CN205010201U - 一种电动汽车中置电池箱的快速卸、换装置 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车中置电池箱的快速卸、换装置，属于电动汽车配套技术领域，结构中包括转运小车以及借助转运小车转运至换电工位的周转架、架中的电池箱和配套的驱动结构，在换电工位上、电池箱转运的轨道处设有储运导轨平面对接粗调装置；电池箱的周转架前端设置储运导轨自校对接组合机构、并借助控制电路的提示、以及设置在电动汽车上的对接导引部件的配合形成储运导轨平面对接的精调装置；转运小车上设置的轨道轮和排辊机构组成电池箱周转架上的储运导轨平面调整机构。

Description

一种电动汽车中置电池箱的快速卸、换装置

技术领域

本实用新型属于电动汽车配套技术领域，涉及电动汽车更换电池箱的换电技术，具体是指一种电动汽车在换电工位快速卸、换电池箱的装置。

背景技术

当今社会，能源日益短缺、环境污染严重、全球气候变化潜在影响巨大，电力来源多元化、零排放的电动汽车成为未来汽车的发展方向。电动汽车受电池容量的限制，续航里程较低，限制了电动汽车的推广。因此，提高电池容量就成了解决电动汽车续航里程较低的问题的必要技术手段。但随之带来了电池体积和重量加大、电池充电时间延长、电动汽车更换电池过程困难等问题，因此就出现了专用换充电装置。

目前国家制定的有关政策规定电池更换时间应控制在3分钟以内，与燃油汽车加油时间相近。要满足国家有关政策规定采用更换电池箱的方法，就要面临沉重电池箱的拆卸、安装及搬运等问题。由于电池箱是由多个动力电池串联而成，其轻者数百公斤、重者数千公斤，非一般人力可以搬运，这就为电池箱的更换带来了很大的问题。要解决这个问题，一方面需要从电池安装结构入手，将电池箱设计成易拆卸的结构，使电池箱成为可随时更换的独立部件；同时另一方面，要解决车载电池箱从车体中取出后的快速搬运、充满电电池箱的快速补充、以及电池箱与车体的准确对接等问题。

对于电动汽车，为了配重合理和重心平衡，其电池箱不是安装在车辆的前、尾两端，而是安装在车辆中间，为了便于更换时从车尾推拉电池箱，电池箱借助滑轨安装于车体内。由于每辆汽车的车体情况不同，电池箱的重量又大，导轨对接平面的不准确会造成电池箱受力点集中，引起形变，所以怎样解决电池箱周转平台与车体导轨的准确对接，以保证电池箱经周转平台完成装卸工作，并具备快速、安全、低耗的作业要求是目前的重点研发任务。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种电动汽车中置电池箱的快速卸、换装置，其采用的置于换电工位的电池箱导轨平面对接调整装置及转运小车可使周转架与汽车电池箱导轨快速对准、调整、对接，并且在同一工位实现了电池箱的快速拆卸和换装，其结构简单、易于操作、自动化程度高、换装速度快。

本实用新型采用的技术方案是：一种电动汽车中置电池箱的快速卸、换装置，结构中包括转运小车以及借助转运小车转运至换电工位的周转架、架中的电池箱和配套的驱动结构，其关键在于：

1）在换电工位上、电池箱转运的轨道处设有储运导轨平面对接粗调装置；

2）电池箱的周转架前端设置储运导轨自校对接组合机构、并借助控制电路的提示、以及设置在电动汽车上的对接导引部件的配合形成储运导轨平面对接的精调装置；

3）转运小车上设置的轨道轮和排辊机构组成电池箱周转架上的储运导轨平面调整机构。

进一步：储运导轨平面对接粗调装置包括：设置在周转架前端的激光管、定位在电动汽车上的配套激光坐标屏和升降定位驱动杆；辅助配套的机构有行走轨道轮、转运小车上的排辊。

储运导轨平面对接精调装置包括：设置在车辆电池箱导轨端头的导向锥形管，定位在周转架前端的自校导向杆，和可调球形支撑；辅助配套的机构有转运小车上的排辊。

转运小车的台面具有升降可调的活动托板结构，活动托板上设置排辊；活动托板的底面上设置有与可调球形支撑和升降定位驱动杆的端头配套的设定区域；转运小车上配备与行走轨道轮和分布在活动托板上的排辊组匹配的刹车机构；周转架设置在排辊组上。

周转架前端的激光管应用时垂直定位在电动车车载导轨端头的激光坐标屏上，屏板上绘制有与激光信号对应的三角形坐标图。

升降定位驱动杆组成的轨道平面锁定结构中至少有三个独立升降支撑杆机构组成、借助于万向节端头顶撑在活动托板底面上。

可调球形支撑的结构中包括伸缩式支撑杆、设在支撑杆上端的具有三维转动自由度的球状支撑、支撑杆下端定位在可以做出水平二维微调的底座上，支撑杆配套直线驱动机构实现可调。

周转架为上、中、下三层结构；上层设定满载电池箱的储运导轨，中间层设置电池箱卸、装驱动装置，下层设置卸载电池箱的储运导轨，端头设置有自校导向杆和激光管的插接端口。

采用上述技术方案产生的有益效果在于：1)本实用新型的方案将电动汽车锁定在指定位置，采用与电动汽车电池箱匹配的转运车和周转架组合来输送满电和亏电电池箱，借助激光对准及自动校正对位结构实现与电动汽车电池箱对接时的相对位置快速调整、精确对准，以保证周转架上设置的电池箱储运导轨与电动汽车上的电池箱导轨在同一高度、同一平面上，便于电池箱可以顺利从电动汽车向周转架或从周转架向电动汽车移动；系统布局的空间利用率高，设备工作可靠、简捷，换电流程快，亏电和满电电池箱的交换效率高，能够缩短换电时间，减少换电故障，实现了电动汽车电池箱的快速更换。2)电池箱的卸载和安装都由一个驱动装置来完成，可以在同一工位实现电池箱的快速拆卸和更换，而且操作简单，自动化程度高，能够最大限度节省操作时间和人力。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1在换电工位的结构示意图；

图3是转运小车的结构示意图；

图4是转运小车与可调球形支撑和升降驱动杆在换电工位的位置关系图；

图5是周转架的结构示意图；

图6是图5的结构侧视图；

图7是电池箱卸、装驱动装置的结构示意图；

图8是激光坐标屏的显示坐标图；

图9是可调球形支撑和升降定位驱动杆在换电工位的结构剖视图；

图10是自校导向杆的结构示意图；

图11是激光管的结构示意图；

附图中：1是转运小车，1-1代表轨道轮，1-2代表轨道，1-3代表排辊，1-4是活动托板，1-5是把手，2是周转架，2-1代表电池箱，2-2是满载电池箱储运层，2-3是亏电电池箱储运层，2-4代表储运导轨，2-5是驱动电机，2-6代表链条，2-7是安装杆，2-8是电磁铁，2-9代表自校导向杆，2-10代表插接端口，4-1是可调球形支撑，4-2代表升降定位驱动杆。

具体实施方式

参看附图1-11，一种电动汽车中置电池箱的快速卸、换装置，结构中包括转运小车1以及借助转运小车1转运至换电工位的周转架2、架中的电池箱2-1和配套的驱动结构，其关键在于：

1）在换电工位上、电池箱转运的轨道处设有储运导轨平面对接粗调装置；

2）电池箱的周转架2前端设置储运导轨自校对接组合机构、并借助控制电路的提示、以及设置在电动汽车上的对接导引部件的配合形成储运导轨平面对接的精调装置；

3）转运小车1上设置的轨道轮1-1和排辊1-3机构组成电池箱周转架2上的储运导轨平面调整机构。

储运导轨平面对接粗调装置包括：设置在周转架2前端的激光管、定位在电动汽车上的配套激光坐标屏和升降定位驱动杆4-2；辅助配套的机构有行走轨道轮1-1、转运小车1上的排辊1-3。

储运导轨平面对接精调装置包括：设置在车辆电池箱导轨端头的导向锥形管，定位在周转架2前端的自校导向杆2-9，和可调球形支撑4-1；辅助配套的机构有转运小车1上的排辊1-3。

转运小车1的台面具有升降可调的活动托板1-4结构，活动托板1-4上设置排辊1-3；活动托板1-4的底面上设置有与可调球形支撑4-1和升降定位驱动杆4-2的端头配套的设定区域；转运小车1上配备与行走轨道轮1-1和分布在活动托板1-4上的排辊1-3组匹配的刹车机构；周转架2设置在排辊1-3组上。转运小车1上设置有把手1-5。活动托板1-4底面上与可调球形支撑4-1端头配套的设定区域镶嵌有硬度较大的耐磨板。

周转架2前端的激光管应用时垂直定位在电动车车载导轨端头的激光坐标屏上，屏板上绘制有与激光信号对应的三角形坐标图。

升降定位驱动杆4-2组成的轨道平面锁定结构中至少有三个独立升降支撑杆机构组成、借助于万向节端头顶撑在活动托板1-4底面上。

可调球形支撑4-1的结构中包括伸缩式支撑杆、设在支撑杆上端的具有三维转动自由度的球状支撑、支撑杆下端定位在可以做出水平二维微调的底座上，支撑杆配套直线驱动机构实现可调。

周转架2为上、中、下三层结构；上层设定满载电池箱的储运导轨2-4，中间层设置电池箱卸、装驱动装置，下层设置卸载电池储的储运导轨2-4，端头设置有自校导向杆2-9和激光管的插接端口2-10。

周转架由槽钢焊接组成，并划分为上、中、下三层结构；上、下层分别为满载电池箱储运层2-2和亏电电池箱储运层2-3、并配套设置有储运导轨2-4，中间层设置有用于电池箱卸、装驱动装置，电池箱卸、装驱动装置的执行端配套有电池箱连接装置。电池箱卸、装驱动装置包括设置在周转架中间层的驱动电机2-5，与驱动电机2-5输出轴连接、并设置在周转架中间层前后端的主从动链轮和配套链条2-6。主从动链轮借助于中间连接轴平行设置两组，配套设置在主从动链轮上的两根链条2-6之间设置有安装有电池箱连接装置的安装杆2-7。电池箱连接装置是设置在安装杆2-7上的挂钩或电磁铁2-8。电池箱上配套设置有挂环或玄铁。电池箱2-1底部设置有滚轮，为了避免电池箱2-1窜动，同时匹配设置有刹车装置，并在满载和亏电电池箱储运层的框架上设置电池箱2-1限位销及不同型号电池箱的存放标志位。

周转架2前端的激光管应用时垂直定位在电动车车载导轨端头的激光坐标屏上，屏板上绘制有与激光信号对应的三角形坐标图。激光管在上、下层各设置三个、与激光坐标屏上的三角形顶点对应、并根据需要借助螺纹连接在周转架2的插接端口2-10内。自校导向杆2-9在上、下层导轨端头各设置两个、前端为球形、后端设置有螺纹、并根据需要借助螺纹连接在周转架2的插接端口2-10内。激光坐标屏和导向锥形管根据需要借助螺纹连接在车辆电池箱导轨端头。

在具体实施时，从充电柜的存放架上取出满载的电池箱2-1放置在转运小车1上的周转架2上层内；转运小车1带动周转架2沿轨道1-2移动到换电工位；这时在周转架2下层插接端口2-10内安装激光管，调整转运小车1使激光管发出的三束激光至少有一束落在校对屏板上的三角形顶点的竖向坐标线上、以确定轨道向位置、锁定转运小车1行走轨道轮1-1，同时顶升三个升降定位驱动杆4-2、粗调使激光管发出的三束激光与屏板上的三角形两个水平顶点基本对准完成粗调，实现车辆电池箱导轨和周转架2下层储运导轨2-4的初步对接；调整并上升可调球形支撑4-1使其支撑位置对准三个升降定位驱动杆4-2的顶升合力作用点，周转架2从三杆定位支撑转换为单杆球面支撑；这时把周转架2下层插接端口2-10内的激光管卸下，安装自校导向杆2-9，推动周转架2，使周转架2借助排辊1-3移动的同时自适应校正方位，直到周转架2前端的自校导向杆2-9完全插入电动汽车上的导向锥形管内，锁定排辊1-3，然后上升三个升降定位驱动杆4-2，降下可调球形支撑4-1，周转架2从单杆球面支撑转换为三杆定位支撑锁定导轨平面；连接挂钩或电磁铁2-8，借助周转架2上的电池箱卸、装驱动装置将待换电池箱拉入周转架2下层。

解除锁定状态、退出自校导向杆2-9，调节升降驱动杆4-2平行下移，使周转架2上层的激光管发出的激光束定位在车辆电池箱导轨端头屏板上三角形顶点的两点上，完成上导轨平面粗调对接，调整并上升可调球形支撑4-1使其支撑位置对准三个升降定位驱动杆4-2的顶升合力作用点，周转架2从三杆定位支撑转换为单杆球面支撑，这时把周转架2下层插接端口2-10内的激光管卸下，安装自校导向杆2-9，推动周转架2，使周转架2借助排辊1-3移动的同时自适应校正方位，直到周转架2上层的自校导向杆2-9完全插入电动汽车上的导向锥形管内，锁定排辊1-3，然后上升三个升降定位驱动杆4-2，降下可调球形支撑4-1，周转架2从单杆球面支撑转换为三杆定位支撑锁定导轨平面；连接挂钩或电磁铁2-8，借助周转架2上的电池箱卸、装驱动装置将待换电池箱推入车辆导轨内，解锁、各个驱动机构复位，转运小车1将换回的电池箱运回充电柜的存放架。

Claims (8)

1.一种电动汽车中置电池箱的快速卸、换装置，结构中包括转运小车（1）以及借助转运小车（1）转运至换电工位的周转架（2）、架中的电池箱（2-1）和配套的驱动结构，其特征在于：

1）在换电工位上、电池箱转运的轨道处设有储运导轨平面对接粗调装置；

2）电池箱的周转架（2）前端设置储运导轨自校对接组合机构、并借助控制电路的提示、以及设置在电动汽车上的对接导引部件的配合形成储运导轨平面对接的精调装置；

3）转运小车（1）上设置的轨道轮（1-1）和排辊（1-3）机构组成电池箱周转架（2）上的储运导轨平面调整机构。

2.根据权利要求1所述的电动汽车中置电池箱的快速卸、换装置，其特征在于：所述储运导轨平面对接粗调装置包括：设置在周转架（2）前端的激光管、定位在电动汽车上的配套激光坐标屏和升降定位驱动杆（4-2）；辅助配套的机构有行走轨道轮（1-1）、转运小车（1）上的排辊（1-3）。

3.根据权利要求1所述的电动汽车中置电池箱的快速卸、换装置，其特征在于：所述储运导轨平面对接精调装置包括：设置在车辆电池箱导轨端头的导向锥形管，定位在周转架（2）前端的自校导向杆（2-9），和可调球形支撑（4-1）；辅助配套的机构有转运小车（1）上的排辊（1-3）。

4.根据权利要求1所述的电动汽车中置电池箱的快速卸、换装置，其特征在于：所述转运小车（1）的台面具有升降可调的活动托板（1-4）结构，活动托板（1-4）上设置排辊（1-3）；活动托板（1-4）的底面上设置有与可调球形支撑（4-1）和升降定位驱动杆（4-2）的端头配套的设定区域；转运小车（1）上配备与行走轨道轮（1-1）和分布在活动托板（1-4）上的排辊（1-3）组匹配的刹车机构；周转架（2）设置在排辊（1-3）组上。

5.根据权利要求2所述的电动汽车中置电池箱的快速卸、换装置，其特征在于：所述周转架（2）前端的激光管应用时垂直定位在电动车车载导轨端头的激光坐标屏上，屏板上绘制有与激光信号对应的三角形坐标图。

6.根据权利要求2所述的电动汽车中置电池箱的快速卸、换装置，其特征在于：所述升降定位驱动杆（4-2）组成的轨道平面锁定结构中至少有三个独立升降支撑杆机构组成、借助于万向节端头顶撑在活动托板（1-4）底面上。

7.根据权利要求3所述的电动汽车中置电池箱的快速卸、换装置，其特征在于：所述可调球形支撑（4-1）的结构中包括伸缩式支撑杆、设在支撑杆上端的具有三维转动自由度的球状支撑、支撑杆下端定位在可以做出水平二维微调的底座上，支撑杆配套直线驱动机构实现可调。

8.根据权利要求1所述的电动汽车中置电池箱的快速卸、换装置，其特征在于：所述周转架（2）为上、中、下三层结构；上层设定满载电池箱的储运导轨（2-4），中间层设置电池箱卸、装驱动装置，下层设置卸载电池箱的储运导轨（2-4），端头设置有自校导向杆（2-9）和激光管的插接端口（2-10）。