CN103192804A - 大型电动汽车电池仓快速换电装置 - Google Patents

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大型电动汽车电池仓快速换电装置,结构中包括带有行走轮的电池仓中间存放工作台以及配套的控制电路,关键是:工作台由滑动台面与固定台面组成,两个台面借助横向滑轨及横向驱动机构形成横向滑动配合结构,滑动台面的上端面设置两道平行纵向导轨、相对于两道平行纵向导轨配套设置的纵向直线驱动机构,行走轮借助可控升降支柱、万向节和可调节支撑杆组成的车架定位在固定台面下。采用简单的结构在同一工位实现电池的拆卸和更换,能够最大限度节省操作时间和人力;采用可控升降支柱和万向节机构对本发明装置与电动汽车的位置实现随机微调,以保证滑动台面上设置的平行纵向滑轨与电动汽车的储存电池箱的电池仓中设置的导轨能够完美接驳。

Description

大型电动汽车电池仓快速换电装置
技术领域
   本发明属于电动汽车附属设置技术领域,具体地说是大型纯电动汽车电池仓快速换电装置。
背景技术
电动汽车作为新能源汽车的代表,具备经济、清洁等优点;但由于受电池容量的限制,续航里程较低,从而限制了电动汽车的推广。提高容量可以延长电动汽车的续航里程,但是延长了充电时间,且加大了电池的体积和重量使得更换电池的过程更加困难重重。即当车载电池电量不足时,可到充电站迅速更换一个充满电的电池箱,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。这在短短的时间内完成充电和换电池几乎是不可能的。但是,电动汽车的续航里程,又是必须改进的技术问题,伴随而来的当然是专用换充电的专用工具。
采用更换电池仓的方法,也会面临沉重电池仓的拆卸、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,如专利号为CN100497023C的专利提出了采用直线滚轮和快速锁紧装置,使电池成为可随时更换的独立部件;同时另一方面,当车载电池从车体中取出后的快速搬运、充满电电池的快速补充、以及电池与车体的准确对接等问题,也是急需解决的问题。
发明内容
本发明针对大型纯电动汽车电池在更换过程中不易搬运、更换速度慢的问题,提供大型电动汽车专用电池仓快速换电装置,其采用可移动的固定台面上设置的滑动台面承载拆卸后的电池和待换装的电池、并在同一工位实现电池的拆卸和换装,其结构简单、易于操作、换装速度较快。
为解决上述技术问题,本发明采取的技术方案是:大型电动汽车电池仓快速换电装置,结构中包括带有行走轮的电池仓中间存放工作台以及配套的控制电路,关键在于:工作台由滑动台面与固定台面组成,两个台面借助横向滑轨及横向驱动机构形成横向滑动配合结构,滑动台面的上端面设置两道平行纵向导轨、相对于两道平行纵向导轨配套设置的纵向直线驱动机构,行走轮借助可控升降支柱、万向节和可调节支撑杆组成的车架定位在固定台面下。
上述技术方案既可单独使用,也可与流水线型的充电站配合使用。借助起重装备将充满电的电池放置在滑动台面上设置的其中一个纵向导轨上,然后借助辅助扶手调节本装置的位置以使得与大型电动汽车中的电池仓中的轨道在同一平面上,接着借助横向驱动机构将另外一个纵向导轨沿横向滑轨沿其自由度方向移动至电池换装工位以承载移出车体的电池;再将滑动台面向相反方向移动以将存储的新电池移入车体内,完成电池的换装。另外,在拆卸旧电池与安装新电池的过程中,在固定台面下设置的可控升降支柱和万向节定位机构根据由于电池走向而导致的车体底盘、及平行导轨的高度与倾斜度的细微变化而实时调节平行纵向导轨的高度及倾斜度,以使得电池仓中的轨道与平行纵向导轨能够完美的接轨、并保持在同一平面上,以克服电池出仓及入仓过程顺利进行。
采用本发明产生的有益效果在于:(1)采用简单的结构在同一工位实现电池的拆卸和更换,而且操作简单,能够最大限度节省操作时间和人力;(2)借助行走机构、能够方便地移动本装置;(3)采用在固定台面下设置的可控升降支柱和万向节机构对本发明装置与电动汽车的相对位置实现随机微调,以保证滑动台面上设置的平行纵向导轨与电动汽车的储存电池箱的电池仓中设置的导轨在同一高度、同一平面上,以便于电池箱底部设置的滚轮更加顺利地接轨到滑动台面上设置的平行纵向滑轨上。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是图1的侧视图;
其中,1是滑动台面,2是固定台面,2-1是辅助扶手,3是横向滑轨,4-1、4-2代表纵向导轨,5是行走轮,6是可控升降支柱,6-1是滑套,6-2是滑杆,A是电池箱,X是纵向直线驱动机构,7-1是支撑底盘,7-2是限压支柱,8是定位栓销,9是链条,10是齿轮,11是万向节,12是可调节支撑杆,13是联轴节,X2是升降直线驱动机构。
具体实施方式
大型电动汽车电池仓快速换电装置,结构中包括带有行走轮5的电池仓中间存放工作台以及配套的控制电路,重要的是:工作台由滑动台面1与固定台面2组成,两个台面借助横向滑轨3及横向驱动机构形成横向滑动配合结构,滑动台面1的上端面设置两道平行纵向导轨4-1,4-2、相对于两道平行纵向导轨4-1,4-2配套设置的纵向直线驱动机构 X ,行走轮5借助可控升降支柱6、万向节11和可调节支撑杆12组成的车架定位在固定台面2下。万向节11是球形万向节。两条平行纵向导轨4-1、4-2分别作为新、旧电池存储区,将待装的新电池放置于新电池存储区上,将滑动台面1在横向滑轨3上滑动以实现电池换装;
在换装期间,借助在固定台面下设置的可控升降支柱和万向节机构实时对承载电池的滑动台面1的水平、及竖直位置进行随机调节,以实现平行纵向导轨与电动汽车的电池仓中设置的轨道完美接驳。所述的可控升降支柱6的结构中包括伸缩式滑套6-1、滑杆6-2、以及与滑杆6-2连接的升降直线驱动机构X2。
所述的控制电路结构中包括设置在控制台上的PLC控制器、配套的传感器装置和伺服机构。PLC控制器根据配套的传感器所得的测量结果控制升降直线驱动机构对可控升降支柱6进行调节。
所述的纵向直线驱动机构 X 是由链轮链条副组成,定位在平行纵向导轨中间、下方的滑动台面1上。在电池换装过程中,首先利用在链条上设置的隐形吊钩钩住电池箱A上配套设置的钩卡,然后借助链轮链条的驱动顺利地将电池箱A拉出、或装入。
所述的滑动台面1借助辅助定位块定位于横向直线驱动机构的链条9上,借助链条9和齿轮10组成的横向驱动机构形成滑动台面1沿横向滑轨3的滑动自由度。
为了方便手动对本发明装置进行位置粗调,所述的固定台面2上还设置有用于快速变换本装置位置以进行位置粗调的辅助扶手2-1。
在滑动台面1的前端面上还设置有借助弹性套柱式万向节连接定位的定位栓销8,所述的定位栓销8前端呈矛尖状。弹性套柱式万向节的结构包括一个柱形的联轴节13和套在其外柱面上的拉簧。
滑动台面1的下端面设置有锁定装置,该装置包括一个随机平衡的支撑底盘7-1和受控伸缩的限压支柱7-2, 限压支柱7-2借助万向节机构固定在滑动台面1的下端面上。
在具体实施时,有待换电池箱A的电动汽车停靠后,利用辅助扶手2-1、及行走轮5手动将本发明装置移动至电动汽车后,利用PLC控制器控制升降直线驱动机构X2对可控升降支柱6的调节以使电池换装工位与电动汽车的电池仓中设置的轨道对齐,再借助横向直线驱动机构将平行纵向导轨上的旧电池存储区移至电池换装工位、借助定位栓销8插进电动汽车上设置的定位孔中锁紧,将电池箱A拉出至旧电池存储区位上,然后将处于平行纵向导轨上的新电池存储区移至电池换装工位,将新电池存储区的新电池箱推至电动汽车中,电池换装完毕。在拆卸旧电池与安装新电池的过程中升降直线驱动机构X2驱动可控升降支柱6根据由于电池走向而导致的车体底盘、及平行纵向导轨的高度与倾斜度的细微变化而实时调节平行纵向导轨的高度及倾斜度,以使得电池仓中的轨道与平行纵向导轨能够完美的接轨、并保持在同一平面上,以克服电池出仓及入仓过程顺利进行,这期间,万向节11使得倾斜度的调节更加灵活。

Claims (10)

1.大型电动汽车电池仓快速换电装置,结构中包括带有行走轮(5)的电池仓中间存放工作台以及配套的控制电路,其特征在于:工作台由滑动台面(1)与固定台面(2)组成,两个台面借助横向滑轨(3)及横向驱动机构形成横向滑动配合结构,滑动台面(1)的上端面设置两道平行纵向导轨(4-1,4-2)、相对于两道平行纵向导轨(4-1,4-2)配套设置的纵向直线驱动机构( X ),行走轮(5)借助可控升降支柱(6)、万向节(11 )和可调节支撑杆(12)组成的车架定位在固定台面(2)下。
2.根据权利要求1所述的大型电动汽车电池仓快速换电装置,其特征在于:所述的纵向直线驱动机构( X)是由链轮链条副和与链条联动的牵引装置组成,定位在平行纵向导轨中间、下方的滑动台面(1)上。
3.根据权利要求1所述的大型电动汽车电池仓快速换电装置,其特征在于:所述的滑动台面(1)借助辅助定位块定位于横向直线驱动机构的链条(9)上,借助链条(9)和齿轮(10)组成的横向驱动机构形成滑动台面(1)沿横向滑轨(3)的滑动自由度。
4.根据权利要求1所述的大型电动汽车电池仓快速换电装置,其特征在于:所述的控制电路结构中包括设置在控制台上的PLC控制器、配套的传感器装置和伺服机构。
5.根据权利要求1所述的大型电动汽车电池仓快速换电装置,其特征在于:所述可控升降支柱(6)的结构中包括伸缩式滑套(6-1)、滑杆(6-2)、以及与滑杆(6-2)连接的升降直线驱动机构( X2 )。
6.根据权利要求1所述的大型电动汽车电池仓快速换电装置,其特征在于:所述的固定台面(2)上还设有用于快速变换本装置位置的辅助把手(2-1)。
7.根据权利要求1所述的大型电动汽车电池仓快速换电装置,其特征在于:在滑动台面(1)的前端面上还设置有借助弹性套柱式万向节连接定位的定位栓销(8),所述的定位栓销(8)前端呈矛尖状。
8.根据权利要求1所述的大型电动汽车电池仓快速换电装置,其特征在于:滑动台面(1)的下端面设置有锁定装置,该装置包括一个随机平衡的支撑底盘(7-1)和受控伸缩的限压支柱(7-2), 限压支柱(7-2)借助万向节机构固定在滑动台面(1)的下端面上。
9.根据权利要求7所述的大型电动汽车电池仓快速换电装置,其特征在于:弹性套柱式万向节的结构包括一个柱形的联轴节(13)和套在其外柱面上的拉簧。
10.根据权利要求1所述的大型电动汽车电池仓快速换电装置,其特征在于:万向节(11 )是球形万向节。
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