阅读说明：本技术 汽车电池快换系统 (Quick-change system for automobile battery ) 是由 郭建波 于 2019-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种汽车电池快换系统,包括工位车、充电装置、用于定位汽车的定位装置以及用于夹取汽车电池并放置到汽车上的夹取装置,所述工位车包括固设于地面上的导轨、工位车本体,以及固设于工位车本体底部且与导轨配合的滚轮,所述定位装置和夹取装置固设于工位车本体上表面,所述充电装置包括沿导轨延伸方向布置的多个存放架,本发明的夹取装置与定位装置共同安装在工位车上,工位车能够沿着多组电池存放架的延伸方向进行平移,工位车能够将汽车、定位装置以及夹取装置移动至存放有充满电的电池处,并夹取电池放入汽车内,完成汽车的快速换电。(The invention discloses a automobile battery quick-change system, which comprises a station vehicle, a charging device, a positioning device for positioning the vehicle and a clamping device for clamping and placing an automobile battery on the vehicle, wherein the station vehicle comprises a guide rail fixedly arranged on the ground, a station vehicle body and a roller fixedly arranged at the bottom of the station vehicle body and matched with the guide rail, the positioning device and the clamping device are fixedly arranged on the upper surface of the station vehicle body, the charging device comprises a plurality of storage racks arranged along the extension direction of the guide rail, the clamping device and the positioning device are jointly arranged on the station vehicle, the station vehicle can translate along the extension direction of a plurality of groups of battery storage racks, the station vehicle can move the vehicle, the positioning device and the clamping device to the positions where fully charged batteries are stored, and clamp the batteries and place the batteries into the vehicle, so as to finish the quick battery change of the vehicle.)

汽车电池快换系统

技术领域

本发明涉及电动汽车电池更换领域，具体涉及一种汽车电池快换系统。

背景技术

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆，目前电动汽车的居民保有量越来越大。

现有技术中，对电动汽车的车载电池进行更换时，均为人工方式进行更换，人工将电源***到电池上进行充电，由于汽车电池重量较大，人工进行更换的方式效率低下，无法适应目前的电动汽车的电池更换需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种汽车电池快换系统，本发明的夹取装置与定位装置共同安装在工位车上，工位车能够沿着多组电池存放架的延伸方向进行平移，工位车能够将汽车、定位装置以及夹取装置移动至存放有充满电的电池处，并夹取电池放入汽车内，完成汽车的快速换电。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种汽车电池快换系统，包括工位车、充电装置、用于定位汽车的定位装置以及用于夹取汽车电池并放置到汽车上的夹取装置，所述工位车包括固设于地面上的导轨、工位车本体，以及固设于工位车本体底部且与导轨配合的滚轮，所述定位装置和夹取装置固设于工位车本体上表面，所述充电装置包括沿导轨延伸方向布置的多个存放架。

进一步地，所述充电装置还包括设置于存放架上的双层充电组件，所述双层充电组件包括位于存放架上部的上充电组件以及位于存放架下部的下充电组件，所述上充电组件和下充电组件包括设置在两端的输送轮以及绕过输送轮的传送带，所述传送带上固设有用于为汽车电池充电的电池充电仓，所述传送带沿水平方向设置，且下充电组件的传送带比上充电组件的传送带向定位装置一端多延伸出至少一个电池充电仓的位置。

进一步地，所述充电装置还包括设置于存放架上的单层充电组件，所述单层充电组件包括设置在两端的输送轮以及绕过输送轮的传送带，所述传送带上固设有用于为汽车电池充电的电池充电仓，所述传送带沿水平方向设置。

进一步地，所述定位装置包括用于定位汽车长度方向的前车轮定位组件、用于定位汽车宽度方向的侧方位定位组件以及用于承载汽车且能够沿汽车宽度方向滑动的承载滑板。

进一步地，所述前车轮定位组件包括挡板以及沿汽车宽度方向对称设置且位于汽车两侧的第一伺服电机，所述第一伺服电机与工位车本体固定连接，所述第一伺服电机具有沿汽车长度方向运动的第一工作部，所述挡板与第一工作部固定连接。

进一步地，所述汽车包括前车轮和后车轮，所述侧方位定位组件包括用于顶紧汽车前车轮外侧的前轮毂顶盘、用于顶紧汽车后车轮外侧的后轮毂顶盘，以及沿汽车长度方向设置的第二伺服电机和第三伺服电机，所述第二伺服电机与第三伺服电机位于汽车的同一侧，所述第二伺服电机具有沿汽车宽度方向运动且与前轮毂顶盘固定连接的第二工作部，所述第三伺服电机具有沿汽车宽度方向运动且与后轮毂顶盘固定连接的第三工作部。

进一步地，所述承载滑板包括承载板、滚轮、回位弹簧以及两个相对设置的承载梁，所述滚轮两端分别与两个承载梁的相对一侧固定连接，所述承载梁上部相对一侧开设有凹槽，所述承载板的两侧分别设置在两个承载梁的凹槽内且底面与滚轮的表面接触；所述回位弹簧的一端与承载板的一端固定连接，且另一端与工位车本体上表面固定连接。

进一步地，所述夹取装置包括机械臂和开关式磁铁，所述机械臂具有能够进行空间三维运动的第四工作部，所述开关式磁铁与第四工作部固定连接。

进一步地，所述电池充电仓包括用于电池仓本体，所述电池仓本体底部设置有与电源正极电性连接的充电正极以及与电源负极电性连接的充电负极，所述电池仓本体的上部为开口，其侧壁倾斜设置且上大下小呈斗形。

进一步地，传送带上设置有多个电池充电仓，任意两个相邻的电池充电仓内的充电正极用导线连接，任意两个相邻的电池充电仓内充电负极用导线连接，所述电池仓本体上设置有与其充电正极电性连接且用于***电源正极的电源正极插口，所述电池充电仓上设置有与其充电负极电性连接且用于***电源负极的电源负极插口。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

1.本发明的夹取装置与定位装置共同安装在工位车上，工位车能够沿着多组电池存放架的延伸方向进行平移，工位车能够将汽车、定位装置以及夹取装置移动至存放有充满电的电池处，并夹取电池放入汽车内，完成汽车的快速换电。

2.由于下充电组件与上充电组件的特殊设计，下充电组件的传送带比上充电组件的传送带向夹取装置一端多延伸出一个或者多个电池充电仓的位置，既能够保证夹取装置不被上充电组件干扰，同时能够降低占地面积，由于电池更换量比较大，如果不对存放架的结构进行优化，电池将会占据很大的面积，这将会增加工位车的移动距离，降低更换电池的效率，而本发明中下充电组件和上充电组件的这种优化设计能够有效避免这种情况。

附图说明

图1为本发明整体的结构示意图；

图2为本发明单层充电组件的结构示意图；

图3为本发明存放架沿导轨延伸方向布置的结构示意图；

图4为本发明前车轮定位组件和侧方位定位组件的结构示意图；

图5为本发明承载滑板的结构示意图；

图6为本发明承载梁的结构示意图；

图7为本发明双层充电组件的结构示意图；

图8为本发明电池充电仓的结构示意图；

图9为本发明电源正极插口和电源负极插口的结构示意图；

图10为本发明电源的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

如图1-3所示，一种汽车电池快换系统，包括工位车500、充电装置400、用于定位汽车100的定位装置以及用于夹取汽车电池并放置到汽车上的夹取装置200，所述工位车包括固设于地面上的导轨510、工位车本体520，以及固设于工位车本体底部且与导轨配合的滚轮530，所述定位装置和夹取装置固设于工位车本体上表面，所述充电装置包括沿导轨延伸方向布置的多个存放架410。

电池充电仓、汽车电池可以向厂商租赁，只需将电动汽车驾驶到本发明中的快换系统处，将亏电的电池放入该系统内充电，并安装充满电的汽车电池；用户可以在本快换系统处，实现汽车电池的互换、互用以及共享；本发明的夹取装置与定位装置共同安装在工位车上，工位车能够沿着多组电池存放架的延伸方向进行平移，工位车能够将汽车、定位装置以及夹取装置移动至存放有充满电的电池处，并夹取电池放入汽车内，完成汽车的快速换电，解决了电动汽车连续行驶的问题，且电动汽车的用户无需二次购买电池。

如图7所示，所述充电装置还包括设置于存放架上的双层充电组件，所述双层充电组件包括位于存放架上部的上充电组件420以及位于存放架下部的下充电组件430，所述上充电组件和下充电组件包括设置在两端的输送轮440以及绕过输送轮的传送带450，所述传送带上固设有用于为汽车电池充电的电池充电仓460，所述传送带沿水平方向设置，且下充电组件的传送带比上充电组件的传送带向定位装置一端多延伸出至少一个电池充电仓的位置。

如图2所示，所述充电装置还包括设置于存放架上的单层充电组件，所述单层充电组件包括设置在两端的输送轮440以及绕过输送轮的传送带450，所述传送带上固设有用于为汽车电池充电的电池充电仓460，所述传送带沿水平方向设置。

本发明存放电池的存放架有两种布置形式，一种为单层形式，一种是双层形式，双层形式的存放架更能有效利用空间，减少工位车的移动具体，提高汽车更换电池的速度。

双层形式的存放架分为两层，位于上层的是上充电组件，位于下层的是下充电组件，上充电组件和下充电组件交替地为电池进行充电；起初，上充电组件内的电池充电仓没有电池，如果有电动汽车需要更换电池，夹取装置将亏电电池从汽车内夹取出，并放入上充电组件的电池充电仓内进行充电；夹取装置将夹取位于下层的电池，由于下充电组件的传送带比上充电组件的传送带多延伸出一个电池充电仓的位置，此时夹取装置可以夹取位于该位置电池充电仓内的电池，夹取装置夹取完成后，会将电池安放到汽车上；下充电组件的传送带按照图7中的顺时针方向运动，将刚才被夹取走电池的空的电池充电仓移动到下充电组件的下部，此时电池充电仓的开口竖直朝下，于此同时下一个带有满电电池的电池充电仓移动到该延伸出的部位，等待夹取；继续有电动汽车需要更换其亏电的电池时，上充电组件的传送带按照图7中逆时针方向运动，在靠近夹取装置的一端留出一个空的电池充电仓供夹取装置放置亏电的电池，下充电组件的工作原理与之前相同。

当下充电组件上的所有电池被夹取完成后，此时上充电组件内的电池已经完成充电，如果有汽车需要更换电池，夹取装置将亏电电池送入到下充电组件延伸出的部分的电池充电仓内进行充电，夹取上充电组件内的满电电池放入到汽车内。

充电装置进过特殊设计，可以在其上充电组件和下充电组件内交替进行充电，在其中一层进行充电时，另一层提供满电电池，夹取装置、上充电组件、下充电组件进行配合，能够进行自动化的充电、夹取、安装，显著提高了电池更换效率，能够适应数量庞大的电动汽车电池更换需求；由于下充电组件与上充电组件的特殊设计，下充电组件的传送带比上充电组件的传送带多向夹取装置一个或者多个电池充电仓的位置，既能够保证夹取装置不被上充电组件干扰，同时能够降低占地面积，由于电池更换量比较大，如果不对存放架的结构进行优化，电池将会占据很大的面积，这将会增加夹取装置移动的距离，降低更换电池的效率，而本发明中下充电组件和上充电组件的这种优化设计能够有效避免这种情况。

如图4所示，所述定位装置包括用于定位汽车长度方向的前车轮定位组件310、用于定位汽车宽度方向的侧方位定位组件320以及用于承载汽车且能够沿汽车宽度方向滑动的承载滑板330。

如图4所示，所述前车轮定位组件310包括挡板311以及沿汽车宽度方向对称设置且位于汽车两侧的第一伺服电机312，所述第一伺服电机与工位车本体固定连接，所述第一伺服电机具有沿汽车长度方向运动的第一工作部，所述挡板311与第一工作部固定连接。

如图4所示，所述汽车包括前车轮120和后车轮130，所述侧方位定位组件320包括用于顶紧汽车前车轮外侧的前轮毂顶盘321、用于顶紧汽车后车轮外侧的后轮毂顶盘323，以及沿汽车长度方向设置的第二伺服电机322和第三伺服电机324，所述第二伺服电机与第三伺服电机位于汽车的同一侧，所述第二伺服电机具有沿汽车宽度方向运动且与前轮毂顶盘固定连接的第二工作部325，所述第三伺服电机具有沿汽车宽度方向运动且与后轮毂顶盘固定连接的第三工作部326。

如图5所示，所述承载滑板330包括承载板333、滚轮332、回位弹簧335以及两个相对设置的承载梁331，所述滚轮332两端分别与两个承载梁的相对一侧固定连接，所述承载梁上部相对一侧开设有凹槽334，所述承载板的两侧分别设置在两个承载梁的凹槽内且底面与滚轮的表面接触；所述回位弹簧335的一端与承载板的一端固定连接，且另一端与工位车本体520上表面固定连接；承载板能够在凹槽内滑动，滚轮能够降低承载板的滑动阻力。

汽车行驶到承载板上，汽车的前车轮顶到挡板311处，完成汽车长度方向的定位，汽车的挡板的位置可以通过第一伺服电机调整；第二伺服电机推动前轮毂顶盘321顶紧前车轮外侧，第三伺服电机推动后轮毂顶盘323顶紧后车轮外侧，两者的顶紧力通过汽车的轮胎作用到承载板上，承载板的另一端通过回位弹簧推动，承载板在回位弹簧、前轮毂顶盘、后轮毂顶盘的作用下保持平衡，完成汽车宽度方向的定位，汽车宽度方向的位置可以通过后第二伺服电机、第三伺服电机进行调整。

如图1所示，所述夹取装置200包括机械臂和开关式磁铁210，所述机械臂具有能够进行空间三维运动的第四工作部220，所述开关式磁铁与第四工作部固定连接；所述机械臂为现有技术中常用技术，其具有能够进行空间三维运动的第四工作部，开关式磁铁是一种可以开启磁力和关闭磁力的装置；所述机械臂还可以用其他的能够使第四工作部在汽车与存放架间运动的装置进行替换。

如图8所示，所述电池充电仓包括用于电池仓本体461，所述电池仓本体底部设置有与电源正极电性连接的充电正极463以及与电源负极电性连接的充电负极464；传送带上设置有多个电池充电仓，任意两个相邻的电池充电仓内的充电正极用导线连接，任意两个相邻的电池充电仓内充电负极用导线连接，所述电池仓本体上设置有与其充电正极电性连接且用于***电源正极的电源正极插口465，所述电池充电仓上设置有与其充电负极电性连接且用于***电源负极的电源负极插口466；所述电池仓本体461的上部为开口，其侧壁倾斜设置且上大下小呈斗形。

如图9所示，传送带上设置有多个电池充电仓，任意两个相邻的电池充电仓内的充电正极用导线连接，任意两个相邻的电池充电仓内充电负极用导线连接，所述电池仓本体上设置有与其充电正极电性连接且用于***电源正极的电源正极插口465，所述电池充电仓上设置有与其充电负极电性连接且用于***电源负极的电源负极插口466。

所述电池充电仓的侧壁经过特殊设计，其倾斜设置且呈斗形；汽车电池也相应设计为斗形，具有与电池充电仓的侧壁相适应的外形；汽车上也加装与电池充电仓相同内部结构电池装载位，所述夹取装置将电池放入到电池充电仓内时，能够进行自定位，所述电池充电仓的底部设置有充电正极和充电负极，经过电池充电仓侧壁的自定位后能够准确地将充电正极和充电负极***到电池内。

如图10所示，所述汽车电池快换系统还包括电源500和电极510，所述电极分为电源正极和电源负极，多个电池充电仓的充电正极用导线串联电连接且充电负极用导线串联电连接，充电时将电源正极***到一个电池充电仓的电源正极插口内，且将电源负极***到该电池充电仓的电源负极插口内，则与该电池充电仓位于同一层上的所有电池充电仓均能为其内的电池进行充电，充电效率高，自动化程度好。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。