CN104691518A - 大型纯电动车用的电池仓快速更换装置 - Google Patents
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Abstract
大型纯电动车用的电池仓快速更换装置，属于电动汽车附属设置技术领域，结构中包括底座框架、设置在底座框架上的自适应中间台面、限定在自适应中间台面上的双轨换电工作台和配套的操控机构，其关键在于：自适应中间台面借助于纵向位移机构、十字滚轴机构与滚轮导槽机构组成的复合限位结构形成纵向位移驱动与平面方位自适应调整装置，双轨换电工作台设定在自适应中间台面上。其采用的纵向位移驱动与平面方位自适应调整装置可使双轨换电工作台在与汽车电池仓对接时实现快速调整、对准，并且在同一工位实现了电池仓的快速拆卸和换装，其结构简单、易于操作、自动化程度高、换装速度快。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车附属设置技术领域，具体涉及一种大型纯电动汽车用的电池仓快速更换装置。
背景技术
当今社会，能源日益短缺、环境污染严重、全球气候变化潜在影响巨大，电力来源多元化、零排放的电动汽车成为未来汽车的发展方向。电动汽车受电池容量的限制，续航里程较低，限制了电动汽车的推广，因此提高电池容量就成了解决电动汽车的续航里程较低的问题的必要技术手段，但随之带来了电池体积和重量加大、电池充电时间延长、电动汽车更换电池过程困难等问题，因此就出现了专用换充电装置。
目前国家制定的有关政策规定电池更换时间应控制在3分钟以内，与燃油汽车加油时间相近。要满足国家有关政策规定采用更换电池仓的方法，就要面临沉重电池仓的拆卸、安装及搬运等问题。由于电池仓是由多个动力电池串联而成，其轻者数百公斤、重者数千公斤，非一般人力可以搬运，这就为电池仓的更换带来了很大的问题。要解决这个问题，一方面需要从电池安装结构入手，将电池仓设计成易拆卸的结构，使电池仓成为可随时更换的独立部件；同时另一方面，当车载电池仓从车体中取出后的快速搬运、充满电电池仓的快速补充、以及电池仓与车体的准确对接等问题，也是急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种大型纯电动汽车用的电池仓快速更换装置，其采用的纵向位移驱动与平面方位自适应调整装置可使双轨换电工作台在与汽车电池仓对接时实现快速调整、对准，并且在同一工位实现了电池仓的快速拆卸和换装，其结构简单、易于操作、自动化程度高、换装速度快。
本发明采取的技术方案是：大型纯电动车用的电池仓快速更换装置，结构中包括底座框架、设置在底座框架上的自适应中间台面、限定在自适应中间台面上的双轨换电工作台和配套的操控机构，其关键在于：自适应中间台面借助于纵向位移机构、十字滚轴机构与滚轮导槽机构组成的复合限位结构形成纵向位移驱动与平面方位自适应调整装置，双轨换电工作台设定在自适应中间台面上。
所述双轨换电工作台结构包括设置在自适应中间台面上方的换电台面，并在换电台面上设置两道平行纵向滑轨、相对于两道平行纵向导轨配套设置纵向推拉导轨和纵向推拉机构；自适应中间台面与换电台面之间借助横向滑轨与横向直线驱动机构形成横向滑动配合结构。
所述十字滚轴机构结构包括对称设置在底座框架后部的纵向滚轴、以及配套设置在自适应中间台面上的横向滚轴。
所述滚轮导槽机构结构包括对称设置在底座框架前部的纵向导向槽及配套设置在自适应中间台面上的滚轮，所述滚轮与纵向导向槽接触面为圆弧形状形成点接触结构。
所述纵向导向槽的槽宽度略大于滚轮的宽度。
所述纵向位移机构结构包括设置在底座框架中部的滚珠丝杠及驱动电机、配套铰接定位在自适应中间台面上的螺母。
所述自适应中间台面前端设有对准定位机构、结构包括：定位在自适应中间台面前端面的对准板、设置在对准板四角位置的距离感应传感器、设置在对准板上的定位栓销、以及位于定位栓销之间的摄像头，摄像头与显示器的输入端连接，距离感应传感器与控制器的输入端连接。
所述纵向推拉机构结构包括设置在纵向推拉导轨上推拉框架、以及配套设置在推拉框架上的推拉行走驱动机构。
所述推拉行走驱动机构结构包括设置在推拉框架内的受控推拉驱动电机、借助推拉转轴与推拉驱动电机连接的行走齿轮、以及配套设置换电台面上的齿排。
所述推拉框架前端设有锁紧机构、结构包括：定位在推拉框架前端面的锁紧架、设置在锁紧架内的锁紧电机、与锁紧电机输出轴连接的锁紧转轴，锁紧架上设有与锁紧转轴配套的限位孔、并借助限位挡块形成锁紧转轴的转动限位结构，锁紧转轴前端设有与电池仓配套的锁紧销。
本发明产生的有益效果：（1）本装置通过纵向位移机构、十字滚轴机构及滚轮导槽机构组成的的纵向位移驱动与平面方位自适应调整装置可以满足与电动汽车的电池仓对接时的相对位置快速调整、精对准需求，以保证换电台面上设置的平行纵向导轨与电动汽车放置电池仓设置的导轨在同一高度、同一平面上，以便于电池仓可以顺利地从平行纵向导轨滑动到电池仓设置的导轨上；（2）本装置可以在同一工位实现电池仓的快速拆卸和更换，而且操作简单，自动化程度高且能够最大限度节省操作时间和人力。
下面结合说明书附图和具体实施方式进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的双轨换电工作台的结构示意图；
图3是本发明的底座框架与自适应中间台面配合的结构示意图；
图4是本发明的自适应中间台面与换电台面配合的结构示意图；
图5是本发明的对准定位机构的结构示意图；
图6是本发明的锁紧机构的结构示意图；
图7是本发明的锁紧架与锁紧转轴配合示意图；
图8是本发明的操控机构示意图；
附图中，1是底座框架，2是自适应中间台面，2-1是纵向位移机构，2-2是十字滚轴机构，2-3是滚轮导槽机构，2-1-1是滚珠丝杠，2-1-2是螺母，2-2-1是纵向滚轴，2-2-2是横向滚轴，2-3-1是纵向导向槽，2-3-2是滚轮，3是换电台面，3-1是平行纵向滑轨，3-2是纵向推拉导轨，3-3是横向滑轨，3-4是横向直线驱动机构，3-5是推拉框架，3-6是推拉驱动电机，3-7是推拉转轴，3-8是行走齿轮，3-9是齿排，3-10是锁紧架，3-11是锁紧电机，3-12是锁紧转轴，3-13是限位孔，3-14是限位挡块，3-15是锁紧销， 4-1是指示灯，4-2是显示器，4-3是横向、纵向操纵杆，4-4是推拉操纵杆，5是对准板，5-1是距离感应传感器，5-2是定位栓销，5-3是摄像头。
具体实施方式
参看附图1-8，大型纯电动车用的电池仓快速更换装置，结构中包括底座框架1、设置在底座框架1上的自适应中间台面2、限定在自适应中间台面2上的双轨换电工作台和配套的操控机构，其关键在于：自适应中间台面2借助于纵向位移机构2-1、十字滚轴机构2-2与滚轮导槽机构2-3组成的复合限位结构形成纵向位移驱动与平面方位自适应调整装置，双轨换电工作台设定在自适应中间台面2上。
所述双轨换电工作台结构包括设置在自适应中间台面2上方的换电台面3，并在换电台面3上设置两道平行纵向滑轨3-1、相对于两道平行纵向导轨3-1配套设置纵向推拉导轨3-2和纵向推拉机构；自适应中间台面2与换电台面3之间借助横向滑轨3-3与横向直线驱动机构3-4形成横向滑动配合结构。两道平行纵向导轨3-1分别作为新、旧电池仓存储区，将待装的新电池仓放置于新电池仓存储区上，借助横向滑轨3-3与横向直线驱动机构3-4形成横向滑动配合结构实现换电台面3的新、旧电池仓存储区的切换。
所述十字滚轴机构2-2结构包括对称设置在底座框架1后部的纵向滚轴2-2-1、以及配套设置在自适应中间台面2上的横向滚轴2-2-2。横向滚轴2-2-2在纵向滚轴2-2-1上左右摆动实现自适应中间台面2在底座框架1上平面方位旋摆调整，以配合换电台面3中的平行纵向导轨3-1与电动汽车的电池仓存放导轨的对准、接驳，使平行纵向导轨3-1与电动汽车放置电池仓设置的导轨在同一高度、同一平面上，以便于电池仓可以顺利地从平行纵向导轨3-1滑动到电池仓设置的导轨上。
所述滚轮导槽机构2-3结构包括对称设置在底座框架1前部的纵向导向槽2-3-1及配套设置在自适应中间台面2上的滚轮2-3-2，所述滚轮2-3-2与纵向导向槽2-3-1接触面为圆弧形状形成点接触结构。滚轮2-3-2与纵向导向槽2-3-1组合的滚轮导槽机构2-3可以使自适应中间台面2在纵向位移机构2-1的驱动下实现纵向位移。
所述纵向导向槽2-3-1的槽宽度略大于滚轮2-3-2的宽度。此结构的设置可以更好的配合十字滚轴机构2-2左右摆动，进一步优化自适应中间台面2的平面方位旋摆调整，并结合滚轮2-3-2与纵向导向槽2-3-1接触面为圆弧形状结构，使自适应中间台面2平面方位旋摆轻巧、快捷。
所述纵向位移机构2-1结构包括设置在底座框架1中部的滚珠丝杠2-1-1及驱动电机、配套铰接定位在自适应中间台面2上的螺母2-1-2。螺母2-1-2铰接在自适应中间台面2上，可以在自适应中间台面2实现平面方位旋摆调整时，起转动支撑作用。
所述自适应中间台面2前端设有对准定位机构、结构包括：定位在自适应中间台面2前端面的对准板5、设置在对准板5四角位置的距离感应传感器5-1、设置在对准板5上的定位栓销5-2、以及位于定位栓销5-2之间的摄像头5-3，摄像头5-3与显示器4-2的输入端连接，距离感应传感器5-1与控制器的输入端连接。
所述纵向推拉机构结构包括设置在纵向推拉导轨3-2上推拉框架3-5、以及配套设置在推拉框架3-5上的推拉行走驱动机构。
所述推拉行走驱动机构结构包括设置在推拉框架3-5内的受控推拉驱动电机3-6、借助推拉转轴3-7与推拉驱动电机3-6连接的行走齿轮3-8、以及配套设置换电台面3上的齿排3-9。
所述推拉框架3-5前端设有锁紧机构、结构包括：定位在推拉框架3-5前端面的锁紧架3-10、设置在锁紧架3-10内的锁紧电机3-11、与锁紧电机3-11输出轴连接的锁紧转轴3-12，锁紧架3-10上设有与锁紧转轴3-12配套的限位孔3-13、并借助限位挡块3-14形成锁紧转轴3-12的转动限位结构，锁紧转轴3-12前端设有与电池仓配套的锁紧销3-15。
操控机构结构包括控制器，与控制器输出端连接的指示灯4-1，显示器4-2，与控制器输入端连接的横向、纵向操纵杆4-3，和推拉操纵杆4-4。
在具体实施时，将需要更换电池仓的电动汽车驶进换电停放区驻车后，使自适应中间台面2前端的对准定位机构粗对准电动汽车的电池仓，操作操控机构中横向、纵向操纵杆4-3的纵向功能，控制器将信号传递给纵向位移机构2-1，在滚珠丝杠2-1-1和螺母2-1-2组合的结构驱动下，自适应中间台面2上的滚轮2-3-2在纵向导向槽2-3-1内滑动，进而使双轨换电工作台中的换电台面3靠向汽车待换的电池仓，通过对准定位机构的摄像头5-3使定位栓销5-2插入电动汽车的定位孔内，当对准板5上的距离感应传感器5-1接触到定位板5-5时，距离感应传感器5-1将信号反馈给控制器，控制器控制指示灯开启，同时控制器将信号传递给纵向位移机构2-1停止转动，在这期间十字滚轴机构2-2的横向滚轴2-2-2在纵向滚轴2-2-1滚动，带动自适应中间台面2及换电台面3水平摆动，使换电台面3上的平行纵向滑轨3-1与电动汽车的电池仓的滑轨能够完美的接轨、并保持在同一平面上，操作推拉操纵杆4-4，使纵向推垃机构靠近电池仓，纵向推垃机构上的锁紧机构开始工作，带有锁紧销3-15的锁紧转轴3-12插入电池仓配套的锁紧孔内，锁紧电机3-11转动，由于限位孔3-13与限位挡块3-14配合的作用，使带有锁紧销3-15的锁紧转轴3-12卡在锁紧孔内，操作推拉操纵杆4-4，使纵向推垃机构带动电池仓移动到换电台面3的平行纵向滑轨3-1上，操作横向、纵向操纵杆4-3的横向功能，控制器将信号传递给横向直线驱动机构3-4，横向直线驱动机构3-4带动换电台面3横向位移，使放置充满电的电池仓的平行纵向滑轨3-1与电动汽车的电池仓的滑轨能够完美的接轨、并保持在同一平面上，操作推拉操纵杆4-4，使纵向推垃机构推动电池仓进入电动汽车电池仓的放置区域，待电池仓放置完成后，受控推来机构上的锁紧机构开始工作，锁紧电机3-11转动，使插入电池仓的锁紧孔内的带有锁紧销3-15的锁紧转轴3-12旋转，由于限位孔3-13与限位挡块3-14配合的作用，使带有锁紧销3-15的锁紧转轴3-12从电池仓的锁紧孔内退出，操作推拉操纵杆4-4，控制器将信号传递给纵向推垃机构，纵向推垃机构返回初始位置，换电完成。
Claims (10)
1.大型纯电动车用的电池仓快速更换装置，结构中包括底座框架（1）、设置在底座框架（1）上的自适应中间台面（2）、限定在自适应中间台面（2）上的双轨换电工作台和配套的操控机构，其特征在于：自适应中间台面（2）借助于纵向位移机构（2-1）、十字滚轴机构（2-2）与滚轮导槽机构（2-3）组成的复合限位结构形成纵向位移驱动与平面方位自适应调整装置，双轨换电工作台设定在自适应中间台面（2）上。
2.根据权利要求书1所述的大型纯电动汽车用的电池仓快速更换装置，其特征在于：所述双轨换电工作台结构包括设置在自适应中间台面（2）上方的换电台面（3），并在换电台面（3）上设置两道平行纵向滑轨（3-1）、相对于两道平行纵向导轨（3-1）配套设置纵向推拉导轨（3-2）和纵向推拉机构；自适应中间台面（2）与换电台面（3）之间借助横向滑轨（3-3）与横向直线驱动机构（3-4）形成横向滑动配合结构。
3.根据权利要求书1所述的大型纯电动汽车用的电池仓快速更换装置，其特征在于：所述十字滚轴机构（2-2）结构包括对称设置在底座框架（1）后部的纵向滚轴（2-2-1）、以及配套设置在自适应中间台面（2）上的横向滚轴（2-2-2）。
4.根据权利要求书1所述的大型纯电动汽车用的电池仓快速更换装置，其特征在于：所述滚轮导槽机构（2-3）结构包括对称设置在底座框架（1）前部的纵向导向槽（2-3-1）及配套设置在自适应中间台面（2）上的滚轮（2-3-2），所述滚轮（2-3-2）与纵向导向槽（2-3-1）接触面为圆弧形状形成点接触结构。
5.根据权利要求书4所述的大型纯电动汽车用的电池仓快速更换装置，其特征在于：所述纵向导向槽（2-3-1）的槽宽度略大于滚轮（2-3-2）的宽度。
6.根据权利要求书1所述的大型纯电动汽车用的电池仓快速更换装置，其特征在于：所述纵向位移机构（2-1）结构包括设置在底座框架（1）中部的滚珠丝杠（2-1-1）及驱动电机、配套铰接定位在自适应中间台面（2）上的螺母（2-1-2）。
7.根据权利要求书1所述的大型纯电动汽车用的电池仓快速更换装置，其特征在于：所述自适应中间台面（2）前端设有对准定位机构、结构包括：定位在自适应中间台面（2）前端面的对准板（5）、设置在对准板（5）四角位置的距离感应传感器（5-1）、设置在对准板（5）上的定位栓销（5-2）、以及位于定位栓销（5-2）之间的摄像头（5-3），摄像头（5-3）与显示器（4-2）的输入端连接，距离感应传感器（5-1）与控制器的输入端连接。
8.根据权利要求书2所述的大型纯电动汽车用的电池仓快速更换装置，其特征在于：所述纵向推拉机构结构包括设置在纵向推拉导轨（3-2）上推拉框架（3-5）、以及配套设置在推拉框架（3-5）上的推拉行走驱动机构。
9.根据权利要求书8所述的大型纯电动汽车用的电池仓快速更换装置，其特征在于：所述推拉行走驱动机构结构包括设置在推拉框架（3-5）内的受控推拉驱动电机（3-6）、借助推拉转轴（3-7）与推拉驱动电机（3-6）连接的行走齿轮（3-8）、以及配套设置换电台面（3）上的齿排（3-9）。
10.根据权利要求书8所述的大型纯电动汽车用的电池仓快速更换装置，其特征在于：所述推拉框架（3-5）前端设有锁紧机构、结构包括：定位在推拉框架（3-5）前端面的锁紧架（3-10）、设置在锁紧架（3-10）内的锁紧电机（3-11）、与锁紧电机（3-11）输出轴连接的锁紧转轴（3-12），锁紧架（3-10）上设有与锁紧转轴（3-12）配套的限位孔（3-13）、并借助限位挡块（3-14）形成锁紧转轴（3-12）的转动限位结构，锁紧转轴（3-12）前端设有与电池仓配套的锁紧销（3-15）。
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