CN102180145B - 便携式电动汽车的电池更换***及其更换方法 - Google Patents

Abstract

一种便携式电动汽车的电池更换***及其更换方法，该***设有：可折叠电动液压升降平台、电池箱升降平台小车、电池箱托盘和集成控制平台。可折叠电动液压升降平台采用折叠的水平和竖直的剪叉机构，压缩存储和搬运空间、方便携带，操作时通过竖直剪叉机构举升汽车，以使电池箱升降平台小车能进入汽车下侧卸装、更换电池。电池箱升降平台小车承载有遥控实现横向移动、纵向移动和水平转动的三自由度调节定位电池箱，并藉由双层剪叉机构升降的水平旋转平台。电池箱托盘借助视频监控摄像器和激光***准确定位电池箱，集成控制平台遥控上述各装置的操作。本发明解决了无法更换轿车电池和驾驶途中急需换电难题，且不需在换电站就能直接更换电动汽车电池。

Description

便携式电动汽车的电池更换***及其更换方法

技术领域

本发明涉及一种便携式电动汽车的电池更换***及其更换方法，确切地说，涉及一种用于纯电动汽车电池箱的快速更换***，以方便携带，实现应急换电的用途；属于电动汽车配件技术领域。

背景技术

汽车为人类社会带来了很大便利，已经成为人类社会日常生活不可或缺的交通工具。但是，在全球汽车工业迅猛发展的同时，也带来了两个极其严重的负面效应：一是石油能源危机；二是环境污染加剧。汽车工业的持续发展受到了能源、环境等因素的严峻考验与挑战。各国政府及汽车企业已经普遍认识到节能减排是未来汽车技术发展的主攻方向，发展电动汽车是解决能源危机和环境污染两大难题的最佳途径。

电动汽车是以车载电源作为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规的各项要求的机动车辆。但是，由于目前受到充电站建设的限制，纯电动汽车的续驶里程受到很大制约，难以得到市场的认可。虽然有了快速充电技术，但是，其对电池有破坏作用，而且这种充电模式也不利于电池的定期检测、保养和维护，而这些因素都将使电池寿命大大缩短。另一种快速充电的捷径是：快速更换电池，这样不仅能够实现快速补充能源，而且可以对更换下的旧电池进行检测、保养和维护，也是提高电池寿命的最佳途径。

目前，电动汽车的电池更换***通常是用于大型电动客车，它是从车辆两侧水平方向进行电池更换，如《电动汽车电池快速更换装置》（中国专利申请公开号CN101564984A）、《电动车动力电池快速更换***》（CN101284524A）和《一种车载动力电池更换***》（CN101214814A）所介绍的情况。

但是，可续驶150公里以上的纯电动小卧车或小轿车，其电池箱重量将达到200公斤以上。为了配重合理，电池箱不能安装在车辆的前、尾两端，只能安装在车辆中部乘员座椅的下方（参见《一种电动汽车》（中国专利授权公告号CN201195491Y）。这样，现有技术采用水平方向更换电池的***或装置就都无法对轿车进行电池的自动更换，这个难题也直接影响到电动轿车的推广与普及。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种便携式电动汽车的电池更换***及其更换方法，以解决现有技术无法自动更换小卧车或小轿车电池的缺陷，而且，不用必需在换电站才能更换电动汽车电池的局限，从而解决了汽车驾驶途中因电池没电或损坏而急需换电的难题。

为了达到上述发明目的，本发明提供了一种便携式电动汽车的电池更换***，其特征在于：所述***是由可折叠电动液压升降平台、电池箱升降平台小车、电池箱托盘和集成控制平台所组成，其中，所述可折叠电动液压升降平台是一种轻便的控制和装置实体分离的设备，采用可折叠的水平剪叉机构和竖直剪叉机构，压缩该可折叠电动液压升降平台的存储和搬运空间、方便携带，而在操作时通过竖直剪叉机构将电动汽车举升起来，以使电池箱升降平台小车能够进入电动汽车下侧卸装、更换电池箱；所述电池箱升降平台小车是用于电池箱的运送和卸载、安装的遥控小车，车上承载有无线遥控实现横向移动、纵向移动和水平转动的三自由度调节定位的电池箱，以及藉由双层剪叉机构升降的承载电池箱的水平旋转平台；所述电池箱托盘位于该电池箱升降平台小车的水平旋转平台上方，借助该电池箱托盘上的视频监控摄像器和激光***来精确定位电池箱位置；所述集成控制平台是该***控制中心，用于遥控可折叠电动液压升降平台水平剪叉机构和竖直剪叉机构的开合和升降、电池箱升降平台小车的行驶和定位，以及通过远程视频遥控该电池箱升降平台小车的双层剪叉机构的升降、横向移动平台和纵向移动平台的平移，以及电池箱托盘的水平旋转，实现电池箱的精确定位。

为了达到上述发明目的，本发明还提供了一种采用本发明***更换电池的方法，其特征在于：所述方法包括下列操作步骤：

（1）初始准备：从应急救援车上卸下该***的各个装置后，将电池箱托盘安置在电池箱升降平台小车上；

（2）拆卸亏电电池箱：用可折叠电动液压升降平台举升电动汽车，再将电池箱升降平台小车驶到车身下方后，将电池箱托盘升起，拆卸亏电电池箱；

（3）安装新的电池箱；将充满电的电池箱置于电池箱升降平台小车上的电池箱托盘，再将该电池箱升降平台小车驶到车身下方后，将电池箱托盘升起，安装新电池箱。

本发明解决的技术问题是：实现了不用在换电站就能进行电动汽车电池的更换的难题，从而解决电动汽车在驾驶途中因电池没电或损坏，急需换电的困境。本发明创新技术的的关键是***结构简单，容易生产、组装，同时解决了位于汽车底盘下侧的电池更换过程中的安装、定位问题，不仅操作方便、快捷，而且定位准确、稳定，具备适应多种车型和电池箱的良好兼容性，具有很好的推广应用前景。

附图说明

图1是本发明便携式电动汽车电池箱快速更换***的工作状况示意图。

图2是本发明***的可折叠电动液压升降平台的工作示意图。

图3（A）、（B）、（C）分别是本发明***的可折叠电动液压升降平台的立体图、俯视图和折叠状态示意图。

图4是本发明***的电池箱升降平台小车带电池托盘和电池箱时的示意图。

图5是本发明***的电池箱升降平台小车主视示意图。

图6是本发明***的电池箱升降平台小车的侧向俯视示意图。

图7是本发明***的图8集成控制平台。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

参见图1，介绍本发明便携式电动汽车电池箱快速更换***的工作示意图，图中展示了本发明***在电动汽车电池更换过程中的应用情况：可折叠电动液压升降平台1用于将电动汽车6顶起，以使电池箱升降平台小车2能够进入电动汽车6的底侧下方，利用放置在电池箱托盘3上的电池箱4对车内电池箱进行卸载和更换。

可折叠电动液压升降平台是一种可折叠式机构，包括水平剪叉机构和竖直剪叉机构。水平剪叉机构和竖直剪叉机构的设计可以大大压缩该平台的空间，方便携带。可折叠电动液压汽车升降平台能够将电动汽车举升起来，以便于电池箱的更换。

参见各附图，详细介绍本发明便携式电动汽车的电池更换***的结构组成：该***是由可折叠电动液压汽车升降平台1、电池箱升降平台小车2、电池箱托盘3和集成控制平台4所组成，其中，可折叠电动液压升降平台2是一种轻便的控制和装置实体分离的设备，设有下述部件：位于底部的两个下底板11及其一端内侧的水平剪叉机构13，位于顶侧的两个上顶板12，竖直剪叉机构14的一端通过销轴分别与下底板11和上顶板12的一端铰接固装，其另一端通过上、下滑块16、15在两个上顶板12下方和两个下底板11上方的四个凹槽内滑动而实现升降滑动连接，其动力则藉由固装在两个剪叉机构13、14支撑杆上的液压缸活塞或电机与丝杠（图中未示）的驱动。该部件的特点是采用可折叠的水平剪叉机构13和竖直剪叉机构14，从而压缩该升降平台1的存储和搬运空间、方便携带，而在操作过程中，通过竖直剪叉机构14将电动汽车6举升起来，以使电池箱升降平台小车2能够进入电动汽车下侧卸装、更换电池.

电池箱升降平台小车2设有下述部件：底部平台下侧设有四个滚轮和支脚（图中未示），底部平台上方顺序设有电器和液压控制箱20，横向移动平台21、滚珠丝杠及其横向驱动电机，纵向移动平台23、滚珠丝杠及其纵向驱动电机22，由液压缸活塞或电机与丝杠驱动的双层剪叉升降机构24，由两层钢板组成、且其夹层中分别设有位于中央的推力球轴承26和位于周边的圆周定位滚珠28b和气动定位销28a的水平旋转平台25，该水平旋转平台25的台面上设有电池托盘3的定位销29，用于盛放电池箱4时的精确定位。

电池箱升降平台小车2用于电池的运送和卸载、安装，小车上承载有无线遥控实现横向移动、纵向移动和水平转动（藉由水平旋转平台25下侧中央的电机26的驱动而实现的）的三自由度调节定位电池箱4。并藉由双层剪叉机构24升降的水平旋转平台25。

电池箱定位托盘3安装在该电池箱平台25上方，借助其上的视频监控摄像器31和其两侧的激光***32来精确监控电池箱4的安装和装卸定位。

集成控制平台5是该***控制中心，用于遥控可折叠电动液压升降平台1的剪叉机构13、14的开合和升降、电池箱升降平台小车2的行驶和定位，以及通过远程视频遥控其双层剪叉机构24的升降、横向和纵向移动平台21、23的平移，以及电池箱托盘3的水平旋转，从而实现电池箱4的精确定位。其设有下述部件：立式平台51及其后方的液压缸体52与上侧的控制台，控制台上设有用于观测电动汽车电池箱位置的视频显示器56和激光定位控制按钮55，用于控制双层剪叉机构垂直升降操作的液压控制按钮55、用于控制小车行驶的遥控小车按钮53。

本发明还提供了一种采用本发明便携式电动汽车电池箱快速更换***更换电池的方法，包括下列操作步骤：

步骤1，初始准备：从应急救援车上卸下该***的各个装置后（例如图3（B）所示的折叠电动液压升降平台等，再将电池箱托盘安置在升降平台上（图中没有表示出应急救援车、车上的电池箱存储和装卸工具）。

步骤2，拆卸亏电电池箱：用可折叠电动液压升降平台举升电动汽车，再将电池箱升降平台小车驶到车身下方后，将电池箱定位托盘升起，拆卸亏电电池箱。该步骤包括下列具体操作内容：

（21）可折叠电动液压升降平台展开平放在电动汽车车身下方后，操作集成控制平台上的电动与液压控制按钮，使可折叠电动液压升降平台支撑电动汽车到达设定高度（如图2所示）。

（22）操作遥控电池箱升降平台小车的控制按钮，使其运动到电动汽车前后轮之间位置后，伸出其四个支脚并固定在地面上，使四个车轮悬空。

（23）打开激光***开关，在视频显示器上观测激光定位点位置，调节横向位移平台、纵向位移平台和旋转定位平台，直至两个激光点与电池箱上的激光标志点重合。

（24）调节双层剪叉升降机构的液压或电动控制按钮，以使电池升降平台小车上的水平旋转平台和电池箱托盘升起，跟电动汽车电池箱完全接触后解锁，释放和卸载亏电电池箱；完成亏电电池箱的卸载。

（25）将电池升降平台小车的四个支脚收起来，使得四个轮子着地后，遥控该其小车从电动汽车底下移出，将亏电电池箱取走。

步骤3，安装新的电池箱；将充满电的电池置于升降平台小车上的电池箱托盘，再将升降平台小车驶到车身下方后，将电池箱定位托盘升起，安装新电池。该步骤包括下列具体操作内容：

（31）将充满电的电池箱放到电池升降平台小车上的电池箱托盘上，采用定位销保证电池箱和托盘的放置定位准确。

（32）操作遥控电池箱升降平台小车的控制按钮，使其运动到电动汽车前后轮之间位置后，伸出其四个支脚并固定在地面上，使四个车轮悬空。

（33）打开激光***开关，在视频显示器上观测激光定位点位置，调节横向移动平台、纵向移动平台和水平旋转平台，直至两个激光点与电池箱上的激光标志点重合为止。

（34）调节双层剪叉升降机构的液压控制按钮，以使电池箱承载平台升起，将新电池箱装载到电动汽车后，锁紧电机锁，充满电的新电池箱安装完毕。

（35）将电池升降平台小车的四个支脚收起来，使得四个轮子着地后，遥控该其小车从电动汽车底下移出，重新放置到应急救援车上；再液压控制可折叠电动液压升降平台缓慢降下，使得电动汽车放置于地面后，折叠收起该电动液压升降平台并放回应急救援车上，完成全部更换电池过程。

以上所述仅为本发明较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种便携式电动汽车的电池更换***，其特征在于：所述***是由可折叠电动液压升降平台、电池箱升降平台小车、电池箱托盘和集成控制平台所组成，其中，所述可折叠电动液压升降平台是一种轻便的控制和装置实体分离的设备，采用可折叠的水平剪叉机构和竖直剪叉机构，压缩该可折叠电动液压升降平台的存储和搬运空间、方便携带，而在操作时通过竖直剪叉机构将电动汽车举升起来，以使电池箱升降平台小车能够进入电动汽车下侧卸装、更换电池箱；所述电池箱升降平台小车是用于电池箱的运送和卸载、安装的遥控小车，车上承载有无线遥控实现横向移动、纵向移动和水平转动的三自由度调节定位的电池箱，以及藉由双层剪叉机构升降的承载电池箱的水平旋转平台；所述电池箱托盘位于该电池箱升降平台小车的水平旋转平台上方，借助该电池箱托盘上的视频监控摄像器和激光***来精确定位电池箱位置；所述集成控制平台是该***控制中心，用于遥控可折叠电动液压升降平台水平剪叉机构和竖直剪叉机构的开合和升降、电池箱升降平台小车的行驶和定位，以及通过远程视频遥控该电池箱升降平台小车的双层剪叉机构的升降、横向移动平台和纵向移动平台的平移，以及电池箱托盘的水平旋转，实现电池箱的精确定位。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于：所述可折叠电动液压升降平台设有下述部件：位于底部的两个下底板及其一端内侧的水平剪叉机构，位于顶侧的两个上顶板，竖直剪叉机构的一端通过销轴分别与下底板和上顶板的一端铰接固装，其另一端通过上、下滑块在两个上顶板下方和两个下底板上方的四个凹槽内滑动而实现升降滑动连接，其动力则藉由固装在两个剪叉机构支撑杆上的液压缸活塞或电机与丝杠的驱动。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于：所述电池箱升降平台小车设有下述部件：底部平台下侧设有四个滚轮和支脚，底部平台上方顺序设有电器和液压控制箱，横向移动平台、该横向移动平台的滚珠丝杠及横向驱动电机，纵向移动平台、该纵向移动平台的滚珠丝杠及纵向驱动电机，由液压缸活塞或电机与丝杠驱动的双层剪叉机构，由两层钢板组成、且其夹层中分别设有位于中央的推力球轴承和位于周边的圆周定位滚珠和气动定位销的水平旋转平台，该水平旋转平台的台面上设有电池箱托盘定位销，用于盛放电池箱时的精确定位。

4.根据权利要求1所述的***，其特征在于：所述电池箱托盘的托盘上设有视频监控摄像器及其两侧的激光定位孔，用于监控电池箱的装卸定位。

5.根据权利要求1所述的***，其特征在于：所述集成控制平台设有下述部件：立式平台及其后方的液压缸体与上侧的控制台，控制台上设有用于观测电动汽车电池箱位置的视频显示器和激光定位控制按钮，用于控制双层剪叉机构垂直升降操作的液压控制按钮、用于控制电池箱升降平台小车行驶的遥控小车按钮。

6.一种采用权利要求1所述的***更换电池的方法，其特征在于：所述方法包括下列操作步骤：

（1）初始准备：从应急救援车上卸下该***的各个装置后，将电池箱托盘安置在电池箱升降平台小车上；

（2）拆卸亏电电池箱：用可折叠电动液压升降平台举升电动汽车，再将电池箱升降平台小车驶到车身下方后，将电池箱托盘升起，拆卸亏电电池箱；

（3）安装新的电池箱；将充满电的电池箱置于电池箱升降平台小车上的电池箱托盘，再将该电池箱升降平台小车驶到车身下方后，将电池箱托盘升起，安装新电池箱。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤（2）进一步包括下列操作内容：

（21）可折叠电动液压升降平台展开平放在电动汽车车身下方后，操作集成控制平台上的电动与液压控制按钮，使可折叠电动液压升降平台支撑电动汽车到达设定高度；

（22）操作遥控电池箱升降平台小车的控制按钮，使该电池箱升降平台小车运动到电动汽车前后轮之间位置后，伸出其四个支脚并固定在地面上，使四个车轮悬空；

（23）打开激光***开关，在视频显示器上观测激光定位点位置，调节横向移动平台、纵向移动平台和水平旋转平台，直至两个激光点与电池箱上的激光标志点重合；

（24）调节双层剪叉机构的液压控制按钮，以使该电池箱升降平台小车上的水平旋转平台和电池箱托盘升起，跟电动汽车电池箱完全接触后解锁，释放和卸载亏电电池箱；

（25）将该电池箱升降平台小车的四个支脚收起来，使得四个轮子着地后，遥控该电池箱升降平台小车从电动汽车底下移出，将亏电电池箱取走。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤（3）进一步包括下列操作内容：

（31）将充满电的电池箱放到电池箱升降平台小车上的电池箱托盘上，采用定位销保证电池箱和托盘的定位准确；

（32）操作遥控电池箱升降平台小车的控制按钮，使该电池箱升降平台小车运动到电动汽车前后轮之间位置后，伸出其四个支脚并固定在地面上，使四个车轮悬空；

（33）打开激光***开关，在视频显示器上观测激光定位点位置，调节横向移动平台、纵向移动平台和水平旋转平台，直至两个激光点与电池箱上的激光标志点重合；

（34）调节双层剪叉机构的液压控制按钮，以使位于电池箱升降平台小车的水平旋转平台上的电池箱托盘升起，将新电池箱装载到电动汽车后，锁紧电机锁，充满电的新电池箱安装完毕；

（35）将该电池箱升降平台小车的四个支脚收起来，使得四个轮子着地后，遥控该电池箱升降平台小车从电动汽车底下移出，重新放置到应急救援车上；再液压控制可折叠电动液压升降平台缓慢降下，使得电动汽车放置于地面后，折叠收起该电动液压升降平台和放回应急救援车上，完成更换电池箱的全部过程。

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