CN112895972B - 电动汽车电池充换电站电池移栽小车 - Google Patents

电动汽车电池充换电站电池移栽小车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车电池充换电站电池移栽小车，包括从上到下依次连接的电池解锁平台、浮动定位机构和小车行走顶升机构；所述浮动定位机构包括浮动平台，所述浮动平台上端设有横向滑移机构和纵向滑移机构，所述浮动平台通过横向滑移机构与电池解锁平台横向滑移，通过纵向滑移机构与电池解锁平台纵向滑移；所述小车行走顶升机构包括与小车横移轨道滑动配合的小车行走机构，所述小车行走机构上通过小车纵向调位机构连接有用于顶升浮动定位机构的电池顶升机构。本发明集小车行走、电池顶升、横向调位以及浮动定位于一体，提高了定位精度和更换电池的效率。

Description

电动汽车电池充换电站电池移栽小车
技术领域
本发明涉及电动汽车充电技术领域，具体地指一种电动汽车电池充换电站电池移栽小车。
背景技术
目前电动汽车的电池充电普遍采用快速充电桩进行充电，但是无论怎么缩短快速充电时间，仍然很难达到燃油车即充即走的要求，采用充电桩既耗时又过于占用土地。电池充换电站作为一种新型的电池充电解决方案，具有空间利用率高、耗时短的特点。现有的电池充换电站主要采用底盘换电方式，即将位于汽车底盘下方的动力电池从下方取出，移动至电池存储仓充电，然后从电池存储仓取出满电电池，移动至汽车底部并安装。
中国专利CN102795204B公开了一种电动汽车底盘充换电站，该充换电站包括汽车对中装置、电池升降更换装置、轨道式巷道堆垛机、电池存放架、电池搬运装置一电池充电装置。利用轨道式航道堆垛机的移动是电池搬运装置在电池升降更换装置、轨道式航道堆垛机及电池存放架之间行走，使得不需要输送线即可完成电池的运输。
但是，上述充换电站在取出空电电池以及安装满电电池时需要电池升降更换装置与电池定位，然后轨道式巷道堆垛机与电池升降更换装置对接，再驱动电池搬运装置进行搬运电池，整个过程需要多个机构的配合、过程比较繁琐，且包括了多次定位和对接，无法保证定位精度。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种电动汽车电池充换电站电池移栽小车，该小车集小车行走、电池顶升、纵向调位以及浮动定位于一体，提高了定位精度和更换电池的效率。
为实现上述目的，本发明提供一种电动汽车电池充换电站电池移栽小车，包括从上到下依次连接的电池解锁平台、浮动定位机构和小车行走顶升机构；所述浮动定位机构包括浮动平台，所述浮动平台上端设有横向滑移机构和纵向滑移机构，所述浮动平台通过横向滑移机构与电池解锁平台横向滑移，通过纵向滑移机构与电池解锁平台纵向滑移；所述小车行走顶升机构包括与小车横移轨道滑动配合的小车行走机构、以及用于顶升浮动定位机构的电池顶升机构，所述小车行走机构与电池顶升机构之间还连接有小车纵向调位机构。
进一步地，所述浮动平台与电池解锁平台之间设有滑块连接座，所述横向滑移机构包括固定在滑块连接座上的横向滑块和固定在浮动平台上端的横向滑轨，所述横向滑轨与横向滑块滑动配合；所述纵向滑移机构包括固定在滑块连接座上的纵向滑块和固定在电池解锁平台下端的纵向滑轨，所述纵向滑块与所述纵向滑轨滑动配合。
进一步地，所述浮动平台上位于滑块连接座横向两侧设有横向滑块限位块，所述电池解锁平台下端位于滑块连接座纵向两侧设有纵向滑块限位块。
进一步地，所述滑块连接座上固定设有横向销轴，所述横向销轴上套设有横向复位弹簧，所述浮动平台上固定设有横向销轴导向座和横向到位报警器，所述横向销轴与横向销轴导向座孔轴滑移配合。
进一步地，所述滑块连接座上还固定设有纵向销轴，所述纵向销轴上套设有纵向复位弹簧，所述电池解锁平台下端固定设有纵向销轴导向座和纵向到位报警器，所述纵向销轴与纵向销轴导向座孔轴滑移配合。
进一步地，所述浮动平台上端面固定连接有滚珠固定座，所述滚珠固定座上设有万向滚珠。
进一步地，所述电池解锁平台包括电池承载平台、所述电池承载平台上在横向、纵向和竖直方向分别设有电池到位开关，所述电池承载平台上还设有驱动电池解锁机构旋转的旋转驱动机构。
进一步地，旋转驱动机构包括电池解锁气缸和解锁机构固定座，所述电池解锁气缸水平设置，其活塞杆端部连接有齿条，所述解锁机构固定座通过解锁转轴与电池解锁机构转动配合，所述解锁转轴上固接有齿轮，所述齿轮与齿条啮合。
进一步地，所述小车行走机构包括小车底座和固定于地面的小车驱动电机，所述小车驱动电机通过拖链与小车底座连接，所述小车底座上固定连接有行走滚轮，所述行走滚轮与小车横移轨道滚动配合。
进一步地，电池顶升机构为第二剪式顶升机构，第二剪式顶升机构上端与浮动定位机构固定连接；所述小车纵向调位机构包括均固定在小车底座上的纵向调位气缸和纵向调位滑轨，所述纵向调位气缸的活塞杆端部与设置在第二剪式顶升机构下端的纵向调位滑块滑动配合。
本发明还提供一种基于上述电动汽车电池充换电站电池移栽小车的控制方法，包括电池解锁控制方法，当车辆定位顶升完成后，控制小车行走机构横向平移至车辆正下方的预定位置，根据电池位置调节小车的纵向位置，使电池解锁机构与电池上的锁止装置竖向对准，控制电池顶升机构带动浮动定位机构和电池解锁平台竖向顶升，当电池到位开关提示报警时完成顶升，控制旋转驱动机构带动电池解锁机构旋转，当空电电池与车身完全脱离后，控制电池顶升机构带动空电电池下降至预定高度，控制小车行走机构横移至电池充电仓。
本发明的有益效果：集多功能于一体，提高了定位精度和更换电池的效率。本发明的电池移栽小车可以实现小车行走、电池顶升、纵向调位、浮动定位以及电池解锁等多种功能，这样提高了更换电池的效率，小车纵向调位机构与浮动定位机构联合起来可以提高电池解锁机构与电池的定位精度。
附图说明
图1为电池移栽小车的轴侧图。
图2为电池移栽小车的主视图。
图3为浮动定位机构的轴测图。
图4为图3中的A处局部放大图。
图5为电池解锁平台的轴测图。
图6为旋转驱动机构和电池解锁机构的轴测图。
图中各部件标号如下：小车行走顶升机构210、小车底座211、行走滚轮212、拖链214、第二剪式顶升机构215、浮动定位机构220、浮动平台2201、万向滚珠2202、滚珠固定座2203、滑块连接座2204、横向滑块2205、横向滑轨2206、横向滑块限位块2207、横向销轴2208、横向复位弹簧2209、横向销轴导向座2210、横向到位报警器2211、纵向滑块2212、纵向滑轨2213、纵向滑块限位块2214、纵向销轴2215、纵向复位弹簧2216、纵向销轴导向座2217、纵向到位报警器2218、电池解锁平台230、电池承载平台231、电池到位开关232、电池解锁气缸233、齿条234、齿轮235、电池解锁机构236、解锁机构固定座237、解锁转轴238、小车纵向调位机构240、纵向调位气缸241、纵向调位滑块242、纵向调位滑轨243。
具体实施方式
下面具体实施方式用于对本发明的权利要求技术方案作进一步的详细说明，便于本领域的技术人员更清楚地了解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下面具体的实施例。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。
如图1～6所示，一种电动汽车电池充换电站电池移栽小车，包括从上到下依次连接的电池解锁平台230、浮动定位机构220和小车行走顶升机构210；浮动定位机构220包括浮动平台2201，浮动平台2201上端设有横向滑移机构和纵向滑移机构，浮动平台2201通过横向滑移机构与电池解锁平台230横向滑移，浮动平台2201通过纵向滑移机构与电池解锁平台230纵向滑移，当电池解锁平台230与电池上的锁止装置存在一定定位误差时，电池解锁平台230可以在纵向和横向上自动平移使得与电池上的锁止装置完全对准；小车行走顶升机构210包括与小车横移轨道500滑动配合的小车行走机构，小车行走机构上通过小车纵向调位机构240连接有用于顶升浮动定位机构220的电池顶升机构。这样，电池移栽小车可以实现小车行走、电池顶升、小车纵向调位、小车与电池之间的浮动定位以及电池解锁等多种功能，这样提高了更换电池的效率，小车纵向调位机构与浮动定位机构联合起来可以提高电池解锁机构与电池的定位精度。
本实施例中，电池解锁平台230包括电池承载平台231、电池承载平台231上在横向、纵向和竖直方向分别设有电池到位开关232，电池承载平台231上还设有驱动电池解锁机构226旋转的旋转驱动机构。旋转驱动机构包括电池解锁气缸233和解锁机构固定座237，电池解锁气缸233水平设置，其活塞杆端部连接有齿条234，解锁机构固定座237通过解锁转轴238与电池解锁机构226转动配合，解锁转轴238上固接有齿轮235，齿轮235与齿条234啮合。这样，当小车横向移动到位之后，电池顶升机构顶升电池解锁平台上升，当到达预定位置时，电池触发电池到位开关，此时电池解锁气缸驱动齿条移动，带动齿轮旋转，从而驱动电池解锁机构旋转，实现电池解锁机构与电池上的锁止装置的解锁过程。
本实施例中，浮动平台2201与电池解锁平台230之间设有滑块连接座2204，横向滑移机构包括固定在滑块连接座2204上的横向滑块2205和固定在浮动平台2201上端的横向滑轨2206，横向滑轨2206与横向滑块2205滑动配合；纵向滑移机构包括固定在滑块连接座2204上的纵向滑块2212和固定在电池解锁平台230下端的纵向滑轨2213，纵向滑块2212与纵向滑轨2213滑动配合。这样，当电池解锁机构与电池上的锁止装置存在定位误差时，在电池顶升机构的顶升作用下，电池解锁机构与电池上的锁止装置抵接受到锁止装置的约束力，然后电池解锁平台整体相对浮动定位机构自动平移至完全定位位置，使电池解锁机构完全与电池上的锁止装置定位，大大提高了定位精度。
本实施例中，浮动平台2201上位于滑块连接座2204横向两侧设有横向滑块限位块2207，电池解锁平台230下端位于滑块连接座2204纵向两侧设有纵向滑块限位块2214。这样，电池解锁平台相对浮动定位机构的移动具有一定限制范围，防止电池解锁平台平移量过大而超出了电池解锁机构与电池上的锁止装置的最大允许定位误差。
本实施例中，滑块连接座2204上固定设有横向销轴2208，横向销轴2208上套设有横向复位弹簧2209，浮动平台2201上固定设有横向销轴导向座2210和横向到位报警器2211，横向销轴2208与横向销轴导向座2210孔轴滑移配合。滑块连接座2204上还固定设有纵向销轴2215，纵向销轴2215上套设有纵向复位弹簧2216，电池解锁平台230下端固定设有纵向销轴导向座2217和纵向到位报警器2218，纵向销轴2215与纵向销轴导向座2217孔轴滑移配合。这样，当电池解锁机构与电池上的锁止装置的定位误差达到最大允许误差时，横线销轴和纵向销轴会触发横向到位报警器和纵向到位报警器，通过警示来重新调节电池解锁机构的横向位置和纵向位置，当电池解锁机构与电池上的锁止装置脱开后，在横向复位弹簧和纵向复位弹簧的回复力作用下，电池解锁平台相对浮动定位机构回到原始位置，有利于下一次电池解锁机构与电池的定位。
本实施例中，浮动平台2201上端面固定连接有滚珠固定座2203，滚珠固定座2203上设有万向滚珠2202。这样，有利于电池解锁平台相对浮动平台进行任意方向的滑移，并且起到了支撑电池解锁平台的作用，提高稳定性。
本实施例中，小车行走机构包括小车底座211和固定于地面的小车驱动电机，小车驱动电机通过拖链214与小车底座211连接，小车底座211上固定连接有行走滚轮212，行走滚轮212与小车横移轨道500滚动配合。这样，电池移栽小车在小车驱动电机的作用下在小车横移轨道上横向移动，往返于电池充电仓与车辆定位平台之间。
本实施例中，电池顶升机构为第二剪式顶升机构215，第二剪式顶升机构215上端与浮动定位机构220固定连接；小车纵向调位机构240包括均固定在小车底座211上的纵向调位气缸241和纵向调位滑轨243，纵向调位气缸241的活塞杆端部与设置在第二剪式顶升机构215下端的纵向调位滑块242滑动配合。这样，当电池在车辆底盘上的装配位置因为车型的不同而发生改变时，由于小车横移轨道的位置无法改变，电池移栽小车在顶升电池解锁机构之前的位置需要作出适应性调节，其横向位置可以通过小车行走机构进行横向移动，而纵向位置可以通过小车纵向调位机构驱动第二剪式顶升机构、浮动定位机构以及电池解锁机构整体相对小车底座纵向移动，因此可以适用于不同车型的电池安装位置。
本发明的电池移栽小车的控制过程如下：
当车辆定位顶升完成后，电池移栽小车横向移动至车辆正下方的横向预定位置，根据该车型电池的装配位置调节第二剪式顶升机构、浮动定位机构以及电池解锁机构的纵向位置，第二剪式顶升机构顶升浮动定位机构以及电池解锁机构，电池解锁机构当到达预定位置时，空电电池触发电池到位开关，此时电池解锁气缸驱动齿条移动，带动齿轮旋转，从而驱动电池解锁机构旋转，实现电池解锁机构与空电电池上的锁止装置的解锁过程，空电电池解锁完成之后落在电池承载平台上，然后第二剪式顶升机构带动浮动定位机构以及电池解锁机构下降至原始高度，整个电池移栽小车在小车横移轨道上横向移动至电池充电仓，安装满电电池的过程与上述一致。

Claims (7)

1.一种电动汽车电池充换电站电池移栽小车，其特征在于：包括从上到下依次连接的电池解锁平台(230)、浮动定位机构(220)和小车行走顶升机构(210)；
所述浮动定位机构(220)包括浮动平台(2201)，所述浮动平台(2201)上端设有横向滑移机构和纵向滑移机构，所述浮动平台(2201)通过横向滑移机构与电池解锁平台(230)横向滑移，通过纵向滑移机构与电池解锁平台(230)纵向滑移；
所述小车行走顶升机构(210)包括与小车横移轨道滑动配合的小车行走机构、以及用于顶升浮动定位机构(220)的电池顶升机构，所述小车行走机构与电池顶升机构之间还连接有小车纵向调位机构(240)；
所述浮动平台(2201)与电池解锁平台(230)之间设有滑块连接座(2204)，所述横向滑移机构包括固定在滑块连接座(2204)上的横向滑块(2205)和固定在浮动平台(2201)上端的横向滑轨(2206)，所述横向滑轨(2206)与横向滑块(2205)滑动配合；所述纵向滑移机构包括固定在滑块连接座(2204)上的纵向滑块(2212)和固定在电池解锁平台(230)下端的纵向滑轨(2213)，所述纵向滑块(2212)与所述纵向滑轨(2213)滑动配合；
所述滑块连接座(2204)上固定设有横向销轴(2208)，所述横向销轴(2208)上套设有横向复位弹簧(2209)，所述浮动平台(2201)上固定设有横向销轴导向座(2210)和横向到位报警器(2211)，所述横向销轴(2208)与横向销轴导向座(2210)孔轴滑移配合；
所述滑块连接座(2204)上还固定设有纵向销轴(2215)，所述纵向销轴(2215)上套设有纵向复位弹簧(2216)，所述电池解锁平台(230)下端固定设有纵向销轴导向座(2217)和纵向到位报警器(2218)，所述纵向销轴(2215)与纵向销轴导向座(2217)孔轴滑移配合。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电池充换电站电池移栽小车，其特征在于：所述浮动平台(2201)上位于滑块连接座(2204)横向两侧设有横向滑块限位块(2207)，所述电池解锁平台(230)下端位于滑块连接座(2204)纵向两侧设有纵向滑块限位块(2214)。
3.根据权利要求1所述的电动汽车电池充换电站电池移栽小车，其特征在于：所述浮动平台(2201)上端面固定连接有滚珠固定座(2203)，所述滚珠固定座(2203)上设有万向滚珠(2202)。
4.根据权利要求1所述的电动汽车电池充换电站电池移栽小车，其特征在于：所述电池解锁平台(230)包括电池承载平台(231)、所述电池承载平台(231)上在横向、纵向和竖直方向分别设有电池到位开关(232)，所述电池承载平台(231)上还设有驱动电池解锁机构(226)旋转的旋转驱动机构。
5.根据权利要求4所述的电动汽车电池充换电站电池移栽小车，其特征在于：旋转驱动机构包括电池解锁气缸(233)和解锁机构固定座(237)，所述电池解锁气缸(233)水平设置，其活塞杆端部连接有齿条(234)，所述解锁机构固定座(237)通过解锁转轴(238)与电池解锁机构(226)转动配合，所述解锁转轴(238)上固接有齿轮(235)，所述齿轮(235)与齿条(234)啮合。
6.根据权利要求1所述的电动汽车电池充换电站电池移栽小车，其特征在于：所述小车行走机构包括小车底座(211)和固定于地面的小车驱动电机，所述小车驱动电机通过拖链(214)与小车底座(211)连接，所述小车底座(211)上固定连接有行走滚轮(212)，所述行走滚轮(212)与小车横移轨道滚动配合。
7.根据权利要求6所述的电动汽车电池充换电站电池移栽小车，其特征在于：电池顶升机构为第二剪式顶升机构(215)，第二剪式顶升机构(215)上端与浮动定位机构(220)固定连接；所述小车纵向调位机构(240)包括均固定在小车底座(211)上的纵向调位气缸(241)和纵向调位滑轨(243)，所述纵向调位气缸(241)的活塞杆端部与设置在第二剪式顶升机构(215)下端的纵向调位滑块(242)滑动配合。
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