CN201769792U - 一种车载电池的更换系统 - Google Patents

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张春峰
陈英林
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Abstract

本实用新型涉及车载电池的配套设备，具体地说是一种车载电池的更换系统，包括立库、垛机及多个机械手，其中立库上均布有多个容置电池箱的充电架，立库的下方设有中转台，在立库的一侧设有可沿立库长度方向移动的垛机，另一侧设有可上下升降、与中转台相对应的机械手；所述垛机包括一既可沿立库长度方向移动、又可上下升降、还可沿立库宽度方向移动的第二货叉，所述机械手包括一既可上下升降、又可沿立库宽度方向移动的第一货叉，该第一、二货叉上分别设有取放电池箱的电磁铁；所述立库上的电池箱通过垛机转移到中转台，车载的电池箱或位于中转台的电池箱通过机械手转移。本实用新型具有占地少、投资小、更换效率高、速度快等优点。

Description

一种车载电池的更换系统
技术领域
本实用新型涉及车载电池的配套设备，具体地说是一种车载电池的更换系统。
背景技术
在全球低碳经济浪潮的推动下，电动汽车作为新一轮经济增长的突破口和实现交通能源转型的根本途径，已经成为世界各国共同的战略选择。
由于电池容量的限制，电动汽车的续航问题成为其进入实际应用的关键。一种利用谷电充电、快速与车载电池交换的概念引起了人们的重视，而且已经在个别地区得到了应用。
但是，从实际应用的效果来看，尚存在诸多缺陷或不尽人意之处。例如：1、系统占地面积大，建设投资高；2、工作效率低，费时长；3、对车型及车辆停放位置要求过严。如何克服上述诸多缺陷，使车载电池能够得到及时、快速的更换，进而增加电动汽车的使用，已成为人们亟待解决的问题。
实用新型内容
为了解决上述存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种车载电池的更换系统。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
本实用新型包括立库、垛机及多个机械手，其中立库上均布有多个容置电池箱的充电架，立库的下方设有中转台，在立库的一侧设有可沿立库长度及高度方向移动的垛机，另一侧设有可上下升降、与中转台相对应的机械手；所述垛机包括一既可沿立库长度方向移动、又可上下升降、还可沿垂直立库方向移动的第二货叉，所述机械手包括一既可上下升降、又可沿垂直立库方向移动的第一货叉，该第一、二货叉上分别设有取放电池箱的电磁铁；所述立库上的电池箱通过垛机转移到中转台，车载的电池箱或位于中转台的电池箱通过机械手转移。
其中：所述机械手包括剪式举升机、升降平台、第一货叉及电磁铁，其中剪式举升机固定在靠近中转台的地面上，在剪式举升机上设有升降平台，所述第一货叉安装在升降平台上、并可沿升降平台的长度方向移动，第一货叉上设有取放电池箱的电磁铁；第一货叉包括下叉、中叉及上叉，其中下叉通过其下方的滑块与设置在升降平台上的第一滑轨相连接，在升降平台上设有通过第一电机驱动的第一皮带，该第一皮带通过下叉下方的夹板夹紧、下叉随第一皮带移动；所述中叉通过其下方的滑轮与设置在下叉上的滑槽相连接，在下叉上设有第二电机，该第二电机连接有通过夹板与中叉夹紧的第二皮带，中叉随第二皮带移动；所述上叉通过其下方的滑槽与设置在中叉上的滑轮相连接，在上叉上设有通过第三电机驱动的第三皮带，电磁铁安装在第三皮带上、随第三皮带移动；在中叉的两侧分别设有皮带轮，第四皮带的一端固定在下叉的一端上，第四皮带的另一端由中叉一端的皮带轮绕过后固接在上叉的一端，第五皮带的一端固定在下叉的另一端上，第五皮带的另一端由中叉另一端的皮带轮绕过后固接在上叉的另一端；上叉中间的两侧分别对称设有多个供电磁铁吸附电池箱往复移动的辊子；上叉的前端设有随动机构，该随动机构包括随动头，安装座及码盘，其中安装座固接在上叉上，码盘设置在安装座上，码盘轴穿过安装座、与随动头通过第七皮带连动，在随动头与安装座之间设有复位弹簧；所述垛机包括平移电机、立柱、举升电机、第六皮带、第二货叉及移动平台，其中立柱位于移动平台上，平移电机安装在移动平台上，驱动移动平台通过滑轮在第二滑轨上移动，所述举升电机安装在立柱上，第六皮带的一端与举升电机相连，另一端绕过立柱上方的滑轮与第二货叉连接，第二货叉通过举升电机的驱动上下升降，第二货叉上设有取放电池箱的电磁铁；第二货叉与第一货叉的结构相同，包括下叉、中叉及上叉，其中中叉通过其下方的滑轮与设置在下叉上的滑槽相连接，在下叉上设有第二电机，该第二电机连接有通过夹板与中叉夹紧的第二皮带，中叉随第二皮带移动；所述上叉通过其下方的滑槽与设置在中叉上的滑轮相连接，在上叉上设有通过第三电机驱动的第三皮带，电磁铁安装在第三皮带上、随第三皮带移动；在中叉的两侧分别设有皮带轮，第四皮带的一端固定在下叉的一端上，第四皮带的另一端由中叉一端的皮带轮绕过后固接在上叉的一端，第五皮带的一端固定在下叉的另一端上，第五皮带的另一端由中叉另一端的皮带轮绕过后固接在上叉的另一端；上叉中间的两侧分别对称设有多个供电磁铁吸附电池箱往复移动的辊子。
本实用新型的优点与积极效果为：
1.本实用新型的机械手及垛机采用三级直线差动式货叉结构，机械手与垛机同时工作，有效地提高了更换效率，单车换电时间可压缩至4分钟。
2.本实用新型机械手及垛机中的货叉具有多自由度，可进行高层电池箱的存放，有效地节省了建站占地面积，可缩减建设投资。
3.本实用新型更换速度快，适应能力强。
附图说明
图1为本实用新型的立体结构示意图；
图2为本实用新型的主视图；
图3为本实用新型的俯视图；
图4为本实用新型的侧视图；
图5为本实用新型机械手的结构示意图；
图6为图5的仰视图；
图7为本实用新型机械手(垛机)中货叉的结构示意图之一；
图8为本实用新型机械手(垛机)中货叉的结构示意图之二；
图9为本实用新型机械手(垛机)中货叉的结构示意图之三；
图10为图5中随动系统的主视图；
图11为图10为左视图；
图12为图10的俯视图；
图13为随动系统的立体结构示意图；
图14为本实用新型垛机的主视图；
图15为图14垛机的右视图；
图16为垛机中载物台的俯视图；
其中：1为机械手，101为升降平台，102为下叉，103为中叉，104为上叉，105为随动系统，106为第一滑轨，107为辊子，108为第一电磁铁，109为第七皮带，110为第一电机，111为第一皮带，112为第二电机，113为第二皮带，114为第三电机，115为第三皮带，116为剪式举升机，117为转向辊，118为第四皮带，119为第五皮带，120为第一皮带轮，121为第二皮带轮，122为随动头，123为安装座，124为码盘，125为固定块，126为复位弹簧；
2为立库；
3为垛机，301为平移电机，302为立柱，303为举升电机，304为第六皮带，305为第二货叉，306为第二电磁铁，307为第二滑轨，308为移动平台；
4为中转台，401为第一中转台，402为第二中转台；
5为巴士，6为电池箱，7为充电机。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详述。
如图1～4所示，本实用新型包括立库2、垛机3及多个机械手1，其中立库2可设有多个，并排平行放置，巴士5在更换电池箱时，停在两相邻的立库之间的车道上，以便于两侧的机械手均能工作。在立库2上均布有多个容置电池箱6的充电架，立库上方设有充电机7，给立库内的电池进行充电；立库2的下方设有多个中转台4，其中两个中转台为一组，一个用于存放由垛机3拽出的立库2上已经充好电的电池箱，另一个用于存放由机械手1送来的待充电的电池箱(本实施例为四个，分成两组，每组均包括第一中转台401及第二中转台402)。在立库2的一侧设有可沿立库长度方向移动的垛机3，另一侧设有可上下升降、与中转台4相对应的机械手1，其中一个机械手对应两个中转台，本实施例在两个立库之间双侧设置了四个机械手。
如图5～9所示，机械手1包括剪式举升机116、升降平台101、第一货叉及第一电磁铁108，其中剪式举升机116固定在靠近中转台4的地面上；本实用新型的剪式举升机116为市购产品，购置于苏州珠峰升降机械有限公司，型号为SJG0.5-0.6；在剪式举升机116上设有升降平台101，所述第一货叉安装在升降平台101上、既可随升降平台101升降，还可沿升降平台101的长度方向移动，第一货叉上设有取放电池箱的第一电磁铁108。
第一货叉包括下叉102、中叉103及上叉104，升降平台101上沿长度方向设有两平行的第一滑轨106，下叉102的下表面设有可在第一滑轨106上滑动的滑块；在升降平台101上还设有第一电机110，该第一电机110的输出轴上通过同步带轮连接有第一皮带111，第一皮带111位于两第一滑轨106的中间、并与第一滑轨106相平行；下叉102的下表面还设有夹板，将第一皮带111与下叉102夹紧，使得下叉102与第一皮带111通过第一电机110驱动；所述中叉103通过其下方两侧外表面的滑轮与设置在下叉102上的滑槽相连接，在下叉102的上表面设有第二电机112，该第二电机112的输出轴上通过同步带轮连接有第二皮带113，第二皮带113通过多个转向辊117支撑，中叉103下表面的夹板将第二皮带113与中叉103夹紧，使得中叉103与第二皮带113通过第二电机112驱动；所述上叉104通过其下方两侧外表面的滑槽与设置在中叉103上的滑轮相连接，上叉的中间开有条形孔，在条形孔的两侧分别对称设有多个辊子107；在上叉104的上表面设有第三电机114，该第三电机114的输出轴上通过同步带轮连接有第三皮带115，第三皮带115位于条形孔内，第一电磁铁108安装在第三皮带115上、随第三皮带115移动。在中叉103的两侧分别设有皮带轮，其中一端为第一皮带轮120，另一端为第二皮带轮121，第四皮带118的一端固定在下叉102的一端上，第四皮带118的另一端由中叉103上的第二皮带轮121绕过后固接在上叉104的一端，第五皮带119的一端固定在下叉102的另一端上，第五皮带119的另一端由中叉103上的第一皮带轮120绕过后固接在上叉104的另一端。上叉104、中叉103及下叉102组成三级直线差动式的货叉结构，机械手中的第一货叉既可上下升降，又可沿立库宽度方向移动、取放电池箱。
如图10～13所示，在上叉104的前端设有随动机构105，该随动机构105包括随动头122、安装座123及码盘124，其中安装座123固接在上叉104的前端，码盘124设置在安装座123上，码盘轴穿过安装座123、与随动头122通过第七皮带109联动，所述随动头122与码盘轴连动，在随动头122与安装座123之间设有复位弹簧126。
如图14～16所示，垛机3包括平移电机301、立柱302、举升电机303、第六皮带304及第二货叉305，其中平移电机301安装在立柱302上、驱动立柱302通过滑轮在第二滑轨307上移动，第二滑轨307设置在立库2一侧的上、下方，沿立库2的长度方向设置；所述举升电机303安装在立柱302上，第六皮带304的一端与举升电机303相连，另一端绕过立柱2上方的滑轮与第二货叉305连接；第二货叉305的两侧设有滑块，立柱302的内壁设有滑槽，当第二货叉305通过举升电机303的驱动上下升降时，可通过滑块、滑槽导向；在第二货叉305上设有取放电池箱的第二电磁铁306。
第二货叉305与第一货叉的结构相同，包括下叉102、中叉103及上叉104。中叉103通过其下方两侧外表面的滑轮与设置在下叉102上的滑槽相连接，在下叉102的上表面设有第二电机112，该第二电机112的输出轴上通过同步带轮连接有第二皮带113，中叉103下表面的夹板将第二皮带113与中叉103夹紧，使得中叉103与第二皮带113通过第二电机112驱动；所述上叉104通过其下方的滑槽与设置在中叉103上的滑轮相连接，上叉的中间开有条形孔，在条形孔的两侧分别对称设有多个辊子107；在上叉104的上表面设有第三电机114，该第三电机114的输出轴上通过同步带轮连接有第三皮带115，第三皮带115位于条形孔内，第二电磁铁306安装在第三皮带115上、随第三皮带115移动。在中叉103的两侧分别设有皮带轮，其中一端为第一皮带轮120，另一端为第二皮带轮121，第四皮带118的一端固定在下叉102的一端上，第四皮带118的另一端由中叉103上的第二皮带轮121绕过后固接在上叉104的一端，第五皮带119的一端固定在下叉102的另一端上，第五皮带119的另一端由中叉103上的第一皮带轮120绕过后固接在上叉104的另一端。垛机3中的第二货叉305及立柱302通过平移电机301及减速机的驱动沿第二滑轨307移动，第二货叉305还可通过举升电机303上下升降，第二货叉305中的上叉可将立库2上的电池箱转移到中转台4，车载的电池箱或位于中转台4的电池箱再通过机械手1转移。
本实用新型的工作原理为：
载有电池箱6的巴士5停在两立库2之间，剪式举升机116驱动升降平台101上升到设定高度，第一电机110工作，通过第一皮带111带动下叉102沿第一滑轨106移动到设定位置；第二电机112工作，通过第二皮带113带动中叉103运动，安装在中叉103上的第一、二皮带轮120、121随中叉103运动，通过第四、五皮带118、119推动上叉104运动。由于第一、二皮带轮120、121及第四、五皮带118、119相当于一组动滑轮机构，实现了行程和速度的倍增。中叉103、上叉104向巴士5方向移动，直到上叉104上的随动机构105中的随动头122搭在焊接于巴士车体上的固定块125，当车体高度发生变化时，随动头122发生转动，以使升降平台101适应车体高度，使电池箱能够顺利取下；在随动头122转动时，码盘轴与随动头共同转动，码盘将竖直方向产生的位移传递给中心管理系统，系统再根据位移控制升降平台101对位移进行补偿。在上叉104向巴士方向移动的同时，第三电机114工作，驱动第三皮带115带动第一电磁铁108运动，第一电磁铁108运行至上叉前端，与车上的电池箱接触后，通过电磁力将电池箱吸住；然后第三电机114反向工作，第一电磁铁108将电池箱拖拽至辊子107上。电池箱被从车上取至上叉104上后，第二电机112反向工作，将电池箱放至在第二中转台402上。
垛机3上的第二货叉305按与机械手中的第一货叉相同的工作原理，将已充好电的电池箱放在了第一中转台401上，机械手1将从车上取下的电池箱放在第二中转台402后，再从第一中转台401上取下垛机3运送过来的充满电的电池箱，装在巴士5上的空位，完成一块电池箱的更换；与此同时，垛机3将第二中转台402上的电池箱放到相应的充电架内进行充电。待电池箱全部更换完后，机械手1及垛机3返回初始位置，等待下一辆更换电池箱的巴士。

Claims (8)

1.一种车载电池的更换系统，其特征在于：包括立库(2)、垛机(3)及多个机械手(1)，其中立库(2)上均布有多个容置电池箱(6)的充电架，立库(2)的下方设有中转台(4)，在立库(2)的一侧设有可沿立库长度及高度方向移动的垛机(3)，另一侧设有可上下升降、与中转台(4)相对应的机械手(1)；所述垛机(3)包括一既可沿立库长度方向移动、又可上下升降、还可沿垂直立库方向移动的第二货叉，所述机械手(1)包括一既可上下升降、又可沿垂直立库方向移动的第一货叉，该第一、二货叉上分别设有取放电池箱的电磁铁；所述立库(2)上的电池箱通过垛机(3)转移到中转台(4)，车载的电池箱或位于中转台(4)的电池箱通过机械手(1)转移。
2.按权利要求1所述车载电池的更换系统，其特征在于：所述机械手(1)包括剪式举升机(116)、升降平台(101)、第一货叉及电磁铁，其中剪式举升机(116)固定在靠近中转台(4)的地面上，在剪式举升机(116)上设有升降平台(101)，所述第一货叉安装在升降平台(101)上、并可沿升降平台(101)的长度方向移动，第一货叉上设有取放电池箱的电磁铁。
3.按权利要求2所述车载电池的更换系统，其特征在于：所述第一货叉包括下叉(102)、中叉(103)及上叉(104)，其中下叉(102)通过其下方的滑块与设置在升降平台(101)上的第一滑轨(106)相连接，在升降平台(101)上设有通过第一电机(110)驱动的第一皮带(111)，该第一皮带(111)通过下叉下方的夹板夹紧、下叉(102)随第一皮带(111)移动；所述中叉(103)通过其下方的滑轮与设置在下叉上的滑槽相连接，在下叉(102)上设有第二电机(112)，该第二电机(112)连接有通过夹板与中叉夹紧的第二皮带(113)，中叉(103)随第二皮带(113)移动；所述上叉(104)通过其下方的滑槽与设置在中叉上的滑轮相连接，在上叉(104)上设有通过第三电机(114)驱动的第三皮带(115)，电磁铁安装在第三皮带(115)上、随第三皮带(115)移动；在中叉(103)的两侧分别设有皮带轮，第四皮带(118)的一端固定在下叉(102)的一端上，第四皮带(118)的另一端由中叉(103)一端的皮带轮绕过后固接在上叉(104)的一端，第五皮带(119)的一端固定在下叉(102)的另一端上，第五皮带(119)的另一端由中叉(103)另一端的皮带轮绕过后固接在上叉(104)的另一端。
4.按权利要求3所述车载电池的更换系统，其特征在于：所述上叉(104)中间的两侧分别对称设有多个供电磁铁吸附电池箱往复移动的辊子(107)。
5.按权利要求3所述车载电池的更换系统，其特征在于：所述上叉(104)的前端设有随动机构(105)，该随动机构(105)包括随动头(122)，安装座(123)及码盘(124)，其中安装座(123)固接在上叉(104)上，码盘(124)设置在安装座(123)上，码盘轴穿过安装座(123)、与随动头(122)通过第七皮带(109)连动，在随动头(122)与安装座(123)之间设有复位弹簧(126)。
6.按权利要求1所述车载电池的更换系统，其特征在于：所述垛机(3)包括平移电机(301)、立柱(302)、举升电机(303)、第六皮带(304)、第二货叉(305)及移动平台(308)，其中立柱(302)位于移动平台(308)上，平移电机(301)安装在移动平台(308)上，驱动移动平台(308)通过滑轮在第二滑轨(307)上移动，所述举升电机(303)安装在立柱(302)上，第六皮带(304)的一端与举升电机(303)相连，另一端绕过立柱上方的滑轮与第二货叉(305)连接，第二货叉(305)通过举升电机(303)的驱动上下升降，第二货叉(305)上设有取放电池箱的电磁铁。
7.按权利要求6所述车载电池的更换系统，其特征在于：所述第二货叉(305)与第一货叉的结构相同，包括下叉(102)、中叉(103)及上叉(104)，其中中叉(103)通过其下方的滑轮与设置在下叉上的滑槽相连接，在下叉(102)上设有第二电机(112)，该第二电机(112)连接有通过夹板与中叉夹紧的第二皮带(113)，中叉(103)随第二皮带(113)移动；所述上叉(104)通过其下方的滑槽与设置在中叉上的滑轮相连接，在上叉(104)上设有通过第三电机(114)驱动的第三皮带(115)，电磁铁安装在第三皮带(115)上、随第三皮带(115)移动；在中叉(103)的两侧分别设有皮带轮，第四皮带(118)的一端固定在下叉(102)的一端上，第四皮带(118)的另一端由中叉(103)一端的皮带轮绕过后固接在上叉(104)的一端，第五皮带(119)的一端固定在下叉(102)的另一端上，第五皮带(119)的另一端由中叉(103)另一端的皮带轮绕过后固接在上叉(104)的另一端。
8.按权利要求7所述车载电池的更换系统，其特征在于：所述上叉(104)中间的两侧分别对称设有多个供电磁铁吸附电池箱往复移动的辊子(107)。
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