一种电动重卡的自动更换电池装置

本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种电动重卡的自动更换电池装置。

背景技术：

1、随着新能源技术的愈发成熟，电动重卡领域得到了快速的发展。电动重卡节能环保，符合我国的可持续发展战略，值得大力推广，同时也得到了广大司机的钟爱。

2、随着电动重卡的普及，电动重卡充电时间长、电池寿命短等问题都显现出来。此新型换电模式基于解决电动汽车用户充电痛点而生，以直接更换电池的方式来代替传统的充电模式有效的解决了纯电动重型载货汽车在实际应用中存在的充电速度慢、续航里程短、初期购车成本高的问题。

3、由于重卡的电池尺寸较大，重量比较重，电池装卸过程中会引起卡车的重量变化从而引起车身的高度变化。如果采用传统的人力去更换电池，耗费人力，极易造成电池损伤，同时效率不高；如果采用普通的结构换电池，效率会有提升但是易造成电池损伤问题还是无法得到解决。为了实现不同型号的重卡能用同一个自动换电池车实现换电池功能，电池规格和充电接口必须统一。根据以上问题我们设计了一套自动更换电池装置

技术实现思路

1、本发明要解决的问题是提供一种应用在以代替人工装卸电池的前提下，做到自动更换电池的设备。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于电动汽车的更换电池设备。包括抽送电池机构、左右平移机构、姿态调整对正机构。

2、整体机架用铝型材搭建，型号为标准4040型材，可实现简易的安装，型材之间由固定连接件、角连接件来实现固定，导轨以及电机均能在型材上实现固定。

3、抽送电池机构是由电池抓取钩和左、右两个电池仓位以及电池等组成的。每个电池仓位都由四个流利条来组成，电池与流利条滚动接触，降低摩擦力损耗并提高效率、减少对电池的磨损损伤。流利条中间有牵引电池的机构，由链轮和链条组成，链条上方有一个由锁钩机构和导轨滑道等组成的电池抓取钩牵引机构。

4、电池上有对应的凹槽，在对正之后，电机带动链轮运动，抓取钩进入凹槽中钩住电池，由链条带动其前后运动。左边电池仓位利用抓取钩将无电电池从重卡电池导轨上取出，调整位置使右边电池仓位对正后将满电电池推进重卡。电池到位后，由电机拉动抓取钩，让其与电池脱开，从而实现电池自动抽取更换。

5、左右平移机构由移动电池仓位左右平移机构以及对正过程中左右微调的机构组成的。移动电池仓位的机构由齿轮齿条机构以及两组滑块导轨组成。当整个机械结构对正之后，首先抽取无电电池至流利条托架之上，无电电池到位后，进行左右电池仓位的切换移动。左右微调机构也是由齿轮齿条机构进行移动，整个装置进行对正的过程中，由该部分协同伺服电动缸进行左右位置的对正。

6、姿态调整对正机构由两个激光光斑位置检测传感器和三个伺服电动缸组成。一个激光光斑位置检测传感器固定在装置的最前端，另一个激光光斑位置检测传感器由同步带带动进行前后位置的移动，激光光斑位置检测传感器固定在一个滑块上，滑块由同步带连接牵引。

7、根据控制要求，由电机带动同步带前后运动，从而进行激光光斑位置检测传感器的移动。三个伺服电动缸上下各连接了一个万向节，能保证足够的自由度，伺服电动缸根据单片机提供的信号进行左右位置和上下位置的对正。

8、每一层之间的相互配合共同完成运动补偿，保证整个对正过程和换电池过程中自动换电池装置电池仓平面与重卡电池导轨平面始终共面。

9、有益效果：（1）本发明在轻量化以及节约空间性上做到了业界顶尖，且所构成机构的部件以及应用的零部件也都最大化的避免了二次加工，做到了组装的成品化。另外本发明与同期相似的作品相比较在便捷化上有突出的优点。（2）本发明采用齿轮齿条等机械结构，运作速度较快，连贯性较强且具有实用性。（3）本发明机架采用铝型材搭建，执行装置大多采用电机，较普通的机械装置整体结构轻便、寿命长，安装简单。

技术特征：

1.一种电动重卡的自动更换电池装置，包括抽送电池机构、左右平移机构、姿态调整对正机构，其特征在于：所述的抽送电池机构由流利条以及抓取钩机构构成，由抓取钩钩住电池，把电池钩到流利条上，四组流利条充当电池仓位，从而进行电池的更换；所述的左右平移机构的运动由电机带动齿轮齿条所提供，进行左右电池仓位的更换以及协同伺服电动缸进行对正；所述的姿态调整对正机构由两个激光光斑位置检测传感器和三个伺服电动缸所构成，根据单片机提供的信号进行左右位置和上下位置的对正。

2.根据权利要求1所述的一种电动重卡的自动更换电池装置，其特征在于：所述的电池仓位由可以选购的铝合金流利条机架组成，可实现简易的安装，型材之间由固定连接件、角连接件来实现固定，导轨以及电机能在型材上实现固定。

3.根据权利要求2所述的一种基于电动重卡的自动更换电池装置，其特征在于：所述铝合金流利条机架中间有牵引电池的机构，由链轮和链条等组成，链条上方有一个由锁钩机构和导轨滑道等组成的电池抓取钩牵引机构，在换电过程中，电池抓取钩在电机的驱动下前后移动。

4.根据权利要求3所述的一种基于电动重卡的自动更换电池装置，其特征在于：电动重卡上有对应的凹槽，在对正之后，电机带动链轮运动，抓取钩进入凹槽中钩住电池，由链条带动其前后运动。左边电池仓位利用抓取钩将无电电池从重卡电池导轨上取出，调整位置使右边电池仓位对正后将满电电池推进重卡。电池到位后，由电机拉动抓取钩，让其与电池脱开，从而实现电池自动抽取更换。

5.根据权利要求1所述的一种基于电动重卡的自动更换电池装置，其特征在于：所述的左右平移机构由移动电池仓位左右平移机构以及对正过程中左右微调的机构组成的。移动电池仓位左右平移机构由齿轮齿条机构以及两组滑块导轨组成。

6.根据权利要求5所述的一种基于电动重卡的自动更换电池装置，其特征在于：当整个机械结构对正之后，首先抽取无电电池至流利条托架之上，无电电池到位后，移动电池仓位左右平移机构进行左右电池仓位的切换。

7.根据权利要求5所述的一种电动重卡的自动更换电池装置，其特征在于：所述的左右微调机构也是由齿轮齿条机构进行移动，整个装置进行对正的过程中，由该部分协同伺服电动缸进行左右位置的对正。

8.根据权利要求1所述的一种电动重卡的自动更换电池装置，其特征在于：所述的姿态调整对正机构由两个激光光斑位置检测传感器和三个伺服电动缸组成。一个激光光斑位置检测传感器固定在装置的最前端，另一个激光光斑位置检测传感器由同步带带动进行前后位置的移动。

9.根据权利要求8所述的一种电动重卡的自动更换电池装置，其特征在于：需要移动的激光光斑位置检测传感器固定在一个滑块上，滑块由同步带连接牵引。根据控制要求，由电机带动同步带前后运动，从而进行激光光斑位置检测传感器的移动。

10.根据权利要求1所述的一种电动重卡的自动更换电池装置，其特征在于：三个伺服电动缸上下各连接了一个万向节，能保证足够的自由度，伺服电动缸根据单片机提供的信号进行左右位置和上下位置的对正。在整个换电池过程中，由于电池的抽出，引起卡车重量减轻，导致重卡高度变化。这个高度变化会使电池仓平面与自动换电池平面不共面，这时光斑位置检测传感器就会检测到平行激光发射器发出的光斑发生偏移，根据偏移位置由单片机控制的三个伺服电动缸进行相应的补偿，使两个平面保持共面。

技术总结
本发明公开了一种电动重卡的自动更换电池装置，包括抽送电池机构、左右平移机构、姿态调整对正机构。所述的抽送电池机构中间有由锁钩机构和导轨滑道等组成的电池抓取钩牵引机构，由抓取钩抓取电池，进行电池的装卸，左右平移机构进行电池仓位的位置更换。在更换电池前以及更换电池过程中，要进行该装置与重卡的对正。安装在电动重卡电池槽内部的平行激光发射器发射激光，并对其进行调制处理，激光光斑位置传感器来对接受到的激光进行解调，根据激光光斑位置检测传感器检测的信号，由单片机控制伺服电动缸进行位置调整，达到姿态调整对正的目的。本发明的有益效果在于，自动更换电池设备可以提高工作效率，同时保证在更换过程中电池不受弯扭损害。

技术研发人员：席庆兵,苏晨,任天飞,任有志
受保护的技术使用者：河北科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13