本发明专利技术公开了一种电动乘用车底盘电池更换系统，包括快换机器人、换电平台、中转平台、后台监控系统、堆垛机和充电架，中转平台、堆垛机和充电架均设置于换电平台一侧；快换机器人设置于换电平台和中转平台之间，换电平台上能够通过电动乘用车，电动乘用车上设有与快换机器人所托电池箱相对应的锁止机构；后台监控系统通过工业以太网分别与快换机器人和堆垛机相连。同时本发明专利技术还公开了该系统的使用方法。换电平台机械定位机构简单，定位准确，且造价低廉；液压举升机构运用到快换机器人中，整个更换过程可靠稳定，同时有效缩减更换设备的尺寸，节省更换系统实际占地面积；中转平台作为快换机器人和堆垛机电池更换的交互纽带，进一步缩短了电池更换所耗费的时间。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术专利涉及一种电动汽车底盘电池组更换机器人，特别涉及电动乘用车电池自动取放的。
技术介绍
电动汽车作为一种新型交通工具，具有“零排放”、能量来源广等优点，是缓解我国石油资源紧张、城市大气污染问题严重的重要手段，是推进交通发展模式转变，推进节能减排工作的有效载体。然而，电池技术以及充电技术的滞后成为束缚电动汽车产业发展的瓶颈，各国政府和企业下大力度完善电动汽车配套基础服务产业。目前，电动汽车能源补给主要有充电和换电两种模式。充电需要的充电时间较长，大电流充电对电池使用寿命影响较 大，且容易对配电网产生谐波污染，该模式有较大的弊端。与此相比，换电操作简单，通过专业化工业机器人可实现电能快速、高效补充，同时可利用夜间进行电池的集中充电，实现了电力负荷的“调峰填谷”，提高了电力设备的综合利用效率，获得了电动汽车厂家、电池企业和充换电运营商的普遍认可。中国国家知识产权局专利申请号为CN201110042565. 2的专利技术专利公开了一种电动乘用车动力电池快换系统，该系统横向和纵向定位机构采用电机定位牵引方式，造成系统设备成本偏高，同时运用传送装置进行动力电池的传输配送，一方面电池输配会耗费大量时间，另一方面由于电池体积和质量较大，传输过程中容易发生侧滑危险。专利申请号为CN201010297770. 9的专利技术专利公开了电动乘用车电池更换装置及换电系统，该系统电池更换装置为多轴旋转式工业机器人，其设备占地面积较大，其次，由于电池质量较大，造成机械臂输出支撑扭矩较大。同时更换装置内未设计电池锁止机构，设备在整体旋转过程中，电池容易出现滑落现象，进而影响电池的正常使用寿命。国家知识产权局专利申请号为201110091321. 3的专利技术专利公开了一种电动车的电池更换方法、电池更换系统及其电池架，该电池更换系统包括固定的电池架、摆渡车、堆垛机及机械手，系统更换方法为堆垛机取出有电电池移动到摆渡车处，将有电电池放到摆渡车上，机械手取出电动车上的无电电池放入摆渡车上，摆渡车承载着有电电池和无电电池移动一个工位，并与机械手对位，且机械手将摆渡车上的有电电池装置到车体内。本专利技术专利将摆渡车作为有无电电池中转的平台，一方面控制系统逻辑更加复杂，增加了系统成本投入，另一方面摆渡车在动作过程中须与堆垛机和机械手进行反复定位配合，加大了电池更换定位的难度。因此，需提供一整套经济、稳定的电动乘用车电池更换系统及更换方法，实现电动乘用车快速、安全、准确的能源补给，满足电动乘用车的日常行驶需求，推动电动汽车商业化和产业化发展。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服现有技术的上述缺陷，提供了一种快速、安全、可靠的电动乘用车底盘电池更换系统及方法。通过换电平台的机械导引机构可实现待换电乘用车的准确定位，通过无线传输模块可实现快换机器人与待换电电动乘用车关于电池锁止数据信息的实时通信，方便快换机器人对电动乘用车电池的准确、安全拆卸和安装，通过二级式液压伸缩机构设计，有效降低快换机器人的本体高度和体积，节省了更换系统的占地面积，通过电池中转平台的电池传递交互，实现了快换机器人和堆垛机电池更换的衔接，大大缩短了更换系统电池更换过程的时间，满足了电动乘用车快速、及时的能源补充，通过工业以太网可实现后台监控系统对快换机器人和堆垛机运行状态的实时监控，确保了电动汽车充换电站电池更换过程的准确、安全及稳定。为了实现上述内容，本专利技术专利采用的技术方案为一种电动乘用车底盘电池更换系统，它包括快换机器人、换电平台、中转平台、后台监控系统、堆垛机和充电架，所述中转平台、堆垛机和充电架均设置于换电平台一侧；所述快换机器人处于换电平台和中转平台之间，所述换电平台上能够通过电动乘用车，所述电动乘用车上设有与快换机器人所托电池箱相对应的锁止机构；所述后台监控系统通过工业以太网分别与快换机器人和堆垛机相连。·所述快换机器人包括X轴、Z轴、R轴三个方向的自由度，依次为直线行走机构、液压举升机构和角度纠偏机构；所述直线行走机构、液压举升机构和角度纠偏机构由下到上依次连接设置；所述直线行走机构、液压举升机构和角度纠偏机构均与控制系统相连。所述直线行走机构位于快换机器人的底部，包括滑轮、万向联轴器、皮带、第一伺服电机、第一减速机和底座；滑轮设置于底座下部，第一伺服电机和第一减速机设置于底座上部；其中，前端两个滑轮为机器人动力装置，两滑轮通过一组万向联轴器连接；后端两个滑轮为从动装置，该两个滑轮通过另一组万向联轴器连接；第一伺服电机与配套的第一减速机胀套连接，第一减速机通过皮带与作为动力装置的滑轮相连，通过皮带实现减速机与滑轮的动力传输，驱动滑轮在滑轨上直线行走。所述直线行走机构下端布置第一光电开关，所述三个第一光电开关依次与原点挡片和前后两个极限挡片配合，提供给PLC控制系统到位开关信号，实现机器人原点搜索和复位，并杜绝其越界运行；所述前极限挡片、原点挡片及后极限挡片沿铺设的直线滑轨依次排列，原点挡片位于前后极限挡片中间。所述液压举升举升机构位于直线行走机构底座的上部，包括两个液压伸缩缸；一级液压缸位于二级液压缸的下部，一级液压缸完全伸出后，二级液压缸开展伸缩运动；一、二级液压缸一侧分别焊接横梁并布置有防转梁，防转梁与位于一级液压缸焊接横梁及底座焊接横梁上的两个防转孔配合，防止电池随液压机构举升过程中的旋转；一、二级液压缸另一侧分别设置有齿条、编码器、挡片和第一接近开关；所述挡片与第一接近开关相配合，第一接近开关设置于一级液压缸焊接横梁的底端，当一级液压缸完全伸出，挡片触发第一接近开关，二级液压缸开始伸缩运动；位于二级液压缸侧面上的齿条通过齿轮与编码器啮合，通过计算编码器转数获取二级液压缸上升高度，编码器与PLC控制系统连接，PLC控制系统开始高速计数。所述角度纠偏机构位于液压举升机构的上端，包括安装法兰，大、小齿轮、第二伺服电机和第二减速机，安装法兰安装于所述液压举升机构的二级液压缸上，第二伺服电机，第二减速机，大、小齿轮依次布置于安装法兰上，第二伺服电机上端安装小齿轮，二级液压缸上安装大齿轮，大小齿轮机械啮合，随第二伺服电机驱动配合旋转。所述大齿轮下端布置有挡片，安装法兰上布置三个第二接近开关；大齿轮在旋转过程中依次触发旋转左右极限、原电复位开关信号。所述角度纠偏机构上端安装有电池托盘，大齿轮旋转圆心与电池托盘重心同心。电池托盘上安装有四个限位块，与待换电电动乘用车电池外箱底部四个突起耦合，可实现电池外箱位置微调和可靠固定。所述电池托盘上安装有超声测距传感器和DMP传感器；超声测距传感器用于测量电池托盘到待换电乘用车底盘的距离；DMP传感器与安装于待换电乘用车底盘上的反光板配合，搜寻计算反光板靶点位置，获取换电机器人与待换电乘用车的水平角度偏差。所述直线行走机构、液压举升机构联动，只有快换机器人直线行进和垂直举升到达设定位置时，角度纠偏机构才开始动作，只有角度纠偏机构上的电池托盘达到预期效果，液压举升机构才重新开始动作。所述直线行走机构、角度纠偏机构采用伺服电机驱动，驱动电机与相应的编码器连接，各编码器与相应的驱动器连接；驱动器发送位置脉冲信号给伺服电机，编码器将采集的电机旋转信息传递回驱动器，形成位置模式全闭环控制。所述控制系统为快换机器人动作控制的核心部分，包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是，它包括快换机器人、换电平台、中转平台、后台监控系统、堆垛机和充电架，所述中转平台、堆垛机和充电架均设置于换电平台一侧；所述快换机器人处于换电平台和中转平台之间，所述换电平台上能够通过电动乘用车，所述电动乘用车上设有与快换机器人所托电池箱相对应的锁止机构；所述后台监控系统通过工业以太网分别与快换机器人和堆垛机相连。2.如权利要求I所述的电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是，所述快换机器人包括X轴、Z轴、R轴三个方向的自由度，依次为直线行走机构、液压举升机构和角度纠偏机构；所述直线行走机构、液压举升机构和角度纠偏机构由下到上依次连接设置；所述直线行走机构、液压举升机构和角度纠偏机构均与控制系统相连； 所述直线行走机构包括滑轮、万向联轴器、皮带、第一伺服电机、第一减速机和底座；滑轮设置于底座下部，第一伺服电机和第一减速机设置于底座上部；其中，前端两个滑轮为机器人动力装置，两滑轮通过一组万向联轴器连接；后端两个滑轮为从动装置，该两个滑轮通过另一组万向联轴器连接；第一伺服电机与配套的第一减速机胀套连接，第一减速机通过皮带与作为动力装置的滑轮相连； 所述液压举升机构位于直线行走机构底座的上部，包括上下设置的二级液压缸和一级液压缸；一、二级液压缸一侧分别焊接横梁并布置有防转梁，与位于一级液压缸焊接横梁及底座焊接横梁上的两个防转孔配合；一、二级液压缸另一侧分别设置有齿条、编码器、挡片和第一接近开关，所述挡片与第一接近开关相配合，第一接近开关设置于一级液压缸焊接横梁的底端，位于二级液压缸侧面上的齿条通过齿轮与编码器啮合； 所述角度纠偏机构位于液压举升机构的上端，角度纠偏机构包括安装法兰，大、小齿轮，第二伺服电机和第二减速机，安装法兰安装于所述液压举升机构的二级液压缸上，第二伺服电机，第二减速机，大、小齿轮依次布置于安装法兰上，第二伺服电机上端安装小齿轮，二级液压缸上安装大齿轮，大小齿轮机械啮合，随第二伺服电机驱动配合旋转；角度纠偏机构上端安装有电池托盘，大齿轮旋转圆心与电池托盘重心同心；电池托盘上安装有四个与待换电电动乘用车电池外箱底部四个突起相耦合的限位块；所述电池托盘上安装有超声测距传感器和DMP传感器。3.如权利要求2所述的电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是，所述快换机器人还包括控制系统，所述控制系统包括触摸屏、无线通信模块、PLC控制器、A/D模块、D/A模块；无线通信模块与触摸屏通信，PLC控制器与触摸屏通信，触摸屏通过工业以太网与后台监控系统通信；PLC控制器分别与超声测距传感器、DMP传感器、液压比例流量阀、各编码器、接近开关、光电开关实时数据传输通信；所述二级液压缸旁的编码器与A/D模块连接，编码器采集二级液压缸单侧齿条的上升高度，经过计算获取二级液压缸举升距离，将该数据反馈给控制系统，形成举升过程中的全闭环控制；所述接近开关和光电开关与PLC控制器连接，实时传输快换机器人各自由度的...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵金龙，王鑫，戚晖，王同斌，黄德旭，
申请(专利权)人：山东电力集团公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。