稳定安全。

电池解锁机构5的结构如图8所示，由图1、图2和图8可知，该电池解锁机构5安装在电池取放机构3的竖直框架301上，包括解锁钩501、解锁钩固定杆502、解锁机构把手503、竖直移动机构504、竖直限位块505和竖直限位杆506，竖直移动机构504与地面垂直且通过竖直限位块505与竖直框架301连接，可相对地面上下移动，解锁钩固定杆502与地面平行且与X向垂直，通过竖直限位杆506与竖直移动机构504连接，解锁钩501和解锁机构把手503各有两个，对称设置在解锁钩固定杆502的两侧，在取电池过程中通过纵向移动机构302将电池解锁机构5移动到与电池箱接触的位置，通过竖直移动机构504将解锁勾501降下进行电池箱解锁并取出。

电池导向机构6的结构如图9所示，由图1、图3和图9可知，该电池导向机构6置于底盘303上，包括导向滚轮601、随同滚轮602和滚轮支撑603，其中导向滚轮601、随同滚轮602位于移动机构302的两侧，滚轮支撑603对导向滚轮601和随同滚轮602起到支撑的作用，电池箱在取出的过程中，底部的定位凸起与导向滚轮601的凹槽重合，保证了电池箱的定位，随同滚轮602起到平衡的作用。

优选的，本发明提供的一种电池快速更换设备还可以包括安装在电池取放机构3上的电池取放助力机构7，该电池取放助力机构7的结构如图10所示，由图1、图2和图10可知，，该电池取放助力机构7包括垫块701，助力杆702、助力杆座703、助力杆限位连杆704和电池取放助力把手705，助力杆702相对地面倾斜放置，上端设置有电池取放助力把手705，与竖直框架301连接，下端靠近底盘303，垫块701固定在底盘303上，位于竖直框架301和助力杆702之间，通过电池取放助力把手705拉动助力杆702抵住垫块701，起到拉动竖直框架301的目的，助力杆座703平行于X向，一端与竖直框架301固定连接，另一端与助力杆702活动连接，此电池取放助力机构7为省力机构，可大大降低电池在拉出过程中需要的力量，降低工人操作难度。

优选的，本发明提供的一种电池快速更换设备还可以包括X向横移微调机构8，X向横移微调机构8的结构如图11所示，由图1、图2和图11可知，该X向横移微调机构8位于电池提升机构2和电池取放机构3之间，包括横移机构801、螺杆机构802和摇杆把手803，横移机构801平行于地面且与X向垂直，与底盘303相连接，摇动摇杆把手803控制螺杆机构802可以调整X向位置，达到对电池箱进行解锁的目的。

优选的，本发明提供的一种电池快速更换设备还可以包括辅助位置校准机构9，辅助位置校准机构9的结构如图12所示，由图1、图2和图12可知，辅助位置校准机构9设置在底盘303的一个侧面上，包括激光发射器901、固定座902、竖直调整块903和水平调整块904，激光发射器901在底盘303接近电池过程中，辅助定位，竖直调整块903和水平调整块904用于调整辅助定位的位置，保证辅助定位的准确性。

优选的，本发明提供的一种电池快速更换设备还可以包括断电自锁机构10和防倾覆导向轮机构11，断电自锁机构10和防倾覆导向轮机构11的结构如图13所示，由图1、图2和图13可知，断电自锁机构10包括升降机构1001和控制柜1002，升降机构1001为杆状，位于提升框架203的两个杆之间，升降机构1001本身具备一定自锁能力，通过控制柜1002输出的指令保证了突发断电时电池的安全性。防倾覆导向轮机构11位于设备移动机构1上，包括设置在基本框架101上平行于X向的两个伸长杆1101，两个后轮104可以为防倾覆轮，伸长杆1101在设备移动机构1出现倾覆危险的时候通过防倾覆轮将设备稳定住，保证了设备的稳定运行。

以上虽然根据附图对本发明的实施例进行了详细说明，但不仅限于此具体实施方式，本领域的技术人员根据此具体技术方案进行的各种等同、变形处理，也在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种半自动电动汽车电池快速更换设备，用于电池缓存架和电动汽车之间，其特征在于，所述电池快速更换设备包括设备移动机构（1）、电池提升机构（2）、电池取放机构（3）、电池自动锁止机构（4）、电池解锁机构（5）和电池导向机构（6）；

所述设备移动机构（1）用于所述更换设备在地面上的整体移动，所述更换设备的X向平行于所述更换设备的移动方向；所述电池提升机构（2）用于电池箱相对地面的上下移动；所述电池自动锁止机构（4）和电池解锁机构（5）用于对电池箱进行锁定和解锁；所述电池导向机构（6）为电池箱沿X向移动时的轨道；

所述设备移动机构（1）包括基本框架（101）、两个转向机构（102）、两个前轮（103）和两个后轮（104）；

所述前轮（103）和后轮（104）设置于一个长方形的四角的位置；

所述两个前轮(103)分别通过两个转向机构(102)与基本框架(101)连接，所述两个后轮(104)设置在基本框架（101）上；

所述前轮(103)和后轮(104)在地面上移动使所述电池快速更换设备整体移动；

所述电池提升机构（2）包括平行于地面设置的板状升托架（201）和提升移动机构（202）以及垂直于地面的提升框架(203)；

所述提升框架(203)包括垂直于地面的两个杆，所述两个杆与地面接触的点对称位于所述长方形的两条与X向平行的边上；

所述板状升托架(201)宽度与所述两个前轮（103）的距离相等，长度小于所述长方形与X向平行的边的边长；

所述提升移动机构(202)用于连接所述升托架(201)和所述提升框架(203)，所述电池箱置于所述板状升托架（201）上相对地面上下移动；

所述电池取放机构（3）包括平行与地面设置的底盘（303）和置于所述底盘(303)上的竖直框架（301）和纵向移动机构（302）；

所述底盘（303）置于所述升托架（201）上；

所述纵向移动机构(302)包括两个平行于X向的两个导向轨，所述竖直框架(301)与地面垂直并连接两个导向杆；

所述电池取放机构(3)用于在电池箱取放过程中的导向；

所述电池导向机构（6）置于底盘（303）上，包括位于移动机构（302）的两侧的导向滚轮（601）和随同滚轮（602）和以及滚轮支撑（603）；

所述滚轮支撑（603）对所述导向滚轮（601）和随同滚轮（602）进行支撑；所述电池箱底部的定位凸起与所述导向滚轮（601）的凹槽重合，对所述电池箱进行定位，所述随同滚轮（602）保证所述电池箱的平衡。

2.如权利要求1所述的一种电池快速更换设备，其特征在于，

所述电池自动锁止机构（4）置于所述底盘（303）上，位于所述纵向移动机构（302）一条导向轨的外侧；

所述电池自动锁止机构（4）包括锁框架结构（401）和位于所述锁框架结构(401)上的锁舌（402）和解锁杆（403），所述锁舌(402)位于靠近所述移动机构(302)的一侧，固定卡住电池箱，所述解锁杆(403)位于远离移动机构(302)的一侧；所述电池自动锁止机构(4)用于在电池箱装入后锁定竖直框架(301)，保证电池箱在运送过程中的稳定安全；

所述电池解锁机构(5)安装在所述电池取放机构(3)的竖直框架(301)上，包括解锁钩(501)、解锁钩固定杆(502)、解锁机构把手(503)、竖直移动机构(504)、竖直限位块(505)和竖直限位杆(506)；

所述竖直移动机构(504)与地面垂直且通过所述竖直限位块（505）与所述竖直框架（301）连接，相对地面上下移动；

所述解锁钩固定杆（502）与地面平行且与X向垂直，通过所述竖直限位杆（506）与所述竖直移动机构（504）连接；

所述解锁钩（501）和解锁机构把手（503）各有两个，对称设置在所述解锁钩固定杆（502）的两侧，在取电池过程中通过所述纵向移动机构（302）将所述电池解锁机构（5）移动到与所述电池箱接触的位置，通过所述竖直移动机构（504）将所述解锁勾（501）降下对所述电池箱解锁并取出。

3.如权利要求1所述的一种电池快速更换设备，其特征在于，所述电池快速更换设备包括安装在电池取放机构（3）上的电池取放助力机构（7），包括垫块（701）、助力杆（702）、助力杆座（703）、助力杆限位连杆（704）和设置在所述助力杆（702）上的电池取放助力把手（705）；

所述助力杆（702）相对地面倾斜放置，上端与竖直框架（301）连接，下端靠近底盘（303）；

所述垫块（701）固定在所述底盘（303）上，位于所述竖直框架（301）和所述助力杆（702）之间；

所述助力杆座（703）平行于X向，一端与所述竖直框架(301)固定连接，另一端与所述助力杆(702)活动连接；

拉动所述电池取放助力把手（705）使所述助力杆（702）抵住所述垫块（701），带动所述竖直框架（301）。

4.如权利要求1所述的一种电池快速更换设备，其特征在于，所述电池快速更换设备包括位于所述电池提升机构（2）和电池取放机构（3）之间X向横移微调机构（8），包括横移机构（801）、螺杆机构（802）和摇杆把手（803）；

所述横移机构（801）与底盘（303）相连接，平行于地面且与X向垂直；

摇动所述摇杆把手（803）控制所述螺杆机构（802）可以调整X向位置，达到对所述电池箱进行解锁的目的。

5.如权利要求1所述的一种电池快速更换设备，其特征在于，所述电池快速更换设备包括设置在底盘（303）的一个侧面上的辅助位置校准机构（9），包括激光发射器（901）、固定座（902）、竖直调整块（903）和水平调整块（904）；

所述激光发射器（901）在底盘（303）接近电池过程中辅助定位，所述竖直调整块（903）和水平调整块（904）用于调整辅助定位的位置，保证辅助定位的准确性。

6.如权利要求1所述的一种电池快速更换设备，其特征在于，所述电池快速更换设备包括断电自锁机构（10），包括有自锁能力的杆状升降机构（1001）和控制柜（1002），所述升降机构（1001）位于所述提升框架（203）的两个杆之间，所述控制柜（1002）输出指令保证突发断电时所述电池箱的安全。

7.如权利要求1所述的一种电池快速更换设备，其特征在于，所述电池快速更换设备包括位于设备移动机构（1）上的防倾覆导向轮机构(11)，包括设置在基本框架(101)上平行于X向的两个伸长杆(1101)；

所述两个后轮（104）为防倾覆轮，所述伸长杆（1101）通过防倾覆轮稳定所述设备移动机构（1）。

Images