CN112406621A - 一种自动化电池基站的车载电池包更换机构及其更换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动化电池基站的车载电池包更换机构，包括：设置在地面上的地沟，地沟中的承接台和千斤顶，以及与地沟相连接的电池基站，承接台与地沟通过滑轨滑动连接，承接台还能够通过辅助校准机构实现横向和纵向的校准，以对准电池腔的亏电电池开口并承接亏电电池包；电池基站内设置有若干回收电池腔和动力电池腔，电池基站上设置有一夹持装置，夹持装置通过升降杆调整高度；电池基站上设置有对位机构；夹持装置夹持更换的亏电电池包和电池基站内的动力电池包。通过改进的夹持装置移载动力电池，电池基站的多层结构具备快速换电池包和充电的功能，电池基站的循环式电池包的更换，极大提高充换电的效率。

Description

一种自动化电池基站的车载电池包更换机构及其更换方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车电池更换技术领域，尤其涉及一种自动化电池基站的车载电池包更换机构。
背景技术
现在电动汽车面临一个很难突破的问题是：当车载电池电量耗尽时，快速充电站充满一梁汽车供电电池一般需要几十分钟，且充电期间必须依托并靠近电源，耗费时间较长，对于大量需要充电的车辆来说效率极为低下，同时充电过程中汽车是不能使用的，影响汽车的连续运行。
目前的解决办法是更换电池，通过更换电动汽车电池来增加汽车的续航能力。但是现有技术中电动汽车更换电池至少存在以下几点不足：
1、电池重量大,在更换过程中需要多个人进行装卸，浪费了大量人力；
2、在更换过程中，电池的拆装操作繁琐，需要大量时间，从而导致更换效率差，容易造成电池更换时出现排队和拥堵的问题；
3、电池更换后,还需将电池进一步转移至充电处进行充电，转移过程中，增加了电池损坏率。
因此，有待研究一种能够充换电效率高，方便快捷的自动化电池基站的车载电池包更换机构，通过改进的夹持装置移载动力电池，通过对位机构实现精准定位电池腔开口，承接台利用辅助校准机构实现准确承接亏电电池包，电池基站的多层结构具备快速换电池包和充电的功能，电池基站的循环式电池包的更换，极大提高了充换电的效率。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种自动化电池基站的车载电池包更换机构。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种自动化电池基站的车载电池包更换机构，包括：设置在地面上的地沟，所述地沟中的电池包承接台和对称设置的千斤顶，以及与所述地沟相连接的电池基站，其特征在于，
所述电池包承接台与所述地沟通过滑轨滑动连接，所述电池包承接台还能够通过辅助校准机构实现横向和纵向的校准，以对准电池腔的亏电电池开口并承接亏电电池包；
所述电池基站内设置有若干回收电池腔和动力电池腔，所述电池基站上设置有一夹持装置，所述夹持装置通过升降杆调整高度；所述电池基站上还设置有对位机构，所述对位机构检测汽车底盘的电池腔的动力电池包开口位置；所述夹持装置夹持更换的亏电电池包和所述电池基站内的动力电池包。
本发明一个较佳实施例中，所述电池腔内还设置有一自动限位装置，待动力电池将亏电电池推至承接台后，所述自动限位装置限制所述动力电池的位置并防止脱落。
本发明一个较佳实施例中，所述对位机构包括采集所述电池腔动力电池包开口图像的摄像模组、带有传感器的检测所述电池腔动力电池包开口位置的测量模组、计算所述电池腔动力电池包开口的具***置的处理模组。
本发明一个较佳实施例中，所述电池基站还包括控制***，所述控制***接收所述对位机构的对位信号，所述控制***控制所述夹持装置的移动，以实现夹持所述动力电池包和回收所述亏电电池包。
本发明一个较佳实施例中，所述回收电池腔中设置有充电装置，所述充电装置能够为回收的所述亏电电池充电。
本发明一个较佳实施例中，所述辅助校准机构设置于所述电池包承接台侧面，所述辅助校准机构包括激光位置传感器、横向调整装置和纵向调整装置，以准确定位所述电池腔的亏电电池开口。
本发明一个较佳实施例中，所述电池腔的内壁由弹簧或者弹性材料组成，所述电池腔内设有至少一块车载电池包。
本发明一个较佳实施例中，电动汽车的所述电池腔当切换至换电模式时，所述电池腔内亏电电池包的锁止机构打开，以供所述亏电电池包从开口处脱落。
本发明还提供了一种自动化电池基站的车载电池包更换机构的更换方法，包括以下步骤：
S1、汽车停放在地沟的标准线范围内，地沟内的千斤顶调节高度并将汽车的前车头翘起，电动汽车切换至换电模式，打开底盘电池腔内亏电电池包的锁止机构和开口；
S2、电池包承接台通过辅助校准机构实现横向和纵向的校准，以对准电池腔的亏电电池包开口并承接亏电电池包；
S3、对位机构检测汽车底盘的电池腔的动力电池包开口位置，控制***控制夹持装置的升降杆，以调整高度和倾斜度，对位装置将动力电池包通过动力电池包开口推入电池腔；
S4、待动力电池将亏电电池推至承接台上，动力电池包上的锁扣与电池腔内的锁止机构啮合，使动力电池包固定到电池腔内。
本发明一个较佳实施例中，待电池承接台承接亏电电池包后，利用滑轨移动至电池基站，通过夹持装置夹持亏电电池并挪至电池基站内回收。
本发明一个较佳实施例中，回收至所述电池基站的所述亏电电池包充满电，并且待动力电池腔内电池使用后运载至动力电池腔中，实现亏电电池包到动力电池包的转换。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
（1）本发明通过改进的夹持装置移载动力电池，通过对位机构实现精准定位电池腔开口，承接台利用辅助校准机构实现准确承接亏电电池包，电池基站的多层结构具备快速换电池包和充电的功能，电池基站的循环式电池包的更换，极大提高了充换电的效率。
（2）本发明改进的夹持装置通过控制***控制其移动，夹持装置从电池基站中取出动力电池包，精准推入电池腔开口中；夹持装置改变高度，还能夹持亏电电池并挪至电池基站内进行回收充电。
（3）本发明回收至所述电池基站的所述亏电电池包充满电，并且待动力电池腔内电池使用后运载至动力电池腔中，实现亏电电池包到动力电池包的循环式转换。
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中记载的一些实施例，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是本发明的优选实施例的地沟的立体结构图；
图2是本发明的优选实施例的电池基站的透视图；
图3是本发明的优选实施例的电池腔的立体结构图；
图4是本发明的优选实施例的承接台的立体结构图；
图5是本发明的优选实施例的亏电电池的立体结构图；
图中：100、地沟；110、千斤顶；120、承接台；130、滑轨；140、辅助校准机构；141、激光位置传感器；142、横向调整装置；143、纵向调整装置；
200、电池基站；210、回收电池腔； 220、动力电池腔；230、夹持装置；240、升降杆；
300、电池腔；310、亏电电池。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如图1和图2所示，一种自动化电池基站200的车载电池包更换机构，包括：设置在地面上的地沟100，地沟100中的电池包承接台120和对称设置的千斤顶110，以及与地沟100相连接的电池基站200，电池包承接台120与地沟100通过滑轨130滑动连接，电池包承接台120还能够通过辅助校准机构140实现横向和纵向的校准，以对准电池腔300的亏电电池310开口并承接亏电电池310包；
如图2所示，电池基站200分为三列，中间一列设置为夹持装置230和升降杆240，夹持装置230通过升降杆240调整高度，夹持装置230夹持更换的亏电电池310包和电池基站200内的动力电池包。电池基站200两侧均设置有一个回收电池腔210和三个动力电池腔220，最底端为回收电池腔210。回收电池腔210中设置有充电装置，充电装置能够为回收的亏电电池310充电，充满电的亏电电池310待动力电池腔220内电池使用后运载至动力电池腔220中，实现亏电电池310包到动力电池包的转换，实现自动化电池基站200车载电池包的循环式更换。
如图3所示，为电动汽车的电池腔300结构图，本发明中电动汽车的电池腔300为抽屉结构，夹持装置230在对位后，将动力电池推至电池腔300的开口处。电池腔300的内壁由弹簧或者弹性材料组成，以减少电池推入时造成电池的损坏，并且为汽车碰撞时提供足够的刚度。电池腔300内设有至少一块车载电池包。本发明电池腔300内还设置有一自动限位装置，待动力电池将亏电电池310推至承接台120后，自动限位装置限制动力电池的位置并防止脱落。电池腔300内的锁止装置包括锁扣和锁机构，锁扣位于亏电电池310包上，锁机构位于汽车横梁上，锁扣和锁机构相互啮合，以实现电池和车身的固定，减少电池的横向或纵向的移动。电动汽车的电池腔300当切换至换电模式时，电池腔300内亏电电池310包的锁止机构打开，以供亏电电池310包从开口处脱落。
如图4所示，承接台120与地沟100通过滑轨130滑动连接，电池包承接台120能够通过辅助校准机构140实现横向和纵向的校准，辅助校准机构140设置于电池包承接台120侧面，辅助校准机构140包括激光位置传感器141、横向调整装置142和纵向调整装置142，以准确定位电池腔300的亏电电池310开口并承接亏电电池310包。承接台120上设置有缓冲层，以缓冲亏电电池310掉落造成损坏。此外，承接台120还可以设置吸盘，以固定亏电电池310。
如图5所示，亏电电池310和动力电池的一端为弧形，弧形结构有利于动力电池推进电池腔300和亏电电池310推出电池腔300。
本发明中电池基站200上还设置有对位机构（附图中为示出），对位机构可以设置于电池基站200或夹持装置230上。对位机构检测汽车底盘的电池腔300的动力电池包开口位置；对位机构包括采集电池腔300动力电池包开口图像的摄像模组、带有传感器的检测电池腔300动力电池包开口位置的测量模组、计算电池腔300动力电池包开口的具***置的处理模组。
本发明电池基站200还包括控制***，控制***接收对位机构的对位信号，控制***控制夹持装置230的移动。本发明改进的夹持装置230通过控制***控制其移动，夹持装置230从电池基站200中取出动力电池包，精准推入电池腔300开口中；夹持装置230改变高度，还能夹持亏电电池310并挪至电池基站200内进行回收充电。
本发明提供的自动化电池基站200的车载电池包更换机构的更换方法为：汽车停放在地沟100的标准线范围内，地沟100内的千斤顶110调节高度并将汽车的前车头翘起，电动汽车切换至换电模式，打开底盘电池腔300内亏电电池310包的锁止机构和开口；电池包承接台120通过辅助校准机构140实现横向和纵向的校准，以对准电池腔300的亏电电池310包开口并承接亏电电池310包；对位机构检测汽车底盘的电池腔300的动力电池包开口位置，控制***控制夹持装置230的升降机，以调整高度和倾斜度，对位装置将动力电池包通过动力电池包开口推入电池腔300；待动力电池将亏电电池310推至承接台120上，动力电池包上的锁扣与电池腔300内的锁止机构啮合，使动力电池包固定到电池腔300内。待电池承接台120承接亏电电池310包后，利用滑轨130移动至电池基站200，通过夹持装置230夹持亏电电池310并挪至电池基站200内回收。本发明通过改进的夹持装置230移载动力电池，通过对位机构实现精准定位电池腔300开口，承接台120利用辅助校准机构140实现准确承接亏电电池310包，电池基站200的多层结构具备快速换电池包和充电的功能，电池基站200的循环式电池包的更换，极大提高了充换电的效率。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种自动化电池基站的车载电池包更换机构，包括：设置在地面上的地沟，所述地沟中的电池包承接台和对称设置的千斤顶，以及与所述地沟相连接的电池基站，其特征在于，
所述电池包承接台与所述地沟通过滑轨滑动连接，所述电池包承接台还能够通过辅助校准机构实现横向和纵向的校准，以对准电池腔的亏电电池开口并承接亏电电池包；
所述电池基站内设置有若干回收电池腔和动力电池腔，所述电池基站上设置有一夹持装置，所述夹持装置通过升降杆调整高度；所述电池基站上还设置有对位机构，所述对位机构检测汽车底盘的电池腔的动力电池包开口位置；所述夹持装置夹持更换的亏电电池包和所述电池基站内的动力电池包。
2.根据权利要求1所述的一种自动化电池基站的车载电池包更换机构，其特征在于：所述电池腔内还设置有一自动限位装置，待动力电池将亏电电池推至承接台后，所述自动限位装置限制所述动力电池的位置并防止脱落。
3.根据权利要求1所述的一种自动化电池基站的车载电池包更换机构，其特征在于：所述对位机构包括采集所述电池腔动力电池包开口图像的摄像模组、带有传感器的检测所述电池腔动力电池包开口位置的测量模组、计算所述电池腔动力电池包开口的具***置的处理模组。
4.根据权利要求3所述的一种自动化电池基站的车载电池包更换机构，其特征在于：所述电池基站还包括控制***，所述控制***接收所述对位机构的对位信号，所述控制***控制所述夹持装置的移动，以实现夹持所述动力电池包和回收所述亏电电池包。
5.根据权利要求1所述的一种自动化电池基站的车载电池包更换机构，其特征在于：所述回收电池腔中设置有充电装置，所述充电装置能够为回收的所述亏电电池充电。
6.根据权利要求1所述的一种自动化电池基站的车载电池包更换机构，其特征在于：所述辅助校准机构设置于所述电池包承接台侧面，所述辅助校准机构包括激光位置传感器、横向调整装置和纵向调整装置，以准确定位所述电池腔的亏电电池开口。
7.根据权利要求1所述的一种自动化电池基站的车载电池包更换机构，其特征在于：所述电池腔的内壁由弹簧或者弹性材料组成，所述电池腔内设有至少一块车载电池包。
8.根据权利要求1所述的一种自动化电池基站的车载电池包更换机构，其特征在于：电动汽车的所述电池腔当切换至换电模式时，所述电池腔内亏电电池包的锁止机构打开，以供所述亏电电池包从开口处脱落。
9.基于权利要求1-8中所述的一种自动化电池基站的车载电池包更换机构的更换方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、汽车停放在地沟的标准线范围内，地沟内的千斤顶调节高度并将汽车的前车头翘起，电动汽车切换至换电模式，打开底盘电池腔内亏电电池包的锁止机构和开口；
S2、电池包承接台通过辅助校准机构实现横向和纵向的校准，以对准电池腔的亏电电池包开口并承接亏电电池包；
S3、对位机构检测汽车底盘的电池腔的动力电池包开口位置，控制***控制夹持装置的升降杆，以调整高度和倾斜度，对位装置将动力电池包通过动力电池包开口推入电池腔；
S4、待动力电池将亏电电池推至承接台上，动力电池包上的锁扣与电池腔内的锁止机构啮合，使动力电池包固定到电池腔内。
10.根据权利要求9所述的一种自动化电池基站的车载电池包更换机构的更换方法，其特征在于：待电池承接台承接亏电电池包后，利用滑轨移动至电池基站，通过夹持装置夹持亏电电池并挪至电池基站内回收。
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