CN205202976U - 一种用于电动乘用车底盘换电的定位系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于电动乘用车底盘换电的定位系统，包括换电平台，所述换电平台上设有换电区，换电区的下部为中空结构，换电区的两侧设有传送机构，换电区上设有能调高度的车轮固定机构，所述车轮固定机构的一侧设有旋转机构，所述换电平台的下部设有换电机器人装置；所述传送机构、车轮固定机构及旋转机构都接受控制系统的控制。电池更换系统过程简单，交互容易，限位简单，时间短，定位准确。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电动乘用车底盘电池更换前，用于车体准确定位的装置，尤其涉及一种用于电动乘用车底盘换电的定位系统。
背景技术
随着环境污染和能源危机的加剧，电动汽车作为一种节能、环保的新型交通工具，已成为传统汽车工业发展的方向。近年来，各国政府、企业投入大量资金，用于电动汽车研发和应用，电动汽车行业得到迅速发展。然而，由于电池密度和续航里程的技术瓶颈问题，严重阻碍了电动汽车技术的推广应用。
目前，电动汽车能源补给主要有整车充电和机械换电两种模式。充电模式包含慢充和快充两种方法。慢充时间较长，快速充电对电池使用寿命影响较大，两种方法都可能造成配网侧的谐波污染，给电网造成破坏性影响。因此，整车充电模式存在较大的弊端。与整车充电相比，机械换电操作简单，能够在5-10分钟内完成电动乘用车电池组的快速更换，实现了电能的迅速补给。同时，可在夜间对电池组进行集中充电，实现了电网负荷的“调峰储能”，提高了电力设备的综合利用效率，具有较高的推广应用价值。
中国国家知识产权局已公开的发明专利CN200910090807.8中，阐述了一种用于电动乘用车底盘电池更换的方法，属于机械换电方式的一种。其电动乘用车定位方式为：电动乘用车底部有四个刚性举升支点，举升执行机构将电动乘用车固定支撑至轮胎离地的适当高度。此电池更换方法未涉及电动乘用车两个自由度方向的精确定位，较大的定位误差会严重影响到机器人电池更换作业的成功效率；更换车辆是否到达举升点、保障措施并无描述。同时，对举升支点(汽车、梁框、架焊接骨架)的支撑部位选择要求较高，严重情况下可引起车辆发生侧倾危险。
中国国家知识产权局已公开的发明专利CN201110199159.7中，阐述了一种用于电动乘用车底盘电池更换的方法，属于机械换电方式的一种。其电动乘用车定位方式为：电动乘用车驶向换电高台，通过V型槽实现X轴方向的定位，通过橡胶挡块实现Y轴方向的定位。驾驶车辆驶上换电高台，存在掉入镂空换电操作洞内或单向滑落换电平台危险。同时，粗放的V型槽车体坠入和橡胶挡块推移定位方式都可造成车体部件的损坏。
因此，现有的电池更换系统存在以下技术不足：
1.目前，电动乘用车电池更换系统多采用换电高台，车辆行驶上没有防护的换电高台，容易造成车体滑落危险；
2.车体定位简单粗放。四个刚性举升定位的方式，在未进行准确车体准确定位情况下，将车体升高到脱离地面位置，对举升支点承重要求较高，换电过程容易造成侧倾危险；V行槽配合橡胶挡块定位的方式，V型槽车体颠簸和橡胶挡块推移定位都可造成车体部件的损坏。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供了一种用于电动乘用车底盘换电的定位系统，电池更换系统过程简单，交互容易，限位简单，时间短，定位准确。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种用于电动乘用车底盘换电的定位系统，其特征是，包括换电平台，所述换电平台上设有换电区，换电区的下部为中空结构，换电区的两侧设有传送机构，换电区上设有能调高度的车轮固定机构，所述车轮固定机构的一侧设有旋转机构，所述换电平台的下部设有换电机器人装置；所述传送机构、车轮固定机构及旋转机构都接受控制系统的控制。车轮固定机构高度可调，将车轮进行X、Z轴方向的准确定位，旋转机构通过可实现车辆沿X、Y轴方向上的移动。
所述换电区的前后两端分别设有光电传感器，光电传感器与所述控制系统连接。电动乘用车前端触发第一个光电传感器，车体进入换电区；当电动乘用车前端触发第二个光电开关，后端不再触发第一个光电传感器，车体完全处于换电区位置。传动机构停止运动，电动乘用车完成X轴方向粗定位。
所述车轮固定机构设有四个，车轮固定机构的内侧设有旋转机构。
所述旋转机构包括伺服电机，伺服电机通过啮合的齿轮带动滑动滚轴转动，滑动滚轴能带动外壳转动，滑动滚轴通过轴承安装在所述换电平台上。
所述旋转机构的下端设有第一升降机构，所述第一升降机构设有第一伺服电机，第一伺服电机通过蜗轮蜗杆传动实现旋转机构的升降运动，所述第一伺服电机接受所述控制系统的控制。
所述车轮固定机构的外形为三角柱体形。
所述车轮固定机构的下端设有第二升降机构，所述第二升降机构设有第二伺服电机，第二伺服电机通过蜗轮蜗杆传动实现车轮固定机构的升降运动，所述第二伺服电机接受所述控制系统的控制。车轮固定机构可上升到固定高度，实现车轮在X/Z轴两个方向的精确定位，可有效避免电池组在更换过程中的车体下坠及X轴方向移动。车轮固定机构可使电动乘用车车轮始终处于换电平台水平高度上。
所述换电机器人装置包括换电机器人和电池传送装置，所述电池传送装置设置于换电平台下端，与所述换电平台垂直。也就是电池传送装置设置于换电平台下端Y轴方向。
所述换电平台和换电机器人装置的控制系统均与上位机通讯连接，传送相关车辆和电池信息，读取相关控制操作指令。
换电机器人固定于换电区下端，可进行Z轴方向垂直举升运动。通过电池托盘压力传感器信号的变化，配合实现电池的更换。
本实用新型的有益效果是：
(1)换电平台定位机构简单、定位可靠准确，造价低廉；它由换电平台、两套传送机构、四套旋转机构、四套车轮固定机构及两个光电传感器组成；传动机构通过滚轴滚动速度变化，有效实现车体X轴方向纠偏以及X轴方向的粗定位；
(2)车轮固定机构通过升降到固定高度，使车体轮胎处于换电平台水平面上，一方面，可有效实现车体X/Z轴方向的精确定位，另一方面，可防止车体在电池更换过程中的位置变化；旋转机构通过滚轴转动，有效实现车体X轴方向运动及旋转90°后的Y轴方向纠偏；
(3)换电平台为一整体水平结构，车体驶入换电区，即可在传送机构牵引下到达固定位置，避免了换电高台引起的车体滑落危险；
(4)传感器采集车体和电池信息，传递给控制系统，后台上位机与控制系统进行信息通讯；后台上位机实时获取车体位置、电池状态等实时信息，发送控制信号，配合实现电动乘用车的准确定位。
车体X/Y/Z轴方向准确定位，可实现换电机器人位置固定，只需进行简单的Z轴升降运动，即可实现“待充”和“充满”电池的更换；同时，换电机器人无需进行X/Y轴方向位移和位置调整，极大缩短了系统电池更换的时间，有效减少了车体与换电机器人的信息交互，整个电池更换系统更加简单、可靠，满足了电动乘用车快速、安全、准确的能源补给。
附图说明
图1为本发明实施例中电动乘用车未驶入换电平台示意图；
图2为本发明实施例中电动乘用车完成定位示意图；
图3为本发明实施例中电动乘用车完成定位局部示意图；
图4为本发明实施例中电动乘用车电池更换示意图。
图中：1、换电平台，2、传送机构，3、旋转机构，4、车轮固定机构，5、光电传感器，6、电动乘用车，7、电池传送装置，8、换电机器人，9、电池组。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明：
如图1-4所示一种用于电动乘用车底盘换电的定位系统，包括换电平台1，换电平台1上沿X轴方向设置有换电区，换电区为中空结构，换电区两侧设置有传送机构2，换电区端点处分别设有一车轮固定机构4，车轮固定机构4高度可调，将车轮进行X、Z轴方向的准确定位，每个车轮固定机构4的内侧设置有一个旋转机构3，旋转机构3通过旋转滚轴可实现车辆沿X、Y轴方向上的移动，换电区的X轴方向上设有两个光电传感器5，换电机器人装置固定于换电平台1下端，为换电区的电动乘用车6更换电池。传送机构2、车轮固定机构4及旋转机构3都接受控制系统的控制。
换电平台1包括两套传动机构2、四套旋转机构3、四套车轮固定机构4、两个光电传感器5。
传动机构分别位于换电平台1两侧，分别与伺服驱动器链接，由伺服电机驱动。
旋转机构3为一圆柱形结构，固定安装在换电平台1上，旋转机构3上设有滑动滚轴，滑动滚轴外设有圆柱形外壳，旋转机构3与伺服驱动器连接，由伺服电机驱动，可实现滚轴X轴及旋转90°后的Y轴运动。
旋转机构3进行实现升降运动及90°旋转运动。旋转机构3包括安装法兰，法兰安装在旋转机构上，大小齿轮位于安装法兰上，大齿轮与圆柱形旋转机构3同心，旋转伺服电机上端安装小齿轮，大小齿轮机械啮合，伺服电机通过驱动小齿轮，实现旋转机构3的90°旋转。下端布置有第一升降伺服电机、蜗轮、蜗杆以及连接装置，第一伺服电机带动蜗杆旋转，实现旋转机构3升降运动。第一升降伺服电机由控制系统控制。
车轮固定机构4固定安装在换电平台1上，位于旋转机构3外侧，为三角柱体结构。
车轮固定机构4与伺服驱动器连接，由伺服电机驱动。车轮固定机构4可上升到固定高度，实现车轮在X/Z轴两个方向的精确定位，可有效避免电池组9在更换过程中的车体下坠及X轴方向移动。车轮固定机构4可使电动乘用车6车轮始终处于换电平台1水平高度上。车轮固定机构4升降运动机械结构与旋转机构3类似，不再赘述。
换电平台1安装有前后两个光电传感器5，电动乘用车6前端触发第一个光电传感器，车体进入换电区；当电动乘用车6前端触发第二个光电开关，后端不再触发第一个光电传感器，车体完全处于换电区位置。传动机构停止运动，电动乘用车6完成X轴方向粗定位。换电机器人装置包括换电机器人8和电池传送装置7，电池传送装置7设置于换电平台1下端Y轴方向。
换电机器人8固定于换电区下端，可进行Z轴方向垂直举升运动。通过电池托盘压力传感器信号的变化，配合实现电池的更换。
换电平台1和换电机器人8的控制系统均与上位机通讯连接，传送相关车辆和电池组9信息，读取相关控制操作指令。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种用于电动乘用车底盘换电的定位系统，其特征是，包括换电平台，所述换电平台上设有换电区，换电区的下部为中空结构，换电区的两侧设有传送机构，换电区上设有能调高度的车轮固定机构，所述车轮固定机构的一侧设有旋转机构，所述换电平台的下部设有换电机器人装置；所述传送机构、车轮固定机构及旋转机构都接受控制系统的控制。
2.如权利要求1所述的一种用于电动乘用车底盘换电的定位系统，其特征是，所述换电区的前后两端分别设有光电传感器，光电传感器与所述控制系统连接。
3.如权利要求1所述的一种用于电动乘用车底盘换电的定位系统，其特征是，所述车轮固定机构设有四个，车轮固定机构的内侧设有旋转机构。
4.如权利要求1所述的一种用于电动乘用车底盘换电的定位系统，其特征是，所述旋转机构包括伺服电机，伺服电机通过啮合的齿轮带动滑动滚轴转动，滑动滚轴能带动外壳转动，滑动滚轴通过轴承安装在所述换电平台上。
5.如权利要求1或4所述的一种用于电动乘用车底盘换电的定位系统，其特征是，所述旋转机构的下端设有第一升降机构，所述第一升降机构设有第一伺服电机，第一伺服电机通过蜗轮蜗杆传动实现旋转机构的升降运动，所述第一伺服电机接受所述控制系统的控制。
6.如权利要求1所述的一种用于电动乘用车底盘换电的定位系统，其特征是，所述车轮固定机构的外形为三角柱体形。
7.如权利要求1所述的一种用于电动乘用车底盘换电的定位系统，其特征是，所述车轮固定机构的下端设有第二升降机构，所述第二升降机构设有第二伺服电机，第二伺服电机通过蜗轮蜗杆传动实现车轮固定机构的升降运动，所述第二伺服电机接受所述控制系统的控制。
8.如权利要求1所述的一种用于电动乘用车底盘换电的定位系统，其特征是，所述换电机器人装置包括换电机器人和电池传送装置，所述电池传送装置设置于换电平台下端，与所述换电平台垂直。
9.如权利要求1所述的一种用于电动乘用车底盘换电的定位系统，其特征是，所述换电平台和换电机器人装置的控制系统均与上位机通讯连接，传送相关车辆和电池信息，读取相关控制操作指令。
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| CN201520849909.4U CN205202976U (zh) | 2015-10-29 | 2015-10-29 | 一种用于电动乘用车底盘换电的定位系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI732052B (zh) * | 2016-10-12 | 2021-07-01 | 大陸商蔚來（安徽）控股有限公司 | 用於電動汽車的底盤式換電站及其換電方法 |
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2015
- 2015-10-29 CN CN201520849909.4U patent/CN205202976U/zh active Active
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