CN209581428U - 一种电动乘用车快换系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动乘用车快换系统，涉及电动车换电技术领域，包括换电堆栈(1)、换电工作台(2)换电机器人(4)、活动式电池架(7)和控制系统(5)，其特征在于：所述电机器人(4)、活动式电池架(7)和控制系统(5)安装在所述换电堆栈(1)中，通过换电堆栈(4)集成了活动式电池架(7)、电池箱(8)、换电机器人(4)和控制系统(5)，集约化程度高、结构简单紧凑，大幅度增加电池箱存储量的同时占用场地空间小，运输及现场安装方便，适用于各种场合。

Description

一种电动乘用车快换系统

技术领域

本发明涉及电动车换电技术技术领域，特别涉及一种电动乘用车快换系统。

背景技术

电动汽车由于采用可再生的电力供电，大大减少了非再生能源的消耗和环境污染，社会效益和经济效益更佳，因而受到越来越多的关注。然而，电池供电容量的有限性和充电时间长的缺陷，限制了电动汽车的普及。

针对上述问题，电动汽车充换电站随之产生，电池充换电站将电动汽车的亏电电池换下并装上充好电的满电池，电动汽车即可继续行驶，而将换下的亏电电池进行充电，以备后续更换。

然而，现有的电动汽车电池充换电站服务的大多是标准大型电动客车，服务容量较少，而相对于电动乘用车，服务用户容量大、电池存量少而换电需求频繁，而现有的充换电系统存在电池更换效率低下、集约化低、电池存储量少，结构复杂等问题。总之，对于电动乘用车如何实现快速换电以及提高换电站集约化仍是电动乘用车发展的关键。

发明内容

本发明的目的在于针对换电效率低的问题，进一步优化集成换电系统结构，提出一种电动乘用车快换系统，该快换系统提供双侧同步换电，集约化程度高，能够实现快速换电和快速组装等要求。

一种电动乘用车快换系统，包括换电堆栈(1)、换电工作台(2)换电机器人(4)、活动式电池架(7)和控制系统(5)，其特征在于：所述电机器人(4)、活动式电池架(7)和控制系统(5)安装在所述换电堆栈(1)中。

进一步地，所述换电堆栈(1)内安装有多个活动式电池架(7)通过底部的锁止机构(11)固定在电池架滑轨(6)上。

进一步地，所述活动式电池架(7)内竖直安装多个电池仓(10)，所述电池仓(10)内存放电池箱(8)。

进一步地，所述换电机器人(4)通过滑轨(9)沿换换电堆栈(1)的长度方向进行左右平移。

进一步地，所述换电工作台(2)前后分别安装有安装有V形滚轮槽(12)和顶辊机构(14)，所述V形滚轮槽(12)和顶辊机构(14)左右两侧均安装有自动夹杆(13)。

进一步地，所述V形滚轮槽(12)通过自动夹杆(13)和滚轮左右滑动实现方向定位校正。

进一步地，所述换电机器人(4)通过轨道进给机构(15)沿所述换电堆栈(1)长度方向运动。

进一步地，所述换电堆栈(1)为两个，并与所述所述换电工作台呈中心对称。

进一步地，所述换电机器人(4)为推拉式结构，所述推拉式结构运动包括以下步骤：

S1、换下亏电电池行程时，纵向进给机构伸出，将电池箱锁住；

S2、然后纵向进给机构带动电池箱从电动乘用车电池仓收回，旋转180度后反侧伸出；

S3、将电池箱推出，固定在活动式电池架内的电池仓中，安装满电电池时，行程则相反。

进一步地，所述换电机器人(4)为推拉式结构，所述推拉式结构运动包括以下步骤：

S1、在换下亏电电池时，其纵向进给机构以低于电动乘用车底盘的高度伸出；

S2、将电池箱解锁并下降收回，然后纵向进给机构收回，旋转180度后反侧伸出；

S3、将电池箱推出固定在活动式电池架上，安装满电电池时，运动行程则相反。

有益效果：采用上述技术方案，该快换系统可以对电动乘用车两侧同步进行换电工作，每一次换电行程可同时实现两个电池箱的更换，大幅度提升了换电效率，减少用户等待时间；通过可移动性电池架，使得换电堆栈内始终存在可换的满电电池，系统可以24小时无间断的进行换电服务；通过换电堆栈集成了活动式电池架、电池箱、换电机器人和控制系统，集约化程度高、结构简单紧凑，大幅度增加电池箱存储量的同时占用场地空间小，运输及现场安装方便，适用于各种场合。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明系统结构分布图

图2是本发明换电堆栈内部结构图

图3是本发明活动式电池架结构图

图4是本发明换电工作台结构分布图

图5是本发明换电机器人轴测图

图6是本发明换电系统流程图

附图标记列表：

1、换电堆栈；2、换电工作台；3、电动乘用车；4、换电机器人；5、控制系统；6、电池架滑轨；7、活动式电池架；8、电池箱；9、滑轨；10、电池仓；11、锁止机构；12、V型滚轮槽；13、自动夹杆；14、顶辊机构；15、纵向进给机构；16、旋转机构；17、动滑轮机构；18、轨道进给机构；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明的目的在于针对换电效率低的问题，进一步优化集成换电系统结构，提出一种电动乘用车快换系统，该快换系统提供双侧同步换电，集约化程度高，能够实现快速换电和快速组装等要求。

本发明所述快换系统包括：换电堆栈，所述换电堆栈内安装有活动式电池架，活动式电池架用于存放电池箱；换电工作台，所述换电工作台用于校正电动乘用车位置姿态，便于换电机器人位置识别，实现精准换电；换电机器人，所述换电机器人整体设计结构为推拉式结构，换电机器人通过预先设定的程序在两者之间实现亏电电池箱和满电电池箱的全自动搬运工作；控制系统，所述控制系统根据换电流程严格控制整个换电系统精准完成换电工作。

在上述快换系统的优选方案中，采用两台换电堆栈，其中，两台换电堆栈、换电工作台和换电机器人在空间位置上呈对称放置，换电工作台在两换电堆栈中间，每台换电堆栈均配置一台换电机器人，一次换电行程可同时实现两个电池箱的更换，可大幅提高换电效率。

在上述快换系统的优选方案中，所述换电堆栈内安装有多个活动式电池架，每个活动式电池架上设有多个电池仓，用于存放电池箱，即每台换电堆栈可同时存储多个电池箱，电池存储量大。

在上述快换系统的优选方案中,所述活动式电池架安装在换电堆栈内的滑轨上，通过电池架底部的锁止机构固定在滑轨上，当换电堆栈内电池架上所有的满电电池更换完后，松开锁止机构，可将活动式电池架从换电堆栈左侧沿轨道推入，从右侧推出，更新电池架上所有的亏电电池，保证换电工作的持续性。

在上述快换系统的优选方案中,所述换电工作台为一个换电工位，前后分别安装有V形滚轮槽和顶辊机构，V形滚轮槽和顶辊机构两侧均安装有自动夹杆，分别作用于电动乘用车的四个车轮，其中，当电动乘用车行驶到换电工作台后，通过V型滚轮槽对电动乘用车前后方向进行定位校正，通过伸出自动夹杆作用于轮毂对电动乘用车左右方向进行定位校正，实现对电动乘用车前后左右方向上的位置姿态校正，大幅度提高换电机器人对电动乘用车电池仓的位置识别精度。

在上述快换系统的优选方案中，所述换电机器人安装在换电堆栈内的滑轨上，所述滑轨与换电堆栈长度方向平行，一侧为活动式电池架，另一侧为换电工作台，增加结构的紧凑性。

在上述快换系统的优选方案中，所述换电机器人可以实现多个方向的运动，为实现水平排列的电池架中电池箱的搬运，换电机器人利用滑轮在轨道上沿换电堆栈长度方向运动；为实现电池架上竖直排列电池箱的搬运，换电机器人利用动滑轮机构实现上下运动；为实现电池箱进行180度掉头安装，换电机器人需绕竖直方向进行旋转运动；为实现电池箱搬运至电动乘用车指定位置，换电机器人还需进行纵向进给运动。

在上述快换系统的优选方案中，所述换电机器人的运动方案为：在换下亏电电池行程时，纵向进给机构伸出，将电池箱锁住，然后纵向进给机构带动电池箱从电动乘用车电池仓收回，旋转180度后反侧伸出，将电池箱推出，固定在活动式电池架内的电池仓中，安装满电电池时，行程则相反。

在上述快换系统的优选方案中，所述换电机器人的备选运动方案为：在换下亏电电池时，其纵向进给机构以低于电动乘用车底盘的高度伸出，然后抬升，将电池箱解锁并下降收回，然后纵向进给机构收回，旋转180度后反侧伸出，将电池箱推出固定在活动式电池架上，安装满电电池时，运动行程则相反。

在上述快换系统的优选方案中，电动乘用车在换电工作台上定位矫正后，左右两侧的换电机器人根据系统预设程序同步开始进行换电任务，直至换电流程结束。

在上述快换系统的优选方案中，所述换电机器人收回纵向进给机构后，其机器人本体结构全处于换电堆栈内，保证整个换电机器人在运输过程中都在换电堆栈内部，集约化程度高，便于运输。

参照图1，本发明采用平行对称的结构布局模式，换电堆栈(1)安装在换电工作台(2)的两侧，在空间位置上，换电工作台(2)关于两侧的换电堆栈(1)中心对称，每台换电堆栈(1)均配置一台换电机器人(4)，电动乘用车(3)行驶到换电工作台(2)后，两台换电机器人(4)同时对电动乘用车(3)进行电池更换。

参照图2和图3，换电机器人(4)、控制系统(5)、活动式电池架(7)和电池箱(8)都集成在一个换电堆栈(1)中，结构紧凑，集约化程度高。其中，换电堆栈(1)的下部为换电机器人(4)，所述换电机器人(4)通过滑轨(9)沿换电堆栈的长度方向进行左右平移；换电堆栈的上部为活动式电池架(7)，堆栈内沿电池架滑轨(6)长度方向上有多个活动式电池架(7)，通过底部的锁止机构(11)固定在电池架滑轨(6)上，其中每个活动式电池架(7)设有多个电池仓(10)，用于存放电池箱(8)，每台换电堆栈可同时存储多个电池箱，电池存储量大，当所有活动式电池架(7)上的电池仓(10)内的满电电池箱(8)更换完后，锁止机构(10)解锁，活动式电池架(7)可沿着电池架滑轨(6)从换电堆栈左侧推入，从右侧推出，更新电池架上所有的亏电电池，保证换电工作的持续性；换电堆栈内的右下角为控制系统(5)，作为整个换电系统的大脑，控制整个换电系统精准完成换电工作。

参照图4，所述换电工作台(2)左右两侧为导向坡道，上表面为其工作区域，电动乘用车(3)停靠在其工作区域内，工作区域内前后分别安装有V型滚轮槽(12)和顶辊机构(14)，V型滚轮槽(12)和顶辊机构(14)左右两侧均安装有自动夹杆(13)，其中，通过V型滚轮槽(12)实现电动乘用车(3)的前后方向的定位校正，通过自动夹杆(13)和滚轮的左右滑动实现电动乘用车(3)的左右方向的定位校正，提高换电机器人对电动乘用车(3)的位置识别。

参照图5，所述换电机器人(4)可以实现多个方向的运动，通过轨道进给机构(15)沿换电堆栈长度方向左右运动实现水平排列的活动式电池架(7)中电池仓(10)内电池箱(8)的搬运；通过动滑轮机构(17)沿换电堆栈竖直方向上下运动实现活动式电池架(7)中竖直排列的电池箱(8)的搬运；通过旋转机构(16)绕竖直方向旋转实现电池箱进行180度掉头；通过纵向进给进给机构(15)进行纵向进给运动实现电池箱搬运至电动乘用车(3)或指定电池仓(10)内。

两种换电机器人运动方案只是对应不同结构的电池箱(8)，下面先介绍换电机器人常用运动方案：

在换下亏电电池行程时，换电机器人(4)通过传感器识别电动乘用车(3)电池仓位置，纵向进给机构(15)伸出，将电池箱(8)锁住，然后纵向进给机构(15)带动电池箱收回，通过旋转机构(16)旋转(180)度后反侧伸出，通过动滑轮机构(17)和轨道进给机构(18)上下左右移动到指定空电池仓(10)正前方位置，纵向进给机构(15)将电池箱(8)推出，固定电池仓(10)上，在安装满电电池时，行程则相反。

下面介绍电机器人备选运动方案：

在换下亏电电池行程，换电机器人(4)纵向进给机构(15)伸出至电动乘用车(4)底盘下，通过传感器识别并调整至电动乘用车(3)池箱正下方位置，通过动滑轮机构(7)上抬升并解锁电池箱，然后下降收回，纵向进给机构(15)旋转机构(16)转180度后伸出，通过动滑轮机构(17)和轨道进给机构(18)上下左右移动到指定空电池仓(10)正前方位置，纵向进给机构(15)将电池箱(8)推出，固定电池仓(10)上，在安装满电电池时，行程则相反。相比常用运动方案，备选运动方案中换电机器人(4)在对电动乘用车(3)中电池箱的拆下和安装过程中多了抬升和下降行程，换电效率有所降低。

本发明换电机器人虽然有两种可选运动方案，但两种方案的换电实施方式完全一样，下面参照图6,简要说明该快换系统完成电动乘用车换电的方法和步骤：

第一步：电动乘用车(3)行驶到换电工作台(2)，挂空挡，松刹车，前后方向通过V型滚轮槽(12)和顶辊机构(14)定位校正，定位完成后拉手刹，车辆熄火，左右方向通过自动夹杆(13)定位校正。

第二步：电动乘用车(3)打开电池仓门，发出换电请求，换电工作台(2)左右两侧换电机器人(4)通过传感器快速定位电动乘用车(3)电池仓(10)位置。

第三步：左右两侧换电机器人(4)开始同步工作，通过视觉识别，定位电池，进给机构锁住并抽取亏电电池，然后将亏电电池搬运放置到活动式电池架(7)中电池仓(10)上。

第四步：左右两侧换电机器人(4)通过视觉识别，定位活动式电池架(7)上满电电池，进给机构锁住并抽取满电电池，然后将满电电池搬运安装到电动乘用车(3)电池仓内。

第五步：换电机器人(4)换电完成，回到待机位；车辆关闭电池仓门，换电工作台(2)收回自动夹杆(13)，车辆启动驶离，完成换电所有流程。

本发明快换系统可以对电动乘用车两侧同步进行换电工作，每一次换电行程可同时实现两个电池箱的更换，大幅度提升了换电效率，减少用户等待时间；通过可移动性电池架，使得换电堆栈内始终存在可换的满电电池，系统可以24小时无间断的进行换电服务；因此，通过换电堆栈集成了活动式电池架、电池箱、换电机器人和控制系统，集约化程度高、结构简单紧凑，大幅度增加电池箱存储量的同时占用场地空间小，运输及现场安装方便，适用于各种场合。

需要说明的是，以上实施例仅为本发明的一种实施方式，实施例介绍的较为详细和具体，但不能理解为是对本发明专利范围的限制，因此本发明的保护范围应该以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种电动乘用车快换系统，包括换电堆栈(1)、换电工作台(2)换电机器人(4)、活动式电池架(7)和控制系统(5)，其特征在于：所述换电机器人(4)、活动式电池架(7)和控制系统(5)安装在所述换电堆栈(1)中。

2.根据权利要求1所述的一种电动乘用车快换系统，其特征在于：所述换电堆栈(1)内安装有多个活动式电池架(7)通过底部的锁止机构(11)固定在电池架滑轨(6)上。

3.根据权利要求1所述的一种电动乘用车快换系统，其特征在于：所述活动式电池架(7)内竖直安装多个电池仓(10)，所述电池仓(10)内存放电池箱(8)。

4.根据权利要求1所述的一种电动乘用车快换系统，其特征在于：所述换电机器人(4)通过滑轨(9)沿换换电堆栈(1)的长度方向进行左右平移。

5.根据权利要求1所述的一种电动乘用车快换系统，其特征在于：所述换电工作台(2)前后分别安装有安装有V形滚轮槽(12)和顶辊机构(14)，所述V形滚轮槽(12)和顶辊机构(14)左右两侧均安装有自动夹杆(13)。

6.根据权利要求5所述的一种电动乘用车快换系统，其特征在于：所述V形滚轮槽(12)通过自动夹杆(13)和滚轮左右滑动实现方向定位校正。

7.根据权利要求1所述的一种电动乘用车快换系统，其特征在于：所述换电机器人(4)通过轨道进给机构(15)沿所述换电堆栈(1)长度方向运动。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种电动乘用车快换系统，其特征在于：所述换电堆栈(1)为两个，并与所述换电工作台(2)呈中心对称。