CN108556814B - 一种助力式电池更换装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于电动汽车充换电技术领域，具体涉及一种助力式电池更换装置。为解决现有电池更换机构体积大、更换电池动作复杂且效率低下，在使用机械臂等设备时，不能灵活自如取放电池组的技术问题，本发明提供了一种助力式电池更换装置，包括结构安装板、用于托举电池组的插板托盘组件、用于取放电池组的电池吸取机构、用于压紧电池组的电池压紧机构、助力臂和用于装置自平衡的夹具自平衡机构。本发明用于车用电池组在汽车电池仓位与输送工位取放点之间的运转，结构简单、灵活方便、省时省力、安全可靠，可实现对不同尺寸的电池组取放。

Description

一种助力式电池更换装置

技术领域

本发明属于电动汽车充换电技术领域，具体涉及一种助力式电池更换装置。

背景技术

在我国自然环境承载力越来越逼近上限的时候，绿色低碳循环发展方式，节能环保、循环经济、新能源等相关主题成为了越来越多企业关注的新方向。在此背景下，新能源纯电动汽车应运而生。新能源纯电动汽车的动力依靠电池组提供，由于充电模式占用大量时间，不能满足用户便捷、快速实现车辆充电的要求，新能源汽车换电模式出现并已逐渐普及。受限于目前动力锂电池的能量密度，车用锂电池包或电池组的重量均在几百公斤，单靠人力无法在汽车电池仓位和换电输送位之间转运，而现有的电池更换机构体积大、更换电池动作复杂且效率低下，在使用机械臂等设备时，不能灵活自如的取放电池组。

发明内容

为了解决现有的电池更换机构体积大、更换电池动作复杂且效率低下，在使用机械臂等设备时，不能灵活自如的取放电池组技术问题，本发明提供了一种助力式电池更换装置，用于车用电池组在汽车电池仓位与输送工位取放点之间的运转。

一种助力式电池更换装置，其特殊之处在于：包括结构安装板、插板托盘组件、电池吸取机构、电池压紧机构和助力臂；所述结构安装板安装在助力臂上，结构安装板是助力式电池更换装置的安装基准；所述插板托盘组件固定安装在结构安装板底部用于托举电池组，插板托盘组件没有框架的阻挡可以兼容多种类型电池的托举，不会因为电池尺寸的改变而更换设备，更加经济；所述电池吸取机构安装在结构安装板上用于推拉电池组在插板托盘组件上运动，便于将电池组从汽车电池仓或输送线末端取出或放下；所述电池压紧机构安装在结构安装板上部用于压紧电池组，以防止电池组在被吸取到插板托盘组件上移动的过程中，助力式电池更换装置发生翻转等意外造成电池脱落而造成安全隐患。

进一步地，一种助力式电池更换装置还包括夹具自平衡机构，夹具自平衡机构为现有技术，包括平衡气缸及连接件；所述平衡气缸一端通过连接件铰接在结构安装板上，另一端通过连接件铰接在助力臂上，具体可以用通过销钉将平衡气缸两端安装在结构安装板和助力臂上；为了方便电池更换机构在取放电池组过程中适应汽车电池仓平面的倾斜，所述结构安装板铰接在助力臂上，并运用夹具自平衡结构与其配合使用。

进一步地，所述电池吸取机构包括至少一个推拉器具、吸盘安装板、至少四个吸盘；所述推拉器具固定安装在结构安装板上，推拉器具的活塞杆穿过结构安装板后与吸盘安装板固定连接，所述吸盘安装在吸盘安装板上；通过推拉器具的往复运动实现吸盘吸盘安装板的动作，从而带动吸盘实现推出和缩回动作，吸盘实现电池的吸取和释放动作，提供电池移动的初始力。

进一步地，所述电池压紧机构包括至少一个气缸安装板、至少一个压紧气缸和至少一个压紧块；所述压紧气缸固定安装在气缸安装板上表面，压紧气缸的活塞杆穿过气缸安装板后与压紧块固定连接，通过压紧气缸的往复动作实现对电池的压紧和释放。

进一步地，所述插板托盘组件包括至少两个插板、多个滚轴；所述插板前端为斜坡结构，便于在取放电池组时电池组能够便捷的被取出或释放；所述滚轴设置在插板上用于将电池沿吸盘运动方向运输。

进一步地，为了防止夹具在吸取电池过程中减小电池对吸盘的长时间压紧，减少吸盘的磨损，延长吸盘的使用寿命，所述电池吸取机构还包括至少一个缓冲块，所述缓冲块设置在吸盘安装板上，可以有效减少推拉器具在缩回到初始位时，电池组对吸盘的挤压从而造成吸盘损坏，出现吸取不可靠的问题。

进一步地，所述插板托盘组件的滚轴设置在插板中部，所述插板托盘组件在结构安装板两端平行的设置有两个插板，所述插板斜坡结构前端为弧形，以防止电池组与插板放生碰撞损坏电池组。

进一步地，所述电池吸取机构设置有两个推拉器具，两个推拉器具平行的安装在结构安装板的两侧；所述电池吸取机构设置有两个缓冲块，两个缓冲块分别位于吸盘安装板的两端；所述电池压紧机构设置有两个气缸安装板、两个压紧气缸和两个压紧块，两个气缸安装板对称的安装在结构安装板上；所述吸盘均布在吸盘安装板上。

进一步地，所述推拉器具为气缸、电缸或液压缸，所述吸盘为真空吸盘或者电磁吸盘。

进一步地，所述缓冲块为聚氨酯缓冲块，所述压紧块为聚氨酯压紧块。

本发明的有益效果：

1、本发明结构简单、灵活方便，可便捷的安装在机械手垂直升降机等自动化设备上，特别适合在狭小的操作空间内进行高精度、高效率的电池搬运动作；

2、本发明通过设置电池吸取机构，能够便捷的从输送工位或车辆电池仓内取出电池组，省时省力；

3、本发明通过设置电池压紧机构，使得电池在插板托盘组件上安全可靠，不会再移动过程中脱落；

4、本发明通过设置夹具自平衡机构，可以实现电池在插板托盘组件上的平稳运行；

5、本发明通过设置插板托盘组件，或者对同一电池组从不同方向进行取放。

附图说明

图1是本发明实施例立体图；

图2是本发明实施例俯视图；

附图标记说明：

1-结构安装板，2-插板托盘组件，210-插板，220-滚轴，3-电池吸取机构，310-推拉器具，320-吸盘安装板，330-吸盘，340-缓冲块，4-电池压紧机构，410-压紧气缸，420-气缸安装板，430-压紧块，5-夹具自平衡机构，510-平衡气缸，6-助力臂。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

如图1、图2所述，本实施例的一种助力式电池更换装置，包括结构安装板1、插板托盘组件2、电池吸取机构3、电池压紧机构4、夹具自平衡机构5和助力臂6；本实施例中结构安装板1由钢板铣削加工而成，本领域内的技术人员可以根据实际需求设计成铝型材装配、方钢管焊接、或其他材料装配或焊接等，由于单个电池重量较重，所以所选用的主框架材料必须满足一定的强度和刚度要求。

结构安装板1铰接在助力臂6上；插板托盘组件2安装在结构安装板1底部用于托举电池组；电池吸取机构3安装在结构安装板1上用于推拉电池组在插板托盘组件2上运动；电池压紧机构4安装在结构安装板1顶端用于压紧电池组，夹具自平衡机构5用于实现助力式电池更换装置的自平衡，为现有的自平衡机构。

插板托盘组件2在结构安装板1下部两端平行的设置有两个插板210；插板210前端为斜坡结构，斜坡前端为弧形截面，可以方便取放电池过程中对位；插板210上设置有用于将电池沿蝶形吸盘330运动方向运输的滚轴220，可以有效减少电池表面的磨损量，延长电池使用寿命；插板托盘组件2的滚轴220设置在插板210中部。

电池吸取机构3包括两个推拉器具310、吸盘安装板320、6个蝶形吸盘330、两个缓冲块340；两个推拉器具310通过螺栓平行的安装在结构安装板1的两侧，在其他实施例中，也可以采用焊接等其他固定安装方式；推拉器具310的活塞杆穿过结构安装板1后与吸盘安装板320固定连接，6个蝶形吸盘330均布在吸盘安装板320上，缓冲块340为聚氨酯缓冲块，设置在吸盘安装板320两端，可以减少吸盘的磨损量及使用寿命；推拉器具310为气缸，蝶形吸盘330为真空吸盘；在其他实施例中推拉器具310也可以为电缸或液压缸，吸盘330可以根据实际运用场景选择吸盘个数和运用电磁吸盘，吸盘330的大小可以根据实际需要布置，只要保证吸取电池的拉力足够取出电池即可，且吸盘330的形式可以采用扁平状、杯型或两种形式的组合。

电池压紧机构4包括两个气缸安装板420、两个压紧气缸410和至两个压紧块430；两个气缸安装板420通过螺栓对称的安装在结构安装板1上，压紧气缸410通过螺栓固定安装在气缸安装板420上表面，压紧气缸410的活塞杆穿过气缸安装板420后与压紧块430通过螺栓固定连接；压紧块430为聚氨酯压紧块。

夹具自平衡机构5包括平衡气缸510及连接件；夹具自平衡机构5通过连接件用销钉一端连接在助力臂6上，另一端通过连接件用销销钉安装在结构安装板1上；安装位置须考虑电池夹具的中心以及使用者操作过程中的方便性。

在更换电池操作过程中，助力式电池更换装置通过人工操作将其插板托盘组件2与汽车电池仓对位，推拉器具310带动吸盘安装板320做直线运动，当蝶形吸盘330接触到电池组表面时，真空发生器产生真空，蝶形吸盘330吸附牢靠时负载指示灯给予操作人员提示，此时推拉器具310收回。电池组在蝶形吸盘330的吸力作用下沿着插板托盘组件2上表面运动，当推拉器具310收缩到位时，检测开关检测到电池组到位信号且给予压紧气缸410信号，压紧气缸410带动压紧块430向下运动压紧电池组，随即操作人员将电池搬运到取放点，在此过程中夹具自平衡机构5始终工作，保证助力式电池更换装置水平。当到达电池组取放点时，压紧气缸410收回，压紧块430离开电池组表面，推拉器具310将电池组推出到位后，蝶形吸盘330的真空被破坏从而脱离电池组表面，推拉器具310收回，完成一次取放动作。整个过程自动化程度高，省时省力，效率高。

本发明取放电池占用空间小，方便灵活，特别适合在狭小的操作空间内进行高精度、高效率的电池搬运动作，可以灵活的安装在机械手、垂直升降机等自动化设备上。

Claims (5)

1.一种助力式电池更换装置，其特征在于：包括结构安装板(1)、插板托盘组件(2)、电池吸取机构(3)、电池压紧机构(4)、助力臂(6)和夹具自平衡机构(5)；

所述结构安装板(1)安装在助力臂(6)上；

所述插板托盘组件(2)固定安装在结构安装板(1)底部用于托举电池组；

所述电池吸取机构(3)安装在结构安装板(1)上用于推拉电池组在插板托盘组件(2)上运动；

所述电池压紧机构(4)安装在结构安装板(1)上部用于压紧电池组；

所述夹具自平衡机构(5)，夹具自平衡机构(5)包括平衡气缸(510)及连接件；

所述平衡气缸(510)一端通过连接件铰接在结构安装板(1)上，另一端通过连接件铰接在助力臂(6)上；

所述结构安装板(1)铰接在助力臂(6)上；

所述电池吸取机构(3)包括至少一个推拉器具(310)、至少一个吸盘安装板(320)、至少四个吸盘(330)；

所述推拉器具(310)固定安装在结构安装板(1)上，推拉器具(310)的活塞杆穿过结构安装板(1)后与吸盘安装板(320)固定连接，所述吸盘(330)安装在吸盘安装板(320)上；

所述电池压紧机构(4)包括至少一个压紧气缸(410)、至少一个气缸安装板(420)和至少一个压紧块(430)；

气缸安装板(420)安装在结构安装板(1)上部，所述压紧气缸(410)固定安装在气缸安装板(420)上表面，压紧气缸(410)的活塞杆穿过气缸安装板(420)后与压紧块(430)固定连接；

所述插板托盘组件(2)包括至少两个插板(210)、多个滚轴(220)；

所述插板(210)前端为斜坡结构，所述滚轴(220)设置在插板(210)上用于将电池沿吸盘(330)运动方向运输；

所述电池吸取机构(3)还包括至少一个缓冲块(340)，所述缓冲块(340)设置在吸盘安装板(320)上。

2.根据权利要求1所述的助力式电池更换装置，其特征在于：所述插板托盘组件(2)的滚轴(220)设置在插板(210)中部，所述插板托盘组件(2)在结构安装板(1)两端平行的设置有两个插板(210)，所述插板(210)斜坡结构前端为弧形。

3.根据权利要求1或2所述的助力式电池更换装置，其特征在于：

所述电池吸取机构(3)设置有两个推拉器具(310)，两个推拉器具(310)平行的安装在结构安装板(1)的两侧；

所述电池吸取机构(3)设置有两个缓冲块(340)，两个缓冲块(340)分别位于吸盘安装板(320)的两端；

所述电池压紧机构(4)设置有两个气缸安装板(420)、两个压紧气缸(410)和两个压紧块(430)，两个气缸安装板(420)对称的安装在结构安装板(1)上；

所述吸盘(330)均布在吸盘安装板(320)上。

4.根据权利要求3所述的助力式电池更换装置，其特征在于：所述推拉器具(310)为气缸、电缸或液压缸，所述吸盘(330)为真空吸盘或者电磁吸盘。

5.根据权利要求4所述的助力式电池更换装置，其特征在于：所述缓冲块(340)为聚氨酯缓冲块，所述压紧块(430)为聚氨酯压紧块。

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