CN113859040A - 一种半自动化电动汽车电池快速更换系统及其运行方法 - Google Patents

一种半自动化电动汽车电池快速更换系统及其运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种半自动化电动汽车电池快速更换系统，包括若干电池更换盒和电池室，电池室分为若干个腔室并且每个腔室对应于一电池更换盒；电池更换盒的上层中设置若干充电组件；池更换盒的下层包括：电池输送带和若干电池包，以及带齿轴；每个电池输送带的输出口和输入口均与电池室腔室的输出口和输入口一一对应；靠近输出口的电池输送带上还设置有若干方向转盘，方向转盘带动电池包沿电池输送带运动至电池室内；每个电池包和电池室的底部分别设置有导向定位凹槽和导向定位凸块，导向定位凹槽和导向定位凸块相匹配。通过电池更换盒内的电池输送带、带齿轴配合，具备快速更换电池包的功能，实现半自动化电池更换，极大提高更换电池的效率。

Description

一种半自动化电动汽车电池快速更换系统及其运行方法
技术领域
本发明涉及电动汽车底盘电池技术领域，尤其涉及一种半自动化电动汽车电池快速更换系统及其运行方法。
背景技术
现在电动汽车面临一个很难突破的问题是：当车载电池电量耗尽时，快速充电站充满一梁汽车供电电池一般需要几十分钟，且充电期间必须依托并靠近电源，耗费时间较长，对于大量需要充电的车辆来说效率极为低下，同时充电过程中汽车是不能使用的，影响汽车的连续运行。
目前的解决办法是更换电池，通过更换电动汽车电池来增加汽车的续航能力。但是现有技术中电动汽车更换电池至少存在以下几点不足：1、电池重量大,在更换过程中需要多个人进行装卸，浪费了大量人力；2、在更换过程中，电池的拆装操作繁琐，需要大量时间，从而导致更换效率差，容易造成电池更换时出现排队和拥堵的问题；3、电池更换后,还需将电池进一步转移至充电处进行充电，转移过程中，增加了电池损坏率。
因此，有待研究一种能够充换电效率高，方便快捷的半自动化电动汽车电池快速更换系统。该系统能够通过电池更换盒内的电池输送带、带齿轴的配合，实现电池包依次从输出口推入至抽屉式的电池室内，和旧电池包滑至电池更换盒的输入口，具备快速更换电池包的功能，实现可自动化的电池更换，极大提高更换电池的效率。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种半自动化电动汽车电池快速更换系统。旨在解决电动汽车快速更换和可自动化电池包的更换，以提高电池更换的效率。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种半自动化电动汽车电池快速更换系统，包括：若干电池更换盒以及电池室，其特征在于，若干所述电池更换盒沿所述电池室的中轴线对称设置，所述电池室分为若干个腔室并且每个所述腔室对应于一所述电池更换盒；
每个所述电池更换盒均为双层结构，所述电池更换盒的上层中设置若干充电组件；所述电池更换盒的下层包括：电池输送带，设置于所述电池输送带上的若干电池包，以及带齿轴；每个所述电池输送带的输出口和输入口均与所述电池室腔室的输出口和输入口一一对应，所述带齿轴上的齿嵌入相邻所述电池包之间的间隙；
每个所述电池包和所述电池室的底部分别设置有导向定位凹槽和导向定位凸块，所述导向定位凹槽和所述导向定位凸块相匹配，靠近电池室输出口的所述导向定位凸块的末端设置有自动限位机构。
本发明一个较佳实施例中，靠近所述电池输送带的输出口上方和底部分别设置有定位组件和对位组件。
本发明一个较佳实施例中，所述定位组件包括激光位置传感器，所述激光位置传感器检测所述电池室输入口的中心线与所述电池输送带的中心线。
本发明一个较佳实施例中，所述对位组件包括调节盘Ⅰ、调节盘Ⅱ和调节盘Ⅲ，以及与所述调节盘Ⅰ、所述调节盘Ⅱ和所述调节盘Ⅲ对应的若干调节导轨；每个所述调整盘均与所述电池输送带相连接。
本发明一个较佳实施例中，通过控制装置调整所述调节盘Ⅰ、所述调节盘Ⅱ和所述调节盘Ⅲ，改变所述电池输送带的所述输出口的角度，以实现所述电池室的输入口的中心线与所述电池输送带的所述输出口的中心线一致。
本发明一个较佳实施例中，所述调节盘Ⅰ、调节盘Ⅱ和调节盘Ⅲ的调节量依次减小。
本发明一个较佳实施例中，所述充电组件设置于靠近所述电池更换盒输入口的位置，并与所述电池包一一对应。
本发明一个较佳实施例中，所述带齿轴拨动所述电池包沿所述电池输送带运动至所述电池室内，所述电池室内的亏电电池包滑入所述电池输送带的输入口。
本发明还提供了一种半自动化电动汽车电池快速更换系统的运行方法，包括以下步骤：
S1、汽车停放在标准线范围内，将四个电池更换盒的输出口和输入口分别对准电池室输出口和输入口；
S2、输送带上的定位组件检测电池室输入口的位置，通过检测信号控制若干调整盘在调节导轨上的位置，进而改变输送带的输出口的角度，以精准检测汽车电池室的开口；
S3、转动带齿轴，通过带齿轴上的齿拨动输送带上的电池包，逐渐将电池包推至输送带的输出口，电池输送带上若干方向转盘转动，以改变电池包运动方向，使得电池室的输入口的中心线与输送带的输出口的中心线一致；
S4、进入到电池室内的电池包推动亏电电池包，亏电电池包通过电池室底部的导向定位凸块滑至输送带内，新电池包被自动限位机构限位。
本发明一个较佳实施例中，在所述S4中，亏电电池包运送至输送带后，通过电池更换盒上层中的充电组件为亏电电池充电，以实现循环更换。
所述电池更换盒靠近输出口的所述电池输送带为分段式，并使用铰链连接，实现靠近电池室一侧的所示电池输送带能够自由改变角度以适合电池室的开口位置。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
(1)本发明提供了一种半自动化电动汽车电池快速更换系统，该系统通过在汽车轮毂附近的四个电池室口分别设置一电池更换盒，通过电池更换盒内的电池输送带、带齿轴的配合，实现电池包依次从输出口推入至抽屉式的电池室内，和旧电池包滑至电池更换盒的输入口，具备快速更换电池包的功能，实现可自动化的电池更换，极大提高了更换电池的效率。
(2)本发明每个电池包和电池室的底部分别设置有导向定位凹槽和导向定位凸块，导向定位凹槽和导向定位凸块相匹配，其一使得输入至电池室内的电池能够准确定位，其二使得输入的新电池包沿导向定位凹槽的方向推动旧电池包，进而将旧电池包推至电池更换盒的输入口。靠近电池室输出口的导向定位凸块的末端设置有自动限位机构，以防止新电池包的推力过大，将自身推入电池更换盒内。
(3)本发明提供的电动汽车电池快速更换装置通过定位组件和对位组件，使得电池更换盒电池输送带具有定位和方向定位的功能，定位组件和对位组件能够快速准确对准输出口和汽车电池室开口，而无需人工矫正和对准，从而大大节省了时间和人力，提高了工作效率。
(4)本发明通过定位组件中激光位置传感器检测电池室的开口的中心线与输送带的中心线，根据激光位置传感器信号，调整调节盘Ⅰ、调节盘Ⅱ和调节盘Ⅲ角度的调节量，并且调节量依次减小，实现调节盘Ⅰ、调节盘Ⅱ和调节盘Ⅲ从粗略调整到精确调整的过程，确保汽车电池室的开口的中心线与所述电池输送带的中心线一致。
(5)本发明新电池包推动电池室内的亏电电池包，亏电电池包通过承接口出的斜坡滑至输送带内，通过靠近输入口位置并与电池包一一对应的充电组件为亏电电池包充电，以实现循环更换，提高了电池更换的工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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中记载的一些实施例，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是本发明的优选实施例的立体结构图；
图2是本发明的优选实施例的电池更换盒的透视图；
图3是本发明的优选实施例的电池更换盒的立体结构图；
图4是本发明的优选实施例的电池室的透视图；
图5是本发明的优选实施例的电池包的立体结构图；
图6是本发明的优选实施例的对位组件的立体结构图；
图中：100、电池室；110、导向定位凸块；
200、电池更换盒；210、电池输送带；220、电池包；221、导向定位凹槽；230、带齿轴；240、充电组件；250、定位组件；260、对位组件；261、调节盘Ⅰ；262、调节盘Ⅱ；263、调节盘Ⅲ；264、调节导轨。
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。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如图1所示，一种半自动化电动汽车电池快速更换系统，该系统通过在汽车轮毂附近的四个电池室100口分别设置一电池更换盒200，通过电池更换盒200内的电池输送带210、带齿轴230的配合，实现电池包220依次从输出口推入至抽屉式的电池室100内，和旧电池包220滑至电池更换盒200的输入口，具备快速更换电池包220的功能，实现可自动化的电池更换，极大提高了更换电池的效率。具体电池更换系统包括：若干电池更换盒200以及电池室100，若干电池更换盒200沿电池室100的中轴线对称设置，电池室100分为四个腔室并且每个腔室对应于一电池更换盒200。
如图2和图3所示，每个电池更换盒200均为双层结构，电池更换盒200的上层中设置若干充电组件240；充电组件240设置于靠近电池更换盒200输入口的位置，并与电池包220一一对应。充电组件240设置于靠近电池更换盒200输入口的位置，并与电池包220的位置一一对应，实现对来自汽车电池室100内的亏电的电池包220充电。只在靠近输入口的若干位置设置若干个充电组件240以保证利用率。
电池更换盒200的下层包括：电池输送带210，设置于电池输送带210上的若干电池包220，以及带齿轴230；每个电池输送带210的输出口和输入口均与电池室100腔室的输出口和输入口一一对应，带齿轴230上的齿嵌入相邻电池包220之间的间隙，以保证拨动电池包220沿电池输送带210运动，避免发生电池包220在运输过程中的错位。带齿轴230拨动电池包220沿电池输送带210运动至电池室100内，电池室100内的亏电电池包220滑入电池输送带210的输入口。
电池输送带210为弧形或U形结构，但也不限于这两种结构，其目的是通过一定的结构让电池包220沿着电池输送带210的形状轨迹运动。此外，电池更换盒200靠近输出口的电池输送带210为分段式，并使用铰链连接，实现靠近电池室100一侧的所示电池输送带210能够自由改变角度以适合电池室100的开口位置。
靠近电池输送带210的输出口上方和底部分别设置有定位组件250。定位组件250包括激光位置传感器，激光位置传感器检测电池室100输入口的中心线与电池输送带210的中心线，进而实时检测电池输送带210的输出口是否与汽车电池室100的开口对准，以保证电池准确输送至汽车电池室100内。
如图4和图5所示，每个电池包220和电池室100的底部分别设置有导向定位凹槽221和导向定位凸块110，导向定位凹槽221和导向定位凸块110相匹配，靠近电池室100输出口的导向定位凸块110的末端设置有自动限位机构(图中未示出)。
需要说明的是，本发明每个电池包220和电池室100的底部分别设置有导向定位凹槽221和导向定位凸块110，导向定位凹槽221和导向定位凸块110相匹配，其一使得输入至电池室100内的电池能够准确定位，其二使得输入的新电池包220沿导向定位凹槽221的方向推动旧电池包220，进而将旧电池包220推至电池更换盒200的输入口。靠近电池室100输出口的导向定位凸块110的末端设置有自动限位机构，以防止新电池包220的推力过大，将自身推入电池更换盒200内。
如图6所示，靠近电池输送带210的输出口上方和底部分别设置有对位组件260。对位组件260包括调节盘Ⅰ261、调节盘Ⅱ262和调节盘Ⅲ263，以及与调节盘Ⅰ261、调节盘Ⅱ262和调节盘Ⅲ263对应的若干调节导轨264；每个调整盘均与电池输送带210相连接。通过控制装置调整调节盘Ⅰ261、调节盘Ⅱ262和调节盘Ⅲ263，改变电池输送带210的输出口的角度，以实现电池室100的输入口的中心线与电池输送带210的输出口的中心线一致。调节盘Ⅰ261、调节盘Ⅱ262和调节盘Ⅲ263的调节量依次减小。
需要说明的是，本发明提供的电动汽车电池快速更换装置通过定位组件250和对位组件260，使得电池更换盒200电池输送带210具有定位和方向定位的功能，定位组件250和对位组件260能够快速准确对准输出口和汽车电池室100开口，而无需人工矫正和对准，从而大大节省了时间和人力，提高了工作效率。本发明通过定位组件250中激光位置传感器检测电池室100的开口的中心线与输送带的中心线，根据激光位置传感器信号，调整调节盘Ⅰ、调节盘Ⅱ和调节盘Ⅲ的调节量，并且调节量依次减小，实现调节盘Ⅰ、调节盘Ⅱ和调节盘Ⅲ从粗略调整到精确调整的过程，确保汽车电池室100的开口的中心线与所述输送带的中心线一致。
本发明还提供了一种半自动化电动汽车电池快速更换系统的运行方法，包括以下步骤：
S1、汽车停放在标准线范围内，将四个电池更换盒200的输出口和输入口分别对准电池室100输出口和输入口；
S2、输送带上的定位组件250检测电池室100输入口的位置，通过检测信号控制若干调整盘在调节导轨264上的位置，进而改变输送带的输出口的角度，以精准检测汽车电池室100的开口；
S3、转动带齿轴230，通过带齿轴230上的齿拨动输送带上的电池包220，逐渐将电池包220推至输送带的输出口，电池输送带210上若干方向转盘转动，以改变电池包220运动方向，使得电池室100的输入口的中心线与输送带的输出口的中心线一致；
S4、进入到电池室100内的电池包220推动亏电电池包220，亏电电池包220通过电池室100底部的导向定位凸块110滑至输送带内，新电池包220被自动限位机构限位。
需要说明的是，本发明动力电池推动电池室100内的亏电电池，亏电电池通过承接口出的斜坡滑至输送带内，通过靠近承接口位置并与动力电池一一对应的充电组件240为亏电电池充电，以实现循环更换，提高了电池更换工作效率。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种半自动化电动汽车电池快速更换系统，包括：若干电池更换盒以及电池室，其特征在于，若干所述电池更换盒沿所述电池室的中轴线对称设置，所述电池室分为若干个腔室并且每个所述腔室对应于一所述电池更换盒；
每个所述电池更换盒均为双层结构，所述电池更换盒的上层中设置若干充电组件；所述电池更换盒的下层包括：电池输送带，设置于所述电池输送带上的若干电池包，以及带齿轴；每个所述电池输送带的输出口和输入口均与所述电池室腔室的输出口和输入口一一对应，所述带齿轴上的齿嵌入相邻所述电池包之间的间隙；每个所述电池包和所述电池室的底部分别设置有导向定位凹槽和导向定位凸块，所述导向定位凹槽和所述导向定位凸块相匹配，靠近电池室输出口的所述导向定位凸块的末端设置有自动限位机构。
2.根据权利要求1所述的一种半自动化电动汽车电池快速更换系统，其特征在于：靠近所述电池输送带的输出口上方和底部分别设置有定位组件和对位组件。
3.根据权利要求1所述的一种半自动化电动汽车电池快速更换系统，其特征在于：所述定位组件包括激光位置传感器，所述激光位置传感器检测所述电池室输入口的中心线与所述电池输送带的中心线。
4.根据权利要求1所述的一种半自动化电动汽车电池快速更换系统，其特征在于：所述对位组件包括调节盘Ⅰ、调节盘Ⅱ和调节盘Ⅲ，以及与所述调节盘Ⅰ、所述调节盘Ⅱ和所述调节盘Ⅲ对应的若干调节导轨；每个所述调整盘均与所述电池输送带相连接。
5.根据权利要求1所述的一种半自动化电动汽车电池快速更换系统，其特征在于：通过控制装置调整所述调节盘Ⅰ、所述调节盘Ⅱ和所述调节盘Ⅲ，改变所述电池输送带的所述输出口的角度，以实现所述电池室的输入口的中心线与所述电池输送带的所述输出口的中心线一致。
6.根据权利要求1所述的一种半自动化电动汽车电池快速更换系统，其特征在于：所述调节盘Ⅰ、调节盘Ⅱ和调节盘Ⅲ的调节量依次减小。
7.根据权利要求1所述的一种半自动化电动汽车电池快速更换系统，其特征在于：所述充电组件设置于靠近所述电池更换盒输入口的位置，并与所述电池包一一对应。
8.根据权利要求1所述的一种半自动化电动汽车电池快速更换系统，其特征在于：所述带齿轴拨动所述电池包沿所述电池输送带运动至所述电池室内，所述电池室内的亏电电池包滑入所述电池输送带的输入口。
9.基于权利要求1-8所述的一种半自动化电动汽车电池快速更换系统的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、汽车停放在标准线范围内，将四个电池更换盒的输出口和输入口分别对准电池室输出口和输入口；
S2、输送带上的定位组件检测电池室输入口的位置，通过检测信号控制若干调整盘在调节导轨上的位置，进而改变输送带的输出口的角度，以精准检测汽车电池室的开口；
S3、转动带齿轴，通过带齿轴上的齿拨动输送带上的电池包，逐渐将电池包推至输送带的输出口，电池输送带上若干方向转盘转动，以改变电池包运动方向，使得电池室的输入口的中心线与输送带的输出口的中心线一致；
S4、进入到电池室内的电池包推动亏电电池包，亏电电池包通过电池室底部的导向定位凸块滑至输送带内，新电池包被自动限位机构限位。
10.根据权利要求1所述的一种半自动化电动汽车电池快速更换系统的运行方法，其特征在于，其特征在于：在所述S4中，亏电电池包运送至输送带后，通过电池更换盒上层中的充电组件为亏电电池充电，以实现循环更换。
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