CN108058683A - 一种伸出机构、电池转运装置及车载动力电池快换系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种伸出机构，包括：安装座、传动机构、导轨连接机构、驱动机构；传动机构设置在安装座上；导轨连接机构可移动设置在安装座上，与传动机构连接，并沿传动机构传送方向延伸；驱动机构通过传动轴与传动机构连接设置，传动机构运转带动导轨连接机构沿安装座表面移动。本发明提供的一种伸出机构，能够自动检测伸出状况，实现伸出功能。

Description

一种伸出机构、电池转运装置及车载动力电池快换系统

技术领域

本发明涉及一种机构、电池转运装置及车载动力电池快换系统。

背景技术

电动车电池快速换电过程中，需要将待充电的电池取下放到充电架上，同时再将已充好电的电池换到电动汽车上。此时，需要用到伸出机构取放电池，取放其他物品时也需要使用机构。为了将电池摆放在充电架更远处，需要尽可能地伸展出去。

以往采用这样的机构采用的是德国制造的推出机构，主要采用齿轮变速箱机构，然而该机构一方面价格非常昂贵，另一方面机构很复杂，此前设计的双推出摆放机构为单侧机构。随着电动汽车换电系统的发展，进行更换的电池越来越多，需要新的机构来提高好的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种伸出机构，能够自动检测伸出状况，实现伸出功能。

本发明的一种机构，包括：

安装座，用于提供安装的基座；

传动机构，安装在所述安装座上；

导轨连接机构，可移动地安装在所述安装座上，与所述传动机构连接；

驱动机构，与所述传动机构连接，用于驱动所述传动机构运转，所述传动机构运转带动所述导轨连接机构沿所述安装座表面移动。

优选地，所述传动机构包括：

同步带主动轮和从动轮，相对设置在导轨连接机构移动的路径上，所述同步带主动轮与所述驱动机构啮合，所述从动轮设置在所述安装座上；

双面同步带，所述双面同步带的两面均设有齿条或齿槽，所述双面同步带围绕在所述同步带主动轮和从动轮外围并与所述同步带主动轮和从动轮啮合，所述驱动机构驱动同步带主动轮转动，所述同步带主动轮带动所述双面同步带转动。

优选地，所述传动机构还包括张紧端，与所述从动轮连接，用于调节所述双面同步带松弛度。

优选地，所述传动机构还包括上顶板，所述上顶板设置在所述双面同步带的上下两层带之间。

优选地，所述导轨连接机构包括：

外导轨，通过导轨安装座安装在所述安装座上；

一级伸出部件，可移动设置在所述外导轨内，所述一级伸出部件与所述传动机构啮合，所述驱动机构驱动所述传动机构运转，并带动与之啮合的一级伸出部件沿所述外导轨水平伸出。

优选地，所述导轨连接机构还包括：

内导轨，安装在所述一级伸出部件内；

二级伸出部件，可移动置在内导轨内；

牵引机构，安装在所述一级伸出机构上，并与所述二级伸出部件连接，用于驱动所述二级伸出部件沿所述一级伸出部件的伸出方向移动。

优选地，所述牵引机构包括：链条和链轮，所述链轮可转动安装在所述一级伸出部件的伸出前端上，所述链条的一端固定在所述二级伸出部件的伸出末端上，另一端绕过所述链轮并固定在所述一级伸出部件的伸出末端下方的安装座上。

优选地，所述牵引机构包括：齿条和齿轮，所述齿轮可转动安装在所述一级伸出部件上，所述齿条固定在所述二级伸出部件上。

优选地，所述伸出机构还包括检测装置，包括检测部和待检测部，所述检测部在所述导轨连接机构下方的安装座上，所述待检测部设置在所述导轨连接机构上。

优选地，所述检测部包括：原点检测开关、到位检测开关、限位检测开关中的至少一个，所述检测开关为光电开关。

优选地，所述到位检测开关与所述原点检测开关的距离为导轨连接机构伸出总长度的一半；所述限位检测开关与原点检测开关的距离大于导轨连接机构实际伸出总长度的一半并小于导轨连接机构理论上伸出总长度的一半。

优选地，所述待检测部为铁块，设置在所述导轨连接机构的底部。优选地，所述驱动机构包括：

电机；

双输出轴减速机，与所述电机连接设置，用于控制所述电机的输出能源；

传动轴，与所述双输出轴减速机连接安装，所述双输出轴减速机驱动所述传动轴转动，所述传动轴与所述传动机构转动连接带动所述传动机构运转。

优选地，所述传动机构和导轨连接机构包括相互平行设置的两组机构，分别设置所述安装座上，所述驱动机构同时驱动传动轴并带动所述两组传动机构同步运转。

本发明还包括一种电池转运装置，包括：

支架；

行走机构，设置在所述支架底部，驱动所述支架水平往复移动；

架体，在高度方向可移动设置在所述支架上；

提升机构，设置在所述支架上，驱动所述架体高度方向移动；

所述架体上还设置有前述的任一机构。

本发明还包括一种快换系统，包括：

电池架，用于摆放为电动汽车使用的替换电池，和由电动汽车上更换下来的待充电池；

换电移动平台，用于将电动汽车上的待充电池取下并运送给电池转运装置，同时可由电池转运装置处接收替换电池并安装到电动汽车上；

还包括前述的电池转运装置。

本发明的优点在于，提供一种伸出机构、一种电池转运装置和一种乘用车换电系统，由电机提供动力源至传动轴，动力由传动轴-同步带轮-双面同步-齿板-链条装置最终实现一级或两级动作，能实现两组同步等距伸出、缩回功能，并且具有机构、控制简单，运行平稳等特点，并且整个伸出情况都可进行自动检测。

附图说明

图1本发明的快换系统结构示意图；

图2本发明的电池转运装置结构示意图

图3本发明的伸出机构结构示意图；

图4本发明伸出机构的侧视图；

图5本发明中传动机构结构示意图；

图6本发明实施例一中导轨连接机构结构示意图；

图7本发明实施例二中导轨连接机构结构示意图

图8本发明实施例二中牵引机构结构示意图；

图9本发明实施例二中导轨连接机构伸出的状态结构示意图；

图10本发明中驱动机构结构示意图；

图11本发明实施例三中驱动机构结构示意图；

图12本发明实施例三中带有检测装置的检测部的安装座结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一个实施方式的快换系统100一般性地包括电池架101、电池转运装置102和换电移动平台103。

该电池架101用于摆放为电动汽车105使用替换电池，和由电动汽车105上更换下来的待充电池；包括由框架构成的多个摆放层。

该换电移动平台103用于将电动汽车105上的待充电池取下并运送给电池转运装置102，同时可由电池转运装置102处接收替换电池104并安装到电动汽车105上；包括可行走且能够托举电池104升降的举升装置，以及安装在举升装置上用于自动取下电动汽车105上的待充电池，或自动将替换电池安装至电动汽车105上的电池安装部。

该电池转运装置102用于将换电移动平台103更换下来的待充电池放入电池架101，同时由电池架101上取下替换电池放在换电移动平台103上；该电池转运装置102通过轨道实现相对电池架101水平方向和垂直方向上的移动，其包括可伸出的用于取放电池104的伸缩架。

工作时，电池架、电池转运装置和换电移动平台构成一个完整的电动汽车自动电池快换系统，可以为多辆电动汽车实现流水线电池快换作业。更换时，只要电动汽车停在指定位置处，即可在五至十分钟内完成电池自动更换，整个更换过程完全不需要人工干预，可减少劳动强度，并大大提高了更换效率。

如图2所示，电池转运装置102包括：支架1021、行走机构1022、架体1023、提升机构1024和伸出机构1025；支架1021安装在地面上，具有垂直方向的滑动轨道，行走机构1022设置在支架1021底部，驱动支架1021在地面上水平往复移动；架体1023在可移动设置在支架1021的滑动轨道上；提升机构1024设置在支架1021上，提升机构1024包括驱动电机以及传动链条，传动链条与架体1023连接，驱动电机驱动传动链条在垂直方向上运动，从而带动架体沿支架的轨道滑动，伸出机构1025设置在架体1024内，可伸向电池架101取出和摆放电池。

如图3和4所示,本发明的一种伸出机构1025，包括：安装座1、传动机构2、导轨连接机构3、驱动机构4；传动机构2设置在安装座1上；导轨连接机构3可移动设置在安装座1上，与传动机构2连接，并沿传动机构2传送方向延伸；驱动机构4通过传动轴42与传动机构2连接设置，传动机构2运转带动导轨连接机构3沿安装座1表面移动。另外，还包括检测装置5，包括检测部51和待检测部52，检测部51设置在导轨连接机构下方的安装座上，待检测部52设置在导轨连接机构上。

如图5所示，传动机构2包括：同步带主动轮21、从动轮22和双面同步带23；同步带主动轮21和从动轮22，相对设置在导轨连接机构3移动的路径上，同步带主动轮21与驱动机构4啮合，从动轮22设置在安装座1上；双面同步带23的两面均设有齿条或齿槽，双面同步带23围绕在同步带主动轮21和从动轮22外围并与同步带主动轮21和从动轮22啮合，驱动机构4驱动同步带主动轮21转动，同步带主动轮21带动双面同步带21转动。此外，传动机构2还包括张紧端25，与从动轮21连接，用于调节双面同步带23松弛度；上顶板24设置在双面同步带23的上下两层带之间，有效的使同步带主动轮21和从动轮22两侧的双面同步带23分离同时对支撑双面同步带23起到支撑作用防止因重力作用下垂；传动机构2还可以包括耐磨板26，设置在上顶板24上，用于保护双面同步带减少磨损。

如图10所示，驱动机构4包括：电机41、传动轴42、双输出轴减速机43；双输出轴减速机43与电机41连接设置，用于控制电机41的输出能源；传动轴42与双输出轴减速机43连接安装，双输出轴减速机43驱动传动轴42转动。驱动机构4中电机41驱动双输出轴减速机43，双输出轴减速机43通过电机减速机安装板11安装在安装座1上，传动轴42的一端通过连接法兰44与双输出轴减速机43连接，传动轴42另一端通过弹性联轴器45连接同步带主动轮21。

实施例一中，如图6所示，导轨连接机构3包括：外导轨31、一级伸出部件32和齿板35；外导轨31为相对设置的两个导轨，并通过相对设置的导轨安装座安装在安装座上，该外导轨31具有相对的滑槽；一级伸出部件32可移动设置在外导轨31内，一级伸出部具有可在该滑槽内滑动的滑块37，一级伸出部32底部设有齿板35，该齿板35与双面同步带啮合，一级伸出部件32在传动机构2带动下沿外导轨31的滑槽运动。外导轨31通过螺栓固定在导轨安装座上，齿板35与一级伸出部件32也通过螺栓固定连接。外导轨31和一级伸出部件32之间的滑块37可以减小一级伸出部件32在外导轨31内滑动时的阻力并降低滑动时的磨损。

实施例二中，如图7所示，导轨连接机构3除了包括：外导轨31、一级伸出部件32和齿板35，还包括：内导轨33和二级伸出部件34；内导轨设置在一级伸出部件内相对的两面，并具有供二级伸出部件34滑动的滑槽，二级伸出部件34通过其表面的滑块在该滑槽内滑动，二级伸出部件34在牵引机构36驱动下沿一级伸出部件32伸出方向继续沿内导轨33的滑槽伸出；内导轨33通过螺栓固定在一级伸出部件32内，内导轨33和二级伸出部件34之间的滑块37可以减小二级伸出部件34在内导轨33内滑动时的阻力并降低滑动时的磨损。

如图8所示，实施例2中导轨连接机构3中的牵引机构36包括：链条361和链轮362，链轮362安装在一级伸出部件32的伸出前端，链条361的一端通过固定座固定在二级伸出部件34的伸出末端上，另一端绕过链轮362固定在位于一级伸出部件32伸出末端下方的安装座1上，当驱动机构驱动一级伸出部件32伸出时，一级伸出部件32带动链轮362朝一级伸出部件32伸出方向转动，由于链条361的一端固定在安装座上，链轮362带动固定在二级伸出部件伸出末端上的链条运动，该运动方向与一级伸出部件32的伸出方向相同，这样，二级伸出部件34在链条的拉动下沿内导轨水平伸出。链轮362包括有外轮、隔套、卡簧和链轮轴，隔套、卡簧分别设置在外轮和链轮轴之间，使外轮转动时，外轮和链轮轴之间具有缓冲性并防止外轮和链轮轴之间摩擦。

牵引机构36也可以为齿条和齿轮的组合，齿条代替链条，齿轮代替链轮，齿轮可转动安装在一级伸出部件32上，齿条固定在二级伸出部件34上，当一级伸出部件32伸出时，齿轮推动齿条带动二级伸出部件34同步伸出。

图9所示，导轨连接机构二级伸出部件34伸出的状态结构示意图。

实施例三中，为了承载面积较大或重量较大的部件，可以在安装座上同时设置两组传动机构2和导轨连接机构3，两组导轨连接机构相互平行设置，驱动机构通过两组传动机构分别驱动该导轨连接机构。

如图11所示，本实施例中驱动机构4的双输出轴减速机43驱动两个传动轴42带动从而带动两组传动机构转动。驱动机构4中电机41驱动双输出轴减速机43，双输出轴减速机43通过电机减速机安装板11安装在安装座1上，传动轴42的一端通过连接法兰44与双输出轴减速机43连接，传动轴42另一端通过弹性联轴器45连接同步带主动轮21。两组传动轴42、连接法兰44和弹性联轴器45对称设置在双输出轴减速机43两侧。双输出轴减速机43的采用使电机41作用在两个传动轴42上的输出动力能源一致，从而确保A端和B端的传动机构2和导轨连接机构3运动的一致性，最终保证了机构同步伸出、平稳取出电池包。

实施例三中具体实现两级的过程为：电机41通过双输出轴减速机43调控输送能量以稳定驱动传动轴42转动，传动轴42转动带动A端和B端同步带主动轮21同时转动，与A端和B端同步带主动轮21啮合的双面同步带23跟随转动，带动啮合在双面同步带23上的齿板移动，从而一级伸出部件32伸出，在一级伸出部件32伸出同时牵引机构36带动二级伸出部件34同步同向伸出，从而实现A、B两端同时实现二级同步伸出。

如图12所示，检测部51包括：原点检测开关511、到位检测开关512、限位检测开关513，都为光电开关；原点检测开关511安装在安装座1上；到位检测开关512安装在安装座1上，距离原点检测开关511的距离为导轨连接机构3伸出总长度的一半；限位检测开关513安装在安装座1上，距离原点检测开关511的距离大于导轨连接机构3伸出总长度的一半，小于导轨连接机构3理论上伸出总长度的一半，避免导轨连接机构3过度伸出。这里导轨连接机构3伸出总长度为导轨连接机构3实际伸出的物理长度，可直接测量得到；而导轨连接机构3理论上伸出总长度是根据电机41的转数通过理论计算求的导轨连接机构3理论上伸出总长度。

如图6和7所示，待检测部52为可被上述检测开关感应到的部件，如铁块，设置在一级伸出部件32的底部。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种伸出机构，其特征在于，包括：

安装座，用于提供安装的基座；

传动机构，安装在所述安装座上；

导轨连接机构，可移动地安装在所述安装座上，与所述传动机构连接；

驱动机构，与所述传动机构连接，用于驱动所述传动机构运转，所述传动机构运转带动所述导轨连接机构沿所述安装座表面移动。

2.根据权利要求1所述的伸出机构，其特征在于，所述传动机构包括：

同步带主动轮和从动轮，相对设置在导轨连接机构移动的路径上，所述同步带主动轮与所述驱动机构啮合，所述从动轮设置在所述安装座上；

双面同步带，所述双面同步带的两面均设有齿条或齿槽，所述双面同步带围绕在所述同步带主动轮和从动轮外围并与所述同步带主动轮和从动轮啮合，所述驱动机构驱动同步带主动轮转动，所述同步带主动轮带动所述双面同步带转动。

3.根据权利要求2所述的伸出机构，其特征在于，所述传动机构还包括张紧端，与所述从动轮连接，用于调节所述双面同步带松弛度。

4.根据权利要求2所述的伸出机构，其特征在于，所述传动机构还包括上顶板，所述上顶板设置在所述双面同步带的上下两层带之间。

5.根据权利要求1所述的伸出机构，其特征在于，所述导轨连接机构包括：

外导轨，通过导轨安装座安装在所述安装座上；

一级伸出部件，可移动设置在所述外导轨内，所述一级伸出部件与所述传动机构啮合，所述驱动机构驱动所述传动机构运转，并带动与之啮合的一级伸出部件沿所述外导轨水平伸出。

6.根据权利要求5所述的伸出机构，其特征在于，所述导轨连接机构还包括：

内导轨，安装在所述一级伸出部件内；

二级伸出部件，可移动置在内导轨内；

牵引机构，安装在所述一级伸出机构上，并与所述二级伸出部件连接，用于驱动所述二级伸出部件沿所述一级伸出部件的伸出方向移动。

7.根据权利要求6所述的伸出机构，其特征在于，所述牵引机构包括：链条和链轮，所述链轮可转动安装在所述一级伸出部件的伸出前端上，所述链条的一端固定在所述二级伸出部件的伸出末端上，另一端绕过所述链轮并固定在所述一级伸出部件的伸出末端下方的安装座上。

8.根据权利要求6所述的伸出机构，其特征在于，所述牵引机构包括：齿条和齿轮，所述齿轮可转动安装在所述一级伸出部件上，所述齿条固定在所述二级伸出部件上。

9.根据权利要求1所述的伸出机构，其特征在于，

所述伸出机构还包括检测装置，包括检测部和待检测部，所述检测部在所述导轨连接机构下方的安装座上，所述待检测部设置在所述导轨连接机构上。

10.根据权利要求9所述的伸出机构，其特征在于，所述检测部包括：原点检测开关、到位检测开关、限位检测开关中的至少一个，所述检测开关为光电开关。

11.根据权利要求10所述的伸出机构，其特征在于，所述到位检测开关与所述原点检测开关的距离为导轨连接机构伸出总长度的一半；所述限位检测开关与原点检测开关的距离大于导轨连接机构实际伸出总长度的一半并小于导轨连接机构理论上伸出总长度的一半。

12.根据权利要求9所述的伸出机构，其特征在于，

所述待检测部为铁块，设置在所述导轨连接机构的底部。

13.根据权利要求1所述的伸出机构，其特征在于，所述驱动机构包括：

电机；

双输出轴减速机，与所述电机连接设置，用于控制所述电机的输出能源；

传动轴，与所述双输出轴减速机连接安装，所述双输出轴减速机驱动所述传动轴转动，所述传动轴与所述传动机构转动连接带动所述传动机构运转。

14.根据权利要求1所述的伸出机构，其特征在于，所述传动机构和导轨连接机构包括相互平行设置的两组机构，分别设置所述安装座上，所述驱动机构同时驱动传动轴并带动所述两组传动机构同步运转。

15.一种电池转运装置，其特征在于，包括：

支架；

行走机构，设置在所述支架底部，驱动所述支架水平往复移动；

架体，在高度方向可移动设置在所述支架上；

提升机构，设置在所述支架上，驱动所述架体高度方向移动；

所述架体上还设置有如权利要求1～14任一所述的伸出机构。

16.快换系统，其特征在于，包括：

电池架，用于摆放为电动汽车使用的替换电池，和由电动汽车上更换下来的待充电池；

换电移动平台，用于将电动汽车上的待充电池取下并运送给电池转运装置，同时可由电池转运装置处接收替换电池并安装到电动汽车上；

还包括权利要求15所述的电池转运装置。