專利名稱：一種電動(dòng)車電池吐納機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吐納機(jī)構(gòu),具體涉及一種純電動(dòng)車動(dòng)力電池自動(dòng)快換電池箱系統(tǒng)的電池吐納機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的發(fā)展，能源日益短缺、環(huán)境污染嚴(yán)重、全球氣候變化潛在影響巨大，電力來源多元化、零排放的電動(dòng)汽車成為未來汽車的發(fā)展方向。過去，車輛的動(dòng)力能源主要來自石油產(chǎn)品和各種燃?xì)?，但是，隨著油氣資源的日趨減少以及噪聲污染、大氣污染、全球氣候變暖等問題日益嚴(yán)重，開發(fā)和利用環(huán)保的替代能源、減少C02排放成為人們的共識(shí)。在這種背景下，電能作為一種環(huán)保、高效、可靠的能源在車輛的動(dòng)力供應(yīng)中得到了廣泛的應(yīng)用，各種電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車、電動(dòng)公交車、有軌電車等電動(dòng)車輛成為未來交通運(yùn)輸車輛發(fā)展的一種趨勢(shì)。但是以充電電池為動(dòng)力的純電動(dòng)車輛普遍存在一個(gè)問題，普通車用電池充電時(shí)間需要數(shù)小時(shí)，無法像其它各種油汽燃料一樣在加油站快速地完成能量補(bǔ)充，因此極大地限制了電動(dòng)車輛的普及。為了解決上述問題，申請(qǐng)?zhí)枮?00810006771.6的專利提出了一種快速更換大型蓄電池組的方法和裝置，這些方法一般采用所謂的高壓電池組或全壓電池組作為更換單元，實(shí)現(xiàn)了整體電池組的快裝和快卸，方便維護(hù)，擴(kuò)大了續(xù)駛里程，適宜分體充電；但所述發(fā)明并沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化換裝，由于動(dòng)力電池多為鋰離子聚合物電池，能量密度比較高，質(zhì)量比較大，而且屬于高壓電范疇，采用人工操作存在一定的危險(xiǎn)性。另外，現(xiàn)有的快換系統(tǒng)在進(jìn)行電池更換完成后還需要大量的人工檢查，可靠度不夠等因素，因此換電時(shí)間比較長(zhǎng)。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換裝，申請(qǐng)?zhí)枮?0111015101.9的專利公開了一種電動(dòng)汽車電池快速更換裝置，包括固定在地面的軌道和與軌道滑動(dòng)連接的機(jī)架，機(jī)架底部設(shè)有底座，機(jī)架頂部設(shè)有托臺(tái)，底座 和托臺(tái)間設(shè)有升降機(jī)構(gòu)，所述的電動(dòng)汽車電池快速更換裝置上還設(shè)有電池定位機(jī)構(gòu)，包括校正臂和壓力桿，該發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊，定位準(zhǔn)確的電動(dòng)汽車電池快速自動(dòng)更換裝置，能省事省力地完成電池更換工作；但是所述自動(dòng)更換裝置適用于從車底裝卸電池的電動(dòng)車輛，并不適用從車身側(cè)面裝卸的電動(dòng)車輛，并且所述電池箱處于被動(dòng)接受更換，更換效率仍然較低。為了進(jìn)一步提高更換電池箱的效率，申請(qǐng)?zhí)枮?0111009392.9的專利公開了一種更換電池箱的方法及換電夾具，其利用換電夾具承載電池箱，換電夾具安裝在可移動(dòng)的快換系統(tǒng)上，快換系統(tǒng)完成電池箱的轉(zhuǎn)運(yùn)；換電夾具通過無桿氣缸將電池箱從電動(dòng)汽車或充電架上拉出來，將電池箱從換電夾具上推入電動(dòng)汽車或充電架上；換電夾具通過解鎖氣缸打開或鎖緊電池箱；完成更換電池箱的過程；但上述夾具在更換電池箱過程中，直接作用于電池箱上，由于在客觀上使電池的規(guī)格型號(hào)難以標(biāo)準(zhǔn)化，這樣在更換過程中，尤其是在夾持時(shí)，容易發(fā)生夾持不穩(wěn)或者無法夾持的情況發(fā)生，不能滿足類似加油站的電能補(bǔ)充機(jī)構(gòu)的需求；并且所述電池箱處于被動(dòng)接受更換，仍然對(duì)自動(dòng)化更換存在著一定差距。為此，亟需設(shè)計(jì)一種新型的快換電池箱系統(tǒng)，其能采用自動(dòng)更換模式，減小了大量人工操作帶來的安全隱患，同時(shí)采用電池箱和快換機(jī)械手相結(jié)合的方式進(jìn)行電池的快換，縮短了車輛的換電時(shí)間；并需設(shè)計(jì)一種純電動(dòng)車動(dòng)力電池自動(dòng)快換電池箱系統(tǒng)的電池吐納機(jī)構(gòu)，其能方便機(jī)械手將所述電池內(nèi)箱準(zhǔn)確的取出，提高電池內(nèi)箱的裝卸效率，并能保護(hù)電池箱的安全，避免了電池箱的不必要損壞。

發(fā)明內(nèi)容
為了適應(yīng)電池箱自動(dòng)快速更換的需求，適應(yīng)各種型號(hào)電池箱的自動(dòng)快速更換需求，本發(fā)明提出了一種純電動(dòng)車動(dòng)力電池自動(dòng)快換電池箱系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過氣缸控制系統(tǒng)將電池外箱、電池內(nèi)箱、電池箱鎖止保持機(jī)構(gòu)、電池吐納機(jī)構(gòu)、電池快換機(jī)械手通訊連接在一起，組成了一個(gè)自動(dòng)化的純電動(dòng)車動(dòng)力電池快換的電池箱系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)車輛的電池箱解鎖、自動(dòng)更換動(dòng)力電池內(nèi)箱、電池箱鎖止，完成車輛動(dòng)力電池的自動(dòng)快速更換；其中所述通訊為有線通信或者無線通訊；所述氣缸控制系統(tǒng)能完成人機(jī)交互，電池箱與機(jī)械手信息交換，控制鎖止保持機(jī)構(gòu)、電池吐納機(jī)構(gòu)；所述電池箱鎖止保持機(jī)構(gòu)能完成車輛運(yùn)行時(shí)鎖止保持功能，換電池箱時(shí)的解鎖、鎖止功能；所述電池吐納機(jī)構(gòu)能完成電池內(nèi)箱的推出、拉入鎖緊、接收定位功能；并且所述電池吐納機(jī)構(gòu)具有方便機(jī)械手將所述電池內(nèi)箱準(zhǔn)確迅速的取出的裝置，以提高電池內(nèi)箱的裝卸效率。該電池箱系統(tǒng)的主要工作是以極短的時(shí)間輔助機(jī)械手完成更換純電動(dòng)商用車的動(dòng)力電池，可實(shí)現(xiàn)多箱同時(shí)自動(dòng)更換，例如滿足公交車車載電池的快換需求。具體說，所述電池吐納機(jī)構(gòu)包括拉緊氣缸、聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)、電池裝卸機(jī)構(gòu)、氣缸控制系統(tǒng)，所述電池外箱的底部外殼中部設(shè)置有導(dǎo)軌，所述電池裝卸機(jī)構(gòu)底部相應(yīng)設(shè)置有與所述導(dǎo)軌配合的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)；所述電池外箱一側(cè)框架上固定設(shè)置有拉緊氣缸，拉緊氣缸的拉緊活塞桿的端部與電池裝卸機(jī)構(gòu)的外殼鉸接。優(yōu)選的是，所述拉緊氣缸通過氣路控制電磁閥連接入氣缸控制系統(tǒng)中，通過所述拉緊氣缸提供動(dòng)力，所述電池裝卸機(jī)構(gòu)能夠沿著所述導(dǎo)軌前后運(yùn)動(dòng)，所述電池內(nèi)箱通過聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述電池裝卸機(jī)構(gòu)配合連接，從而使得所述電池內(nèi)箱能夠前后運(yùn)動(dòng)。 在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定設(shè)置在所述電池外箱的底部外殼上；所述電池裝卸機(jī)構(gòu)的一端具有凹槽，所述凹槽形狀同機(jī)械手前端形狀相配合，從而方便所述機(jī)械手前端伸入到電池內(nèi)箱下部的電池裝卸機(jī)構(gòu)的凹槽內(nèi)，并且可靠地取放電池內(nèi)箱。所述電池內(nèi)箱放置于電池外箱內(nèi)，電池內(nèi)箱的兩側(cè)具有與電池外箱配合的鎖止孔，并且在電池內(nèi)箱的底部具有與裝卸結(jié)構(gòu)配合的鎖緊銷孔；所述電池外箱為一框架結(jié)構(gòu)，電池外箱的兩側(cè)框架上固定設(shè)置有電池箱鎖止保持機(jī)構(gòu)，所述電池箱鎖止保持機(jī)構(gòu)由鎖止氣缸提供動(dòng)力，鎖止氣缸固定于電池外箱的兩側(cè)外殼框架上，鎖止活塞桿端部通過銷軸連接到一個(gè)V形執(zhí)行連桿的一端部，V形執(zhí)行連桿的拐角處通過銷軸與電池外箱底部的外殼連接，所述V形執(zhí)行連桿的另一端部鉸接一鎖止銷，所述鎖止銷外套設(shè)有保持彈簧，所述鎖止銷能與電池外箱的鎖止孔以及電池內(nèi)箱的鎖止孔穿設(shè)配合，所述鎖止銷由鎖止氣缸提供動(dòng)力能夠在所述電池外箱的鎖止孔中軸向移動(dòng)，從而將所述電池內(nèi)箱同所述電池外箱鎖止固定或解鎖，鎖止氣缸通過氣缸控制電磁閥連接入氣缸控制系統(tǒng)中，所述氣缸控制系統(tǒng)由鎖止信息傳感器、信息處理單元、通信單元、氣路控制電磁閥組成。
在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)具有鎖緊氣缸、定位銷、復(fù)位彈簧、鎖緊銷、直角連桿。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述鎖緊氣缸固定設(shè)置于電池外箱的底部外殼上。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述鎖緊氣缸的活塞桿端部軸向依次通過銷軸活動(dòng)連接有兩個(gè)直角連桿，所述兩個(gè)直角連桿的直角拐角處通過銷軸連接于電池外箱的底部外殼上，所述兩個(gè)直角連桿的另一端分別連接由鎖緊銷和定位銷。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述鎖緊銷外套設(shè)有復(fù)位彈簧。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述鎖緊銷與所述電池外箱的底部外殼上的鎖緊銷孔以及電池內(nèi)箱底部的鎖緊銷孔穿設(shè)配合。所述定位銷與所述電池外箱的底部外殼上的定位銷孔以及所述鎖緊氣缸的活塞桿的定位銷孔穿設(shè)配合。所述機(jī)械手前端上表面相應(yīng)設(shè)置有電磁鐵，當(dāng)機(jī)械手上設(shè)置的一按鈕接觸到電池內(nèi)箱的側(cè)面時(shí)，能激發(fā)所述機(jī)械手前端上表面的電磁鐵作用，從而使得機(jī)械手與電池內(nèi)箱牢固連接。裝載時(shí)，所述機(jī)械手將電池內(nèi)箱移動(dòng)到接收位置，同時(shí)所述拉緊氣缸將所述電池裝卸機(jī)構(gòu)向外推動(dòng)至相應(yīng)位置，所述電池內(nèi)箱被放置于所述電池裝卸機(jī)構(gòu)上，所述鎖緊銷將所述電池內(nèi)箱同電池外箱鎖緊；所述拉緊氣缸將所述電池內(nèi)箱拉入與外箱的裝配位置，同時(shí)所述定位銷將所述 鎖緊氣缸鎖定；當(dāng)卸載所述電池內(nèi)箱時(shí)，氣缸控制系統(tǒng)發(fā)出解鎖信號(hào)到拉緊氣缸，所述拉緊氣缸將所述電池裝卸機(jī)構(gòu)向外推動(dòng)至相應(yīng)位置，所述定位銷將所述鎖緊氣缸解除鎖定，所述鎖緊氣缸運(yùn)動(dòng)，從而將所述鎖緊銷從所述電池內(nèi)箱的銷孔中移出；所述機(jī)械手同時(shí)接受指令，將所述電池內(nèi)箱搬離所述電池外箱。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述定位銷可以由一光感結(jié)構(gòu)代替，通過光學(xué)感應(yīng)器的感應(yīng)作用來感知所述電池內(nèi)箱是否與電池外箱連接到位，從而聯(lián)動(dòng)執(zhí)行所述電池內(nèi)箱的裝卸過程。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述電池箱鎖止保持機(jī)構(gòu)在車輛運(yùn)行時(shí)能夠執(zhí)行鎖止保持功能，防止電池內(nèi)箱從電池外箱中脫落，并且能夠在換電池箱時(shí)解鎖所述鎖止功能；為了應(yīng)付臨時(shí)狀況，例如當(dāng)氣路出現(xiàn)故障時(shí)，由保持彈簧完成鎖止功能，所述電池箱鎖止保持機(jī)構(gòu)上還設(shè)置有手動(dòng)緊急解鎖機(jī)構(gòu)，所述手動(dòng)緊急解鎖機(jī)構(gòu)設(shè)置為按鈕或者扳手狀開關(guān)，能夠在所述氣缸控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障無法解鎖或者鎖止時(shí)，手動(dòng)完成解鎖功能或者完成車輛運(yùn)行時(shí)鎖止保持功能，以及換電池箱時(shí)解鎖、鎖止功能。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述拉緊氣缸鉸接活動(dòng)連接在與固定設(shè)置電池箱鎖止保持機(jī)構(gòu)的兩側(cè)框架相垂直的一側(cè)框架上，所述拉緊氣缸的活塞桿的伸縮的軸向方向可以通過相應(yīng)的電機(jī)進(jìn)行調(diào)整，所述活塞桿的端部的電磁鐵處設(shè)置有感應(yīng)接收結(jié)構(gòu)，在所述電池內(nèi)箱的底部的電磁鐵處相應(yīng)設(shè)置有感應(yīng)結(jié)構(gòu)，所述感應(yīng)接收結(jié)構(gòu)能夠感知所述感應(yīng)結(jié)構(gòu)的位置，所述感應(yīng)接收結(jié)構(gòu)將感應(yīng)到的位置信號(hào)發(fā)送給所述電機(jī)，從而調(diào)整所述拉緊氣缸的活塞桿的伸縮軸向方向，從而精確將活塞桿的電磁鐵同電池內(nèi)箱底部的電磁鐵接觸，完成所述電池內(nèi)箱的裝載過程，通過此種設(shè)置，即使所述電池內(nèi)箱沒有同所述電池外箱對(duì)齊，也能迅速準(zhǔn)確的完成所述裝在過程。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述機(jī)械手前端上表面相應(yīng)設(shè)置有電磁鐵，當(dāng)機(jī)械手上設(shè)置的一按鈕接觸到電池內(nèi)箱的側(cè)面時(shí)，能激發(fā)所述機(jī)械手前端上表面的電磁鐵作用，從而使得機(jī)械手與電池內(nèi)箱牢固連接。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述電池吐納機(jī)構(gòu)的鎖緊銷在車輛運(yùn)行時(shí)同樣能夠執(zhí)行鎖緊保持功能，防止電池內(nèi)箱從電池外箱中脫落，并且能夠在換電池箱時(shí)解鎖所述鎖緊功能；為了應(yīng)付臨時(shí)狀況，例如當(dāng)氣路出現(xiàn)故障時(shí)，由復(fù)位彈簧完成鎖緊功能，所述電池箱鎖止保持機(jī)構(gòu)上還設(shè)置有手動(dòng)緊急解鎖機(jī)構(gòu)，所述手動(dòng)緊急解鎖機(jī)構(gòu)設(shè)置為按鈕或者扳手狀開關(guān)，能夠在所述氣缸控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障無法解鎖或者鎖緊時(shí)，手動(dòng)完成解鎖功能或者完成車輛運(yùn)行時(shí)鎖緊保持功能，以及換電池箱時(shí)解鎖、鎖緊功能。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述氣缸控制系統(tǒng)能夠完成人機(jī)交互、電池箱與機(jī)械手信息交換，控制電池吐納機(jī)構(gòu)，所述交互、交換及控制過程通過有線信號(hào)或者無線信號(hào)連接。所述人機(jī)交互功能為讓所述電池箱系統(tǒng)執(zhí)行操作者的命令；所述電池箱與機(jī)械手信息交換，是為了能夠精確的實(shí)現(xiàn)電池裝卸機(jī)構(gòu)將電池內(nèi)箱的移除或者放入的交接過程。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述快換電池箱系統(tǒng)通過以下方法進(jìn)行更換電池內(nèi)箱:
一、電池內(nèi)箱由外箱拆下時(shí):
1.從第一個(gè)電池內(nèi)箱開始，人工解鎖，打開無線通訊單元，等待機(jī)械手給出信號(hào)；
2.接收到機(jī)械手信號(hào)，電池吐納機(jī)構(gòu)中鎖緊銷伸出，拉緊氣缸動(dòng)作，拉緊電池箱；
3.鎖止保持機(jī)構(gòu)解鎖，給出解鎖信號(hào)； 4.電池吐納機(jī)構(gòu)中拉緊汽缸反向動(dòng)作，將電池箱推出；
5.電池吐納機(jī)構(gòu)中鎖緊氣缸動(dòng)作，定位銷伸出，并給出機(jī)械手信號(hào)，機(jī)械手將電池內(nèi)箱拉出，拆箱結(jié)束。二.電池內(nèi)箱裝入時(shí):
1.機(jī)械手將電池內(nèi)箱推入，推至定位銷處，機(jī)械手給出信號(hào)；
2.接受到信號(hào)，電池吐納機(jī)構(gòu)中鎖緊氣缸動(dòng)作，鎖緊銷伸出；
3.電池吐納機(jī)構(gòu)中拉緊汽缸動(dòng)作，將電池內(nèi)箱拉入；
4.鎖止保持機(jī)構(gòu)鎖止，給出鎖止到位信號(hào)；
5.電池吐納機(jī)構(gòu)中鎖緊氣缸動(dòng)作，定位銷伸出。6.完成最后一箱時(shí)，人工鎖住(關(guān)閉)無線通訊單元。通過上述快換電池箱系統(tǒng)使得所述電池箱能夠主動(dòng)完成自動(dòng)更換電池的過程，不僅更換效率高，精確度高，安全性好，而且能滿足多種型號(hào)的電池的自動(dòng)更換，且不用增大電池更換站的建筑規(guī)模；而且能方便機(jī)械手將所述電池內(nèi)箱準(zhǔn)確的取出，提高電池內(nèi)箱的裝卸效率，并能保護(hù)電池箱的安全，避免了電池箱的不必要損壞，對(duì)于電動(dòng)車電池的自動(dòng)裝載技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述鎖緊氣缸固定設(shè)置于電池外箱的底部外殼上。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述鎖緊氣缸的活塞桿端部軸向依次通過銷軸活動(dòng)連接有兩個(gè)直角連桿，所述兩個(gè)直角連桿的直角拐角處通過銷軸連接于電池外箱的底部外殼上，所述兩個(gè)直角連桿的另一端分別連接有鎖緊銷和定位銷。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述鎖緊銷外套設(shè)有復(fù)位彈簧。所述鎖緊銷與所述電池外箱的底部外殼上的鎖緊銷孔以及電池內(nèi)箱底部的鎖緊銷孔穿設(shè)配合。
在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述定位銷與所述電池外箱的底部外殼上的定位銷孔以及電池內(nèi)箱底部的定位銷孔穿設(shè)配合。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述電池裝卸機(jī)構(gòu)的一端具有凹槽，所述凹槽形狀同機(jī)械手前端形狀相配合，所述機(jī)械手前端能伸入到電池內(nèi)箱下部的電池裝卸機(jī)構(gòu)的凹槽內(nèi)。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述機(jī)械手前端上表面相應(yīng)設(shè)置有電磁鐵，當(dāng)機(jī)械手上設(shè)置的一按鈕接觸到電池內(nèi)箱的側(cè)面時(shí)，能激發(fā)所述機(jī)械手前端上表面的電磁鐵作用，從而使得機(jī)械手與電池內(nèi)箱牢固連接。在上述任一方案中優(yōu)選的是,所述純電動(dòng)車動(dòng)力電池自動(dòng)快換電池箱系統(tǒng)還包括電池箱鎖止保持機(jī)構(gòu)、電池吐納機(jī)構(gòu)、電池快換機(jī)械手，所述電池外箱、電池內(nèi)箱、電池箱鎖止保持機(jī)構(gòu)、電池吐納機(jī)構(gòu)、電池快換機(jī)械手通訊連接在一起，組成了所述自動(dòng)化的純電動(dòng)車動(dòng)力電池快換的電池箱系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)車輛的電池箱解鎖、自動(dòng)更換動(dòng)力電池內(nèi)箱、電池箱鎖止，完成車輛動(dòng)力電池的自動(dòng)快速更換。在上述任一方案中優(yōu)選的是,所述氣缸控制系統(tǒng)能完成人機(jī)交互，電池箱與機(jī)械手信息交換，控制鎖止保持機(jī)構(gòu)、電池吐納機(jī)構(gòu)。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述電池箱鎖止保持機(jī)構(gòu)能完成車輛運(yùn)行時(shí)鎖止保持功能，換電池箱時(shí)的解鎖、鎖止功能。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述電池裝卸機(jī)構(gòu)能完成電池內(nèi)箱的推出、拉入鎖緊、接收定位功能。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述定位銷由一光感結(jié)構(gòu)代替，通過光學(xué)感應(yīng)器的感應(yīng)作用來感知所述電池內(nèi)箱是否與電池外箱連接到位，從而聯(lián)動(dòng)執(zhí)行所述電池內(nèi)箱的裝卸過程。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述拉緊氣缸鉸接活動(dòng)連接在與固定設(shè)置電池箱鎖止保持機(jī)構(gòu)的兩側(cè)框架相垂直的一側(cè)框架上，所述拉緊氣缸的活塞桿的伸縮的軸向方向可以通過相應(yīng)的電機(jī)進(jìn)行調(diào)整，所述活塞桿的端部的電磁鐵處設(shè)置有感應(yīng)接收結(jié)構(gòu)，在所述電池內(nèi)箱的底部的電磁鐵處相應(yīng)設(shè)置有感應(yīng)結(jié)構(gòu)，所述感應(yīng)接收結(jié)構(gòu)能夠感知所述感應(yīng)結(jié)構(gòu)的位置，所述感應(yīng)接收結(jié)構(gòu)將感應(yīng)到的位置信號(hào)發(fā)送給所述電機(jī)，從而調(diào)整所述拉緊氣缸的活塞桿的伸縮軸向方向，從而精確將活塞桿的電磁鐵同電池內(nèi)箱底部的電磁鐵接觸，完成所述電池內(nèi)箱的裝載過程，通過此種設(shè)置，即使所述電池內(nèi)箱沒有同所述電池外箱對(duì)齊，也能迅速準(zhǔn)確的完成所述裝在過程。在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述電池吐納機(jī)構(gòu)的鎖緊銷在車輛運(yùn)行時(shí)同樣能夠執(zhí)行鎖緊保持功能，防止電池內(nèi)箱從電池外箱中脫落，并且能夠在換電池箱時(shí)解鎖所述鎖緊功能；為了應(yīng)付臨時(shí)狀況，由復(fù)位彈簧完成鎖緊功能，所述電池箱鎖止保持機(jī)構(gòu)上還設(shè)置有手動(dòng)緊急解鎖機(jī)構(gòu)，所述手動(dòng)緊急解鎖機(jī)構(gòu)設(shè)置為按鈕或者扳手狀開關(guān)，能夠在所述氣缸控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障無法解鎖或者鎖緊時(shí)，手動(dòng)完成解鎖功能或者完成車輛運(yùn)行時(shí)鎖緊保持功能，以及換電池箱時(shí)解鎖、鎖緊功能。在上述任一方案中優(yōu)選的是,所述氣缸控制系統(tǒng)由鎖止信息傳感器、信息處理單元、通信單元、氣路控制電磁閥組成。本發(fā)明還 涉及一種使用上述任一方案中的電動(dòng)車電池吐納機(jī)構(gòu)的吐納方法，其中:當(dāng)裝載所述電池內(nèi)箱時(shí)，所述機(jī)械手將電池內(nèi)箱移動(dòng)到接收位置，同時(shí)所述拉緊氣缸將所述電池裝卸機(jī)構(gòu)向外推動(dòng)至相應(yīng)位置，所述電池內(nèi)箱被放置于所述電池裝卸機(jī)構(gòu)上，所述鎖緊銷將所述電池內(nèi)箱同電池外箱鎖緊；所述拉緊氣缸將所述電池內(nèi)箱拉入與外箱的裝配位置，同時(shí)所述定位銷將所述鎖緊氣缸鎖定；當(dāng)卸載所述電池內(nèi)箱時(shí)，氣缸控制系統(tǒng)發(fā)出解鎖信號(hào)到拉緊氣缸，所述拉緊氣缸將所述電池裝卸機(jī)構(gòu)向外推動(dòng)至相應(yīng)位置，所述定位銷將所述鎖緊氣缸解除鎖定，所述鎖緊氣缸運(yùn)動(dòng)，從而將所述鎖緊銷從所述電池內(nèi)箱的銷孔中移出；所述機(jī)械手同時(shí)接受指令，將所述電池內(nèi)箱搬離所述電池外箱。優(yōu)選的是，所述氣缸控制系統(tǒng)能夠完成人機(jī)交互、電池箱與機(jī)械手信息交換，控制電池吐納機(jī)構(gòu)，所述交互、交換及控制過程通過有線信號(hào)或者無線信號(hào)連接。


圖1本發(fā)明快換電池箱系統(tǒng)的一優(yōu)選實(shí)施例的裝配示意 圖2本發(fā)明快換電池箱系統(tǒng)的一優(yōu)選實(shí)施例的仰視圖和主視 圖3電池內(nèi)箱的一優(yōu)選實(shí)施例的王視圖和左視 圖4聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意 圖5快速更換動(dòng)作示意圖的主視圖及俯視 圖中:11、電池內(nèi)箱；2、氣路控制電磁閥；3、氣缸控制系統(tǒng)；4、電池外箱；5、電池裝卸機(jī)構(gòu)；6、電池箱鎖止保持機(jī)構(gòu)；7、拉緊氣缸；8、導(dǎo)軌；9、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)；10、電池外箱外殼；11、鎖止孔；12、鎖緊銷孔；13、凹槽；14、按鈕；15、電磁鐵；16、機(jī)械手前端；17、定位銷；18、鎖緊氣缸；19、鎖緊銷；20、直角連桿；21、機(jī)械手；22、接收機(jī)械手信號(hào)裝置；23、定位裝置；24、給電池箱信號(hào)裝置；25、復(fù)位彈簧。
具體實(shí)施方式
為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征更加明了，現(xiàn)結(jié)合所附較佳實(shí)施例詳細(xì)說明如下。具體實(shí)施例1
所述純電動(dòng)車動(dòng)力電池自動(dòng)快換電池箱系統(tǒng)通過氣缸控制系統(tǒng)3將電池外箱4、電池內(nèi)箱1、電池箱鎖止保持機(jī)構(gòu)6、電池吐納機(jī)構(gòu)、電池快換機(jī)械手21通訊連接在一起，組成了一個(gè)自動(dòng)化的純電動(dòng)商用車動(dòng)力電池快換的電池箱系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)車輛的電池箱的解鎖、自動(dòng)更換動(dòng)力電池內(nèi)箱1、電池箱鎖止，完成車輛動(dòng)力電池的自動(dòng)快速更換；其中所述通訊為有線通信或者無線通訊；所述氣缸控制系統(tǒng)3能完成人機(jī)交互，電池箱與機(jī)械手21信息交換，電池箱控制鎖止保持機(jī)構(gòu)6、電池吐納機(jī)構(gòu)；所述電池吐納機(jī)構(gòu)能完成電池內(nèi)箱I的推出、拉入鎖緊、接收定位功能；并且所述電池裝卸機(jī)構(gòu)具有電池保護(hù)裝置以保證所述電池內(nèi)箱的在裝卸過程中的安全。所述電池內(nèi)箱I放置于電池外箱4內(nèi)，所述電池外箱4為一框架結(jié)構(gòu)，電池外箱4的兩側(cè)框架上固定設(shè)置有電池箱鎖止保持機(jī)構(gòu)6，所述氣缸控制系統(tǒng)3由鎖止信息傳感器、信息處理單元、通信單元、氣路控制電磁閥2組成。所述電池吐納機(jī)構(gòu)包括拉緊氣缸、聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)、電池裝卸機(jī)構(gòu)，所述電池外箱的底部外殼中部設(shè)置有導(dǎo)軌；所述電池裝卸機(jī)構(gòu)5頂部相應(yīng)設(shè)置有與所述導(dǎo)軌8配合的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)；所述電池外箱4上與固定設(shè)置電池箱鎖止保持機(jī)構(gòu)6的兩側(cè)框架相垂直的一側(cè)框架上固定設(shè)置有拉緊氣缸7，拉緊氣缸7的拉緊活塞桿的端部與電池裝卸機(jī)構(gòu)5的外殼鉸接，所述拉緊氣缸7通過氣路控制電磁閥2連接入氣缸控制系統(tǒng)3中，通過所述拉緊氣缸7提供動(dòng)力，所述電池裝卸機(jī)構(gòu)5能夠沿著所述導(dǎo)軌8前后運(yùn)動(dòng)，所述電池內(nèi)箱I通過聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)9與所述電池裝卸機(jī)構(gòu)5配合連接，從而所述電池內(nèi)箱I能夠前后運(yùn)動(dòng)；所述聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)9固定設(shè)置在所述電池外箱4的底部外殼上，所述電池裝卸機(jī)構(gòu)的一端具有凹槽13，所述凹槽形狀通機(jī)械手前端形狀相配合，從而方便所述機(jī)械手前端16伸入到電池內(nèi)箱I的下部，方便并且可靠地取放電池內(nèi)箱I。所述聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)由鎖緊氣缸18、定位銷17、復(fù)位彈簧、鎖緊銷19、直角連桿20組成，所述鎖緊氣缸18固定設(shè)置于電池外箱4的底部外殼上，所述鎖緊氣缸18的活塞桿端部軸向依次通過銷軸15活動(dòng)連接有兩個(gè)直角連桿20，所述兩個(gè)直角連桿20的直角拐角處通過銷軸15連接于電池外箱4的底部外殼上，所述兩個(gè)直角連桿20的另一端分別連接由鎖緊銷19和定位銷17 ;鎖緊銷19外套設(shè)有復(fù)位彈簧；所述鎖緊銷19與所述電池外箱4的底部外殼上的鎖緊銷19孔12以及電池內(nèi)箱I底部的鎖緊銷19孔12穿設(shè)配合；所述定位銷17與所述電池外箱4的底部外殼上的定位銷17孔以及所述鎖緊氣缸18的活塞桿的定位銷17孔穿設(shè)配合，所述拉緊氣缸7通過氣路控制電磁閥2連接入氣缸控制系統(tǒng)3中。所述機(jī)械手前端上表面相應(yīng)設(shè)置有電磁鐵，當(dāng)機(jī)械手上設(shè)置的一按鈕14接觸到電池內(nèi)箱的側(cè)面時(shí)，能激發(fā)所述機(jī)械手前端16上表面的電磁鐵作用，從而使得機(jī)械手與電池內(nèi)箱牢固連接。所述電池箱鎖止保持機(jī)構(gòu)6在車輛運(yùn)行時(shí)能夠執(zhí)行鎖止保持功能，防止電池內(nèi)箱I從電池外箱4中脫落，并且能夠在換電池箱時(shí)解鎖所述鎖止功能。相應(yīng)的，所述電池吐納機(jī)構(gòu)的鎖緊銷19在車輛運(yùn)行時(shí)同樣能夠執(zhí)行鎖緊保持功能，防止電池內(nèi)箱I從電池外箱4中脫落，并且能夠在換電池箱時(shí)解鎖所述鎖緊功能；為了應(yīng)付臨時(shí)狀況，例如當(dāng)氣路出現(xiàn)故障時(shí)，由復(fù)位彈簧完成鎖緊功能，所述電池箱鎖止保持機(jī)構(gòu)6上還設(shè)置有手動(dòng)緊急解鎖機(jī)構(gòu) ，所述手動(dòng)緊急解鎖機(jī)構(gòu)設(shè)置為按鈕或者扳手狀開關(guān)，能夠在所述氣缸控制系統(tǒng)3出現(xiàn)故障無法解鎖或者鎖緊時(shí)，手動(dòng)完成解鎖功能或者完成車輛運(yùn)行時(shí)鎖緊保持功能，以及換電池箱時(shí)解鎖、鎖緊功能。所述氣缸控制系統(tǒng)3能夠完成人機(jī)交互、電池箱與機(jī)械手21信息交換，控制鎖止保持機(jī)構(gòu)、電池吐納機(jī)構(gòu)，所述交互、交換及控制過程通過有線信號(hào)或者無線信號(hào)連接。所述人機(jī)交互功能為讓所述電池箱系統(tǒng)執(zhí)行操作者的命令；所述電池箱與機(jī)械手21信息交換，是為了能夠精確的實(shí)現(xiàn)電池內(nèi)箱I的移除或者放入的交接過程。具體實(shí)施例2
在上述具體實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將所述定位銷17由一光感結(jié)構(gòu)代替，通過光學(xué)感應(yīng)器的感應(yīng)作用來感知所述電池內(nèi)箱I是否與電池外箱4連接到位，從而聯(lián)動(dòng)執(zhí)行所述電池內(nèi)箱I的裝卸過程。具體實(shí)施例3
在上述具體實(shí)施例1、2的基礎(chǔ)上，所述拉緊氣缸7鉸接活動(dòng)連接在與固定設(shè)置電池箱鎖止保持機(jī)構(gòu)6的兩側(cè)框架相垂直的一側(cè)框架上，所述拉緊氣缸7的活塞桿的伸縮的軸向方向可以通過相應(yīng)的電機(jī)進(jìn)行調(diào)整，所述活塞桿的端部的電磁鐵處設(shè)置有感應(yīng)接收結(jié)構(gòu)，在所述電池內(nèi)箱I的底部的電磁鐵處相應(yīng)設(shè)置有感應(yīng)結(jié)構(gòu)，所述感應(yīng)接收結(jié)構(gòu)能夠感知所述感應(yīng)結(jié)構(gòu)的位置，所述感應(yīng)接收結(jié)構(gòu)將感應(yīng)到的位置信號(hào)發(fā)送給所述電機(jī)，從而調(diào)整所述拉緊氣缸7的活塞桿的伸縮軸向方向，從而精確將活塞桿的電磁鐵同電池內(nèi)箱I底部的電磁鐵接觸，完成所述電池內(nèi)箱I的裝載過程，通過此種設(shè)置，即使所述電池內(nèi)箱I沒有同所述電池外箱4對(duì)齊，也能迅速準(zhǔn)確的完成所述裝在過程。具體實(shí)施例4
根據(jù)具體實(shí)施例的純電動(dòng)車動(dòng)力電池自動(dòng)快換電池箱系統(tǒng)的電池吐納機(jī)構(gòu)，具體的使用方法如下:裝載時(shí)，所述機(jī)械手21將電池內(nèi)箱I移動(dòng)到接收位置，同時(shí)所述拉緊氣缸7將所述電池裝卸機(jī)構(gòu)5向外推動(dòng)至相應(yīng)位置，所述電池內(nèi)箱I被放置于所述電池裝卸機(jī)構(gòu)5上，所述鎖緊銷19將所述電池內(nèi)箱I同電池外箱4鎖緊；所述拉緊氣缸7將所述電池內(nèi)箱I拉入與外箱的裝配位置，同時(shí)所述定位銷17將所述鎖緊氣缸18鎖定；當(dāng)卸載所述電池內(nèi)箱I時(shí)，氣缸控制系統(tǒng)3發(fā)出解鎖信號(hào)到拉緊氣缸7，所述拉緊氣缸7將所述電池裝卸機(jī)構(gòu)5向外推動(dòng)至相應(yīng)位置，所述定位銷17將所述鎖緊氣缸18解除鎖定，所述鎖緊氣缸18運(yùn)動(dòng)，從而將所述鎖緊銷19從所述電池內(nèi)箱I的銷孔中移出；所述機(jī)械手21同時(shí)接受指令，將所述電池內(nèi)箱I搬離所述電池外箱4。所述機(jī)械手上設(shè)置有給電池箱信號(hào)裝置24，所述給電池箱信號(hào)裝置24發(fā)送信號(hào)給電池箱系統(tǒng)，所述電池箱外箱4上相應(yīng)設(shè)置有接收機(jī)械手信號(hào)裝置22，并且所述電池箱外箱4和所述機(jī)械手上分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有定位裝置23，所述定位裝置23能夠保證所述機(jī)械手同電池外箱在裝卸電池內(nèi)箱時(shí)能夠?qū)?zhǔn)，從而提高更換效率以及更換精度。通過上述純電動(dòng) 車動(dòng)力電池自動(dòng)快換電池箱系統(tǒng)的電池吐納機(jī)構(gòu)及吐納方法不但實(shí)現(xiàn)了電池內(nèi)箱的快速自動(dòng)更換，而且能方便機(jī)械手將所述電池內(nèi)箱準(zhǔn)確的取出，提高電池內(nèi)箱的裝卸效率，并能保護(hù)電池箱的安全，避免了電池箱的不必要損壞，對(duì)于電動(dòng)車電池的自動(dòng)裝載技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)車電池吐納機(jī)構(gòu)，其用于純電動(dòng)車動(dòng)力電池自動(dòng)快換電池箱系統(tǒng)的電池裝卸，所述純電動(dòng)車動(dòng)力電池自動(dòng)快換電池箱系統(tǒng)包括電池外箱、電池內(nèi)箱、電池吐納機(jī)構(gòu)、氣缸控制系統(tǒng)，其特征在于所述電池吐納機(jī)構(gòu)包括拉緊氣缸、聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)、電池裝卸機(jī)構(gòu)，所述電池外箱的底部外殼中部設(shè)置有導(dǎo)軌，所述電池裝卸機(jī)構(gòu)底部相應(yīng)設(shè)置有與所述導(dǎo)軌配合的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)，所述電池外箱一側(cè)框架上固定設(shè)置有拉緊氣缸，拉緊氣缸的拉緊活塞桿的端部與電池裝卸機(jī)構(gòu)的外殼鉸接。
2.如權(quán)利要求I的機(jī)構(gòu)，其特征在于所述拉緊氣缸通過氣路控制電磁閥連接入氣缸控制系統(tǒng)中。
3.如權(quán)利要求2的機(jī)構(gòu)，其特征在于所述聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定設(shè)置在所述電池外箱的底部夕卜殼上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)車電池吐納機(jī)構(gòu)，其特征在于所述聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)具有鎖緊氣缸、定位銷、復(fù)位彈簧、鎖緊銷、直角連桿。
5.如權(quán)利要求4的機(jī)構(gòu),其特征在于所述鎖緊氣缸固定設(shè)置于電池外箱的底部外殼上。
6.如權(quán)利要求5的機(jī)構(gòu)，其特征在于所述鎖緊氣缸的活塞桿端部軸向依次通過銷軸活動(dòng)連接有兩個(gè)直角連桿，所述兩個(gè)直角連桿的直角拐角處通過銷軸連接于電池外箱的底部外殼上，所述兩個(gè)直角連桿的另一端分別連接有鎖緊銷和定位銷。
7.如權(quán)利要求6的機(jī)構(gòu)，其特征在于所述鎖緊銷外套設(shè)有復(fù)位彈簧；所述鎖緊銷與所述電池外箱的底部外殼上的鎖緊銷孔以及電池內(nèi)箱底部的鎖緊銷孔穿設(shè)配合。
8.如權(quán)利要求7的機(jī)構(gòu)，其特征在于所述定位銷與所述電池外箱的底部外殼上的定位銷孔以及電池內(nèi)箱底部的定位銷孔穿設(shè)配合。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)車電池吐納機(jī)構(gòu)構(gòu)，其特征在于所述電池裝卸機(jī)構(gòu)的一端具有凹槽，所述凹槽形狀同機(jī)械手前端形狀相配合，所述機(jī)械手前端能伸入到電池內(nèi)箱下部的電池裝卸機(jī)構(gòu)的凹槽內(nèi)。
10.一種使用權(quán)利要求1-9所述的電動(dòng)車電池吐納機(jī)構(gòu)的吐納方法，其中當(dāng)裝載所述電池內(nèi)箱時(shí)，所述機(jī)械手將電池內(nèi)箱移動(dòng)到接收位置，同時(shí)所述拉緊氣缸將所述電池裝卸機(jī)構(gòu)向外推動(dòng)至相應(yīng)位置，所述電池內(nèi)箱被放置于所述電池裝卸機(jī)構(gòu)上，所述鎖緊銷將所述電池內(nèi)箱同電池外箱鎖緊；所述拉緊氣缸將所述電池內(nèi)箱拉入與外箱的裝配位置，同時(shí)所述定位銷將所述鎖緊氣缸鎖定；當(dāng)卸載所述電池內(nèi)箱時(shí)，氣缸控制系統(tǒng)發(fā)出解鎖信號(hào)到拉緊氣缸，所述拉緊氣缸將所述電池裝卸機(jī)構(gòu)向外推動(dòng)至相應(yīng)位置，所述定位銷將所述鎖緊氣缸解除鎖定，所述鎖緊氣缸運(yùn)動(dòng)，從而將所述鎖緊銷從所述電池內(nèi)箱的銷孔中移出；所述機(jī)械手同時(shí)接受指令，將所述電池內(nèi)箱搬離所述電池外箱。
全文摘要
為了適應(yīng)電池箱自動(dòng)快速更換的需求，本發(fā)明提出了一種電動(dòng)車電池吐納機(jī)構(gòu)及吐納方法，所述電池吐納機(jī)構(gòu)包括拉緊氣缸、聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)、電池裝卸機(jī)構(gòu)，電池外箱的底部外殼中部設(shè)置有導(dǎo)軌，所述電池裝卸機(jī)構(gòu)底部相應(yīng)設(shè)置有與所述導(dǎo)軌配合的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)；所述電池外箱一側(cè)框架上固定設(shè)置有拉緊氣缸，拉緊氣缸的拉緊活塞桿的端部與電池裝卸機(jī)構(gòu)的外殼鉸接，所述拉緊氣缸通過氣路控制電磁閥連接入氣缸控制系統(tǒng)中；所述聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定設(shè)置在所述電池外箱的底部外殼上；所述電池裝卸機(jī)構(gòu)的一端具有凹槽，所述凹槽形狀通機(jī)械手前端形狀相配合，所述機(jī)械手前端能伸入到電池內(nèi)箱下部的電池裝卸機(jī)構(gòu)的凹槽內(nèi)。
文檔編號(hào)B60S5/06GK103253242SQ20131015189
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者林程, 周輝, 曲新起 申請(qǐng)人:北京理工華創(chuàng)電動(dòng)車技術(shù)有限公司