一种电动乘用车底盘电池更换系统的制作方法

专利名称：一种电动乘用车底盘电池更换系统的制作方法
技术领域：
本实用新型专利涉及一种电动汽车底盘电池组更换机器人，特别涉及电动乘用车电池自动取放的一种电动乘用车底盘电池更换系统。
背景技术：
电动汽车作为一种新型交通工具，具有“零排放”、能量来源广等优点，是缓解我国石油资源紧张、城市大气污染问题严重的重要手段，是推进交通发展模式转变，推进节能减排工作的有效载体。然而，电池技术以及充电技术的滞后成为束缚电动汽车产业发展的瓶颈，各国政府和企业下大力度完善电动汽车配套基础服务产业。目前，电动汽车能源补给主要有充电和换电两种模式。充电需要的充电时间较长，大电流充电对电池使用寿命影响较大，且容易对配电网产生谐波污染，该模式有较大的弊端。与此相比，换电操作简单，通过专业化工业机器人可实现电能快速、高效补充，同时可利用夜间进行电池的集中充电，实现了 电力负荷的“调峰填谷”，提高了电力设备的综合利用效率，获得了电动汽车厂家、电池企业和充换电运营商的普遍认可。中国国家知识产权局专利申请号为CN201110042565. 2的实用新型专利公开了一种电动乘用车动力电池快换系统，该系统横向和纵向定位机构采用电机定位牵引方式，造成系统设备成本偏高，同时运用传送装置进行动力电池的传输配送，一方面电池输配会耗费大量时间，另一方面由于电池体积和质量较大，传输过程中容易发生侧滑危险。专利申请号为CN201010297770.9的实用新型专利公开了电动乘用车电池更换装置及换电系统，该系统电池更换装置为多轴旋转式工业机器人，其设备占地面积较大，其次，由于电池质量较大，造成机械臂输出支撑扭矩较大。同时更换装置内未设计电池锁止机构，设备在整体旋转过程中，电池容易出现滑落现象，进而影响电池的正常使用寿命。申请号为201110091321. 3的中国专利申请公开了一种电动车的电池更换方法、电池更换系统及其电池架，该电池更换系统包括固定的电池架、摆渡车、堆垛机及机械手，摆渡车可移动地位于电池架之中，在摆渡车上设有电池暂存位，堆垛机可移动地设于电池架一侧，机械手可移动地设置于电池架另一侧，更换方法是堆垛机取出有电电池移动到摆渡车处，将有电电池放到摆渡车上，机械手取出电动车上的无电电池放入摆渡车上，摆渡车承载着有电电池和无电电池移动一个工位，并与机械手对位，且机械手将摆渡车上的有电电池装置到电动车内。本发明专利将摆渡车作为有无电电池中转的平台，一方面控制系统逻辑更加复杂，增加了系统成本投入，另一方面摆渡车在动作过程中须与堆垛机和机械手进行反复定位配合，加大了电池更换定位的难度。因此，需提供一整套经济、稳定的电动乘用车电池更换系统及更换方法，实现电动乘用车快速、安全、准确的能源补给，满足电动乘用车的日常行驶需求，推动电动汽车商业化和产业化发展
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的就是为了克服现有技术的上述缺陷，提供了一种快速、安全、可靠的电动乘用车底盘电池更换系统。通过换电平台的机械导弓I机构可实现待换电乘用车的准确定位，通过无线传输模块可实现快换机器人与待换电电动乘用车关于电池锁止数据信息的实时通信，方便快换机器人对电动乘用车电池的准确、安全拆卸和安装，通过二级式液压伸缩机构设计，有效降低快换机器人的本体高度和体积，节省了更换系统的占地面积，通过电池中转平台的电池传递交互，实现了快换机器人和堆垛机电池更换的衔接，大大缩短了更换系统电池更换过程的时间，满足了电动乘用车快速、及时的能源补充，通过工业以太网可实现后台监控系统对快换机器人和堆垛机运行状态的实时监控，确保了电动汽车充换电站电池更换过程的准确、安全及稳定。为了实现上述内容，本实用新型专利采用的技术方案为一种电动乘用车底盘电池更换系统，它包括快换机器人、换电平台、中转平台、后台监控系统、堆垛机和充电架，所述中转平台、堆垛机和充电架均设置于换电平台一侧；所述快换机器人设置于处于换电平台和中转平台之间，所述换电平台上能够通过电动乘用 车，所述电动乘用车上设有与快换机器人所托电池箱相对应的锁止机构；所述后台监控系统通过工业以太网分别与快换机器人和堆垛机相连。所述快换机器人包括X轴、Z轴、R轴三个方向的自由度，依次为直线行走机构、液压举升机构和角度纠偏机构；所述直线行走机构、液压举升机构和角度纠偏机构由下到上依次连接设置；所述直线行走机构、液压举升机构和角度纠偏机构均与控制系统相连。所述直线行走机构位于快换机器人的底部，包括滑轮、万向联轴器、皮带、第一伺服电机、第一减速机和底座；滑轮设置于底座下部，第一伺服电机和第一减速机设置于底座上部；其中，前端两个滑轮为机器人动力装置，两滑轮通过一组万向联轴器连接；后端两个滑轮为从动装置，该两个滑轮通过另一组万向联轴器连接；第一伺服电机与配套的第一减速机胀套连接，第一减速机通过皮带与作为动力装置的滑轮相连，通过皮带实现减速机与滑轮的动力传输，驱动滑轮在滑轨上直线行走。所述直线行走机构下端布置第一光电开关，所述三个第一光电开关依次与原点挡片和前后两个极限挡片配合，提供给PLC控制系统到位开关信号，实现机器人原点搜索和复位，并杜绝其越界运行；所述前极限挡片、原点挡片及后极限挡片沿铺设的直线滑轨依次排列，原点挡片位于前后极限挡片中间。所述液压举升举升机构位于直线行走机构底座的上部，包括两个液压伸缩缸；一级液压缸位于二级液压缸的下部，一级液压缸完全伸出后，二级液压缸开展伸缩运动；一、二级液压缸一侧分别焊接横梁并布置有防转梁，防转梁与位于一级液压缸焊接横梁及底座焊接横梁上的两个防转孔配合，防止电池随液压机构举升过程中的旋转；一、二级液压缸另一侧分别设置有齿条、编码器、挡片和第一接近开关；述挡片与第一接近开关相配合，第一接近开关设置于一级液压缸焊接横梁的底端，当一级液压缸完全伸出，挡片触发第一接近开关，二级液压缸开始伸缩运动；位于二级液压缸侧面上的齿条通过齿轮与编码器啮合，通过计算编码器转数获取二级液压缸上升高度，编码器与PLC控制系统连接，PLC控制系统开始高速计数。所述角度纠偏机构位于液压举升机构的上端，包括安装法兰，大、小齿轮、第二伺服电机和第二减速机，安装法兰安装于所述液压举升机构的二级液压缸上，第二伺服电机，第二减速机，大、小齿轮依次布置于安装法兰上，第二伺服电机上端安装小齿轮，二级液压缸上安装大齿轮，大小齿轮机械啮合，随第二伺服电机驱动配合旋转。所述大齿轮下端布置有挡片，安装法兰上布置三个第二接近开关；大齿轮在旋转过程中依次触发旋转左右极限、原电复位开关信号。所述角度纠偏机构上端安装有电池托盘，大齿轮旋转圆心与电池托盘重心同心。电池托盘上安装有四个限位块，与待换电电动乘用车电池外箱底部四个突起耦合，可实现电池外箱位置微调和可靠固定。所述电池托盘上安装有超声测距传感器和DMP传感器；超声测距传感器用于测量电池托盘到待换电乘用车底盘的距离；DMP传感器与安装于待换电乘用车底盘上的反光板配合，搜寻计算反光板靶点位置，获取换电机器人与待换电乘用车的水平角度偏差。 所述直线行走机构、液压举升机构联动，只有快换机器人直线行进和垂直举升到达设定位置时，角度纠偏机构才开始动作，只有角度纠偏机构上的电池托盘达到预期效果，液压举升机构才重新开始动作。所述直线行走机构、角度纠偏机构采用伺服电机驱动，驱动电机与相应的编码器连接，各编码器与相应的驱动器连接；驱动器发送位置脉冲信号给伺服电机，编码器将采集的电机旋转信息传递回驱动器，形成位置模式全闭环控制。所述控制系统为快换机器人动作控制的核心部分，包括触摸屏、无线通信模块、欧姆龙PLC控制器、A/D模块、D/A模块；无线通信模块通过串口 RS485与触摸屏通信，欧姆龙PLC控制器通过串口 RS232与触摸屏通信，触摸屏通过工业以太网与后台监控系统通信；超声测距传感器、DMP传感器、液压比例流量阀、各编码器、接近开关、光电开关均与PLC控制器实时数据传输通信。所述超声测距传感器和DMP传感器与控制系统中的A/D模块连接，将传感器采集的模拟信号转化为数字信号，并传送给控制系统。 所述液压比例流量阀与PLC控制系统中的D/A模块连接，将控制系统的数字控制信号转化为模拟流量控制信息，实现对液压举升机构的速度控制。所述各编码器与PLC控制系统的A/D模块连接，编码器采集二级液压缸单侧齿条的上升高度，经过计算获取二级液压缸举升距离，将该数据反馈给控制系统，形成举升过程中的全闭环控制。所述接近开关和光电开关与PLC控制系统中的欧姆龙PLC控制器连接，实时传输快换机器人各自由度的极限位置信息，触发控制系统的中断模式及高速计数模式，实现快换机器人在规定范围内的准确、快速动作。所述换电平台为电动乘用车底盘电池的更换提供工作平台，可承载2. 5吨负载重量。换电平台为一镂空梯形高台结构，中间留有长方形电动乘用车换电作业孔，整体采用金属焊接构成，换电平台和地面之间有水平调整装置。所述换电平台包括机械定位机构，包括外沿粗定位机构、精确定位机构和V型槽定位机构；外沿粗定位机构设置于换电平台上表面的两侧边上，外沿粗定位机构为一塑料滚轮嵌入刚性导轨结构，其上端与精确定位机构接触连接；精确定位机构亦采用相同机械结构，可实现待换电电动乘用车毫米级纵向定位型槽定位机构为一前低后高定位结构，可实现待换电车体毫米级横向定位；￥型槽定位机构设置于换电平台的梯形上部平台的精确定位机构内侧；该机械定位机构可实现待换电车体无人工引导准确定位要求，满足电动乘用车底盘电池更换系统换电需求。所述锁止机构为四套，包括机架、电机、电机减速机、控制板、齿轮传动装置；在机架上安装有电机，电机通过电机减速器与齿轮传动装置连接；齿轮传动装置包括齿轮对和转轴，齿轮对为连接在电机减速器输出端的电机齿轮及与转轴连接的齿轮，转轴分别与齿轮和挂钩连接，在转轴的轴端设有至少一个轴向限位器，转轴安装在转轴安装座上，转轴安装座在机架上；在安装座上设有两组第三接近开关，第三接近开关与锁止机构控制板连接。所述锁止机构控制板上嵌入无线通信模块，其无线通信模块可与快换机器人内无线通信模块进行四套锁止机构锁止状态数据信息传输，可通过后台监控系统下发锁止机构自动或手动解锁和闭锁命令。所述电池箱包括装甲钢板、电池和电池连接器；装甲钢板上两侧焊接四个U型槽，槽上安装悬挂销，悬挂销上安装套筒，便于锁止机构锁钩旋转挂接；装甲钢板三个角上焊接有导向销，可起到电池箱限位修正的作用，实现电池箱的准确到位。 所述中转平台周转平台，其焊接为门式框架结构，满足电池重量的承重要求；所述门式框架内部两侧分别通过螺栓固定有L型承重梁，电池支撑板通过螺栓固定在L型承重梁上；支撑板上装有四个限位块，可实现电池箱位置纠偏和固定。所述后台监控系统是整个电池更换系统的核心部分，通过工业以太网与快换机器人和堆垛机的实时数据交互，具有协调换电机器人和堆垛机的步调动作、异常情况处理和人机交互等功能。电动乘用车底盘电池更换系统的控制方法，包括以下步骤I、上电，电动乘用车底盘电池更换系统快换机器人和堆垛机原点搜索复位；2、车辆驶上换电平台，结合换电平台机械定位机构的牵引，实现车体横向和纵向的准确定位；3、堆垛机从电池充电架上取下新电池，移动到电池中转平台一侧等待；结合DMP传感器区域检测，快换机器人完成X/Y方向定位后，机器人上升的过程利用超声测距传感器的输出与液压机构编码器的输出差值运算后，作为PID控制器的输入对比例流量阀进行PID控制，当液压机构举升至预期位置停止上升；4、锁止机构的控制板判断4个锁的状态，解锁完成后发送解锁完成信号给后台监控系统；5、快换机器人取下旧电池，按照固定位置调整不同自由度方向姿态，沿X轴导轨运行到中转平台底部，并将乏电池放到中转平台顶层上；6、机器人沿Z轴下降到中转平台底层，后台监控系统驱动处于等待状态的堆垛机动作，将满电池放于快换机器人电池托盘上；7、堆垛机从中转平台上部取下乏电池，并将其放于固定电池充电架单元内，进而完成堆垛机的退出和原点复位；同时，根据后台控制系统存储的车体位置，结合DMP传感器和超声测距传感器车体实时位置信息检测，快换机器人进行三个自由度机械随动，实现固定位置准确到位；8、快换机器人触发锁止信号，上锁完毕后快换机器人退出，完成原点复位；9、电池更换过程结束，车辆驶离换电区。[0041]本实用新型的有益效果是换电平台机械定位机构简单，定位准确，且造价低廉；液压举升机构运用到快换机器人中，整个更换过程可靠稳定，同时有效缩减更换设备的尺寸，节省更换系统实际占地面积；中转平台作为快换机器人和堆垛机电池更换的交互纽带，进一步缩短了电池更换所耗费的时间。通过换电平台的机械导引机构可实现待换电乘用车的准确定位，通过无线传输模块可实现快换机器人与待换电电动乘用车关于电池锁止数据信息的实时通信，方便快换机器人对电动乘用车电池的准确、安全拆卸和安装，通过二级式液压伸缩机构设计，有效降低快换机器人的本体高度和体积，节省了更换系统的占地面积，通过电池中转平台的电池传递交互，实现了快换机器人和堆垛机电池更换的衔接，大大缩短了更换系统电池更换过程的时间，满足了电动乘用车快速、及时的能源补充，通过工业以太网可实现后台监控系统对快换机器人和堆垛机运行状态的实时监控，确保了电动汽车充换电站电池更换过程的准确、安全及稳定。

图I为实用新型实施例中电动乘用车电池更换系统的结构示意图；图2为快换机器人的系统机构左视图；图3为快换机器人的系统机构主视图；图4为快换机器人控制系统框图；图5为换电平台的结构示意图；图6为电动乘用车锁止机构的结构示意图；图7为电动乘用车电池箱的结构示意图；图8为中转平台的结构示意图。图中101、快换机器人，102、换电平台，103、电动乘用车，104、中转平台，105、堆垛机，106、充电架，201、直线行走机构，202、液压举升机构，203、角度纠偏机构，204、万向联轴器，205、齿条，206、编码器，301、滑轮，302、皮带，303、第一伺服电机，304、第一减速机，305、底座，306、一级液压缸，307、二级液压缸，308、安装法兰，309、大小齿轮，310、第二伺服电机，311、第二减速机，312、电池托盘，313、限位块，401、控制系统，402、触摸屏，403、无线通信模块，404、欧姆龙PLC控制器，405、A/D模块，406、D/A模块，407、后台监控系统，408、超声测距传感器，409、DMP传感器，410、液压比例流量阀，411、编码器，412、接近开关，413、光电开关，501、外沿粗定位机构，502、精确定位机构，503、V型槽定位机构，504、滚轮，601、机座，602、电机，603、齿轮传动装置，604、齿轮对，605、转轴，606、挂钩，701、装甲钢板，702、电池，703、电池连接器，704、U型槽，705、导向销，801、螺栓，802、电池支撑板，803、L型承重梁。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。参照说明附图1，本实用新型实施例中电动乘用车电池更换系统的结构示意图，电动乘用车底盘电池更换系统及方法，包括快换机器人101、换电平台102、电动乘用车103、中转平台104、后台监控系统407、堆垛机105和充电架106几个组成部分。参照说明附图2和3，快换机器人的系统机构左视图和主视图，所述快换机器人101包括X轴、Z轴、R轴三个方向的自由度，依次为直线行走机构201、液压举升机构202和角度纠偏机构203。所述直线行走机构201位于快换机器人101的底部，包括滑轮301、万向联轴器204、皮带302、第一伺服电机303、第一减速机304和底座305等几个部分；前端两个滑轮为机器人动力装置，与一组万向联轴器连接，后端两个滑轮为从动装置；第一伺服电机303与配套的第一减速机304胀套连接，通过皮带实现第一减速机304与滑轮301的动力传输，驱动滑轮301在滑轨上直线行走。所述直线行走机构301下端布置有三个光电开关，依次与原点挡片和前后两个极限挡片配合，提供给PLC控制系统401到位开关信号，实现机器人原点搜索和复位，并杜绝其越界运行；所述前极限挡片、原点挡片及后极限挡片沿铺设的直线滑轨依次排列，原点挡片位于前后极限挡片中间。所述液压举升举升机构202位于直线行走机构201底座的上部，包括两个液压伸 缩缸；一级液压缸306位于二级液压缸307的下部,一级液压缸306完全伸出后,二级液压缸307开展伸缩运动；一、二级液压缸一侧分别焊接横梁并布置有防转梁，防转梁与位于一级液压缸焊接横梁及底座焊接横梁上的两个防转孔配合，防止电池随液压机构202举升过程中的旋转；一、二级液压缸另一侧分别设置有齿条205、编码器206、挡片和第一接近开关；当一级液压缸306完全伸出，挡片触发第一接近开关的开关信号，二级液压缸307开始伸缩运动；PLC控制系统401开始高速计数模式；位于二级液压缸307侧面上的齿条205通过齿轮与编码器206啮合，通过计算编码器206转数获取二级液压缸307上升高度。所述角度纠偏机构203位于液压举升机构202的上端，包括安装法兰308、大小齿轮309、第二伺服电机310和第二减速机311等几个部分。二级液压缸307上安装有安装法兰308，第二伺服电机310、第二减速机311、大小齿轮309依次布置于安装法兰308上，第二伺服电机310上端安装小齿轮，二级液压缸307上安装大齿轮，大小齿轮机械啮合，随第二伺服电机310驱动配合旋转。所述大齿轮下端布置有挡片，安装法兰308上布置三个第二接近开关；大齿轮在旋转过程中依次触发旋转左右极限、原电复位开关信号，确保大齿轮在规定的范围内旋转动作。所述角度纠偏机构203上端安装有电池托盘312，大齿轮旋转圆心与电池托盘312重心同心。电池托盘上312安装有四个限位块313，与待换电电动乘用车103电池外箱底部四个突起耦合，可实现电池外箱位置微调和可靠固定。所述电池托盘312上安装有超声测距传感器408和DMP传感器409 ;超声测距传感器408用于测量电池托盘312到待换电乘用车底盘的距离；DMP传感器409与安装于待换电乘用车底盘上的反光板配合，搜寻计算反光板靶点位置，获取换电机器人101与待换电乘用车的水平角度偏差。所述直线行走机构201、液压举升机构202联动，只有快换机器人101直线行进和垂直举升到达设定位置时，角度纠偏机构203才开始动作，只有角度纠偏机构203上的电池托盘312达到预期效果，液压举升机构202才重新开始动作。所述直线行走机构201、角度纠偏机构203采用伺服电机驱动，驱动电机与相应的编码器连接，各编码器与相应的驱动器连接；驱动器发送位置脉冲信号给伺服电机，编码器将采集的电机旋转信息传递回驱动器，形成位置模式全闭环控制。参照说明附图4，快换机器人控制系统框图，所述PLC控制系统401为快换机器人101动作控制的核心部分，包括触摸屏402、无线通信模块403、欧姆龙PLC控制器404、A/D模块405、D/A模块406等；无线通信模块403通过串口 RS485与触摸屏402通信，欧姆龙PLC控制器404通过串口 RS232与触摸屏402通信，触摸屏402通过工业以太网与后台监控系统407通信；超声测距传感器40 8、DMP传感器409、液压比例流量阀410、各编码器411、接近开关412、光电开关413等与PLC控制系统401实时数据传输通信。所述超声测距传感器408和DMP传感器409与PLC控制系统401中的A/D模块405连接，将传感器采集的模拟信号转化为数字信号，并传送给PLC控制系统401。所述液压比例流量阀410与PLC控制系统401中的D/A模块406连接，将PLC控制系统401的数字控制信号转化为模拟流量控制信息，实现对液压举升机构202的速度控制。所述编码器与PLC控制系统401的A/D模块405连接，编码器411采集二级液压缸307单侧齿条的上升高度，经过计算获取二级液压缸307举升距离，将该数据反馈给PLC控制系统401，形成举升过程中的全闭环控制。所述接近开关412和光电开关413与PLC控制系统401中的欧姆龙PLC控制器404连接，实时传输快换机器人101各自由度的极限位置信息，触发PLC控制系统401的中断模式及高速计数模式，实现快换机器人101在规定范围内的准确、快速动作。所述换电平台102为电动乘用车103底盘电池的更换提供工作平台，可承载2. 5吨负载重量。换电平台102为一镂空梯形高台结构，中间留有长方形电动乘用车103换电作业孔，采用金属焊接技术，平台和地面之间有水平调整装置。参照说明附图5，换电平台的结构示意图，所述换电平台102包括机械定位机构，包括外沿粗定位机构501、精确定位机构502和V型槽定位机构503 ;外沿粗定位机构501与精确定位机构502接触连接，为一塑料滚轮504嵌入刚性导轨结构，可实现待换电电动乘用车103毫米级纵向定位；V型槽定位机构503为一前低后高定位结构，可实现待换电车体毫米级横向定位；该机械定位机构可实现待换电车体无人工引导准确定位要求，满足电动乘用车103底盘电池更换系统换电需求。 参照说明附图6和7，电动乘用车锁止机构的结构示意图和电动乘用车电池箱的结构示意图，所述电动乘用车103包括锁止机构、电池箱等。所述锁止机构为四套，包括机架601、电机602、电机减速机、控制板、齿轮传动装置603及其它机械连接机构；在机架601上安装有电机602，电机602通过电机减速器与齿轮传动装置603连接；齿轮传动装置603包括齿轮对604和转轴605，齿轮对604为连接在电机减速器输出端的电机齿轮及与转轴605连接的齿轮，转轴605分别与齿轮和挂钩606连接，在转轴605的轴端设有至少一个轴向限位器，转轴605安装在转轴安装座上，转轴安装座在机架601上；在安装座上设有两组接近开关，接近开关与锁止机构控制板连接。所述锁止机构控制板上嵌入无线通信模块，其无线通信模块可与快换机器人内无线通信模块进行四套锁止机构锁止状态数据信息传输，可通过后台监控系统下发锁止机构自动或手动解锁和闭锁命令。所述电池箱包括装甲钢板701、电池702和电池连接器703 ;装甲钢板701上两侧焊接四个U型槽704，槽上安装悬挂销，悬挂销上安装套筒，便于锁止机构锁钩旋转挂接；装甲钢板三个角上焊接有导向销705，可起到电池箱限位修正的作用，实现电池箱的准确到位。参照说明附图8，中转平台的结构示意图，所述中转平台104采用焊接框架结构，满足电池重量的承重要求；L型结构通过螺栓801固定在框架两侧，电池支撑板802通过螺栓801固定在L型承重梁803上；支撑板上装有四个限位块，可实现电池箱位置纠偏和固定。所述后台监控系统407是整个电池更换系统的核心部分，通过工业以太网与快换机器人101和堆垛机105的实时数据交互，具有协调换电机器人101和堆垛机105的步调动作、异常情况处理和人机交互等功能。本实用新型的有益效果是换电平台机械定位机构简单，定位准确，且造价低廉；液压举升机构运用到快换机器人中，整个更换过程可靠稳定，同时有效缩减更换设备的尺 寸，节省更换系统实际占地面积；中转平台作为快换机器人和堆垛机电池更换的交互纽带，进一步缩短了电池更换所耗费的时间。以上示例性说明，不对本实用新型的保护范围作具体限定，其技术特征的等同替代方式和/或明显变形方式应当落在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是，它包括快换机器人、换电平台、中转平台、后台监控系统、堆垛机和充电架，所述中转平台、堆垛机和充电架均设置于换电平台一侧；所述快换机器人处于换电平台和中转平台之间，所述换电平台上能够通过电动乘用车，所述电动乘用车上设有与快换机器人所托电池箱相对应的锁止机构；所述后台监控系统通过工业以太网分别与快换机器人和堆垛机相连。
2.如权利要求I所述的电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是，所述快换机器人包括X轴、Z轴、R轴三个方向的自 由度，依次为直线行走机构、液压举升机构和角度纠偏机构；所述直线行走机构、液压举升机构和角度纠偏机构由下到上依次连接设置；所述直线行走机构、液压举升机构和角度纠偏机构均与控制系统相连。
3.如权利要求2所述的电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是，所述直线行走机构包括滑轮、万向联轴器、皮带、第一伺服电机、第一减速机和底座；滑轮设置于底座下部，第一伺服电机和第一减速机设置于底座上部；其中，前端两个滑轮为机器人动力装置，两滑轮通过一组万向联轴器连接；后端两个滑轮为从动装置，该两个滑轮通过另一组万向联轴器连接；第一伺服电机与配套的第一减速机胀套连接，第一减速机通过皮带与作为动力装置的滑轮相连。
4.如权利要求2所述的电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是，所述液压举升机构位于直线行走机构底座的上部，包括上下设置的二级液压缸和一级液压缸；一、二级液压缸一侧分别焊接横梁并布置有防转梁，防转梁与位于一级液压缸焊接横梁及底座焊接横梁上的两个防转孔配合；一、二级液压缸另一侧分别设置有齿条、编码器、挡片和第一接近开关，所述挡片与第一接近开关相配合，第一接近开关设置于一级液压缸焊接横梁的底端，位于二级液压缸侧面上的齿条通过齿轮与编码器啮合。
5.如权利要求2所述的电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是，所述角度纠偏机构位于液压举升机构的上端，角度纠偏机构包括安装法兰，大、小齿轮，第二伺服电机和第二减速机，安装法兰安装于所述液压举升机构的二级液压缸上，第二伺服电机，第二减速机，大、小齿轮依次布置于安装法兰上，第二伺服电机上端安装小齿轮，二级液压缸上安装大齿轮，大小齿轮机械啮合，随第二伺服电机驱动配合旋转。角度纠偏机构上端安装有电池托盘，大齿轮旋转圆心与电池托盘重心同心；电池托盘上安装有四个与待换电电动乘用车电池外箱底部四个突起相耦合的限位块；所述电池托盘上安装有超声测距传感器和DMP传感器。
6.如权利要求2所述的电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是，所述控制系统为包括触摸屏、无线通信模块、PLC控制器、A/D模块、D/A模块；无线通信模块与触摸屏通信，PLC控制器与触摸屏通信，触摸屏通过工业以太网与后台监控系统通信；PLC控制器分别与超声测距传感器、DMP传感器、液压比例流量阀、各编码器、接近开关、光电开关实时数据传输通信；所述编码器与A/D模块连接，编码器采集二级液压缸单侧齿条的上升高度，经过计算获取二级液压缸举升距离，将该数据反馈给控制系统，形成举升过程中的全闭环控制；所述接近开关和光电开关与PLC控制器连接，实时传输快换机器人各自由度的极限位置信息，触发控制系统的中断模式及高速计数模式。
7.如权利要求I所述的电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是，所述换电平台上设有机械定位机构，所述机械定位机构包括外沿粗定位机构、精确定位机构和V型槽定位机构；外沿粗定位机构设置于换电平台上表面的两侧边上，外沿粗定位机构为一塑料滚轮嵌入刚性导轨结构，其内侧与精确定位机构接触连接；v型槽定位机构为一前低后高定位结构，V型槽定位机构设置于换电平台的梯形上部平台的精确定位机构内侧。
8.如权利要求I所述的电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是，所述锁止机构为四套，包括机架、电机、电机减速机、控制板、齿轮传动装置；所述锁止机构控制板上嵌入无线通信模块，所述无线通信模块能够与快换机器人内无线通信模块进行四套锁止机构锁止状态数据信息传输，并通过后台监控系统下发锁止机构自动或手动解锁和闭锁命令。
9.如权利要求I所述的电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是，所述电池箱包括装甲钢板、电池和电池连接器；装甲钢板上两侧焊接四个U型槽，槽上安装悬挂销，悬挂销上安装套筒；装甲钢板三个角上焊接有起到电池箱限位修正的作用的导向销。
10.如权利要求I所述的电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是，所述中转平台为周转平台，其焊接呈门式框架结构，所述门式框架内部两侧分别通过螺栓固定有L型承重梁，L型承重梁上通过螺栓固定有电池支撑板；电池支撑板上装有四个限位块。
专利摘要本实用新型公开了一种电动乘用车底盘电池更换系统，包括快换机器人、换电平台、中转平台、后台监控系统、堆垛机和充电架，中转平台、堆垛机和充电架均设置于换电平台一侧；快换机器人设置于换电平台和中转平台之间，换电平台上能够通过电动乘用车，电动乘用车上设有与快换机器人所托电池箱相对应的锁止机构；后台监控系统通过工业以太网分别与快换机器人和堆垛机相连。换电平台机械定位机构简单，定位准确，且造价低廉；液压举升机构运用到快换机器人中，整个更换过程可靠稳定，同时有效缩减更换设备的尺寸，节省更换系统实际占地面积；中转平台作为快换机器人和堆垛机电池更换的交互纽带，进一步缩短了电池更换所耗费的时间。
文档编号B60S5/06GK202641651SQ201220314358
公开日2013年1月2日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者王鑫, 赵金龙, 王同斌, 黄德旭, 高先进 申请人:山东电力集团公司电力科学研究院, 国家电网公司