一种用于电动汽车换电的自寻迹抬升装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于电动汽车换电的自寻迹抬升装置。


背景技术：

2.随着电动汽车的普及，为了解决电动汽车的油改电问题，目前的解决方案是采用更换电池的模式。现有部分车企已推出多种换电车型，这类换电车型的电池通常都安装在车辆的底部车架上，因此更换时同普通车辆的维修和保养一样，也都需要从车辆的底部实施作业，即通过设施抬高车辆，使底部车架悬空，然后将机械臂或作业小车送入车架下方来装卸电池。
3.目前市面上用于电动汽车电池更换的换电站，其内部用于车辆底部作业的设施同原先针对普通汽车维修和保养的设施一样，主要分为两种，即地沟与固定式抬升架，虽然这两种设施技术上较为成熟，但依旧存在不足有以下几点：
4.1、对场地依赖性太强，占地大，使用起来不灵活；这类地沟或固定式抬升架由于是地面固定设施，因此换电站内与之配套的电池充电和储运设施也只能一体建造并相互绑定，这就需要较为空旷的场地，不适宜建造在交通拥挤、土地紧缺的市中心或者较窄的地下车库等区域。
5.2、已知的固定式抬升架往往由一系列复杂而精密的机构组成，共同协作来完成针对电动汽车的对位、锁止和抬升等一系列动作，整体结构复杂，一旦就地安装完成就很难再拆卸转移，需要专业人员进行安装、调试，价格昂贵，设备维护成本高。并且一套机构仅服务于单一规格的一种电动汽车，适用范围非常局限，加上部分车企自成一体的换电站投入巨大，无法实现高密度布局。
6.3、现有换电站内部通常只对应一种车型，因此抬升对位时不存在轮距和轴距问题，如果要适应所有车辆的换电需求，抬升装置必须要增加一套复杂的机械结构来适应轮距和轴距，即便这样对司机仍然提出了相当高的驾驶技术要求才能停入精确的固定工位。对于一些驾驶技术并不熟练的司机，会带来一定的不便，因此这些换电场所需配置专业人员或采用全自动泊车系统，结果造成换电效率降低。
7.agv小车是目前工业场合应用较为成熟的承载搬运设备，其具有可自行移动且结构小巧的特点，目前行业内agv小车上搭载安装了高精度的升降驱动装置，整体移入电动汽车底部实施抬升。然而这种抬升装置仅限于车辆的抬升及移动，无法作为电动汽车的换电或底部维修等使用，并还存在如下缺点：
8.1、目前抬升装置的agv小车需要移动至车架底部对车辆抬升作业，本身及其上的升降驱动装置就占据了接下来用于换电的作业小车和机械臂的活动空间，导致无法换电。
9.2、如果按照目前叉车结构来设计换电用agv小车，那么agv小车自身必须承载汽车的重量，同时agv小车在托起车辆后，其底部行走轮也难免产生不稳定的移动，因此需要配置很大载重的agv小车。
10.3、由于要承载并平衡车辆底部各个方向的力，其agv小车上还必须加装有支撑平
衡稳定机构来提供稳定托力，导致抬升装置整体机构复杂、操作不便，制造成本和维护成本都相对较高。
11.因此目前在电动汽车的换电领域还未有将agv小车作为车辆抬升工具的应用先例。


技术实现要素：

12.本实用新型目的是：提供一种用于电动汽车换电的自寻迹抬升装置，其可随时随地投放在需要对电动汽车实施换电的场所，自动对车辆进行抬升，使用灵活方便，承载稳定可靠，工作效率高。
13.本实用新型的技术方案是：一种用于电动汽车换电的自寻迹抬升装置，包括用于同步抬升电动汽车四个车轮的抬升单元装置，其特征在于每个抬升单元装置均包括行走机构和抬升机构，行走机构包括agv小车；抬升机构包括支撑架和通过升降驱动装置连接至支撑架上的抬升块，抬升块上固定有用以托起车轮的两根车轮托杆，升降驱动装置与agv小车内部的自动控制器相连，用于驱使抬升块相对支撑架升降；其中：
14.支撑架浮动式安装设于agv小车的车身上，且当抬升单元装置未抬升作业时，支撑架底部悬空，当抬升单元装置抬升作业时，支撑架底部着地，为抬升块的升降提供支撑；
15.或者，支撑架刚性固定或一体设置在agv小车的车身上，而车身底部浮动式安装有行走轮，且当抬升单元装置未抬升作业时，支撑架底部悬空，当抬升单元装置抬升作业时，支撑架底部着地，为抬升块的升降提供支撑。
16.进一步的，本实用新型中所述agv小车的车身上设置若干连接并支撑所述支撑架的减震弹簧，从而使得所述支撑架浮动式安装设于agv小车的车身上；
17.且当抬升单元装置未抬升作业时，通过减震弹簧支撑并托起支撑架，使支撑架底部悬空，当抬升单元装置抬升作业时，电动汽车重量压缩减震弹簧，使得支撑架底部着地，为抬升块的升降提供支撑；
18.而所述车身底部浮动式安装有行走轮是指，所述行走轮的轮轴或轮轴支撑架通过减震弹簧连接并支撑所述车身；
19.且当抬升单元装置未抬升作业时，通过减震弹簧支撑并托起车身及其上的支撑架，使支撑架底部悬空，当抬升单元装置抬升作业时，电动汽车重量压缩减震弹簧，使得支撑架底部着地，为抬升块的升降提供支撑。
20.进一步的，本实用新型中所述行走轮优选麦克纳姆轮。
21.进一步的，本实用新型中所述抬升块与支撑架之间安装有引导并限制抬升块只能相对支撑架升降的导向机构。
22.更进一步的，本实用新型中所述支撑架上设有若干垂直的导杆，而抬升块上设有与导杆配合的若干导套，这些导杆和导套共同构成所述导向机构；或者，支撑架上设有对称位于抬升块两侧的垂直导向槽，而抬升块上对应每侧垂直导向槽均安装有两排导向滚轮，这两排导向滚轮与相应垂直导向槽内的两条垂直对边分别相抵，垂直导向槽和导向滚轮构成所述导向机构。当然，导向机构并非穷举，还可以是其它任意已知的起到导向和限制作用的机构。
23.进一步的，本实用新型中所述升降驱动装置为电动丝杠、伸缩电机、气缸或油缸。
24.进一步的，本实用新型中所述升降驱动装置固定至抬升块上或同抬升块设置为一体，其活动端与支撑架连接；当升降驱动装置工作时，通过活动端施加于支撑架的反作用力使升降驱动装置自身连带抬升块一同相对支撑架升降。该升降方式能够充分利用支撑架提供稳定的支撑，并提供更大的抬升力。
25.进一步的，本实用新型中所述agv小车为现有技术，可以采用目前技术成熟的微波引导式agv小车或者视觉引导式agv小车。
26.如果采用微波引导式agv小车，那么这种agv小车上安装有微波收发器，通过接收由环境反馈的微波信号，agv小车内的自动控制器计算出车辆当前的位置以及运动的方向，通过和内置的车辆及环境信息对比来校正方位，从而实现自动移动，并最终到达待维修或待换电的汽车所在位置，并停靠在所需抬升的车轮位置，以便实施接下来的抬升作业。
27.视觉引导式agv小车，其上装有ccd摄像机和传感器，在agv小车内的自动控制器中设置有agv小车欲行驶路径周围环境图像数据库。agv小车行驶过程中，ccd摄像机动态获取车辆的信息及周围环境图像信息并与图像数据库进行比较，从而确定当前位置并对下一步行驶做出决策，并最终到达待维修或待换电的汽车所在位置，并停靠在所需抬升的车轮位置，以便实施接下来的抬升作业。
28.进一步的，本实用新型中所述支撑架上对应每根车轮托杆成型有与该车轮托杆同向的延伸支腿，该延伸支腿与车轮托杆一同伸入车轮底部，当车轮托杆由抬升块带动抬升车轮时，延伸支腿支抵于地面。
29.本实用新型中四个抬升单元装置内的升降驱动装置可由人工或ai控制器向agv小车给出控制信号，驱动它们同步工作抬升汽车。当然进一步的，也可以设计控制四个抬升单元装置内的升降驱动装置同步工作的同步控制器，该同步控制器与四个agv小车内的自动控制器通过有线或者无线方式连接，其用于接收四个agv小车发出的就位信号，当就位信号全部接收后发出升降信号，驱使四个升降驱动装置同步工作抬升电动汽车。同步控制器可以是plc控制器。
30.本实用新型的优点如下：
31.1、本实用新型整体使用自由灵活，不受场地和空间局限，应用于电动汽车的换电领域时，可以就近投放在配套的电池充电和储运设施附近配套使用，从而使得快捷式的换电站能够组建在交通拥挤、土地紧缺的市中心或者地下车库等区域，极大的拓宽了快捷式换电站的应用区域，更加方便其高密度布局，进而推动电动汽车的普及化。
32.2、本实用新型的抬升装置，其使用时不是依靠换电车辆自己去对位，而是由抬升单元装置的agv小车去对位寻找换电车辆的车轮所在位置；相比目前的地沟或固定式抬升架不存在需要换电车辆驶入的严格的固定工位，对于司机的驾驶技术要求不需要太高，能够有效提高换电时的作业效率。
33.3、由于本实用新型由抬升单元装置的agv小车去对位寻找换电车辆的车轮所在位置，自动适应换电车辆的轮距和轴距，因此广泛适应各种车型换电时的抬升需求。且相比制造复杂的机械对位机构来适应轮距和轴距，本实用新型显然结构更简单，使用也更为灵活方便。
34.4、本实用新型采用四个抬升单元装置同步抬升电动汽车的四个车轮，进而将车辆整个抬起，相比由单一agv小车来承载车辆，其承载力更好，能够为重量较重的车辆也提供
更加稳定可靠的支撑。加上设计时，本实用新型中具有专门的支撑架，为抬升块的升降提供支撑，抬升时并非完全由agv小车底部行走轮来承受汽车重量，不会存在agv小车底部行走轮的不稳定移动，承载更加稳定可靠；同时单个agv小车自身也无需进行大载重配置，能够简化结构，节约成本。
35.5、本实用新型在工作时，是通过抬升块前部的两根车轮托杆直接伸入车轮底部，将其叉起进而抬升车辆，agv小车本身不需要移动到车辆的底部，因此车辆底部间隙区域完全能够空出来，方便后续机械臂和作业小车进入换电，不会与之形成干涉，尤其适合应用于快捷式换电站实施配套换电。
36.6、本实用新型整体由四个抬升单元装置组成，单个抬升单元装置本身结构简单，操纵便利，故制造和维护成本都较低。
附图说明
37.下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
38.图1为本实用新型实施例1的整体工作状态示意图（俯视视角）；
39.图2为本实用新型中单个抬升单元装置的主视图（未抬升作业状态）；
40.图3为图2抬升单元装置的左视图；
41.图4为图2抬升单元装置的立体结构示意图；
42.图5为图2抬升单元装置中的agv小车和支撑架共同体（一体设计）的单独立体结构示意图；
43.图6为图1在抬升初始状态的主视图；
44.图7为图1在抬升初始状态的左视图；
45.图8为图1在抬升完结状态的主视图；
46.图9为图1在抬升完结状态的左视图；
47.图10为实施例1单个抬升单元装置在抬升车轮过程中的状态变化示意图；
48.图11为本实用新型实施例2中单个抬升单元装置的主视图（未抬升作业状态）；
49.图12为图11抬升单元装置的左视图；
50.图13为图11抬升单元装置的立体结构示意图；
51.图14为图11抬升单元装置中的agv小车和支撑架装配示意图；
52.图15为实施例2单个抬升单元装置在抬升车轮过程中的状态变化示意图。
53.如图中所示：1、agv小车；1a、车身；1b、行走轮；2、支撑架；3、升降驱动装置；4、抬升块；5、车轮托杆；6、电动汽车；7、车轮；8、减震弹簧；9、垂直导向槽；10、导向滚轮；11、延伸支腿；12、顶板；13、立杆；14、横向加强杆；15、t形块；16、底部侧连杆；17、底部横连杆；18、底面托板。
具体实施方式
54.实施例1：结合图1~图10所示对本实用新型提供的这种用于电动汽车换电的自寻迹抬升装置的一种具体实施方式进行说明如下：
55.如图1所示，本实施例提供的这种用于电动汽车换电的自寻迹抬升装置，由用于同步抬升电动汽车6四个车轮7的抬升单元装置和控制这四个抬升单元装置同步工作的同步
控制器（图中省略）共同构成。
56.再结合图2~图4所示，每个抬升单元装置均由行走机构和抬升机构两部分组成，其中的行走机构为agv小车1，而抬升机构则由支撑架2、升降驱动装置3、抬升块4和固定在抬升块4前部的两根车轮托杆5共同组成，两根车轮托杆5平行且水平设置，用于伸至电动汽车6的车轮7底部以抬起车轮7。
57.所述agv小车1由平板型的车身1a和安装在车身1a底部的四个行走轮1b构成，本实施例在设计上的一个特点在于：agv小车1与支撑架2采用一体设计，同时车身1a底部的四个行走轮1b均采用浮动式安装。并且本实施例中的所述行走轮1b均为现有的麦克纳姆轮，便于万向活动。
58.具体结合图5所示，本实施例中所述支撑架2是一种长方体框架，其主体由顶板12、固定在顶板12底部矩形分布的四根立杆13、横向加强杆14和两个t形块15共同组成。四根立杆13分为左右两对，每对的两根立杆13底部均通过相应的所述t形块15连接固定，而长方体框架前部两根立杆13中间采用所述横向加强杆14连接固定。两个t形块15对称位于agv小车1的车身1a两侧，且与车身1a是一体成型设计的。本实施例中每个t形块15底部安装两个所述行走轮1b。并且具体如图2~图5所示，对应每个行走轮1b的轮轴设置支撑轮轴的轮轴支撑架（图中省略标注），而轮轴支撑架通过减震弹簧8连接至相应的t形块15底部，以此浮动式支撑车身1a。当抬升单元装置未进行抬升作业时，并且agv小车1可自由行走时，支撑架2的四根立杆13底部是悬空状态，不接触地面的，如图2所示。
59.再结合图2~图4所示，抬升块4位于长方体框架内侧。本实施例中上述长方体框架底部对应抬升块4上伸出的每根车轮托杆5成型有与该车轮托杆5同向的延伸支腿11。
60.本实施例中升降驱动装置3为伸缩电机，其固定在抬升块4的内侧，与抬升块4共用外壳，伸缩电机的伸缩杆，也即活动端，伸出抬升块4的外壳顶部，与支撑架2的顶板12铆接，从而实现与支撑架2的连接。
61.再结合图2~图4所示，本实施例中所述抬升块4与支撑架2之间安装有引导并限制抬升块4只能相对支撑架2升降的导向机构。这种导向机构具体如下：
62.本实施例中支撑架2采用如上述的长方体框架，其左右每对两根立杆13之间均形成垂直导向槽9，而抬升块4的外壳上对应每侧垂直导向槽9均安装有两排导向滚轮10，这两排导向滚轮10与相应垂直导向槽9的两根立杆13相抵，每排导向滚轮10的数量为两个。
63.伸缩电机与agv小车1内部的自动控制器相连，用于驱使抬升块4相对支撑架2升降，而支撑架2支抵于地面为抬升块4升降提供支撑。当伸缩电机工作时，通过活动端施加于支撑架2的反作用力将伸缩电机自身连带抬升块4整体一同吊起或降下。
64.本实施例中的所述同步控制器（图中省略），其为一种plc控制器，与四个agv小车1内的自动控制器通过无线方式连接，其用于接收四个agv小车1发出的就位信号，当就位信号全部接收后发出升降信号，驱使四个升降驱动装置3同步工作抬升电动汽车6。
65.结合图6~图10所示，本实用新型在具体应用于电动汽车换电领域时，当电动汽车6行驶入换电站内的换电停靠区域，四个抬升单元装置的行走机构，即agv小车1开始平移，本实施例中agv小车1采用已知的视觉引导式agv小车，其上装有ccd摄像机和传感器，在agv小车1内的自动控制器中设置有agv小车欲行驶路径周围环境图像数据库。agv小车1行驶过程中，ccd摄像机动态获取车辆信息及周围环境图像信息并与图像数据库进行比较，从而确定
当前位置并对下一步行驶做出决策，最终到达换电车辆所在位置，并分别停靠在所需抬升的车轮7位置。
66.如图7和图10所示，随后各抬升单元装置的agv小车1由内部自动控制器控制朝车轮7方向前进，直至其前端的两根车轮托杆5插入车轮7下方，完成就位。两根延伸支腿11与车轮托杆5一同伸入车轮7底部。
67.此时本实用新型整体处于抬升初始状态，其四个抬升单元装置的抬升块4依旧位于底部，支撑架2由行走轮1b上的减震弹簧8支撑而脱离地面，如图6、图7和图10所示。
68.agv小车1就位后，向同步控制器发出就位信号，当同步控制器接收全部四个agv小车1发出的就位信号后发出升降信号给各agv小车1的自动控制器，驱使四个伸缩电机同步工作抬升电动汽车6。
69.伸缩电机在内部自动控制器的驱动下运转，使得抬升块4相对支撑架2升起，从而将对应的车轮7抬升起来，抬升过程中由于电动汽车6的重量压缩减震弹簧8，使得支撑架2降低直至其底部支抵于地面，同时延伸支腿11也支抵于地面，结合图8~图10所示，从而为抬升提供稳定可靠的支撑。在四个抬升单元装置的共同作用下，车辆整体被提升至一定高度。本实用新型处于抬升完结状态时，其四个抬升单元装置的抬升块4均到达支撑架2的上部，如图8~图10所示。
70.当电动汽车6换电完毕后，四个抬升单元装置的伸缩电机工作，使得抬升块4相对支撑架2降下，抬升块4降到底部后，agv小车1后退，将车轮托杆5从车轮7底部抽出，由于撤去电动汽车6的重力，支撑架2底部再次悬空。
71.当然除了对汽车实施换电，本实施例同样可以应用在对汽车进行维修和保养时的抬升车辆。
72.实施例2：结合图11~图15所示，为本实用新型的另一具体实施方式，其整体同实施例1一样，也是由用于同步抬升电动汽车6四个车轮7的抬升单元装置和控制这四个抬升单元装置同步工作的同步控制器共同构成。每个抬升单元装置也均由行走机构和抬升机构两部分组成，其中的行走机构为agv小车1，而抬升机构则由支撑架2、升降驱动装置3、抬升块4和固定在抬升块4前部的两根车轮托杆5共同组成，两根车轮托杆5平行且水平设置，用于伸至电动汽车6的车轮7底部以抬起车轮7。
73.所述agv小车1由平板型的车身1a和安装在车身1a底部的多个行走轮1b构成，本实施例在设计上的一个不同于实施例1的特点在于：agv小车1与支撑架2采用分体式设计，并且支撑架2是浮动式安装设于agv小车1的车身1a上的。
74.具体结合图11~图14所示，本实施例中所述支撑架2也是一种长方体框架，其主体由顶板12、固定在顶板12底部矩形分布的四根立杆13、横向加强杆14、底部侧连杆16、底部横连杆17和两块底面托板18共同组成。四根立杆13分为左右两对，每对的两根立杆13底部均通过相应的所述底部侧连杆16连接固定，而长方体框架前部两根立杆13中间采用所述横向加强杆14连接固定，而后部两根立杆13底部通过底部横连杆17连接固定。
75.具体如图14所示，两个底部侧连杆16之间连接固定有两块底面托板18。而本实施例中agv小车1的车身1a的顶部设置共计四个减震弹簧8，它们分别对应连接并支撑至两根底部侧连杆16和两块底面托板18上，以此确保agv小车1的车身1a浮动式支撑整个支撑架2。
76.并且如图15所示，当抬升单元装置未进行抬升作业时，并且agv小车1可自由行走
时，支撑架2的四根立杆13底部是悬空状态，不接触地面的。而当抬升单元装置实施抬升作业并由车轮托杆5抬起车轮7时，由于电动汽车6的重量，支撑架2被压下，使得其四根立杆13的底部支抵于地面上。
77.依旧如图11~图14所示，本实施例中抬升块4依旧位于长方体框架内侧。并且上述长方体框架底部对应抬升块4上伸出的每根车轮托杆5成型有与该车轮托杆5同向的延伸支腿11。
78.本实施例中升降驱动装置3为伸缩电机，其固定在抬升块4的内侧，与抬升块4共用外壳，伸缩电机的伸缩杆，也即活动端，伸出抬升块4的外壳顶部，与支撑架2的顶板12铆接，从而实现与支撑架2的连接。并且所述抬升块4与支撑架2之间安装有引导并限制抬升块4只能相对支撑架2升降的导向机构。这种导向机构具体如下：
79.本实施例中支撑架2采用如上述的长方体框架，其左右每对两根立杆13之间均形成垂直导向槽9，而抬升块4的外壳上对应每侧垂直导向槽9均安装有两排导向滚轮10，这两排导向滚轮10与相应垂直导向槽9的两根立杆13相抵，每排导向滚轮10的数量为两个。
80.伸缩电机与agv小车1内部的自动控制器相连，用于驱使抬升块4相对支撑架2升降，而支撑架2支抵于地面为抬升块4升降提供支撑。当伸缩电机工作时，通过活动端施加于支撑架2的反作用力将伸缩电机自身连带抬升块4整体一同吊起或降下。
81.本实施例中四个上述抬升单元装置同步作业抬升电动汽车6的具体的工作原理可参见实施例1中的描述，这里不再详述。
82.当然上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。