CN202089044U - 电动乘用车底盘电池快换机器人 - Google Patents

电动乘用车底盘电池快换机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN202089044U
CN202089044U CN2011201720162U CN201120172016U CN202089044U CN 202089044 U CN202089044 U CN 202089044U CN 2011201720162 U CN2011201720162 U CN 2011201720162U CN 201120172016 U CN201120172016 U CN 201120172016U CN 202089044 U CN202089044 U CN 202089044U
Authority
CN
China
Prior art keywords
gear
manned vehicle
robot
rack structure
fast changing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CN2011201720162U
Other languages
English (en)
Inventor
张华栋
孙玉田
赵金龙
王鑫
戚晖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd filed Critical Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Priority to CN2011201720162U priority Critical patent/CN202089044U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN202089044U publication Critical patent/CN202089044U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

本实用新型涉及电动乘用车底盘电池快换机器人，其特征是，它由机械单元和控制系统两个部分组成，所述的机械单元包括四个自由度的运动机构，四个自由度的运动机构为X轴方向实现水平运动的直线导轨、Y轴方向实现伸缩运动的齿轮齿条结构、Z轴方向实现升降运动的齿轮齿条结构和R轴方向实现角度偏转的蜗轮蜗杆结构，四个自由度的运动机构分别连有驱动其运动的伺服电机。本实用新型所提供的电动乘用车底盘电池快换机器人的机械单元包含四个自由度，在控制系统控制和交流伺服电机驱动下，确保了快换机器人的精确定位。同时，承载压力被均衡在系统的不同方向，交流伺服电机无需提供过大扭矩，保证了系统的稳定运行。

Description

电动乘用车底盘电池快换机器人
技术领域
本实用新型涉及一种用于电动汽车底盘电池组更换的机器人，具体是用于电动汽车电池自动取放的设备。
背景技术
电动汽车作为一种新型交通工具，具有“零排放”、能量来源广等优点，是缓解我国石油资源紧张、城市大气污染问题严重的重要手段，是推进交通发展模式转变，推进节能减排工作的有效载体。然而，相关电池技术以及充电技术的落后成为了束缚电动汽车产业发展的瓶颈，各国政府和企业下大力度完善电动汽车配套基础产业。目前，电动汽车能源补给主要有整车充电和机械换电两大类。整车充电需要的充电时间较长，并且容易对电网侧产生谐波污染，因此，该模式有很大的弊端。与此相比，机械换电操作简单，能够在5分钟内完成乘用车电池组的快速更换，同时，可利用夜间进行电池组的集中充电，实现了电力负荷的“调峰填谷”，提高了电力设备的综合利用效率，获得了研究人员的持续关注。
在作者已获授权的实用新型专利CN200920310360.6中，公开了一种用于电动公交车侧面电池组更换的机器人结构，属于机械换电方式的一种。其整体由底座、执行机构和控制装置三部分组成，机器人换电的方式为：底座下的滚轮按照预期导轨运行，执行机构中的伺服电机驱动旋转臂运动，进而完成电池组的更换。此过程中小臂要承受大约250千克的重量，因而，小臂的伺服电机需要输出过大的力矩，造成整体设备的稳定性不高。
发明内容
本实用新型针对现有技术的上述缺陷，提供了一种快速、可靠地更换电动乘用车电池组的机器人。
本实用新型采用的技术方案为：
电动乘用车底盘电池快换机器人，由机械单元和控制系统两个部分组成，所述的机械单元包括四个自由度的运动机构，四个自由度的运动机构为X轴方向实现水平运动的直线导轨、Y轴方向实现伸缩运动的齿轮齿条结构、Z轴方向实现升降运动的齿轮齿条结构和R轴方向实现角度偏转的蜗轮蜗杆结构，四个自由度的运动机构分别连有驱动其运动的伺服电机。
所述的Y轴方向实现伸缩运动的齿轮齿条结构上设有电池托盘，Y轴方向实现伸缩运动的齿轮齿条结构与Z轴方向实现升降运动的齿轮齿条结构垂直活动连接，Z轴方向实现升降运动的齿轮齿条结构与X轴方向实现水平运动的直线导轨垂直活动连接。
所述的电池托盘下固定有六个承载支撑的球形脚支。
所述控制系统包括与伺服电机相连的电气系统、设在运动机构上的传感器模块、与传感器模块相连的控制模块。
所述电气系统包括一台主电控柜和操作台，主电控柜的内部安装有CPU控制模块、扩展模块、电源模块、供电系统，操作台安装有触摸屏和各类操控按钮。所述的CPU控制模块与触摸屏之间通过PROFIBUS-DP连接通讯。
所述传感器模块包括多个超声波传感器和压力传感器。
所述控制模块采用西门子S7-300-315T模块。
机械单元安装有四个交流伺服电机，接收控制系统命令后，驱动机械单元四个方向的运动。X轴方向水平运动，采用直线导轨定位方式，在传感器的配合下，交流伺服电机驱动快换机器人到达预定的水平位置。Y轴和Z轴方向伸缩和升降运动，采用齿轮齿条结构，在交流伺服电机驱动下到达准确的预期位置。R轴方向角度纠偏运动，电池托盘能够完成±10°的角度偏转。电池托盘下固定有六个承载支撑的球形脚支，能够有效缓解电池托盘的负荷载重。超声波传感器，根据声波信号空间传输的时间，得到快换机器人与目标对象的实际距离。控制系统结合两者的实时距离，驱动伺服电机，完成机械单元四个方向的运动。压力传感器感受到压力信号，将该信号反馈给控制系统，电池组完成机械解锁操作，进而实现乘用车电池组的卸下。
本实用新型所提供的电动乘用车底盘电池快换机器人的机械单元包含四个自由度，在控制系统控制和交流伺服电机驱动下，确保了快换机器人的精确定位。同时，承载压力被均衡在系统的不同方向，交流伺服电机无需提供过大扭矩，保证了系统的稳定运行。
附图说明
图1为本实用新型实施例中电动乘用车电池组更换总体过程的示意图(主视图)。
图2为本实用新型电动乘用车底盘电池快换机器人的主视图。
图3为本实用新型电动乘用车底盘电池快换机器人的左视图。
图中：1、换电平台，2、电动乘用车底盘电池快换机器人，3、充电架，4、电动乘用车，5、直线导轨，6、X轴交流伺服电机，7、电池托盘，8、Y轴方向实现伸缩运动的齿轮齿条结构，9、Y轴交流伺服电机，10、Z轴方向实现升降运动的齿轮齿条结构，11、Z轴交流伺服电机，12、R轴交流伺服电机。
具体实施方式
下面对本实用新型作示例性说明，不对本实用新型的保护范围作具体限定，其技术特征的等同替代方式和/或明显变形方式应当落在本实用新型的保护范围之内。
电动乘用车底盘电池快换机器人，由机械单元和控制系统两个部分组成，所述的机械单元包括四个自由度的运动机构，四个自由度的运动机构为X轴方向实现水平运动的直线导轨5、Y轴方向实现伸缩运动的齿轮齿条结构8、Z轴方向实现升降运动的齿轮齿条结构10和R轴方向实现角度偏转的蜗轮蜗杆结构，四个自由度的运动机构分别连有驱动其运动的伺服电机6、9、11、12。
所述的Y轴方向实现伸缩运动的齿轮齿条结构8上设有电池托盘7，Y轴方向实现伸缩运动的齿轮齿条结构8与Z轴方向实现升降运动的齿轮齿条结构10垂直活动连接，Z轴方向实现升降运动的齿轮齿条结构10与X轴方向实现水平运动的直线导轨5垂直活动连接。
所述的电池托盘7下固定有六个承载支撑的球形脚支。
所述控制系统包括与伺服电机相连的电气系统、设在运动机构上的传感器模块、与传感器模块相连的控制模块。
所述电气系统包括一台主电控柜和操作台，主电控柜的内部安装有CPU控制模块、扩展模块、电源模块、供电系统，操作台安装有触摸屏和各类操控按钮。所述的CPU控制模块与触摸屏之间通过PROFIBUS-DP连接通讯。
所述传感器模块包括多个超声波传感器和压力传感器。
所述控制模块采用西门子S7-300-315T模块。
X轴交流伺服电机设在X轴和Z轴的连接处，Y轴交流伺服电机和Z轴交流伺服电机均设在Y轴和Z轴的连接处，R轴交流伺服电机设在Y轴上。
使用方法：
参照说明附图1，本实用新型电动乘用车电池组更换总体流程，主要包括换电平台1，底盘电池快换机器人2，充电架3，电动乘用车4。
在换电平台1的定位装置控制下，电动乘用车4的位置是固定不变的。操作人员通过触摸屏的操作按钮启动底盘电池快换机器人2，控制系统驱动快换机器人2到达预定的位置，进而完成整个电池组的卸下。然后，快换机器人2将取下的旧电池放入充电架3的固定单元内。整个旧电池的取放过程结束。
参照说明附图2至3，本实用新型电动乘用车底盘电池快换机器人的主视图和左视图。
当电动乘用车4行驶到换电平台1上，其固定位置信息被传递到底盘电池快换机器人2的控制系统中。操作人员启动快换机器人2，电动乘用车底盘电池快换过程开始。首先，X轴交流伺服电机6驱动快换机器人2沿着X轴的直线定位导轨5运动到预先的水平位置，随后，电池托盘7在Y轴交流伺服电机9和R轴交流伺服电机12的驱动下，完成Y方向和R方向的伸缩和角度纠偏运动。此过程中，超声测距传感器实时反馈和传递电池托盘7与目标对象的距离，控制系统根据反馈信号，控制电池托盘7完成在Y轴方向8的伸缩和R方向的角度纠正。当到达准确位置后，Z轴交流伺服电机11驱动电池托盘7上升到电动乘用车4电池组的正下方，电池托盘7上的压力传感器将压力信号传递给控制系统，控制系统发出机械锁解锁命令，旧的电池组随电池托盘7共同完成Z轴方向10的下降，Y轴方向8的缩回，R轴的角度纠偏以及X轴的水平运动，整个电动乘用车4电池组卸下过程结束。电池组放置到充电架3的过程与电动乘用车4电池组卸下的原理相同。
无论是卸下还是放置电池组的操作，采用此装置均只需机械部分四个方向的配合运动即可完成。与先前的电动公交车电池组取放方式相比，操作更加简单，设备的稳定性更高，运行更加精确。

Claims (8)

1.电动乘用车底盘电池快换机器人，其特征是，它由机械单元和控制系统两个部分组成，所述的机械单元包括四个自由度的运动机构，四个自由度的运动机构为X轴方向实现水平运动的直线导轨、Y轴方向实现伸缩运动的齿轮齿条结构、Z轴方向实现升降运动的齿轮齿条结构和R轴方向实现角度偏转的蜗轮蜗杆结构，四个自由度的运动机构分别连有驱动其运动的伺服电机。
2.根据权利要求1所述的电动乘用车底盘电池快换机器人，其特征是，所述的Y轴方向实现伸缩运动的齿轮齿条结构上设有电池托盘，Y轴方向实现伸缩运动的齿轮齿条结构与Z轴方向实现升降运动的齿轮齿条结构垂直活动连接，Z轴方向实现升降运动的齿轮齿条结构与X轴方向实现水平运动的直线导轨垂直活动连接。
3.根据权利要求2所述的电动乘用车底盘电池快换机器人，其特征是，所述的电池托盘下固定有六个承载支撑的球形脚支。
4.根据权利要求1所述的电动乘用车底盘电池快换机器人，其特征是，所述的控制系统包括与伺服电机相连的电气系统、设在运动机构上的传感器模块、与传感器模块相连的控制模块。
5.根据权利要求4所述的电动乘用车底盘电池快换机器人，其特征是，所述的电气系统包括一台主电控柜和操作台，主电控柜的内部安装有CPU控制模块、扩展模块、电源模块、供电系统，操作台安装有触摸屏和操控按钮。
6.根据权利要求5所述的电动乘用车底盘电池快换机器人，其特征是，所述的CPU控制模块与触摸屏之间通过PROFIBUS-DP连接通讯。
7.根据权利要求4所述的电动乘用车底盘电池快换机器人，其特征是，所述传感器模块包括多个超声波传感器和压力传感器。
8.根据权利要求4所述的电动乘用车底盘电池快换机器人，其特征是，所述控制模块采用西门子S7-300-315T模块。
CN2011201720162U 2011-05-26 2011-05-26 电动乘用车底盘电池快换机器人 Expired - Lifetime CN202089044U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011201720162U CN202089044U (zh) 2011-05-26 2011-05-26 电动乘用车底盘电池快换机器人

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011201720162U CN202089044U (zh) 2011-05-26 2011-05-26 电动乘用车底盘电池快换机器人

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN202089044U true CN202089044U (zh) 2011-12-28

Family

ID=45364132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011201720162U Expired - Lifetime CN202089044U (zh) 2011-05-26 2011-05-26 电动乘用车底盘电池快换机器人

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN202089044U (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102717778A (zh) * 2012-06-29 2012-10-10 山东电力集团公司电力科学研究院 一种电动乘用车底盘电池更换系统及方法
CN103303347A (zh) * 2013-06-09 2013-09-18 浙江瓿达科技有限公司 换电小车
CN108146406A (zh) * 2018-01-17 2018-06-12 济南比罗茨信息科技有限公司 电动汽车用电池更换机器人
CN108216150A (zh) * 2018-01-30 2018-06-29 湖南工学院 电动汽车换电站及电池更换方法
CN109398441A (zh) * 2018-11-16 2019-03-01 苏州优备精密智能装备股份有限公司 可翻转、可调节水平度的台车

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102717778A (zh) * 2012-06-29 2012-10-10 山东电力集团公司电力科学研究院 一种电动乘用车底盘电池更换系统及方法
CN102717778B (zh) * 2012-06-29 2014-06-11 山东电力集团公司电力科学研究院 一种电动乘用车底盘电池更换系统及方法
CN103303347A (zh) * 2013-06-09 2013-09-18 浙江瓿达科技有限公司 换电小车
CN108146406A (zh) * 2018-01-17 2018-06-12 济南比罗茨信息科技有限公司 电动汽车用电池更换机器人
CN108216150A (zh) * 2018-01-30 2018-06-29 湖南工学院 电动汽车换电站及电池更换方法
CN109398441A (zh) * 2018-11-16 2019-03-01 苏州优备精密智能装备股份有限公司 可翻转、可调节水平度的台车

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102490694B (zh) 电动公交车电池快换机器人系统及快换方法
CN102717778B (zh) 一种电动乘用车底盘电池更换系统及方法
CN202089044U (zh) 电动乘用车底盘电池快换机器人
CN201907491U (zh) 快速换电池机器人
CN102358266B (zh) 一种应急移动换电车及其换电方法
CN202389352U (zh) 电动公交车换电机器人系统
CN202641653U (zh) 带有移动暂存架的换电机器人
CN102849043B (zh) 电动公交车换电机器人系统及方法
CN102431527B (zh) 一种汽车电池组更换装置的使用方法
WO2014000540A1 (zh) 带有移动暂存架的换电机器人及换电方法
CN113766418B (zh) 一种基于uwb技术的姿态自校正井下运输设备及其控制方法
CN102303588A (zh) 基于直角坐标机器人的电动乘用车底盘电池快换系统
CN103978961A (zh) 一种电动汽车底盘电池充换电装置
CN202641651U (zh) 一种电动乘用车底盘电池更换系统
CN103661306A (zh) 一种电动汽车全自动换电池系统
CN102407832A (zh) 一种用于电动乘用车定位的换电平台系统
CN202130434U (zh) 基于直角坐标机器人的电动乘用车底盘电池快换系统
CN202186365U (zh) 可实现姿态自动调整及车辆定位的乘用车换电平台系统
CN102328636B (zh) 可实现姿态自动调整及车辆定位的乘用车换电平台系统
CN113459886B (zh) 电池更换方法和换电站
CN201665259U (zh) 柔性定位装置
CN102431528B (zh) 电动乘用车底盘电池组更换定位装置及其使用方法
CN219666630U (zh) 一种光伏组件用无人化智能安装机器人
CN202368545U (zh) 电动公交车电池快换机器人系统
CN113752895B (zh) 换电机器人、换电系统及其工作方法

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: STATE ELECTRIC NET CROP.

Effective date: 20130327

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20130327

Address after: 250002 Ji'nan City Central District, Shandong, No. 2 South Road, No. 500

Patentee after: Shandong Research Inst. of Electric Power

Patentee after: State Grid Corporation of China

Address before: 250002 Ji'nan City Central District, Shandong, No. 2 South Road, No. 500

Patentee before: Shandong Research Inst. of Electric Power

CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 250002 Ji'nan City Central District, Shandong, No. 2 South Road, No. 500

Co-patentee after: State Grid Corporation of China

Patentee after: Shandong Research Inst. of Electric Power

Address before: 250002 Ji'nan City Central District, Shandong, No. 2 South Road, No. 500

Co-patentee before: State Grid Corporation of China

Patentee before: Shandong Research Inst. of Electric Power

CP01 Change in the name or title of a patent holder
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: National Network Intelligent Technology Co., Ltd.

Assignor: Shandong Research Inst. of Electric Power

Contract record no.: X2019370000007

Denomination of utility model: Quick replacing robot for chassis battery of electric passenger vehicle

Granted publication date: 20111228

License type: Exclusive License

Record date: 20191014

CP02 Change in the address of a patent holder

Address after: 250003 No. 2000, Wang Yue Road, Shizhong District, Ji'nan, Shandong

Patentee after: Shandong Electric Power Research Institute

Patentee after: STATE GRID CORPORATION OF CHINA

Address before: 250002, No. 500, South Second Ring Road, Shizhong District, Shandong, Ji'nan

Patentee before: Shandong Electric Power Research Institute

Patentee before: STATE GRID CORPORATION OF CHINA

CP02 Change in the address of a patent holder
EC01 Cancellation of recordation of patent licensing contract

Assignee: National Network Intelligent Technology Co.,Ltd.

Assignor: Shandong Electric Power Research Institute

Contract record no.: X2019370000007

Date of cancellation: 20210324

EC01 Cancellation of recordation of patent licensing contract
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20111228

CX01 Expiry of patent term