提高电池转运设备升降同步性的驱动装置及电池转运设备的制作方法

1.本发明涉及换电站领域，特别涉及一种提高电池转运设备升降同步性的驱动装置及包含其的电池转运设备。


背景技术：

2.随着电动汽车的电池充电时间的制约，快换式电动汽车已为越来越多的用户所接受，只需要在换电站或储能站内对亏电的电池包进行更换并安装满电的电池包即可，节约了长时间的电池充电时间。在换电站或储能站内配置有：进行电池拆卸或安装的换电设备、转运电池包的电池转运装置以及对电池包进行充电的充电装置。
3.现有的电池转运装置，通常通过导向机构、传动机构以及驱动机构实现升降移动，从而在电池仓位之间进行电池转运。公开号为cn110901601a的中国专利申请公开了一种agv充电站，其采用多轴联动的原理和多轴系的设计，具体在x轴、y轴、z轴以及电池拉取推送的方向上对电池进行换取充电，将蓄电池从agv小车上取出以及将蓄电池送入承载框架内。公开号为cn106043247a的中国专利申请公开了一种模块化可扩充的换电站或储能站设备和充电架，充电架内的电池存储模块采用积木化方式堆叠在一起，电池转运装置能够在电池存储模块中穿行，电池转运装置运载电池到充电架内部空置的电池存储模块位置后，举升装置向上顶升电池转运平台，电池转运平台带动其上放置的电池向上垂直运动，通过电池锁止机构将电池固定在电池存储层，然后由电气层对电池进行充电。公告号为cn208181025u的中国专利申请公开了电池仓及新能源汽车换电站，其升降机能够在rgv小车与电池架之间泊接和转运电池，在为新能源汽车换电时，升降机的电池转移装置能够沿y方向在新能源汽车与电池架之间转运电池、能够沿x方向将电池转至电池架或者自所述电池架泊接电池，并且升降平台本身能够沿z方向升降电池使电池与电池架或新能源汽车水平对齐。
4.然而，现有的转运装置一般通过链轮链条传动方式带动轿厢进行升降移动，从而与任意高度位置上的电池仓位相对应，便于执行电池包的取放操作。若采用齿轮齿条啮合驱动其升降，由于多个齿轮齿条结构的独立性，导致轿厢的升降移动的水平度很难控制，降低电池转运效率。电池取放机构。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中换电站内电池转运装置采用齿轮齿条传动方式实现升降易导致升降过程中水平度很难控制而降低电池转运效率电池取放机构的缺陷，提供一种提高电池转运设备升降同步性的驱动装置及包含其的电池转运设备。
6.一种提高电池转运设备升降同步性的驱动装置，电池转运设备靠近具有多个用于存放电池包的电池仓位电池架设置并且用于在所述电池仓位之间进行电池转运，所述电池转运设备包括邻近所述电池架设置的安装部、用于对任意电池仓位进行电池取放的电池取
放机构以及带动所述电池取放机构升降移动的传动机构，所述传动机构包括分别设于所述电池取放机构的两侧位置与所述安装部之间的多组齿轮齿条传动单元，所述驱动装置用于驱动所述多组齿轮齿条传动单元带动所述电池取放机构升降移动，其特点在于，所述驱动装置包括分别设于所述电池取放机构的两侧的两个驱动单元以驱动位于相同侧的多个所述齿轮齿条传动单元同步升降移动，
7.所述驱动单元包括：
8.同步轴，所述同步轴的两端分别与对应两端的所述齿轮齿条传动单元中的齿轮连接；
9.旋转组件，连接用于提供动力的驱动电机的输出轴与所述同步轴以带动所述同步轴旋转。
10.在本方案中，采用上述结构，两组齿轮齿条传动单元通过一根同步轴驱动转动，可保证两齿轮始终位于同一水平高度并且按照相同速率旋转，实现两组齿轮齿条传动单元同步运动，从而实现传动机构的同步运动，保证电池取放机构能够平稳升降，确保水平度，方便取放电池，提高电池转运效率。
11.较佳的，所述齿轮齿条传动单元的数量为四个，分别设于所述电池取放机构两侧的端角位置上，
12.所述电池取放机构侧两侧靠近边缘位置上设有轴承固定座，所述同步轴的两端分别与相应的所述轴承固定座内的轴承配合后伸出至连接对应的齿轮。
13.在本方案中，采用上述结构，通过轴承座从电池取放机构两侧靠近齿轮的位置对同步轴进行限位，确保同步轴安装位置的水平度，防止同步轴自身发生倾斜导致两端的齿轮齿条传动单元不同步而使电池取放机构发生倾斜，从而提高电池取放机构升降移动的可靠性。
14.较佳的，所述轴承为球面轴承或关节轴承。
15.在本方案中，采用上述结构，选用球面轴承或者关节轴承能够满足同步轴两端的一致性需求，在发生略微倾斜而不同步时，通过轴承进行平衡，确保电池取放机构仍能够正常升降移动，提高可靠性。而且，在极限情况下，即便两端齿轮发生不一致的情况，通过轴承能够使同步轴维持两端处于不平衡的情况，避免对设备造成损坏。
16.较佳的，所述安装部包括具有四根立柱的框架，所述电池取放机构设于所述框架内并且可升降移动；
17.所述驱动装置还包括控制装置，所述控制装置包括分别设置在所述电池取放机构上靠近所述同步轴的两端位置上位置传感器，和用于根据两个所述位置传感器的检测结果分别控制任意的所述驱动电机启停的控制模块。
18.在本方案中，采用上述结构，控制装置通过分别设置在电池取放机构两端的位置传感器实时监测电池取放机构两端的高度数据，控制模块根据测得的高度数据对驱动电机进行匹配控制；如通过控制模块判断出该高度数据是否在预设误差范围内，若超出预设误差范围，控制模块则通过分别调整两侧驱动电机的启停，来控制单侧的齿轮运动，以消除两侧的高度差，保持电池取放机构两端水平。
19.较佳的，所述框架的底部的预设位置上设有与所述位置传感器相匹配的检测板，所述位置传感器通过所述检测板检测出所述电池取放机构的水平信息。
20.在本方案中，采用上述结构，在框架底部的预设位置设置位置传感器能够检测到的检测板作为检测标准，位置传感器只要检测其与检测板的距离数据即可得出电池取放机构该侧的高度数据，提高检测结果的准确性。
21.较佳的，所述控制装置还包括设置在所述四根立柱对应所述电池取放机构的升降行程的两端上的复位传感器，所述控制模块根据所述复位传感器的检测结果控制所述驱动电机启停以对所述电池取放机构进行复位从而使其调整至保持水平状态。
22.在本方案中，采用上述结构，立柱上在电池取放机构行程的起点和终点位置设置有复位传感器，当电池取放机构位于行程起点和终点时，复位传感器能够检测电池取放机构的位置信息，控制模块则根据信息控制电池取放机构调整两侧高度，使其可以在起点和终点重新复位位于同一水平高度，减少不同步故障发生，提高升降移动的稳定性以及电池转运效率。
23.较佳的，所述齿轮齿条传动单元包括设于所述立柱上的齿条以及设于所述电池取放机构的预设位置上并且与所述齿条相啮合的齿轮，所述传动机构还包括设于所述电池取放机构的预设位置上的复数个背轮组，所述背轮组包括分别抵接于所述齿条的背面和侧面的两个背轮。
24.在本方案中，采用上述结构，通过一个背轮组实现从侧面和背面抵接齿条，使齿轮与齿条紧密贴合，这样，通过同步轴连接的两端的齿轮在背轮组的限位与导向下，能够相对齿条进行同步升降移动，避免发生不同步的情况，从而提高电池转运效率。
25.较佳的，所述复数个背轮组的数量满足在所述齿轮的上下侧分别至少设置一个所述背轮组。
26.在本方案中，采用上述结构，通过至少两个背轮组从齿轮的上下两侧进行限位与导向，使齿轮在水平方向不会发生与齿条偏移的情况，提高两端同步移动的可靠性与效率。
27.较佳的，所述旋转组件包括分别套设在所述驱动电机的输出轴与所述同步轴上的主动轮和从动轮以及在所述主动轮和所述从动轮之间传动的同步带。
28.在本方案中，采用上述结构，两组齿轮齿条传动单元通过一根同步轴驱动转动，同步轴上设有从动轮，通过一根同步带与驱动电机上的主动轮连接实现传动作用，从而实现传动机构的同步运动，保证电池取放机构能够平稳升降。
29.一种电池转运设备，其包括安装部，所述安装部包括设置于所述电池转运设备的四个角上的立柱，所述安装部上设有电池取放机构，所述电池取放机构可沿所述立柱上下升降，所述电池转运设备还包括如上所述的提高电池转运设备升降同步性的驱动装置；
30.所述驱动装置包括分别设于所述电池取放机构的两侧的两个驱动单元以驱动位于相同侧的两个立柱上的两个所述齿轮齿条传动单元同步升降移动；
31.所述驱动单元包括两端分别与两个所述齿轮齿条传动单元中的齿轮连接的同步轴，所述驱动装置还包括用于驱动所述同步轴及所述齿轮转动的旋转组件，所述旋转组件的电机设置于所述电池取放机构的两侧。
32.在本方案中，采用上述结构，电池转运设备通过一个安装部支撑，安装部的四个角装有四个立柱，电池取放机构通过设置在立柱上的多组齿轮齿条传动单元实现上下升降，而其一侧的两组齿轮齿条传动单元的齿轮由一根同步轴同步驱动，保证两齿轮始终位于同一水平高度并且按照相同速率旋转，从而实现传动机构的同步运动，保证电池取放机构能
够平稳升降，确保水平度，方便取放电池，提高电池转运效率电池取放机构
33.本发明的积极进步效果在于：本发明公开了一种提高电池转运设备升降同步性的驱动装置及电池转运设备，两组齿轮齿条传动单元通过一根同步轴驱动转动，可保证两齿轮始终位于同一水平高度并且按照相同速率旋转，实现两组齿轮齿条传动单元同步运动，从而实现传动机构的同步运动，保证电池取放机构能够平稳升降，确保水平度，方便取放电池提高电池转运效率。
附图说明
34.图1为本发明实施例的电池转运设备的结构示意图。
35.图2为本发明实施例的传动机构的结构示意图。
36.图3为本发明实施例的齿轮齿条传动单元的结构示意图。
37.图4为本发明实施例的驱动装置的结构示意图。
38.图5为本发明实施例的极限开关的结构示意图。
39.附图标记说明：
40.安装部100
41.立柱110
42.电池取放机构200
43.传动机构300
44.齿轮齿条传动单元310
45.齿轮311
46.齿条312
47.驱动装置600
48.同步轴610
49.旋转组件620
50.驱动电机621
51.主动轮622
52.从动轮623
53.同步带624
54.轴承固定座630
55.轴承631
56.极限开关643
57.背轮组410
58.背轮411
具体实施方式
59.下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。
60.如图1所示，本实施例中提供一种提高电池转运设备升降同步性的驱动装置600及电池转运设备。
61.本实施例中的电池转运设备靠近具有多个用于存放电池包的电池仓位的电池架
(图中未示出)设置并且用于在电池仓位之间进行电池转运，所述电池转运设备包括邻近所述电池架设置的安装部100、用于对任意电池仓位进行电池取放的电池取放机构200以及带动电池取放机构200升降移动的传动机构300，传动机构300包括分别设于电池取放机构200的两侧位置与安装部100之间的多组齿轮齿条传动单元310，驱动装置600用于驱动多组齿轮齿条传动单元310带动电池取放机构200升降移动，驱动装置600包括分别设于电池取放机构200的两侧的两个驱动单元以驱动位于相同侧的多个齿轮齿条传动单元310同步升降移动，
62.驱动单元包括：
63.同步轴610，同步轴610的两端分别与对应两端的齿轮齿条传动单元310中的齿轮311连接；
64.旋转组件620，连接用于提供动力的驱动电机621的输出轴(图中未示出)与同步轴610以带动同步轴610旋转。
65.在本实施例中，电池转运设备与电池架都设置于换电站内部，电池转运设备用于从放置有电池的电池架上取放电池。电池转运设备包括作为框架的安装部100，该安装部100包括4个立柱110，共同支撑电池转运设备的主体结构。电池转运设备还包括用于相对电池架的任意电池仓位进行电池取放的电池取放机构200，该电池取放机构200连接于4个立柱110上，并通过传动机构300带动电池取放机构200沿立柱110的长度方向所对应的垂直方向升降移动。传动机构300包括别设于安装部100的立柱110与电池取放机构200之间的多组齿轮齿条传动单元310，通过齿轮311在齿条312上转动以实现移动升降。本实施例的传动机构300由驱动单元驱动，驱动单元设置于电池取放机构200的两侧，通过一根同步轴610来与单侧的两齿轮齿条传动单元310的齿轮311相连接。驱动单元通过旋转组件620进行驱动，旋转组件620一端连接设置在电池取放机构200侧面的驱动电机621的输出轴，另一端连接同步轴610以带动同步轴610旋转。
66.驱动电机621作为动力源，其通过一根同步带624连接设置在其输出轴上的主动轮622与设置在同步轴610上的从动轮623直接驱动同步轴610转动，从而带动同步轴610两端的齿轮311转动并驱动多组齿轮齿条传动单元310同步运动，实现电池取放机构的平稳升降。
67.两组齿轮齿条传动单元310通过一根同步轴610驱动转动，可保证两齿轮311始终位于同一水平高度并且按照相同速率旋转，实现两组齿轮齿条传动单元310同步运动，从而实现传动机构300的同步运动，保证电池取放机构200能够平稳升降，确保水平度，提高电池转运效率。
68.如图1、2所示，齿轮齿条传动单元310的数量为四个，分别设于电池取放机构200两侧的端角位置上，电池取放机构200侧两侧靠近边缘位置上设有轴承固定座630，同步轴610的两端分别与相应的轴承固定座630内的轴承631配合后伸出至连接对应的齿轮311。
69.在本实施例中，齿轮齿条传动单元310与框架的四根立柱110一一对应，齿轮齿条传动单元310包括设置在立柱110上的齿条312以及连接电池取放装置的齿轮311。齿轮311啮合于齿条312的齿面。立柱110和与其对应的齿轮齿条传动单元310均设置于电池取放机构200的端角位置。同步轴610则位于电池取放机构200的两侧，其两端分别穿过固定在电池取放机构200两侧的轴承固定座630与该侧两个端角处的齿轮齿条传动单元310的齿轮311
连接。
70.通过轴承座从电池取放机构200两侧靠近齿轮311的位置对同步轴610进行限位，确保同步轴610安装位置的水平度，防止同步轴610自身发生的倾斜导致两端的齿轮齿条传动单元310不同步而使电池取放机构200发生倾斜，从而提高电池取放机构200升降移动的可靠性。
71.如图2至4所示，轴承631为球面轴承631或关节轴承631。本实施例中，采用球面轴承631来进行连接。
72.选用球面轴承631或者关节轴承631能够满足同步轴两端的一致性需求，在发生略微倾斜而不同步时，通过轴承进行平衡，确保电池取放机构仍能够正常升降移动，提高可靠性。而且，在极限情况下，即便两端齿轮发生不一致的情况，通过轴承能够使同步轴维持两端处于不平衡的情况，避免对设备造成损坏。
73.如图1所示，安装部100包括具有四根立柱110的框架，电池取放机构200设于框架内并且可升降移动。驱动装置600还包括控制装置(图中未示出)，控制装置包括分别设置在电池取放机构200上靠近同步轴610的两端位置上位置传感器，和用于根据两个位置传感器的检测结果分别控制任意的驱动电机621启停的控制模块。
74.控制装置通过分别设置在电池取放机构200两端的位置传感器实时监测电池取放机构200两端的高度数据，控制模块根据测得的高度数据对驱动电机进行匹配控制；如通过控制模块判断出该高度数据是否在预设误差范围内，若超出预设误差范围，控制模块则通过分别调整两侧驱动电机621的启停，来控制单侧的齿轮311运动，以消除两侧的高度差，保持电池取放机构200两端水平。
75.在本实施例中，位置传感器为设置在电池取放机构200的底部两侧的测距传感器，其可通过检测电池取放机构200与框架底部的距离来获得电池取放机构200该侧的高度信息。控制模块则通过对比两侧的高度数据是否一致来判断电池取放机构200是否保持水平。若两侧高度数据不一致，则控制模块控制一侧的驱动电机621停止工作，控制另一侧的驱动电机621移动至两侧高度数据相同完成调整。
76.位置传感器可选用激光测距传感器或红外线测距传感器。
77.框架的底部的预设位置上设有与位置传感器相匹配的检测板(图中未示出)，位置传感器通过检测板检测出电池取放机构200的水平信息。
78.在框架底部的预设位置设置位置传感器能够检测到的检测板作为检测标准，位置传感器只要检测其与检测板的距离数据即可得出电池取放机构200该侧的高度数据，提高检测结果的准确性。
79.在本实施例中，检测板设置在位置传感器沿垂直方向的投影上。位置传感器正对检测板设置并向检测板发射激光或者红外线来测定其与检测板之间的距离。检测板表面光滑且水平放置以减小误差。
80.在其他实施例中，也可设置多个轴承固定座630与轴承631，保证多个轴承631位于同一水平高度，每一同步轴610穿过电池取放机构200同一侧的多个轴承631即可。
81.控制装置还包括设置在四根立柱110对应电池取放机构200的升降行程的两端上的复位传感器(图中未示出)，控制模块根据复位传感器的检测结果控制驱动电机621启停以对电池取放机构200进行复位从而使其调整至保持水平状态。
82.本实施例中，复位传感器为设置在立柱110底端电池取放装置底部起点的复位传感器，而图5中的复位传感器则为设置在立柱110顶端电池取放装置顶部终点的复位传感器。当电池取放装置位于起点和终点时，复位传感器能够感应到并向控制模块输出信号，控制模块则可根据信号停止驱动电机621，并进行调整。
83.立柱110上在电池取放机构200行程的起点和终点位置设置有复位传感器，当电池取放机构200位于行程起点和终点时，复位传感器能够检测电池取放机构200的位置信息，控制模块则根据信息控制电池取放机构200调整两侧高度，使其可以在起点和终点重新复位位于同一水平高度。
84.如图4、5所示，本实施例中，立柱在电池取放机构200行程的起点和终点位置设置有极限开关643，当电池取放机构200行至起点和终点的极限位置时会与该极限开关643接触并触发停止信号关闭电机，以免电池取放机构200脱出受损。
85.如图2、3所示，齿轮齿条传动单元310包括设于立柱110上的齿条312以及设于电池取放机构200的预设位置上并且与齿条312相啮合的齿轮311，传动机构300还包括设于电池取放机构200的预设位置上的复数个背轮组410，背轮组410包括分别抵接于齿条312的背面和侧面的两个背轮411。
86.通过一个背轮组410实现从侧面和背面抵接齿条312，使齿轮311与齿条312紧密贴合，这样，通过同步轴610连接的两端的齿轮311在背轮组410的限位与导向下，能够相对齿条312进行同步升降移动，避免发生不同步的情况，从而提高电池转运效率。如图2、3所示，复数个背轮组410的数量满足在齿轮311的上下侧分别至少设置一个背轮组410。
87.通过至少两个背轮组410从齿311轮的上下两侧进行限位与导向，使齿轮311在水平方向不会发生与齿条312偏移的情况，提高两端同步移动的可靠性与效率。
88.在本实施例中，齿条312的背面和侧面都通过背轮组410抵住并限位，背轮组410设置在与电池取放机构200固定的基座上，其通过背轮411与齿条312的背面及侧面接触。背轮组410则与轴承固定座630固定为一体，以起到加强强度的效果。背轮组410则分别设置在轴承固定座630的上下两侧，且相互对称，
89.如图2、4所示，旋转组件620包括分别套设在驱动电机621的输出轴与同步轴610上的主动轮622和从动轮623以及在主动轮622和从动轮623之间传动的同步带624。
90.两组齿轮齿条传动单元310通过一根同步轴610驱动转动，同步轴610上设有从动轮623，通过一根同步带624与驱动电机621上的主动轮622连接实现传动作用，从而实现传动机构300的同步运动，保证电池取放机构能够平稳升降。
91.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
92.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。