CN110154995A - 一种智能小车自动更换电池的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能小车自动更换电池的装置和方法，包含：智能小车，所述智能小车车厢侧面设置电池仓，所述电池仓内设置电池；电池站；包含电池架、X轨、Y轨和Z轨，实现电池的自动抓取或放置；站台，设置于所述电池站的侧面，包含平台、引导轨道，需要换电的智能小车驶入站台时在引导轨道的引导下停靠于电池站边缘。本发明实现智能小车上电池的自动更换，提高了智能小车的运行效率。

Description

一种智能小车自动更换电池的装置和方法

技术领域

本发明尤其涉及一种智能小车自动更换电池的装置和方法。

背景技术

由于机动车发展过快，导致能源紧缺、能源价格昂贵，城市交通日益拥堵，城市环境恶化，轨道公交系统被国际公认是应对上述城市交通问题的有效手段。世界上交通拥堵状况严重的城市，无论是发达国家还是发展中国家都正在纷纷实施轨道公交系统。

现有的轨道公交系统中主要应用的轨道交通，例如火车、地铁，主要用于解决长距离运输或者市内长距离运输，建造周期长、造价昂贵，主要用于干线交通。本发明涉及的智能小车是应用于区域范围内的个人快速轨道系统，在区域范围内个人快速交通，轨道悬在空中，轨道上悬吊若干小车，每辆小车可以搭载的乘客1～2名，轨道可以设置多条，无论是否涉及换轨，乘客都无需换乘，乘客选择目的站点，小车自动运行到目的站，是一种低碳快捷、对现有交通资源不造成占用的轨道交通。

智能小车上设置电池，为智能小车提供部分运行电能，为智能小车的电池进行充电和换电是轨道交通的一个重要环节，会影响智能小车的运行效率。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种智能小车自动更换电池的装置和方法,以解决目前智能小车不能自动换电的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种智能小车自动更换电池的装置，包含：

智能小车，所述智能小车车厢侧面设置电池仓，所述电池仓内设置电池；

电池站，包含电池架、X轨、Y轨和Z轨；所述电池架上设置有若干为电池充电的充电槽；所述Z轨包含两条，分别垂直于地面并设置于所述电池架的两侧；所述X轨设置于所述两条Z轨之间，所述Y轨与X轨在水平方向垂直相交；所述Y轨上设置沿Y轨移动的小托板和固定在小托板上的电磁铁，所述电磁铁通电时吸取电池、断电时与电池脱离；所述小托板沿Y轨前后移动抓取电池或放置电池；所述X轨和Y轨沿Z轨上下移动实现小托板与所述充电槽或电池仓的纵向对位；所述小托板沿X轨水平移动实现小托板与所述充电槽或电池仓的横向对位；

站台，设置于所述电池站的侧面，包含平台，所述平台上设置引导轨道和定位装置，需要换电的智能小车驶入站台时在引导轨道的引导下停靠于电池站边缘。

进一步的，所述车厢的顶部设置行走装置，所述行走装置与轨道结合并在轨道上运行；所述平台上的定位装置为磁性标签或RF标签，所述车厢的底部设置导向轮和标签阅读器，所述智能小车驶入站台时，所述导向轮嵌入所述引导轨道并沿所述引导轨道滑动，所述标签阅读器读取磁性标签成功时智能小车停止在引导轨道上滑动。

进一步的，所述引导轨道为直线凹槽，所述直线凹槽的入口端设置一喇叭引导口。

进一步的，所述电池架上的充电槽的大小与电池大小相当。

进一步的，所述Y轨设置在Y轨底板上，所述Y轨底板上设置有至少两组Y轨，每组Y轨上设置一个所述小托板，所述Y轨底板的底部设置与X轨连接的滑块，所述Y轨底板以及设置于Y轨上的小托板在动力作用下沿着X轨水平移动。

以及还提供一种智能小车自动更换电池的方法，应用于上述任意一种更换电池的装置上，包含以下步骤：

控制中心接收到智能小车进入站台的信号，并接收到定位成功的信号；

控制中心在电池架选定一个空置的充电槽和一个放置有满电电池的充电槽；规划小托板将电池从智能小车上移动到电池架上空置的充电槽的路线以及将电池架上的满电电池移动到智能小车上的路线；

电磁铁通电，控制中心控制小托板按照规划的路线从智能小车电池仓吸取电池放置到所述空置的充电槽、以及从放置有满电电池的充电槽上吸取所述满电电池安装到智能小车电池仓内；

电磁铁断电与电池分离，智能小车完成换电。

进一步的，所述规划小托板将电池从智能小车上移动到电池架上空置的充电槽的路线以及将电池架上的满电电池移动到智能小车上的路线包含至少一次的小托板沿Y轨前后移动、至少一次的小托板沿X轨左右移动以及至少一次的小托板沿Z轨上下移动。

进一步的，所述小托板包含第一小托板和第二小托板，所述步骤规划小托板将电池从智能小车上移动到电池架上空置的充电槽的路线以及将电池架上的满电电池移动到智能小车上的路线进一步包含：

第一小托板从初始位置向智能小车电池仓移动并吸取智能小车车厢内的电池回到初始位置；

第一小托板和第二小托板沿着X轨水平移动，使第二小托板对准智能小车的电池仓入口，第二小托板沿Y轨向智能小车移动并将第二小托板上的装载的满电电池安装到电池仓，第二小托板退回初始位置；

第一小托板和第二小托板沿着Z轨向下移动、沿着X轨左右移动、沿着Y轨前后移动，使第一小托板将装载的电池放置到选定的空置的充电槽内、以及使第二小托板从电池架选定位置吸取满电电池；

第一小托板和装载电池的第二小托板回到初始位置。

本发明实现的智能小车自动更换电池的装置和方法，通过在智能小车运行轨道的沿线设置电池架和站台，使需要更换电池的智能小车驶入站台后，电池架就可以在控制中心的控制下，自动从智能小车上取下待充电的电池，并向智能小车安装充满电的电池，并将取下的电池放回电池架充电，以及从电池架提取满电电池为下一个智能小车换电做好准备，整个换电的过程快捷、无需人力参与，极大的提高了智能小车换电的效率。

附图说明

图1为本发明提供的智能小车自动更换电池的装置的总体结构示意图；

图2为本发明提供的智能小车自动更换电池的装置局部放大示意图；

图3为本发明提供的智能小车自动更换电池的装置部分结构示意图；

图4为本发明提供的智能小车自动更换电池的装置的侧面示意图。

图中：

100	电池站	200	站台
				300	智能小车	400	轨道
500	轨道支架	10	充电槽
				11	Z轨	12	X轨
13	Y轨	14	小托板
				15	电磁铁	16	充电槽
22	引导轨道	21	平台
				30	电池仓	23	磁性标签
32	标签阅读器	31	电池
				33	导向轮

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

本发明第一实施例提供一种智能小车自动更换电池的装置，如图1所示，包含：智能小车300、电池站100、以及站台200。

所述智能小车300沿着轨道400行走，轨道400通过轨道支架500悬在空中。所述智能小车300的车厢包含至少一个电池仓，本实施例中，车厢设置一个电池仓30，电池仓30内设置一个电池31，所述电池31为智能小车300提供运行的电能；所述电池仓30设置于智能小车的车厢侧面，方便电池31从车厢侧面插入或拔出电池仓30。

电池站100，设置于智能小车300的轨道400沿线的设定位置，所述设定位置可以根据需要进行确定，例如在智能小车运行轨道沿线等距设置、或者依据实际情况选定位置。所述电池站100包含电池架10、X轨11、Y轨12和Z轨13；所述电池架10上设置有若干为电池充电的充电槽，所述电池架上的充电槽的大小与电池大小相当。例如图1所示，电池架10包含多层，每层设置多个充电槽16，每个充电槽16内部设置连接充电电源的正极和负极，电池放入充电槽后即可接触正极和负极并自动对电池进行充电。

Z轨11为垂直于地面的直线轨道，所述Z轨11包含两条，分别垂直于地面并设置于所述电池架10的两侧；具体的，所述Z轨为在一个立柱上设置的直线凸起或者直线凹槽，也可以是直线凸起和直线凹槽的结合，例如在本实施例中，所述一条Z轨11包含一条直线凸起和一条直线凹槽，所述直线凸起和直线凹槽互相平行且等长。

X轨12和Y轨13为平行于地面的直线轨道，所述X轨12设置于两条Z轨11之间，所述Y轨13与X轨12在水平方向垂直相交；所述X轨和Y轨可以分别包含多条，所述X轨和Y轨可以是设置在一个支撑板上的独立直线轨道，也可以是在一个支撑板上设置的一条或多条直线凸起或直线凹槽。

本实施例中，X轨的两端设置有与Z轨对应的滑块或/和凹槽，X轨的滑块嵌入Z轨的直线凹槽，以及X轨两端的凹槽卡接Z轨的直线凸起，在动力装置的作用下，所述X轨以及与X轨垂直连接的Y轨可以沿着Z轨上下移动。所述动力装置可以是由电机和缆线组成的释放和收紧装置，电缆释放时，X轨以及与X轨垂直连接的Y轨可以沿着Z轨在重力作用下下移、电缆收紧时，X轨以及与X轨垂直连接的Y轨可以沿着Z轨在电缆拖拉下上移。同理，Y轨的下方设置与X轨配合的滑块或/和凹槽，所述Y轨下方的滑块或/和凹槽与X轨的直线凹槽或/和直线凸起上，所述Y轨在动力装置下可以实现沿X轨的水平往复移动。

进一步的，在轨道上滑动的所述Y轨上设置沿Y轨移动的小托板14和固定在小托板上的电磁铁15，所述电磁铁15通电时吸取电池31、断电时与电池31脱离；所述小托板14沿Y轨前后移动实现从所述电池仓30或充电槽10抓取电池或放置电池；所述小托板14沿Z轨上下移动实现小托板14与所述充电槽10或电池仓30的纵向对位；所述小托板14沿X轨水平移动实现小托板14与所述充电槽10或电池仓30的横向对位。

站台200，用于需要更换电池的智能小车的停靠。所述站台200设置于所述电池站100的侧面。如图3所示，站台200包含平台21，所述平台21上设置引导轨道22和定位装置，所述引导轨道22为一直线凹槽，所述直线凹槽22的入口端设置一喇叭引导口；所述定位装置可以为挡块，本实施例中，所述定位装置为磁性标签23，或RF标签，如图3和图4所示，所述车厢底部设置导向轮33和标签阅读器23，所述智能小车驶入站台时，所述导向轮33嵌入所述引导轨道22并沿所述引导轨道滑动，所述磁性标签23与车厢底部的标签阅读器32上下对应时实现定位，然后智能小车300停止在引导轨道22上的滑动。

本实施例中，所述X轨的侧面设置两组Y轨，或者在一个Y轨底板上设置两组Y轨，每组Y轨上设置一个所述的小托板14，每个托板14上固定一个电磁铁15，所述两组Y轨同步移动。为了提高对智能小车换电的速度，所述一组Y轨的电磁铁上常备一个充满电的电池，另一组Y轨的电磁铁保持空置。当一个需要换电的智能小车驶入站台200时，保持空置的Y轨上的小托板和电池铁沿Y轨向智能小车移动，电磁铁通电吸取智能小车电池仓30内的电池31，然后小托板和电磁铁后退拔出电池仓30内的电池31。然后两组Y轨沿着X轨水平移动，使搭载充满电的电池的小托板和电磁铁移动到对准电池仓30的位置，此时搭载从电池仓30取出的电池的小托板和电磁铁移动到一侧并保持静止，待充满电的电池被小托板和电磁铁安装到电池仓30内后，电磁铁断电脱离该电池，然后小托板和电池铁退回到原位，接着在X轨沿着Z轨向下移动，Y轨带着待充电电池随着向下移动，然后使待充电电池放回电池站100充电以及从电池站100拿出一个满电电池，并在X轨沿Z轴上升后回到初始位置，为下个智能小车的换电做好准备。

以上实现的智能小车自动更换电池的装置，通过设置电池站以及与电池站配套的站台，使需要换电的智能小车在驶入站台后，可以快速、自动完成换电，之后电池站将自动完成从智能小车取出电池的充电和做好下次换电的准备，整个过程自动高效。

实施例二

本发明第二实施例提供一种智能小车自动更换电池的方法，应用于实施例一更换电池的装置上，包含以下步骤：

S1，控制中心接收到智能小车进入站台的信号，并接收到定位成功的信号；

所述控制中心设置于电池站上或者与电池站保持信号连接的远程端，具有接收电池站发出信息以及根据接收信息运算和向电池站发送信息的能力。所述定位成功的信号可以是标签阅读器阅读到磁性标签的信号，也可以是智能小车停止滑动的信号。

S2，控制中心在电池架选定一个空置的充电槽和一个放置有满电电池的充电槽；

控制中心具有监控电池架上充电槽是否在充电的能力，更根据路线最短策略选定一个空置的充电槽和一个放置有满电电池的充电槽。

S3，规划小托板将电池从智能小车上移动到电池架上的路线以及将电池架上的满电电池移动到智能小车上的路线；

所述规划小托板将电池从智能小车上移动到电池架上的路线以及将电池架上的满电电池移动到智能小车上的路线包含至少一次的小托板沿Y轨前后移动、至少一次的小托板沿X轨左右移动以及至少一次的小托板沿Z轨上下移动。

S4，电磁铁通电，控制中心控制小托板按照规划的路线从智能小车电池仓吸取电池放置到所述空置的充电槽、以及从放置有满电电池的充电槽上吸取所述满电电池安装到智能小车电池仓内；

所述Y轨上可以设置一个小托板或者两个并列的小托板。

当Y轨上设置一个小托板时，换电的过程为：小托板需要从智能小车取下待充电电池，然后按照规划路线通过沿X轨、Y轨、Z轨的移动放回电池架上空置的电池槽进行充电，然后从电池架拿取一个充满电的电池按照规划路线通过沿X轨、Y轨、Z轨的移动安装到智能小车的电池仓。

当Y轨上设置两个并列的小托板时，例如第一小托板和第二小托板，换电的过程为：第一小托板从初始位置向智能小车电池仓移动并吸取智能小车车厢内的电池回到初始位置；第一小托板和第二小托板沿着X轨水平移动，使第二小托板对准智能小车的电池仓入口，第二小托板沿Y轨向智能小车移动并将第二小托板上的装载的满电电池安装到电池仓，第二小托板退回初始位置；第一小托板和第二小托板沿着Z轨向下移动以沿着X轨左右移动、沿着Y轨前后移动，使第一小托板将装载的电池放置到选定的空置的充电槽内、以及使第二小托板从电池架选定位置吸取满电电池；第一小托板和装载电池的第二小托板回到初始位置。

S5，电磁铁断电与电池分离，智能小车完成换电。

电池铁的通电和断电由控制中心控制，在一个换电和充电的过程中，电池铁的通断和断电包含多次。

需要说明的是，上述装置实施例中的技术特征在本方法中均对应适用，这里不再重述。

以上实现的智能小车自动更换电池的方法，应用于实施例一的智能小车自动更换电池的装置上，通过事先规划从小车取出电池、对小车更换电池、向电池架放回电池、从电池架拿取满电电池的顺序和以及相应的移动路线，使需要换电的智能小车在输入站台后，可以快速、自动完成换电，之后电池站将自动完成从智能小车取出电池的充电和做好下次换电的准备。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

Claims (8)

1.一种智能小车自动更换电池的装置，包含：

智能小车，所述智能小车车厢侧面设置电池仓，所述电池仓内设置电池；

电池站，包含电池架、X轨、Y轨和Z轨；所述电池架上设置有若干为电池充电的充电槽；所述Z轨包含两条，分别垂直于地面并设置于所述电池架的两侧；所述X轨设置于所述两条Z轨之间，所述Y轨与X轨在水平方向垂直相交；所述Y轨上设置沿Y轨移动的小托板和固定在小托板上的电磁铁，所述电磁铁通电时吸取电池、断电时与电池脱离；所述小托板沿Y轨前后移动抓取电池或放置电池；所述X轨和Y轨沿Z轨上下移动实现小托板与所述充电槽或电池仓的纵向对位；所述小托板沿X轨水平移动实现小托板与所述充电槽或电池仓的横向对位；

站台，设置于所述电池站的侧面，包含平台，所述平台上设置引导轨道和定位装置，需要换电的智能小车驶入站台时在引导轨道的引导下停靠于电池站边缘。

2.根据权利要求1所述的智能小车自动更换电池的装置，其特征在于：所述车厢的顶部设置行走装置，所述行走装置与轨道结合并在轨道上运行；所述平台上的定位装置为磁性标签或RF标签，所述车厢的底部设置导向轮和标签阅读器，所述智能小车驶入站台时，所述导向轮嵌入所述引导轨道并沿所述引导轨道滑动，所述标签阅读器读取磁性标签成功时智能小车停止在引导轨道上滑动。

3.根据权利要求1或2所述的智能小车自动更换电池的装置，其特征在于：所述引导轨道为直线凹槽，所述直线凹槽的入口端设置一喇叭引导口。

4.根据权利要求1所述的智能小车自动更换电池的装置，其特征在于：所述电池架上的充电槽的大小与电池大小相当。

5.根据权利要求1所述的智能小车自动更换电池的装置，其特征在于：所述Y轨设置在Y轨底板上，所述Y轨底板上设置有至少两组Y轨，每组Y轨上设置一个所述小托板，所述Y轨底板的底部设置与X轨连接的滑块，所述Y轨底板以及设置于Y轨上的小托板在动力作用下沿着X轨水平移动。

6.一种智能小车自动更换电池的方法，应用于权利要求1-5所述的任意一种更换电池的装置上，其特征在于包含以下步骤：

控制中心接收到智能小车进入站台的信号，并接收到定位成功的信号；

控制中心在电池架选定一个空置的充电槽和一个放置有满电电池的充电槽；规划小托板将电池从智能小车上移动到电池架上空置的充电槽的路线以及将电池架上的满电电池移动到智能小车上的路线；

电磁铁通电，控制中心控制小托板按照规划的路线从智能小车电池仓吸取电池放置到所述空置的充电槽、以及从放置有满电电池的充电槽上吸取所述满电电池安装到智能小车电池仓内；

电磁铁断电与电池分离，智能小车完成换电。

7.根据权利要求6所述的自动更换电池的方法，其特征在于：所述规划小托板将电池从智能小车上移动到电池架上空置的充电槽的路线以及将电池架上的满电电池移动到智能小车上的路线包含至少一次的小托板沿Y轨前后移动、至少一次的小托板沿X轨左右移动以及至少一次的小托板沿Z轨上下移动。

8.根据权利要求6所述的自动更换电池的方法，其特征在于：所述小托板包含第一小托板和第二小托板，所述步骤规划小托板将电池从智能小车上移动到电池架上空置的充电槽的路线以及将电池架上的满电电池移动到智能小车上的路线进一步包含：

第一小托板从初始位置向智能小车电池仓移动并吸取智能小车车厢内的电池回到初始位置；

第一小托板和第二小托板沿着X轨水平移动，使第二小托板对准智能小车的电池仓入口，第二小托板沿Y轨向智能小车移动并将第二小托板上的装载的满电电池安装到电池仓，第二小托板退回初始位置；

第一小托板和第二小托板沿着Z轨向下移动、沿着X轨左右移动、沿着Y轨前后移动，使第一小托板将装载的电池放置到选定的空置的充电槽内、以及使第二小托板从电池架选定位置吸取满电电池；

第一小托板和装载电池的第二小托板回到初始位置。