专利名称：一种电动汽车电池组自动更换系统及其电池传送方法
技术领域：
本发明涉及一种电动汽车领域的电池更换系统，特别是涉及一种电动轿车电池自 动更换系统及其的布局方式和运行方法。
背景技术：
电动汽车通过储存在电池中的电能驱动汽车行驶，减少了车辆对化石能源的依 赖，是解决国家能源安全问题的一个重要手段。由于受到当前电池能量密度限制，电动汽 车的续驶里程通常为一百至两百公里，远不能与传统汽车通常超过五百公里的续驶里程相 比。因此，能否快速便捷地对电动汽车进行电能补充将成为影响电动汽车的使用和推广的 重要因素。在目前电池技术发展水平下，电池充电通常需要几个小时完成，无法像加油一样 在几分钟内将电池充电，因为如此大电流的对电池充电将对电池寿命产生不良影响。因此， 更换电池成为了目前唯一可行的电动汽车电能快速补充办法。一些发达国家已经重视并开始开辟这个领域，目前美国better place公司已提出 相关解决方案并付诸了实施。其方案为换电系统由车辆定位平台、举升设备和双联输送 车。通过双联输送车在一条输送线输送满电电池和亏电电池，首先双联输送车装载满电电 池，从输送线末端输送满电电池至换电设备，然后举升设备卸下亏电电池置于双联输送车 上，双联输送车搭载满电电池和被卸载的亏电电池移动一个工位，装载满电电池，待装载完 成之后再把亏电电池沿输送线输出，到达输送线末端后卸载亏电电池。该方案虽然是可行 的，最终可以完成电池的更换，但是由于其只有一条输送线，必须先装载满电电池到电动车 上，亏电电池等待满电电池装载完毕后才能开始传送，由于输送线距离有数个工位距离之 远，所以这一缺点使得电池更换时间更长。这一方案另一缺点是，当需要满足多辆电动汽车 同时换电时，必须使用多套电池更换系统，需增加相应数量的输送线，且考虑到空间布局的 需求，输送线的长度也需随数量的增加而延长，扩展性较差。本发明提出的一种电动汽车电池组自动更换系统及其电池传送方法通过使用两 条输送线和双联定位传送系统结合的方式克服了上述缺陷，因本发明可以在装载满电电池 的同时，输出被换下的亏电电池至输送线，这样就减少了电池更换节拍步骤，减少了等待时 间，从而大大缩减了电池更换时间；如需多辆电动汽车同时换电，只需在两条输送线之间增 加换电设备即可，扩展方便且占用空间小。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种电动汽车电池组自动更换系统及其电池传送方 法，采用高速的双联定位传动系统和高效的输送线布局方式，减少电池输送流程，提高动作 流程的同步程度，将极大的缩短电池传送时间、提高电动汽车换电效率。该系统的拓扑结构 能够共用输送线，且便于换电站布局，有利于提高整个换电站的空间利用率和换电效率。发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的 一种电动汽车电池组自动更换系统及其电池传送方法，该系统包括两条输送线、移位装置、换电设备和车辆定位平台，其中换电设备包括双联定位传送车和举升设备。两条输送线平 行安装，一条作为装载输送线用于输送满电电池，一条作为卸载输送线用于输送被卸载的 亏电电池。换电设备设在两条输送线之间，占用三个工位，三个工作工位依次为满电电池缓 存工位、换电工位和亏电电池缓存工位，双联定位传送车移动方向垂直于输送线输送方向， 且满电电池缓存工位与装载输送线对接，对接处设有移位装置，用于从装载输送线向双联 定位传送车的满电电池座装载满电电池；亏电电池缓存工位与卸载输送线对接，对接处设 有移位装置，从双联定位传送车的亏电电池座卸下亏电电池。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的电动汽车电池组自动更换系统及其电池传送方法，其中所述的双联定位传 送车设有两个固定在一起的电池存放座，分别为满电电池座和亏电电池座，双联定位传送 车可移动一个工位的距离，水平方向共占用三个工位的空间，两工位固定在一起同步移动； 举升设备设在双联定位传送车下方，设在换电工位上，用于装载满电电池和卸载亏电电池； 车辆定位平台设于举升设备的正上方，用于定位电动汽车。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的电动汽车电池组自动更换系统及其电池传送方法，其中所述的举升设备与 双联定位车之间有定位装置，可以使双联定位传送车相对举升设备准确定位停止。所述定 位装置可以通过定位传感器实现。定位传感器由感应装置和激发装置组成，感应装置安装 于双联定位传送车的满电电池座和亏电电池座的下表面，用于感应激发装置并停止双联定 位传送车；激发装置安装于举升设备上，用于激发感应装置，当感应装置与激发装置正对 时，感应装置感应激发信号。在双联定位传送车向一个工位移动时，感应装置与激发装置正 对，此时被认为是双联定位传送车处在正确位置，停止定位传送车。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的电动汽车电池组自动更换系统及其电池传送方法，其中所述的双联定位传 送车的满电电池座和亏电电池座与电池箱之间设有导向定位装置，能够为电池箱在装入的 过程中提供导向，并将电池箱准确定位于电池箱座中。所述导向定位装置可以为导向斜面 和定位凹槽，也可以为导向定位销。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的电动汽车电池组自动更换系统及其电池传送方法，其中所述的电池传送方 法为双联定位传送车处在初始状态，其满电电池座处在满电电池缓存工位上的位置，亏电 电池座处于举升设备正上方，装载输送线传输满电电池，通过移位装置把满电电池装入双 联定位传送车的满电电池座。电动汽车停入车辆定位平台完成定位后，举升设备上升，卸载 亏电电池后下降，把亏电电池放置于双联定位传送车上的亏电电池座。双联定位传送车向 亏电电池缓存工位方向移动一个工位，使亏电电池座处在亏电电池缓存工位上，此时，满电 电池座载有满电电池处于换电工位上；举升设备举起满电电池，装载满电电池至电动汽车， 同时把亏电电池从双联定位传送车传到卸载输送线并输出；举升设备下降至初始位置，双 联定位传送车向满电电池缓存工位方向移动一个工位，这样就完成了电池的更换，换完电 池的电动汽车驶出车辆定位平台。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的电动汽车电池组自动更换系统及其电池传送方法，其中所述的换电设备和车辆定位平台可扩展安装多套，与两条输送线配合运行，每套换电设备的运行方法同上。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的电动汽车电池组自动更换系统及其电池传送方法，其中所述的输送线末端 可使用电池货架和智能存取车配合使用，电池货架用于存放满电电池和亏电电池，智能存 取车用于从电池货架上提取满电电池放置于装载输送线，相应的从卸载输送线接收亏电电 池并传送放置于电池货架上。本发明提供的电动汽车自动更换系统及其电池传送方法可使电动汽车更换电池 环节消耗更少的时间，从而了单位换电站基础处设施投入和换电能力，将很大的减少基础 设施投入并提高消费者购买电动汽车的兴趣，从而将极大的推动我国电动汽车事业的发展。
下面将参照附图更加详细地描述本发明的具体实施方案，附图中相同的附图标记 表示相同或相似的部件，其中 图Ia是双联定位传送车一状态示意图；图Ib是双联定位传送车另一状态示意2a是电池更换工作时的初始位置状态示意图；图2b是电池更换工作时的卸载状态示意图；图2c是电池更换工作时的卸载完成状态示意图；图2d是电池更换工作时的待装载状态示意图；图2e是电池更换工作时的装载状态示意图；图2f是电池更换工作时的装载完成状态示意图；图3是电动汽车电池组自动更换系统运行示意图；图4是多套换电设备拓扑结构及运行示意图；附图标记说明1.装载输送线2.卸载输送线
3.双联定位传送车4.满电电池座
5.亏电电池座6.举升设备
7.满电电池8.亏电电池
9.车辆定位平台10.移位装置
11.满电电池缓存工位12,.换电工位
13.亏电电池缓存工位14,.电动汽车
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合 附图及较佳实施例，对依据本发明提出的电动汽车电池组自动更换系统及其电池传送方法 的具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实 施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式
的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说 明之用，并非用来对本发明加以限制。如图3所示为电动汽车电池更换系统布局及运行示意图，换电设备与两条输送线 配合使用，按以下方法布局两条输送线平行安装，一条作为装载输送线1用于输送满电电 池7，一条作为卸载输送线2用于输送被卸载的亏电电池8。换电设备设在两条输送线之间， 占用三个工位的空间，三个工作工位依次为满电电池缓存工位11、换电工位12和亏电电池 缓存工位13，车辆定位平台9设于举升设备6的正上方，用于定位电动汽车14双联定位传 送车3移动方向垂直于输送线输送方向；满电电池缓存工位11与装载输送线1对接，对接 处可设移位装置10，用于从装载输送线1向双联定位传送车3的满电电池座4装载满电电 池7 ；亏电电池缓存工位13与卸载输送线2对接，对接处设移位装置10，用于从双联定位传 送车3的亏电电池座5卸下亏电电池8。如图Ia图Ib所示，双联定位传送车3设有两个固定在一起的电池存放座，分别为 满电电池座4和亏电电池座5，并可在三个工位范围内移动一个工位，满电电池座4和亏电 电池座5固定在一起同步移动，图Ia所示为双联定位车满电电池座4处在满电电池缓存工 位11上，亏电电池座5处在换电工位12上；图Ib所示为双联定位车满电电池座4处在换 电工位12上，亏电电池座5处在亏电电池缓存工位13上；举升设备6设在双联定位传送车 3下方，设在换电工位12上，用于装载满电电池7和卸载亏电电池8。举升设备6与双联定位车之间有定位装置，可以使双联定位传送车3相对举升设 备6准确定位停止。所述定位装置可以通过定位传感器实现，也可以通过机械限位结构实 现；双联定位传送车3的满电电池座4和亏电电池座5与电池箱之间设有导向定位装置，能 够为电池箱在装入的过程中提供导向，并将电池箱准确定位于电池箱座中。所述导向定位 装置可以为导向斜面和定位凹槽，也可以为导向定位销。双联定位传送车3处在初始状态，其满电电池座4处在满电电池缓存工位11上的 位置，亏电电池座5处于举升设备6正上方，装载输送线1传输满电电池7，通过移位装置10 把满电电池7装入双联定位传送车3的满电电池座4。电动汽车14停入车辆定位平台9完 成定位后，如图2a所示，满电电池7放置在满电电池座4上，举升设备6处于初始状态；如 图2b所示，举升设备6上升至亏电电池8处，开始卸载亏电电池8 ；如图2c所示，举升设备 6负载亏电电池8下降，把亏电电池8放置于双联定位传送车3上的亏电电池座5 ；双联定 位传送车3向亏电电池缓存工位13方向移动一个工位，直至亏电电池座5处在亏电电池缓 存工位13上，如图2d所示状态，此时，满电电池座4载有满电电池7处于换电工位12上； 举升设备6举起满电电池7，装载满电电池7至电动汽车14，如图2e所示；同时从双联定位 传送车3的亏电电池座5卸下亏电电池8并由卸载输送线2输出，举升设备6下降至初始 位置如图2f所示；双联定位传送车3向满电电池缓存工位11方向移动一个工位，这样就完 成了电池的更换，换完电池的电动汽车14驶出车辆定位平台9。如图1图2图3所示，实施步骤如下(1)布局安装输送线、换电设备和车辆定位平台9两条输送线平行安装，一条作为装载输送线1用于输送满电电池7，一条作为卸载 输送线2用于输送被更换的亏电电池8。换电设备设在两条输送线之间，占用三个工位的空 间，三个工作工位依次为满电电池缓存工位11、换电工位12和亏电电池缓存工位13，传送方向垂直于输送线方向；满电电池缓存工位11与装载输送线1对接，亏电电池缓存工位13 与卸载输送线2对接。举升设备6放置于双联定位传送车3下方，设在换电工位12上；车 辆定位平台9设于举升设备6的正上方，用于定位电动汽车14 ；(2)使换电设备处于初始位置双联定位传送车3的初始状态为满电电池座4处于满电电池缓存工位11，亏电 电池座5处于换电工位12 ；举升设备6降至最低处；(3)输送满电电池7至换电设备装载输送线1输送满电电池7至换电设备，满电电池7从装载输送线1上传送到 双联定位传送车3上的满电电池座4上；(4)卸载亏电电池8举升设备6举起满电电池7，卸载亏电电池8后下降，把亏电电池8放置于双联定 位传送车3上的亏电电池座5;
(5)移动双联定位传送车3双联定位传送车3搭载满电电池7和亏电电池8 一起向亏电电池缓存工位13方 向移动一工位，使亏电电池座5到达亏电电池缓存工位13，此时，满电电池座4搭载的满电 电池7处于换电工位12。(6)装载满电电池7和输出亏电电池8举升设备6举起满电电池7，装载满电电池7至电动汽车14 ；同时，亏电电池8从 双联定位传送车3的亏电电池座5卸载到卸载输送线2，并由卸载输送线2输出；(7)换电设备复位举升设备6下降至初始位置，双联定位传送车3移动至初始位置，等待下一循环换 电工作。
权利要求
一种电动汽车电池组自动更换系统，该系统包括换电设备和车辆定位平台(9)，其中换电设备包括双联定位传送车(3)和举升设备(6)，其中双联定位传送车(3)设有两个固定在一起的电池存放座，分别为满电电池座(4)和亏电电池座(5)，每个存放座占用一个工位的空间；双联定位传送车(3)可移动一个工位的距离，水平方向共占用三个工位的空间，三个工位依次为满电电池缓存工位(11)、换电工位(12)和亏电电池缓存工位(13)；举升设备(6)设在双联定位传送车(3)下方，设在换电工位(12)上，用于装载满电电池(7)和卸载亏电电池(8)；车辆定位平台(9)设于举升设备(6)的正上方，用于定位电动汽车(14)；所述系统的工作过程如下双联定位传送车(3)处在初始状态，其满电电池座(4)处在满电电池缓存工位(11)上的位置，亏电电池座(5)处于举升设备(6)正上方，双联定位传送车(3)的满电电池座(4)上放置有一块满电电池(7)，而亏电电池座(5)为空；电动汽车(14)停入车辆定位平台(9)完成定位后，举升设备(6)上升，卸载亏电电池(8)后下降，将亏电电池(8)放置于双联定位传送车(3)上的亏电电池座(5)；双联定位传送车(3)向亏电电池缓存工位(13)方向移动一个工位，使亏电电池座(5)处于亏电电池缓存工位(13)，此时，满电电池座(4)载有满电电池(7)并处于换电工位(12)上；举升设备(6)举起满电电池(7)，装载满电电池(7)至电动汽车(14)；在装载满电电池(7)的同时，从双联定位传送车(3)的亏电电池座(5)卸下亏电电池(8)；举升设备(6)下降至初始位置，双联定位传送车(3)向满电电池缓存工位(11)方向移动一个工位，使双联定位传送车(3)的满电电池座(4)处于满电电池缓存工位(11)，向双联定位传送车(3)的满电电池座(4)装载满电电池(7)；这样就完成了电池的更换，换完电池的电动汽车(14)驶出车辆定位平台(9)。所述一种电动汽车电池组自动更换系统的电池传送方法如下双联定位传送车(3)处在初始状态，其满电电池座(4)处在满电电池缓存工位(11)上的位置，亏电电池座(5)处于举升设备(6)正上方并为空，一块满电电池(7)放置在双联定位传送车(3)的满电电池座(4)上，卸载亏电电池(8)并放置于双联定位传送车(3)的亏电电池座(5)上，双联定位传送车(3)向亏电电池缓存工位(13)方向移动一个工位，满电电池(7)和亏电电池(8)同时随双联定位传送车(3)移动一个工位，此时，满电电池(7)和亏电电池(8)分别处于换电工位(12)和亏电电池缓存工位(13)，然后，装载满电电池(7)至电动汽车(14)，同时从双联定位传送车(3)的亏电电池座(5)卸下亏电电池(8)。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电池组自动更换系统，其中所述的换电设备能够 与两条输送线配合使用，按以下布局方式布局两条输送线平行安装，一条作为装载输送线 (1)用于输送满电电池(7)，一条作为卸载输送线(2)用于输送被卸载的亏电电池(8)；换 电设备设在所述两条输送线之间，占用三个工位的空间，三个工位依次为满电电池缓存工 位(11)、换电工位(12)和亏电电池缓存工位(13)，双联定位传送车(3)移动方向垂直于输 送线输送方向；满电电池缓存工位(11)与装载输送线(1)对接，对接处设移位装置(10)， 用于从装载输送线(1)向双联定位传送车(3)的满电电池座(4)装载满电电池(7)；亏电电池缓存工位(13)与卸载输送线(2)对接，对接处设移位装置(10)，从双联定位传送车(3) 的亏电电池座(5)卸下亏电电池(8)。
3.一种电动汽车电池组自动更换系统的电池传送方法的特征在于运行方法和步骤 如下1)布局安装输送线、换电设备和车辆定位平台两条输送线平行安装，一条作为装载输送线(1)用于输送满电电池(7)，一条作为卸载 输送线(2)用于输送被更换的亏电电池(8)；换电设备设在两条输送线之间，占用三个工位 的空间，三个工作工位依次为满电电池缓存工位(11)、换电工位(12)和亏电电池缓存工位(13)，传送方向垂直于输送线方向；满电电池缓存工位(11)与装载输送线(1)对接，亏电电 池缓存工位(13)与卸载输送线(2)对接；举升设备(6)放置于双联定位传送车(3)下方， 设在换电工位(12)上；车辆定位平台(9)设于举升设备(6)的正上方，用于定位电动汽车(14)；2)使换电设备处于初始位置双联定位传送车(3)的初始状态为满电电池座(4)处于满电电池缓存工位(11)，亏 电电池座(5)处于换电工位(12)；举升设备(6)降至最低处；3)输送满电电池(7)至换电设备装载输送线(1)输送满电电池(7)至换电设备，满电电池(7)从装载输送线(1)上传 送到双联定位传送车(3)上的满电电池座(4)上；4)卸载亏电电池(8)举升设备(6)举起满电电池(7)，卸载亏电电池(8)后下降，把亏电电池(8)放置于双 联定位传送车⑶上的亏电电池座(5)；5)移动双联定位传送车(3)双联定位传送车⑶搭载满电电池⑵和亏电电池⑶一起向亏电电池缓存工位(13) 方向移动一工位，使亏电电池座(5)到达亏电电池缓存工位(13)，此时，满电电池座(4)搭 载的满电电池⑵处于换电工位(12)；6)装载满电电池(7)和输出亏电电池(8)举升设备(6)举起满电电池(7)，装载满电电池(7)至电动汽车(14)；同时，亏电电池 ⑶从双联定位传送车⑶的亏电电池座(5)卸载到卸载输送线(2)，并由卸载输送线⑵ 输出；7)换电设备复位举升设备(6)下降至初始位置，双联定位传送车(3)移动至初始位置，等待下一循环换 电工作。
4.根据权利要求1 3之一所述的电动汽车电池组自动更换系统，其中所述的电动汽 车前后方向平行于双联定位传送车(3)移动方向。
5.根据权利要求1 3之一所述的电动汽车电池组自动更换系统，其中所述的换电设 备和车辆定位平台(9)能够扩展安装多套，与两条输送线配合运行，其拓扑结构为两条输 送线平行安装，一条作为装载输送线(1)用于输送满电电池(7)，一条作为卸载输送线(2) 用于输送被卸载的亏电电池(8)；换电设备设在两条输送线之间，占用三个工位的空间，三 个工作工位依次为满电电池缓存工位(11)、换电工位(12)和亏电电池缓存工位(13)，双联定位传送车(3)移动方向垂直于输送线输送方向，扩展的多套换电设备的双联定位传送车 (3)移动的方向互相平行，且间隔一定的距离，所有换电设备的满电电池缓存工位(11)与 装载输送线(1)对接，由装载输送线(1)向双联定位传送车(3)的满电电池座(4)装载满 电电池(7)；亏电电池缓存工位(13)与卸载输送线(2)对接，由卸载输送线(2)从双联定 位传送车(3)的亏电电池座(5)卸载被换下的亏电电池(8)。
6.根据权利要求1 5之一所述的电动汽车电池组自动更换系统，其中所述的举升设 备(6)与双联定位车之间有定位装置，可以使双联定位传送车(3)相对举升设备(6)准确 定位停止；所述定位装置通过定位传感器实现，或者通过机械限位结构实现。
7.根据权利要求1 5之一所述的电动汽车电池组自动更换系统，其中所述的双联定 位传送车(3)的满电电池座⑷和亏电电池座(5)与电池箱之间设有导向定位装置，能够 为电池箱在装入的过程中提供导向，并将电池箱准确定位于电池箱座中；所述导向定位装 置为导向斜面和定位凹槽，或者为导向定位销。
全文摘要
一种电动汽车电池组自动更换系统及其电池传送方法，该系统包括两条输送线、移位装置、换电设备和车辆定位平台，其中换电设备包括双联定位传送车和举升设备。两条分别用于传送满电电池和馈电电池的输送线平行安装，有两个固定在一起的电池存放座的双联定位传送车于两条输送线之间垂直于输送线输送方向在三个工位区域内移动，举升设备设于换电工位，双联定位传送车放置装载输送线输送的满电电池和举升设备卸下的亏电电池向亏电电池座一侧移动一个工位，满电电池位于换电工位上，由举升设备装载满电电池，同时从双联定位传送车的亏电电池座卸下亏电电池，这样就完成了电池的更换。
文档编号B60S5/06GK101890942SQ20101025046
公开日2010年11月24日 申请日期2010年8月11日 优先权日2010年8月11日
发明者华剑锋, 李立国, 田硕 申请人:李立国;田硕;华剑锋