一种蓄电池驱动车辆的自动续能装置及控制方法。装置由箱体和控制装置、水平运动系统、垂直运动系统、圆盘旋转系统、4个交流转直流电源充电器和电池箱组成；其中箱体的前端呈开口状，并且外部安装有一个更换电池按钮，而控制装置、水平运动系统、垂直运动系统、圆盘旋转系统、4个交流转直流电源充电器和电池箱则设置在箱体的内部。本发明专利技术的蓄电池驱动车辆的自动续能装置及控制方法能在无人工干预环境下安全可靠、快速高效地为蓄电池驱动车辆自动更换电池箱，实现其续能功能，且对蓄电池驱动车辆结构改动很小，只需将车辆上的机载蓄电池组放入电池箱即可，因此具有自动化程度高、结构简单、运行可靠、造价低，且可以节省大量的时间与人力等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电动车辆
，特别是涉及。
技术介绍
作为一种环保、节能、安全的代步工具，以电能为动力的车辆应用范围越来越广， 比如电动观光车、电动高尔夫球车、机场运行专用车辆及移动机器人等。但是，这些车辆存在的问题是其大部分是使用高质量的机载可充电蓄电池组来给自身供电，一旦电能耗尽， 必须采用人工干预的方式进行充电或更换电池，但是，由于其充电时间一般长于工作时间， 并且电池容量较大，重量可达几十公斤，因此人工更换比较困难，而且目前对于电动车辆自动续能装置的使用还未见相关报道。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种能在无人工干预环境下安全可靠、快速高效地自动续能的蓄电池驱动车辆的自动续能装置及控制方法。为了达到上述目的，本专利技术提供的蓄电池驱动车辆的自动续能装置由箱体、控制装置、水平运动系统、垂直运动系统、圆盘旋转系统、4个交流转直流电源充电器和电池箱组成；其中箱体的前端呈开口状，并且外部安装有一个更换电池按钮，而控制装置、水平运动系统、垂直运动系统、圆盘旋转系统、4个交流转直流电源充电器和电池箱则设置在箱体的内部。所述的水平运动系统包括水平模组和水平步进电机；水平模组由第一联轴器、末位接近开关、中位接近开关、水平导轨、首位接近开关和水平丝杠组成；其中水平导轨水平设置在箱体内部上方；水平丝杠安装在水平导轨上，并且其一端通过第一联轴器与水平步进电机相连；首位接近开关、末位接近开关和中位接近开关分别安装在水平导轨的两端和中间部位，并且末位接近开关靠近联轴器。所述的垂直运动系统包括垂直模组、垂直步进电机、支架和末端铲子；垂直模组由第二联轴器、上位接近开关、垂直丝杠、垂直导轨和下位接近开关组成；其中支架的上端通过丝杠母连接在水平丝杠上；垂直导轨的上端与支架的下端固连在一起；垂直丝杠安装在垂直导轨上，并且其上端通过第二联轴器与垂直步进电机相连；上位接近开关和下位接近开关分别安装在垂直导轨的上端和下端；末端铲子的后端通过丝杠母安装在位于上位接近开关和下位接近开关之间的垂直丝杠上。所述的圆盘旋转系统包括旋转圆盘、轴、推力球轴承、同步齿轮带和圆盘步进电机；其中旋转圆盘与轴相连接，轴通过推力球轴承垂直固定在箱体的底面之上，并且轴上设有同步齿轮；圆盘步进电机安装在箱体的侧面上，其通过同步齿轮带与轴上的同步齿轮相连接，从而带动旋转圆盘转动；旋转圆盘上设有4个充电位、6个电池箱卡槽、6个接近开关、 4组充电触点、待充电位和充电完成位；其中，4个充电位、待充电位和充电完成位分布在旋转圆盘的表面，并且其上分别设有一个用来固定电池箱的电池箱卡槽；每个充电位上安装有一个接近开关，用来检测该位置是否存在电池箱；每个充电位的外部开口处安装有充电触点，该充电触点的内侧面与电池箱上的触点相接触，外侧面与交流转直流电源充电器相连；待充电位用于存放内部装有待充电电池组的电池箱，或者当待充电位空闲时，末端铲子能够穿过该位置插入到外部电池箱上；充电完成位用于存放内部装有已充满电电池组的电池箱，为自动续能装置更换电池箱作准备。所述的电池箱包括电池箱体、多根横梁和触点；电池箱体由相隔距离平行设置的多块平板和底板构成，相邻平板之间的空间形成用于放置电池组的电池位；横梁水平安装在平板的上端，其与电池组之间的空隙用于插入末端铲子；触点位于电池箱体的一侧。当电池箱体放入充电位上时，触点与充电触点靠接，实现电池箱的充电功能。所述的4个交流转直流电源充电器分别位于旋转圆盘上4个充电位的旁边，其一端与220伏的交流电源相连，另一端与旋转圆盘上的充电触点相接，以实现交流电转换直流电的功能，并为直流电池组提供能量，并且内部安装有电压检测电路，该电路与控制装置中的AD/ΙΟ模块相连接，用于充电电池组的电压检测。所述的控制装置由主机系统、AD/ΙΟ模块、单片机、步进电机驱动器、无线AP模块和电源组成；其中主机系统分别与AD/ΙΟ模块、单片机和无线AP模块相连接；AD/ΙΟ模块为AD转换器与输入输出接口电路，用于采集各种输入信号，其输入端口分别与末位接近开关、中位接近开关、首位接近开关、上位接近开关、下接近开关、6个接近开关以及交流转直流电源充电器内的电压检测电路相连，输出端口与主机系统相接；单片机为步进电机驱动控制器，其输入端与主机系统相连，输出端与步进电机驱动器相接；步进电机驱动器的输入端与单片机相连，输出端分别与水平步进电机、垂直步进电机和圆盘步进电机相接；无线 AP模块为无线网络接入点，用于通过无线网络实现与外部的联系；电源则用于为整个控制装置提供工作电源。所述的主机系统201由嵌入式工控主板、存储器和CF卡组成或由可编程控制器实现；电源206由交流转直流的开关电源及其辅助电路构成。本专利技术提供的自动续能装置中将电池箱从充电位移至充电完成位控制方法包括按顺序进行的下列步骤1)初始化I/O接口的SlOl阶段；2)检测各部件初始位置的S102阶段；3)检测充电位中电池组电压的S103阶段；4)判断电池组充电是否结束的S104阶段；5)末端铲子退回水平末位的S105阶段；6)将存放有已充满电电池箱的充电位，即目标充电位对准末端铲子的S106阶段；7)将末端铲子降至垂直下位的S107阶段；8)将末端铲子插入已充满电电池箱，即目标电池箱的S108阶段；9)利用末端铲子提起已充满电电池箱的S109阶段；10)将已充满电电池箱退出原充电位的SllO阶段；11)将充电完成位对准末端铲子的Slll阶段；12)将已充满电电池箱送入充电完成位的Sl 12阶段；13)将已充满电电池箱放在充电完成位上的S113阶段；14)将末端铲子退回水平末位的Sl 14阶段。本专利技术提供的自动续能装置中更换电池箱控制方法包括按顺序进行的下列步骤1)系统初始化的S201阶段；2)判断充电完成位是否存在电池箱的S202阶段；3)末端铲子升至垂直上位的S203阶段；4)末端铲子退至水平末位的S204阶段；5)将待充电位对准末端铲子的S205阶段；6)末端铲子降至垂直下位的S206阶段；7)将末端铲子插入外部电池箱的S207阶段；8)利用末端铲子提起外部电池箱的S208阶段；9)将外部电池箱送入待充电位的S209阶段；10)将外部电池箱放在待充电位上的S210阶段；11)将末端铲子退至水平末位的S211阶段；12)将充电完成位对准末端铲子的S212阶段；13)将末端铲子插入已充满电电池箱的S213阶段；14)利用末端铲子提起已充满电电池箱的S214阶段；15)将已充满电电池箱送入外部空位的S215阶段；16)将已充满电电池箱放在外部空位上的S216阶段；17)末端铲子退至水平末位的S217阶段。本专利技术提供的自动续能装置中将位于待充电位中的未充电电池箱放入充电位控制方法包括按顺序进行的下列步骤1)系统初始化的S301阶段；2)检测各部件初始位置的S302阶段；3)判断待充电位中是否存在待充电电池箱的S303阶段；4)将末端铲子退至水平末位的S304阶段；5)将待充电位对准末端铲子的S305阶段；6)将末端铲子降至垂直下位的S306阶段；7)将末端铲子插入待充电电池箱的S307阶段；8)利用末端铲子提起待充电电池箱的S308阶段；9)将待充电电池箱退出待充电位的S309阶段；10)将空充电位对准本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种蓄电池驱动车辆的自动续能装置，其特征在于：所述的自动续能装置由箱体（１）和控制装置（２）、水平运动系统、垂直运动系统、圆盘旋转系统、４个交流转直流电源充电器（３３）和电池箱（３５）组成；其中箱体（１）的前端呈开口状，并且外部安装有一个更换电池按钮（２２），而控制装置（２）、水平运动系统、垂直运动系统、圆盘旋转系统、４个交流转直流电源充电器（３３）和电池箱（３５）则设置在箱体（１）的内部。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡丹丹，高庆吉，牛国臣，史志波，徐萍，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：12
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