CN117022191A - 一种车辆电池包更换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆电池包更换装置，包括框架、地轨、水平驱动装置，框架滑动连接在地轨上；框架上设有升降导轨，升降导轨上滑动连接有升降座；升降座上设有电池包取放装置；电池包取放装置包括设置在升降座上的旋转驱动装置，旋转驱动装置上设有旋转座，旋转座上设有水平度调节装置，水平度调节装置上设有第一调节座，第一调节座上设有第一电动伸缩导轨，第一电动伸缩导轨上设有第二调节座，第二调节座上设有第二电动伸缩导轨，第二电动伸缩导轨上设有移动座；移动座上还设有电池包推拉装置。本发明在对车辆的电池包进行更换时，能够代替人工对笨重的电池包进行搬运，并能够将更换下来的电池包放入电池包仓库中，提高了电池包的更换效率。

Description

一种车辆电池包更换装置

技术领域

本发明涉及车辆电池更换技术领域,特别涉及一种车辆电池包更换装置。

背景技术

如图6所示，现有的一种新能源卡车包括车架50、电池包51，电池包51安装在车架50的两侧电池安装架上，电池安装架上设有用于固定电池包51的锁紧机构。电池包51的结构如图7所示，电池包51整体呈长方体结构，电池包51的外侧为金属钣金件，金属钣金件为电池包提供保护，电池包为新能源卡车提供能源。当电池包51的电能耗尽时，需要对电池包51进行更换。

传统的更换方式是通过人工进行更换，更换时先将锁紧机构松开，操作人员将电池包从新能源卡车上拆卸下来，然后再通过人工将新电池包安装到电池安装架上，最后通过锁紧机构将电池包锁紧。

由于电池包51体积和重量较大，搬运起来较为费劲，传统的人工更换方式，往往需要2至3个操作人员共同协作才能完成电池包的更换，人工成本大，且更换效率低下。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的不足之处，提供一种车辆电池包更换装置。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种车辆电池包更换装置，包括框架、地轨、水平驱动装置，框架滑动连接在地轨上，通过水平驱动装置驱动框架沿地轨轴向移动；

框架上设有竖直布置的升降导轨，升降导轨上滑动连接有升降座，框架上设有用于驱动升降座升降的升降驱动装置；升降座上设有电池包取放装置；

电池包取放装置包括设置在升降座上的旋转驱动装置，旋转驱动装置上设有旋转座，旋转座上设有水平度调节装置，水平度调节装置上设有第一调节座，第一调节座上设有第一电动伸缩导轨，第一电动伸缩导轨上设有第二调节座，第二调节座上设有第二电动伸缩导轨，第二电动伸缩导轨与第一电动伸缩导轨垂直，第二电动伸缩导轨上设有移动座，移动座上设有滚筒架，滚筒架上连接有滚筒；移动座上还设有用于将电池包拉入移动座上或者将电池包从移动座上推出的电池包推拉装置。

作为优选，所述水平驱动装置包括齿条、设置在框架上的水平驱动电机，齿条与地轨平行；水平驱动电机上连接有齿轮，齿轮与齿条啮合。

作为优选，所述电池包推拉装置包括设置在移动座上的伺服移动装置，伺服移动装置上设有移动部件，伺服移动装置驱动移动部件直线移动；移动部件上设有电磁吸盘。

作为优选，所述升降驱动装置包括第一转轴、第二转轴、第一链条、第二链条、升降驱动电机、配重体，第一转轴和第二转轴分别转动连接在框架上端的两侧，配重体位于框架的一侧；第一转轴上设有第一链轮和第二链轮，第二转轴上设有第三链轮，第一链条的一端与升降座的一侧相连，第一链条的另一端与配重体相连，第一链条同时连接第一链轮和第三链轮；

第二链条的一端与升降座的另一侧相连，第二链条的另一端与配重体相连，第二链条连接第二链轮；

升降驱动电机设置在框架的顶端，升降驱动电机通过皮带传动机构与第一转轴相连。

作为优选，所述皮带传动机构包括设置在第一转轴上的第一皮带轮、设置在升降驱动电机上的第二皮带轮，第一皮带轮和第二皮带轮之间连接有皮带。

作为优选，所述框架上设有配重体导轨，配重体导轨沿着竖直方向设置，配重体滑动连接在配重体导轨上。

作为优选，所述框架的上方设置有天轨，天轨与地轨平行，框架的上端与天轨滑动连接。

作为优选，所述移动座上设有缓冲限位机构，所述缓冲限位机构包括设置在移动座一端的缓冲缸体、设置在移动座另一端的限位缸体，缓冲缸体的设置方向与移动座相对旋转座的移动方向平行；限位缸体垂直于移动座；旋转座上设有与缓冲缸体相对应的挡板；

缓冲缸体中设有第一活塞，第一活塞与缓冲缸体的一端之间形成第一活塞腔，第一活塞上连接有缓冲伸缩杆，缓冲伸缩杆从缓冲缸体的另一端伸出；缓冲伸缩杆正对挡板；第一活塞腔中设有第一弹簧，第一弹簧的两端分别与第一活塞和缓冲缸体接触；限位缸体内设有第二活塞，第二活塞与限位缸体的下端之间形成第二活塞腔，第二活塞与限位缸体的上端之间设有第二弹簧；限位伸缩杆从限位缸体的上端伸出；限位缸体与缓冲缸体之间设有连接管，连接管将第一活塞腔和第二活塞腔连通；第一活塞腔和第二活塞腔中设有传动液；

第二电动伸缩导轨驱动移动座在伸出位和缩回位之间移动，当第二电动伸缩导轨处于缩回位时，缓冲伸缩杆顶住挡板并处于缩回状态，此时限位伸缩杆处于伸出状态，限位伸缩杆的上端高于滚筒并对滚筒上方的电池包进行限位。

本发明的有益效果是：本发明在对车辆的电池包进行更换时，能够代替人工对笨重的电池包进行搬运，并能够将更换下来的电池包放入电池包仓库中，省时省力，提高了电池包的更换效率，且降低了操作人员的数量，通过一个操作人员即可轻松完成电池包的更换作业，减少了人力成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A部放大图。

图3为电池包取放部件其中一个方向的结构示意图。

图4为电池包取放部件另一个方向的结构示意图。

图5为缓冲限位机构的结构示意图。

图6为现有的一种新能源卡车的结构示意图。

图7为电池包的结构示意图。

图中：1、框架，2、地轨，3、齿条，4、升降导轨，5、升降座，6、旋转座，7、移动座，8、伺服移动装置，9、滚筒，10、水平驱动电机，11、配重体导轨，12、配重体，13、天轨，14、控制装置，15、第一转轴，16、第二转轴，17、升降驱动电机，18、第一链条，19、电磁吸盘，20、第二链条，21、第二电动伸缩导轨，22、挡板，24、第一链轮，25、第二链轮，26、第一皮带轮，27、第二皮带轮，28、皮带，29、滚筒架，30、旋转驱动装置，31、缓冲缸体，32、限位缸体，33、连接管，34、滑块，35、移动部件，36、第一调节座，37、水平度调节装置，38、第二调节座，39、第一电动伸缩导轨，40、缓冲伸缩杆，41、第一活塞，42、第一活塞腔，43、第一弹簧，44、限位伸缩杆，45、第二活塞，46、第二活塞腔，47、第二弹簧，50、车架，51、电池包。

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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“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是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

如图1-图5所示，一种车辆电池包更换装置，包括框架1、地轨2、水平驱动装置、控制装置14，框架1为长方体框体结构，地轨2铺设在地面上，框架1位于地轨2的上方，框架1滑动连接在地轨2上，通过水平驱动装置驱动框架1沿地轨2轴向移动，从而实现框架1的水平移动。框架1的上方设置有天轨13，天轨13与地轨2平行，框架1的上端与天轨13滑动连接。

水平驱动装置包括齿条3、设置在框架1上的水平驱动电机10，齿条3铺设在地面上，齿条3与地轨2平行，水平驱动电机10固定设置在框架1的下端，水平驱动电机10上连接有齿轮，齿轮与齿条3啮合。通过水平驱动电机10带动齿轮旋转，通过齿轮与齿条3之间的配合，带动框架1水平移动。水平驱动电机10与控制装置14电连接，通过控制装置14控制水平驱动电机10的运行。

框架1上设有竖直布置的升降导轨4，升降导轨4上滑动连接有升降座5，框架1上设有用于驱动升降座5升降的升降驱动装置，通过升降驱动装置驱动升降座5沿着升降导轨4上下移动。其中，升降导轨4设置在框架1的两侧，升降座5的两侧分别设有滑块34，滑块34与导轨滑动配合。

升降驱动装置包括第一转轴15、第二转轴16、第一链条18、第二链条20、升降驱动电机17、配重体12，第一转轴15和第二转轴16分别转动连接在框架1上端的两侧，第一转轴15与第二转轴16相互平行。第一转轴15的两端通过轴承连接在框架1上，第二转轴16的两端通过轴承连接在框架1上。配重体12位于框架1的一侧，框架1上设有配重体导轨11，配重体导轨11沿着竖直方向设置，配重体12滑动连接在配重体导轨11上，配重体12可沿着配重体导轨11上下移动。第一转轴15上设有第一链轮24和第二链轮25，第二转轴16上设有第三链轮，第一链条18的一端与升降座5的一侧相连，第一链条18的另一端与配重体12相连，第一链条18同时连接第一链轮24和第三链轮，第一链条18与第一链轮24和第二链轮25啮合。第二链条20的一端与升降座5的另一侧相连，第二链条20的另一端与配重体12相连，第二链条20连接第二链轮25，第二链条20与第二链轮25啮合。升降驱动电机17设置在框架1的顶端，升降驱动电机17通过皮带传动机构与第一转轴15相连。

皮带传动机构包括设置在第一转轴15上的第一皮带轮26、设置在升降驱动电机17上的第二皮带轮27，第一皮带轮26和第二皮带轮27之间连接有皮带28。升降驱动电机17与控制装置14电连接，通过控制装置14控制升降驱动电机17的运行。通过升降驱动电机17驱动第一转轴15转动，第一转轴15带动其上的第一链轮24和第二链轮25同步转动，第一链轮24和第二链轮25在转动时，分别带动第一链条18和第二链条20的一端同时上下移动，进而带动升降座5沿升降导轨4上下移动。

升降座5上设有电池包取放装置。本发明中，升降座上设有两个电池包取放装置，通过两个电池包取放装置可同时对两个电池包进行取放。电池包取放装置包括设置在升降座上的旋转驱动装置，旋转驱动装置30与控制装置14电连接并由控制装置14进行控制。旋转驱动装置30上设有旋转座6，旋转座6上设有水平度调节装置37，水平度调节装置为现有技术。水平度调节装置37上设有第一调节座36，第一调节座36上设有第一电动伸缩导轨39，第一电动伸缩导轨39上设有第二调节座38，第二调节座38上设有第二电动伸缩导轨21，第二电动伸缩导轨21与第一电动伸缩导轨39垂直，第二电动伸缩导轨21上设有移动座7，移动座7上设有滚筒架29，滚筒架29上连接有滚筒9。滚筒9可转动。滚筒9在滚筒9架上的排列方向与第二电动伸缩导轨21的设置方向一致。第一电动伸缩导轨和第二电动伸缩导轨均由控制装置电连接。

移动座7上还设有用于将电池包51拉入移动座7上或者将电池包51从移动座7上推出的电池包推拉装置。电池包推拉装置包括设置在移动座7上的伺服移动装置8，伺服移动装置8上设有移动部件35，伺服移动装置8驱动移动部件35直线移动。本发明中，伺服移动装置8为现有技术。伺服移动装置8与控制装置14电连接，通过控制装置14控制伺服移动装置8的运行。

移动部件35上设有电磁吸盘19。电磁吸盘19通电后产生磁力，能够吸住电池包51外侧的金属钣金件，通过伺服移动装置8带动电磁吸盘19移动，实现对电池包51的拉动牵引。

进一步的，移动座7上设有缓冲限位机构，缓冲限位机构包括设置在移动座7一端的缓冲缸体31、设置在移动座7另一端的限位缸体32，缓冲缸体31的设置方向与移动座7相对旋转座6的移动方向平行，限位缸体32垂直于移动座7。旋转座6上设有与缓冲缸体31相对应的挡板22。

缓冲缸体31中设有第一活塞41，第一活塞41与缓冲缸体31的一端之间形成第一活塞腔42，第一活塞41上连接有缓冲伸缩杆40，缓冲伸缩杆40从缓冲缸体31的另一端伸出，缓冲伸缩杆40正对挡板22。

第一活塞腔42中设有第一弹簧43，第一弹簧43的两端分别与第一活塞41和缓冲缸体31接触；限位缸体32内设有第二活塞45，第二活塞45与限位缸体32的下端之间形成第二活塞腔46，第二活塞45与限位缸体32的上端之间设有第二弹簧47。限位伸缩杆44从限位缸体32的上端伸出；限位缸体32与缓冲缸体31之间设有连接管33，连接管33将第一活塞腔42和第二活塞腔46连通；第一活塞腔42和第二活塞腔46中设有传动液。本发明中，传动液为液压油。

第二电动伸缩导轨21驱动移动座7在伸出位和缩回位之间移动，当第二电动伸缩导轨21处于缩回位时，缓冲伸缩杆40顶住挡板22并处于缩回状态，此时限位伸缩杆44处于伸出状态，限位伸缩杆44的上端高于滚筒9并对滚筒9上方的电池包51进行限位。

本发明中所用的控制装置14为PLC可编程控制器，控制装置14固定设置在框架1上与配重体12相对的一侧。

本发明设置在电池包仓库的一侧，用于对车辆上的电池包51进行更换并可将更换下来的电池包51输送至电池包仓库中的某个仓储位上，具体使用方法如下：

步骤一、需要更换电池包51的车辆停在框架1的旁边，通过框架1和升降座5的移动使得移动板移动至车辆上的电池包51的一侧，移动座上的滚筒9略低于待更换的电池包51的底面；解除车辆与电池包51之间的锁紧，使电池包51可以从电池架上拉出；

步骤二、将电池包51转移至移动座7上，方法如下：

通过第一电动伸缩导轨调节移动座7的水平位置使移动座7对准电池包，第二电动伸缩导轨驱动移动座7朝着电池包51的方向伸出使移动座7达到伸出位，此时移动座7的一端靠近电池包51，同时伺服移动装置8驱动电磁吸盘19朝电池包51的方向移动直至与电池包51的侧面接触；然后电磁吸盘19通电并通过磁力吸住电池包51的侧面；伺服移动装置8驱动电磁吸盘19往回移动并将电池包51拉至滚筒9上，并使电池包51完全落在移动座7上后，伺服移动装置8停止移动；

第二电动伸缩导轨21驱动移动座7往回移动并使移动座7到达缩回位；当移动座7在靠近缩回位的过程中，缓冲伸缩杆40的前端顶住档板，并推动第一活塞41朝缓冲缸体31远离挡板22的一端移动，在这过程中，可以对移动座7起到一定的缓冲作用；同时通过第一活塞41的移动将第一活塞腔42中的传动液压入第二活塞腔46中，推动第二活塞45以及限位伸缩杆44向上移动，使限位伸缩杆44的上端高于滚筒9，限位伸缩杆44挡在电池包51的前方，对电池包51起到限位作用，防止框架1移动时产生的不稳定而造成的电池包51从移动板上的滚筒9上滑落；

步骤三、通过框架1沿地轨2轴向的移动以及升降座5的竖直移动将电池包51输送至电池包仓库上其中一个空余仓储位的前方，然后旋转驱动装置30旋转180度，使移动座7上的电池包51朝向仓储位；在这过程中，通过第一电动伸缩导轨39调节移动座的水平位置使移动座对准仓储位；同时，当两个电池包取放部件上的旋转驱动装置30在同时旋转时，可通过第一电动伸缩导轨39调节两个电池包取放装置上的旋转座6之间的间距，使两个旋转座6之间具有足够的间距，使两个旋转座6能够同时旋转且不发生碰撞干涉；旋转完成后，第二电动伸缩导轨21驱动移动座7朝仓储位的方向移动，移动座7在朝仓储位方向移动时，缓冲伸缩杆40远离挡板22，缓冲伸缩杆40和限位伸缩杆44复位，然后伺服移动装置8驱动电池吸盘移动并将滚筒9上的电池包51推入该仓储位中；

步骤四、通过框架1沿地轨2轴向的移动以及升降座5的竖直移动使移动座7移动至电池包仓库上装有电池包51的仓储位的前方，该仓储位中的电池包51已充满电，将该仓储位上的电池包51转移至移动座7上，转移方法与步骤二相同；

步骤五、旋转驱动装置30旋转180度，带动旋转座6转动180度，然后通过两个电池包取放装置上第一电动伸缩导轨39调节两个旋转座6之间的间距，使两个旋转座6之间的间距恢复至初始状态；通过框架1沿地轨2轴向的移动以及升降座5的竖直移动将电池包51移动至车辆上电池包51的安装位置前方；第二电动伸缩导轨21驱动移动座7朝车辆上电池安装架的方向移动，然后伺服移动装置8驱动电池吸盘移动并将滚筒9上的电池包51推入电池安装架中，然后移动座7和电池吸盘复位；操作人员通过车辆上的锁紧机构将电池包51锁紧，将电池包51与车辆之间的电路连通。

本发明在对车辆的电池包51进行更换时，能够代替人工对笨重的电池包51进行搬运，并能够将更换下来的电池包51放入电池包仓库中，省时省力，提高了电池包51的更换效率，且降低了操作人员的数量，通过一个操作人员即可轻松完成电池包51的更换作业，减少了人力成本。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种车辆电池包更换装置，其特征在于，包括框架、地轨、水平驱动装置，框架滑动连接在地轨上，通过水平驱动装置驱动框架沿地轨轴向移动；

框架上设有竖直布置的升降导轨，升降导轨上滑动连接有升降座，框架上设有用于驱动升降座升降的升降驱动装置；升降座上设有电池包取放装置；

电池包取放装置包括设置在升降座上的旋转驱动装置，旋转驱动装置上设有旋转座，旋转座上设有水平度调节装置，水平度调节装置上设有第一调节座，第一调节座上设有第一电动伸缩导轨，第一电动伸缩导轨上设有第二调节座，第二调节座上设有第二电动伸缩导轨，第二电动伸缩导轨与第一电动伸缩导轨垂直，第二电动伸缩导轨上设有移动座，移动座上设有滚筒架，滚筒架上连接有滚筒；移动座上还设有用于将电池包拉入移动座上或者将电池包从移动座上推出的电池包推拉装置。

2.根据权利要求1所述的一种车辆电池包更换装置，其特征在于，所述水平驱动装置包括齿条、设置在框架上的水平驱动电机，齿条与地轨平行；水平驱动电机上连接有齿轮，齿轮与齿条啮合。

3.根据权利要求1所述的一种车辆电池包更换装置，其特征在于，所述电池包推拉装置包括设置在移动座上的伺服移动装置，伺服移动装置上设有移动部件，伺服移动装置驱动移动部件直线移动；移动部件上设有电磁吸盘。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种车辆电池包更换装置，其特征在于，所述升降驱动装置包括第一转轴、第二转轴、第一链条、第二链条、升降驱动电机、配重体，第一转轴和第二转轴分别转动连接在框架上端的两侧，配重体位于框架的一侧；第一转轴上设有第一链轮和第二链轮，第二转轴上设有第三链轮，第一链条的一端与升降座的一侧相连，第一链条的另一端与配重体相连，第一链条同时连接第一链轮和第三链轮；

第二链条的一端与升降座的另一侧相连，第二链条的另一端与配重体相连，第二链条连接第二链轮；

升降驱动电机设置在框架的顶端，升降驱动电机通过皮带传动机构与第一转轴相连。

5.根据权利要求4所述的一种车辆电池包更换装置，其特征在于，所述皮带传动机构包括设置在第一转轴上的第一皮带轮、设置在升降驱动电机上的第二皮带轮，第一皮带轮和第二皮带轮之间连接有皮带。

6.根据权利要求4所述的一种车辆电池包更换装置，其特征在于，所述框架上设有配重体导轨，配重体导轨沿着竖直方向设置，配重体滑动连接在配重体导轨上。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的一种车辆电池包更换装置，其特征在于，所述框架的上方设置有天轨，天轨与地轨平行，框架的上端与天轨滑动连接。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的一种车辆电池包更换装置，其特征在于，所述移动座上设有缓冲限位机构，所述缓冲限位机构包括设置在移动座一端的缓冲缸体、设置在移动座另一端的限位缸体，缓冲缸体的设置方向与移动座相对旋转座的移动方向平行；限位缸体垂直于移动座；旋转座上设有与缓冲缸体相对应的挡板；

缓冲缸体中设有第一活塞，第一活塞与缓冲缸体的一端之间形成第一活塞腔，第一活塞上连接有缓冲伸缩杆，缓冲伸缩杆从缓冲缸体的另一端伸出；缓冲伸缩杆正对挡板；第一活塞腔中设有第一弹簧，第一弹簧的两端分别与第一活塞和缓冲缸体接触；限位缸体内设有第二活塞，第二活塞与限位缸体的下端之间形成第二活塞腔，第二活塞与限位缸体的上端之间设有第二弹簧；限位伸缩杆从限位缸体的上端伸出；限位缸体与缓冲缸体之间设有连接管，连接管将第一活塞腔和第二活塞腔连通；第一活塞腔和第二活塞腔中设有传动液；

第二电动伸缩导轨驱动移动座在伸出位和缩回位之间移动，当第二电动伸缩导轨处于缩回位时，缓冲伸缩杆顶住挡板并处于缩回状态，此时限位伸缩杆处于伸出状态，限位伸缩杆的上端高于滚筒并对滚筒上方的电池包进行限位。