一種電動汽車底盤電池更換方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電動汽車底盤電池更換方法，其方法為：(1)通過GPS、陀螺儀、RFID開始對電池位姿識別；(2)判斷汽車是否已停穩(wěn)；(3)夾取電動汽車的待更換電池箱；(5)判斷電動汽車充換電電池架的儲備待充電層是否有電池儲備；(6)將充滿電池箱放入電動汽車充換電電池架的工作層，確保安放到位；(7)更換下來的待充電電池箱上升至頂層的充電層充電位開始充電，同時機(jī)械臂取出底座已充滿的電池箱裝入電動汽車，并下降一塊已充滿的電池用來填補(bǔ)空位；(8)充換電完成，汽車駛出，機(jī)械臂復(fù)位。本發(fā)明方便、快捷，分工明確，整個工作過程穩(wěn)定可靠，較好的適應(yīng)了大質(zhì)量電動汽車電池快速更換要求，極大的提高了充換電效率，解決了電動汽車充換電效率低等難題。
【專利說明】一種電動汽車底盤電池更換方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是電動汽車領(lǐng)域，具體涉及的是一種電動汽車充換電方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的進(jìn)步與發(fā)展，傳統(tǒng)能源越來越接近于枯竭，因此開發(fā)新能源勢在必行，包括核能、太陽能和可燃冰等多種新型能源將是未來能源科技發(fā)展的趨勢，也將成未來汽車動力的來源。交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展較快的是鐵路運(yùn)輸?shù)碾姎饣l(fā)展，經(jīng)過十一五計劃的重點(diǎn)發(fā)展，目前，我國鐵路電氣化水平已經(jīng)超過了 80%，電力技術(shù)在汽車上的發(fā)展缺相對緩慢。隨著電池技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，研究者開發(fā)出了基于電能的新型汽車，以其節(jié)能特點(diǎn)備受關(guān)注，電動汽車將是未來汽車產(chǎn)業(yè)以及整個動力【技術(shù)領(lǐng)域】的重要發(fā)展趨勢。
[0003]近幾年，我國的重點(diǎn)城市已經(jīng)開始逐步推廣電動汽車，深圳市規(guī)劃在2012年以前建成200個快速充電站，以促進(jìn)和普及電動汽車的發(fā)展；2011年初國家發(fā)改委也宣布要在京津地區(qū)建設(shè)電動汽車充換電池服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，推廣更換電池的電動汽車?yán)m(xù)電方式。現(xiàn)在電動汽車面臨的一個很難突破的問題是:當(dāng)車載電池電量耗盡時，快速充電站充滿一梁汽車供電電池一般需要幾十分鐘，耗費(fèi)時間較長，影響汽車的連續(xù)運(yùn)行。
[0004]針對上述問題，目前最好的解決辦法是更換電池，通過更換電動汽車電池來增加汽車的續(xù)航能力；因此，有待需要一個能夠充換電效率高，方便快速的電動汽車底盤電池更換方法。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種可靠性高，充換電效率高，方便快速的電動汽車底盤電池更換方法，以解決電動汽車充換電效率低等難題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]一種電動汽車底盤電池更換方法，其包括電動汽車底盤電池充換電裝置，電動汽車底盤電池充換電裝置包括機(jī)械臂、電池箱和用于放置電池箱的電池架；機(jī)械臂通過螺栓安裝在導(dǎo)軌上，通過絲杠傳動，機(jī)械臂上安裝有非標(biāo)夾具，電池箱通過機(jī)械臂上的非標(biāo)夾具夾取，所述電池架包括架體、設(shè)置在架體頂層的充電層、設(shè)置架體底層的工作中以及位于中間層的儲備待充電層；
[0008]其方法步驟如下:
[0009](I)汽車駛?cè)氤潆娬?，然后通過GPS、陀螺儀、RFID (射頻識別技術(shù)，RadioFrequency Identif ication,又稱無線射頻識別)開始對電池位姿識別；
[0010](2)判斷汽車是否已停穩(wěn)；GPS、陀螺儀、RFID以I秒為間隔連續(xù)3個時間點(diǎn)對電池位姿進(jìn)行識別，判斷汽車是否已停穩(wěn)準(zhǔn)備更換電池；若探測3個時間點(diǎn)的位姿數(shù)據(jù)變化，則繼續(xù)等待；否則，則判斷汽車已停穩(wěn)，即發(fā)出提醒，通知駕駛員將手剎打開并離場，此時控制室收到提醒信號，充換電流程準(zhǔn)備開始進(jìn)入步驟(4)；
[0011](3)夾取電池箱；控制室發(fā)出充換電指令，電動汽車充換電機(jī)械臂進(jìn)行位姿調(diào)整并開始夾取電動汽車的待更換電池箱；
[0012](4)判斷電動汽車充換電電池架的儲備待充電層是否有電池；在電動汽車充換電電池架的儲備待充電層上安裝壓力傳感器，通過壓力傳感器判斷儲備待充電層是否有電池，若有，則將儲備待充電層中上該放有電池的托盤橫移為頂層托盤下降讓出位置；若沒有，則將充電層上的充滿電池箱降至底層的工作層；
[0013](5)將充滿電池箱放入電動汽車充換電電池架的工作層；機(jī)械臂將取出的電池箱放入電動汽車充換電電池架的底層并確保安放到位；
[0014](6)更換下來的待充電電池箱上升至頂層的充電層充電位開始充電，同時機(jī)械臂取出底座已充滿的電池箱裝入電動汽車，并下降一塊已充滿的電池用來填補(bǔ)空位；
[0015](7)充換電完成，汽車駛出，機(jī)械臂復(fù)位。
[0016]進(jìn)一步的，所述電池架中心軸線與導(dǎo)軌中心軸線對齊；機(jī)械臂工作平面與電池架底層平齊。
[0017]進(jìn)一步的，電池架為五層三列式結(jié)構(gòu)，每一層均設(shè)置有設(shè)置在架體上升降臺、導(dǎo)軌和托盤；在托盤上均設(shè)置有用來判斷是否裝有電池箱的壓力傳感器；所述升降臺通過導(dǎo)軌與充電架連接并通過絲杠傳動，托盤安置在升降臺的導(dǎo)軌上，當(dāng)同一層同時有三個導(dǎo)軌在同一高度時，托盤可在導(dǎo)軌上左右移動。
[0018]作為優(yōu)選，所述充電層中設(shè)置有充電裝置，所述充電裝置包括充電頭和充電底座；充電底座上設(shè)置有充電導(dǎo)軌，所述充電頭米用直動插拔式充電頭，所述直動插拔式充電頭安置在充電底座的充電導(dǎo)軌上，通過電機(jī)控制插拔運(yùn)動。
[0019]本發(fā)明的充換電方法，其方便、快捷，分工明確，整個工作過程穩(wěn)定可靠，較好的適應(yīng)了大質(zhì)量電動汽車電池快速更換要求，極大的提高了充換電效率，解決了電動汽車充換電效率低等難題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來詳細(xì)說明本發(fā)明；
[0021]圖1為本發(fā)明的電動汽車底盤電池充換電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明的非標(biāo)尺夾的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明的電池架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為本發(fā)明的升降臺與托盤結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為本發(fā)明的充電模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6為本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0028]參見圖1和圖2，本實(shí)施例提供的是一種電動汽車底盤電池更換方法，包括機(jī)械臂
1、電池箱2和電池架3 ;機(jī)械臂I通過螺栓安裝在地面的導(dǎo)軌上，通過絲杠傳動。導(dǎo)軌距離電池架2米，電池架3的中心軸線與地面導(dǎo)軌餓中心軸線對齊；電池箱2通過機(jī)械臂I上的非標(biāo)夾具夾取，機(jī)械臂I的工作平面與電池架3的底層平齊。[0029]參見圖3至圖5，本實(shí)施例的電池架3包括充電裝置11、充電層12、儲備待充電層13、工作層14、升降臺15、滑動導(dǎo)軌16、托盤17、壓力傳感器18。電池架3為五層三列式結(jié)構(gòu)，每一層均由升降臺15、滑動導(dǎo)軌16、托盤17以及壓力傳感器18構(gòu)成，充電裝置11位于最頂層即充電層12，每一列均有一個充電頭19，充電頭通過電機(jī)控制采用直動插拔式充電頭。升降臺15通過上下升降的滑動導(dǎo)軌與電池架連接并通過絲杠傳動，托盤17安置在升降臺15的滑動導(dǎo)軌16上，當(dāng)同一層同時有三個滑動導(dǎo)軌16在同一高度時托盤17可在導(dǎo)軌上左右移動，托盤底部的定位原件上安裝有三個壓力傳感器18，用來判斷托盤上是否裝有電池箱。充電層12位于電池架架體的最頂層，此層托盤只能上下升降不可左右移動，工作層14位于最底層，此層托盤時能左右移動不可上下升降，儲備待充電層13位于充電層12和工作層14中間，一共有三層，儲備待充電層13即可上下升降也可左右移動。
[0030]參見圖6，本實(shí)施例的充換電方法步驟如下:
[0031](I)對電池位姿識別；汽車駛?cè)氤潆娬?，通過GPS、陀螺儀、RFID (射頻識別技術(shù)，Radio Frequency Identif ication,又稱無線射頻識別)開始對電池位姿識別；
[0032](2)判斷汽車是否已停穩(wěn)；GPS、陀螺儀、RFID以I秒為間隔連續(xù)3個時間點(diǎn)對電池位姿進(jìn)行識別，判斷電動汽車是否已停穩(wěn)準(zhǔn)備更換電池；若探測3個時間點(diǎn)的位姿數(shù)據(jù)變化，則繼續(xù)等待；否則，則判斷電動汽車已停穩(wěn)，即發(fā)出提醒，通知駕駛員將手剎打開并離場，此時控制室收到提醒信號，充換電流程準(zhǔn)備開始進(jìn)入步驟(4)；
[0033](3)夾取電池箱；控制室發(fā)出充換電指令，電動汽車充換電的機(jī)械臂I進(jìn)行位姿調(diào)整并開始通過非標(biāo)尺夾具夾取電動汽車的待更換電池箱；
[0034](4)判斷電動汽車充換電電池架的儲備待充電層是否有電池；在電池架I的儲備待充電層13托盤上安裝壓力傳感器18，通過壓力傳感器18判斷儲備待充電層是否有電池，若有，則將儲備待充電層中上該放有電池的托盤橫移為頂層托盤下降讓出位置；若沒有，則將充電層上的充滿后的電池箱降至底層的工作層，便于電動汽車的更換；
[0035](5)將充滿電池箱放入電動汽車充換電電池架的工作層14 ;機(jī)械臂I將取出的電池箱2放入電池架3的底層并確保安放到位；
[0036](6)更換下來的待充電電池箱上升至頂層的充電層充電位開始充電，同時機(jī)械臂取出底座已充滿的電池箱裝入電動汽車，并下降一塊已充滿的電池用來填補(bǔ)空位；
[0037](7)充換電完成，汽車駛出，機(jī)械臂復(fù)位。
[0038]本實(shí)施例中機(jī)械臂上安裝有非標(biāo)尺夾具，該非標(biāo)尺夾具包括夾具體7、夾緊裝置
8、定位塊9、連接裝置10。夾緊裝置8安裝在夾具體的滑動導(dǎo)軌上，通過電機(jī)控制加緊放松動作，定位塊通過螺栓固定在夾具體的底托根部位置，夾具體7通過連接裝置與機(jī)械臂I相連接。夾緊裝置8包括底板以及下夾緊爪，在夾具體7 —端上固定有上夾緊爪4，其另一端通過滑動導(dǎo)軌5安裝底板，底板可在滑動導(dǎo)軌5上滑動，從帶動下夾緊爪運(yùn)動，上夾緊爪4與下夾緊爪相配合，實(shí)現(xiàn)抓緊電池箱的目的。
[0039]上述充電層中設(shè)置有充電裝置，所述充電裝置包括充電頭19和充電底座20 ;充電底座20上設(shè)置有充電導(dǎo)軌5，所述充電頭19采用直動插拔式充電頭，所述直動插拔式充電頭安置在充電底座20的充電導(dǎo)軌5上，通過電機(jī)控制插拔運(yùn)動，本發(fā)明采用快速直動插拔式充電頭，大大提高充電站整體充換電工作效率。
[0040]本發(fā)明的充換電方法，其方便、快捷，分工明確，整個工作過程穩(wěn)定可靠，較好的適應(yīng)了大質(zhì)量電動汽車電池快速更換要求，極大的提高了充換電效率，解決了電動汽車充換電效率低等難題。
[0041]此外，充電電池架的五層三列式結(jié)構(gòu)各層用途分工明確，托盤能夠獨(dú)立升降平移，能夠有效提高電池移動效率。
[0042]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種電動汽車底盤電池更換方法，其包括電動汽車底盤電池充換電裝置，該電動汽車底盤電池充換電裝置包括機(jī)械臂、電池箱和用于放置電池箱的電池架；機(jī)械臂通過螺栓安裝在地面的導(dǎo)軌上，通過絲杠傳動；機(jī)械臂上安裝有非標(biāo)夾具，電池箱通過機(jī)械臂上的非標(biāo)夾具夾取，所述電池架包括架體、設(shè)置在架體頂層的充電層、設(shè)置架體底層的工作中以及位于中間層的儲備待充電層； 其方法步驟如下: (1)汽車駛?cè)氤潆娬荆缓笸ㄟ^GPS、陀螺儀、RFID開始對電池位姿識別； (2)判斷汽車是否已停穩(wěn)；GPS、陀螺儀、RFID以I秒為間隔連續(xù)3個時間點(diǎn)對電池位姿進(jìn)行識別，判斷汽車是否已停穩(wěn)準(zhǔn)備更換電池；若探測3個時間點(diǎn)的位姿數(shù)據(jù)變化，則繼續(xù)等待；否則，則判斷汽車已停穩(wěn)，即發(fā)出提醒，通知駕駛員將手剎打開并離場，此時控制室收到提醒信號，充換電流程準(zhǔn)備開始進(jìn)入步驟(4)； (3)夾取待更換電池箱；控制室發(fā)出充換電指令，電動汽車充換電機(jī)械臂進(jìn)行位姿調(diào)整并開始夾取電動汽車的待更換電池箱； (4)判斷電動汽車充換電電池架的儲備待充電層是否有電池；在電動汽車充換電電池架的儲備待充電層上安裝壓力傳感器，通過壓力傳感器判斷儲備待充電層是否有電池，若有，則將儲備待充電層中上該放有電池的托盤橫移為頂層托盤下降讓出位置；若沒有，則將充電層上的充滿電池箱降至底層的工作層； (5)將充滿電池箱放入電動汽車充換電電池架的工作層；機(jī)械臂將取出的電池箱放入電動汽車充換電電池架的底層并確保安放到位； (6)更換下來的待充電電池箱上升至頂層的充電層充電位開始充電，同時機(jī)械臂取出底座已充滿的電池箱裝入電動汽車，并下降一塊已充滿的電池用來填補(bǔ)空位； (7 )充換電完成，汽車駛出，機(jī)械臂復(fù)位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車底盤電池更換方法，其特征在于，所述電池架中心軸線與導(dǎo)軌中心軸線對齊；機(jī)械臂工作平面與電池架底層平齊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動汽車底盤電池更換方法，其特征在于，所述電池架為五層三列式結(jié)構(gòu)，每一層均設(shè)置有設(shè)置在架體上升降臺、導(dǎo)軌和托盤；在托盤上均設(shè)置有用來判斷是否裝有電池箱的壓力傳感器；所述升降臺通過導(dǎo)軌與充電架連接并通過絲杠傳動，托盤安置在升降臺的導(dǎo)軌上，當(dāng)同一層同時有三個導(dǎo)軌在同一高度時，托盤可在所述導(dǎo)軌上左右移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車底盤電池更換方法，其特征在于，所述充電層中設(shè)置有充電裝置，所述充電裝置包括充電頭和充電底座；充電底座上設(shè)置有充電導(dǎo)軌，所述充電頭采用直動插拔式充電頭，所述直動插拔式充電頭安置在充電底座的充電導(dǎo)軌上，通過電機(jī)控制插拔運(yùn)動。
【文檔編號】B60S5/06GK103963751SQ201410168567
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】張衛(wèi)國, 陳良亮, 朱金大, 許慶強(qiáng), 徐石明, 倪峰, 江明, 張 浩, 趙明宇, 楊鳳坤, 鄧超, 劉華鋒, 劉昭慧, 楊芳, 石進(jìn)永, 宋旸, 唐霧婺, 吾喻明 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國電南瑞科技股份有限公司, 江蘇省電力公司