CN111745657A - 一种用于不同车型的电动小客车的智能换电机器人 - Google Patents

Abstract

一种用于不同车型的电动小客车的智能换电机器人，包括：解锁装置、云台、举升***和移动输送平台，其中，举升***设置在移动输送平台上，解锁装置用于拆卸和安装动力电池，解锁装置设置在云台上；云台设置在举升***上；举升***设置在移动输送平台上。本发明解决了确保可以对不同轮距、不同轴距的各种电动小客车的动力电池能够安全、方便快速的更换，且提高换电精度的问题。

Description

一种用于不同车型的电动小客车的智能换电机器人

技术领域

本发明涉及电动小客车动力电池换电领域，具体涉及一种用于不同车型的电动小客车的智能换电机器人。

背景技术

随着全球能源的紧缺，环境污染问题日趋严重，在环保以及清洁能源概念的大趋势下，由于电动小客车对环境影响相对传统汽车较小，其发展前景十分广阔。电动小客车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的小客车。其中动力电池是电动小客车的核心，但对于动力电池的续航能力不足一直是困扰于电动小客车发展的瓶颈所在。

现在出现了不需要对动力电池进行充电，而只对电动车进行换装充满电力的动力电池的运营方式，这样减少了用户等待动力电池充电的时间，与传统汽车加油时间基本相同，无需改变用户使用汽车的习惯。快换模式：驶入换电站的电动小客车通过换电站中换电设备，将电动小客车的动力电池电量不足的电动小客车直接更换已充好电的动力电池，便利快捷，但换电技术尚未成熟。

在换电模式下，其中动力电池安装在电动小客车车体上，动力电池的尺寸比较大(长度和宽度一般为几米)而且重量都比较大(可达几百公斤)，对于换电模式的安全性要求很高；而且不同车型的电动小客车的轴距和轮距都有所不同，甚至动力电池尺寸也不尽相同，当前的换电模式中换电设备主要适用于单一型号的电动小客车，对于其他型号的不同轴距/不同轮距的电动小客车的动力电池就不能进行更换，在全球的新能源造车概念下，只能对单一型号的电动小客车的动力电池进行更换是对资源的极大浪费。

在换电模式下，具有电池仓和换电平台之间的运载满电/亏电的动力电池并进行动力电池更换功能的换电机器人是关键设备之一。换电过程中，换电机器人与待换电车辆之间的定位是实现动力电池更换方案的关键，定位的成功率和精度直接影响换电的成功率以及电池的可靠性和寿命。为减小定位误差、提高定位效率，当前方案中的换电机器人基本是采用在X、Y和Z 方向的运动来进行操作(其中X方向是指以车辆在水平地面保持直线行驶的方向的反方向为轴线方向，Y方向是指在车辆底盘平面上垂直于X方向的轴线方向，Z方向是指垂直于X方向和Y方向所形成平面的轴线方向)，但是由于待换电车辆情况不一(如：车辆本身存在制造公差，或者车辆停在平台上车辆轴线与平台轴线没有处于平行状态，甚至车辆出现过撞击导致车辆本身有形变等等情况)，换电机器人会导致定位精度不够，使换电机器人在与待换电车辆进行定位时，导致换电失败或者设备损坏，由此可见，现有的换电机器人存在换电精度低、稳定性差的问题。

因此，当前需要一种新的换电机器人的技术方案，确保可以对不同轮距、不同轴距的各种电动小客车进行换电，同时提高换电精度的问题就成为了当前需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于不同车型的电动小客车的智能换电机器人，以解决确保可以对不同轮距、不同轴距的各种电动小客车的动力电池能够安全、方便快速的更换，且提高换电精度的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于不同车型的电动小客车的智能换电机器人，包括：解锁装置、云台、举升***和移动输送平台，其中，举升***设置在移动输送平台上，解锁装置用于拆卸和安装动力电池，解锁装置设置在云台上；云台设置在举升***上；举升***设置在移动输送平台上，其中，

解锁装置包括一解锁底板、一定位单元和2个拨叉部，2个拨叉部相对设置在解锁底板两侧；其中，定位单元包括2组可伸缩的圆锥销，2组可伸缩的圆锥销根据电动小客车底部的锁止机构中相应的2个锥形定位套的位置，分别相对固定设置在解锁底板两侧；圆锥销包括定位锥销，定位锥销的圆锥尖头朝上，且定位锥销的圆锥尖头的圆锥角的角度与锥形定位套的开口角度相适应；拨叉部，用于使动力电池与电动小客车的底部的锁止机构进行解锁操作、使动力电池完成脱离车体的操作或者将动力电池进行接插通电的操作；

云台用于当电动小客车驶入换电站完成车辆定位后，在预设运动范围内使定位单元在X方向和Y方向形成的平面进行自由移动，同时在Z方向上进行上下移动，使定位单元***电动小客车底部的锥形定位套后，通过圆锥自动定中心方式带动定位单元移动，对更换动力电池过程中位置误差进行补偿，完成对电动小客车进行换电前的定位操作；

举升***用于对解锁装置进行举升和下降操作；

移动输送平台用于使智能换电机器人整体水平直线行驶，输送动力电池到指定的位置；

其中，X方向是指以车辆行驶的直线方向的反方向为轴线方向，Y方向是指在车辆底盘平面上垂直于X方向的轴线方向，Z方向是指垂直于X方向和Y方向所形成平面的轴线方向。

与现有技术相比，应用本发明，通过定位单元中定位锥销***电动小客车底部的锥形定位套的机械定位方式，能够确保换电机器人在对电动小客车拆卸亏电电池和安装满电电池前均需要对锁止机构进行较精准定位，高效准确；并通过解锁装置各向微调，、解锁装置升降和整体水平直线行驶等功能，可以拆卸和安装动力电池；智能换电机器人可根据多车型多型号动力电池进行智能调整换电状态，各个换电动作均采用伺服编程控制，能够自动协调完成对电动小客车更换动力电池的操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的用于不同车型的电动小客车换电的智能换电机器人的结构示意图；

图2为本发明所应用的云台200及其上的解锁装置600的结构示意图；

图3是本发明中定位单元的结构示意图；

图4是本发明中回位装置示意图的结构示意图(解锁状态)；

图5是本发明中举升***中单侧举升机的结构示意图；

图6是本发明中举升***中单侧举升机的俯视图；

图7是本发明中举升***中举升传动部和举升托盘部的结构示意图；

图8是本发明中移动输送平台的结构示意图；

图9是本发明中通过智能定位***对换电机器人进行定位的示意图；

图10是本发明中用于不同车型的电动小客车换电的锁止机构的结构示意图；

图11为本发明所应用的动力电池20的结构示意图；

图12是本发明中锁止机构的电池锁固定位单元T的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

注：在本申请中，X方向是指以车辆在水平地面保持直线行驶的方向的反方向为轴线方向，Y方向是指在车辆底盘平面上垂直于X方向的轴线方向，Z方向是指垂直于X方向和Y方向所形成平面的轴线方向。

本申请的电动小客车是指乘坐9人以下的小型轻便载客电动车辆，以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆。电动小客车区别于电动的特种车辆(例如：以车载电源为动力的垃圾运输车辆、以车载电源为动力的城市货物运输车辆和以车载电源为动力的公共交通车辆等等)

本申请的一种用于不同车型的电动小客车(即可适用于不同轮距/不同轴距的不同车型的电动小客车)的智能换电机器人，通过解锁装置各向微调、解锁装置升降和整体水平直线行驶等功能，可以拆卸和安装动力电池；智能换电机器人可根据多车型多型号动力电池进行智能调整换电状态，各个换电动作均采用伺服编程控制，能够自动协调完成对电动小客车更换动力电池的操作。

如图1所示，智能换电机器人包括解锁装置600、云台200、回位装置 300、举升***400和移动输送平台500，解锁装置600设置在云台200上，云台200设置在举升***400上，举升***400设置在移动输送平台500上，回位装置300包括回位锥销3001及对应的2个回位锥孔3002，回位锥孔固定设置在云台200底部，回位锥销固定设置在换电机器人的移动输送平台 500上，其中，

如图2所示，解锁装置600是执行换电动作的核心装置(解锁装置可根据不同型号的动力电池进行宽度调整和相应拨叉位置调整，以保证成功拆卸和安装动力电池)，解锁装置600设置在智能换电机器人最上层，用于拆卸和安装车载动力电池，包括一解锁底板、一定位单元100、2个拨叉部、一个宽度调整传动部和2个拨叉驱动部，2个拨叉部相对设置在解锁底板两侧，解锁底板中部设置宽度调整传动部，2个拨叉部通过宽度调整传动部进行连接，2个拨叉驱动部分别连接2个拨叉部，其中，定位单元100可包括2组可伸缩的圆锥销，分别相对固定设置在解锁底板两侧；

定位单元100，用于智能换电机器人与电动小客车底部安装的锁止机构的定位；定位单元100包括一或多组可伸缩的圆锥销，一或多组圆锥销根据电动小客车底部的相应的一或多个锥形定位套的位置，分别设置在云台200 上，圆锥销的数量与锥形定位套相同。

如图1和图2所示，定位单元100可包括2组可伸缩的圆锥销，分别固定设置在智能换电机器人的解锁装置600上；其中，定位锥销1001的圆锥尖头朝上，对应电动小客车的锁止机构上的相应的2个电池锁固定位单元 100中锥形定位套，且定位锥销1001的圆锥尖头的圆锥角的角度要与锥形定位套的开口角度相适应；圆锥销的数量不少于2组，根据主体框架1的两侧横梁11上各设置的锥形定位套17的数量而定，本申请对此不做任何限定；通过两点定位即可，即在所述主体框架1的两侧横梁11上各设置一锥形定位套17，当然超过两点也可以定位，由于定位锥销1001与锥形定位套17 的物理接触会产生正常磨损，如果在所述主体框架1的两侧横梁11上各设置多个锥形定位套17，对应的也会相应增加定位锥销1001的数量，导致智能换电机器人的复杂度高，成本高，因此针对在两侧横梁11上各设置一锥形定位套17，根据在电动小客车底部2个锥形定位套17的位置，采取2组可伸缩的圆锥销，分别固定设置在智能换电机器人的解锁装置600上，是本申请的最佳实施方式。

其中，如图3所示，圆锥销可包括定位锥销1001、中间套1002、定位锥销底座1003和回位弹簧1004，定位锥销1001的圆锥尖头朝上，且定位锥销1001的圆锥尖头的圆锥角的角度与锥形定位套的开口角度相适应；其中，定位锥销1001可在定位销底座中进行垂直往复直线移动；所述圆锥销设置为三级可伸缩的圆锥销；中间套包括多个圆柱体，多个圆柱体均匀设置在所述定位锥销1001周围，圆柱体通过回位弹簧设置在定位锥销底座上，定位锥销1001设置在定位锥销底座上，中间套的圆柱体的数量与回位弹簧数量相同；中间套用于圆锥销的导向操作，当定位锥销1001***电动小客车底部的锥形定位套后，中间套的端面与所述主体框架接触，通过回位弹簧的压缩程度确定定位锥销1001达到预设定位位置。

中间套可以包括2个圆柱体、3个圆柱体(中间套包括3个圆柱体)或 4个圆柱体等，多个圆柱体均匀设置在所述定位锥销1001周围，当定位锥销1001***电动小客车底部的锥形定位套后，多个中间套的端面与所述主体框架接触时，会通过压缩回位弹簧，使各中间套的端面与所述主体框架接触产生的压力，将定位锥销1001***锥形定位套的位置更加准确，保证解锁装置的拨叉组进入锁止机构精度，且提高了稳定性；多个圆柱体均匀设置在所述定位锥销1001周围，可保证压缩回位弹簧时，使各中间套的端面与所述主体框架接触产生的压力比较均衡，在实际测试中，设置3个或4个圆柱体为本申请的最佳实施方式)。

所述一或多个锥形定位套是设置在所述电动小客车的锁止机构上的相应的一或多个电池锁固定位单元T中；其中，所述锁止机构用于与动力电池耦合，包括一矩形结构的主体框架11，主体框架11用于根据不同轮距/不同轴距的电动小客车的底部结构，在各电动小客车底部设定的相应安装位置，将主体框架固定安装在不同车型的电动小客车底部；所述锁止机构的电池锁固定位单元T，用于与所述定位单元100进行对接过程中的定位操作，锥形定位套17的开口角度为大于等于35度且小于等于90度；所述定位锥销1001 的圆锥尖头的圆锥角的范围为大于35度小于90度，定位锥销1001的圆锥尖头的圆锥角的角度小于锥形定位套17的开口角度。经过实际测试，设定锥形定位套17的开口角度A和定位锥销1001的圆锥尖头的圆锥角的角度，确保了定位锥销1001的圆锥尖头可以***锥形定位套17，并且有较高的适应性，在20毫米公差范围内定位锥销1001的圆锥尖头都可以顺利***锥形定位套17，提高了定位的成功率。

拨叉部，用于使动力电池与电动小客车的底部的连杆锁紧装置解锁操作、使动力电池完成脱离车体的操作或者将动力电池进行接插通电的操作；

如图1和图2所示，每个拨叉部可包括：一解锁拨叉610和一电池插拔拨叉611，其中，

解锁拨叉，用于推动电动小客车的底部的锁止机构的连杆，使锁止机构的锁止扇形齿轮转动后，使动力电池与电动小客车的底部的锁止机构解锁；

电池插拔拨叉，用于在水平面上推送动力电池，设置于所述解锁底板两侧的电池插拔拨叉同时推动动力电池两侧设置的导向块沿水平方向进行直线运动，完成动力电池脱离车体或者将动力电池进行接插通电的操作。；

如图2所示，宽度调整传动部，用于根据动力电池的宽度尺寸，将2个拨叉部在动力电池宽度方向上调整：设置为齿轮-双齿条结构形式(即两齿条分别和一齿轮耦合的方式)，通过电机带动减速器，驱动齿轮转动，齿轮带动两侧齿条，齿条连接着两侧的拨叉部进行调整动作，从而完成2个拨叉部在动力电池宽度方向上调整操作(即在Y方向上调整，可根据不同动力电池宽度的尺寸进行调整，2个拨叉部同时进行两者分开移动，扩大2个拨叉部之间的距离；或者2个拨叉部同时进行两者靠近移动，减小2个拨叉部之间的距离)；采用齿轮-双齿条结构形式，调整距离精准，且结构相对简单，具有很好的适应性。

每个拨叉驱动部，用于驱动解锁拨叉和电池插拔拨叉移动，通过电推缸直接推动连接板而带动各拨叉移动(即在X方向上移动)，电推缸结构紧凑，并用伺服编程控制，可在很小的空间实现智能解锁和插拔动力电池的动作。

如图2所示，云台200，用于对解锁装置600的位置进行微调操作，可实现解锁装置600沿X方向移动、沿Y方向移动和沿Z方向移动(沿Z轴方向移动是通过举升机400与云台200同步运动，即举升***400带动云台 200与解锁装置600沿Z方向向上移动或向下移动)，确保解锁装置600达到顺利拆卸和安装动力电池的位置和状态。

如图1和图2所示，云台200是固定设置在智能换电机器人的举升机 400的托架4001上，云台200是通过举升机400在Z方向上进行上下移动。所述定位单元100设置在智能换电机器人的解锁装置600上，定位单元100 是通过定位锥销底座固定设置在解锁装置600上，解锁装置600固定设置在所述云台200上；其中，举升机400与云台200同步运动，即举升机400带动云台200与解锁装置600沿Z方向向上移动，同时云台200在X方向和Y 方向形成的平面进行自由移动，使定位单元100***电动小客车底部的锥形定位套后。云台200可支撑解锁装置600，且在预设运动范围内具有水平各方向自由度，可使解锁装置600及定位单元100在水平各方向自由移动(即 X方向和Y方向形成的平面自由移动)

云台200用于在预设运动范围内使定位单元100在X方向和Y方向形成的平面进行移动，同时可在Z方向上进行上下移动；当电动小客车驶入换电站完成车辆定位后(即所述电动小客车驶入换电站的车辆定位平台后，车辆定位平台对电动小客车在车辆定位平台上完成车辆定位)，云台200沿Z 方向向上移动，并在X方向和Y方向形成的平面进行自由移动，使定位单元100***电动小客车底部的锥形定位套后，通过圆锥自动定中心方式带动定位单元100移动，对更换动力电池过程中产生的位置误差进行补偿操作后，使定位单元与电动小客车底部的锥形定位套达到预设接合位置，完成对电动小客车进行换电前的定位。(当电动小客车车辆本身存在制造公差，或者车辆停在平台上车辆轴线与平台轴线没有处于平行状态，甚至车辆出现过撞击导致车辆本身有形变等等情况，本申请通过云台200上定位单元100中定位锥销1001***电动小客车底部的锥形定位套的机械定位方式进行调整，使设置在云台200上解锁装置600可以最大限度的适应进行换电的电动小客车的换电状态，可以更好地使智能换电机器人成功拆卸和安装电动小客车的动力电池。经过实际测试，使电动小客车更换一次动力电池的时间控制在3分钟以内，工作稳定可靠，换电效率高，符合换电站高频稳定换电的需求，且对定位环境要求低，适应各种换电的环境，同时降低了换电站的设备成本，便于电动小客车的大规模商业推广)。

所述云台200沿Z方向向上移动，使定位锥销1001的圆锥尖头的顶端与锥形定位套的边缘先接触后，通过缓慢的上升推动定位锥销1001的圆锥尖头进入锥形定位套，通过圆锥自动定中心方式带动定位单元100移动，对更换动力电池过程中产生的位置误差进行补偿操作后，使定位单元与电动小客车底部的锥形定位套达到预设接合位置，完成对电动小客车进行换电前的定位。

如图2所示，所述云台200包括上顶板2001、下底板2002、万向轴承 2003、预应力圆柱弹簧2004和云台限位套2005，其中上顶板和下底板通过预应力圆柱弹簧连接，万向轴承固定设置在下底板上；云台限位套固定设置在上顶板，云台限位套用于将云台200的运动范围限制在预设运动范围内。如图1所示，智能换电机器人举升解锁装置600使固定在解锁装置600上的定位单元100***锁止机构的电池锁固定位单元100中锥形定位套中，通过圆锥自动定中心方式带动解锁装置600移动，完成电池更换过程位置误差的补偿，从而实现智能换电机器人对电动小客车换电前的准确定位。

云台200的上顶板上包括2层结构，2层结构从上往下的结构依次为：一沿X方向移动架和一沿Y方向移动架；其中，沿Y方向移动架设置一Y 方向电推缸推动多方向智能移动***沿Y方向移动；沿X方向移动架设置一X方向电推缸推动多方向智能移动***沿X方向。每个方向的移动由各个电推缸独立完成，结构紧凑，可以智能控制。

回位装置300用于在解锁装置600在换电过程中产生的位置偏移后，将解锁装置600回位到初始设定位置，其中如图4所示，回位装置300包括2 组三级可伸缩的回位锥销3001及对应的2个回位锥孔3002，回位锥销固定设置在换电机器人的移动输送平台500上，回位锥销的圆锥头朝上，回位锥孔固定设置在云台200底部，圆锥孔的锥孔朝下。当解锁装置600回落到预设高度后，回位锥销***回位锥孔通过圆锥自动定位中心方式，带动解锁装置600回位到初始设定状态。

所述回位锥销的圆锥头的圆锥角的角度与回位锥孔的开口角度相适应，回位锥孔的开口角度为大于等于35度且小于等于90度；所述回位锥销的圆锥头的圆锥角的范围为大于35度小于90度，回位锥销的圆锥头的圆锥角的角度小于回位锥孔的开口角度。

经过实际测试，上述设定的回位锥孔的开口角度和回位锥销的圆锥头的圆锥角的角度，确保了回位锥销的圆锥头可以***回位锥孔，并且有较高的适应性，在20毫米公差范围内回位锥销的圆锥头都可以顺利***回位锥孔，提高了解锁装置600回位到初始设定位置的成功率。

举升***400固定在移动输送平台500上，采用双侧同步举升方式使解锁装置600升降达到拆装动力电池的高度；其中，包括两个单侧举升机400A、举升传动部和举升托盘部，两个单侧举升机通过同一传动机构(举升传动部) 实现同步举升(本申请采用一个举升传动部进行驱动，减少了设备的复杂度，降低了成本，同时可以确保2个单侧举升机同步运动，提升了举升***的稳定性)，用于对解锁装置600进行举升和下降操作。注:以上举升***在两侧举升的结构降低了举升***的整体高度，减小高度约为40cm，使得换电站在施工中挖坑的深度降低，现在挖坑的深度小于60cm，大大降低了施工难度(换电站的挖坑的深度原有为1.8米，施工难度过高)

如图5所示，单侧举升机400A：单级铰链板升降结构，其底板固定设置在移动输送平台500上，顶板与托板连接，通过驱动左旋滚珠丝杠、右旋滚珠丝杠带动各自螺母相向或相对移动，改变铰链板组间角度实现单侧举升机的升降，从而使得托板上的解锁装置600等升降；

如图5和图6所示，所述单侧举升机包括顶板400A1、底板400A2和中间的活动铰链板组400A3，其中，各铰链板上下两端均装有滚轮400A6，上端滚轮与顶板上的轨道接触，下端滚轮与底板上的轨道接触，下端滚轮均连接着丝杠螺母400A7，中间传动为左旋滚珠丝杠400A4和右旋滚珠丝杠 400A5传动，通过驱动左、右旋滚珠丝杠带动各自螺母相向或相对移动，从而实现单侧举升机升降。

顶板的自由度限位方式：X方向的移动限位和Y方向的移动限位通过“齿轮-两齿条”(即两齿条分别和一齿轮耦合的方式，采用齿轮-双齿条结构形式，调整距离精准，且结构相对简单，具有很好的适应性)的方式，齿轮固定在顶板上，两齿条分别连接在两侧铰链板上端滚轮轴上，当铰链板收缩或张开时，齿条始终啮合齿轮转动，通过齿条的长度对顶板在X方向和Y 方向进行移动限位；Z方向移动限位通过顶板连接的限位槽“兜住”齿条连接座实现。

如图7所示，举升传动部400B：电机带动减速器，通过连接轴带动双输出轴换向器，分两路传动，再经各自的单向输出轴换向器将动力传动给相应的单侧举升机的滚珠丝杠；(本申请对举升传动部的巧妙的结构设计，通过采用一个举升传动部进行驱动，减少了设备的复杂度，降低了成本，同时可以确保2个单侧举升机同步运动，提升了举升***的稳定性)

举升托盘部400C，包括分别设置在左右两侧的两个Z型托板和托架 4001，其中左右两个Z型托板上端分别连接单侧举升机的顶板，下端共同兜住托架4001组成一凹型托板(凹型托板上面设置带有解锁装置600的云台 200)，“Z型”托板材料采用锰钢，提高了智能换电机器人整体的刚性和强度。

如图8所示，移动输送平台500用于使智能换电机器人J整体水平直线行驶，输送动力电池到指定的位置。是举升***400和其他附件(其他附件指带有解锁装置600的云台200)的载体，通过同步带轮箱5001和条形同步带牵引运动，实现在预存架和电动小客车之间往复输送动力电池；移动输送平台500采用条形同步带牵引，结构简单，降低了成本，并提高了移动输送平台的稳定性和适用性。

如图9所示，应用本申请的智能换电机器人的具体流程如下：

步骤910、位于电动小客车KC正下方的智能换电机器人J举升解锁装置600；

步骤920、如图1所示，解锁装置600上的圆锥销，随着解锁装置600 上升逐渐***锁止机构上的电池锁固定位单元T的锥形定位套内，通过圆锥自动定中心方式将解锁装置600逐渐调整位置状态，当解锁装置600上升一定高度后，圆锥销完全进入电池锁固定位单元T的锥形定位套，此时解锁装置600完成换电前的定位，与锁止机构保持对正状态；

步骤930、解锁装置600继续上升，圆锥销始终保持准确定位状态，此时圆锥销内的回位弹簧压缩，解锁装置600的拨叉部进入锁止机构；

步骤940、解锁装置600取下亏电电池后回落，圆锥销脱离锥形定位套。解锁装置600回落一定高度后，在回位装置300的作用下逐渐回初始位；

步骤950、智能换电机器人J更换亏电电池为满电电池，重复上述智能机械定位后给电动小客车KC安装上满电电池，完成换电操作。

如图10所示，本发明的用于不同车型(即可适用于不同轮距/不同轴距的不同车型的电动小客车)的电动小客车换电的锁止机构，包括：

锁止机构包括一主体框架1；其中，所述主体框架的前部侧面设置一插座单元C，用于与动力电池的插头进行耦合；所述主体框架1的两侧横梁 11的内壁上各对称设置两组连杆锁紧装置2；所述连杆锁紧装置2可包括多个锁固组合体3和电池锁固定位单元T(电池锁固定位单元T包括：在所述主体框架1的两侧横梁11上各设置一锥形定位套17)；所述锁固组合体包括固定在横梁内壁上的锁紧块31、齿条板，连杆4、拨动板5、连杆复位单元F、连杆保险单元B，以及与锁紧块31相配合的锁止扇形齿轮32。

其中，每组连杆锁紧装置2上设置锁固组合体3的数量至少为2个，如果在每组连杆锁紧装置2上设置锁固组合体3的数量多，则会确保锁止机构与动力电池耦合时稳定性更好，但生产成本会较高；如果在每组连杆锁紧装置2上设置锁固组合体3的数量为1个，则锁止机构与动力电池耦合时稳定性不好；经过实际使用的测试，每组连杆锁紧装置包括3个锁固组合体时，既可确保锁止机构与动力电池耦合时稳定性好，而且生产成本控制较好，是优选实施例。

其中，锁止机构的主体框架1为一矩形结构框架，主体框架1用于根据不同轮距/不同轴距的电动小客车的底部结构，在各电动小客车底部设定的相应安装位置，将主体框架1固定安装在不同车型的电动小客车底部。

主体框架1的尺寸可以适用于不同车型电动小客车的底部(即可适用于不同轮距/不同轴距的不同车型的电动小客车的底部)，即可以根据不同车型(即可适用于不同轮距/不同轴距的不同车型的电动小客车)在各电动小客车底部设定相应的安装位置，将主体框架1固定安装在不同车型的电动小客车底部。本申请不限定主体框架1的尺寸，只要主体框架1的尺寸都可以安装在不同车型的电动小客车的底部，且可以通过主体框架1将不同型号的动力电池安装在对应的电动小客车的底部，均适用于不同车型电动小客车的底部都为本申请所应用。这样不需要改变主体框架1的结构，通过安装在电动小客车底部的主体框架1，就可以适用于不同尺寸的动力电池能够安全、方便快速的完成更换，形成了锁止机构的标准化，可以在多种车型的电动小客车使用同一种锁止机构，使得锁止机构在生产制造中降低了成本，便于电动小客车的大规模商业推广应用。

其中，动力电池由锁止机构固定安装在电动小客车底盘上，电动小客车驶入换电站，通过锁止机构与换电站内换电***(换电***具有举升和平移功能)的配合下，可在短时间内可靠完成动力电池更换。

所述主体框架1的两侧横梁11安装在电动小客车底部后，横梁的轴线方向与电动小客车的车体轴线方向一致(其中，设定电动小客车的车体轴线方向为车辆在水平地面保持直线行驶的方向)。

如图11所示，所述动力电池20为板状立方体(其中动力电池20可以为平板状立方体，设置有凸起或凹槽结构的板状立方体等也为本申请所应用，本申请对此不作限定)，板状立方体左右两侧部的端面上设置多个动力电池的定位销P，定位销P的形状为一圆柱体的形状。所述锁固组合体中所述锁紧块为非封闭的中空结构，所述锁紧块的中空结构的形状与定位销的圆柱体的形状相配合，在所述锁止机构与动力电池处于接合状态中，定位销P被锁紧在锁紧块中(定位销P与主体框架的锁固组合体中所述锁紧块相对应，正是这二者的紧密耦合使动力电池锁紧固定在车体上，而二者的分离使动力电池与车辆底部分离，完成动力电池的更换)。动力电池的插头与锁止机构中插座单元C进行接插配合，将动力电池的电力能源和电池信息，提供给电动小客车，保证正常电动小客车的正常行驶及车辆上人员的安全。

如图12所示，本申请的一种电池锁固定位单元T，用于在换电站内智能换电机器人与所述锁止机构进行对接过程中的定位操作，其中，在所述主体框架1的两侧横梁11上各设置一或多个锥形定位套17(如图8所示，在所述主体框架1的两侧横梁11上各设置一锥形定位套17，其中所述主体框架1的两侧横梁11上各设置多个锥形定位套17也为本申请所应用，由于在两侧横梁11上各设置一锥形定位套17，通过两点定位即可对动力电池与锁止机构进行定位，当然超过两点也可以定位，由于定位锥销1001与锥形定位套17的物理接触会产生正常磨损，且在所述主体框架1的两侧横梁11上各设置多个锥形定位套17，对应的智能换电机器人也会相应增加定位锥销 1001的数量，导致***的复杂度高，成本高，因此在两侧横梁11上各设置一锥形定位套17是本申请的最佳实施方式)；锥形定位套17的开口角度A 为大于35度小于90度(即图8中锥形定位套17的圆锥的母线的延长线形成的圆锥角A，图8中用虚线显示出)，设定的开口角度确保圆锥形的定位锥销1001可以***锥形定位套17，并且有较高的适应性，在20毫米公差范围内圆锥形的定位锥销1001都可以顺利***锥形定位套17，提高了定位的成功率。

具体工作流程：通过机械定位实现换电站内智能换电机器人与锁止机构的对接，锁止机构的主体框架1的两侧横梁11各设置一锥形定位套17。智能换电机器人的上部有与锥形定位套17的形状对应配合的定位锥销1001，通过智能换电机器人的上升，使定位锥销1001的顶端与锥形定位套17的边缘先接触，然后通过缓慢的上升推动定位锥销1001进入锥形定位套17，通过圆锥面自动导正特性自动完成定位。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种用于不同车型的电动小客车的智能换电机器人，其特征在于，

包括：解锁装置、云台、举升***和移动输送平台，其中，举升***设置在移动输送平台上，解锁装置用于拆卸和安装动力电池，解锁装置设置在云台上；云台设置在举升***上；举升***设置在移动输送平台上，其中，

解锁装置包括一解锁底板、一定位单元和2个拨叉部，2个拨叉部相对设置在解锁底板两侧；其中，定位单元包括2组可伸缩的圆锥销，2组可伸缩的圆锥销根据电动小客车底部的锁止机构中相应的2个锥形定位套的位置，分别相对固定设置在解锁底板两侧；圆锥销包括定位锥销，定位锥销的圆锥尖头朝上，且定位锥销的圆锥尖头的圆锥角的角度与锥形定位套的开口角度相适应；拨叉部，用于使动力电池与电动小客车的底部的锁止机构进行解锁操作、使动力电池完成脱离车体的操作或者将动力电池进行接插通电的操作；

云台用于当电动小客车驶入换电站完成车辆定位后，在预设运动范围内使定位单元在X方向和Y方向形成的平面进行自由移动，同时在Z方向上进行上下移动，使定位单元***电动小客车底部的锥形定位套后，通过圆锥自动定中心方式带动定位单元移动，对更换动力电池过程中位置误差进行补偿，完成对电动小客车进行换电前的定位操作；

举升***用于对解锁装置进行举升和下降操作；

移动输送平台用于使智能换电机器人整体水平直线行驶，输送动力电池到指定的位置；

其中，X方向是指以车辆行驶的直线方向的反方向为轴线方向，Y方向是指在车辆底盘平面上垂直于X方向的轴线方向，Z方向是指垂直于X方向和Y方向所形成平面的轴线方向。

2.如权利要求1所述的智能换电机器人，其特征在于，

还包括：所述2个锥形定位套是设置在所述电动小客车的锁止机构上的相应的2个电池锁固定位单元中；其中，所述锁止机构用于与动力电池耦合，包括一矩形结构的主体框架，主体框架用于根据不同轮距/不同轴距的电动小客车的底部结构，在各电动小客车底部设定的相应安装位置，将主体框架固定安装在不同车型的电动小客车底部；所述锁止机构的电池锁固定位单元，用于与所述定位单元进行对接过程中的定位操作，锥形定位套的开口角度为大于等于35度且小于等于90度；所述定位锥销的圆锥尖头的圆锥角的范围为大于35度小于90度，定位锥销的圆锥尖头的圆锥角的角度小于锥形定位套的开口角度。

3.如权利要求2所述的智能换电机器人，其特征在于，

还包括：所述每组圆锥销还包括中间套、定位锥销底座和回位弹簧，其中，定位锥销可在定位销底座中进行垂直往复直线移动；所述圆锥销设置为三级可伸缩的圆锥销；中间套包括多个圆柱体，多个圆柱体均匀设置在所述定位锥销周围，圆柱体通过回位弹簧设置在定位锥销底座上，定位锥销设置在定位锥销底座上，中间套的圆柱体的数量与回位弹簧数量相同；中间套用于圆锥销的导向操作，当定位锥销***电动小客车底部的锥形定位套后，中间套的端面与所述主体框架接触，通过回位弹簧的压缩程度确定定位锥销达到预设定位位置。

4.如权利要求3所述的智能换电机器人，其特征在于，

所述每个拨叉部包括：一解锁拨叉和一电池插拔拨叉，其中，

解锁拨叉，用于推动电动小客车的底部的锁止机构的连杆，使锁止机构的锁止扇形齿轮转动后，使动力电池与电动小客车的底部的锁止机构解锁；

电池插拔拨叉，用于在水平面上推送动力电池，设置于所述解锁底板两侧的电池插拔拨叉同时推动动力电池两侧设置的导向块沿水平方向进行直线运动，完成动力电池脱离车体或者将动力电池进行接插通电的操作。

5.如权利要求4所述的智能换电机器人，其特征在于，

所述解锁装置还包括：一宽度调整传动部和2个拨叉驱动部，2个拨叉部相对设置在解锁底板两侧，解锁底板中部设置宽度调整传动部，2个拨叉部通过宽度调整传动部进行连接，2个拨叉驱动部分别连接2个拨叉部；其中，

宽度调整传动部，用于根据动力电池的宽度尺寸，将2个拨叉部在动力电池宽度方向上调整，其中宽度调整传动部设置为两齿条分别和一齿轮耦合的方式，通过电机带动减速器，驱动齿轮转动，齿轮带动两侧齿条，齿条连接着两侧的拨叉部进行调整动作，从而完成2个拨叉部在动力电池宽度方向上调整操作；

拨叉驱动部，用于驱动解锁拨叉和电池插拔拨叉移动，通过设置的电推缸直接推动连接板而带动各拨叉移动。

6.如权利要求5所述的智能换电机器人，其特征在于，

所述云台包括上顶板、下底板、万向轴承、预应力圆柱弹簧、和云台限位套，其中上顶板和下底板通过预应力圆柱压缩弹簧连接，万向轴承固定设置在下底板上；云台限位套固定设置在上顶板，云台限位套用于将云台的运动范围限制在预设运动范围内；所述云台沿Z方向向上移动，使定位锥销的圆锥尖头的顶端与锥形定位套的边缘先接触后，通过缓慢的上升推动定位锥销的圆锥尖头进入锥形定位套，通过圆锥自动定中心方式带动定位单元移动，对更换动力电池过程中位置误差进行补偿，完成对电动小客车进行换电前的定位操作。

7.如权利要求6所述的智能换电机器人，其特征在于，

所述云台的上顶板上还包括2层结构，2层结构从上往下的结构依次为：一沿X方向移动架和一沿Y方向移动架；其中，沿Y方向移动架设置一Y方向电推缸推动多方向智能移动***沿Y方向移动；沿X方向移动架设置一X方向电推缸推动多方向智能移动***沿X方向。

8.如权利要求7所述的智能换电机器人，其特征在于，

所述智能换电机器人还包括回位装置，回位装置用于在所述解锁装置在换电过程中产生的位置偏移后，将解锁装置回位到初始设定位置，其中，回位装置包括2组三级可伸缩的回位锥销及对应的2个回位锥孔，回位锥销固定设置在换电机器人的移动输送平台上，回位锥销的圆锥头朝上，回位锥孔固定设置在云台底部，圆锥孔的锥孔朝下。当解锁装置回落到预设高度后，回位锥销***回位锥孔通过圆锥自动定位中心方式，带动解锁装置回位到初始设定状态；

其中，所述回位锥销的圆锥头的圆锥角的角度与回位锥孔的开口角度相适应，回位锥孔的开口角度为大于等于35度且小于等于90度；所述回位锥销的圆锥头的圆锥角的范围为大于35度小于90度，回位锥销的圆锥头的圆锥角的角度小于回位锥孔的开口角度。

9.如权利要求8所述的智能换电机器人，其特征在于，

所述举升***包括两个单侧举升机、举升传动部和举升托盘部，两个单侧举升机通过同一举升传动部实现同步举升，单侧举升机用于对解锁装置进行举升和下降操作，其中举升***通过双侧同步举升方式使解锁装置升降达到拆装动力电池的高度；其中，

单侧举升机，设置为单级铰链板升降结构，单侧举升机的底板固定设置在移动输送平台上，顶板与托板连接，通过驱动左旋滚珠丝杠、右旋滚珠丝杠带动各自螺母相向或相对移动，改变铰链板组间角度实现单侧举升机的升降，从而使得托板上的解锁装置进行升降；

举升传动部，通过电机带动减速器，使连接轴带动双输出轴换向器，分两路传动，再经各自的单向输出轴换向器将动力传动给相应的单侧举升机的滚珠丝杠；

举升托盘部，包括分别设置在左右两侧的两个Z型托板和托架，其中每个Z型托板上端分别连接单侧举升机的顶板，下端共同兜住托架组成一凹型托板，其中凹型托板上面设置带有解锁装置的云台。

10.如权利要求9所述的智能换电机器人，其特征在于，

还包括：所述单侧举升机包括顶板、底板和中间的活动铰链板组，其中，各铰链板上下两端均装有滚轮，上端滚轮与顶板上的轨道接触，下端滚轮与底板上的轨道接触，下端滚轮均连接着丝杠螺母，中间传动为左、右旋滚珠丝杠传动，通过驱动左、右旋滚珠丝杠带动各自螺母相向或相对移动，从而实现单侧举升机升降；

其中，单侧举升机的顶板的X方向的移动限位和Y方向的移动限位通过两齿条分别和一齿轮耦合的方式，齿轮固定在顶板上，两齿条分别连接在两侧铰链板上端滚轮轴上，当铰链板收缩或张开时，齿条始终啮合齿轮转动，通过齿条的长度对顶板在X方向和Y方向进行移动限位，单侧举升机的顶板的Z方向移动限位通过顶板连接的限位槽兜住齿条连接座实现。

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