CN116373805A - 一种新能源卡车换电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源卡车换电系统及方法，其换电系统包括用于放置电池箱的卡车的承载部分、定位部分、用于取换电池箱的双电池位机器人和用于给电池箱充电的充电站，本发明的电池箱更换过程中全程采用摩擦轮驱动电池箱移动，相对于传统的采用起重机拿取电池箱节约了设备成本及维护成本，同时双电池位机器人的设置可提前拿取满电电池箱进行更换，可极大地提高换电效率。

Description

一种新能源卡车换电系统及方法

技术领域

本发明涉及新能源卡车技术领域，具体涉及一种新能源卡车换电系统及方法。

背景技术

随着新能源汽车的推出，重型卡车市场正在经历重大变革，新能源重卡的销量增长非常显著。“换电”指的是将汽车与电池拆分，当新能源车辆电量不足时，到换电站更换一块满电量的电池。对新能源重型卡车来说，相较于充电，换电模式能有效解决充电车位稀缺、电池容量大、充电时间长等痛点，充分提升车辆利用率。

现有技术中，重卡换电站的换电模式一般为：先用吊装机构将卡车上的亏电电池吊走，再将亏电电池放入空充电位，而后再从充电位中吊出一块满电电池，将满电电池放置于卡车上。新能源重卡的电池重量一般为3吨左右，整个吊装过程不仅耗时较长，吊装过程能源耗费量大，而且设备维护成本及危险系数高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种新能源卡车换电系统及方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种新能源卡车换电系统，包括设置于卡车上的承载部分，双电池位机器人部分、充电站、电池箱以及卡车定位部分；

所述承载部分安装于卡车的龙骨框架上，龙骨框架上通过支撑臂安装有底托架，底托架上设置有一对轨道A，底托架的两侧及一端设置有L型卡块，底托架上通过四根拉簧连接有支撑板A，支撑板A上可升降地安装有插头A，支撑臂上可升降地安装有定位销A；所述支撑板A的两端设置有支撑柱，支撑柱的顶端为球面结构，底托架上设置有支撑座，支撑座上设置有弧形凹槽，支撑柱的球面结构置于弧形凹槽内；

所述双电池位机器人部分包括有双电池位机器人和地轨，地轨铺设于地面上；双电池位机器人包括有移动底座、升降台、转动台及电池取放台；所述移动底座与地轨部分构成一对沿前后方向的直线移动副，行走减速机用于驱动移动底座沿前后方向移动；所述升降台与移动底座构成一对沿上下方向的直线移动副，升降减速机用于驱动升降台沿上下方向的移动；所述转动台与升降台构成一对绕竖直轴线旋转的回转副，转动减速机用于驱动转动台旋转；所述电池取放台与转动台固定连接，电池取放台上设有相互平行的一对轨道B和一对轨道C，一对轨道B和一对轨道C均匹配有两个相向布置的电池夹持送进机构；

所述充电站设置于地轨的一侧，充电站的一侧设置有箱门，地轨与充电站的箱门相平行；充电站内设置有隔板，隔板上排列设置有支撑板B，支撑板B的两侧设置有一对轨道D，支撑板B上可升降地安装有插头B，支撑板B的一侧可升降地安装有定位销B，充电站另一侧内排列设置有定位挡块；

所述电池箱的底部设置有脚轮、插座和定位孔，脚轮与轨道A、轨道B、轨道C和轨道D相配合，插座与插头A和插头B相配合，定位孔与定位销A和定位销B相配合，所述电池箱的底部设置有与L型卡块相配合的限位框架；

所述卡车定位部分设置于地轨的另一侧，其包括一对平行设置的减速带，减速带垂直于地轨。

优选地，所述支撑板A上通过滑杆滑动安装有升降座A，升降座A与支撑板A之间的滑杆上安装有弹簧A，升降座A上设置有插头A；所述支撑板A上设置有气缸A，气缸A的活塞杆与升降座A相连；所述支撑臂上设置有安装座A，安装座A上滑动安装有定位销A，所述支撑臂上设置有气缸架A，气缸架A上设置有气缸B，气缸B的活塞杆与定位销A相连；所述插头A处设置有插头盖，插头A的一侧通过支臂设置有滑轨A，滑轨A上滑动安装有滑块A，滑块A上设置有连接件，连接件的一端与插头盖相连，连接件的另一端铰接有驱动杆，驱动杆的另一端铰接于支撑板A上。

优选地，所述移动底座的底部设置有与地轨相配合的滚轮，所述行走减速机安装于移动底座上，行走减速机的输出轴上连接有行走齿轮，所述地轨内设置有齿条，行走齿轮与齿条相配合；所述移动底座上设置有蜗轮丝杆升降机，蜗轮丝杠升降机的丝杆顶端与升降台相连；所述升降台的顶部同轴设置有若干弧形导轨，弧形导轨上设置有相配合的滑块B，所述升降台上安装有转动减速机，转动减速机的输出轴上安装有转动齿轮，转动齿轮的回转中心线与弧形导轨的轴线相平行，所述转动台上设置有弧形齿条，转动齿轮与弧形齿条相齿合，滑块B与转动台固定连接。

优选地，所述电池夹持送进机构包括有推进机构和一对对称设置的夹持送进单元；夹持送进单元包括有机械臂、滑轨B、滑块C、滑轨C、滑块D、摩擦轮、轮架、弹簧B、弹簧C和摩擦轮减速机，滑轨B和滑块C固定安装于电池取放台上，滑轨C和滑块D固定安装于机械臂上，滑轨B与滑块D相配合，滑轨C与滑块C相配合，机械臂的一端设置有轮架，轮架包括有角A、角B和角C，轮架的角B铰接于机械臂上，轮架的角A与机械臂的端部之间连接有弹簧B，轮架的角C设置有连接机械臂内的弹簧C，弹簧B 呈压缩状态时，弹簧C呈拉伸状态，所述轮架内转动安装有摩擦轮，摩擦轮减速机的输出轴与摩擦轮相连，摩擦轮减速机安装于轮架上；所述电池取放台内通过轴承和轴承座转动安装有丝杠，丝杠上安装有螺母，螺母上连接有连接板，连接板的两端分别与一对对称设置的夹持送进单元的两机械臂相连，两机械臂的端部设置有连接杆，连接杆的两端分别与两机械臂相连，所述丝杠的一端连接有推进减速机。

优选地，一对轨道B一端的电池夹持送进机构上设置有电池箱找平单元，该电池夹持送进机构的夹持对称面为M面，该电池夹持送进机构的一对对称设置的夹持送进单元上分别设置有关于M面对称的两个激光传感器，四个激光传感器的激光射出方向均与轨道B的长度方向平行；该电池夹持送进机构的连接杆上安装有测距传感器。

优选地，所述支撑板B上安装有气缸C，气缸C的活塞杆上连接有升降座B，升降座B上安装有插头B；所述充电站内支撑板B的一侧设置有安装座B，安装座B上滑动安装有定位销B，安装座B上连接有气缸架B，气缸架B上安装有气缸D，气缸D的活塞杆与定位销B相连；所述充电站另一侧内排列设置有安装板，安装板上安装有定位螺栓；所述充电站内设置有箱门驱动机构，箱门驱动机构包括有电机、主动轮、从动轮、皮带和连接块，主动轮和从动轮转动安装于充电站内，皮带的两端分别套设于主动轮和从动轮上，主动轮与电机相连，连接块的一端与皮带相连，另一端与箱门相连。

一种新能源卡车换电方法：

步骤一：控制使气缸C和气缸D的活塞杆收缩，使插头B和定位销B拔出，控制使充电站内一个满电电池箱处的箱门打开，此时双电池位机器人的升降台和转动台位于初始位置，即轨道B和轨道C均与轨道D平行且高度相同，控制使双电池位机器人移动至轨道C与轨道D相配合处，控制使轨道C两端的电池夹持送进机构上的所有摩擦轮减速机协同动作，控制使轨道C靠近充电站一端的电池夹持送进机构的一对摩擦轮伸出并夹持住满电电池箱，在一对摩擦轮的带动下可使满电电池箱移动至轨道C上，满电电池箱完全移动至轨道C上后，所有摩擦轮减速机停止动作，轨道C靠近充电站一端的电池夹持送进机构回到初始位置，最后控制使箱门关闭，等待卡车驶入进行换电；

步骤二：驶入卡车，使卡车的两个前轮位于两个减速带之间；

步骤三：控制使双电池位机器人移动，当靠近M面的两个激光传感器同时接收到反馈信号时，双电池位机器人停止移动；

步骤四：当靠近M面的两个激光传感器及远离M面的其中一个激光传感器同时接收到反馈信号时，控制双电池位机器人的转动台旋转，直至仅同时接收到位于M面一侧的两个激光传感器的反馈信号，然后控制使双电池位机器人移动，直至仅靠近M面的两个激光传感器同时接收到反馈信号；

步骤五：控制使升降台下降至最低限位，控制使轨道B一端的电池夹持送进机构的一对摩擦轮对卡车上的电池箱进行夹持，控制使轨道B一端的电池夹持送进机构上的摩擦轮减速机协同动作，将卡车上的电池箱拉出至测距传感器的上方，测距传感器测出到电池箱底部的距离，经计算得出轨道A与轨道B的高度差，依据算得的高度差控制使升降台上升至一对轨道A与一对轨道B齐平；

步骤六：通过卡车上的控制台控制气缸A和气缸B的活塞杆收缩，使插头A和定位销A拔出，控制使轨道B上电池夹持送进机构按照步骤二中的方法将卡车上的电池箱移动至轨道B上；

步骤七：控制使双电池位机器人移动至轨道C与轨道A相配合，移动距离为轨道B上电池夹持送进机构的夹持面与轨道C上电池夹持送进机构的夹持面之间的距离，然后控制轨道C两端电池夹持送进机构的所有摩擦轮减速机协同动作，在摩擦轮的带动下满电电池箱可移动至轨道A上，在此过程中，轨道C靠近卡车一端的一对摩擦轮逐渐伸出至最大限位，当电池箱抵住底托架一端的L型卡块后，所有摩擦轮减速机停止动作，轨道C靠近卡车一端的一对摩擦轮回到初始位置；

步骤八：通过卡车上的控制台控制气缸A和气缸B的活塞杆伸出，使插头A插入到插座内，定位销A插入到定位孔内；

步骤九：控制使双电池位机器人的升降台和转动台回到初始位置，控制使轨道B移动至充电站内一个空缺位置的轨道D处，控制使充电站内空缺位置处的箱门打开，按照步骤7的方法将从卡车上换下的电池箱推入充电站内的空缺位置，当电池箱的一端抵住定位螺栓后，所有摩擦轮减速机停止动作，轨道B一端的电池夹持送进机构回到初始位置，最后控制使箱门关闭；

步骤十：控制使气缸C和气缸D的活塞杆伸出，使插头B插入到插座内对电池箱进行充电，定位销B插入到定位孔内对电池箱进行限位。

本发明的有益效果体现在：

本发明的卡车承载部分通过拉簧连接有支撑板，支撑板上可升降地设置有插头，拉簧的设置可有效减少插头与插座件的相对移动，避免插头和插座的磨损，同时避免了插头插座产生晃动导致“打火”的现象而发生危险；

本发明在换电过程中全程通过摩擦轮驱动电池箱移动，无需吊装电池箱，减少了能源损耗和设备维护成本，提高了安全性；

本发明采用双电池位机器人对卡车进行换电，双机位的设置有效提高了换电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明卡车换电系统的轴测图。

图2为本发明承载部分的轴测图。

图3为图2的A处放大图。

图4为本发明承载部分的主视图。

图5为图4的A向剖视图。

图6为图5的A处放大图。

图7为本发明双电池位机器人的轴测图。

图8为图7的A处放大图

图9为本发明双电池位机器人的主视图。

图10为本发明双电池位机器人的爆炸视图。

图11为本发明电池夹持送进机构的轴测图。

图12为本发明夹持送进单元的仰视图。

图13为本发明地轨的轴测图。

图14为图13的A处放大图。

图15为本发明找平过程示意图。

图16为本发明电池箱的轴测图。

图17为图16的A处放大图。

图18为本发明充电站的主视图。

图19为图18的A向剖视图。

图20为图19的A处放大图。

图21为图19的B处放大图。

图22为图19的C处放大图。

图23为图18的B向剖视图。

图24为图18的C向剖视图。

图25为图24的A处放大图。

附图中，11龙骨支架，12、支撑臂，13、底托架，14、轨道A，15、L行卡块，16、支撑板A，17、拉簧，18、升降座A，19、滑杆，110、支撑柱，111、支撑座，112、插头A，113、滑轨A，114、滑块A，115、连接件，116、插头盖，117、驱动杆，118、气缸A，119、气缸B，120、安装座A，121、定位销A；

21、移动底座，22、升降台，23、转动台，24、电池取放台，25、升降减速机，26、蜗轮丝杆升降机，27、弧形导轨，28、滑块B，29、转动减速机，210、转动齿轮，211、弧形齿条，212、轨道B，213、轨道C，214、测距传感器，215、激光传感器，216、推进减速机，217、丝杠，218、螺母，219、连接板，220、连接杆，221、机械臂，222、轮架，223、摩擦轮，224、摩擦轮减速机，225、弹簧B，226、弹簧C，227、滑轨B，228、滑块C，229、滑轨C，230、滑块D，231、地轨，232、齿条、233、行走减速机；

31、电池箱，32.脚轮，33、定位孔，34、插座，35、限位框架；

41、充电站，42、箱门，43、隔板，44、支撑座B，45、连接架，46、升降座B，47、气缸C，48、插头B，49、轨道D，410、安装座B，411、定位销B，412、气缸架B，413、气缸D，414、安装板，415、定位螺栓，416、导轨，417、导向轮，418、主动轮，419、从动轮，420、电机，421、皮带，422、连接块。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。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。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图对本发明进行详细地描述：本发明的一种新能源卡车换电系统，包括设置于卡车上的承载部分，双电池位机器人部分、充电站41、电池箱31以及卡车定位部分；

所述承载部分安装于卡车的龙骨框架上11，龙骨框架11上通过支撑臂12安装有底托架13，底托架13上设置有一对轨道A14，底托架13的两侧及一端设置有L型卡块15，底托架13上通过四根拉簧17连接有支撑板A16，支撑板A16上可升降地安装有插头A112，支撑臂12上可升降地安装有定位销A121；所述支撑板A16的两端设置有支撑柱110，支撑柱110的顶端为球面结构，底托架13上设置有支撑座111，支撑座111上设置有弧形凹槽，支撑柱110的球面结构置于弧形凹槽内以起柔性支撑作用，从而保证拉簧17始终处于拉紧状态；

所述双电池位机器人部分包括有双电池位机器人和地轨231，地轨231铺设于地面上；双电池位机器人包括有移动底座21、升降台22、转动台23及电池取放台24；所述移动底座21与地轨231部分构成一对沿前后方向的直线移动副，行走减速机233用于驱动移动底座21沿前后方向移动；所述升降台22与移动底座21构成一对沿上下方向的直线移动副，升降减速机25用于驱动升降台22沿上下方向的移动；所述转动台23与升降台22构成一对绕竖直轴线旋转的回转副，转动减速机29用于驱动转动台23旋转；所述电池取放台24与转动台23固定连接，电池取放台24上设有相互平行的一对轨道B212和一对轨道C213，一对轨道B212和一对轨道C213均匹配有两个相向布置的电池夹持送进机构；

所述充电站41设置于地轨231的一侧，充电站41靠近双电池位机器人的一侧设置有开口，开口的顶部和底部分别设置有两个导轨416，所述箱门42的顶部和底部设置有与导轨416相配合的导向轮417，箱门42交错设置于两个导轨416上，所述地轨231与充电站41的箱门42相平行；充电站41内设置有隔板43，隔板43上排列设置有若干支撑板B44，各支撑板B44的两侧均设置有一对轨道D49，支撑板B44上可升降地安装有插头B48，各支撑板B4的一侧可升降地安装有定位销B411，充电站41另一侧内排列设置有与支撑板B44位置相配合的定位挡块；

所述电池箱31的底部设置有脚轮32、插座34和定位孔33，脚轮32与轨道A14、轨道B212、轨道C213和轨道D49相配合，插座34与插头A12和插头B48相配合，定位孔33与定位销A121和定位销B411相配合，所述电池箱31的底部设置有与L型卡块15相配合的限位框架35，即限位框架35与电池箱31底部的距离与L型卡块15的厚度相配合，在电池箱31推至轨道A14上后，限位框架35与电池箱31底部之间的间隙可正好使L型卡块卡入；

所述卡车定位部分设置于地轨231的另一侧，其包括一对平行设置的减速带5，减速带5垂直于地轨231。

所述支撑板A16上通过滑杆19滑动安装有升降座A18，升降座A18与支撑板A16之间的滑杆19上安装有弹簧A，弹簧A的设置可保证气缸A118失去动力时，插头A不会从插座内脱落，升降座A18上设置有插头A112；所述支撑板A16上设置有气缸A118，气缸A118的活塞杆与升降座A18相连；所述支撑臂12上设置有安装座A120，安装座A120上滑动安装有定位销A121，所述支撑臂12上设置有气缸架A，气缸架A上设置有气缸B119，气缸B119的活塞杆与定位销A121相连；所述插头A112处设置有插头盖116，插头A112的一侧通过支臂设置有滑轨A113，滑轨A113上滑动安装有滑块A114，滑块A114上设置有连接件115，连接件115的一端与插头盖116相连，连接件115的另一端铰接有驱动杆117，驱动杆117的另一端铰接于支撑板A16上，当升降座A18升起时，由于升降座A18与支撑板A16的间距增大，驱动杆117即可带动连接件115由滑轨A113的一端移动至滑轨A113的另一端，连接件115的移动可带动插头盖116移动，进而使插头盖自动开盖；在插头A112拔出插座的过程中，升降座A18下降，由于升降座A18与支撑板A16的间距减小，驱动杆117带动连接件115由滑轨A113的另一端移回至滑轨A113的一端，连接件115带动插头盖移回至遮盖插头A处，从而实现自动关盖，插头盖116的自动开闭防止杂物进入插头A112内；

所述移动底座的底部设置有与地轨231相配合的滚轮，所述行走减速机233安装于移动底座21上，行走减速机233的输出轴上连接有行走齿轮，所述地轨231内设置有齿条232，行走齿轮与齿条232相配合；所述移动底座21上设置有蜗轮丝杆升降机26，蜗轮丝杠升降机26的丝杆顶端与升降台22相连；所述升降台22的顶部同轴设置有若干弧形导轨27，弧形导轨27上设置有相配合的滑块B28，所述升降台22上安装有转动减速机29，转动减速机29的输出轴上安装有转动齿轮210，转动齿轮210的回转中心线与弧形导轨27的轴线相平行，所述转动台23上设置有弧形齿条211，转动齿轮210与弧形齿条211相齿合，滑块B28与转动台23固定连接。

所述电池夹持送进机构包括有推进机构和一对对称设置的夹持送进单元；夹持送进单元包括有机械臂221、滑轨B227、滑块C228、滑轨C229、滑块D230、摩擦轮223、轮架222、弹簧B225、弹簧C226和摩擦轮减速机224，滑轨B227和滑块C228固定安装于电池取放台24上，滑轨C229和滑块D230固定安装于机械臂221上，滑轨B227与滑块D230相配合，滑轨C229与滑块C228相配合，机械臂221的一端设置有轮架222，轮架222包括有角A、角B和角C，轮架222的角B铰接于机械臂221上，轮架222的角A与机械臂221的端部之间连接有弹簧B225，轮架222的角C设置有连接机械臂221内的弹簧C226，弹簧B 225呈压缩状态时，弹簧C226呈拉伸状态，所述轮架222内转动安装有摩擦轮223，摩擦轮减速机224的输出轴与摩擦轮223相连，摩擦轮减速机224安装于轮架222上；所述电池取放台24内通过轴承和轴承座转动安装有丝杠217，丝杠217上安装有螺母218，螺母218上连接有连接板219，连接板219的两端分别与一对对称设置的夹持送进单元的两机械臂221相连，两机械臂221的端部设置有连接杆220，连接杆220的两端分别与两机械臂221相连，所述丝杠217的一端连接有推进减速机216。

一对轨道B212一端的电池夹持送进机构上设置有电池箱31找平单元，该电池夹持送进机构的夹持对称面为M面，该电池夹持送进机构的一对对称设置的夹持送进单元上分别设置有关于M面对称的两个激光传感器215，四个激光传感器215的激光射出方向均与轨道B212的长度方向平行；该电池夹持送进机构的连接杆220上安装有测距传感器214。

所述支撑板B44上安装有气缸C47，气缸C47的活塞杆上连接有升降座B46，升降座B46上安装有插头B48；所述充电站41内支撑板B44的一侧设置有安装座B410，安装座B410上滑动安装有定位销B411，安装座B410上连接有气缸架B412，气缸架B412上安装有气缸D413，气缸D413的活塞杆与定位销B411相连；所述充电站41另一侧内排列设置有安装板414，安装板414上安装有定位螺栓415；所述充电站41内设置有箱门驱动机构，箱门驱动机构包括有电机420、主动轮418、从动轮419、皮带421和连接块422，主动轮418和从动轮419转动安装于充电站41内，皮带421的两端分别套设于主动轮418和从动轮419上，主动轮418与电机420相连，连接块422的一端与皮带421相连，另一端与箱门42相连，通过控制相应的电机420即可驱动箱门42的打开和关闭。

一种新能源卡车换电方法：

步骤一：控制使气缸C47和气缸D413的活塞杆收缩，使插头B48和定位销B411拔出，控制使充电站41内一个满电电池箱处的箱门42打开，此时双电池位机器人的升降台22和转动台23位于初始位置，即轨道B212和轨道C213均与轨道D49平行且高度相同，控制使双电池位机器人移动至轨道C213与轨道D49相配合处，控制使轨道C213两端的电池夹持送进机构上的所有摩擦轮减速机224协同动作，控制使轨道C213靠近充电站41一端的电池夹持送进机构的一对摩擦轮223伸出并夹持住满电电池箱，在一对摩擦轮223的带动下可使满电电池箱移动至轨道C213上，满电电池箱完全移动至轨道C213上后，所有摩擦轮减速机224停止动作，轨道C213靠近充电站一端的电池夹持送进机构回到初始位置，最后控制使箱门42关闭，等待卡车驶入进行换电，在实际应用中，可在卡车驶入路线的途中增设红外对射，当红外对射检测到卡车即将驶入时，即执行提前从充电站41内取出一个满电电池箱的操作；通过在轨道C213的两端设置接近传感器可判断电池箱31是否完全移动至轨道C上，当轨道C213两端的接近传感器均检测到电池箱31的接近信号时，即电池箱31完全移动至轨道C213上；

步骤二：驶入卡车，使卡车的两个前轮位于两个减速带5之间，在两减速带5之间处设置光电检测装置可判断卡车是否驶入相应位置，光电检测可选择接近传感器或红外对射；

步骤三：控制使双电池位机器人移动，当靠近M面的两个激光传感器215同时接收到反馈信号时，双电池位机器人停止移动；

步骤四：当靠近M面的两个激光传感器215及远离M面的其中一个激光传感器215同时接收到反馈信号时，控制双电池位机器人的转动台23旋转，直至仅同时接收到位于M面一侧的两个激光传感器215的反馈信号，然后控制使双电池位机器人移动，直至仅靠近M面的两个激光传感器215同时接收到反馈信号，具体的找平过程可参考图15；当步骤三执行完成后，仅靠近M面的两个激光传感器215同时接收到反馈信号时，则直接执行步骤五；

步骤五：控制使升降台22下降至最低限位，控制使轨道B212一端的电池夹持送进机构的一对摩擦轮223对卡车上的电池箱进行夹持，控制使轨道B212一端的电池夹持送进机构上的摩擦轮减速机224协同动作，将卡车上的电池箱拉出至测距传感器214的上方，测距传感器214测出到电池箱底部的距离，由于测距传感器214到轨道B212顶部的距离为定值，因此可计算得出轨道A14与轨道B212的高度差，即测距传感器214测出的距离减测距传感器214到轨道B212顶部的距离，依据算得的高度差控制使升降台22上升至一对轨道A14与一对轨道B212齐平；

步骤六：通过卡车上的控制台控制气缸A118和气缸B119的活塞杆收缩，使插头A112和定位销A121拔出，控制使轨道B212上电池夹持送进机构按照步骤一中的方法将卡车上的电池箱移动至轨道B212上；

步骤七：控制使双电池位机器人移动至轨道C213与轨道A14相配合，在实际应用中，由于卡车停放位置较正，存在的偏差较小，因此移动距离约定于轨道B212上电池夹持送进机构的夹持面与轨道C213上电池夹持送进机构的夹持面之间的距离，若需计算精确距离，需在转动台23上设置角度传感器对旋转角进行测量，得到旋转角后通过三角函数即可计算出精确的移动距离；然后控制轨道C213两端电池夹持送进机构的所有摩擦轮减速机224协同动作，在摩擦轮223的带动下满电电池箱可移动至轨道A14上，在此过程中，轨道C213靠近卡车一端的一对摩擦轮223逐渐伸出至最大限位，当电池箱抵住底托架13一端的L型卡块15后，所有摩擦轮减速机224停止动作，轨道C213靠近卡车一端的一对摩擦轮223回到初始位置，在底托架13一端的L型卡块15上设置接近传感器可判断电池箱的一端是否抵到底托架13一端的L型卡块15处；

步骤八：通过卡车上的控制台控制气缸A118和气缸B119的活塞杆伸出，使插头A112插入到插座34内，定位销A121插入到定位孔33内；

步骤九：控制使双电池位机器人的升降台22和转动台23回到初始位置，控制使轨道B212移动至充电站41内一个空缺位置的轨道D49处，控制使充电站41内空缺位置处的箱门42打开，按照步骤七的方法将从卡车上换下的电池箱推入充电站41内的空缺位置，当电池箱的一端抵住定位螺栓415后，所有摩擦轮减速机224停止动作，轨道B212一端的电池夹持送进机构回到初始位置，最后控制使箱门42关闭，在安装板上设置接近传感器可判断电池箱的一端是否抵到定位螺栓415处；

步骤十：控制使气缸C47和气缸D413的活塞杆伸出，使插头B48插入到插座34内对电池箱31进行充电，定位销B411插入到定位孔33内对电池箱31进行限位。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (7)

1.一种新能源卡车换电系统，其特征在于：包括设置于卡车上的承载部分，双电池位机器人部分、充电站（41）、电池箱（31）以及卡车定位部分；

所述承载部分安装于卡车的龙骨框架上（11），龙骨框架（11）上通过支撑臂（12）安装有底托架（13），底托架（13）上设置有一对轨道A（14），底托架（13）的两侧及一端设置有L型卡块（15），底托架（13）上通过四根拉簧（17）连接有支撑板A（16），支撑板A（16）上可升降地安装有插头A（112），支撑臂（12）上可升降地安装有定位销A（121）；所述支撑板A（16）的两端设置有支撑柱（110），支撑柱（110）的顶端为球面结构，底托架（13）上设置有支撑座（111），支撑座（111）上设置有弧形凹槽，支撑柱（110）的球面结构置于弧形凹槽内；

所述双电池位机器人部分包括有双电池位机器人和地轨（231），地轨（231）铺设于地面上；双电池位机器人包括有移动底座（21）、升降台（22）、转动台（23）及电池取放台（24）；所述移动底座（21）与地轨（231）部分构成一对沿前后方向的直线移动副，行走减速机（233）用于驱动移动底座（21）沿前后方向移动；所述升降台（22）与移动底座（21）构成一对沿上下方向的直线移动副，升降减速机（25）用于驱动升降台（22）沿上下方向的移动；所述转动台（23）与升降台（22）构成一对绕竖直轴线旋转的回转副，转动减速机（29）用于驱动转动台（23）旋转；所述电池取放台（24）与转动台（23）固定连接，电池取放台（24）上设有相互平行的一对轨道B（212）和一对轨道C（213），一对轨道B（212）和一对轨道C（213）均匹配有两个相向布置的电池夹持送进机构；

所述充电站（41）设置于地轨（231）的一侧，充电站（41）的一侧设置有箱门（42），地轨（231）与充电站（41）的箱门（42）相平行；充电站（41）内设置有隔板（43），隔板（43）上排列设置有支撑板B（44），支撑板B（44）的两侧设置有一对轨道D（49），支撑板B（44）上可升降地安装有插头B（48），支撑板B（4）的一侧可升降地安装有定位销B（411），充电站（41）另一侧内排列设置有定位挡块；

所述电池箱（31）的底部设置有脚轮（32）、插座（34）和定位孔（33），脚轮（32）与轨道A（14）、轨道B（212）、轨道C（213）和轨道D（49）相配合，插座（34）与插头A（12）和插头B（48）相配合，定位孔（33）与定位销A（121）和定位销B（411）相配合，所述电池箱（31）的底部设置有与L型卡块（15）相配合的限位框架（35）；

所述卡车定位部分设置于地轨（231）的另一侧，其包括一对平行设置的减速带（5），减速带（5）垂直于地轨（231）。

2.如权利要求1所述的新能源卡车换电系统，其特征在于：所述支撑板A（16）上通过滑杆（19）滑动安装有升降座A（18），升降座A（18）与支撑板A（16）之间的滑杆（19）上安装有弹簧A，升降座A（18）上设置有插头A（112）；所述支撑板A（16）上设置有气缸A（118），气缸A（118）的活塞杆与升降座A（18）相连；所述支撑臂（12）上设置有安装座A（120），安装座A（120）上滑动安装有定位销A（121），所述支撑臂（12）上设置有气缸架A，气缸架A上设置有气缸B（119），气缸B（119）的活塞杆与定位销A（121）相连；所述插头A（112）处设置有插头盖（116），插头A（112）的一侧通过支臂设置有滑轨A（113），滑轨A（113）上滑动安装有滑块A（114），滑块A（114）上设置有连接件（115），连接件（115）的一端与插头盖（116）相连，连接件（115）的另一端铰接有驱动杆（117），驱动杆（117）的另一端铰接于支撑板A（16）上。

3.如权利要求1所述的新能源卡车换电系统，其特征在于：所述移动底座的底部设置有与地轨（231）相配合的滚轮，所述行走减速机（233）安装于移动底座（21）上，行走减速机（233）的输出轴上连接有行走齿轮，所述地轨（231）内设置有齿条（232），行走齿轮与齿条（232）相配合；所述移动底座（21）上设置有蜗轮丝杆升降机（26），蜗轮丝杠升降机（26）的丝杆顶端与升降台（22）相连；所述升降台（22）的顶部同轴设置有若干弧形导轨（27），弧形导轨（27）上设置有相配合的滑块B（28），所述升降台（22）上安装有转动减速机（29），转动减速机（29）的输出轴上安装有转动齿轮（210），转动齿轮（210）的回转中心线与弧形导轨（27）的轴线相平行，所述转动台（23）上设置有弧形齿条（211），转动齿轮（210）与弧形齿条（211）相齿合，滑块B（28）与转动台（23）固定连接。

4.如权利要求1所述的新能源卡车换电系统，其特征在于：所述电池夹持送进机构包括有推进机构和一对对称设置的夹持送进单元；夹持送进单元包括有机械臂（221）、滑轨B（227）、滑块C（228）、滑轨C（229）、滑块D（230）、摩擦轮（223）、轮架（222）、弹簧B（225）、弹簧C（226）和摩擦轮减速机（224），滑轨B（227）和滑块C（228）固定安装于电池取放台（24）上，滑轨C（229）和滑块D（230）固定安装于机械臂（221）上，滑轨B（227）与滑块D（230）相配合，滑轨C（229）与滑块C（228）相配合，机械臂（221）的一端设置有轮架（222），轮架（222）包括有角A、角B和角C，轮架（222）的角B铰接于机械臂（221）上，轮架（222）的角A与机械臂（221）的端部之间连接有弹簧B（225），轮架（222）的角C设置有连接机械臂（221）内的弹簧C（226），弹簧B（225）呈压缩状态时，弹簧C（226）呈拉伸状态，所述轮架（222）内转动安装有摩擦轮（223），摩擦轮减速机（224）的输出轴与摩擦轮（223）相连，摩擦轮减速机（224）安装于轮架（222）上；所述电池取放台（24）内通过轴承和轴承座转动安装有丝杠（217），丝杠（217）上安装有螺母（218），螺母（218）上连接有连接板（219），连接板（219）的两端分别与一对对称设置的夹持送进单元的两机械臂（221）相连，两机械臂（221）的端部设置有连接杆（220），连接杆（220）的两端分别与两机械臂（221）相连，所述丝杠（217）的一端连接有推进减速机（216）。

5.如权利要求4所述的新能源卡车换电系统，其特征在于：一对轨道B（212）一端的电池夹持送进机构上设置有电池箱（31）找平单元，该电池夹持送进机构的夹持对称面为M面，该电池夹持送进机构的一对对称设置的夹持送进单元上分别设置有关于M面对称的两个激光传感器（215），四个激光传感器（215）的激光射出方向均与轨道B（212）的长度方向平行；该电池夹持送进机构的连接杆（220）上安装有测距传感器（214）。

6.如权利要求1所述的新能源卡车换电系统，其特征在于：所述支撑板B（44）上安装有气缸C（47），气缸C（47）的活塞杆上连接有升降座B（46），升降座B（46）上安装有插头B（48）；所述充电站（41）内支撑板B（44）的一侧设置有安装座B（410），安装座B（410）上滑动安装有定位销B（411），安装座B（410）上连接有气缸架B（412），气缸架B（412）上安装有气缸D（413），气缸D（413）的活塞杆与定位销B（411）相连；所述充电站（41）另一侧内排列设置有安装板（414），安装板（414）上安装有定位螺栓（415）；所述充电站（41）内设置有箱门驱动机构，箱门驱动机构包括有电机（420）、主动轮（418）、从动轮（419）、皮带（421）和连接块（422），主动轮（418）和从动轮（419）转动安装于充电站（41）内，皮带（421）的两端分别套设于主动轮（418）和从动轮（419）上，主动轮（418）与电机（420）相连，连接块（422）的一端与皮带（421）相连，另一端与箱门（42）相连。

7.一种新能源卡车换电方法，其特征在于：

步骤一：控制使气缸C（47）和气缸D（413）的活塞杆收缩，使插头B（48）和定位销B（411）拔出，控制使充电站（41）内一个满电电池箱处的箱门（42）打开，此时双电池位机器人的升降台（22）和转动台（23）位于初始位置，即轨道B（212）和轨道C（213）均与轨道D（49）平行且高度相同，控制使双电池位机器人移动至轨道C（213）与轨道D（49）相配合处，控制使轨道C（213）两端的电池夹持送进机构上的所有摩擦轮减速机（224）协同动作，控制使轨道C（213）靠近充电站（41）一端的电池夹持送进机构的一对摩擦轮（223）伸出并夹持住满电电池箱，在一对摩擦轮（223）的带动下可使满电电池箱移动至轨道C（213）上，满电电池箱完全移动至轨道C（213）上后，所有摩擦轮减速机（224）停止动作，轨道C（213）靠近充电站一端的电池夹持送进机构回到初始位置，最后控制使箱门（42）关闭，等待卡车驶入进行换电；

步骤二：驶入卡车，使卡车的两个前轮位于两个减速带（5）之间；

步骤三：控制使双电池位机器人移动，当靠近M面的两个激光传感器（215）同时接收到反馈信号时，双电池位机器人停止移动；

步骤四：当靠近M面的两个激光传感器（215）及远离M面的其中一个激光传感器（215）同时接收到反馈信号时，控制双电池位机器人的转动台（23）旋转，直至仅同时接收到位于M面一侧的两个激光传感器（215）的反馈信号，然后控制使双电池位机器人移动，直至仅靠近M面的两个激光传感器（215）同时接收到反馈信号；

步骤五：控制使升降台（22）下降至最低限位，控制使轨道B（212）一端的电池夹持送进机构的一对摩擦轮（223）对卡车上的电池箱进行夹持，控制使轨道B（212）一端的电池夹持送进机构上的摩擦轮减速机（224）协同动作，将卡车上的电池箱拉出至测距传感器（214）的上方，测距传感器（214）测出到电池箱底部的距离，经计算得出轨道A（14）与轨道B（212）的高度差，依据算得的高度差控制使升降台（22）上升至一对轨道A（14）与一对轨道B（212）齐平；

步骤六：通过卡车上的控制台控制气缸A（118）和气缸B（119）的活塞杆收缩，使插头A（112）和定位销A（121）拔出，控制使轨道B（212）上电池夹持送进机构按照步骤一中的方法将卡车上的电池箱移动至轨道B（212）上；

步骤七：控制使双电池位机器人移动至轨道C（213）与轨道A（14）相配合，移动距离为轨道B（212）上电池夹持送进机构的夹持面与轨道C（213）上电池夹持送进机构的夹持面之间的距离，然后控制轨道C（213）两端电池夹持送进机构的所有摩擦轮减速机（224）协同动作，在摩擦轮（223）的带动下满电电池箱可移动至轨道A（14）上，在此过程中，轨道C（213）靠近卡车一端的一对摩擦轮（223）逐渐伸出至最大限位，当电池箱抵住底托架（13）一端的L型卡块（15）后，所有摩擦轮减速机（224）停止动作，轨道C（213）靠近卡车一端的一对摩擦轮（223）回到初始位置；

步骤八：通过卡车上的控制台控制气缸A（118）和气缸B（119）的活塞杆伸出，使插头A（112）插入到插座（34）内，定位销A（121）插入到定位孔（33）内；

步骤九：控制使双电池位机器人的升降台（22）和转动台（23）回到初始位置，控制使轨道B（212）移动至充电站（41）内一个空缺位置的轨道D（49）处，控制使充电站（41）内空缺位置处的箱门（42）打开，按照步骤七的方法将从卡车上换下的电池箱推入充电站（41）内的空缺位置，当电池箱的一端抵住定位螺栓（415）后，所有摩擦轮减速机（224）停止动作，轨道B（212）一端的电池夹持送进机构回到初始位置，最后控制使箱门（42）关闭；

步骤十：控制使气缸C（47）和气缸D（413）的活塞杆伸出，使插头B（48）插入到插座（34）内对电池箱（31）进行充电，定位销B（411）插入到定位孔（33）内对电池箱（31）进行限位。

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