行走驱动装置、换电移动平台和快换系统的制作方法

本发明涉及电动汽车领域，特别是涉及一种驱动为电动汽车更换电池的换电移动平台移动的行走驱动装置，和采用该行走驱动装置的换电移动平台，以及采用该换电移动平台的快换系统。

背景技术：

现有电动汽车的电池安装方式一般分为固定式和可换式，其中固定式的电池一般固定在汽车上，充电时直接以汽车作为充电对象。而可换式的电池一般采用活动安装的方式，电池可以随时取下，以进行更换或充电，在更换或充电完毕后，再安装到车体上。

电池本身较重，如果人工移动则劳动强度太大。目前采用机械方式移动的，则因为电池重量的原因，使得相应的驱动设备体积也较大，占用了较大的空间，不利于整个换电设备的布置。此外，更换电池还需要精确的行走定位，和相对的位移调整，这些都是现有更换设备无法达到的。

技术实现要素：

本发明的目的是要提供一种能够驱动换电移动平台按指定路线平稳移动的行走驱动装置，以在实现精确移动的同时，进行水平方向上的位移调整。

本发明一个进一步的目的是要提供一种采用上述行走驱动装置的换电移动平台。

本发明另一个进一步的目的是要提供一种采用上述换电移动平台的快换系统。

特别地，本发明提供了行走驱动装置，包括：

移动装置，包括用于移动和支撑的底架；

同步驱动装置，包括同步带和与所述同步带啮合且固定在所述底架上的夹持装置，以及同步带固定座，所述同步带的两端分别安装在所述同步带固定座内，所述夹持装置用于驱动所述底架沿所述同步带延伸路径水平移动。

在本发明的一个实施方式中，所述夹持装置包括外圆周表面带有径向齿条的同步带轮，以及驱动所述同步带轮转动的电机，所述同步带轮、电机通过支撑座与所述底架安装，所述同步带表面具有齿条或齿槽，所述同步带通过齿条或齿槽与所述同步带轮表面啮合。

在本发明的一个实施方式中，所述夹持装置还包括安装在所述支撑座上的过渡轮，所述过渡轮位于所述同步带轮来回旋转方向的两侧。

在本发明的一个实施方式中，所述移动装置还包括与所述同步带平行安装的两条轨道，以及滚动安装在所述轨道上的滚轮，所述滚轮安装在所述底架上。

在本发明的一个实施方式中，所述滚轮包括分别位于所述底架相对两侧的圆柱形承重轮和带有凸圈的导向轮，所述承重轮和所述导向轮分别通过穿过轴心的轴杆安装在一个U形的固定座上，所述固定座与所述底架固定。

在本发明的一个实施方式中，所述同步驱动装置还包括同步带张紧调节装置，所述张紧调节装置分别安装在同步带两端的固定处，用于调节同步带的松弛程度。

在本发明的一个实施方式中，所述同步带固定座包括第一同步座、第二同步座，所述张紧调节装置安装在所述第一同步座和/或第二同步座内，所述张紧调节装置包括夹持所述同步带的夹持块，和调节所述夹持块沿所述同步带延伸方向往复移动的调节部。

在本发明的一个实施方式中，所述夹持块包括分别从所述同步带上下两面夹持的夹持板和齿座，所述调节部包括通过螺孔固定在所述第一同步座或所述第二同步座上的调节螺栓，所述调节螺栓的一端与所述夹持块活动连接。

在本发明的一个实施方式中，所述移动装置还包括用于放置换电设备的安装架以及丝杆定位装置，所述安装架安装在所述底架的上表面，所述丝杆定位装置固定安装在所述底架上并与所述安装架连接，用于驱动所述安装架沿与所述底架移动方向垂直的方向移动。

在本发明的一个实施方式中，所述丝杆定位装置包括丝杆和驱动所述丝杆转动的饲服电机，所述丝杆的一端连接有推板，所述推板与所述安装架固定安装。

在本发明的一个实施方式中，所述推板通过螺纹孔与所述丝杆连接，或与套在所述丝杆上的调节螺母固定安装。

在本发明的一个实施方式中，在所述底架与所述安装架之间设置有滑动装置，所述滑动装置包括安装在所述底架上的滑动槽，和固定在所述安装架上且卡在所述滑动槽上的滑块。

在本发明的一个实施方式中，所述行走驱动装置还包括用于容纳线缆的拖链装置，所述拖链装置包括：

容纳槽，安装在所述移动装置的一侧，沿所述同步带方向延伸；

连接件，具有多个且相互可转动地连接形成中空的拖链，所述拖链一端固定在所述容纳槽内的固定点处，另一端与所述底架固定连接。

在本发明的一个实施方式中，在本发明的一个实施方式中，所述连接件包括两块相对设置的连接板，和将两块连接板相互平行地固定在一起的两块间隔设置的隔板，多个所述连接件通过所述连接板相互可转动地连接在一起形成具备中空通道的结构，所述连接板的两端分别为相互连接的连接部，所述连接板之间通过螺钉或卡合结构连接。

在本发明的一个实施方式中，所述连接板的两个连接部分别具有主动卡合结构和被动卡合结构，所述主动卡合结构包括贯穿所述连接部的轴孔，和设置在轴孔外侧且内径大于轴孔直径的限位圈；所述被动卡合结构包括贯穿所述连接部的轴孔，所述轴孔的边缘设置有外径小于或等于所述限位圈内径的凸圈。

本发明提供一种换电移动平台，包括：

举升部，安装在所述行走驱动部上，用于在更换电池的过程中实现电池的升降；

电池安装部，安装在所述举升部的顶部，用于放置待更换的电池或更换下来的电池。

行走驱动部，用于驱动换电移动平台在地面上移动，安装有前述的行走驱动装置。

本发明提供一种快换系统，包括：

电池架，摆放用于电动汽车的替换电池，和由电动汽车上更换下来的待充电池；

码垛机，用于将更换下来的待充电池放入电池架，同时由电池架上取下替换电池；

还包括前述的换电移动平台。

本发明通过同步驱动装置可以实现换电移动平台的精确行走定位，在保证行走速度的同时，可以停留在行走路线上的任意位置。同时可以限定换电移动平台的移动方向和行走的稳定性。通过丝杆定位装置可以调整换电移动平台在相对行走方向垂直的方向上的位置调整，进一步提高电池更换时的对位效果。

本发明通过电池架、码垛机和换电移动平台构成一个完整的电动汽车自动电池快换系统，可以为多辆电动汽车实现流水线电池快换作业。更换时，只要电动汽车停在指定位置处，即可在五至十分钟内完成电池自动更换，整个更换过程完全不需要人工干预，可减少劳动强度，并大大提高了更换效率。

附图说明

图1是本发明一个实施方式的快换系统结构示意图；

图2是图1所示换电移动平台的结构示意图；

图3是本发明一个实施方式的行走驱动装置的结构示意图；

图4是本发明一个实施方式的夹持装置结构示意图；

图5是本发明一个实施方式的承重轮结构示意图；

图6是本发明一个实施方式的导向轮结构示意图；

图7是本发明一个实施方式的第二固定座结构示意图；

图8是本发明一个实施方式的丝杆定位装置结构示意图；

图9是本发明一个实施方式的拖链装置示意图；

图10是本发明一个实施方式的连接头结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一个实施方式的快换系统100一般性地包括用于摆放电池104的电池架101、码垛机102和换电移动平台103。

该电池架101摆放的电池104包括为电动汽车105更换的替换电池，和由电动汽车105上更换下来的待充电池，在电池架101上设置有由框架构成的多个摆放层。

该换电移动平台103用于将电动汽车105上的待充电池取下并运送给码垛机102，同时可由码垛机102处接收替换电池并安装到电动汽车105上；包括可行走且能够托举电池104升降的举升装置，以及安装在举升装置上用于自动取下电动汽车105上的待充电池或自动将替换电池安装至电动汽车105上的电池安装部。

该码垛机102用于将换电移动平台103更换下来的待充电池放入电池架101，同时由电池架101上取下替换电池放在换电移动平台103上；该码垛机102通过轨道实现相对电池架101水平方向和垂直方向上的移动，其包括可伸出的用于取放电池104的伸缩架。

工作时，电池架101、码垛机102和换电移动平台103构成一个完整的电动汽车自动电池快换系统，可以为多辆电动汽车实现流水线电池快换作业。更换时，只要电动汽车停在指定位置处，即可在五至十分钟内完成电池的自动更换，整个更换过程完全不需要人工干预，可减少劳动强度，并大大提高了更换效率。

如图2所示，本发明一个实施方式的换电移动平台103一般性地包括举升部107、电池安装部108和行走驱动部106。

该行走驱动部106用于驱动整个设备在电池104的取放过程和更换过程中的移动。具体的驱动方式可以是现有的卷扬驱动、齿条齿轮驱动、滚轮驱动或轨道驱动等任意可实现换电移动平台103移动的方式。

该举升部107安装在行走驱动部106上，用于在更换电池104的过程中，在电动汽车105的底部实现电池104的升降控制，包括可以在垂直方向上升降的举升装置1071，和驱动举升装置1071升降的举升驱动部1072。具体的举升装置1071可以是铰接的伸缩杆结构、导轨结构、伸缩管结构等任意能够在垂直方向上实现拉伸的现有结构。而举升驱动部1072可以是液压驱动、电力驱动、气压驱动等常规动力。

该电池安装部108设置在举升装置1071的顶部，用于放置替换电池或更换下来的待充电池，该电池安装部108的上表面安装有解锁装置，在相应驱动装置的控制下对电动汽车上的电池锁止机构进行解锁，自动实现电动汽车105上电池104的拆卸与锁止。

本实施方式的换电移动平台103在行走驱动部106的控制下移动至电动汽车105的底部，利用举升驱动部1072驱动举升装置1071上升，使电池安装部108上的解锁装置与电动汽车105底部电池安装座内的电池锁止装置接触，使待充电池解除锁止状态，再控制电池安装部108在水平方向上移动，以将解锁后的待充电池从电动汽车上脱离并直接落在电池安装部108上；再由举升驱动部1072控制举升装置1071下降，由行走驱动部106驱动换电移动平台103移动至电池架101处，由码垛机102取下待充电池，同时换上替换电池；行走驱动部106再驱动换电移动平台103移回至电动汽车105下方，利用举升驱动部1072驱动举升装置1071升起，使电池安装部108将替换电池卡入电动汽车105的电池安装座内，然后平移电池安装部108，使替换电池锁止在电池安装座内，再由举升驱动部1072通过举升装置1071降下，然后由行走驱动部106将换电移动平台103移出电动汽车105底部，至此完成一辆电动汽车105的自动电池快换过程。

如图3所示，本发明一个实施方式的行走驱动装置一般性地包括移动装置10和同步驱动装置20。

该移动装置10包括用于移动和支撑的底架11，

该同步驱动装置20包括沿底架11的行走路线固定的带有径向齿条或齿槽的同步带21，和与同步带21啮合且固定在底架11上的夹持装置22，以及同步带固定座24，同步带21的两端分别安装在同步带固定座24内，夹持装置22用于驱动底架11沿同步带21延伸路径水平移动。

在工作时，底架11放置在同步带21的延伸路线上，并通过夹持装置22与同步带21接触，夹持装置22具有可与同步带21啮合的驱动轮，夹持装置22驱动驱动轮转动时，同步带21不动，利用夹持装置22与同步带21齿条的啮合力驱动整个底架11沿同步带21前进。

此外，可以在底架11上设置安装架12，安装架12上可以安装用于更换电池的设备。

在本发明的一个实施方式中，该移动装置10还可以包括与同步带21平行安装的两道轨道14，底架11通过安装在底架底部的滚轮13沿轨道14水平移动。通过滚轮13和轨道14的配合可以减轻同步驱动装置20的负担。

如图5、6所示，在本发明一个实施方式中，具体的滚轮13可以包括位于底架11同一侧的圆柱形承重轮131，和位于底架11另一侧的带有凸圈的导向轮132。导向轮132通过其外表面的卡槽卡在轨道14上，并限制底架11移动时偏离轨道14或同步带21的规定路线。承重轮131和导向轮132可以分别通过穿过轴心的轴杆133安装在一个U形的固定座15上，该固定座15再与底架11固定。

如图4所示，在本发明的一个实施方式中，同步驱动装置20的夹持装置22可以包括外圆周表面带有径向齿条的同步带轮221，同步带轮221通过支撑座安装在底架11一侧，在支撑座上还安装有两个过渡轮222，两个过渡轮222分别位于同步带轮221来回旋转方向两侧以将同步带21夹持在同步带轮221外圆周上，该夹持装置22还包括用于驱动同步带轮221转动的电机223。工作时，电机223驱动同步带轮221轴向转动，通过与同步带21的啮合作用力，同步带轮221沿同步带21的方向移动，并带动底架11水平移动，而两个过渡轮222分别位于同步带轮221的两侧，从另一面夹持同步带21，并将同步带21限定在同步带轮221的外圆周表面，从而增加同步带21与同步带轮221的接触面积，提高驱动时的啮合力。进一步地，还可以在电机223与同步带轮221之间安装减速器224。

如图7所示，在本发明的一个实施方式中，该同步驱动装置20还可以包括分别固定同步带21两端的第一同步座23和第二同步座24。在第一同步座23和/或第二同步座24内安装有调节同步带21松紧程度的调节装置，该调节装置可以包括夹持同步带21的夹持块241，和调节该夹持块241水平位置的调节部242。通过夹持块241方便调节部242与同步带21建立连接关系，通过调节部242控制夹持块241沿同步带延伸方向往复移动即可控制同步带21松紧程度。

进一步地，在本发明的一个实施方式中，该夹持块241可以包括夹持板2411和齿座2412，夹持板2411和齿座2412分别从同步带21的两面分别夹持同步带21，为了更好的固定同步带21，该齿座2412与同步带21接触的一面可以设置与同步带21的齿条对应的齿槽。夹持板2411与齿座2412将同步带21夹住后再利用螺栓将两者固定，形成稳定的固定结构。该调节部242可以包括通过螺孔固定在第一同步座23或第二同步座24上的调节螺栓，调节螺栓的一端为调节端，另一端与夹持块241活动连接。在调节时，拧动螺栓，螺栓即带动夹持块241沿同步带21延伸方向水平往复移动。

进一步地，在本发明的一个实施方式中，该行走驱动装置还可以包括丝杆定位装置30，丝杆定位装置30可以包括固定在底架11上的丝杆装置31，以及固定在安装架12上且与丝杆装置31的丝杆连接的推板32。丝杆装置31通过驱动部驱动丝杆转动，丝杆的转动可以推动推板32沿丝杆的延伸方向水平移动，进而带动与推板32固定的安装架12相对底架11水平移动，安装架12的移动方向与底架11的水平移动方向垂直。通过同步驱动装置驱动底架11及安装架12移动至电动汽车底部待更换的电池位置时，可以通过丝杆装置31来推动推板32，进而控制安装架12在底架11上的位置，该调整方向与同步带21垂直，可以进一步调整位于安装架12上方的换电设备的位置，以与电池的位置对准，提高换电设备的对位准确性。

如图8所示，在本发明的一个实施方式中，丝杆定位装置30的丝杆装置31可以包括丝杆315和驱动丝杆315转动的饲服电机311，以及安装在饲服电机311和丝杆315之间的减速机312。工作时，饲服电机311通过减速机312带动丝杆315旋转，进而实现推板32的水平移动。推板32可以直接通过螺纹孔与丝杆315连接，也可以直接与套在丝杆315上的调节螺母314连接。此外，还可以在减速机312与丝杆315之间安装连轴器313。

在本发明的一个实施方式中，可以在底架11与安装架12之间设置滑动装置17，以提高安装架12相对底架11移动时的灵活性。滑动装置17可以包括安装在底架11上的滑动槽171，和固定在安装架12上且卡在滑动槽171上的滑块172。在其它的实施方式中，滑动槽171和滑块172的安装位置也可以相反。

如图9所示，在本发明的一个实施方式中，该行走驱动装置还可以包括分别与换电移动平台和固定点连接的拖链装置，该拖链装置一般性地包括用于束缚和容纳线缆的连接件40，和容纳连接件40的容纳槽46。

该连接件40包括两块相对设置的连接板41，和将两块连接板41相互平行地固定在一起的两块间隔设置的隔板42；多个连接件40通过连接板41相互可转动地连接在一起形成具备中空通道的结构。

该容纳槽为顶部开口的条形盒体，用于放置相互连接后的连接件40，以提高现场的整洁度。

在本实施方式中，每个连接件40的连接板41和隔板42形成一个中间中空的通道，各连接件40通过连接板41连接后，各自的通道相互连通，形成一个可以供线缆穿过的容纳管，由于各连接件40之间采用活动连接，使得该容纳管可以在一个方向(轴向)上弯折成任意的形状，从而方便线缆随工作设备同步移动，而且一个容纳管可以束缚多根线缆，从而避免设备上的线缆四处散乱。连接件40还可以承受一定的压力，以避免损伤内部的线缆。容纳槽可以限制连接后的连接件40随意移动，或是被随意踩压，从而提高线缆的安全性。容纳槽在安装时随连接件40的移动方向布置，使得连接件40可以自动随设备的移动而置入容纳槽内，同时也可以随设备的移动而自动由容纳槽中拉出。

具体的连接件40可以通过铆钉一类固定件将两个连接件40的连接板41活动的连接在一起。此外，隔板42在通道方向上的宽度可以根据需要设置成不同的宽度，使相互连接后的连接件40根据使用环境的不同，露出内部的线缆或是封闭内部的线缆。

在本发明的一个实施方式中，具体的连接板41的设置可以是：其两端分别为与其它连接板41相互连接时的连接部411，为提高连接后的连接强度，同一连接板41两端的连接部411可以分别设置与其它连接板41连接后可实现相互转动的卡合结构。通过卡合结构，可以提高两个连接件41的连接效果，同时将两者的旋转接触限定在一个较大范围内，避免采用点连接方式而导致的快速磨损变形。具体的卡合结构可以是任意一种既能够保证两个连接件40能够以连接点进行任意角度的旋转，同时又可以分散连接点压力的结构。如两个连接板41上分别设置多个不同直径的同心圆，且两个连接板41上的同心圆可以相互嵌套。

进一步地，在本发明的一个实施方式中，为使连接后的连接件40的外观整洁，各连接件40上连接板41的连接部411的厚度可以小于或等于连接板41的本体厚度的一半，且同一连接板41两端的连接部411的卡合结构位置相反。采用该结构后，可使两个连接板41相互连接时两者的连接部411凸凹对应，使两者的连接部411厚度正好与整个连接板41的厚度相同，从而在外观上使得连接后的连接件10整体上一致。此外，为方便连接后的连接板41转动，连接部411与连接板41之间的过渡台阶可以是与连接部411端部形状对应的弧形。

在本发明的一个实施方式中，提供一种具体的卡合结构，该卡合结构可以包括设置在连接板41一端的主动卡合结构43，和设置在连接板41另一端的被动卡合结构44。主动卡合结构43可以包括贯穿此端连接部411的轴孔431，和设置在轴孔431外侧且内径大于轴孔431直径的限位圈432；而被动卡合结构44同样可以包括贯穿该端连接部411的轴孔441，在轴孔441的边缘设置外径小于或等于限位圈432内径的凸圈442。

在安装时，两个连接的连接板41的连接部411分别具备主动卡合结构43和被动卡合结构44，连接时，被动卡合结构44的连接板41利用凸圈442卡入主动卡合结构43的限位圈432内，使两个连接件40形成以凸圈442、限位圈432和同时穿过两者轴孔431、441的铆钉为连接点的旋转结构，提高了两个连接件40的连接强度。

进一步地，为方便两个连接件40的卡合结构安装，在本发明的一个实施方式中，同一连接件40的两块连接板41的同一端的连接部411位于同一侧。该结构可以使一个连接件40与另一连接件40连接时，直接由一侧使两个连接件40的主动卡合结构43与被动卡合结构44卡合在一起。

在本发明的一个实施方式中，该被动卡合结构44还可以包括间隔设置在凸圈442外侧的弧形夹持部443，弧形夹持部443至少设置有两个，且各弧形夹持部443对称地布置在连接部411上，弧形夹持部443在两个连接件40连接时，在限位圈432卡在凸圈442上后，由限位圈432的外侧面对其进行限位和固定，该结构可以进一步提高两个连接件40连接后的强度。此外，弧形夹持部443作为凸出于连接部本体表面的结构，还可以提高连接部411本身的强度。具体的弧形夹持部443可以是一段独立的弧形线段，也可以是一个封闭的具备弧形段形状的凸起结构。

如图10所示，在本发明的一个实施方式中，为方便整个连接后的连接件40固定，该连接件40还可以包括与连接点固定的连接头45，连接头45的基本形状与连接件40一致，包括两块相对设置的固定板451，和将两块固定板451相互平行地固定在一起的两块间隔设置的隔板454；固定板451的一端为与连接件40的连接部411连接的连接部452，另一端为与固定点相配合的固定端453。在使用时，可以在多个相互连接的连接件40的两端分别连接一个连接头45，一个连接头45通过固定端453与固定点的固定结构固定，通过连接部452与连接件40连接，另一个连接头45通过固定端452与设备固定，其连接部452与连接件40连接。连接后的各连接件40可以两个连接头45为依托进行移动。

进一步地，该固定端453的形状可以为矩形，且在固定端453上设置有通孔455，如：矩形孔或圆形孔，在通孔455的侧边设置有与通孔455相通的固定孔456。在安装时，固定点的固定件伸入通孔455中，再通过穿过固定孔456的螺杆将该固定件限定在通孔455中，从而使连接头45与固定点形成稳定的连接关系。具体的固定件可以是一根同时穿入一个连接头45的两个固定端453上通孔455的固定杆。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。