CN216636211U - 基于电动车车辆的亏电电池及满电电池交换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型基于电动车车辆的亏电电池及满电电池交换装置，包括电池自动提取运送单元和电池自动解锁、拆卸和安装、锁定单元；本实用新型主要解决电动汽车换电的车辆满电电池自动提取、运送、供给，以及亏电电池接收、运送、入库的的问题；本实用新型的由于实现了自动化，使满电电池自动提取、运送、供给，以及亏电电池接收、运送、入库的工作变得非常的轻松，由于机械手能左右滑动，以及可以在不同的位置、高度随意定位，电池存储、充电装置能有效容量得到大幅度提高，换电速度也得到大幅度提升；大大提高了换电效率。

Description

基于电动车车辆的亏电电池及满电电池交换装置

技术领域

本实用新型属于电动汽车领域，具体地涉及车辆满电电池自动提取、运送、供给，以及亏电电池接收、运送、入库的设备。

背景技术

随着电动汽车的大量推广，以及电动汽车充电过程耗长；如何快速有效地为电动汽车提供电能补给成为车主迫切关注的问题。这样电池更换就倍受关注了。

而电池更换目前市场上基本上是一车一电，一电一站，造成了大量的资源浪废，严重影响了换电行业的发展。如果实现了一个换电站可对多款车型换电，这个困境也就迎刃而解了。

电池更换方案通常需要在专门的电动汽车换电站内进行。在换电过程中换电小车准确地将电动汽车上的亏电电池卸下，并将满电电池更换至电动汽车上。这个过程中，电池的提取、运送、供给及接收、运送、入库尤为重要。

发明内容

本实用新型提供一种基于电动车车辆的亏电电池及满电电池交换装置。

本实用新型的技术方案是：

基于电动车车辆的亏电电池及满电电池交换装置，包括电池自动提取运送装置、电动车车辆电池自动解锁、拆卸和安装、锁定的装置、亏电电池及满电电池交换装置、电池包存储及充电管理装置；

电池自动提取运送装置用于电池自动提取、运送；

电动车车辆电池自动解锁、拆卸和安装、锁定的装置还包括对于待换电车辆的电池的自动解锁、拆卸和安装、锁定；

亏电电池及满电电池交换装置用于与电动车车辆电池自动解锁、拆卸和安装、锁定的装置、电池自动提取运送装置实现亏电电池与满电电池交换；

电池包存储及充电管理装置用于电池充电和存放电池；

电池自动解锁、拆卸和安装、锁定装置，包括解锁装置、升降装置二和行走装置；

解锁装置包括解锁装置安装在升降装置的蜗轮传动的螺杆升降装置上；

升降装置安装在行走装置上；

行走装置带动整机前后移动实现电池移送与交换；

升降装置带动解锁装置上下运动，实现电池接收与交换；

解锁装置通过对车辆亏电电池解锁、拆卸，以及满电电池进行安装、锁定，实现车辆换电过程；

电池自动提取运送装置，包括四柱式机架、行走装置、钢珠式四柱升螺杆、机械手、顶部导向装置、升降传动装置、控制***；

其中，行走装置、钢珠式四柱升螺杆、机械手、顶部导向装置、升降传动装置、控制***全部安装在四柱式机架上，机械手安装在升降螺杆上；

行走装置和顶部导向装置实现运送装置的行走功能；

行走装置设置于四柱式机架的后下端；

钢珠式四柱升螺杆和升降传动装置分别置于四柱式机架框架内下部和上部并实现机械手高度调节和定位；

控制***控制整机设定存储竖格电池位置停止，由伺服电机一刹车装置及蜗轮减速机自锁功能的双重作用下，实现整机精确定位；

两组平行分布的机械手分别与伺服电机一、伺服电机二、伺服电机三和伺服电机四控制***相配合，实现取电、满电电池运送和亏电电池接收、亏电电池运送功能。

进一步地，上述钢珠式四柱升螺杆由升降螺杆下支承轴承、升降螺杆、升降螺母、机械手、机械手传动装置、螺轮式升降传动装置、锥齿轮传动及动力分配装置和伺服电机二；

其中四个升降螺杆分别经升降螺杆下支承轴承安装在底横梁上，两个机械手和机械手传动装置安装于的纵梁上；纵梁套装在四个升降螺杆上；

钢珠式四柱升螺杆在升降传动装置带动下旋转，通过调节伺服电机二的转向实现升降传动装置的上升和下降，上升或下降到设定高度时，升降传动装置停止；

伺服电机一带动蜗轮减速机旋转，蜗轮减速机带动齿轮组旋转，齿轮组在齿条上转动时带动机架及整机沿齿条方向作直线运动，通过调节带伺服电机的正反转来实现整机正向及反向直线运动。

进一步地，上述两组平行分布的机械手，在伺服电机二的带动下可向左及向右运动，在设定的位置停止，在伺服电机二的刹车功能作用下，实现精确定位，在提取电池的同时，确保电池落位准确，升降传动装置带动升降螺杆转动使机械手上升到离开电池存储仓电池托架时停止，同时机械手回到起始原点时停止，取电过程完成；

伺服电机二带动蜗轮减速机旋转，蜗轮减速机带动齿轮组旋转，齿轮组在齿条上转动时带动机架及整机沿齿条方向作直线运动，通过调节带伺服电机二的正反转来实现整机正向及反向直线运动；

控制***控制整机在电池的设定中转平台位置时停止，两组平行分布的机械手，在伺服电机二的带动下向中转平台方向运动，在设定的位置停止，中转平台接收电池，满电电池运送过程完成；

升降传动装置带动升降螺杆转动使机械手下降到设定位置时停止，并接收亏电电池，同时机械手回到起始原点时停止，亏电电池接收过程完成；

伺服电机二带动蜗轮减速机旋转，蜗轮减速机带动齿轮组旋转，齿轮组在齿条上转动时带动机架及整机沿齿条方向作直线运动，通过调节带伺服电机的正反转来实现整机正向及反向直线运动；

控制***控制整机在电池的设定电池存储仓空闲位置时停止，两组平行分布的机械手，在伺服电机的带动下向电池存储仓方向运动，在设定的位置停止，升降传动装轩带动升降螺杆转动使机械手下降到亏电电池完全放置在电池存储仓电池托架时停止，同时机械手回到起始原点时停止，亏电电池运送及入库过程完成。

进一步地，上述解锁装置包括解锁装置安装板、锁固装置拔杆、锁定销顶杆、定位锥销和锁固装置拔杆驱动电缸；

解锁装置在升降装置带动下，向上运动到一定高度时，锁定销顶杆顶动车辆上电池锁固架内的锁定销，解除锁定销对车辆上电池锁固架内的锁固滑条的锁定，锁固装置拔杆在锁固装置拔杆驱动电缸的作用下推动车辆上电池锁固架内的锁固滑条向解锁方向运动，解除车辆上电池锁固架内的锁固滑条对电池的锁固，此时，解锁装置在升降装置带动下，向下运动，带动电池离开车辆，电池解锁、拆卸过程完成；

已装上满电电池的解锁装置，在升降装置带动下，向上运动到一定高度时，电池进入车辆上的电池锁固架内，同时锁定销顶杆顶动车辆上电池锁固架内的锁定销，解除锁定销对车辆上电池锁固架内的锁固滑条的锁定，锁固装置拔杆在锁固装置拔杆驱动电缸的作用下推动车辆上电池锁固架内的锁固滑条向锁固方向运动，车辆上电池锁固架内的锁固滑条对电池进行锁固，此时，解锁装置，在升降装置带动下，向下运动，离开车辆，电池安装、锁定过程完成。

进一步地，上述升降装置一包括蜗轮传动的螺杆升降装置、传动轴、联轴器、锥形齿轮传动装置、伺服电机四和升降装置安装板；

升降装置一，采用伺服电机四驱动，通过三组锥形齿轮传动装置进行动力分配，实现一台伺服电机四同时带动四台螺杆升降装置，实现升降装置的同步；采用蜗轮传动带动螺杆升降，蜗轮传动与螺杆同时具备自锁功能，伺服电机四具有刹车功能。

进一步地，上述亏电电池及满电电池交换装置包括轴承、下支承板、升降螺杆三、升降螺母三、中转托板、上支承板、蜗轮升降机、伺服电机六和换向器；

下支承板、上支承板和上部的横梁构成电池自动转换装置的支撑部，

其中四个升降螺杆三分别经轴承安装在上支承板和下支承板上，前后两个中转托板分别安装在前后两组升降螺杆三上；蜗轮升降机通过三组锥形齿轮传动装置进行动力分配，实现一台伺服电机四同时带动四台螺杆升降装置，实现升降装置的同步；采用蜗轮传动带动螺杆升降，蜗轮传动与螺杆同时具备自锁功能，伺服电机四具有刹车功能。

本实用新型的有益效果是：

电池自动提取运送装置、电动车车辆电池自动解锁、拆卸和安装、锁定的装置、亏电电池及满电电池交换装置相配合，实现取电、满电电池运送、亏电电池接收、亏电电池运送功能，大大提高了换电效率。

附图说明

图1是本实用新型是一种纯电动乘用车底盘换电***的结构示意图；

图2是本实用新型基于电动汽车换电的电池自动提取运送装置的结构示意图；

图3是实用新型基于电动汽车换电的电池自动提取运送装置的四柱式机架的结构示意图；

图4是实用新型基于电动汽车换电的电池自动提取运送装置的钢珠式四柱升螺杆的结构示意图；

图5是实用新型基于电动汽车换电的电池自动提取运送装置的行走装置的结构示意图；

图6是本实用新型的电动车车辆电池自动解锁、拆卸和安装、锁定的装置的结构示意图；

图7 是本实用新型的的解锁装置一结构示意图;

图8 是本实用新型的的解锁装置二结构示意图；

图9 是本实用新型的的升降装置二结构示意图；

图10是本实用新型的的行走装置结构示意图；

图11是本实用新型的的解锁装置对应的电池锁定总成结构示意图；

图 12是本实用新型的的电池自动转换装置结构示意图；

图13是本实用新型的的电池包存储及充电管理装置结构示意图；

图14是本实用新型的的电池自动提取运送***流程结构示意图；

其中附图中：1-电池自动提取运送装置；2-自动调接定位装置；3-电动车车辆电池自动解锁、拆卸和安装、锁定的装置；4-电池包存储及充电管理装置；5-电池包存储及充电管理装置；6-消防及安全控制装置；7-充电控制装置；8-换电控制装置；

11-四柱式机架；12-行走装置；13-钢珠式四柱升螺杆；14-机械手；15-顶部导轨；16-升降传动装置；17-控制***；

1101-底纵梁 ；1102-底横梁；1103-立柱；1104-顶纵梁；1105-升降机安装支座；1106-上导向装置；

1201-升降螺杆下支承轴承；1202-升降螺母一；1203-升降螺杆一；1204-机械手；1205-机械手传动装置（含伺服电机三）；1206-螺轮式升降传动装置；1207-锥齿轮传动及动力分配装置；1208-伺服电机二；

1301-齿条； 1302-齿轮；1303-行走装置安装板；1304-减速机；1305-伺服电机一;

31-解锁装置；32-升降装置二；33-行走装置；

3101-解锁装置安装板；3102-锁固装置拔杆；3103-锁定销顶杆；3104-定位锥销；3105-锁固装置拔杆驱动电缸；

3201-蜗轮传动的螺杆升降装置；3202-传动轴；3203-联轴器；3204-齿形齿轮传动装置；3205-伺服电机四；3206-升降装置安装板；

3301-行走轮；3302-齿条；3303-行走装置安装板； 3304-齿轮； 3305-减速机；3306-伺服电机五；

3601-锁定销；3602-解锁滑条；3603-定位锥销支座；

41-轴承；42-下支承板；43-升降螺杆三；44-升降螺母三；45-中转托板；46-上支承板；47-蜗轮长降机；48-伺服电机六；49-换向器；

51-立柱；52-横向支梁；53-纵向支梁；54-电池托板；55-电池限位块；56-横向拉梁；57-横向拉梁联接件；58-充电插头总成。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

现有技术的换电步骤有：

1 车、站鉴权识别不同车辆，不同车型，不同企业的车辆寻找及匹配共享换电站。即进入共享换电站前，站端和车辆互相识别，交互握手的整个过程。

2 车辆定位换电车型进入换电站停泊在换电平台上后，车身位置与电池组位置有可能存在不同的偏差，通过换电站内的调整，即对准装置进行纠偏及校正，并且可适配一定轴距及轮距范围的车辆。

3 电池组解锁车辆初定位完成后，换电机器平台通过定位装置精确定位到待换电电池组位置，通过电机旋转的加解锁结构使待换点电池组与车辆Z向分离，液冷和电快换接头脱开。

4 电池组转运 5 解锁完成后，亏电电池组通过搬运平台转运到电池仓进行充电，然后将满电电池组从电池仓转运到换电机器平台上，等待满电电池组安装并加锁。

5 电池组加锁满电电池组转到换电机器平台上之后，换电机器平台通过定位装置精确定位到待换电电池组位置，通过电机旋转的加解锁结构使待换电电池组与车辆Z向连接，液冷、电快换接头完成对接。

6 车辆自检在电池组加锁完成后，车辆应对状态进行自检，确认各项状态正常，自检项目主要包括：连接装置确认、电气（液冷）接头连接确认、高压、低压确认、通讯状态确认；在自检完成后，应给出明确的确认结论信息提示给用户。并对下一步的运行操作给出提示。

7 订单结算在车辆成功完成自检后，***后台可以根据订单不同的结算方式进行自动结算，结算结果可以呈现到用户车辆或者关联终端上。明示用户本次订单的相关情况。

参见图1，一种纯电动乘用车底盘换电*** ，包括电池自动提取运送装置1、自动调接定位装置2、电动车车辆电池自动解锁、拆卸和安装、锁定的装置3、亏电电池及满电电池交换装置4、电池包存储及充电管理装置5、消防及安全控制装置6、充电控制装置7和换电控制装置8。

其中基于电动汽车换电的电池自动提取运送装置1、电动车车辆电池自动解锁、拆卸和安装、锁定的装置3、亏电电池及满电电池交换装置4置于电池包存储及充电管理装置5的框架内。

电池包存储及充电管理装置5主要是充电和存放电池；即对待充电池进行充电，每个电池充电点同时也是一个电池存放点，可按用户需求配套电池存放位数。

电池自动提取运送装置1主要是用于车辆电池自动提取装置、电池提取、运送装置的升降装置和电池提取、运送装置的行走装置；

也就是1取电池：采用货叉将电池仓内充满电的电池取出；2传送：采用货叉将充满电的池送入电池转换装置；3接收电池：采用货叉将车辆上取下的电池从电池转换装置上接收，并送入电池电池仓指定的仓位进行充电；

将四螺杆升降装置应用到车辆换电设备上，采用一台伺服电机驱动，伞形齿轮将电机动力分配到各个传动点上，伺服电机可在设定的任意位置停止，可适应不同车型车辆的换电的需求；

将齿轮齿条传动应用到车辆换电装置上，采用双齿条结构在电池包存储及充电管理装置5内轨道上行走，运行稳定，采用伺服电机驱动，可在设定的任意位置停止，可适应不同车型车辆的换电的需求。

电动车车辆电池自动解锁、拆卸和安装、锁定的装置3，主要是行走将车辆内待充电电池取下并将电池和电池自动提取运送装置1及亏电电池及满电电池交换装置4交换后，再行走将充满电的电池放置在电池拆卸和安装装置上，电池转换过程完成。

亏电电池及满电电池交换装置4主要是：

1、接收电池：电池提取、运送装置的的货叉将电池送入电池自动转换装置的接收位置时，升降装置向上运动装充满电的电池提升到一定的高度，方便电池拆卸和安装装置进入。

2、转换电池：电池提取、运送装置取走电池拆卸和安装装置上的电池后，电池转换装置在升降装置带动下，向下运动，装充满电的电池放置在电池拆卸和安装装置上，电池转换过程完成。

3、电池转换装置的升降装置：将四螺杆升降装置应用到车辆换电设备上，采用一台伺服电机驱动，伞形齿轮将电机动力分配到各个传动点上，伺服电机可在设定的任意位置停止，可适应不同车型车辆的换电的需求。

也就是和电池自动提取运送装置1及电动车车辆电池自动解锁、拆卸和安装、锁定的装置3配合快速实现充满电的电池和亏电电池的交换。

消防及安全控制装置6、充电控制装置7和换电控制装置8置于依次置于电池包存储及充电管理装置5右边；

自动调接定位装置2用于解决不同轮距、轴距车辆位置自动调节定位和不同底盘高度的车辆的定位。同时方便电动车车辆电池自动解锁、拆卸和安装、锁定的装置3对于亏电电池拆卸及满电电池安装装置从车辆上拆卸亏电电池和亏电电池拆卸及满电电池安装装置将满城电电池安装在车辆上。

消防及安全控制装置6可以有充电电池上设有温度传感器，进行报警。

参见图2，基于电动汽车换电的电池自动提取运送装置（装置），包括四柱式机架11、行走装置12、钢珠式四柱升螺杆13﹑机械手14、顶部导轨15、升降传动装置16和控制***17。

其中，行走装置12、机械手14、顶部导向装置15、升降传动装置16、控制***全部安装在四柱式机架11上，机械手14安装在钢珠式四柱升螺杆13上；行走装置12用于在电池包存储及充电管理装置5内的车轨上行走，顶部导轨15和电池包存储及充电管理装置5顶部车轨相配合；

升降传动装置16置于钢珠式四柱升螺杆13的顶部；

行走装置12设置于四柱式机架11的后下端，钢珠式四柱升螺杆13的置于四柱式机架11框架内。

参见图3，四柱式机架由底纵梁1101 、底横梁1102、立柱1103、顶纵梁1104、升降机安装支座1105和上导向装置1106；

其中两对底纵梁1101 和两对底横梁1102构成四柱式机架的底部，底纵梁1101 可在轨道上行走，四根立柱1103立于四个角部，两个顶纵梁1104构成顶部，上导向装置1106设在两个顶纵梁1104上；

升降机安装支座1105由两个横板和一个纵板组成，置于四柱式机架11的上部。

参见图4，钢珠式四柱升螺杆13由升降螺杆下支承轴承1201、升降螺杆1203、升降螺母一1202、机械手1204、机械手传动装置1205、其中四个升降螺杆1202分别经升降螺杆下支承轴承1201安装在底横梁1102上，两个机械手1204和机械手传动装置1205安装于的纵梁上；纵梁套装在四个升降螺杆1203上，

钢珠式四柱升螺杆13上下运行平稳，升降螺杆1203自锁性能好，机械手1204在向左及向右提取电池时依靠螺杆的自锁功能，机械手不会向一边局部下沉，可靠性高。

升降传动装置16置于钢珠式四柱升螺杆13的顶部；

升降传动装置16包括螺轮式升降传动装置1206、锥齿轮传动及动力分配装置1207和伺服电机二1208；

螺轮式升降传动装置1206安装在钢珠式四柱升螺杆13的升降螺杆一1203的顶部，

一台伺服电机二1208驱动三台伞形齿轮箱1207（传动及动力分配装置），再由伞形齿轮箱1207将伺服电机二1208的动力分配给四台螺轮式升降传动装置1206，四台蜗轮升降机1207（蜗轮的升降装置）同步上下运动，伺服电机二1208在PLC控制下，在设定的位置停止并定位，即实现高度调节和定位。

参见图5 ，为行走装置的结构示意图，包括齿条1301、齿轮1302、行走装置安装板1303、减速机1304和伺服电机一1305；

伺服电机一1305带动蜗轮减速机1304旋转，蜗轮减速机1304带动齿轮组旋转，齿轮组在齿条1301上转动时带动机架及整个车辆满电电池自动提取、运送、供给，以及亏电电池接收、运送、入库装置沿齿条方向作直线运动，通过调节带伺服电机一1305的正反转来实现整机正向及反向直线运动。

控制***17控制整机在电池的设定存储竖格电池位置停止，由伺服电机一1305刹车装置及蜗轮减速机自锁功能的双重作用下，实现整机精确定位。

具体地，伺服电机一1305带动蜗轮减速机1304旋转，蜗轮减速机1304带动齿轮组旋转，齿轮组在齿条1301上转动时带动机架及整机沿齿条方向作直线运动，通过调节带伺服电机一1305的正反转来实现整机正向及反向直线运动。

控制***17控制整机在电池的设定存储竖格电池位置停止，钢珠式四柱升螺杆13在升降传动装置16带动下旋转，通过调节伺服电机二1208的转向实现升降传动装置的上升和下降，上升或下降到设定高度时，升降传动装置停止，在伺服电机二刹车装置及蜗轮减速机自锁功能的双重作用下，实现整机精确定位，两组平行分布的机械手，在伺服电机二的带动下可向左及向右运动，在设定的位置停止，在伺服电机二的刹车功能作用下，实现精确定位，在提取电池的同时，确保电池落位准确，升降传动装轩带动升降螺杆转动使机械手上升到离开电池存储仓电池托架时停止，同时机械手回到起始原点时停止，取电过程完成。

伺服电机一带动蜗轮减速机旋转，蜗轮减速机带动齿轮组旋转，齿轮组在齿条上转动时带动机架及整机沿齿条方向作直线运动，通过调节带伺服电机一的正反转来实现整机正向及反向直线运动。控制***控制整机在电池的设定中转平台位置时停止，两组平行分布的机械手，在伺服电机一的带动下向中转平台方向运动，在设定的位置停止，中转平台接收电池，满电电池运送过程完成。

升降传动装轩带动升降螺杆转动使机械手下降到设定位置时停止，并接收亏电电池，同时机械手回到起始原点时停止，亏电电池接收过程完成。

伺服电机一带动蜗轮减速机旋转，蜗轮减速机带动齿轮组旋转，齿轮组在齿条上转动时带动机架及整机沿齿条方向作直线运动，通过调节带伺服电机一的正反转来实现整机正向及反向直线运动。控制***控制整机在电池的设定电池存储仓空闲位置时停止，两组平行分布的机械手，在伺服电机一的带动下向中转平台方向运动，在设定的位置停止，升降传动装轩带动升降螺杆转动使机械手下降到亏电电池完全放置在电池存储仓电池托架时停止，同时机械手回到起始原点时停止，亏电电池运送及入库过程完成。

本实用新型属于电动汽车换电设备领域，具体提供一种车辆三维位置自动调节机械，可对车辆X、Y、Z三个方向进行调节定位，车辆调节灵活，定位精准，特别适用于电动汽车换电设备的车辆位置自动调节装置，同时一台换电设备可对多种车型进行精准定位和换电。本实用新型主要解决同一台换电设备对多种车型进行换电的问题。

参见图6，一种电动车车辆电池自动解锁、拆卸和安装、锁定的装置，包括解锁装置31、升降装置二32和行走装置33。

其中，解锁装置31安装在升降装置二32的蜗轮传动的螺杆升降装置3201的螺杆法兰上、升降装置二32通过支承角钢安装在行走装置33的行走装置安装板3303上。

行走装置带动整机前后移动实现电池移送与交换。

升降装置二32带动解锁装置上下运动，实现电池接收与交换。

解锁装置通过对车辆亏电电池解锁、拆卸，以及满电电池进行安装、锁定，实现车辆换电过程。

参见图7和图8、11，解锁装置包括解锁装置安装板3101、锁固装置拔杆3102、锁定销顶杆3103、定位锥销3104和锁固装置拔杆驱动电缸3105等。

本实用新型的的解锁装置对应的电池锁定总成，包括锁定销3601、解锁滑条3602和定位锥销支座3603。

解锁装置31在升降装置二32带动下，向上运动到一定高度时，定位锥销3104对应定位锥销支座3603；锁定销顶杆103顶动车辆上电池锁固架内的锁定销3601，解除锁定销3601对车辆上电池锁固架内的锁固滑条3602的锁定，锁固装置拔杆3102在锁固装置拔杆驱动电缸3105的作用下推动车辆上电池锁固架内的锁固滑条3602向解锁方向运动，解除车辆上电池锁固架内的锁固滑条3602对电池的锁固，此时，解锁装置31在升降装置二32带动下，向下运动，带动电池离开车辆，电池解锁、拆卸过程完成。

已装上满电电池的解锁装置31，在升降装置二32带动下，向上运动到一定高度时，电池进入车辆上的电池锁固架内，同时锁定销顶杆3103顶动车辆上电池锁固架内的锁定销3601，解除锁定销3601对车辆上电池锁固架内的锁固滑条3602的锁定，锁固装置拔杆3102在锁固装置拔杆驱动电缸3105的作用下推动车辆上电池锁固架内的锁固滑条3602向锁固方向运动，车辆上电池锁固架内的锁固滑条3602对电池进行锁固，此时，解锁装置，在升降装置带动下，向下运动，离开车辆，电池安装、锁定过程完成。

参见图9 ，升降装置二32，由蜗轮传动的螺杆升降装置3201、传动轴3202、联轴器3203、锥形齿轮传动装置3204、伺服电机四3205、升降装置安装板3206等部分。

升降装置二32，采用伺服电机四3205驱动，可实现多点精准定位；通过三锥形齿轮传动装置3204进行动力分配，实现一台电机同时带动四台升降装置二32，更能实现升降装置的同步，控制也方便；采用蜗轮传动带动螺杆升降，因为蜗轮传与螺杆同时具备自锁功能，伺服电机四又有刹车功能，高度定位非常可靠。

参见图10，行走装置由行走轮3301、齿条3302、齿轮3304、行走装置安装板3303、减速机3305、带刹车的伺服电机五3306组成。

伺服电机五3306带动蜗轮减速机3305旋转，蜗轮减速机3305带动齿轮组旋转，齿轮组在齿条上转动时带动整机在车辆与中转平台之间作直线运动，通过调节带伺服电机五3306的正反转来实现整机正向及反向直线运动。控制***控制整机在电池的设定位置停止，由伺服电机刹车装置及蜗轮减速机自锁功能的双重作用下，实现整机精确定位。

参见附图12，电池自动转换装置4，电池自动转换装置包括：轴承41、下支承板42、升降螺杆三43、升降螺母三44、中转托板45、上支承板46、蜗轮升降机47、伺服电机六48和换向器49。

下支承板42、上支承板46和上部的横梁构成电池自动转换装置的支撑部，

其中四个升降螺杆三43分别经轴承41安装在上支承板46和下支承板42上，前后两个中转托板45分别安装在前后两组升降螺杆三43上；本附图蜗轮升降机47的工作原理和附图7的四台蜗轮升降机2207（蜗轮的升降装置）的工作原理及功能一样。

具体地，电池自动转换装置的工作步骤，

接收电池：电池提取、运送装置的的货叉将电池送入电池自动转换装置的接收位置时，四螺杆升降装置由升降螺杆三43和升降螺母三44构成，四螺杆升降装置向上运动装充满电的电池提升到一定的高度，方便电池拆卸和安装装置进入。

转换电池：电池提取、运送装置取走电池拆卸和安装装置上的电池后，电池转换装置在升降螺母44带动下，向下运动，装充满电的电池放置在电池拆卸和安装装置上，电池转换过程完成。

电池转换装置的升降装置：将四螺杆升降装置应用到车辆换电设备上，采用一台伺服电机六48驱动，伞形齿轮将电机动力分配到各个传动点上，伺服电机六48可在设定的任意位置停止，可适应不同车型车辆的换电的需求。

参见附图13，电池包存储及充电管理装置5，主要由立柱51、横向支梁52、纵向支梁53、电池托板54、电池限位块55、横向拉梁56、横向拉梁联接件57和充电插头总成58等组成。

立柱、横向支梁、纵向支梁、电池托板、电池限位块、横向拉梁、横向拉梁联接件、充电插头总成均为标准化通用结构的模块化设计；电池存储数量，安装方式可根据实际要求随意组合；存储装置纵向支梁与立柱之间为卡扣式结构，方便每组结构之间的快速联接，立柱与横向支梁之间、立柱与电池托板之间、电池托板与电池限位块之间、横向拉梁与横向拉梁联接件之间为螺栓联接，并用定位销锁定，在确保安装精度、速度、强度的基础上，实现模块化。

存储装置为多层结构，实现最小的占地面积，电池存储量最大化。

每个电池存储位置配套一组充电插头总成，电池充电与存储之间无需转换，最大限度提高电池存储仓的运行效率。

主要实现如下功能：1、充电：对待充电池进行充电；

2、存放电池：每个电池充电点就是一个电池存放点，可按用户需求配套电池存放位数。

本实用新型的由于实现了自动化，使满电电池自动提取、运送、供给，以及亏电电池接收、运送、入库的工作变得非常的轻松，由于机械手能左右滑动，以及可以在不同的位置、高度随意定位，电池存储、充电装置能有效容量得到大幅度提高，换电速度也得到大幅度提升；大大提高了换电效率。

具体地，亏电电池及满电电池交换装置与电动车车辆电池自动解锁、拆卸和安装、锁定的装置、电池自动提取运送装置同时实现亏电电池与满电电池交换步骤；

述亏电电池与满电电池交换步骤包括：

S1控制***控制整机在电池自动提取运送装置位置时停止，两组平行分布的机械手，在伺服电机三的带动下向电池自动提取运送装置方向运动，在设定的位置停止，电池自动提取运送装置接收电池，满电电池运送过程完成步骤；

S2升降传动装置一带动升降螺杆一转动使机械手下降到设定位置时停止，即电动车车辆电池自动解锁、拆卸和安装、锁定的装置上的亏电电池高度时停止；

并接收亏电电池，同时机械手回到起始原点时停止，亏电电池接收过程完成步骤。

上述的步骤采用PLC智能控制，自动化程度高。

Claims (6)

1.基于电动车车辆的亏电电池及满电电池交换装置，其特征在于，包括电池自动提取运送装置、电动车车辆电池自动解锁、拆卸和安装、锁定的装置、亏电电池及满电电池交换装置、电池包存储及充电管理装置；

所述电池自动提取运送装置用于电池自动提取、运送；

所述电动车车辆电池自动解锁、拆卸和安装、锁定的装置还包括对于待换电车辆的电池的自动解锁、拆卸和安装、锁定；

所述亏电电池及满电电池交换装置用于与所述电动车车辆电池自动解锁、拆卸和安装、锁定的装置、电池自动提取运送装置实现亏电电池与满电电池交换；

所述电池包存储及充电管理装置用于电池充电和存放电池；

所述电池自动解锁、拆卸和安装、锁定装置，包括解锁装置、升降装置二和行走装置；

所述解锁装置包括解锁装置安装在升降装置的蜗轮传动的螺杆升降装置上；

所述升降装置安装在所述行走装置上；

所述行走装置带动整机前后移动实现电池移送与交换；

所述升降装置带动解锁装置上下运动，实现电池接收与交换；

所述解锁装置通过对车辆亏电电池解锁、拆卸，以及满电电池进行安装、锁定，实现车辆换电过程；

所述电池自动提取运送装置，包括四柱式机架、行走装置、钢珠式四柱升螺杆、机械手、顶部导向装置、升降传动装置、控制***；

其中，所述行走装置、钢珠式四柱升螺杆、机械手、顶部导向装置、升降传动装置、控制***全部安装在四柱式机架上，所述机械手安装在升降螺杆上；

行走装置和顶部导向装置实现所述电池自动提取运送装置的行走功能；

所述行走装置设置于四柱式机架的后下端；

所述钢珠式四柱升螺杆和升降传动装置分别置于四柱式机架框架内下部和上部并实现所述机械手高度调节和定位；

所述控制***控制整机设定存储竖格电池位置停止，由伺服电机一刹车装置及蜗轮减速机自锁功能的双重作用下，实现整机精确定位。

2.如权利要求1所述的亏电电池及满电电池交换装置，其特征在于，

所述钢珠式四柱升螺杆由升降螺杆下支承轴承、升降螺杆、升降螺母、机械手、机械手传动装置、螺轮式升降传动装置、锥齿轮传动及动力分配装置和伺服电机二；

其中四个升降螺杆分别经升降螺杆下支承轴承安装在底横梁上，两个机械手和机械手传动装置安装于的纵梁上；纵梁套装在四个升降螺杆上；

所述钢珠式四柱升螺杆在升降传动装置带动下旋转，通过调节伺服电机二的转向实现升降传动装置的上升和下降，上升或下降到设定高度时，升降传动装置停止；

所述伺服电机一带动蜗轮减速机旋转，蜗轮减速机带动齿轮组旋转，齿轮组在齿条上转动时带动机架及整机沿齿条方向作直线运动，通过调节带伺服电机的正反转来实现整机正向及反向直线运动。

3.如权利要求2所述的亏电电池及满电电池交换装置，其特征在于，所述升降螺杆上的机械手为两组平行分布的机械手，在所述伺服电机二的带动下可向左及向右运动，在设定的位置停止，在所述伺服电机二的刹车功能作用下，实现精确定位，在提取电池的同时，确保电池落位准确，升降传动装置带动升降螺杆转动使机械手上升到离开电池存储仓电池托架时停止，同时机械手回到起始原点时停止；

所述伺服电机二带动蜗轮减速机旋转，所述蜗轮减速机带动齿轮组旋转，所述齿轮组在齿条上转动时带动机架及整机沿齿条方向作直线运动，通过调节带伺服电机二的正反转来实现整机正向及反向直线运动；

控制***控制整机在电池的设定中转平台位置时停止，两组平行分布的机械手，在伺服电机二的带动下向中转平台方向运动，在设定的位置停止，中转平台接收电池；

所述升降传动装置带动升降螺杆转动使机械手下降到设定位置时停止，并接收亏电电池，同时机械手回到起始原点时停止；

所述伺服电机二带动蜗轮减速机旋转，蜗轮减速机带动齿轮组旋转，齿轮组在齿条上转动时带动机架及整机沿齿条方向作直线运动，通过调节带伺服电机的正反转来实现整机正向及反向直线运动；

控制***控制整机在电池的设定电池存储仓空闲位置时停止，两组平行分布的机械手，在伺服电机的带动下向电池存储仓方向运动，在设定的位置停止，升降传动装轩带动升降螺杆转动使机械手下降到亏电电池完全放置在电池存储仓电池托架时停止，同时机械手回到起始原点时停止。

4.如权利要求1所述的亏电电池及满电电池交换装置，其特征在于，所述解锁装置包括解锁装置安装板、锁固装置拔杆、锁定销顶杆、定位锥销和锁固装置拔杆驱动电缸；

所述锁定销顶杆）顶动车辆上电池锁固架内的锁定销，解除所述锁定销对车辆上电池锁固架内的锁固滑条的锁定，所述锁固装置拔杆在所述锁固装置拔杆驱动电缸的作用下推动车辆上电池锁固架内的锁固滑条向解锁方向运动，解除车辆上电池锁固架内的锁固滑条对电池的锁固；

或已装上满电电池的解锁装置，电池进入车辆上的电池锁固架内，同时锁定销顶杆顶动车辆上电池锁固架内的锁定销，解除所述锁定销对车辆上电池锁固架内的锁固滑条的锁定，所述锁固装置拔杆在锁固装置拔杆驱动电缸的作用下推动车辆上电池锁固架内的锁固滑条向锁固方向运动，车辆上电池锁固架内的锁固滑条对电池进行锁固。

5.如权利要求1所述的亏电电池及满电电池交换装置，其特征在于，所述升降装置一包括蜗轮传动的螺杆升降装置、传动轴、联轴器、锥形齿轮传动装置、伺服电机四和升降装置安装板；

所述升降装置一，采用伺服电机四驱动，通过三组锥形齿轮传动装置进行动力分配，实现一台伺服电机四同时带动四台螺杆升降装置，实现升降装置的同步；采用蜗轮传动带动螺杆升降，所述蜗轮传动与螺杆同时具备自锁功能，所述伺服电机四具有刹车功能。

6.如权利要求1所述的亏电电池及满电电池交换装置，其特征在于，所述亏电电池及满电电池交换装置包括轴承、下支承板、升降螺杆三、升降螺母三、中转托板、上支承板、蜗轮升降机、伺服电机六和换向器；

所述下支承板、上支承板和上部的横梁构成电池自动转换装置的支撑部，

其中四个升降螺杆三分别经轴承安装在所述上支承板和下支承板上，前后两个中转托板分别安装在前后两组升降螺杆三上；所述蜗轮升降机通过三组锥形齿轮传动装置进行动力分配，实现一台伺服电机四同时带动四台螺杆升降装置，实现升降装置的同步；采用蜗轮传动带动螺杆升降，所述蜗轮传动与螺杆同时具备自锁功能，所述伺服电机四具有刹车功能。

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