CN115009091A - 一种车载储能电池快速更换*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种车载储能电池快速更换***，包括电动汽车、换电坞和安装在电动汽车上的电池装夹件，本发明通过设置包括操作仓以及新电仓和旧电仓的换电坞，使得换电坞整体能够根据汽车驶入入口的位置对基台和承载台的相对位置进行调节，从而迎合电动汽车倒入的位置对其进行承接，解决了现有技术中换电站均针对具有自动泊车功能的电动汽车进行设计，使用时需要依赖自动泊车功能进行进站停靠定位，遇到无自动泊车功能的电动车，车主将车辆精准停入的难度较大，导致后续无法完成精度较高的电池更换操作的问题。通过设置电池装夹件使得装置能够对外部机械供给的车载电池的安装位置在装载前进行微调。
Description
技术领域
本发明应用于车载储能电池更换领域，具体是一种车载储能电池快速更换***。
背景技术
电动车在能源清洁度、使用经济性和维修便捷性上已经超过了现有的燃油车，也因此受到人们的喜爱，普及量正在飞速增加，但电动车依旧受到充电慢、里程焦虑的困扰，因此，如何能够在能源供给速度上做到大幅提升是电动车普及率继续上升甚至取代燃油车的关键技术问题，而电动车换电站也应运而生，很多品牌的换电站也已经投入使用，但现有的换电站存在如下缺陷：均针对具有自动泊车功能的电动汽车进行设计，使用时需要依赖自动泊车功能进行进站停靠定位，遇到无自动泊车功能的电动车，车主将车辆精准停入的难度较大，导致后续无法完成精度较高的电池更换操作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种车载储能电池快速更换***。
为解决上述技术问题，本发明的一种车载储能电池快速更换***，包括电动汽车、换电坞和安装在电动汽车上的电池装夹件，所述电动汽车倒车进入换电坞，该换电坞调节电动汽车至正确换电位置后配合电池装夹件进行电池更换；
所述换电坞包括操作仓以及分别设置在操作仓两侧的新电仓和旧电仓；所述操作仓包括基台和用于承载电动汽车的承载台，该基台和承载台主体均设置在地表高度以下，且基台和承载台工作面与地表平齐，所述基台对称设置在承载台两侧，且承载台可相对基台横向移动调节以及转动；
所述电池装夹件包括矩形储物腔，所述矩形储物腔的四周侧壁内对称开设有多组让位腔，且每组让位腔内均设有可相对矩形储物腔转动的转动件，且转动件转动过程中存在两个状态，第一状态为所述转动件转动收纳于让位腔内，第二状态为所述转动件露出让位腔且其外侧与让位腔中心的距离最长；所述转动件处于所述第二状态时，每组所述转动件均与车载电池侧壁抵接，此时车载电池中心与矩形储物腔中心重合且所述车载电池侧壁分别与矩形储物腔内侧壁对应平行。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述承载台中心开设有圆形让位腔，所述承载台包括基座和转动座，所述基座可相对基台横向移动，所述转动座可相对基座转动，且转动座截面为环形，且其内径与外经的差值大于30cm，所述电动汽车进行电池更换装配时，其四轮均位于转动座上，所述基座横向移动配合转动座转动对电动汽车的电充更换装配位置进行调节。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述承载台两端均设有螺块，所述基台对应螺块设有操作槽，且操作槽内设有由电机驱动的丝杆，丝杆分别与承载台两端的螺块螺纹连接，所述丝杆转动时螺块在其上横向移动带动基座横向移动达到调节承载台横向位置的目的。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述转动座搭设于基座上方，且通过滚珠嵌合使得转动座可相对基座转动，所述基座内腔对称设有两个以上的步进电机，该步进电机与基座固定且其输出轴上连接有摩擦推动轮，所述摩擦推动轮贯穿基座与转动座下表面接触，所述步进电机带动摩擦推动轮转动从而控制转动座在基座上方转动。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述承载台中心开设的圆形让位腔内设有剪叉式升降台，所述新电仓用于储存充满电的可使用电池，且所述新电仓内安装有供给机械臂，其可将储存摆放的可使用电池抓取移动至剪叉式升降台上；所述旧电仓用于储存电动汽车使用过后需要充电的待充电电池并为其充电，且所述旧电仓内安装有抓取机械臂，其可将电动汽车换下的电池抓取移动至旧电仓内进行储存充电。
作为一种可能的实施方式，进一步的，其还包括自动调节模块，所述自动调节模块包括：
支臂，对称安装于操作仓入口两侧，且两组支臂安装高度相等；
红外测距仪，安装于一侧支臂末端，且其红外发射头的照射方向水平垂直于另一侧支臂末端；
MCU，分别与红外测距仪和驱动丝杆的电机信号连接，其用于接收红外测距仪的信号，当有车辆倒入操作仓入口遮挡支臂之间红外测距仪红外发射头的照射信号时红外测距仪的输出数值发生改变，MCU利用接收到红外测距仪的输出数值对应向驱动丝杆的电机发送信号控制其工作带动丝杆转动从而控制承载台的工作位置对车辆进行承接。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述车载电池四周对应矩形储物腔上的转动件设有让位槽，且所述让位槽内对称设有两组滚轮；所述转动件处于所述第二状态时，每组所述转动件均与各自对应的两组滚轮抵接；所述转动件由转动电机驱动转动，所述转动电机安装于矩形储物腔顶部，且转动电机输出轴与转动件连接带动其转动。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述矩形储物腔空腔位置对应的顶部安装有吸附电磁铁，所述车载电池上对应吸附电磁铁的安装位置设有可吸附件。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述车载电池四个边角均开设有螺纹孔，所述矩形储物腔空腔位置对应的顶部贯穿设置有螺纹杆，所述螺纹杆通过轴承与矩形储物腔转动连接，且其一端由第二电机控制转动。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述矩形储物腔两侧对称设有用于配合螺栓安装于电动汽车底部的安装耳。
本发明采用以上技术方案，具有以下有益效果：
本发明通过设置包括操作仓以及新电仓和旧电仓的换电坞，使得换电坞整体能够根据汽车驶入入口的位置对基台和承载台的相对位置进行调节，从而迎合电动汽车倒入的位置对其进行承接，解决了现有技术中换电站均针对具有自动泊车功能的电动汽车进行设计，使用时需要依赖自动泊车功能进行进站停靠定位，遇到无自动泊车功能的电动车，车主将车辆精准停入的难度较大，导致后续无法完成精度较高的电池更换操作的问题。
本发明通过设置电池装夹件使得装置能够对外部机械供给的车载电池的安装位置在装载前进行微调，使得当车辆的安装位置不完全精准吻合时也可进行车载电池的装载更换。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步详细的说明：
图1为本发明换电坞使用状态示意图；
图2为本发明换电坞结构横向剖视图；
图3为本发明换电坞结构纵向剖视图；
图4为本发明电池装夹件纠正状态结构示意图；
图5为本发明电池装夹件未纠正状态结构示意图；
图6为本发明电池装夹件结构正视图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-6所示，本发明提供了一种车载储能电池快速更换***，包括电动汽车1、换电坞2和安装在电动汽车1上的电池装夹件3，所述电动汽车1倒车进入换电坞2，该换电坞2调节电动汽车1至正确换电位置后配合电池装夹件3进行电池更换；
所述换电坞2包括操作仓21以及分别设置在操作仓21两侧的新电仓22和旧电仓23；所述操作仓21包括基台24和用于承载电动汽车1的承载台25，所述承载台25中心开设的圆形让位腔内设有剪叉式升降台211，所述新电仓22用于储存充满电的可使用电池，且所述新电仓22内安装有供给机械臂，其可将储存摆放的可使用电池抓取移动至剪叉式升降台211上；所述旧电仓23用于储存电动汽车1使用过后需要充电的待充电电池并为其充电，且所述旧电仓23内安装有抓取机械臂，其可将电动汽车1换下的电池抓取移动至旧电仓23内进行储存充电。该基台24和承载台25主体均设置在地表高度以下，且基台24和承载台25工作面与地表平齐，所述基台24对称设置在承载台25两侧，且承载台25可相对基台24横向移动调节以及转动；进一步的，所述承载台25中心开设有圆形让位腔，所述承载台25包括基座251和转动座252，所述基座251可相对基台24横向移动，所述转动座252可相对基座251转动，且转动座252截面为环形，且其内径与外经的差值大于30cm，所述电动汽车1进行电池更换装配时，其四轮均位于转动座252上，所述基座251横向移动配合转动座252转动对电动汽车1的电充更换装配位置进行调节。其中所述承载台25两端均设有螺块26，所述基台24对应螺块26设有操作槽27，且操作槽27内设有由电机驱动的丝杆28，丝杆28分别与承载台25两端的螺块26螺纹连接，所述丝杆28转动时螺块26在其上横向移动带动基座251横向移动达到调节承载台25横向位置的目的。
其中，所述转动座252搭设于基座251上方，且通过滚珠嵌合使得转动座252可相对基座251转动，所述基座251内腔对称设有两个以上的步进电机29，该步进电机29与基座251固定且其输出轴上连接有摩擦推动轮210，所述摩擦推动轮210贯穿基座251与转动座252下表面接触，所述步进电机29带动摩擦推动轮210转动从而控制转动座252在基座251上方转动。
进一步的，换电坞2还包括自动调节模块，所述自动调节模块包括：
支臂212，对称安装于操作仓21入口两侧，且两组支臂212安装高度相等；
红外测距仪213，安装于一侧支臂212末端，且其红外发射头的照射方向水平垂直于另一侧支臂212末端；
MCU，分别与红外测距仪213和驱动丝杆28的电机信号连接，其用于接收红外测距仪213的信号，当有车辆倒入操作仓21入口遮挡支臂212之间红外测距仪213红外发射头的照射信号时红外测距仪213的输出数值发生改变，MCU利用接收到红外测距仪213的输出数值对应向驱动丝杆28的电机发送信号控制其工作带动丝杆28转动从而控制承载台25的工作位置对车辆进行承接。
实际工作流程，驾驶者将需要更换电池的电动汽车倒车入库操作，倒车范围确定在两组支臂212安装范围内，此时红外测距仪213的输出数值发生改变，MCU利用接收到红外测距仪213的输出数值确定车辆一侧到红外测距仪的距离，从而确定车辆中心的位置，此时MCU向驱动丝杆28的电机发送信号控制其工作带动丝杆28转动从而控制承载台25横向移动至车辆位置进行承接操作，此时驾驶员继续倒车将车辆四轮移动至转动座252的承载面上完成倒车操作，此时，步进电机29转动带动摩擦推动轮210转动从而控制转动座252在基座251上方转动以达到调节转动座252的承载面上的电动汽车停放角度的目的，调节过程可使用操作者肉眼观察，也可使用安装在操作仓21顶部的图像采集摄像头配合算法进行特征图抓取来判断电动汽车停放角度是否合规，此时剪叉式升降台211升降工作配合新电仓22和旧电仓23中的机械臂承接或供给新旧电池组进行车载储能电池的更换。
所述电池装夹件3包括矩形储物腔31，所述矩形储物腔31的四周侧壁内对称开设有多组让位腔32，且每组让位腔32内均设有可相对矩形储物腔31转动的转动件33，且转动件33转动过程中存在两个状态，第一状态为所述转动件33转动收纳于让位腔32内，第二状态为所述转动件33露出让位腔32且其外侧与让位腔32中心的距离最长；所述转动件33处于所述第二状态时，每组所述转动件33均与车载电池4侧壁抵接，此时车载电池4中心与矩形储物腔31中心重合且所述车载电池4侧壁分别与矩形储物腔31内侧壁对应平行。所述矩形储物腔31两侧对称设有用于配合螺栓安装于电动汽车1底部的安装耳37。其中，转动件优选为截面为半圆形的转动柱块。
所述车载电池4四周对应矩形储物腔31上的转动件33设有让位槽41，且所述让位槽41内对称设有两组滚轮；所述转动件33处于所述第二状态时，每组所述转动件33均与各自对应的两组滚轮抵接；所述转动件33由转动电机42驱动转动，所述转动电机42安装于矩形储物腔31顶部，且转动电机42输出轴与转动件33连接带动其转动。
其中，所述矩形储物腔31空腔位置对应的顶部安装有吸附电磁铁34，所述车载电池4上对应吸附电磁铁34的安装位置设有可吸附件43，例如金属块、磁块或电磁设备。所述车载电池4四个边角均开设有螺纹孔44，所述矩形储物腔31空腔位置对应的顶部贯穿设置有螺纹杆35，所述螺纹杆35通过轴承与矩形储物腔31转动连接，且其一端由第二电机36控制转动。
实际工作流程，车载电池4由外部机械臂或剪叉式升降台进行抬升供给，当电池装夹件3中心位置与车载电池4中心位置未完全重合时，本方案能够进行纠正后装夹，车载电池4由外部机械臂或剪叉式升降台抬升至矩形储物腔31内，此时车载电池4仍位于外部机械臂或剪叉式升降台上处于可水平转动状态，转动电机42驱动转动件33转动，使其转动至上述的第二状态，转动过程中转出的转动件33与让位槽41内的两组滚轮接触从而推动车载电池4进行转动调节其角度，使其达到每组所述转动件33均与车载电池4侧壁抵接，此时车载电池4中心与矩形储物腔31中心重合且所述车载电池4侧壁分别与矩形储物腔31内侧壁对应平行的第二状态完成水平角度的调节，此时控制吸附电磁铁34通电对应吸附可吸附件43从而将车载电池4预固定于矩形储物腔31内，且此时螺纹孔44抵接在螺纹杆35末端，控制第二电机36转动带动螺纹杆35转动从而与螺纹孔44螺纹配合拉动车载电池4向上移动将其固定于螺纹杆35上完成车载电池的更换装载。
以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种车载储能电池快速更换***，包括电动汽车、换电坞和安装在电动汽车上的电池装夹件，其特征在于：所述电动汽车倒车进入换电坞，该换电坞调节电动汽车至正确换电位置后配合电池装夹件进行电池更换；
所述换电坞包括操作仓以及分别设置在操作仓两侧的新电仓和旧电仓；所述操作仓包括基台和用于承载电动汽车的承载台，该基台和承载台主体均设置在地表高度以下，且基台和承载台工作面与地表平齐，所述基台对称设置在承载台两侧，且承载台可相对基台横向移动调节以及转动；
所述电池装夹件包括矩形储物腔，所述矩形储物腔的四周侧壁内对称开设有多组让位腔，且每组让位腔内均设有可相对矩形储物腔转动的转动件，且转动件转动过程中存在两个状态，第一状态为所述转动件转动收纳于让位腔内，第二状态为所述转动件露出让位腔且其外侧与让位腔中心的距离最长；所述转动件处于所述第二状态时，每组所述转动件均与车载电池侧壁抵接，此时车载电池中心与矩形储物腔中心重合且所述车载电池侧壁分别与矩形储物腔内侧壁对应平行。
2.根据权利要求1所述的一种车载储能电池快速更换***，其特征在于：所述承载台中心开设有圆形让位腔，所述承载台包括基座和转动座，所述基座可相对基台横向移动，所述转动座可相对基座转动，且转动座截面为环形，且其内径与外经的差值大于30cm，所述电动汽车进行电池更换装配时，其四轮均位于转动座上，所述基座横向移动配合转动座转动对电动汽车的电充更换装配位置进行调节。
3.根据权利要求2所述的一种车载储能电池快速更换***，其特征在于：所述承载台两端均设有螺块，所述基台对应螺块设有操作槽，且操作槽内设有由电机驱动的丝杆，丝杆分别与承载台两端的螺块螺纹连接，所述丝杆转动时螺块在其上横向移动带动基座横向移动达到调节承载台横向位置的目的。
4.根据权利要求3所述的一种车载储能电池快速更换***，其特征在于：所述转动座搭设于基座上方，且通过滚珠嵌合使得转动座可相对基座转动，所述基座内腔对称设有两个以上的步进电机，该步进电机与基座固定且其输出轴上连接有摩擦推动轮，所述摩擦推动轮贯穿基座与转动座下表面接触，所述步进电机带动摩擦推动轮转动从而控制转动座在基座上方转动。
5.根据权利要求4所述的一种车载储能电池快速更换***，其特征在于：所述承载台中心开设的圆形让位腔内设有剪叉式升降台，所述新电仓用于储存充满电的可使用电池，且所述新电仓内安装有供给机械臂，其可将储存摆放的可使用电池抓取移动至剪叉式升降台上；所述旧电仓用于储存电动汽车使用过后需要充电的待充电电池并为其充电，且所述旧电仓内安装有抓取机械臂，其可将电动汽车换下的电池抓取移动至旧电仓内进行储存充电。
6.根据权利要求5所述的一种车载储能电池快速更换***，其特征在于：其还包括自动调节模块，所述自动调节模块包括：
支臂，对称安装于操作仓入口两侧，且两组支臂安装高度相等；
红外测距仪，安装于一侧支臂末端，且其红外发射头的照射方向水平垂直于另一侧支臂末端；
MCU，分别与红外测距仪和驱动丝杆的电机信号连接，其用于接收红外测距仪的信号，当有车辆倒入操作仓入口遮挡支臂之间红外测距仪红外发射头的照射信号时红外测距仪的输出数值发生改变，MCU利用接收到红外测距仪的输出数值对应向驱动丝杆的电机发送信号控制其工作带动丝杆转动从而控制承载台的工作位置对车辆进行承接。
7.根据权利要求1所述的一种车载储能电池快速更换***，其特征在于：所述车载电池四周对应矩形储物腔上的转动件设有让位槽，且所述让位槽内对称设有两组滚轮；所述转动件处于所述第二状态时，每组所述转动件均与各自对应的两组滚轮抵接；所述转动件由转动电机驱动转动，所述转动电机安装于矩形储物腔顶部，且转动电机输出轴与转动件连接带动其转动。
8.根据权利要求7所述的一种车载储能电池快速更换***，其特征在于：所述矩形储物腔空腔位置对应的顶部安装有吸附电磁铁，所述车载电池上对应吸附电磁铁的安装位置设有可吸附件。
9.根据权利要求7所述的一种车载储能电池快速更换***，其特征在于：所述车载电池四个边角均开设有螺纹孔，所述矩形储物腔空腔位置对应的顶部贯穿设置有螺纹杆，所述螺纹杆通过轴承与矩形储物腔转动连接，且其一端由第二电机控制转动。
10.根据权利要求7所述的一种车载储能电池快速更换***，其特征在于：所述矩形储物腔两侧对称设有用于配合螺栓安装于电动汽车底部的安装耳。
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