本发明专利技术提供了一种动力电池箱的更换系统及方法，解决了更换适应性、电池架使用、电池充电环境和电动汽车电池箱快速更换问题。更换系统包括从车辆上装卸电池的机械手，存放和给电池箱充电的电池架，位于电池架下临时存放机械手所需电池的穿梭车，以及从穿梭车上取放电池并把电池放置于电池架上的堆垛机；堆垛机后部设有幕墙，与封闭的电池架前面板一同对系统起到封闭作用，保证电池架内电池最佳充电温度，提高了保证电池使用寿命，较好地解决了电池充电环境问题；更换方法无需电池箱旋转，提高电池箱更换效率。本装置部件布置合理，占地面积小，工作效率高，设备维护量小，具有较强的通用性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电动汽车领域，具体涉及。
技术介绍
电动汽车以电力为主要能源，具有排放低、能量使用效率高等优点，是替代燃油汽车的主要选择。在全球能源和环境问题日益突出的形势下，发展电动汽车成为摆脱石油资源依赖、实现节能减排、缓解能源环境问题的重要途径。电动汽车上的核心技术之一就是能源储备及供给系统，蓄电池的使用及快速更换技术成为电动汽车产业化发展的一项关键技术。目前纯电动汽车由于续驶里程等因素，所配备的电池组数量大、布置位置不统一，导致了电池箱不能够被方便快速的更换。目前电动汽车电池箱更换主要采取从车上卸下电池后在更换设备上旋转180度， 再将亏电电池放入电池架，更换设备所需旋转空间较大，从而更换设备运行要占用较宽的更换空间，且旋转速度较难选定，旋转快，容易将电池甩出，旋转慢，降低效率，旋转占用空间较大。例如北京理工大学的王震坡等人申请的“电动车动力电池组快速更换系统”专利技术专利，申请号为CN200810009129. 3，该快速更换系统包括快卸机构和移送机构。快卸机构包括一个真空吸盘或电磁吸盘，其能够将电池箱从电动车车身中拉出或将其推到电动车车身中。所述移送机构采用三坐标平动加旋转的工作模式，从而能够将所述拆卸下来的电池箱移送到充电架中和/或将从充电架中取下来的电池箱插到电动车中，从而完成电动车动力电池组的机械快速装载和更换。该系统采用平动加旋转的工作模式，对电动汽车电池箱更换技术的其他研究还包括申请号为CN200910090807. 8专利技术名称为“一种电动汽车的动力电池的更换系统及更换方法”专利技术专利申请，解决了从车上拆卸亏电电池以及从电池架上取放电池的问题， 更换系统包括举升设备、举升支点、更换设备、和电池存放平台，其中更换设备同时负责定位、换装、堆垛等多个功能，使得更换设备体积较大，更换效率较低。又如申请号为CN201010603039. 4专利技术名称为“一种电动汽车电池的自动快换系统及自动快换方法”的专利技术专利请，可以满足电动汽车电池箱的自动快速更换，系统包括设置在车体下部的电池仓、电池箱及升降台。该专利申请仅公布了电池快速更换的装置及方法，但并未涉及如何对亏电电池的充电，没有亏电电池充电和满电电池安装相配合的系统不能称之为完整的电池更换系统。2011年申请号为CN201110096497. 8的新申请公布了一种便携式电动汽车的电池更换系统及其更换方法，解决了无法更换轿车电池和驾驶途中急需换电难题，且不需在换电站就能直接更换电动汽车电池。该系统设有可折叠电动液压升降平台、电池箱升降平台小车、电池箱托盘和集成控制平台。该装置适合于长时间行驶车辆携带，但是现实应用中， 驾驶员既要携带满电电池，有要携带电池更换装置，这对电动车辆的推广是极其不利的。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供，更换过程中取下电池无需旋转，降低了更换方式对暂存一侧定位要求、随动性能及换装柔性要求，对车侧也较低， 相应关键技术兼顾满足车侧较高与电池架侧，取放效率达到最高；且本系统更换过程将复杂动作分解为XYZ三方向的直线运动，将复杂设备简化为各种常规产品的集合，提高了更换系统的经济性。为实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案为一种动力电池箱的更换系统，所述更换系统包括电池架和位于所述电池架后侧的堆垛机；其改进之处在于所述更换系统包括机械手、位于所述电池架下方的穿梭车；所述堆垛机的后侧设有幕墙，所述电池架前侧设有前面板，所述幕墙和前面板构成密闭空间，对系统起到封闭作用。其中所述机械手包括小车，位于小车内部的升降装置和机械臂；所述升降装置包括升降平台、垂直导轨、升降丝杆和限位滑轮；所述机械臂包括滚柱、电池箱抓手和可双方向移动的双层导轨。其中所述机械手位于电池架前侧，机械手通过升降装置在竖直方向上具有至少 2个电池箱的调整行程。其中系统在更换电池箱的过程中，所述机械手的高度可随车身高度的变化自动调整。其中所述穿梭车由穿梭主体，沿轨道移动的驱动轮和电池箱导向架构成，穿梭主体具有两个电池容纳位，穿梭车沿车辆运行轨道方向的行程为两个电池位距离。其中所述穿梭车位于电池架正下方，每个电池架下设置有2台穿梭车。一种利用如权利要求I所述更换系统更换电池箱的方法，其改进之处在于所述方法包括如下步骤I)车辆定位；2)机械手移动并对准车辆电池位；堆垛机将满电电池箱从电池架后部取下，放置于穿梭车的一个电池位；穿梭车快速移动空电池位到机械手对应位置；3)机械手将车辆上装载的亏电电池箱取下，放置于穿梭车的空电池位；4)穿梭车快速摆渡一个电池位；5)机械手将满电电池箱从穿梭车取下，安装于车辆上对应位置；6)堆垛机将亏电电池箱从穿梭车取下，从电池架后部装入电池架准备充电；7)重复步骤2-6直至车辆的电池箱更换完毕。其中电池箱通过所述滚柱完成运输，通过所述双层导轨的双向移动完成电池箱从车辆到穿梭车的移动。堆垛机将亏电电池箱从穿梭车取下，从电池架后部装入电池架准备充电；由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括I)更换方法步骤简单、更换效率高更换方法为全自动两步式更换模式，即将电池从电池架取下，安装在暂存架上，再利用机械手将电池安装在车上。由于此更换方式中，取下电池无需旋转，故此更换方式对暂存一侧定位要求、随动性能及换装柔性要求相对较低，对车侧也较低，相应关键技术兼顾满足车侧较高与电池架侧，取放效率达到最高；3/5页2)更换系统为各种常规产品，制造成本降低更换系统由四个部分组成1)从车辆上装卸电池的机械手，2)存放和给电池箱充电的电池架，3)位于电池架下临时存放机械手所需电池的穿梭车，4)以及从穿梭车上取放电池并把电池放置于电池架上的堆垛机。该方法机械手体积小巧、动作灵活、所需运动的通道宽度明显减小，电池箱无需旋转，穿梭车位于电池架下方节省空间、具有两个工位且能快速动做，减少了机械手的动作时间，3)两步式全自动换装模式电池存储架采用封闭式环境，一年四季均可保证电池最佳充电温度，提高了保证电池使用寿命，也解决了防尘问题，较好地解决了电池充电环境问题；4)本专利技术更换模式很好地解决了更换适应性、电池架使用、电池充电环境等问题。除上述优点，本专利技术更换系统合理利用人工和机械相结合，工程性价比高；系统自动化程度高，设备维护量较小；解决了电池方向性；电池库和室外连通环节少，连通面积小，解决了电池库保温问题，尽可能做到冬暖夏凉，节能省电；设计了电池拆装机械手只做 XYZ三方向直线运动,期间不控制力大小，高效可靠；系统适应性强,可大可小,大到上万块电池省级中转站，小到几十块电池城市中心站，都可相应配置；电池更换车间可以封闭，充电环境可以恒温，防尘电池充电需要散热，夏天需要对工作空间降温，充电时电池温度低会延长充电时间，所以冬天工作空间需要加热，用玻璃幕墙体将电池架、装卸机械手、电池堆垛机、分箱充电机等整套工作系统封闭，只留输送工作窗口，有利于工作空间保温；各装置动作单一，结构简单，故障率低。电池堆垛机只沿着巷道移动(X方向)，升降平台只沿立柱提升(Y方向)，拆装机械手只沿Z方向移动只做电池拆装，穿梭车只沿X方向移动摆渡工作位，部件动作简单，可靠性高。电池更换理论时间为“拆电池时间+装电池时间”,本专利技术更换方法是“拆电池时间+装电池时间+穿梭车摆渡时间”，本方法只比理论时本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：余英，王立涛，李武峰，李连更，严辉，陈光，伍罡，李翔，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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