CN105059262B - 一种用于电动乘用车动力电池更换的移动式加电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电动乘用车动力电池更换的移动式加电系统，包括一采用新能源的移动加电车，其中，移动加电车包括一厢体，厢体内包括：动力电池货架系统、电池调度系统、电池充电系统和换电机器人。本发明通过采用新能源的移动加电车的结构，可以使不能行驶到加电站的电动乘用车方便更换动力电池，提升了用户的使用满意度，对新能源的电动乘用车的推广有极大的助力作用。

Description

一种用于电动乘用车动力电池更换的移动式加电系统

技术领域

本发明涉及电动乘用车领域，具体涉及一种用于电动乘用车动力电池更换的移动式加电系统。

背景技术

随着全球能源的紧缺，环境污染问题日趋严重，在环保以及清洁能源概念的大趋势下,由于电动乘用车对环境影响相对传统汽车较小，其发展前景十分广阔。电动乘用车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。其中动力电池是电动乘用车的核心，但对于动力电池技术与充电技术造成的充电时间长、能源补给点少、续航能力差，以及电池快充要减少使用寿命与影响电网运营安全等问题，一直是困扰于电动乘用车商业发展的瓶颈所在。如何让电动乘用车电能供给与方便快捷的加油站一样对标，是电动乘用车商业推广的重要课题。

当前出现了不需要对动力电池进行充电，而只对电动乘用车进行换装充满电力的动力电池的加电站的运营方式，这样减少了用户等待动力电池充电的时间，与传统汽车加油时间基本相同，无需改变用户使用汽车的习惯。

在这种模式下，如果用户在使用电动乘用车的过程中，由于车辆问题(如电池电量不足以供应行驶到最近的加电站或车辆故障不能行驶)导致车辆不能行驶到加电站进行动力电池的更换或对不能对车辆进行维修，那么对用户来说，使用电动乘用车的用户体验会大打折扣，给用户带来了不便，甚至导致电动乘用车不能被广泛的推广。

因此，如何提供一种新的用于电动乘用车动力电池更换的移动式加电的技术方案，确保不能行驶到加电站的电动乘用车能够进行动力电池的更换或对车辆进行维修，就成为了当前需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种电动乘用车动力电池更换的移动式加电系统，以解决对不能行驶到加电站的电动乘用车能够进行动力电池的更换或对车辆进行维修的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于电动乘用车动力电池更换的移动式加电系统，包括一采用新能源的移动加电车，其中，

移动加电车包括一厢体，厢体内包括：动力电池货架系统、电池调度系统、电池充电系统和换电机器人，其中，

动力电池货架系统用于放置及锁定动力电池；

电池调度系统用于将换电机器人上的亏电电池移送到动力电池货架系统上，并将动力电池货架系统上满电电池移送到换电机器人上；

电池充电系统用于对动力电池货架系统上亏电电池进行充电的控制；

换电机器人用于将电动乘用车的底盘卸下的亏电电池移送到电池调度系统上，并将电池调度系统移动的满电电池传送到电动乘用车的底盘下部以供安装在电动乘用车的车体底部；

移动加电车的厢体尾部外侧包括尾板、举升装置、尾板电动推杆和自动伸缩坡板，其中，

尾板在尾板电动推杆的驱动下向厢体尾部后侧的方向展开平放在地面后形成一平台，用于对平台上承载的电动乘用车进行定位后，更换电动乘用车的动力电池的控制；

举升装置用于举升尾板上承载的电动乘用车；

尾板电动推杆用于展开、收起尾板及举升装置；

自动伸缩坡板用于使电动乘用车驶上尾板的平台。

与现有技术相比，应用本发明，通过采用新能源的移动加电车的结构，可以使不能行驶到加电站的电动乘用车方便更换动力电池，提升了用户的使用满意度，对新能源的电动乘用车的推广有极大的助力作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的用于电动乘用车动力电池更换的移动式加电系统的结构示意图；

图2为本发明移动式加电系统的工作状态示意图；

图3为本发明动力电池货架系统101的顶视图；

图4为本发明动力电池货架系统101的立体侧视图；

图5为本发明电池调度系统的结构示意图；

图6为本发明电池调度系统的工作状态示意图；

图7为本发明电池充电系统103的立体示意图；

图8为本发明电池充电系统103的各角度示意图；

图9为本发明换电机器人的顶视图；

图10为本发明换电机器人的主视图；

图11为本发明换电机器人的行走机构锁止装置的结构示意图；

图12为本发明尾板105的平台的结构示意图；

图13为尾板上动力电池锁紧装置及动力电池锁紧驱动结构示意图；

图14为尾板上轮距宽度调整板及轮距宽度调整驱动结构示意图；

图15为尾板上V型槽结构示意图；

图16为尾板上后轮调平装置结构示意图；

图17为本发明举升装置结构示意图；

图18为本发明自动伸缩坡板结构示意图；

图19为本发明尾板电动推杆结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，用于换电的动力电池为谱系电池，即其外观尺寸为设定标准规格的尺寸(例如：所有动力电池的宽度相同，其中由于所排列的电池包的数量不同而设置了几个长度的尺寸，由此产生了几个不同规格的动力电池，为不同级别的电动乘用车提供动力)，只有这样才能适用于本发明的移动式加电系统对动力电池进行快速更换的操作，其中动力电池核心技术的升级(例如各种新的化学技术或者核聚变技术应用于动力电池)并不对本发明构成影响，本发明的动力电池只是设定了外部形状尺寸的标准规格。

在本发明中采用的电动推杆是一种将电动机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动的电力驱动装置。可用于各种简单或复杂的工艺流程中做为执行机械使用；电动推杆由驱动电机、减速齿轮、螺杆、螺母、导套、推杆、滑座、弹簧、外壳及涡轮、微动控制开关等组成。电动推杆是一种新型的电动执行机构，电动推杆主要由电机、推杆和控制装置等机构组成的一种新型直线执行机构，可以实现远距离控制、集中控制。电动推杆在一定范围行程内作往返运动。采用电动推杆执行机构，在改变控制开度时，需要供电，在达到所需开度时就可不再供电，因此从节能看，电动推杆执行机构比气动执行机构有明显节能优点，电动推杆设计新颖精致、体积小、精度高、完全同步、自锁性能好、卫生，电机直接驱动，不需要管道的气源、油路，方便使用。

在本发明中采用的丝杠方式，电动机经齿轮减速后，带动一对丝杠螺母。把电机的旋转运动变成直线运动，利用电动机正反转完成推杆动作。如通过各种杠杆、摇杆或连杆等机构可完成转动、摇动等复杂动作。通过改变杠杆力臂长度，可以增大或减小行程。本发明中采用的蜗轮蜗杆传动形式：电机齿轮上的蜗杆带动蜗轮转动，使蜗轮内的小丝杠作轴向移动，由连接板带动限位杆相应作轴向移动，至所需行程时，通过调节限位块压下行程开关断电，电动机停止运转(正反控制相同)。本发明中采用的齿轮传动形式：电机通过减速齿轮后带动安装于内管的小丝杠，带动与之连接一起的做轴向运行螺母，至所设定的行程时螺母触角压住限位开关断开电源，电机停止运动(反向与之相同)。本发明中采用的链轮方式，即带嵌齿式扣链齿的轮子，用以与节链环或缆索上节距准确的块体相啮合，与(滚子)链啮合以传递运动。

如图1所示，本发明提供的一种用于电动乘用车动力电池更换的移动式加电系统，包括一采用新能源的移动加电车(采用新能源的移动加电车，可以在城市内工作不受任何城市当地的车辆限行政策的影响，提高了车辆的使用效率)，其中，

移动加电车包括一厢体10，厢体10内包括：动力电池货架系统101、电池调度系统102、电池充电系统103和换电机器人104，其中，

动力电池货架系统101用于放置及锁定动力电池；

电池调度系统102用于将换电机器人104上的亏电电池移送到动力电池货架系统101上，并将动力电池货架系统101上满电电池移送到换电机器人104上；

电池充电系统103用于对动力电池货架系统101上亏电电池进行充电的控制；

换电机器人104用于将电动乘用车的底盘卸下的亏电电池移送到电池调度系统102上，并将电池调度系统102移动的满电电池传送到电动乘用车的底盘下部以供安装在车体底部；

移动加电车的厢体尾部外侧包括尾板105、举升装置106、尾板电动推杆107和自动伸缩坡板108，其中，

尾板105在尾板电动推杆107的驱动下向厢体尾部后侧的方向展开平放在地面后形成一平台，用于对平台上承载的电动乘用车进行定位后，更换电动乘用车的动力电池的控制；

举升装置106用于举升尾板105上承载的电动乘用车；

尾板电动推杆107用于展开、收起尾板105及举升装置106；(尾板展开由2个3级智能电动推杆完成，尾板电动推杆最大负荷1000kg，最大行程2000mm；尾板电动推杆的非工作状态长900～1000mm，尾板电动推杆的工作状态伸长至2000mm；尾板电动推杆的安装直径200～220mm，工作直径100～120mm)；以上尾板电动推杆尺寸的设置可以方便地将尾板展开收起。

自动伸缩坡板108用于使电动乘用车驶上尾板的平台。

移动加电车的厢体10，可以采用方钢骨架、铝板蒙皮及圆弧包角组合结构；厢体设置有采用型材立柱(提高厢体的刚性强度)，厢体前端两侧的两个立柱用4个角钢件连接，其外侧用圆包角型材连接，既美观又防腐；

厢体长度可以为5500～5700mm，宽度可以为2500～2550mm，高度可以为2500～2700mm(上述尺寸的设置为了符合车辆底盘的要求)；厢体底部有与车架连接的地板梁；厢体两个侧面安装卷帘门或对开门(用于移动加电车回到动力电池充电配送中心时，方便叉车取出动力电池)；厢体前板装有排风扇及窗(用于散热通风)以及外接电源插口/插座(标准可以为220V，方便使用外接电源和对外供电)；

进一步地，所述移动加电车还可包括一防护罩109，设置于厢体尾部最外侧，防护罩的材料为非金属材料制成；所述移动加电车的厢体底部还设置有千斤顶110。防护罩可以由碳纤维加树脂固化制成(即可由玻璃钢制成，或者工程塑料等材料制成等)，内外套装模具，保证防护罩的内外表面光滑。其中防护罩的整体厚度可以为小于等于500mm，防护罩的整体长度可以为小于等于3030mm，防护罩的壳体厚度为小于等于10mm，以上设置可以保证防护罩的强度且重量又不会过大，影响在移动加电车的使用。移动加电车的厢体底部设置的千斤顶，可以使车辆在换电过程中，车辆的后轮不承受重量，在换电过程中需要换电的电动乘用车和换电设备的重量很大，通过千斤顶可以确保车辆的后轮不会受到损害，其中千斤顶可以采用电动千斤顶和手动千斤顶的方式，电动千斤顶的方式会提高效率，节约换电过程的时间。

所述移动加电车还可进一步包括：移动加电车控制系统、车内消防系统和维修装置，其中，移动加电车控制系统用于与运营平台进行无线通信，通过无线通信或随车加装的离网大数据系统控制加电操作流程；车内消防系统包括干粉灭火器和/或灭火弹系统；维修装置用于对车辆进行维修的工具。

移动加电车控制系统可以通过无线通信模块与运营平台进行无线通信；可以通过WIFI等无线通信方式或随车加装的离网大数据系统控制加电操作流程；无线通信模块的通讯协议符合运营平台的标准通讯协议；无线通信模块与移动加电车的BMS和VCU相匹配，同时也与需要换电的电动乘用车的BMS和VCU相匹配。

车内消防系统可以包括在车厢前端货架底部两侧各设置1部干粉灭火器，和在车厢后端底部两侧各设置1部干粉灭火器；同时也可以在动力电池货架系统中加装灭火弹系统(提高灭火的效率和提升灭火的效果)；

维修装置可以包括：220V接线板及插头、确定工作范围的橡胶墩(塔)、铝合金折叠梯、工具箱和/或手电筒等维修工具，方便对移动加电车和电动乘用车进行维修。

如图2所示，本发明移动式加电系统的工作状态示意图，其中示出了需要进行更换动力电池的电动乘用车驶上尾板的平台的状态。

如图3所示，所述动力电池货架系统101的顶视图，可以包括框架1011、电池包电磁锁止装置1012、多个辊轮1013及辊轮驱动装置1014，其中，电动乘用车待换电池均存放于框架1011上，(如图4的动力电池货架系统101的立体侧视图所示，框架1011两侧预留出空间槽1015)，框架1011包括多个电池存放位，其中预留一个空位用于存放从电动乘用车上换下来的亏电电池；动力电池通过电池包电磁锁止装置1012设置的多个电磁吸盘的电磁吸合方式固定在框架上，当取用某块动力电池时，可单独对该动力电池进行解锁，之后由电池调度系统取下；辊轮1013的左右两侧均由链轮两两驱动，通过设置在辊轮左右两侧的驱动电机，驱动一套链轮从而使辊轮进行旋转运动，将辊轮上的动力电池进行相应移动。

动力电池货架系统101采用框架式结构，每层由3根纵梁和2根横梁相连，框架由型材焊接而成，型材的尺寸可以为50mm×50mm，提高了动力电池货架系统的框架的强度；框架两侧预留出空间槽，方便移动加电车回到动力电池充电配送中心时，堆垛机货叉对动力电池进行提取；

电动乘用车的待换电池均存放于框架上，框架可以包括六个电池存放位，其中五个存放位用于满电电池存放，一个空位用于存放从电动乘用车上换下来的亏电电池；

电池包电磁锁止装置可以是直径200mm的电磁吸盘，动力电池货架系统可以设置为多个(包括2个、3个或4个等，只要可以将动力电池固定在框架上即可，本发明对此不作限定)，通过电磁吸盘的电磁吸合方式将动力电池固定在框架上。采用电磁吸盘的电磁吸合方式固定动力电池的优点是不局限于某种特定形式的动力电池固定。当取用某块动力电池时，动力电池货架系统可单独对其解锁，之后由电池调度系统取下。

如图5所示，所述电池调度系统102可以包括托举平台1021和移动平台1022，托举平台1021包括多根导向柱10211和与导向柱平行设置的丝杠10212构成的框架结构，通过丝杠10212的驱动使托举平台1021沿导向柱10211做垂直运动，其中丝杠10212是通过电机驱动一对齿轮副进行运动；移动平台1022包括一框架10221和设置在该框架平面的多个辊轮10222，移动平台1022在托举平台1021的框架结构内，沿导轨1023向车体左右两侧方向运动，移动平台1022是通过电机驱动齿轮齿条或丝杠运动副进行运动，其中相邻的两个辊轮通10222过两两链轮驱动，链轮转动是通过电机驱动，驱动一套链轮从而使辊轮进行旋转运动，将辊轮上的动力电池进行相应移动。

电池调度系统的工作流程，包括：先接收换电机器人送来的亏电电池，送到动力电池货架系统的预定位置后，再接收动力电池货架系统传送的满电电池；其中托举平台移动到指定高度且移动平台运动到车体左右中间的待换电池位置，准备接收换电机器人送来的亏电电池；换电机器人将亏电电池与电池调度系统对接后，换电机器人和移动平台的辊轮运转，将亏电电池传送到移动平台上；托举平台和移动平台运转，将该亏电电池移动到动力电池货架系统的预留空电池的对接位置；启动动力电池货架系统和电池调度系统的辊轮，将亏电电池传送到动力电池货架系统的预留位置；启动托举平台和移动平台，移动到指定满电电池的动力电池货架系统对接位置；启动动力电池货架系统和电池调度系统的辊轮，将满电电池传送到移动平台；驱动托举平台及移动平台，将满电电池传送到换电机器人对接位置；启动准备好对接的换电机器人和电池调度系统的辊轮，将满电电池从移动平台传送到换电机器人平台上。

图5中电池调度系统102包括托举平台1021、4根导向柱10211、1或2根丝杠10212、移动平台1022和6个线轴承1024；电池调度系统6个柱体的每根两侧各有一立柱，保障立柱导向的作用，导向柱可以由无缝钢管制成；

如图6所示的电池调度系统102工作状态示意图，托举平台可在丝杠的驱动下，沿导向柱做垂直运动；丝杠运动是通过电机驱动一对齿轮副实现的；

移动平台可在托举平台的框架内，沿导轨做水平(车体左右)运动，它主要由辊轮机构和框架构成，辊轮机构由相邻的两个辊轮通过两两链轮驱动，而链轮转动是通过电机驱动实现；移动平台的运动是通过电机驱动齿轮齿条或丝杠运动副实现。

其中，如图6所示的电池调度系统102工作状态示意图，电池调度系统收到指令后，移动到待换电池的工装位置，待换电池锁紧机构解锁，动力电池货架系统和移动平台的辊轮开始驱动，动力电池D移动便从动力电池货架系统的框架上移动到电池调度系统的移动平台上；

电池调度系统载入待换电池后便移动到与换电机器人的对接位置，电池调度系统的移动平台、机器人平台的辊轮开始驱动，将动力电池D移送到换电机器人的工作平台上。

图7是电池充电系统103的立体示意图。如图8所示，所述电池充电系统103可以包括电池充电接口调整装置1031和交流充电装置(图7中未示出)，电池充电接口调整装置103包括各带有2个导向柱1033及2个线轴承1034的2个电动推杆(即X向电动推杆1031和Z向电动推杆1032)、框架结构1035、电源接插口1036和连接板1037，使电源接插口1036沿车辆前后方向和与地面垂直方向进行运动调整；交流充电装置还用于对动力电池进行监测、报警和断电。

电池充电接口调整装置的结构如图7所示：由2个电动推杆各带有2个导向柱和2个线轴承(各共4个)、框架结构、电源接插口、连接板(电动推杆的电机与被驱动件相连)等组成。电池充电接口调整装置具有双向调整功能：X向(车辆前后方向)和Z向(车辆高低方向)各调整距离约50mm；

交流充电装置的充电机的电压为交流式220V，功率为7.5kw。

如图9和图10所示，所述换电机器人104可以包括机器人移动平台1041、天轮1042及天轮驱动系统1043、地轮1044及地轮驱动系统1045、多个辊轮1046及辊轮驱动系统1047、行走机构锁止装置1048、动力电池锁止装置1049、剪刀叉举升机10410及举升机驱动系统10411与定位装置10412(图中未示出)，其中机器人移动平台在天轮及天轮驱动系统和地轮及地轮驱动系统的驱动下沿导轨方向做水平运动，机器人移动平台通过剪刀叉举升机及举升机驱动系统进行垂直运动，导轨包括天轨TG和地轨DG，天轨TG为天轮行走的在尾板底部安装的机器人移动平台的行走轨道，天轨TG即尾板上V型槽至尾板的一段距离的轨道，地轨DG为地轮行走的车厢内地板预定位置安装的机器人移动平台的轨道，地轨DG即尾板至电池调度系统的一段距离的轨道；天轮及天轮驱动系统包括设置在机器人移动平台两侧中部的4个传动中间轮10413、4个天轮、驱动电机与链轮及链条，机器人移动平台行走机构的驱动形式为4×4驱动，地轮及地轮驱动系统包括设置在机器人移动平台两侧下部的4个地轮、驱动电机与链轮及链条，机器人移动平台行走机构的驱动形式为4×4驱动；多个辊轮及辊轮驱动系统包括多个钢管、驱动电机、链轮及链条，多个辊轮设置在机器人移动平台上，用于将辊轮上的动力电池进行相应移动(辊轮驱动系统用于将所述机器人移动平台的底部位于辊轮上的动力电池进行相应移动，所述辊轮驱动系统包括驱动电机、链轮及链条，所述辊轮驱动系统是通过电机驱动链轮转动，两两链轮驱动相邻的两个辊轮，驱动一套链轮从而使辊轮进行旋转运动，将位于辊轮上的动力电池进行相应移动；辊轮为钢管，辊轮设置为逆时针旋转或顺时针旋转；其中，通过辊轮的逆时针旋转将所述换电机器人接收的动力电池移出机器人移动平台的框架，或者通过辊轮的顺时针旋转将所述换电机器人需要接收的动力电池移入机器人移动平台的框架)；行走机构锁止装置包括推拉式电磁铁推动推杆和U型杆涨开摩擦副；动力电池锁止装置包括多个电磁吸盘，通过电磁吸盘将动力电池固定在机器人移动平台上；剪刀叉举升机及举升机驱动系统包括双剪刀叉加一电动推杆驱动结构；定位装置可以包括光传感器和机器人移动平台上设置的定位销(定位销为弹性结构，可以确保插入动力电池时的准确定位，定位销与动力电池的底部的定位销孔相配合)。

换电机器人与电动乘用车的动力电池进行精准定位的工作流程，包括：所述换电机器人收到车内预停位置到尾板上需要换电的电动乘用车动力电池中心距离的信息后，解锁换电机器人行走机构锁止装置，并启动天轮及天轮驱动系统与地轮及地轮驱动系统，将机器人移动平台移动到电动乘用车下部的动力电池中心位置附近后，通过光传感器与动力电池进行精确定位，并通过剪刀叉举升机及举升机驱动系统将机器人移动平台上的定位销插入动力电池底部销孔，完成换电机器人与电动乘用车的动力电池的定位流程。

换电机器人由机器人移动平台、天轮及其驱动系统、地轮及其驱动系统、辊轮及其驱动系统、行走机构锁止装置、电池包锁止机构、剪刀叉举升及其驱动系统、定位装置等组成。

换电机器人天轨和地轨分别是：在车厢内地板预定位置上安装轨道(尾板至电池调度系统一段距离)---地轨、在尾板底部安装机器人行走轨道(V型槽至尾板一段距离)---天轨；

轨道断面：高90×宽50～60×料厚5，提高了轨道的强度；

机器人移动平台的机架可以由钣金15Mn、厚度5mm进行折弯、裁剪、焊接而成，提高了机架的强度；

天轮及其驱动系统由机器人2侧中部的4个传动中间轮、4个天轮、驱动电机、链轮及链条组成，机器人行走机构驱动形式4×4；

地轮及其驱动系统由机器人2侧下部的4个地轮、驱动电机、链轮及链条组成，机器人行走机构驱动形式4×4；

其中,机器人移动平台的立体框架两侧下部的4个地轮，与机器人移动平台的立体框架上部两侧的相应的4个天轮为非垂直线设置，即4个天轮构成的整体中心点比4个地轮构成的中心点靠近车厢尾部。这样结构的设置可以使机器人移动平台在从地轨过渡到天轨的运动过程中，4个天轮完全进入到天轨驱动时，两个靠后的地轮还在地轨上驱动，使过渡过程更加平稳，不会产生大的震动，提高了机器人移动平台在运动中的稳定性和可靠性，同时安全性大大增加；反正亦然(使机器人移动平台在从天轨过渡到地轨的运动过程中，4个地轮完全进入到地轨驱动时，两个靠后的天轮还在天轨上驱动)；具体地，换电机器人中天轮与相对应的地轮前后方向相差180mm，使得换电机器人在从车厢内预定停留位置行驶到车厢尾部时，天轮已进入天轨，而此时地轮还在地轨里，形成短时6轮驱动，使得换电机器人从车厢内到车厢外尾板行走非常平稳、可靠。

换电机器人通过齿轮齿条电池Y向对中结构，应用具有弹性的定位销将动力电池固定。

辊轮及其驱动系统由5个直径60mm无缝钢管、驱动电机、链轮及链条组成；

如图11所示，行走机构锁止装置1048由推拉式电磁铁推动推杆10481、U型杆涨开摩擦副10482构成，推拉式电磁铁推动推杆和U型杆涨开摩擦副设置在天轨上，通过推拉式电磁铁推动推杆推动U型杆涨开摩擦副控制在天轨上行走的机器人移动平台的位置的锁定。

电池包锁止机构可以由4个直径200mm的电磁吸盘构成；机器人剪刀叉举升及其驱动结构由双剪刀叉加一电动推杆驱动结构组成，举升高度在100至300mm；

光传感器可以采用红外对射传感器或非可见光对射传感器等(采用红外对射传感器的定位精度高，减少了换电机器人系统与电动乘用车车辆底盘的动力电池对接时的误差)，只要可以实现定位即可，本发明对此不限定。

如图12所示，所述尾板105的平台可以包括固定板架1051、轮距宽度调整板1052及轮距宽度调整驱动系统1053、动力电池锁紧装置1054及动力电池锁紧驱动系统1055、定位套T、用于放置电动乘用车前轮的V型槽1056和后轮调平装置1057，其中固定板架1051为承载需要进行更换动力电池D的电动乘用车的平台结构，轮距宽度调整板1052及轮距宽度调整驱动系统1053是设置在固定板架1051上可移动调整的框架结构，轮距宽度调整板1052设置于固定板架上方，轮距宽度导向驱动系统1053包括在轮距宽度调整板下设置的电机，电机通过链传动到轮距宽度调整板前端的丝杠螺旋机构，同时丝杠另一端再通过链传动到达轮距宽度调整板后端的丝杠螺旋机构，使轮距宽度调整板前后整体左右移动，适用不同轮距的调整操作；动力电池锁紧装置1054及动力电池锁紧驱动系统1055设置在尾板的平台上一L型支架上，X、Y和Z三个方向调整驱动各由一电动推杆完成；V型槽1056与后轮调平系统1057共同组成换电定位平台，用于为电动乘用车进行换电的定位操作，其中V型槽1056的支架的下部为换电机器人的天轨TG，V型槽1056下部设置有防尘罩，用于防止车辆后轮下部灰尘和/或泥水进入车厢内；后轮调平装置1057包括4排辊轮、支架及其滑轨、铰链、连接杆、推拉杆和电动推杆，其中电动推杆推动推拉杆，推起围绕铰链转动的连接杆，而连接杆与后轮调平装置的支架相连，支架沿上下运动的滑轨运动，使支架升高或降低。

在图13中，动力电池锁紧装置1054及动力电池锁紧驱动系统1055设置在尾板105的平台上一L型支架上，包括X、Y和Z向的电动推杆，使动力电池锁紧装置在X、Y和Z三个方向调整，以适应不同车型电动乘用车的更换动力电池的需求；动力电池锁紧装置1054包括解锁拨块10541和与解锁拨块连接的锁紧电动推杆10542，锁紧电动推杆推动解锁拨块完成解锁和锁紧动作；定位套T的形状与电动乘用车底盘上车体连接锁紧装置的定位柱的形状相配合，定位套T用于在更换和安装动力电池的过程中，确保动力电池锁紧装置和电动乘用车底盘上车体连接锁紧装置相互接触的位置，该定位套T内设置有位置传感器。

具体流程如下：X、Y和Z向的电动推杆使动力电池锁紧装置与需要更换动力电池的不同车型的电动乘用车的底盘上动力电池进行定位后，举升装置上升至车辆底部的动力电池下部后，动力电池锁紧装置上的定位套与车体连接锁紧装置上的定位柱配合在一起，举升装置继续上升，当触发位置传感器后，举升装置停止上升，接收到位置传感器触发信号后发指令给锁紧电动推杆，使解锁拨块推动滑块压缩弹性元件，达到预设行程时动力电池从车辆上解锁，此时举升装置下降，下降到预设行程时，完成车体连接锁紧装置与动力电池的分离；电动乘用车在尾板的平台上定位且亏电的动力电池被卸下后，换电机器人将满电的动力电池与换电举升平台对正后，举升装置上升至车辆底部的电池仓下部后，动力电池锁紧装置上的定位套与车体连接锁紧装置上的定位柱配合在一起，举升装置继续上升，当触发位置传感器后，举升装置停止上升，接收到位置传感器触发信号后发指令给锁紧电动推杆，驱动解锁拨块推动滑块压缩弹性元件，达到预设行程后举升装置继续上升，上升到预设行程时，动力电池完全进入车辆电池仓内，此时锁紧电动推杆执行复位，推动解锁拨块向远离滑块方向运动，滑块和支架组件上定块与动力电池上定位柱贴合在一起，完成车体连接锁紧装置与动力电池的接合。

在车辆底盘高度不够的情况下，为了顺利展开尾板，需要先将尾板提升预设高度(例如100mm或110mm等高度)，这样可以方便展开尾板，这时还可以通过一尾板提升装置来实现，尾板提升装置包括驱动电机加蜗轮蜗杆减速器、离合器(电磁离合器或摩擦离合器)、链轮传动机构、槽支架立柱结构和防尘罩，其中驱动电机加蜗轮蜗杆减速器安装在车厢后部下端，蜗轮蜗杆减速器输出端连接链轮结构，下部链轮结构中包括离合器，保证尾板从地面升高时脱开链轮传动，以防止蜗轮蜗杆减速器逆转，减速器速比可以为6～10；链条上固定有第一链条连接件和第二链条连接件，保证尾板的移动距离；V型槽支架、尾板铰链都连接在槽支架立柱上；V型槽下部设置有防尘罩，用于防止车辆后轮下部灰尘和/或泥水进入车厢内。其中尾板提升装置也可以通过电动推杆实现将尾板提升到预设高度。

固定板架可以由钣金15Mn、厚度5mm进行折弯、裁剪、焊接而成，提高了机架的强度；

轮距宽度调整板1052及轮距宽度调整驱动系统1053是在固定板架1051上可移动调整的框架结构，其驱动结构如图14所示；

轮距宽度调整板位于尾板固定板架上方，其驱动系统是左右各有一电机，电机通过链传动到调整板前端的丝杠螺旋机构，同时丝杠另一端再通过链传动到达调整板后端的丝杠螺旋机构，使调整板前后整体左右移动，从而达到调整不同轮距的要求；

V型槽1056用于放置电动乘用车的前轮，它与后轮调平系统1057共同组成换电定位平台，为电动乘用车换电提供基础保障，如图15所示；V型槽1056的支架10561下部设置有换电机器人的天轨，V型槽1056还设置有滚轮10562和轴承10563(滚轮10562可以使电动乘用车的前轮进入到V型槽后，由于滚轮的转动减少了轮胎的摩擦力，确保前轮卡在V型槽中)；为防止车辆后轮下部灰尘、泥水等脏污进入车厢内，在V型槽下部安装了防尘罩。

后轮调平装置1057可以由导向杆(图16中未示出)、4排辊轮10571、支架10572及其滑轨(图16中未示出)、铰链10573、连接杆10574、推拉杆10575、电推杆10576组成，如图16所示；其中，后轮调平装置在收到指令后，电动推杆推动推拉杆，推起围绕铰链转动的连接杆，而连接杆与调平结构的支架相连，支架沿上下运动的滑轨运动，最终达到升高50～80mm工作要求，从而达到动力电池水平的目的，为换电做好准备。

如图17所示，所述举升装置106设置于尾板105底部，所述举升装置106包括两个双剪刀叉结构1061、两个电动推杆1062、上部支架1063、下部支架1064和防尘(雨)罩1065，其中举升装置启动后，启动尾板落地驱动链轮的离合器，使链轮与蜗轮蜗杆减速器脱开，举升装置使尾板的平台上固定板架升高到预设高度。举升装置升高765mm，使尾板(电动乘用车的换电工作)平面距地高1400mm，方便换电的操作。

如图18所示，自动伸缩坡板108设置在厢体尾部最外侧，自动伸缩坡板包括安装在尾板底部举升结构底板上的铰链1081和底部带滚轮1082结构的框架平板结构1083，图18中防护罩109设置于厢体尾部最外侧；自动伸缩坡板工作时与地面的倾斜角是大于0度且小于15度，自动伸缩坡板的长度小于3000mm。

优选方式，自动伸缩坡板工作时与地面的倾斜角是10度，其长度为2840mm，该倾斜角和自动伸缩坡板的长度方便电动乘用车驶上尾板的平台，且该自动伸缩坡板的长度适应安装在移动加电车上。

如图19所示，尾板电动推杆107可以包括2个3级电动推杆。

本发明的移动加电车的换电工作流程，包括：

准备工作：移动加电车的控制系统启动车辆后端两侧下部的电动千斤顶电机，使移动加电车后轮轮胎不负重；控制系统控制尾板电动推杆，自动伸缩坡板安装到位，与此同时尾板电动推杆将尾板展平，提升链条将尾板放置地面，设置在尾板的行程开关与编码器共同判断其落地状态；电动乘用车的用户刷卡，读卡机获取电动乘用车的车辆信息、动力电池包信息，并通过蓝牙无线通信系统将用户(车辆、电池包)信息传送到公司运营平台和控制器，在得到公司许可后，蓝牙无线系统将信息传递到控制系统，确认尾板导向板宽度、电池包型号及其车厢内满电电池位置；控制系统通过总线发送到尾板电机，以调整导向板宽度，同时安装在导向板两侧的接近开关与编码器共同确认宽度；确认完毕后，控制系统通过无线系统发送到人工控制面板，专业服务人员将电动乘用车开上尾板的平台，并将电动乘用车的前轮驶入尾板的V型槽；控制系统启动尾板的举升装置，使其升高，此时链条传动装置通过离合器断开动力传输，达到尾板工作面距地1400mm高度；另外通过红外对射开关确认尾板后部与前部处在同一水平面内，确保车辆底盘调平；

换电过程：

取下亏电电池：控制系统确定车辆水平，将信号发送至人工控制面板，同时另一位服务人员通过目测，双重确认，加电车内服务人员按下换电按钮，激活电动乘用车的控制器，使控制系统与电动乘用车的控制器握手通讯；控制系统根据电动乘用车的前轮定位，启动换电机器人行走系统，通过天轨和地轨使机器人由车内预停位置行驶到加电车下部，定位电动乘用车的底部动力电池的中心，制动锁止换电机器人；控制系统启动机器人的举升结构达到预定位置，解锁机构将电动乘用车的亏电电池包取下；换电机器人上的二维码扫描仪扫描亏电电池的二维码，确认电池包身份；

取放、更换动力电池：换电机器人降下其举升结构到指定位置，锁止电池包，解锁机器人行走系统的制动装置，控制系统启动机器人行走系统，通过天轨和地轨使其到车厢内预定位置，同时电池调度系统运行到指定位置；

控制系统启动电池调度系统与换电机器人各自的辊轮机构，亏电电池通过辊轮机构到达电池调度系统平台(动力电池刚刚完全放置在平台时，设置在电池调度系统平台前面行程开关，用于运动机构停止的判断依据)；

控制系统通过平台确认开关(或电池包锁止的电磁铁状态)，判断空闲动力电池货架位置，启动电池调度系统行走机构，使其到达指定位置通过其辊轮和动力电池货架辊轮机构，将亏电电池传送到动力电池货架指定位置(动力电池货架的确认采用红外对射开关，控制系统通过确认次数，结合电机编码器，双重确认动力电池货架高度)；

控制系统启动动力电池货架对中及充电机构，对亏电电池充电(充电插头通过漫反射开关确定动力电池宽度、高度，并结合电池包信息，计算出动力电池插接件位置，予以定位)；

电池调度系统根据控制系统的指令，到达指定位置，通过其辊轮和动力电池货架辊轮机构，将满电电池传送到电池调度平台；

电池调度系统到达指定位置，通过其辊轮和换电机器人辊轮机构，将满电电池传送到机器人平台(电池调度系统平台与换电机器人利用红外对射开关进行调平。换电机器人用行程开关控制动力电池的运动位置，且通过动力电池的垂直方向上加紧结构使动力电池横向居中。根据定位销与动力电池的距离设置的漫反射开关，控制动力电池顺向运动，当扫描不到动力电池时停止运动，定位销弹出，完成机械锁止动力电池)，最后电池调度系统运动到预定位置；

安装满电电池：换电机器人携带满电电池通过天轨和地轨再次从车内行驶到电动乘用车下部，再次通过电动乘用车前轮定位，控制系统将换电机器人与电动乘用车的电池仓精确定位，锁止换电机器人，并启动机器人举升结构，将满电电池升到位，最后启动电池包锁紧机构锁紧动力电池；

换电机器人降下举升结构，电池包锁紧机构复位，解锁机器人行走机构的锁止装置，通过天轨和地轨回到车内指定的预停位置，最后锁止其行走机构。

服务人员将电动乘用车驶下尾板，并交给用户，用户最终驾驶电动乘用车离开。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种用于电动乘用车动力电池更换的移动式加电系统，其特征在于，包括一采用新能源的移动加电车，其中，

移动加电车包括一厢体，厢体内包括：动力电池货架系统、电池调度系统、电池充电系统和换电机器人，移动加电车的厢体长度为5500～5700mm，宽度为2500～2550mm，高度为2500～2700mm，其中，

动力电池货架系统用于放置及锁定动力电池；

电池调度系统用于将换电机器人上的亏电电池移送到动力电池货架系统上，并将动力电池货架系统上满电电池移送到换电机器人上；

电池充电系统用于对动力电池货架系统上亏电电池进行充电的控制；

换电机器人用于将电动乘用车的底盘卸下的亏电电池移送到电池调度系统上，并将电池调度系统移动的满电电池传送到电动乘用车的底盘下部以供安装在电动乘用车的车体底部；

移动加电车的厢体尾部外侧包括尾板、举升装置、尾板电动推杆和自动伸缩坡板，其中，

尾板在尾板电动推杆的驱动下向厢体尾部后侧的方向展开平放在地面后形成一平台，用于对平台上承载的电动乘用车进行定位后，更换电动乘用车的动力电池的控制；

举升装置用于举升尾板上承载的电动乘用车；

尾板电动推杆用于展开、收起尾板及举升装置；

自动伸缩坡板用于使电动乘用车驶上尾板的平台。

2.如权利要求1所述的移动式加电系统，其特征在于，

所述动力电池货架系统，包括框架、电池包电磁锁止装置、多个辊轮及辊轮驱动装置，其中，电动乘用车待换电池均存放于框架上，框架两侧预留出空间槽，框架包括多个电池存放位，其中预留一个空位用于存放从电动乘用车上换下来的亏电电池；动力电池通过电池包电磁锁止装置中多个电磁吸盘的电磁吸合方式固定在框架上，当取用某块动力电池时，可单独对该动力电池进行解锁，之后由电池调度系统取下；辊轮的左右两侧均由链轮两两驱动，通过设置在辊轮左右两侧的驱动电机，驱动一套链轮从而使辊轮进行旋转运动，将辊轮上的动力电池进行相应移动。

3.如权利要求2所述的移动式加电系统，其特征在于，

所述电池调度系统包括托举平台和移动平台，托举平台包括多根导向柱和与导向柱平行设置的丝杠构成的框架结构，通过丝杠的驱动使托举平台沿导向柱做垂直运动，其中丝杠是通过电机驱动一对齿轮副进行运动；移动平台包括一框架和设置在该框架平面的多个辊轮，移动平台在托举平台的框架结构内，沿导轨向车体左右两侧方向运动，移动平台是通过电机驱动齿轮齿条或丝杠运动副进行运动，其中相邻的两个辊轮通过两两链轮驱动，链轮转动是通过电机驱动，驱动一套链轮从而使辊轮进行旋转运动，将辊轮上的动力电池进行相应移动；

其中，所述托举平台移动到指定高度且移动平台运动到车体左右中间的待换电池位置，准备接收换电机器人送来的亏电电池；换电机器人将亏电电池与电池调度系统对接后，换电机器人和移动平台的辊轮运转，将亏电电池传送到移动平台上；托举平台和移动平台运转，将该亏电电池移动到动力电池货架系统的预留空电池的对接位置；启动动力电池货架系统和电池调度系统的辊轮，将亏电电池传送到动力电池货架系统的预留位置；启动托举平台和移动平台，移动到指定满电电池的动力电池货架系统对接位置；启动动力电池货架系统和电池调度系统的辊轮，将满电电池传送到移动平台；驱动托举平台及移动平台，将满电电池传送到换电机器人对接位置；启动准备好对接的换电机器人和电池调度系统的辊轮，将满电电池从移动平台传送到换电机器人平台上。

4.如权利要求3所述的移动式加电系统，其特征在于，

所述电池充电系统包括电池充电接口调整装置和交流充电装置，电池充电接口调整装置包括各带有2个导向柱及2个线轴承的2个电动推杆、框架结构、电源接插口和连接板，使电源接插口沿车辆前后方向和与地面垂直方向进行运动调整后，与需要充电的动力电池进行连接；交流充电装置还用于对动力电池进行监测、报警和断电。

5.如权利要求4所述的移动式加电系统，其特征在于，

所述换电机器人包括机器人移动平台、天轮及天轮驱动系统、地轮及地轮驱动系统、多个辊轮及辊轮驱动系统、行走机构锁止装置、动力电池锁止装置、剪刀叉举升机及举升机驱动系统与定位装置，其中机器人移动平台在天轮及天轮驱动系统和地轮及地轮驱动系统的驱动下沿导轨方向做水平运动，机器人移动平台通过剪刀叉举升机及举升机驱动系统进行垂直运动，导轨包括天轨和地轨，天轨为天轮行走的在尾板底部安装的机器人移动平台的行走轨道，天轨即尾板上V型槽至尾板的一段距离的轨道，地轨为地轮行走的车厢内地板预定位置安装的机器人移动平台的轨道，地轨即尾板至电池调度系统的一段距离的轨道；天轮及天轮驱动系统包括设置在机器人移动平台两侧中部的4个传动中间轮、4个天轮、驱动电机与链轮及链条，机器人移动平台行走机构的驱动形式为4×4驱动，地轮及地轮驱动系统包括设置在机器人移动平台两侧下部的4个地轮、驱动电机与链轮及链条，机器人移动平台行走机构的驱动形式为4×4驱动；多个辊轮及辊轮驱动系统包括多个钢管、驱动电机、链轮及链条，多个辊轮设置在机器人移动平台上，用于将辊轮上的动力电池进行相应移动；行走机构锁止装置包括推拉式电磁铁推动推杆和U型杆涨开摩擦副；动力电池锁止装置包括多个电磁吸盘，通过电磁吸盘将动力电池固定在机器人移动平台上；剪刀叉举升机及举升机驱动系统包括双剪刀叉加一电动推杆驱动结构；定位装置包括光传感器和机器人移动平台上设置的定位销；

其中，所述换电机器人收到车内预停位置到尾板上需要换电的电动乘用车动力电池中心距离的信息后，解锁换电机器人行走机构锁止装置，并启动天轮及天轮驱动系统与地轮及地轮驱动系统，将机器人移动平台移动到电动乘用车下部的动力电池中心位置附近后，通过光传感器与动力电池进行精确定位，并通过剪刀叉举升机及举升机驱动系统将机器人移动平台上的定位销插入动力电池底部的定位销孔，完成换电机器人与电动乘用车的动力电池的定位流程。

6.如权利要求5所述的移动式加电系统，其特征在于，

所述尾板的平台包括固定板架、轮距宽度调整板及轮距宽度调整驱动系统、动力电池锁紧装置及动力电池锁紧驱动系统、用于放置电动乘用车前轮的V型槽和后轮调平装置，其中固定板架为承载需要进行更换动力电池的电动乘用车的平台结构，轮距宽度调整板及轮距宽度调整驱动系统是设置在固定板架上可移动调整的框架结构，轮距宽度调整板设置于固定板架上方，轮距宽度导向驱动系统包括在轮距宽度调整板下设置的电机，电机通过链传动到轮距宽度调整板前端的丝杠螺旋机构，同时丝杠另一端再通过链传动到达轮距宽度调整板后端的丝杠螺旋机构，使轮距宽度调整板前后整体左右移动，适用不同轮距的调整操作；动力电池锁紧装置及动力电池锁紧驱动系统设置在尾板的平台上一L型支架上，X、Y和Z三个方向调整驱动各由一电动推杆完成；V型槽与后轮调平系统共同组成换电定位平台，用于为电动乘用车进行换电的定位操作，其中V型槽的支架下部为换电机器人的天轨，V型槽下部设置有防尘罩，用于防止车辆后轮下部灰尘和/或泥水进入车厢内；后轮调平装置包括4排辊轮、支架及其滑轨、铰链、连接杆、推拉杆和电动推杆，其中电动推杆推动推拉杆，推起围绕铰链转动的连接杆，而连接杆与后轮调平装置的支架相连，支架沿上下运动的滑轨运动，使支架升高或降低。

7.如权利要求6所述的移动式加电系统，其特征在于，

所述举升装置设置于尾板底部，所述举升装置包括两个双剪刀叉结构、两个电动推杆、上下部支架和防尘罩，其中举升装置的电动推杆推动双剪刀叉结构使尾板的平台上固定板架升高到预设高度。

8.如权利要求6所述的移动式加电系统，其特征在于，

所述自动伸缩坡板设置在厢体尾部最外侧，包括安装在尾板底部举升结构底板上的铰链和底部带滚轮结构的框架平板结构，自动伸缩坡板工作时与地面的倾斜角是大于0度且小于15度，自动伸缩坡板的长度小于3000mm。

9.如权利要求6所述的移动式加电系统，其特征在于，

所述移动加电车还包括一防护罩，设置于厢体尾部最外侧，防护罩的材料为非金属材料制成；所述移动加电车的厢体底部还设置有千斤顶。

10.如权利要求6所述的移动式加电系统，其特征在于，

所述移动加电车进一步包括：移动加电车控制系统、车内消防系统和维修装置，其中，移动加电车控制系统用于与运营平台进行无线通信，通过无线通信或随车加装的离网大数据系统控制加电操作流程；车内消防系统包括干粉灭火器和/或灭火弹系统；维修装置包括对车辆进行维修的工具。