CN206086673U - 电动汽车电池更换系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了电动汽车电池更换系统，该电池更换系统包括储电仓、轨道、汽车定位平台、接驳小车和数据采集和控制装置，通过数据采集电池在每个工作节点的数据，控制汽车定位平台和接驳小车实现电池更换。本实用新型实现了换电过程中全程自动控制，具有设计新颖、安全可靠，具有良好的市场开发前景。

Description

电动汽车电池更换系统

技术领域

本实用新型涉及电动汽车的电池更换装置，尤其针对电动汽车电池更换的自动化更换装置。

背景技术

电动汽车更换电池是一个比较繁琐的过程，整个过程中需要对车辆及电池进行定位、对电池进行装卸等工序。现有的技术中针对电池更换已有相应的装置进行辅助。如专利公告号为CN102795205A实用新型用于电动汽车换电的车辆自动对中机构来实现车辆位置调整，主要是考虑将车辆停在目标位置，但是由于汽车重量以及体积较大，调节汽车的位置不方便。专利公告号为CN205010199U的专利实用新型了电动汽车中置电池箱快速卸、装系统中的精调对接机构，该方案主要针对大中型货车，通过设计电池周转平台与车体导轨精准对接来实现电池箱更换，由于大中型货车以及电池箱一般重量较大，会对结构产生较大作用，引起形变，从而影响精度。专利公告号为CN 104973024A的专利提出一种基于视觉定位方法的电动汽车换电系统，该方法由视觉装置实现电动汽车的电池及电池舱的精确定位，通过中转平台装置和夹具装置完成对电池的取放操作。该方法没有综合考虑汽车、电池、以及其他设备的关系，布置不够合理，且机器人负载较小，价格昂贵，不利于该方案的推广及普及。

这些方案都有一个共同点就是只涉及电池更换过程中的单一流程，并没有涉及整个流程的处理。而以后的应用趋势是通过换电站对电动汽车进行换电处理，单一的辅助设备不能够满足批量处理的需求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一套电动汽车换电的综合系统，使电动汽车在更换电池过程中全程实现自动控制。

为了解决上述技术问题，本实用新型的电动汽车电池更换系统，包括储电仓、接驳小车和汽车定位平台，所述储电仓通过轨道与汽车定位平台关联，所述轨道的一端连接储电仓，另一端设置在汽车定位平台正下方，所述接驳小车设置在轨道上，所述汽车定位平台包括两组立柱，每组立柱之间均设置有纵梁，所述纵梁上均设置有一组踏板，所述纵梁上还设置有横板，所述横板和踏板在同一直线上，所述立柱上均设置有液压顶升装置，所述液压顶升装置分别与横板和液压控制器连接，所述横板的一端均设置有滚轴带，所述滚轴带连接有第I步进电机。

上述技术方案中，所述接驳小车包括升降机构、侧移机构、行走机构和旋转机构，所述升降机构设置在行走机构上，所述侧移机构设置在升降机构上，所述旋转机构设置在侧移机构上，所述升降机构包括底板，底板上设置有顶升支架，顶升支架上设置有顶板，所述底板上还垂直设置有丝杆，丝杆与顶升支架连接，所述丝杆底端连接有第一步进电机；所述行走机构包括第二步进电机、传动轴、滚轮和衬板；所述滚轮设置在底板的四个端角，所述第二步进电机通过传动轴与一侧的滚轮连接，所述衬板设置在底板下方，第二步进电机固定于衬板上；所述侧移机构包括一体式齿条导轨、托板和第三步进电机，所述一体式齿条导轨设置在顶板上，所述托板设置在一体式齿条导轨上，所述第三步进电机通过传动轴连接一体式齿条导轨；所述旋转机构包括圆盘齿轮、托举板和第四步进电机，所述圆盘齿轮设置在托板上，所述托举板设置在圆盘齿轮上，所述第四步进电机连接圆盘齿轮。

上述技术方案中，还包括集成控制器，所述集成控制器分别连接液压控制器、第I步进电机、第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机和第四步进电机。

上述技术方案中，还包括第一摄像头，所述第一摄像头设置在轨道中间，位于汽车定位平台正下方，所述第一摄像头连接集成控制器。

上述技术方案中，还包括第二摄像头，所述第二摄像头设置在立柱的侧边，面向滚轴带，所述第二摄像头连接集成控制器。

上述技术方案中，还包括第三摄像头，所述第三摄像头设置在横板下方，位于横板中间位置，所述第三摄像头连接集成控制器。

上述技术方案中，所述横板内侧边上均设置有护栏。

上述技术方案中，还包括放置平台，所述放置平台设置在底板两侧。

基于上述所述储电仓、轨道、接驳小车和汽车定位平台的电动汽车电池更换方法，其特征在于：包含如下步骤，将汽车移动至汽车定位平台，在前轮位于滚轴带时，对前轮位置进行图像采样，获取前轮位置数据，根据前轮位置数据启动滚轴带使前轮达到目标位置；在后轮位于滚轴带时，对后轮位置进行图像采样，获取后轮位置数据，根据后轮位置数据启动滚轴带使后轮轮达到目标位置；对汽车底部电池进行图像采样，获取电池型号及位置数据；根据电池位置数据驱动接驳小车至目标位置；将电池卸载于接驳小车上，对电池装载位置进行图像采集，接驳小车返回至储电仓，依据电池型号数据装载备用电池移动至目标位置，对备用电池装置位置进行图像采集，将备用电池装置位置数据与电池装载位置数据进行比较，根据比对结果调整接驳小车，完成备用电池安装。

上述方案的优点是，在电池更换过程中不需要调整电动汽车停车位置，解决了电动汽车电池更换过程中的精确定位，解决了现在电池更换过程中电池放置位置不精确等问题，实现了换电过程中全程自动控制，具有设计新颖、安全可靠，具有良好的市场开发前景。

附图说明

图1为汽车换电过程示意图；

图2为汽车定位平台静止及提升状态下主视结构图；

图3为储电仓及汽车定位平台俯视图；

图4为储电仓及汽车定位平台侧视图；

图5为接驳小车立体图；

图6为接驳小车俯视图；

图7为接驳小车主视图；

图8为接驳小车侧视图。

具体实施方式

图1显示的是一种实施方式下，汽车在换电过程中的示意，由图1可以对换电方式进行描述，基于储电仓、轨道、接驳小车和汽车定位平台的电动汽车电池更换方法，其流程是：将电动汽车移动至横板24上，在前轮到达滚轴带26时，用第二摄像头对前轮位置进行图像采样，利用集成控制器进行分析处理，获取前轮位置信息，根据前轮位置数据，利用集成控制器控制第I步进电机使前轮达到目标位置；在后轮到达滚轴带26时，用第二摄像头对后轮位置进行图像采样，利用集成控制器进行分析处理，获取后轮位置信息；利用汽车定位平台将汽车提升至目标高度；根据后轮位置数据，利用集成控制器控制第I步进电机使后轮达到目标位置；利用第一摄像头41对汽车底部进行图像采样，获取电池型号及位置数据；根据电池位置数据信息，利用集成控制器驱动第二步进电机6驱动接驳小车至目标位置；将电池卸载于接驳小车上，利用第三摄像头对电池装载位置进行图像采集，并记载接驳小车状态；将接驳小车返回至储电仓40，卸下电池；依据电池型号数据将备用电池装载至接驳小车上，将接驳小车移动至目标位置，对备用电池装载位置进行图像采集；将电池装载位置与备用电池装载位置数据进行比对，根据比对结果调整接驳小车横向、纵向、高度及偏转度，使电池装载位置与备用电池装载位置吻合；提升接驳小车，将备用电池安装完成。

图2至4是上述方式中汽车定位平台及储电仓的一种实施方式，汽车定位平台，通过四根立柱21组成矩形框架，其中纵向两根立柱21之间的底部设置有纵梁22，在纵梁22上均设置一组踏板23，相邻两个踏板23之间的距离与汽车宽度相当。在两侧的踏板23中间设置有横板24，横板24采用整体板结构时，中间需设置通孔，用于拆装电池；横板24采用条状板结构是，横板24和两侧踏板23在同一直线上，两个横板24的两端最好均设置一根支撑粱。在横板24的中间的下侧设置有第三摄像头43，用于采集接驳小车及电池的位置信息，立柱21内设置有液压顶升装置，液压顶升装置通过连接组件与横板24连接，液压顶升装置通过液压控制器25控制，液压控制器25可固定在立柱21上。

在横板24的一端设置有滚轴带26，滚轴带26通过第I步进电机27带动。在横板24的内侧设置有护栏28，护栏28的端部采用弧形结构，便于引导车轮。护栏28的上端部采用滚路结构，减少车轮与护栏28接触时的摩擦。在靠近滚轴带26的立柱21上设置有第二摄像头42，第二摄像头42面向滚轴带26，便于获取车轮位置信息。

所述踏板23通过铰链30固定连接在纵梁22上，横板24搭放在铰链上，在横板24提升时不需要将踏板23一起提升，减少提升重量，也避免了复位的繁琐。

在横板24的下方设置有轨道29，轨道29的一端连接至储电仓40，另一端设置在横板24的正下方，在横板的正下方还设置第一摄像头41，轨道29可以为接驳小车提供移动辅助。

图5至8是上述方式中接驳小车的一种实施方式，本实用新型的接驳小车，包括底板1，在底板1上设置有折叠式顶升支架2，在顶升支架2上设置有顶板3，顶板3中心部位设置有通孔；在底板1上垂直设置有丝杆4，丝杆4与顶升支架2螺纹连接，丝杆4的底端穿过底板1与底板1活动连接，丝杆4的底端连接有第一步进电机5。通过第一步进电机5带动丝杆4转动进而使顶升支架2实现上下运动。

在底板1四个端角上均设置有滚轮8，其中同侧一组滚轮8分别连接传动轴7的两端，传动轴7上设置有第二步进电机6，第二步进电机6固定在衬板9上，衬板9设置在底板1的下方。通过第二步进电机6带动传动轴7进而使滚轮8转动。滚轮8设置在相应的铁轨上。

在顶板3的上面平行设置有一组一体式齿条导轨10，一体式齿条导轨10上方设置有托板12，托板12中心部位上设置有通孔；一体式齿条导轨10通过传动轴连接第三步进电机11。第三步进电机11带动一体式齿条导轨10运动进而使托板12进行横向移动。

在托板12上活动放置有圆盘齿轮13，圆盘齿轮13可以自由转动。圆盘齿轮13上固定设置有托举板14，托举板14上中心部位设置有通孔，圆盘齿轮13与第四步进电机15连接。第四步进电机15驱动圆盘转动进而实现托举板14转动。

在底板1的两个平行侧边上均设置有放置平台15，可以利用放置平台15来搁置电池，避免顶升支架2长时间受力。

使用时，先利用第二步进电机6驱动滚轮8使小车移动至目标位置，利用第一步进电机5驱动小车向上提升，利用第三步进电机11调整托举板14的横向位置，最后利用第四步进电机15使托举板14调至最佳角度。

在具体实施过程中，第一摄像头41、第二摄像头42、第三摄像头43、第I步进电机27、液压控制器25、第一步进电机5、第二步进电机6、第三步进电机11和第四步进电机15都通过集成控制器来进行控制，可以采用远程无线控制模式，如利用手机APP或控制平台根据获取的数据信息，如电池的位置、型号图像来对应的控制相应的电机动作，最终实现对电池的更换。

在使用中，可以采用伺服电机替代部分或者全部步进电机。

Claims (8)

1.电动汽车电池更换系统，包括储电仓、接驳小车和汽车定位平台，所述储电仓通过轨道与汽车定位平台关联，所述轨道的一端连接储电仓，另一端设置在汽车定位平台正下方，所述接驳小车设置在轨道上，其特征在于：所述汽车定位平台包括两组立柱，每组立柱之间均设置有纵梁，所述纵梁上均设置有一组踏板，所述纵梁上还设置有横板，所述横板和踏板在同一直线上，所述立柱上均设置有液压顶升装置，所述液压顶升装置分别与横板和液压控制器连接，所述横板的一端均设置有滚轴带，所述滚轴带连接有第I步进电机。

2.如权利要求1所述的电动汽车电池更换系统，其特征在于：所述接驳小车包括升降机构、侧移机构、行走机构和旋转机构，所述升降机构设置在行走机构上，所述侧移机构设置在升降机构上，所述旋转机构设置在侧移机构上，所述升降机构包括底板，底板上设置有顶升支架，顶升支架上设置有顶板，所述底板上还垂直设置有丝杆，丝杆与顶升支架连接，所述丝杆底端连接有第一步进电机；所述行走机构包括第二步进电机、传动轴、滚轮和衬板；所述滚轮设置在底板的四个端角，所述第二步进电机通过传动轴与一侧的滚轮连接，所述衬板设置在底板下方，第二步进电机固定于衬板上；所述侧移机构包括一体式齿条导轨、托板和第三步进电机，所述一体式齿条导轨设置在顶板上，所述托板设置在一体式齿条导轨上，所述第三步进电机通过传动轴连接一体式齿条导轨；所述旋转机构包括圆盘齿轮、托举板和第四步进电机，所述圆盘齿轮设置在托板上，所述托举板设置在圆盘齿轮上，所述第四步进电机连接圆盘齿轮。

3.如权利要求2所述的电动汽车电池更换系统，其特征在于：还包括集成控制器，所述集成控制器分别连接液压控制器、第I步进电机、第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机和第四步进电机。

4.如权利要求3所述的电动汽车电池更换系统，其特征在于：还包括第一摄像头，所述第一摄像头设置在轨道中间，位于汽车定位平台正下方，所述第一摄像头连接集成控制器。

5.如权利要求4所述的电动汽车电池更换系统，其特征在于：还包括第二摄像头，所述第二摄像头设置在立柱的侧边，面向滚轴带，所述第二摄像头连接集成控制器。

6.如权利要求5所述的电动汽车电池更换系统，其特征在于：还包括第三摄像头，所述第三摄像头设置在横板下方，位于横板中间位置，所述第三摄像头连接集成控制器。

7.如权利要求1或2或3或4或5或6所述的电动汽车电池更换系统，其特征在于：所述横板内侧边上均设置有护栏。

8.如权利要求7所述的电动汽车电池更换系统，其特征在于：还包括放置平台，所述放置平台设置在底板两侧。