CN117246281B - 一种电动汽车底盘电池充换电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换电站技术领域，本发明公开了一种电动汽车底盘电池充换电装置，包括换电站主体、进出坡道、举升平台、定位组件和换电组件，所述进出坡道设于换电站主体内，所述举升平台位于进出坡道上方，所述定位组件设于举升平台上方，所述换电组件设于进出坡道上方，所述定位组件包括后轮锁定电动推杆、后轮挡片和动态矫正单元，所述后轮锁定电动推杆固定设于举升平台上，所述后轮挡片固定设于后轮锁定电动推杆一端，所述动态矫正单元设于举升平台上。本发明具体提供了能够在前轮左右摆动过程中动态捕捉前轮转动中心并以此定位的电动汽车底盘电池充换电装置。

Description

一种电动汽车底盘电池充换电装置

技术领域

本发明涉及换电站技术领域，具体是指一种电动汽车底盘电池充换电装置。

背景技术

电动汽车充换电站作为一种新型的电池充电解决方案，具有空间利用率高、耗时短的特点。现有的电动汽车充换电站主要采用底盘换电方式，具体的，一般工作流程为：汽车两侧夹紧车轮并对中定位，举升汽车，支撑电池包并拆卸固定螺栓，更换电池包并装回固定螺栓。

现有技术的汽车充换电站存在以下缺陷：电动汽车在换电站内的对中定位依靠轮胎两侧的夹板来推动实现。虽然两侧夹紧对中的定位方式简单省时，但夹紧对中的可靠性建立在汽车两侧轮胎对称性好的理论前提下。而实际应用中，汽车在雨天经过泥泞路段后会在两侧的车轮上包裹上一定厚度的泥层，并因此会影响到左右轮胎的对称性，进而现有换电站所采用的两侧夹紧对中的定位方式难以保证后续螺栓与电池包卸装的位置准确性。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种电动汽车底盘电池充换电装置，为了解决现有技术中电动汽车车轮因包裹泥层而影响换电站对中准确性的问题，本发明提出了能够在前轮左右摆动过程中动态捕捉前轮转动中心并以此定位的电动汽车底盘电池充换电装置。

本发明采取的技术方案如下：包括换电站主体、进出坡道、举升平台、定位组件和换电组件，所述进出坡道设于换电站主体内，所述举升平台位于进出坡道上方，所述定位组件设于举升平台上方，所述换电组件设于进出坡道上方，所述定位组件包括后轮锁定电动推杆、后轮挡片和动态矫正单元，所述后轮锁定电动推杆固定设于举升平台上，所述后轮挡片固定设于后轮锁定电动推杆一端，所述动态矫正单元设于举升平台上。

进一步地，所述动态矫正单元包括自锁横移小车、连接臂架、前轮锁定电动推杆、电磁铁一、L形前轮依附件、电磁铁二、激光笔、下部前轮依附件、连接柄、连接套筒和轨迹捕捉机构，所述自锁横移小车左右滑动设于举升平台上，所述连接臂架固定设于自锁横移小车上，所述前轮锁定电动推杆固定设于连接臂架上，所述电磁铁一固定设于前轮锁定电动推杆上，所述L形前轮依附件与电磁铁一之间存在磁吸力，所述L形前轮依附件贴合设于电磁铁一上，所述电磁铁二固定设于L形前轮依附件上，所述激光笔竖直固定设于L形前轮依附件上，所述下部前轮依附件固定设于L形前轮依附件下方，所述下部前轮依附件上开设有位于激光笔正下方的漏光孔，所述连接柄铰接设于下部前轮依附件上，所述连接套筒滑动套设于连接柄上，所述连接套筒滑动设于自锁横移小车上，所述轨迹捕捉机构设于举升平台上。

进一步地，所述举升平台上开设有前部凹槽，所述轨迹捕捉机构包括直轨、滑块、捕捉电动推杆、光敏开关和制动电动推杆，所述直轨固定设于前部凹槽上，所述滑块滑动设于直轨上，所述捕捉电动推杆固定设于前部凹槽上，所述捕捉电动推杆一端与滑块固定连接，所述光敏开关固定设于滑块上，所述制动电动推杆固定设于自锁横移小车上，所述动态矫正单元还包括制动挡块，所述制动挡块固定设于连接套筒下方，所述制动挡块抵接设于制动电动推杆上。

进一步地，所述举升平台上固定设有钢化玻璃平台，所述钢化玻璃平台位于前部凹槽上方。

进一步地，所述动态矫正单元包括不少于三组轨迹捕捉机构，多组所述轨迹捕捉机构线性阵列设置。

进一步地，所述定位组件左右对称设有两组。

进一步地，所述换电站主体内固定设有工控机，所述后轮锁定电动推杆与工控机电性连接，所述自锁横移小车、前轮锁定电动推杆、电磁铁一和电磁铁二均与工控机电性连接，所述捕捉电动推杆、光敏开关和制动电动推杆均与工控机电性连接。

进一步地，所述举升平台上开设有中部通槽，所述换电组件包括换电座、螺栓装卸机组和电池包托盘，所述换电站主体一侧开设有换电通道，所述换电座穿过换电通道并且滑动设于进出坡道与换电站主体之间，所述螺栓装卸机组与电池包托盘均设于换电座上方，所述螺栓装卸机组与电池包托盘均与中部通槽滑动贯穿连接。

进一步地，所述进出坡道上方固定设有剪叉式升降机，所述举升平台左右滑动设于剪叉式升降机上。

进一步地，所述举升平台下方设有微调组件，所述微调组件包括电机、丝杠和调节块，所述电机固定设于举升平台下方，所述丝杠固定设于电机输出端上，所述调节块通过螺纹连接设于丝杠上并且固定设于剪叉式升降机上，所述调节块滑动贴合设于举升平台下方，所述电机与工控机电性连接。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

1、本发明在电动汽车前轮下方设置了具有捕捉前轮扭动轮廓圆心功能的动态矫正单元，在实际应用中能够与工控机形成配合，并准确地确定完成电动汽车左右方向的对中，且不受汽车两侧轮胎外轮廓有无磨损或泥层等情况的影响。

附图说明

图1为本发明的电动汽车底盘电池充换电装置的立体示意图；

图2为本发明的电动汽车底盘电池充换电装置的另一视角立体示意图；

图3为本发明的举升平台的立体示意图；

图4为本发明的定位组件的立体示意图；

图5为本发明的动态矫正单元的立体示意图；

图6为本发明的动态矫正单元的另一视角立体示意图；

图7为本发明在图5中A部分的局部放大图；

图8为本发明的轨迹捕捉机构的立体示意图；

图9为本发明的换电组件的立体示意图；

图10为本发明的微调组件的立体示意图。

其中，1、换电站主体，101、换电通道，2、进出坡道，3、剪叉式升降机，4、举升平台，401、中部通槽，402、前部凹槽，403、钢化玻璃平台，5、定位组件，501、减速带，502、后轮锁定电动推杆，503、后轮挡片，6、动态矫正单元，601、自锁横移小车，602、连接臂架，603、前轮锁定电动推杆，604、电磁铁一，605、L形前轮依附件，606、电磁铁二，607、激光笔，608、下部前轮依附件，609、连接柄，610、漏光孔，611、连接套筒，612、制动挡块，7、轨迹捕捉机构，701、直轨，702、滑块，703、捕捉电动推杆，704、光敏开关，705、制动电动推杆，8、换电组件，801、换电座，802、螺栓装卸机组，803、电池包托盘，9、微调组件，901、电机，902、丝杠，903、调节块，10、工控机。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1~图10所示，包括换电站主体1、进出坡道2、举升平台4、定位组件5和换电组件8，进出坡道2设于换电站主体1内，举升平台4位于进出坡道2上方，定位组件5设于举升平台4上方，换电组件8设于进出坡道2上方，定位组件5包括后轮锁定电动推杆502、后轮挡片503和动态矫正单元6，后轮锁定电动推杆502固定设于举升平台4上，后轮挡片503固定设于后轮锁定电动推杆502一端，动态矫正单元6设于举升平台4上。

如图5~图7所示，动态矫正单元6包括自锁横移小车601、连接臂架602、前轮锁定电动推杆603、电磁铁一604、L形前轮依附件605、电磁铁二606、激光笔607、下部前轮依附件608、连接柄609、连接套筒611和轨迹捕捉机构7，自锁横移小车601左右滑动设于举升平台4上，连接臂架602固定设于自锁横移小车601上，前轮锁定电动推杆603固定设于连接臂架602上，电磁铁一604固定设于前轮锁定电动推杆603上，L形前轮依附件605与电磁铁一604之间存在磁吸力，L形前轮依附件605贴合设于电磁铁一604上，电磁铁二606固定设于L形前轮依附件605上，激光笔607竖直固定设于L形前轮依附件605上，下部前轮依附件608固定设于L形前轮依附件605下方，下部前轮依附件608上开设有位于激光笔607正下方的漏光孔610，连接柄609铰接设于下部前轮依附件608上，连接套筒611滑动套设于连接柄609上，连接套筒611滑动设于自锁横移小车601上，轨迹捕捉机构7设于举升平台4上。

如图3~图8所示，举升平台4上开设有前部凹槽402，轨迹捕捉机构7包括直轨701、滑块702、捕捉电动推杆703、光敏开关704和制动电动推杆705，直轨701固定设于前部凹槽402上，滑块702滑动设于直轨701上，捕捉电动推杆703固定设于前部凹槽402上，捕捉电动推杆703一端与滑块702固定连接，光敏开关704固定设于滑块702上，制动电动推杆705固定设于自锁横移小车601上，动态矫正单元6还包括制动挡块612，制动挡块612固定设于连接套筒611下方，制动挡块612抵接设于制动电动推杆705上。

如图3所示，举升平台4上固定设有钢化玻璃平台403，钢化玻璃平台403位于前部凹槽402上方。

如图5和图6所示，动态矫正单元6包括不少于三组轨迹捕捉机构7，多组轨迹捕捉机构7线性阵列设置。

如图1和图2所示，定位组件5左右对称设有两组。

如图1~图10所示，换电站主体1内固定设有工控机10，后轮锁定电动推杆502与工控机10电性连接，自锁横移小车601、前轮锁定电动推杆603、电磁铁一604和电磁铁二606均与工控机10电性连接，捕捉电动推杆703、光敏开关704和制动电动推杆705均与工控机10电性连接。

如图1和图2所示，进出坡道2上方固定设有剪叉式升降机3，举升平台4左右滑动设于剪叉式升降机3上。

如图10所示，举升平台4下方设有微调组件9，微调组件9包括电机901、丝杠902和调节块903，电机901固定设于举升平台4下方，丝杠902固定设于电机901输出端上，调节块903通过螺纹连接设于丝杠902上并且固定设于剪叉式升降机3上，调节块903滑动贴合设于举升平台4下方，电机901与工控机10电性连接。

如图3和图9所示，举升平台4上开设有中部通槽401，换电组件8包括换电座801、螺栓装卸机组802和电池包托盘803，换电站主体1一侧开设有换电通道101，换电座801穿过换电通道101并且滑动设于进出坡道2与换电站主体1之间，螺栓装卸机组802与电池包托盘803均设于换电座801上方，螺栓装卸机组802与电池包托盘803均与中部通槽401滑动贯穿连接。

具体使用时，初始状态下，举升平台4左右方向的中心面与进出坡道2左右方向的中心面重合。剪叉式升降机3叠起，且举升平台4与进出坡道2顶端的高度差极小，可以使汽车由进出坡道2上爬升到举升平台4上。

汽车由进出坡道2驶入举升平台4上，并且在后轮接触减速带501后停车。两组定位组件5中的后轮锁定电动推杆502带动后轮挡片503移动，使两个后轮挡片503分别接触汽车左右两侧的后轮，并完成初始的对中定位。

为避免汽车在驶入换电站主体1前曾路径泥泞路段，并且轮胎侧面包裹了一定厚度的泥层以至于影响到两侧夹持定位的对中准确性，后轮锁定电动推杆502与后轮挡片503完成初始的夹持定位后，司机应在汽车内操作方向盘以配合动态矫正单元6。具体的，自锁横移小车601向举升平台4中心移动，带动L形前轮依附件605向举升平台4中心方向移动，并使L形前轮依附件605与汽车前轮紧密贴合（此时自锁横移小车601完成自锁）。随后先启动电磁铁二606，后断开电磁铁一604（常态下失电的电磁铁二606此时得电并能够依附在汽车的轮毂上，常态下得电的电磁铁一604此时失电并断开与L形前轮依附件605的连接）。此时L形前轮依附件605已与汽车前轮紧密连接并能随汽车前轮一同摆动。司机于汽车内先后向左右两侧打死方向盘，从而先后带动汽车的左侧前轮与右侧前轮和相应的动态矫正单元6形成配合，完成汽车前轮扭动轮廓圆心位置的测量，并进一步结合工控机10以汽车前轮扭动轮廓圆心位置为依据微调举升平台4与电动汽车的左右位置，使后续针对于汽车底盘上的螺栓装卸与电池包装卸能够具有准确的位置条件，避免螺栓装卸过程中出现滑丝或者电池包装卸过程中发生干涉碰撞。

司机先后向左右两侧打方向盘并配合动态矫正单元6的具体工作原理为（以左侧为例）：方向盘由回正状态向左侧打死的过程中，左前轮带动左侧的L形前轮依附件605与下部前轮依附件608向左侧不断偏转。偏转过程中，L形前轮依附件605与下部前轮依附件608逐渐远离自锁横移小车601，在带动连接柄609由连接套筒611中缓慢抽出的同时，也驱使连接套筒611以背离汽车左侧的方向在自锁横移小车601上不断滑动。在司机打死方向盘的过程中，连接套筒611上的制动挡块612会与伸出的制动电动推杆705相接触，从而对司机扭动方向盘的动作起到阻碍作用。在制动挡块612与制动电动推杆705接触时，激光笔607位于直轨701的正上方，并且发出的光线穿过漏光孔610与钢化玻璃平台403照射到直轨701上。在工控机10的控制下，捕捉电动推杆703重复伸缩动作，并带动滑块702上的光敏开关704做往复直线运动。在激光笔607发出的光线照射到光敏开关704时，工控机10接收到来自光敏开关704的信号并制动捕捉电动推杆703，使滑块702与光敏开关704停留在激光笔607的正下方，同时工控机10记录此时捕捉电动推杆703的伸出量。至此，动态矫正单元6中的一组轨迹捕捉机构7已完成了轨迹捕捉的任务，在工控机10的命令下，该组轨迹捕捉机构7的制动电动推杆705缩回并不再阻挡制动挡块612，使司机可以继续转动方向盘。

司机继续转动方向盘并再次受到阻碍，此时动态矫正单元6中的又一组轨迹捕捉机构7的制动电动推杆705与制动挡块612相接触，并且该组轨迹捕捉机构7开始运行。在该组轨迹捕捉机构7完成轨迹捕捉的任务后，司机能够继续转动方向盘。

司机在向一侧转动方向盘的过程中，下方的制动挡块612受到不少于三次的阻碍，并且不少于三组轨迹捕捉机构7完成轨迹捕捉的任务，同时由工控机10记录下每一组轨迹捕捉机构7中捕捉电动推杆703最终的伸出量。因捕捉电动推杆703沿汽车宽度方向的位置恒定，所以记录了捕捉电动推杆703伸出量的工控机10能够轻易地将每一组组轨迹捕捉机构7中光敏开关704的最终停留位置坐标化，并依据（同一平面上不共线的）三点确定一个圆的几何知识解析出多组光敏开关704所在圆的圆心位置，即汽车前轮扭动轨迹的圆心位置。工控机10在计算出汽车左右前轮的扭动轨迹圆心后，即可由两轨迹圆心的中点坐标与举升平台4的左右中线进行对比，并算出汽车左右方向中心面相较于举升平台4左右方向中心面的偏离值。

在汽车左右方向中心面与举升平台4左右方向中心面存在一定偏离值时，微调组件9中的电机901开始运作，不断旋转的电机901带动丝杠902转动，促使与丝杠902螺纹连接的调节块903沿举升平台4下方发生滑动，因调节块903与剪叉式升降机3固定连接，所以电机901输出的旋转运动会带动举升平台4与上方的电动汽车左右移动，直至汽车左右方向中心面与进出坡道2左右方向中心面重合时停止。

剪叉式升降机3带动举升平台4与电动汽车升高，换电座801经换电通道101由换电站主体1中滑出并抵达中部通槽401下方。在电池包托盘803顶紧汽车底盘后，由螺栓装卸机组802卸下固定螺栓，在电池包托盘803将旧电池放入换电站主体1并将新电池装回汽车底盘后，螺栓装卸机组802再度装回固定螺栓。

在换电组件8的应用原理中，值得指出的是，螺栓装卸机组802装卸固定螺栓的具体方式为成熟现有技术（自动螺栓机）的直接套用；螺栓装卸机组802、电池包托盘803与换电座801的移动方式也为成熟现有技术（物料转运）的直接套用，均不在本申请中加以赘述。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电动汽车底盘电池充换电装置，其特征在于：包括换电站主体（1）、进出坡道（2）、举升平台（4）、定位组件（5）和换电组件（8），所述进出坡道（2）设于换电站主体（1）内，所述举升平台（4）位于进出坡道（2）上方，所述定位组件（5）设于举升平台（4）上方，所述换电组件（8）设于进出坡道（2）上方，所述定位组件（5）包括后轮锁定电动推杆（502）、后轮挡片（503）和动态矫正单元（6），所述后轮锁定电动推杆（502）固定设于举升平台（4）上，所述后轮挡片（503）固定设于后轮锁定电动推杆（502）一端，所述动态矫正单元（6）设于举升平台（4）上；

所述动态矫正单元（6）包括自锁横移小车（601）、连接臂架（602）、前轮锁定电动推杆（603）、电磁铁一（604）、L形前轮依附件（605）、电磁铁二（606）、激光笔（607）、下部前轮依附件（608）、连接柄（609）、连接套筒（611）和轨迹捕捉机构（7），所述自锁横移小车（601）左右滑动设于举升平台（4）上，所述连接臂架（602）固定设于自锁横移小车（601）上，所述前轮锁定电动推杆（603）固定设于连接臂架（602）上，所述电磁铁一（604）固定设于前轮锁定电动推杆（603）上，所述L形前轮依附件（605）与电磁铁一（604）之间存在磁吸力，所述L形前轮依附件（605）贴合设于电磁铁一（604）上，所述电磁铁二（606）固定设于L形前轮依附件（605）上，所述激光笔（607）竖直固定设于L形前轮依附件（605）上，所述下部前轮依附件（608）固定设于L形前轮依附件（605）下方，所述下部前轮依附件（608）上开设有位于激光笔（607）正下方的漏光孔（610），所述连接柄（609）铰接设于下部前轮依附件（608）上，所述连接套筒（611）滑动套设于连接柄（609）上，所述连接套筒（611）滑动设于自锁横移小车（601）上，所述轨迹捕捉机构（7）设于举升平台（4）上；

所述举升平台（4）上开设有前部凹槽（402），所述轨迹捕捉机构（7）包括直轨（701）、滑块（702）、捕捉电动推杆（703）、光敏开关（704）和制动电动推杆（705），所述直轨（701）固定设于前部凹槽（402）上，所述滑块（702）滑动设于直轨（701）上，所述捕捉电动推杆（703）固定设于前部凹槽（402）上，所述捕捉电动推杆（703）一端与滑块（702）固定连接，所述光敏开关（704）固定设于滑块（702）上，所述制动电动推杆（705）固定设于自锁横移小车（601）上，所述动态矫正单元（6）还包括制动挡块（612），所述制动挡块（612）固定设于连接套筒（611）下方，所述制动挡块（612）抵接设于制动电动推杆（705）上。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车底盘电池充换电装置，其特征在于：所述举升平台（4）上固定设有钢化玻璃平台（403），所述钢化玻璃平台（403）位于前部凹槽（402）上方。

3.根据权利要求2所述的一种电动汽车底盘电池充换电装置，其特征在于：所述动态矫正单元（6）包括不少于三组轨迹捕捉机构（7），多组所述轨迹捕捉机构（7）线性阵列设置。

4.根据权利要求3所述的一种电动汽车底盘电池充换电装置，其特征在于：所述定位组件（5）左右对称设有两组。

5.根据权利要求4所述的一种电动汽车底盘电池充换电装置，其特征在于：所述换电站主体（1）内固定设有工控机（10），所述后轮锁定电动推杆（502）与工控机（10）电性连接，所述自锁横移小车（601）、前轮锁定电动推杆（603）、电磁铁一（604）和电磁铁二（606）均与工控机（10）电性连接，所述捕捉电动推杆（703）、光敏开关（704）和制动电动推杆（705）均与工控机（10）电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种电动汽车底盘电池充换电装置，其特征在于：所述举升平台（4）上开设有中部通槽（401），所述换电组件（8）包括换电座（801）、螺栓装卸机组（802）和电池包托盘（803），所述换电站主体（1）一侧开设有换电通道（101），所述换电座（801）穿过换电通道（101）并且滑动设于进出坡道（2）与换电站主体（1）之间，所述螺栓装卸机组（802）与电池包托盘（803）均设于换电座（801）上方，所述螺栓装卸机组（802）与电池包托盘（803）均与中部通槽（401）滑动贯穿连接。

7.根据权利要求5所述的一种电动汽车底盘电池充换电装置，其特征在于：所述进出坡道（2）上方固定设有剪叉式升降机（3），所述举升平台（4）左右滑动设于剪叉式升降机（3）上。

8.根据权利要求7所述的一种电动汽车底盘电池充换电装置，其特征在于：所述举升平台（4）下方设有微调组件（9），所述微调组件（9）包括电机（901）、丝杠（902）和调节块（903），所述电机（901）固定设于举升平台（4）下方，所述丝杠（902）固定设于电机（901）输出端上，所述调节块（903）通过螺纹连接设于丝杠（902）上并且固定设于剪叉式升降机（3）上，所述调节块（903）滑动贴合设于举升平台（4）下方，所述电机（901）与工控机（10）电性连接。