CN116969340B - 一种用于新能源车辆换电站的吊具及其安全控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新能源设备技术领域，涉及一种用于新能源车辆换电站的吊具及其安全控制方法。具体步骤包括：1、在根据控制指令起吊新能源车辆的电池箱之前，判断钢丝绳拉伸长度是否异常，若为否，则运行步骤S2；若为是，则给出警报信号并停止运行当前控制指令；2、在根据控制指令起吊或者放下新能源车辆的电池箱的过程中，实时监测钢丝绳是否发生断裂，若为是，则停止运行当前任务，并以最快速度控制所述新能源车辆的电池箱降落至地面；若为否，则正常运行当前任务直至结束。这样就解决了现有换电站存在使用时间较长时，钢丝绳存在会逐渐被拉伸变长且容易发生断裂的问题。

Description

一种用于新能源车辆换电站的吊具及其安全控制方法

技术领域

本发明涉及新能源设备技术领域，具体而言，涉及一种用于新能源车辆换电站的吊具及其安全控制方法。

背景技术

新能源车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，是目前流行最广、节能环保的绿色出行交通工具，一种是通过充电桩进行充电，就算使用快充，通常充满电也需要一到二个小时；另一种是直接更换电池进行使用，即换电站，换电站是新能源车更换电池的地方，相较于充电桩更加快捷便利。

现提出一种用于新能源车辆换电站的龙门悬臂机器人，可用于降低换电站的整体高度。该龙门悬臂机器人上配套使用有升降机构，由于升降机构是用于驱动吊具上下移动，进而驱使吊具吊取电池箱移动，因此升降机构的结构设计尤为重要。

随着升降机构的使用时间的增长，钢丝绳会逐渐被拉伸变长，当钢丝绳被拉伸至一定长度时容易发生断裂，进而发生安全事故。因此有必要提供一种用于检测吊具在运行时钢丝绳是否处于正常状态的安全控制方法，以及使用该安全控制方法的吊具。

发明内容

为解决现有换电站存在使用时间较长时，钢丝绳存在会逐渐被拉伸变长且容易发生断裂的问题，本发明提供了一种用于新能源车辆换电站的吊具及其安全控制方法。

第一方面，本发明提供了一种用于新能源车辆换电站的吊具的安全控制方法，包括如下步骤：

S1：在根据控制指令起吊新能源车辆的电池箱之前，判断钢丝绳拉伸长度是否异常，若为否，则运行步骤S2；若为是，则给出警报信号并停止运行当前控制指令；

S2：在根据控制指令起吊或者放下新能源车辆的电池箱的过程中，实时监测钢丝绳是否发生断裂，若为是，则停止运行当前任务，并以最快速度控制所述新能源车辆的电池箱降落至地面；若为否，则正常运行当前任务直至结束。

在一些实施例中，如步骤S1中，判断钢丝绳拉伸长度是否异常具体为：在吊具上升到最高点时，首先判断转盘的圆周位置与初始圆周位置之间的差值，若该差值大于第一预设值，则判定为异常；否则，判断每根钢丝绳的张力值，若有任意一根钢丝绳的张力值低于第二预设值或者高于第三预设值，则判定结果为异常；否则，判定结果为正常。

在一些实施例中，如步骤S2中，若电池箱有无监测装置反馈的结果为吊具下方存在电池箱，则锁定吊具的吊钩，使其不响应转动操作。

本发明还公开了一种吊具，采用如上所述的用于新能源车辆换电站的吊具的安全控制方法控制运行，所述吊具具有钢丝绳状态监测装置，所述钢丝绳状态监测装置包括滑杆和第一接近开关，所述吊具上设置有通孔，所述滑杆滑动设置在通孔内，所述滑杆顶部具有一第一横向凸起部，所述滑杆底部设置有螺纹段，所述滑杆穿设于所述吊具的通孔之内，所述螺纹段上套设有紧固螺母；驱动所述吊具升降的所述钢丝绳与所述滑杆的顶部固定连接；所述第一接近开关固定设置在所述吊具上临近滑杆的位置；所述第一横向凸起部在朝向所述第一接近开关的方向上突出于所述滑杆的外表面一段距离，所述滑杆的朝向所述第一接近开关的外表面与所述第一接近开关之间的水平方向上的距离大于所述第一接近开关的检出距离，所述第一横向凸起部朝向所述第一接近开关的表面与第一接近开关之间的水平方向上的距离小于所述第一接近开关的检出距离。

在一些实施例中，所述滑杆与所述通孔之间为间隙配合，所述第一横向凸起部在所述滑杆径向方向上的尺寸大于所述通孔的直径，所述紧固螺母的外径大于所述通孔的直径。

在一些实施例中，所述滑杆的螺纹段的顶部到所述第一横向凸起部的底部之间的距离H1的取值范围为：H1-H2≥50mm；所述第一横向凸起部的高度H2的取值范围为：H2大于等于第一接近开关的直径。

在一些实施例中，所述吊具顶部设置有上升限位装置。

在一些实施例中，所述上升限位装置包括支架，弹性压缩杆，第二接近开关；其中，支架设置在所述吊具的顶部，所述弹性压缩杆上下滑动地设置在支架上，且被施加向上的弹性偏置力；所述弹性压缩杆上设置有第二横向凸起部，所述第二接近开关设置在所述弹性压缩杆附近，且当所述弹性压缩杆被向下压到最低位置时，所述第二横向凸起部进入所述第二接近开关的检出距离之内。

在一些实施例中，所述第二横向凸起部的底部到所述第二接近开关的顶部之间的高度差H3的范围为：H3≥H1-H2。

在一些实施例中，还包括电池箱有无检测装置。

在一些实施例中，所述电池箱有无检测装置为红外感应装置、雷达探测装置、图像采集装置、激光探测装置、RFID探测装置中的任意一种。

在一些实施例中，所述电池箱有无检测装置设置于所述吊具的底部中心位置。

在一些实施例中，所述钢丝绳状态监测装置设置有四个，分别与四根钢丝绳相适配。

在一些实施例中，每个容纳空间的高度均与其对应的钢丝绳在转盘上的高度相等。

为解决现有换电站存在使用时间较长时，钢丝绳存在会逐渐被拉伸变长且容易发生断裂的问题，本发明有以下优点：

通过本发明的技术方案，可以在起吊新能源车辆的电池箱之前实时监控钢丝绳拉伸长度是否异常，以及在起吊或者放下新能源车辆的电池箱的过程中，实时监测钢丝绳是否发生断裂的情况，使整个过程安全可控，从而使得新能源车辆换电工作流畅顺利。

附图说明

图1示出了一种用于新能源车辆换电站的内部结构示意图，具体展示了龙门悬臂机器人的结构示意图；

图2示出了图1中所示升降机构与吊具相配合的结构示意图；

图3示出了图2中所示线圈A内的结构示意图；

图4示出了图1中所示升降机构与吊具相配合的第二角度的结构示意图；

图5示出了图4中所示线圈B内的结构示意图；

图6示出了图1中所示升降机构与吊具相配合的第三角度的结构示意图。

附图标记：

100-龙门悬臂机器人；01-升降机构；11-电机；12-转盘；121-第一凹槽；13-钢丝绳；14-导轮组；15-第一转向轮组；16-第二转向轮组；02-吊具；21-钢丝绳状态监测装置；211-滑杆；2111-第一横向凸起部；212-紧固螺母；213-第一接近开关；214-通孔；22-上升导向装置；23-电池箱有无检测装置。

具体实施方式

现在将参照若干示例性实施例来论述本公开的内容。应当理解，论述了这些实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本公开的内容，而不是暗示对本公开的范围的任何限制。

如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”要被解读为“至少一个其他实施例”。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分（具体的种类和构造可能相同也可能不同），并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

本实施例公开了一种用于新能源车辆换电站的吊具的安全控制方法，包括如下步骤：

S1：在根据控制指令起吊新能源车辆的电池箱之前，判断钢丝绳13拉伸长度是否异常，若为否，则运行步骤S2；若为是，则给出警报信号并停止运行当前控制指令；

S2：在根据控制指令起吊或者放下新能源车辆的电池箱的过程中，实时监测钢丝绳13是否发生断裂，若为是，则停止运行当前任务，并以最快速度控制所述新能源车辆的电池箱降落至地面；若为否，则正常运行当前任务直至结束。

在本实施例中，请参阅图1至图6所示，本申请提供了一种新能源车辆换电站，该新能源车辆换电站配套使用有龙门悬臂机器人100及控制系统，该龙门悬臂机器人100上设置有升降机构01及吊具02，控制系统用于控制升降机构01运行。其中，升降机构01包括驱动机构，转盘12，钢丝绳13，导轮单元，转向轮单元；驱动机构驱动转盘12转动，转盘12为圆筒形，转盘12的转轴沿竖直方向延伸，转盘12外周设置有四个第一凹槽121，四个第一凹槽121沿转盘12的高度方向均布，每个第一凹槽121内绕设一根钢丝绳13；转向轮单元包括第一转向轮组15、第二转向轮组16，其中第一转向轮组15具有两个第一转向轮，分别位于转盘12的两侧，四根钢丝绳13中的第一根钢丝绳13和第二根钢丝绳13从转盘12的左侧引出，经第一转向轮组15中位于左侧的第一转向轮的两个第二凹槽后，沿第一水平方向向外延伸，四根钢丝绳13中的第三根钢丝绳13和第四根钢丝绳13从转盘12的前端引出，经第一转向轮组15中位于右侧的第一转向轮的两个第二凹槽转向后，沿着与第一根钢丝绳13和第二根钢丝绳13平行的方向向外延伸，四根钢丝绳13经过导轮单元的之后，到达第二转向轮组16，四根钢丝绳13分别绕过第二转向轮组16的一个第二转向轮，之后向下延伸并固定吊具。本申请中，驱动机构优选为电机11。

进一步的，转盘12外周设置的四个第一凹槽121，使驱动机构驱动转盘12转动进而带动钢丝绳13移动时，可实现四根钢丝绳13之间互不影响，例如不会发生缠绕，进而影响到每根钢丝绳13的受力情况。其中，转盘12内周表面从转盘12的顶部沿转盘12的高度方向向下凹陷形成有容纳槽，该容纳槽具有与转盘12的内周表面相连接的第一侧壁、第二侧壁及底壁，其中第一侧壁与第二侧壁相对设置；该容纳槽内还具有第三侧壁，且分别与第一侧壁、第二侧壁及底壁相连接。该容纳槽内设置有固定组件，且固定组件设置在第三侧壁上；该容纳槽内的第一侧壁上且相对于固定组件的位置设置有四个通孔。其中，四个通孔分别从转盘上的四个第一凹槽内的某个位置向转盘内周面延伸设置，并贯穿转盘12的圆周壁。本申请中，四个通孔优选为沿转盘12的内周面的切线方向分别连通转盘12外周的四个第一凹槽121，使绕设于转盘12上且位于四个第一凹槽121之内的钢丝绳13的一端分别通过其中一个通孔连接于固定组件上，以实现钢丝绳13的一端固定连接在转盘12上。

进一步的，如图4所示，通过将升降机构01的四根钢丝绳13固定在吊具02上，当控制系统的控制指令驱使驱动机构工作时，驱动机构驱动转盘12转动，转盘12转动带动绕设于转盘12上的四根钢丝绳13移动，进而带动吊具移动，以实现通过升降机构01驱动吊具沿上下方向移动。

一般情况下，当新能源车辆进入换电站准备换电，控制系统会给龙门机器人发出控制指令，驱动龙门机器人运动到目标位置，并驱动升降机构放下吊具以起吊车辆上的待更换的电池箱。吊具钩住电池箱之后，将电池箱吊运到换电站内部，放置在某个位置，然后将电池箱内部已经充好电的电池箱起吊，吊运至车辆的托架上方，最后降落电池箱到车辆的托架上。

而根据本发明的技术方案，在根据控制指令起吊新能源车辆的电池箱之前，需要判断钢丝绳13拉伸长度是否异常。在根据控制指令起吊或者放下新能源车辆的电池箱的过程中，需要实时监测钢丝绳13是否发生断裂。

通过上述结构设置以及使用的安全控制方法，可以在起吊或者放下新能源车辆的电池箱之前实时监控钢丝绳13拉伸长度是否异常，以及在起吊或者放下新能源车辆的电池箱的过程中，实时监测钢丝绳13是否发生断裂的情况，降低运行过程中钢丝绳发生断裂的风险，使整个过程安全可控，从而使得新能源车辆换电工作流畅顺利。

在一些实施例中，步骤S1中，判断钢丝绳13拉伸长度是否异常具体为：在吊具上升到最高点时，首先判断转盘12的圆周位置与初始圆周位置之间的差值，若该差值大于第一预设值，则判定为异常；否则，判断每根钢丝绳13的张力值，若有任意一根钢丝绳13的张力值低于第二预设值或者高于第三预设值，则判定结果为异常；否则，判定结果为正常。

在本实施例中，在龙门悬臂机器人100上靠近转盘12的内周表面或外周表面所在位置处设置有位移传感器，位移传感器用于监测转盘12上某个参考点的移动距离，即可监测到转盘12上某个参考点转动至某个角位置。本申请中，位移传感器优选为靠近转盘12的内周表面设置。

本申请中，位移传感器用于监测转盘12上的固定组件（即第一参考点）在转盘12转动并带动吊具02移动至某个位置时所移动的距离，因此可检测第一参考点转动至某个角位置上，故在此时即可确定转盘12的圆周位置。

在本实施例中，每根钢丝绳13上均设有张力感应装置，张力感应装置用于测量吊具02在吊装时转盘12转动对钢丝绳13的拉力F（即张力值）。本申请中，张力感应装置设置在靠进吊具02的所在位置。

升降机构01在刚开始使用时，钢丝绳13的长度还没发生变化。此时，当吊具02移动至最高点时，位移传感器会记录转盘12上的第一参考点所移动的距离，因此可确定该第一参考点转动至某个角位置处，此时即可确定转盘12的初始圆周位置。理论上来说，如果钢丝绳13的长度不发生变化，每次吊具02上升到最高点时，对应的转盘12的初始圆周位置都是相同的。但是随着升降机构01的使用时间的增长，钢丝绳13会逐渐被拉伸变长。此时，将吊具02上升至最高点，转盘12上的第一参考点所移动的距离会增多，因此转盘12需要转动更多的角度，也就是说，转盘12的最终的圆周位置会发生变化。通过位移传感器可用于监测这种变化，并将监测得到的数值与第一预设值进行比较。当转盘12的圆周位置发生的变化超过了第一预设值，意味着所有的钢丝绳13均被拉伸变长到超过了阈值，钢丝绳13断裂的风险高于最低要求，因此需要停止运行并发出警报信号。在本申请中，第一预设值可以为钢丝绳13在极限拉力状态下（即钢丝绳13所承受的抗拉强度最大时）所能拉升的长度。

进一步的，当该差值小于第一预设值时，可简单判断四根钢丝绳13在吊运时初步处于正常状态，此时并不能判断每根钢丝绳13的具体状态。因此，此时需要判断每根钢丝绳13的张力值，若有任意一根钢丝绳13的张力值低于第二预设值或者高于第三预设值，则判定结果为异常。

进一步的，如果监测到的转盘12的圆周位置变化的值在安全范围之内，则需要进一步监测每根钢丝绳13的张力。这是由于，也可能出现单根或者几根钢丝绳13被过度拉伸的情况。

如果仅有某一根钢丝绳13被拉伸过度，那么该被拉伸过度的钢丝绳13在吊具处于最高点的时候，相对于其它钢丝绳13而言，会处于一个比较松弛的状态，此时，会检测到其张力低于一第二预设值。本申请中，转盘12在正常转动时，转盘12转动会带动四根钢丝绳13移动，此时转盘12转动作用给每根钢丝绳13一个驱动力，该驱动力驱使钢丝绳13移动。其中，该第二预设值可为该四个驱动力的均值，也可以是技术人员根据经验或者历史数据设置的值。

如果有多根钢丝绳13被拉伸过度，那么当吊具处于最高点的时候，转盘12的圆周位置由被拉伸过度的钢丝绳13决定，此时未被拉伸过度的钢丝绳13会被过度拉紧，其张力会大于一第三预设值。在出现钢丝绳13被过度拉伸的情况下，安全风险过大，需要停止运行当前任务并且发出报警信号。否则，判定结果为正常。正常情况下，可以继续运行当前任务。本申请中，转盘12在正常转动时，转盘12转动作用给每根钢丝绳13一个驱动力，该驱动力会驱使钢丝绳13发生伸长。第三预设值可以为钢丝绳13所承受的抗拉强度最大时的驱动力。

在本申请中，正常情况下（即判定结果为正常时），可以继续运行当前任务。

在一些实施例中，步骤S2中，若电池箱有无监测装置反馈的结果为吊具下方存在电池箱，则锁定吊具的吊钩，使其不响应转动操作。

在本实施例中，步骤S2中，即在根据控制指令起吊或者放下新能源车辆的电池箱的过程中，有时会出现开关的误触或者工作人员的误操作，导致吊钩转动，电池箱坠落造成损坏。为了避免出现这种情况，提高整个系统的安全性，如图6所示，在吊具上且位于吊钩所在侧设置一电池箱有无监测装置，在步骤S2的过程中，如果监测到电池箱有无监测装置反馈的结果为有，则锁定吊具的吊钩，这就保证了电池箱不会被误操作而影响。

在一些实施例中，如图2、图3、图4与图5所示，采用如上述的用于新能源车辆换电站的吊具的安全控制方法控制运行，所述吊具具有钢丝绳13状态监测装置，所述钢丝绳13状态监测装置包括滑杆211和第一接近开关213，所述吊具上设置有通孔214，所述滑杆211滑动设置在通孔214内，所述滑杆211顶部具有一第一横向凸起部2111，所述滑杆211底部设置有螺纹段，所述滑杆211穿设于所述吊具的通孔214之内，所述螺纹段上套设有紧固螺母212；驱动所述吊具升降的所述钢丝绳13与所述滑杆211的顶部固定连接；所述第一接近开关213固定设置在所述吊具上临近滑杆211的位置；所述第一横向凸起部2111在朝向所述第一接近开关213的方向上突出于所述滑杆211的外表面一段距离，所述滑杆211的朝向所述第一接近开关213的外表面与所述第一接近开关213之间的水平方向上的距离大于所述第一接近开关213的检出距离，所述第一横向凸起部2111朝向所述第一接近开关213的表面与第一接近开关213之间的水平方向上的距离小于所述第一接近开关213的检出距离。

在使用吊具对新能源车辆进行换电的过程中，吊具起吊电池箱并将电池箱运送到目标位置。在这一过程中，由于每根钢丝绳13存在受力不均或者其它的异常情况，可能会导致钢丝绳13断裂，进而发生安全事故。因此需要设置一个钢丝绳13状态监测装置，使升降机构01驱动吊具移动时，可实时监测每根钢丝绳13的状态。

根据本发明中的技术方案，一旦钢丝绳13断裂或者吊具降落到位时，则滑杆211在重力的作用下下滑，第一横向凸起部2111进入到第一接近开关213的检出距离之内，从而触发第一接近开关213。第一接近开关213向控制系统发送报警信号，控制系统即可根据该报警信号采取相关措施。

在本实施例中，滑杆211的横截面形状可以是圆形的，也可以是多边形的，或者其它任意合适的形状。

在一些实施例中，如图5所示，滑杆211的横截面形状被设置为圆形，则由于滑杆211可在通孔214内自由运动，所以滑杆211也可能会在通孔214内发生转动。为了保证第一横向凸起部2111必然可以进入第一接近开关213的检出距离之内，则第一横向凸起部2111的横截面也需要设置为圆形，且第一横向凸起部2111优选与滑杆211同轴。也就是说，第一横向凸起部2111与滑杆211共同构成了一个阶梯轴。

在另外的实施例中，滑杆211的横截面形状被设置为多边形或者其它适合的形状，吊具上的通孔214的横截面的形状与滑杆211的横截面的形状相适配，通过这种设置方式，滑杆211在通孔214内仅仅可以上下移动，而不能转动。此种情况下，第一横向凸起部2111可以沿着滑杆211的周向均匀的向外突出，也可以仅仅朝向一个方向凸出，即朝向第一接近开关213凸出。

在一些实施例中，第一横向凸起部2111相对于滑杆211外表面的凸出距离沿高度方向保持一致。在另外一些实施例中，第一横向凸起部2111相对于滑杆211外表面的凸出距离沿高度方向也可以不一致。本发明并不以此为限。

在一些实施例中，如图3及图5所示，所述滑杆211与所述通孔214之间为间隙配合，所述第一横向凸起部2111在所述滑杆211径向方向上的尺寸大于所述通孔214的直径，所述紧固螺母212的外径大于所述通孔214的直径。

通过上述设置，使得吊具在起吊电池箱的时候，紧固螺母212抵接吊具的底面，第一横向凸起部2111位于第一接近开关213的检出距离之外。一旦钢丝绳13发生断裂，则由于滑杆211和通孔214之间为间隙配合，则滑杆211会在重力作用下自由落体运动，带动第一横向凸起部2111下降，使第一横向凸起部2111进入到第一接近开关213的检出距离之内，并触发第一接近开关213。同时，由于第一横向凸起部2111在滑杆211径向方向上的尺寸大于通孔214的直径，使得滑杆211无法从通孔214内完全掉落出去，造成安全隐患。

在一些实施例中，所述滑杆211的螺纹段的顶部到所述第一横向凸起部2111的底部之间的距离H1的取值范围为：H1-H2≥50mm；所述第一横向凸起部2111的高度H2的取值范围为：H2大于等于第一接近开关的直径。

在本实施例中，安装滑杆211到吊具上的时候，把滑杆211的底部从上往下穿过吊具的通孔214，然后将紧固螺母212从滑杆211底部的螺纹段拧上去，初始状态将紧固螺母212拧到螺纹段的中部，此时，滑杆211可在通孔214内沿上下方向自由滑动，并在重力的作用下下落，使得第一横向凸起部2111的底部卡在通孔214的入口处。

将钢丝绳13固定在滑杆211的顶部，此处可采用现有技术中常规的固定钢丝绳13的技术手段，例如采用钢丝锁扣，或者固定环等。

将四根钢丝绳13都安装好之后，需要调整钢丝绳13的长度，使得整个吊具保持水平。对钢丝绳13长度的调整，可以先调整钢丝绳13另一端的固定位置，从而调整每根钢丝绳13的整体长度。调整到吊具大致处于水平位置之后，再通过紧固螺母212对吊具的姿态进行微调。

最终要保证所有的紧固螺母212的顶部不超过螺纹段的顶部。这样设置，是为了保证第一横向凸起部2111与第一接近开关213在竖直方向上的距离，使得第一横向凸起部2111在吊具正常运行的过程中以及略有歪斜的情况下均不会触发第一接近开关213。

可以选择使滑杆211螺纹段的直径小于其它部分的直径或边长。如此设置，可保证紧固螺母212的顶部不会超过螺纹段的顶部，防止误操作。

同时，螺纹段的顶部到第一横向凸起部2111的底部之间的距离也不可太大。过大则会导致发生故障例如钢丝绳13断裂之后，滑杆211下落距离大，需要更长时间才能触发第一接近开关213。此外，螺纹段的顶部到第一横向凸起部2111的底部之间的距离越长，则意味着滑杆211暴露在通孔214之外的不受约束的长度就越长，在钢丝绳13断裂的瞬间，滑杆211就越容易发生歪斜导致卡死，从而无法下落以触发第一接近开关213。

第一横向凸起部2111的高度H2不可太高，太高不利于设备的小型化、轻量化，也不可太低，太低会不易被第一接近开关213检测到。

在本实施例中，如图3所示，吊具02顶部设置有上升导向装置，上升导向装置可以为两个导向柱固定，并固定于吊具02顶部上，且一端沿上下方向远离吊具02的一侧延伸设置，龙门悬臂机器人100的悬臂工作端的底部设置有用于容置两个导向柱的导向槽，以实现升降机构01沿上下方向驱动吊具02进行移动。在一些实施例中，所述吊具02顶部设置有上升限位装置（附图未标示）。

在本实施例中，当吊具上升到最高点时，上升限位装置会触发信号进行限位。避免吊具顶部与龙门悬臂机器人100之间产生磕碰，从而造成安全隐患。

在一些实施例中，所述上升限位装置包括支架，弹性压缩杆，第二接近开关；其中，支架设置在所述吊具的顶部，所述弹性压缩杆上下滑动地设置在支架上，且被施加向上的弹性偏置力；所述弹性压缩杆上设置有第二横向凸起部，所述第二接近开关设置在所述弹性压缩杆附近，且当所述弹性压缩杆被向下压到最低位置时，所述第二横向凸起部进入所述第二接近开关的检出距离之内。

在本实施例中，吊具上升到一定高度时，弹性压缩杆的顶端接触到龙门悬臂机器人的底部。随着吊具继续上升，弹性压缩杆被向下压，带动第二横向凸起部下降。当第二横向凸起部下降至第二接近开关的检出距离之内，第二接近开关被触发，向控制系统发出信号，控制系统发出控制指令控制吊具停止上升。

在一些实施例中，所述第二横向凸起部的底部到所述第二接近开关的顶部之间的高度差H3的范围为：H3≥H1-H2。

在本实施例中，第二横向凸起部的底部到第二接近开关的顶部之间的高度差也不可太大。过大则会导致弹性压缩杆被向下压的时间过长，在压缩时需要更长时间才能触发第二接近开关。此外，弹性压缩杆向下压缩的距离越长，在其中一根或多跟钢丝绳13断裂的瞬间，弹性压缩杆复位的距离就越大（即弹性压缩杆复位时的弹性势能就越大），则吊具就越容易发生倾斜，容易导致吊具吊取的电池箱发生脱落，从而造成安全隐患。同时太高也不利于设备的小型化、轻量化设计。

在本实施例中，第二横向凸起部的底部到第二接近开关的顶部之间的高度差也不可太小。过小则会导致弹性压缩杆被向下压的时间过短，在压缩时需要很短时间就能触发第二接近开关，使触发第二接近开关过于敏感。此外，弹性压缩杆向下压缩的距离越短，则吊具上升的距离就越长，当吊具接近最高点时的速度也最大，因此在较短的弹性压缩杆向下压缩的距离下，吊具由于惯性不易停止且继续向上移动，易导致吊具顶部与龙门悬臂机器人之间产生磕碰，从而造成安全隐患。

在一些实施例中，如图6所示，还包括电池箱有无检测装置23。

在本实施例中，新能源车辆在换电站内换电的过程中，可能存在误操作的情况，或者误触某个开关的情况。如果在吊具将电池箱吊至空中的过程中，误触了转动卡爪的开关，则会导致电池箱从空中不受控制的坠落。一旦发生这种情况，会产生很严重的后果。必然造成电池箱的损坏，可能造成人员伤亡以及地面上其它设备的损坏。

因此本发明的技术方案中，在吊具的底部设置了电池箱有无检测装置23。这一检测装置，可实时准确地判断吊具下方是否存在电池箱。若检测到有电池箱，且吊具的高度使得电池箱位于空中，则将吊具的卡爪锁死，使吊具不响应转动卡爪指令。

在一些实施例中，所述电池箱有无检测装置23为红外感应装置、雷达探测装置、图像采集装置、激光探测装置、RFID探测装置中的任意一种。

在本实施例中，可在吊具的底部设置红外感应装置，具体可优选为一个红外传感器，该红外传感器包括一个红外LED和一个红外光电二极管，通过两者结合可以形成一个光耦合器。其中，红外LED是一种发射红外辐射的发射器，红外光电二极管为红外接收器，主要检测红外辐射。当发射器产生并发射红外辐射后，它遇到吊具的底部吊取的电池箱时，一些以发射的红外辐射将反射回红外接收器，以完成其检测状态。在本申请中，电池箱有无检测装置23还可以为雷达探测装置、图像采集装置、激光探测装置及RFID探测装置中的任意一种，本申请并不以此为限制。

在一些实施例中，所述电池箱有无检测装置23设置于所述吊具的底部中心位置。

在本实施例中，电池箱有无检测装置23可以设置在吊具的底部的任意位置，只需要在吊装的过程中不产生干涉即可。考虑到检测的准确性，线路布设的难易程度等，优选将电池箱有无检测装置23设置在吊具的底部的中心位置。

在一些实施例中，所述钢丝绳13状态监测装置设置有四个，分别与四根钢丝绳13相适配。

在本实施例中，一般而言，新能源车辆换电站的吊具被四根钢丝绳13驱动。这四根钢丝绳13分别与吊具的四个角部固定连接。根据本发明的技术方案，由于每根钢丝绳13都存在断裂的风险，因此需要为每根钢丝绳13配置相应的钢丝绳13状态监测装置。具体为：在吊具的四个角部分别设置一个通孔214，将四个滑杆211分别穿设到其中一个通孔214内，并使得滑杆211的第一横向凸起部2111朝向附近的第一接近开关213方向。通过紧固螺母212将滑杆211限位在通孔214内之后，将四根钢丝绳13分别固定在四个滑杆211的顶部。

综上所述，本发明提供的新能源车辆换电站，该新能源车辆换电站配套使用有升降机构，通过对升降机构的结构设计，实现驱动机构驱动转盘转动，进而实现同步驱动绕设于转盘上的四根钢丝绳，以达到同步移动的效果；同时，通过设置第一转向轮组的两个第一转向轮，以实现将四根钢丝绳分成两组，且该两组钢丝绳从转盘的同一转动方向沿不同切点位置朝向两个第一转向轮延伸，并使每组两根钢丝绳远离转盘的一端沿同一个水平方向向外延伸，再经过导轮单元后通过第二转向轮组以实现向下延伸，可保持每根钢丝绳传动的可靠性，同时也可以保持转盘转动时传递给每根钢丝绳的作用力足够大。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (12)

1.一种用于新能源车辆换电站的吊具的安全控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在根据控制指令起吊新能源车辆的电池箱之前，判断钢丝绳拉伸长度是否异常，若为否，则运行步骤S2；若为是，则给出警报信号并停止运行当前控制指令；

S2：在根据控制指令起吊或者放下新能源车辆的电池箱的过程中，实时监测钢丝绳是否发生断裂，若为是，则停止运行当前任务，并以最快速度控制所述新能源车辆的电池箱降落至地面；若为否，则正常运行当前任务直至结束；

步骤S1中，判断钢丝绳拉伸长度是否异常具体为：在吊具上升到最高点时，首先判断转盘的圆周位置与初始圆周位置之间的差值，若该差值大于第一预设值，则判定为异常；否则，判断每根钢丝绳的张力值，若有任意一根钢丝绳的张力值低于第二预设值或者高于第三预设值，则判定结果为异常；否则，判定结果为正常。

2.如权利要求1所述的一种用于新能源车辆换电站的吊具的安全控制方法，其特征在于，步骤S2中，若电池箱有无监测装置反馈的结果为吊具下方存在电池箱，则锁定吊具的吊钩，使其不响应转动操作。

3.一种用于新能源车辆换电站的吊具，其特征在于，采用如权利要求1-2中任意一项所述的用于新能源车辆换电站的吊具的安全控制方法控制运行，所述吊具具有钢丝绳状态监测装置，所述钢丝绳状态监测装置包括滑杆和第一接近开关，所述吊具上设置有通孔，所述滑杆滑动设置在通孔内，所述滑杆顶部具有一第一横向凸起部，所述滑杆底部设置有螺纹段，所述滑杆穿设于所述吊具的通孔之内，所述螺纹段上套设有紧固螺母；驱动所述吊具升降的所述钢丝绳与所述滑杆的顶部固定连接；所述第一接近开关固定设置在所述吊具上临近滑杆的位置；所述第一横向凸起部在朝向所述第一接近开关的方向上突出于所述滑杆的外表面一段距离，所述滑杆的朝向所述第一接近开关的外表面与所述第一接近开关之间的水平方向上的距离大于所述第一接近开关的检出距离，所述第一横向凸起部朝向所述第一接近开关的表面与第一接近开关之间的水平方向上的距离小于所述第一接近开关的检出距离。

4.如权利要求3所述的一种用于新能源车辆换电站的吊具，其特征在于，所述滑杆与所述通孔之间为间隙配合，所述第一横向凸起部在所述滑杆径向方向上的尺寸大于所述通孔的直径，所述紧固螺母的外径大于所述通孔的直径。

5.如权利要求3所述的一种用于新能源车辆换电站的吊具，其特征在于，所述滑杆的螺纹段的顶部到所述第一横向凸起部的底部之间的距离H1的取值范围为：H1-H2≥50mm；所述第一横向凸起部的高度H2的取值范围为：H2大于等于第一接近开关的直径。

6.如权利要求3所述的一种用于新能源车辆换电站的吊具，其特征在于，所述吊具顶部设置有上升限位装置。

7.如权利要求6所述的一种用于新能源车辆换电站的吊具，其特征在于，所述上升限位装置包括支架，弹性压缩杆，第二接近开关；其中，支架设置在所述吊具的顶部，所述弹性压缩杆上下滑动地设置在支架上，且被施加向上的弹性偏置力；所述弹性压缩杆上设置有第二横向凸起部，所述第二接近开关设置在所述弹性压缩杆附近，且当所述弹性压缩杆被向下压到最低位置时，所述第二横向凸起部进入所述第二接近开关的检出距离之内。

8.如权利要求7所述的一种用于新能源车辆换电站的吊具，其特征在于，所述第二横向凸起部的底部到所述第二接近开关的顶部之间的高度差H3的范围为：H3≥H1-H2。

9.如权利要求3所述的一种用于新能源车辆换电站的吊具，其特征在于，还包括电池箱有无检测装置。

10.如权利要求9所述的一种用于新能源车辆换电站的吊具，其特征在于，所述电池箱有无检测装置为红外感应装置、雷达探测装置、图像采集装置、激光探测装置、RFID探测装置中的任意一种。

11.如权利要求9所述的一种用于新能源车辆换电站的吊具，其特征在于，所述电池箱有无检测装置设置于所述吊具的底部中心位置。

12.如权利要求3所述的一种用于新能源车辆换电站的吊具，其特征在于，所述钢丝绳状态监测装置设置有四个，分别与四根钢丝绳相适配。