一种底盘式换电机器人及其换电方法技术

本发明专利技术属于电动汽车更换电池领域，涉及一种底盘式换电机器人及其换电方法。该换电机器人包括驻车台、控制柜和换电装置；控制柜分别与驻车台和换电装置相连；驻车台包括相对设置的前轮基座和后轮基座，前轮基座的两端各通过一个过渡台与后轮基座的两端相连；前轮基座、后轮基座和两个过渡台共同围成一个换电腔；换电装置位于换电腔下方的轨道上，轨道的延伸方向垂直于电动汽车的行进方向；换电装置包括可在轨道上自由滑动的电池取放机构；电池取放机构包括位于底部的基座和位于顶部的电池升降平台，电池升降平台上安装有电池解锁组件。本发明专利技术无需大量土建作业；无需视觉定位；无需人工操作；换电成功率达到99％；电动汽车纯机械定位，定位精度高，电池更换操作性能稳定可靠。

Chassis type electricity exchange robot and power exchange method thereof

The invention belongs to the field of electric vehicle replacement batteries, and relates to a chassis type electricity exchange robot and a power exchange method thereof. Including a parking platform, and the control cabinet for electric device for electric robot; control cabinet and parking and parking for electric device connected; Taiwan including front and rear wheels arranged relative to base base base, both ends of the front and rear of a transition table two ends of the base are connected by the front wheel and rear wheel base; the base and the two units together form a transition for electricity for electric device is positioned in the cavity; for electric cavity is on the track, the direction perpendicular to the extending direction of the track of electric vehicles; for electric device comprises a battery free from sliding on the track on the mechanism; fetching mechanism includes a base at the bottom and battery lifting platform at the top of the battery, the battery is installed on the lifting platform to unlock the battery components. The invention does not need a large number of civil operations, does not need visual positioning, does not need manual operation; the success rate of power exchange achieves 99%; the electric vehicle has the advantages of pure mechanical positioning, high positioning accuracy and stable and reliable operation performance of the battery replacement.

【技术实现步骤摘要】
一种底盘式换电机器人及其换电方法
本专利技术属于电动汽车更换电池领域，涉及一种底盘式换电机器人及其换电方法。
技术介绍
环境污染和石油资源不足是目前汽车行业发展的瓶颈。在此背景下，新能源纯电动汽车应运而生。所谓纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电池驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。虽然纯电动汽车使用的是清洁能源，但由于目前电池技术的局限性，使得纯电动汽车的续航能力有限，因此，需要纯电动汽车及时地充电或换电池。对于充电方式，主要有快速充电和充电桩两种。快速充电技术可以在短时间内充满电池电量，但严重损害了电池的寿命；而对于充电桩技术，由于电动汽车及电池标准不统一，需要设计专车充电桩，严重降低了充电桩的使用效率。对于换电方式，即建立一个包括换电机器人、堆垛机、充电架、充电机等设备的换电站，将电动汽车用完的电池通过换电机器人取出并放入充电架进行充电，并将充满电的电池放入电动汽车内，满足电动汽车的续航要求。目前，电动汽车为了使续航能力能达到300公里之上，通常电池的重量要大于300公斤，现有的换电技术大多难以满足需求，尤其是在电池位于底盘部位的电动汽车在进行换电操作时，电池更换十分困难。
技术实现思路
为了解决现有的换电技术中底盘电池更换困难的技术问题，本专利技术提供一种底盘式换电机器人及其换电方法。本专利技术的技术解决方案是：一种底盘式换电机器人，其特殊之处在于：包括驻车台、控制柜和换电装置；所述控制柜分别与驻车台和换电装置相连；所述驻车台包括相对设置的前轮基座和后轮基座，所述前轮基座的两端各通过一个过渡台与后轮基座的两端相连；前轮基座、后轮基座和两个过渡台共同围成一个换电腔；所述换电装置位于换电腔下方的轨道上，所述轨道的延伸方向垂直于电动汽车的行进方向；所述换电装置包括可在轨道上自由滑动的电池取放机构；所述电池取放机构包括位于底部的基座和位于顶部的电池升降平台，所述电池升降平台上安装有电池解锁组件。上述电池取放机构还包括位于基座中部的电池升降电机和两个位于基座两端的电池升降机构；所述电池升降电机与一个减速机的输入端相连，减速机的两个输出端各连接一个水平设置的滚珠丝杠；所述电池升降机构包括两个交叉连接为剪刀形状的一级主动杆、一级从动杆和两个交叉连接为剪刀形状的二级主动杆、二级从动杆；所述一级主动杆的底端与滚珠丝杠上的丝杠螺母铰接，一级主动杆的顶端与二级主动杆的底端铰接；所述一级从动杆的底端与所述基座铰接，一级从动杆的顶端与二级从动杆的底端铰接，二级从动杆的顶端与所述电池升降平台铰接。上述电池解锁组件包括对称设置于所述电池升降平台两侧的两个解锁机构；所述解锁机构包括解锁升降电机、解锁头安装板和两个解锁头；所述解锁升降电机的输出端与一个减速机的输入端相连，减速机的输出端连接一个竖直设置的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠固定于电池升降平台上；所述解锁头安装板的中部与滚珠丝杠上的丝杠螺母固定连接，两个解锁头分别安装于解锁头安装板的两端。上述前轮基座和后轮基座上各设置有两个与过渡台相对应的导向槽；每个导向槽与过渡台的连接处均安装有一个滚轮组件，滚轮组件的滚动方向垂直于电动汽车的行进方向；在前轮基座上，两个滚轮组件分别对应电动汽车的两个前轮；两个滚轮组件之间安装对中机构；两个滚轮组件的下方安装车身升降机构；在后轮基座上，两个滚轮组件分别对应电动汽车的两个后轮；两个滚轮组件之间安装对中机构；两个过渡台的外侧各安装一个车身升降机构。上述对中机构包括对中电机、一入双出减速机和两个滚珠丝杠组件；所述对中电机与一入双出减速机的输入端相连，一入双出减速机的两个输出端分别通过一个联轴器与一个滚珠丝杠组件相连；滚珠丝杠组件包括安装在丝杠基座上的滚珠丝杠，滚珠丝杠上安装有一个丝杠滑块，丝杠滑块的滑动方向垂直于电动汽车的行进方向；丝杠滑块上安装有脚轮，丝杠滑块的顶部安装有推杆。上述车身升降机构包括基板以及安装在基板上的车身升降电机、一入双出减速机、两个滚珠丝杠组件和两个剪刀式升降组件；所述车身升降电机与一入双出减速机的输入端相连，一入双出减速机的两个输出端分别通过一个联轴器与一个滚珠丝杠组件相连；滚珠丝杠组件包括安装在丝杠基座上的滚珠丝杠，滚珠丝杠上安装有一个丝杠滑块，丝杠滑块的滑动方向垂直于电动汽车的行进方向；丝杠滑块上安装有脚轮；所述剪刀式升降组件包括车身升降平台以及交叉连接为剪刀形状的主动杆和从动杆；从动杆一端与基板铰接，从动杆的另一端与车身升降平台一端铰接；主动杆一端设置一个与车身升降平台底部相接触的滚轮，主动杆的另一端与丝杠滑块铰接；在前轮基座上，两个车身升降平台的上部分别安装滚轮组件；在过渡台外侧，两个车身升降平台的上部安装一个水平设置的车身托板。上述换电装置还包括可在轨道上自由滑动的托盘机构；所述托盘机构包括位于底部的托盘基座和位于顶部的托盘升降平台；所述托盘升降平台的大小与驻车台上换电腔的大小相吻合；所述托盘基座的中部设置有托盘升降电机，托盘基座的两端各设置一个托盘升降机构；所述托盘升降电机与一个减速机的输入端相连，减速机的两个输出端各连接一个水平设置的滚珠丝杠；所述托盘升降机构包括两个交叉连接为剪刀形状的主动杆和从动杆；主动杆的底端与滚珠丝杠上的丝杠螺母铰接，主动杆的顶端设置一个与托盘升降平台底部相接触的滚轮；从动杆的底端与托盘基座铰接，从动杆的顶端与托盘升降平台铰接。在电动汽车行进方向上，所述驻车台的前方和后方各设置一个行车斜坡，所述行车斜坡与水平面的夹角为5-7.5°。本专利技术还提供一种基于底盘式换电机器人的换电方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：1)电动汽车驶入驻车台，驻车台调整电动汽车的姿态，完成电动汽车定位；2)托盘升降平台下降后，托盘机构沿轨道移动至驻车台一侧；3)电池取放机构沿轨道移动至换电腔下方，电池升降平台举升至电动汽车底盘；4)电池解锁组件进行电池解锁；5)电池升降平台下降后，载有亏电电池的电池取放机构沿轨道移动至驻车台的另一侧；6)将电池取放机构上的亏电电池更换为满电电池；7)载有满电电池的电池取放机构沿轨道移动至换电腔下方，电池升降平台上升后将满电电池举升入电动汽车底盘的电池仓内；8)电池解锁组件进行电池锁止；9)电池升降平台下降后，电池取放机构沿轨道移动至初始位置；10)托盘机构沿轨道移动至换电腔下方，托盘升降平台举升至初始位置；11)电动汽车驶出驻车台，完成电池更换。较佳的，步骤1)具体包括以下步骤：1.1)前轮顶升：启动前轮基座的车身升降机构，将前轮基座的滚轮组件举升至前后两个楔块之间；1.2)电动汽车入位：电动汽车由后轮基座驶入，电动汽车的前轮依次驶过后轮基座的导向槽、滚轮组件和过渡台后，停在前轮基座的滚轮组件上，此时电动汽车的后轮停在后轮基座的滚轮组件上；1.3)前轮对中定位：启动前轮基座的对中机构，使电动汽车前轮在滚轮组件上横向滚动，完成前轮的左右居中定位；后轮对中定位：启动后轮基座的对中机构，使电动汽车后轮在滚轮组件上横向滚动，完成后轮的左右居中定位；1.4)前轮下降：启动前轮基座的车身升降机构，使前轮基座的滚轮组件下降，电动汽车前轮下落至两个楔块之间；1.5)车身顶升：启动两个过渡台外侧的车身升降机构，将车身顶升至预设高度，完成电动汽车定位。本专利技术的有益效果在于：本专利技术可以实现底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种底盘式换电机器人，其特征在于：包括驻车台、控制柜和换电装置；所述控制柜分别与驻车台和换电装置相连；所述驻车台包括相对设置的前轮基座和后轮基座，所述前轮基座的两端各通过一个过渡台与后轮基座的两端相连；前轮基座、后轮基座和两个过渡台共同围成一个换电腔；所述换电装置位于换电腔下方的轨道上，所述轨道的延伸方向垂直于电动汽车的行进方向；所述换电装置包括可在轨道上自由滑动的电池取放机构；所述电池取放机构包括位于底部的基座和位于顶部的电池升降平台，所述电池升降平台上安装有电池解锁组件。

【技术特征摘要】
1.一种底盘式换电机器人，其特征在于：包括驻车台、控制柜和换电装置；所述控制柜分别与驻车台和换电装置相连；所述驻车台包括相对设置的前轮基座和后轮基座，所述前轮基座的两端各通过一个过渡台与后轮基座的两端相连；前轮基座、后轮基座和两个过渡台共同围成一个换电腔；所述换电装置位于换电腔下方的轨道上，所述轨道的延伸方向垂直于电动汽车的行进方向；所述换电装置包括可在轨道上自由滑动的电池取放机构；所述电池取放机构包括位于底部的基座和位于顶部的电池升降平台，所述电池升降平台上安装有电池解锁组件。2.根据权利要求1所述的底盘式换电机器人，其特征在于：所述电池取放机构还包括位于基座中部的电池升降电机和两个位于基座两端的电池升降机构；所述电池升降电机与一个减速机的输入端相连，减速机的两个输出端各连接一个水平设置的滚珠丝杠；所述电池升降机构包括两个交叉连接为剪刀形状的一级主动杆、一级从动杆和两个交叉连接为剪刀形状的二级主动杆、二级从动杆；所述一级主动杆的底端与滚珠丝杠上的丝杠螺母铰接，一级主动杆的顶端与二级主动杆的底端铰接；所述一级从动杆的底端与所述基座铰接，一级从动杆的顶端与二级从动杆的底端铰接，二级从动杆的顶端与所述电池升降平台铰接。3.根据权利要求2所述的底盘式换电机器人，其特征在于：所述电池解锁组件包括对称设置于所述电池升降平台两侧的两个解锁机构；所述解锁机构包括解锁升降电机、解锁头安装板和两个解锁头；所述解锁升降电机的输出端与一个减速机的输入端相连，减速机的输出端连接一个竖直设置的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠固定于电池升降平台上；所述解锁头安装板的中部与滚珠丝杠上的丝杠螺母固定连接，两个解锁头分别安装于解锁头安装板的两端。4.根据权利要求1所述的底盘式换电机器人，其特征在于：所述前轮基座和后轮基座上各设置有两个与过渡台相对应的导向槽；每个导向槽与过渡台的连接处均安装有一个滚轮组件，滚轮组件的滚动方向垂直于电动汽车的行进方向；在前轮基座上，两个滚轮组件分别对应电动汽车的两个前轮；两个滚轮组件之间安装对中机构；两个滚轮组件的下方安装车身升降机构；在后轮基座上，两个滚轮组件分别对应电动汽车的两个后轮；两个滚轮组件之间安装对中机构；两个过渡台的外侧各安装一个车身升降机构。5.根据权利要求4所述的底盘式换电机器人，其特征在于：所述对中机构包括对中电机、一入双出减速机和两个滚珠丝杠组件；所述对中电机与一入双出减速机的输入端相连，一入双出减速机的两个输出端分别通过一个联轴器与一个滚珠丝杠组件相连；滚珠丝杠组件包括安装在丝杠基座上的滚珠丝杠，滚珠丝杠上安装有一个丝杠滑块，丝杠滑块的滑动方向垂直于电动汽车的行进方向；丝杠滑块上安装有脚轮，丝杠滑块的顶部安装有推杆。6.根据权利要求5所述的底盘式换电机器人，其特征在于：所述车身升降机构包括基板以及安装在基板上的车身升降电机、一入双出减速机、两个滚珠丝杠组件和两个剪刀式升降组件；所述车身升降电机与一入双出减速机的输入端相连，一入双出减速机的两个输出端分别通过一个联轴器与一个滚珠丝杠组件相连；滚珠丝杠组件包括安装在丝杠基座上的滚珠丝杠，滚珠丝杠上安装有一个丝杠滑块，丝杠滑块的滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐刚，林洪怡，曹青梅，张少鹏，韩建斌，鲍春燕，符磊，祖寰，
申请(专利权)人：西安航天精密机电研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61