專利名稱：一種應(yīng)急移動(dòng)換電車及其換電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及是一種用于小型電動(dòng)乘用車電池(底盤安裝)自動(dòng)更換的應(yīng)急換電車，具體是實(shí)現(xiàn)小型電動(dòng)乘用車在集中充換電站外完成能量的快速補(bǔ)及用應(yīng)急移動(dòng)換電車及其換電方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，高速發(fā)展的傳統(tǒng)汽車業(yè)對(duì)世界環(huán)境和能源的影響越來(lái)越大，全力發(fā)展新能源汽車，逐漸替代傳統(tǒng)汽油車已成為各國(guó)發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)的共識(shí)。作為能源消耗的大國(guó)，發(fā)展電動(dòng)汽車是中國(guó)汽車工業(yè)應(yīng)對(duì)能源環(huán)境和氣候挑戰(zhàn)、保持可持續(xù)發(fā)展的選擇，也是中國(guó)培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的一種重要因素。電動(dòng)汽車具有清潔無(wú)污染、能源多樣化、能量轉(zhuǎn)換效率高、使用維修方便等特點(diǎn)。 作為核心部件的動(dòng)力電池，由于目前動(dòng)力電池技術(shù)、制造、工藝水平存在差異，致使當(dāng)前動(dòng)力電池普遍存在比能量、比功率、能量密度都很低、續(xù)航里程短。加之，相關(guān)電池技術(shù)以及充電技術(shù)的落后，成為制約電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵、為電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化帶來(lái)了困難。目前，電動(dòng)汽車能量獲取主要有充電和換電兩種方式，由于換電方式具有能量補(bǔ)充快、電池壽命影響小、電網(wǎng)無(wú)需重新規(guī)劃、易實(shí)現(xiàn)商業(yè)化等顯著優(yōu)點(diǎn)，大大提高電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，為電動(dòng)汽車的推廣、應(yīng)用提供了可能，已獲得電動(dòng)汽車廠商、電池廠商和充電運(yùn)營(yíng)商等的多方認(rèn)同。中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局已公開的發(fā)明專利CN201020616399. 3中，闡述了一種電動(dòng)乘用車底盤電池快換系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于大型、集中、功能完備、建站地址固定(一般距市區(qū)較遠(yuǎn))的中、大型集中充換電站。中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局已公開的發(fā)明專利CN201010186786. 2中，公開了一種利用移動(dòng)換電車對(duì)電動(dòng)汽車移動(dòng)換電的系統(tǒng)，該系統(tǒng)所提出的移動(dòng)換電車需要送電車(電池) 跟隨移動(dòng)換電車到達(dá)車輛更換的地點(diǎn)，將電池運(yùn)到更換現(xiàn)場(chǎng)，依靠電池包底部的滑輪(滑道)助力，人工抽拉、推動(dòng)電池包實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池更換。由于動(dòng)力電池往往個(gè)頭笨重、異形，人工更換操作困難，需要多人配合，更換時(shí)間較長(zhǎng)；其換電輔助裝置作業(yè)地點(diǎn)需要特殊地面， 電動(dòng)汽車底盤作業(yè)空間需要用千斤頂支撐；送電車、換電車配合作業(yè)，人力物力的經(jīng)濟(jì)性需要考量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有電動(dòng)乘用車底盤更換模式的缺陷與不足，提出了一種一體化配送、更換的應(yīng)急移動(dòng)換電車及其換電方法，用以解決電動(dòng)乘用車因故(電池?zé)o電、故障、 緊急使用)不能到達(dá)專用集中充換電站更換動(dòng)力電池的客觀問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種應(yīng)急移動(dòng)換電車，它包括換電車，在換電車駕駛室后部的車體處設(shè)有電池存放架，電池存放架后方與梯形高臺(tái)鄰接；在梯形高臺(tái)上還設(shè)有牽引系統(tǒng)；與梯形高臺(tái)的斜坡面相配合的還有折疊斜坡，梯形高臺(tái)與折疊斜坡鉸接，折疊斜坡的高度保證置于地面時(shí)與梯形高臺(tái)斜坡面的下沿相銜接，電池存放架、梯形高臺(tái)、折疊斜坡一字排列；換電機(jī)器人則設(shè)置在梯形高臺(tái)和電池存放架的前方，并與電池存放架和梯形高臺(tái)配合；牽引系統(tǒng)和換電機(jī)器人均與控制系統(tǒng)連接。所述換電車為廂式貨車，其廂體主要由活動(dòng)側(cè)門、固定側(cè)門組成，活動(dòng)側(cè)門與固定側(cè)門在廂體頂部通過(guò)鉸鏈活動(dòng)機(jī)構(gòu)連接?；顒?dòng)側(cè)門可以從廂體側(cè)面打開，電動(dòng)乘用車動(dòng)力電池更換或電池存放架電池置換時(shí)便于作業(yè)觀察。所述換電車還設(shè)有車載終端，車載終端設(shè)有與電動(dòng)乘用車、應(yīng)急換電調(diào)度平臺(tái)信息交互的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信接口，完成信息請(qǐng)求、任務(wù)命令的上傳、下達(dá)，并與控制系統(tǒng)連接。所述換電機(jī)器人包括天軌、地軌，在兩者間是四自由度運(yùn)動(dòng)的換電機(jī)器人；地軌與換電車底盤剛性連接固定；天軌與梯形高臺(tái)頂部固連；所述換電機(jī)器人包括安裝在天軌與地軌之間的一對(duì)換電機(jī)器人立柱、安裝在兩換電機(jī)器人立柱間的換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)，電池托盤安裝在換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)上；其中，地軌作為X軸，其上設(shè)有齒條，在其中一個(gè)換電機(jī)器人立柱下部安裝有X向電機(jī)， X向電機(jī)與χ向減速器連接，χ向減速器輸出軸端安裝齒輪，齒輪與齒條嚙合，實(shí)現(xiàn)X軸軸向運(yùn)動(dòng)；兩換電機(jī)器人立柱作為Y軸，換電機(jī)器人兩立柱后側(cè)安裝換電機(jī)器人立柱傳動(dòng)齒條，換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)由箱體支撐架、Z向運(yùn)動(dòng)體(其上安裝有電池托盤)組成，箱體支撐架兩外側(cè)安裝滑軌，換電機(jī)器人立柱安裝軌道槽，在箱體支撐架外側(cè)底部設(shè)有Y向電機(jī)，Y 向電機(jī)與Y向減速器連接，Y向減速器的輸出端設(shè)有齒輪，所述齒輪與換電機(jī)器人立柱傳動(dòng)齒條嚙合，通過(guò)箱體支撐架兩外側(cè)滑軌在軌道槽導(dǎo)向作用下，實(shí)現(xiàn)伸縮機(jī)構(gòu)Y軸軸向運(yùn)動(dòng)；換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)作為Z軸，其結(jié)構(gòu)內(nèi)Z向運(yùn)動(dòng)體(其上安裝有電池托盤)底部?jī)蓚?cè)安裝方鋼，方鋼底部安裝換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒條，箱體支撐架內(nèi)底板上裝有Z 向電機(jī)，Z向電機(jī)與Z向減速器連接，在Z向減速器的輸出端設(shè)有齒輪，所述齒輪與方鋼底部換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒條嚙合，實(shí)現(xiàn)Z軸軸向運(yùn)動(dòng)；所述電池托盤的轉(zhuǎn)軸作為R軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)安裝在另外一個(gè)箱體支撐架頂端，轉(zhuǎn)軸穿過(guò)支撐架頂端與平臺(tái)連接，軸底端安裝錐齒輪，支撐架固定在方鋼前段上側(cè)，用螺栓連接， 支撐架內(nèi)頂端設(shè)有電池托盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)，它與減速器連接，減速器輸出軸端安裝錐齒輪，兩錐齒輪呈90度嚙合，傳輸動(dòng)力，平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)電池托盤小角度糾正；在電池托盤上設(shè)有位置檢測(cè)激光傳感器，在所述各齒條兩端設(shè)有相應(yīng)限位開關(guān)， 電池托盤與換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)與之連接的電池托盤通過(guò)伸縮、升降托舉運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)新、舊電池的置換；X向電機(jī)、Y向電機(jī)、Z向電機(jī)、電池托盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)、位置檢測(cè)激光傳感器、限位開關(guān)均與控制系統(tǒng)連接。所述換電機(jī)器人還設(shè)有攝像頭，所述攝像頭與控制系統(tǒng)連接，用于實(shí)時(shí)監(jiān)視電池更換關(guān)鍵過(guò)程，同步提供作業(yè)圖像，把信息反饋至操作人員。電池存放架為電動(dòng)乘用車電池的存放提供可靠的存放位置。動(dòng)力電池通過(guò)換電機(jī)器人電池托盤擔(dān)在電池存放架獨(dú)立的電池單元上，最終完成新、舊電池的置換。電池充電架為金屬焊接結(jié)構(gòu)，一個(gè)存放位置作為一個(gè)獨(dú)立單元，彼此之間通過(guò)螺栓連接。
所述梯形高臺(tái)的前部與電池存放架相鄰端的最高處設(shè)有牽引系統(tǒng)，牽引系統(tǒng)通過(guò)牽引鋼絲繩與電動(dòng)乘用車連接；在梯形高臺(tái)上還設(shè)有電動(dòng)乘車用的輔助定位裝置；同時(shí)梯形高臺(tái)與電動(dòng)乘用車電池相對(duì)應(yīng)位置設(shè)有電池更換操作結(jié)構(gòu)，換電機(jī)器人設(shè)置在該電池更換操作結(jié)構(gòu)處。梯形高臺(tái)與折疊斜坡配合作業(yè)，完成更換車輛的定位引導(dǎo)。在高臺(tái)上面、側(cè)面設(shè)置的電池更換作業(yè)孔，可方便使電池?fù)Q電機(jī)器人從側(cè)面或下面進(jìn)行電池更換、作業(yè)；斜坡設(shè)置有車輪引導(dǎo)槽，高臺(tái)上面設(shè)置有前后定位的輥槽、左右定位的伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。梯形高臺(tái)將更換車輛上升到一定的離地高度，為更換設(shè)備預(yù)留足夠的垂直作業(yè)空間；折疊斜坡作為梯形高臺(tái)斜坡的延伸，加大車輛了牽引坡長(zhǎng)，減小坡度，便于牽引系統(tǒng)對(duì)更換車輛的牽引；四個(gè)作用于輪胎的伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)相向伸縮，在相應(yīng)車輛檢測(cè)激光傳感器、 激光傳感器的配合檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)車輛姿態(tài)的左右定位；車輛測(cè)量激光傳感器完成車輛的前后位置檢測(cè)；輥槽的定位應(yīng)用，減小了定位機(jī)構(gòu)相向伸縮動(dòng)力。所述更換操作結(jié)構(gòu)為設(shè)置在與電動(dòng)車用車電池相配合位置的空心結(jié)構(gòu)，它包括設(shè)置在梯形高臺(tái)頂面和側(cè)面的連通的電池更換作業(yè)孔。所述牽引系統(tǒng)包括安裝在梯形高臺(tái)最高處的牽引輥輪，牽引輥輪與牽引減速機(jī)連接，牽引減速機(jī)與交流電機(jī)連接，交流電機(jī)與控制系統(tǒng)連接；牽引鋼絲繩與牽引輥輪連接； 在梯形高臺(tái)和折疊斜坡上設(shè)有引導(dǎo)槽，梯形高臺(tái)斜坡面與頂部水平面相交處設(shè)有凹槽，在凹槽內(nèi)設(shè)有與牽引鋼絲繩配合的輥?zhàn)印Ｕ麄€(gè)系統(tǒng)能電池存放架頂部安裝，直接與換電車體焊接成一個(gè)剛性整體。牽引鋼絲繩與梯形高臺(tái)接觸點(diǎn)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)輥?zhàn)有纬蓾L動(dòng)摩擦，凹形結(jié)構(gòu)約束鋼絲繩的擺動(dòng)。所述輔助定位裝置包括與電動(dòng)乘用車的四個(gè)車輪相配合的兩個(gè)U型輥槽和連個(gè)平面輥槽，其中U型輥槽左右對(duì)稱的設(shè)置在梯形高臺(tái)水平面的前部?jī)蓚?cè)，平面輥槽左右對(duì)稱的設(shè)置在梯形高臺(tái)水平面后部?jī)蓚?cè)，在每個(gè)U型輥槽和平面輥槽處分別設(shè)有相應(yīng)的伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，伺服運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)連接，伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)相向伸縮對(duì)電動(dòng)乘用車的姿態(tài)左右定位。所述伺服運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括激光傳感器、接觸板、定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定體、定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)、定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)減速機(jī)、定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)推桿組成；定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)輸出軸與定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)減速機(jī)通過(guò)連軸器連接，定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)減速機(jī)輸出軸與定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)推桿連接，定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)推桿、接觸板、減震面之間直接連接，定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定體與梯形高臺(tái)焊結(jié)固定，接觸板與電動(dòng)乘用車的輪胎配合；定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)還與編碼器連接，編碼器將位置信號(hào)反饋至各伺服驅(qū)動(dòng)器，各伺服驅(qū)動(dòng)器與控制系統(tǒng)連接；各定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定體上安裝有相應(yīng)的激光傳感器，各激光傳感器與控制系統(tǒng)連接，通過(guò)激光傳感器檢測(cè)梯形高臺(tái)是否有更換車輛，為快換機(jī)器人提供相應(yīng)檢測(cè)信號(hào)。所述接觸板上還設(shè)有減震面。減震面與伸縮機(jī)構(gòu)部分為活動(dòng)連接，具有一定的擺動(dòng)余量，保證4個(gè)機(jī)構(gòu)伸縮作業(yè)時(shí)的靈活度。所述控制系統(tǒng)包括PLC控制模塊、擴(kuò)展模塊、電源模塊、觸摸屏、移動(dòng)通信模塊，并配有顯示設(shè)備和各類操控按鈕；所述的PLC控制模塊與觸摸屏之間通過(guò)以太網(wǎng)總線連接； PLC控制模塊還與車載終端連接。所述的移動(dòng)通信模塊為GSM模塊或GPRS模塊或3G移動(dòng)通信模塊或CDMA模塊。
所述的PLC控制模塊采用歐姆龍CJ-2M系列高性能控制器，提供可靠的位置控制、 邏輯判斷。所述觸摸屏為HMI觸摸屏，它在換車電實(shí)施電池更換時(shí)為控制系統(tǒng)監(jiān)控顯示器， 更換作業(yè)以外的時(shí)間為導(dǎo)航交互模式，兩種模式共同使用一屏幕；HMI觸摸屏與攝像頭、 PLC控制器經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行連接，HMI界面內(nèi)容根據(jù)移動(dòng)換電車工作狀態(tài)切換顯示信息。
所述折疊斜坡設(shè)有牽弓I孔。應(yīng)急移動(dòng)換電車的換電方法，它的步驟為1)電動(dòng)乘用車通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向應(yīng)急換電調(diào)度平臺(tái)發(fā)送換電信息，應(yīng)急換電調(diào)度平臺(tái)則向最近的換電車發(fā)送換電指令；換電車接到電動(dòng)乘用車的電池更換請(qǐng)求后，根據(jù)接收任務(wù)信息，第一時(shí)間到達(dá)預(yù)定的電池更換作業(yè)點(diǎn)；2)換電車停駛到可靠的作業(yè)區(qū)域，車體后部對(duì)準(zhǔn)將要更換電池的電動(dòng)乘用車；3)將換電車廂門打開，在牽引系統(tǒng)的作用下，牽引鋼絲繩帶動(dòng)折疊斜坡繞鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將折疊斜坡放置到地面，形成牽引電動(dòng)乘用車駛上換電池的通路；4)將牽引鋼絲繩可靠連接至電池更換電動(dòng)乘用車的保險(xiǎn)杠；5)牽引電動(dòng)乘用車在引導(dǎo)槽的導(dǎo)引作用下，將電動(dòng)乘用車駛?cè)腩A(yù)定位置，控制系統(tǒng)根據(jù)車輛檢測(cè)激光傳感器的信號(hào)，判斷更換車輛是否到達(dá)U形輥槽處，到達(dá)時(shí)則停止車輛牽引；6)梯形高臺(tái)在各伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、U形輥槽、平面輥槽、激光傳感器的相互配合作用下，根據(jù)控制系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的程式，利用激光傳感器對(duì)車輛左右位置進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)伺服電機(jī)的伸縮結(jié)構(gòu)完成更換車輛在梯形高臺(tái)上的左右定位；7)換電機(jī)器人利用電池托盤從梯形高臺(tái)側(cè)面電池更換作業(yè)孔取下電動(dòng)乘用車舊電池，將舊電池放置至電池存放架，最終將電池可靠的擔(dān)放在電池架上；8)換電機(jī)器人利用電池托盤從電池存放架上取下新電池，之后將新電池從梯形高臺(tái)側(cè)面電池更換作業(yè)孔更換好新電池；9)電動(dòng)乘用車在牽引系統(tǒng)的配合下，駛下?lián)Q電車；電動(dòng)乘用車電池更換完畢，完成本次電能補(bǔ)給；10)從電動(dòng)乘用車將牽引鋼絲繩脫離，連接至折疊斜坡的牽引孔，將折疊斜坡收起，應(yīng)急換電車本次電池更換任務(wù)完成。本發(fā)明的有益效果是(1).全自動(dòng)的智能應(yīng)急換電服務(wù)。發(fā)明專利CN201010186786. 2提到的系統(tǒng)需要送電車(電池)跟隨移動(dòng)換電車到達(dá)車輛更換的地點(diǎn)，靠人工抽拉、推動(dòng)電池包實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池更換。由于動(dòng)力電池往往個(gè)頭笨重、異形，人工更換操作困難，需要多人配合，更換時(shí)間較長(zhǎng)；其換電輔助裝置作業(yè)地點(diǎn)需要特殊地面，電動(dòng)汽車底盤作業(yè)空間需要用千斤頂支撐；送電車、換電車配合作業(yè)，人力物力的經(jīng)濟(jì)性需要考量。而本發(fā)明專利所提出的應(yīng)急換電車集電動(dòng)乘用車牽引、電動(dòng)乘用車定位、電池存放、更換于一體，能夠全自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)電動(dòng)乘用車換電，自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單方便。(2).全方位的救援服務(wù)。無(wú)論電動(dòng)乘用車在城市內(nèi)哪個(gè)方位發(fā)生故障，移動(dòng)換電車根據(jù)相關(guān)應(yīng)急平臺(tái)的指揮調(diào)度，第一時(shí)間到達(dá)更換請(qǐng)求地點(diǎn)，提供隨機(jī)、應(yīng)急情況下電動(dòng)乘用車因故(電池?zé)o電、 故障、緊急使用)不能到達(dá)專用集中充換電站更換動(dòng)力電池的實(shí)際問題，用盡可能少的人力、物力提供特殊的應(yīng)急電能補(bǔ)給服務(wù)，為電動(dòng)乘用車客戶提供周全的服務(wù)保障(3).全程換電監(jiān)控。移動(dòng)換電車配備工業(yè)攝像頭和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，可以將現(xiàn)場(chǎng)情況全程實(shí)時(shí)的發(fā)送給監(jiān)控中心，供監(jiān)控中心技術(shù)人員進(jìn)行監(jiān)控，從而為電動(dòng)乘用車快速換電提供遠(yuǎn)程的技術(shù)支持和安全保障。(4).充換電站的有益補(bǔ)充。傳統(tǒng)的充換電站占地多，投資大，需要配置大型的配電、充電和換電系統(tǒng)。而移動(dòng)換電車不征地、不建永久性站點(diǎn)，這樣可以減少大面積停車，投資少啟動(dòng)快，有力促進(jìn)中國(guó)電動(dòng)汽車市場(chǎng)的快速開啟。(5).開啟移動(dòng)換電模式，加快電動(dòng)乘用車的普及。移動(dòng)換電模式指的是以裸車銷售代替整車銷售和租賃，以移動(dòng)換電車供電取代充電和換電站，具有投資少、服務(wù)面廣的優(yōu)勢(shì)，必將成為當(dāng)前充電模塊、換電模式之外的另外一種創(chuàng)新模式，從而加快電動(dòng)乘用車的普及。


圖1本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2移動(dòng)換電車定位高臺(tái)及牽引示意圖；圖3換電車側(cè)面示意圖；圖4換電機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖；圖5移動(dòng)換電高臺(tái)定位機(jī)構(gòu)；圖6高臺(tái)定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；圖7控制系統(tǒng)原理框圖；圖8調(diào)度平臺(tái)工作流程；圖9應(yīng)急換電車更換作業(yè)流程。圖中1、換電車，2、電池存放架，3、天軌，4、活動(dòng)側(cè)門，5、引導(dǎo)槽，6、牽引鋼絲繩，7、 牽引孔，8、電動(dòng)乘用車，9、折疊斜坡，10、梯形高臺(tái)，11、換電機(jī)器人，12、牽引輥輪，13、牽引減速機(jī)，14、交流電機(jī)，15、U形輥槽，16、伺服運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，17、高臺(tái)頂部作業(yè)孔，18、平面輥槽， 19、鉸鏈，20、輥?zhàn)樱?1、高臺(tái)側(cè)面作業(yè)孔，22、側(cè)門鉸鏈，23、電池架，24、動(dòng)力電池，25、換電機(jī)器人立柱，沈、地軌，27、換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒條，觀、換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)，29、電池托盤，30、電池托盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)，31、換電機(jī)器人立柱傳動(dòng)齒條，32、激光傳感器，33、輪胎，34、 接觸板，35、減震面，36、定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定體，37、定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)，38、定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)減速機(jī)，39、定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)推桿。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。圖1-圖9中，本發(fā)明所提出的應(yīng)急換電車由換電車1、換電機(jī)器人11、電池存放架 2、梯形高臺(tái)10、折疊斜坡9、牽引系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成，換電車1實(shí)現(xiàn)更換系統(tǒng)在不同區(qū)域的機(jī)動(dòng)靈活作業(yè)；換電機(jī)器人11完成電動(dòng)乘用車8新、舊電池的置換；電池存放架2完成新、舊電池的中轉(zhuǎn)與運(yùn)輸過(guò)程中了電池存放；梯形高臺(tái)10與折疊斜坡9配合作業(yè)(折疊斜坡9與梯形高臺(tái)10的斜坡面相配合，平時(shí)兩者可以對(duì)合在一起，使用時(shí)再分開，折疊斜坡 9的高度保證其置于地面時(shí)正好與梯形高臺(tái)10的斜坡面下沿相平齊，保證電動(dòng)乘用車8可以順利被牽引上梯形高臺(tái)10)，完成更換車輛的定位引導(dǎo)；牽引系統(tǒng)完成失能狀態(tài)下的電動(dòng)乘用車8牽引至作業(yè)梯形高臺(tái)10 ；控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制、傳感定位、狀態(tài)指示等。所述的換電車1由載貨車經(jīng)過(guò)二次改裝而成，其外觀為廂貨形式，其中廂體由活動(dòng)側(cè)門4、固定側(cè)門組成，活動(dòng)側(cè)門4與固定側(cè)門在廂體頂部通過(guò)側(cè)門鉸鏈22活動(dòng)機(jī)構(gòu)連接?；顒?dòng)側(cè)門4可以從廂體側(cè)面打開，電動(dòng)乘用車8動(dòng)力電池對(duì)更換或電池存放架2電池置換時(shí)便于作業(yè)觀察。所述的換電車1設(shè)有車載終端，車載終端具備與電動(dòng)乘用車8、應(yīng)急換電調(diào)度平臺(tái)信息交互的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信接口，完成信息請(qǐng)求、任務(wù)命令的上傳、下達(dá)等。換電機(jī)器人11包括電池托盤四、天軌3、地軌沈和四自由度的活動(dòng)單元(直角坐標(biāo)機(jī)器人立柱形成的Y軸運(yùn)動(dòng)、地軌26形成的X軸運(yùn)動(dòng)、換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)觀形成的Z 軸運(yùn)動(dòng)及電池托盤四形成的R軸運(yùn)動(dòng))組成。其中，地軌26與換電車1底盤剛性連接固定；天軌3與梯形高臺(tái)10頂部固連；在天軌3和地軌沈之間則是兩個(gè)換電機(jī)器人立柱25， 電池托盤四與換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)觀活動(dòng)連接，四自由度的活動(dòng)單元能夠在X、Y、Z三個(gè)方向移動(dòng)及電池托盤四在R軸方向的小角度的旋轉(zhuǎn)。X、Y、Z三個(gè)方向的移動(dòng)通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)齒條帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)齒輪在相應(yīng)齒條上的同步轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)方向的平移。在電池托盤四上設(shè)有位置檢測(cè)激光傳感器，在各軸齒條兩端設(shè)有相應(yīng)限位開關(guān)，換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)觀和與之連接的電池托盤四通過(guò)伸縮、升降托舉運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)新、舊電池的置換。其中，地軌沈作為X軸，其上設(shè)有齒條，在換電機(jī)器人立柱25下部安裝有X向電機(jī)，X向電機(jī)與X向減速器連接，X向減速器輸出軸端安裝齒輪，齒輪與齒條嚙合，實(shí)現(xiàn)X軸軸向運(yùn)動(dòng)；兩換電機(jī)器人立柱25作為Y軸，換電機(jī)器人兩立柱后側(cè)安裝換電機(jī)器人立柱傳動(dòng)齒條31，換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)觀由箱體支撐架、Z向運(yùn)動(dòng)體(其上安裝有電池托盤29)組成，箱體支撐架兩外側(cè)安裝滑軌，換電機(jī)器人立柱25安裝軌道槽，在箱體支撐架外側(cè)底部設(shè)有Y向電機(jī)，Y向電機(jī)與Y向減速器連接，Y向減速器的輸出端設(shè)有齒輪，所述齒輪與換電機(jī)器人立柱傳動(dòng)齒條31嚙合，通過(guò)箱體支撐架兩外側(cè)滑軌在軌道槽導(dǎo)向作用下，實(shí)現(xiàn)伸縮機(jī)構(gòu)Y軸軸向運(yùn)動(dòng)； 換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)觀作為Z軸，其結(jié)構(gòu)內(nèi)Z向運(yùn)動(dòng)體(其上安裝有電池托盤29) 底部?jī)蓚?cè)安裝方鋼，方鋼底部安裝換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒條27，箱體支撐架內(nèi)底板上裝有Z向電機(jī)，Z向電機(jī)與Z向減速器連接，在Z向減速器的輸出端設(shè)有齒輪，所述齒輪與方鋼底部換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒條27嚙合，實(shí)現(xiàn)Z軸軸向運(yùn)動(dòng)；
所述電池托盤四的轉(zhuǎn)軸作為R軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)安裝在另外一個(gè)箱體支撐架頂端，轉(zhuǎn)軸穿過(guò)支撐架頂端與平臺(tái)連接，軸底端安裝錐齒輪，支撐架固定在方鋼前段上側(cè)，用螺栓連接，支撐架內(nèi)頂端設(shè)有電池托盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)，它與減速器連接，減速器輸出軸端安裝錐齒輪， 兩錐齒輪呈90度嚙合，傳輸動(dòng)力，平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)電池托盤四小角度糾正；
在電池托盤四上設(shè)有位置檢測(cè)激光傳感器，在所述各齒條兩端設(shè)有相應(yīng)限位開關(guān)，電池托盤與換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)觀與之連接的電池托盤四通過(guò)伸縮、升降托舉運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)新、舊電池的置換；X向電機(jī)、Y向電機(jī)、Z向電機(jī)、電池托盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)30、位置檢測(cè)激光傳感器、限位開關(guān)均與控制系統(tǒng)連接。所述的換電機(jī)器人11安裝有工業(yè)攝像頭，實(shí)時(shí)監(jiān)視電池更換關(guān)鍵過(guò)程，同步提供作業(yè)圖像，把信息反饋至操作人員。電池存放架2為電動(dòng)乘用車8電池的存放提供可靠的存放位置。動(dòng)力電池M通過(guò)換電機(jī)器人11電池托盤四擔(dān)在電池存放架2獨(dú)立的電池單元上，最終完成新、舊電池的置換。電池存放架2為金屬焊接結(jié)構(gòu)，一個(gè)存放位置作為一個(gè)獨(dú)立單元，彼此之間通過(guò)螺栓連接。所述梯形高臺(tái)10的前部與電池存放架2相鄰端的最高處設(shè)有牽引系統(tǒng)，牽引系統(tǒng)通過(guò)牽引鋼絲繩6與電動(dòng)乘用車8連接；在梯形高臺(tái)10上還設(shè)有電動(dòng)乘車8用的輔助定位裝置；同時(shí)梯形高臺(tái)10與電動(dòng)乘用車8電池相對(duì)應(yīng)位置設(shè)有電池更換操作結(jié)構(gòu)，換電機(jī)器人11設(shè)置在該電池更換操作結(jié)構(gòu)處。梯形高臺(tái)10將更換車輛上升到一定的離地高度，為更換設(shè)備預(yù)留足夠的垂直作業(yè)空間；折疊斜坡9作為梯形高臺(tái)10斜坡的延伸，加大車輛了牽引坡長(zhǎng)，減小坡度，便于牽引系統(tǒng)對(duì)更換車輛的牽引；所述折疊斜坡9設(shè)有牽引孔7。所述更換操作結(jié)構(gòu)為設(shè)置在與電動(dòng)車用車電池相配合位置的空心結(jié)構(gòu)，它包括設(shè)置在梯形高臺(tái)10頂面的頂部作業(yè)孔17和側(cè)面作業(yè)孔21，可方便使電池?fù)Q電機(jī)器人11從側(cè)面或下面進(jìn)行電池更換、作業(yè)；折疊斜坡9有車輪引導(dǎo)槽5，高臺(tái)上面設(shè)置有前后定位的輥槽、左右定位的伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。所述牽引系統(tǒng)包括安裝在梯形高臺(tái)10最高處的牽引輥輪12，牽引輥輪12與牽引減速機(jī)13連接，牽引減速機(jī)13與交流電機(jī)14 (或通過(guò)特制變速箱與車載動(dòng)力集成的動(dòng)力源)連接，交流電機(jī)14與控制系統(tǒng)連接；牽引鋼絲繩6與牽引輥輪12連接；在梯形高臺(tái)10 和折疊斜坡9上設(shè)有引導(dǎo)槽5，梯形高臺(tái)10斜坡面與頂部水平面相交處設(shè)有凹槽，在凹槽內(nèi)設(shè)有與牽引鋼絲繩6配合的輥?zhàn)?0。整個(gè)牽引系統(tǒng)安裝在電池存放架2頂部，直接與換電車1體焊接成一個(gè)剛性整體。牽引鋼絲繩6與梯形高臺(tái)10接觸點(diǎn)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)輥?zhàn)?0形成滾動(dòng)摩擦，凹形結(jié)構(gòu)約束牽引鋼絲繩6的擺動(dòng)。所述輔助定位裝置包括與電動(dòng)乘用車8的四個(gè)車輪相配合的兩個(gè)U型輥槽15和連個(gè)平面輥槽18，其中U型輥槽15左右對(duì)稱的設(shè)置在梯形高臺(tái)10水平面的前部?jī)蓚?cè)，平面輥槽18左右對(duì)稱的設(shè)置在梯形高臺(tái)10水平面后部?jī)蓚?cè)，在每個(gè)U型輥槽15和平面輥槽 18處分別設(shè)有相應(yīng)的伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，伺服運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)16與控制系統(tǒng)連接，伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)相向伸縮對(duì)電動(dòng)乘用車8的姿態(tài)左右定位。所述伺服運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)16包括激光傳感器32、接觸板34、減震面35、定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定體36、定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)37、定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)減速機(jī)38、定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)推桿39組成，其減震面35可以減小伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的接觸板34初與輪胎33接觸時(shí)對(duì)其造成的損壞；定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)37輸出軸與定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)減速機(jī)38 通過(guò)連軸器連接，定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)減速機(jī)38輸出軸與定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)推桿39連接，定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)推桿39、接觸板34、減震面35之間直接連接，定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定體36與梯形高臺(tái)10焊結(jié)固定，接觸板34與電動(dòng)乘用車8的輪胎配合；定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)37還與相應(yīng)編碼器連接，各編碼器將位置信號(hào)反饋至相應(yīng)伺服驅(qū)動(dòng)器，各伺服驅(qū)動(dòng)器與控制系統(tǒng)連接；定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定體36上安裝有激光傳感器32，激光傳感器32與控制系統(tǒng)連接，通過(guò)激光傳感器32檢測(cè)梯形高臺(tái)10上是否有更換車輛，為快換機(jī)器人提供相應(yīng)檢測(cè)信號(hào)。所述接觸板34上還設(shè)有減震面35。減震面35減小伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的接觸板 34初與電動(dòng)車33接觸時(shí)對(duì)其造成的損壞。減震面35與伸縮機(jī)構(gòu)部分為活動(dòng)連接，具有一定的擺動(dòng)余量，保證4個(gè)伺服機(jī)構(gòu)伸縮作業(yè)時(shí)的靈活度。所述控制系統(tǒng)包括PLC控制模塊、擴(kuò)展模塊、電源模塊、觸摸屏、移動(dòng)通信模塊，并配有顯示設(shè)備和各類操控按鈕；所述的PLC控制模塊與觸摸屏之間通過(guò)以太網(wǎng)總線連接； PLC控制模塊還與車載終端連接。所述的移動(dòng)通信模塊為GSM模塊或GPRS模塊或3G移動(dòng)通信模塊或CDMA模塊。所述觸摸屏為HMI觸摸屏，它在換車電實(shí)施電池更換時(shí)為控制系統(tǒng)監(jiān)控顯示器， 更換作業(yè)以外的時(shí)間為導(dǎo)航交互模式，兩種模式共同使用一屏幕；HMI觸摸屏與攝像頭、 PLC控制器經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行連接，HMI界面內(nèi)容根據(jù)移動(dòng)換電車1工作狀態(tài)切換顯示信息。所述的PLC控制模塊采用歐姆龍CJ-2M系列高性能控制器，提供可靠的位置控制、 邏輯判斷。所述控制系統(tǒng)包括與伺服系統(tǒng)(伺服系統(tǒng)由伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、編碼器組成， 此描述包括X軸、Y軸、ζ軸、R軸以及梯形高臺(tái)10上的4個(gè)伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)所采用的伺服系統(tǒng))相連的電氣系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)器動(dòng)力輸出端與伺服電機(jī)動(dòng)力輸入端連接，伺服電機(jī)還與編碼器連接，編碼器將位置信號(hào)反饋至伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服驅(qū)動(dòng)器控制端與PLC位置模塊相連接，其編碼器連接于伺服電機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)器間，構(gòu)成閉環(huán)反饋。本發(fā)明的使用方法如圖9所示1)電動(dòng)乘用車8通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向應(yīng)急換電調(diào)度平臺(tái)發(fā)送換電信息，應(yīng)急換電調(diào)度平臺(tái)則向最近的換電車1發(fā)送換電指令；換電車1接到電動(dòng)乘用車8的電池更換請(qǐng)求后，根據(jù)接收任務(wù)信息，第一時(shí)間到達(dá)預(yù)定的電池更換作業(yè)點(diǎn)；2)換電車1停駛到可靠的作業(yè)區(qū)域，車體后部對(duì)準(zhǔn)將要更換電池的電動(dòng)乘用車 8 ；3)將換電車1廂門打開，在牽引系統(tǒng)的作用下，牽引鋼絲繩6帶動(dòng)折疊斜坡9繞 19轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將折疊斜坡9放置到地面，形成牽引電動(dòng)乘用車8駛上換電池的通路；4)將牽引鋼絲繩6可靠連接至電池更換電動(dòng)乘用車8的保險(xiǎn)杠；5)牽引電動(dòng)乘用車8在引導(dǎo)槽5的導(dǎo)引作用下，將電動(dòng)乘用車8駛?cè)腩A(yù)定位置，控制系統(tǒng)根據(jù)車輛檢測(cè)激光傳感器32的信號(hào)，判斷更換車輛是否到達(dá)U形輥槽15處，到達(dá)時(shí)則停止車輛牽引；6)梯形高臺(tái)10在各交流伺服電動(dòng)機(jī)、U形輥槽15、平面輥槽18、激光傳感器32的相互配合作用下，根據(jù)控制系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的程式，利用激光傳感器32對(duì)車輛左右位置進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)伺服電機(jī)的伸縮結(jié)構(gòu)完成更換車輛在梯形高臺(tái)10上的左右定位；7)換電機(jī)器人11利用電池托盤從梯形高臺(tái)10的側(cè)面電池更換作業(yè)孔21取下電動(dòng)乘用車8舊電池，將舊電池放置至電池存放架2，最終將電池可靠的擔(dān)放在電池架23上；
8)換電機(jī)器人11利用電池托盤從梯形高臺(tái)10側(cè)面作業(yè)孔21取下電動(dòng)乘用車8 的舊電池，將舊電池放置至電池存放架2，最終將電池可靠的擔(dān)放在電池存放架2上；換電機(jī)器人11利用電池托盤從電池存放架2上取下新電池，之后將新電池從梯形高臺(tái)10的側(cè)面作業(yè)孔23、頂部作業(yè)孔17更換好新電池。9)電動(dòng)乘用車8在牽引系統(tǒng)的配合下，駛下?lián)Q電車1 ；電動(dòng)乘用車8電池更換完畢，完成本次電能補(bǔ)給；10)從電動(dòng)乘用車8將牽引鋼絲繩6脫離，連接至折疊斜坡9的牽引孔7，將折疊斜坡9收起，應(yīng)急換電車1本次電池更換任務(wù)完成。此應(yīng)急換電車集電動(dòng)乘用車牽引、電動(dòng)乘用車定位、電池運(yùn)輸存放、更換于一體， 提供突發(fā)、應(yīng)急情況下電動(dòng)乘用車動(dòng)力電池更換的需求，投入少，啟動(dòng)快，方便實(shí)現(xiàn)，具有很好的市場(chǎng)推廣價(jià)值。上述內(nèi)容不是對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，其技術(shù)特征的等同替代方式或明顯變形方式應(yīng)當(dāng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)急移動(dòng)換電車，其特征是，它包括換電車，在換電車駕駛室后部的車體處設(shè)有電池存放架，電池存放架后方與梯形高臺(tái)鄰接；在梯形高臺(tái)上還設(shè)有牽引系統(tǒng)；與梯形高臺(tái)的斜坡面相配合的還有折疊斜坡，梯形高臺(tái)與折疊斜坡鉸接，折疊斜坡的高度保證置于地面時(shí)與梯形高臺(tái)斜坡面的下沿相銜接，電池存放架、梯形高臺(tái)、折疊斜坡一字排列；換電機(jī)器人則設(shè)置在梯形高臺(tái)和電池存放架的前方，并與電池存放架和梯形高臺(tái)配合；牽引系統(tǒng)和換電機(jī)器人均與控制系統(tǒng)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)急移動(dòng)換電車，其特征是，所述換電車為廂式貨車，其廂體主要由活動(dòng)側(cè)門、固定側(cè)門組成，活動(dòng)側(cè)門與固定側(cè)門在廂體頂部通過(guò)鉸鏈活動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)急移動(dòng)換電車，其特征是，所述換電車還設(shè)有車載終端，車載終端設(shè)有與電動(dòng)乘用車、應(yīng)急換電調(diào)度平臺(tái)信息交互的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信接口，完成信息請(qǐng)求、 任務(wù)命令的上傳、下達(dá)，并與控制系統(tǒng)連接。
4.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)急移動(dòng)換電車，其特征是，所述換電機(jī)器人包括天軌、地軌， 在兩者間是四自由度運(yùn)動(dòng)的換電機(jī)器人；地軌與換電車底盤剛性連接固定；天軌與梯形高臺(tái)頂部固連；所述換電機(jī)器人包括安裝在天軌與地軌之間的一對(duì)換電機(jī)器人立柱、安裝在兩換電機(jī)器人立柱間的換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)，電池托盤安裝在換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)上；其中，地軌作為X軸，其上設(shè)有齒條，在其中一個(gè)換電機(jī)器人立柱下部安裝有X向電機(jī)，X向電機(jī)與X向減速器連接，X向減速器輸出軸端安裝齒輪，齒輪與齒條嚙合，實(shí)現(xiàn)X軸軸向運(yùn)動(dòng)；兩換電機(jī)器人立柱作為Y軸，換電機(jī)器人兩立柱后側(cè)安裝換電機(jī)器人立柱傳動(dòng)齒條， 換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)由箱體支撐架、安裝有電池托盤的Z向運(yùn)動(dòng)體組成，箱體支撐架兩外側(cè)安裝滑軌，換電機(jī)器人立柱安裝軌道槽，在箱體支撐架外側(cè)底部設(shè)有Y向電機(jī)，Y向電機(jī)與Y向減速器連接，Y向減速器的輸出端設(shè)有齒輪，所述齒輪與換電機(jī)器人立柱傳動(dòng)齒條嚙合，通過(guò)箱體支撐架兩外側(cè)滑軌在軌道槽導(dǎo)向作用下，實(shí)現(xiàn)伸縮機(jī)構(gòu)Y軸軸向運(yùn)動(dòng)；換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)作為Z軸，其結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝有電池托盤的Z向運(yùn)動(dòng)體底部?jī)蓚?cè)安裝方鋼，方鋼底部安裝換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒條，箱體支撐架內(nèi)底板上裝有Z向電機(jī)，Z 向電機(jī)與Z向減速器連接，在Z向減速器的輸出端設(shè)有齒輪，所述齒輪與方鋼底部換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒條嚙合，實(shí)現(xiàn)Z軸軸向運(yùn)動(dòng)；所述電池托盤的轉(zhuǎn)軸作為R軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)安裝在另外一個(gè)箱體支撐架頂端，轉(zhuǎn)軸穿過(guò)支撐架頂端與平臺(tái)連接，軸底端安裝錐齒輪，支撐架固定在方鋼前段上側(cè)，用螺栓連接，支撐架內(nèi)頂端設(shè)有電池托盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)，它與減速器連接，減速器輸出軸端安裝錐齒輪，兩錐齒輪呈90度嚙合，傳輸動(dòng)力，平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)電池托盤小角度糾正；在電池托盤上設(shè)有位置檢測(cè)激光傳感器，在所述各齒條兩端設(shè)有相應(yīng)限位開關(guān)，電池托盤與換電機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)與之連接的電池托盤通過(guò)伸縮、升降托舉運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)新、舊電池的置換；X向電機(jī)、Y向電機(jī)、Z向電機(jī)、電池托盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)、位置檢測(cè)激光傳感器、限位開關(guān)均與控制系統(tǒng)連接。
5.如權(quán)利要求4所述的應(yīng)急移動(dòng)換電車，其特征是，所述換電機(jī)器人還設(shè)有攝像頭，所述攝像頭與控制系統(tǒng)連接。
6.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)急移動(dòng)換電車，其特征是，所述梯形高臺(tái)的前部與電池存放架相鄰端的最高處設(shè)有牽引系統(tǒng)，牽引系統(tǒng)通過(guò)牽引鋼絲繩與電動(dòng)乘用車連接；在梯形高臺(tái)上還設(shè)有電動(dòng)乘車用的輔助定位裝置；同時(shí)梯形高臺(tái)與電動(dòng)乘用車電池相對(duì)應(yīng)位置設(shè)有電池更換操作結(jié)構(gòu)，換電機(jī)器人設(shè)置在該電池更換操作結(jié)構(gòu)處。
7.如權(quán)利要求6所述的應(yīng)急移動(dòng)換電車，其特征是，所述更換操作結(jié)構(gòu)為設(shè)置在與電動(dòng)車用車電池相配合位置的空心結(jié)構(gòu)，它包括設(shè)置在梯形高臺(tái)頂面和側(cè)面的連通的電池更換作業(yè)孔。
8.如權(quán)利要求1或6所述的應(yīng)急移動(dòng)換電車，其特征是，所述牽弓I系統(tǒng)包括安裝在梯形高臺(tái)最高處的牽引輥輪，牽引輥輪與牽引減速機(jī)連接，牽引減速機(jī)與交流電機(jī)連接，交流電機(jī)與控制系統(tǒng)連接；牽引鋼絲繩與牽引輥輪連接；在梯形高臺(tái)和折疊斜坡上設(shè)有引導(dǎo)槽， 梯形高臺(tái)斜坡面與頂部水平面相交處設(shè)有凹槽，在凹槽內(nèi)設(shè)有與牽引鋼絲繩配合的輥?zhàn)印?br> 9.如權(quán)利要求6所述的應(yīng)急移動(dòng)換電車，其特征是，所述輔助定位裝置包括與電動(dòng)乘用車的四個(gè)車輪相配合的兩個(gè)U型輥槽和連個(gè)平面輥槽，其中U型輥槽左右對(duì)稱的設(shè)置在梯形高臺(tái)水平面的前部?jī)蓚?cè)，平面輥槽左右對(duì)稱的設(shè)置在梯形高臺(tái)水平面后部?jī)蓚?cè)，在每個(gè)U型輥槽和平面輥槽處分別設(shè)有相應(yīng)的伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，伺服運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)連接， 伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)相向伸縮對(duì)電動(dòng)乘用車的姿態(tài)左右定位。
10.如權(quán)利要求9所述的應(yīng)急移動(dòng)換電車，其特征是，所述伺服運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括激光傳感器、接觸板、定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定體、定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)、定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)減速機(jī)、定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)推桿組成；定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)輸出軸與定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)減速機(jī)通過(guò)連軸器連接，定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)減速機(jī)輸出軸與定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)推桿連接，定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)推桿、接觸板、減震面之間直接連接，定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定體與梯形高臺(tái)焊結(jié)固定，接觸板與電動(dòng)乘用車的輪胎配合；定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)還與編碼器連接，編碼器將位置信號(hào)反饋至各伺服驅(qū)動(dòng)器，各伺服驅(qū)動(dòng)器與控制系統(tǒng)連接；各定位伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定體上安裝有相應(yīng)的激光傳感器，各激光傳感器與控制系統(tǒng)連接，通過(guò)激光傳感器檢測(cè)梯形高臺(tái)是否有更換車輛，為快換機(jī)器人提供相應(yīng)檢測(cè)信號(hào)。
11.如權(quán)利要求10所述的應(yīng)急移動(dòng)換電車，其特征是，所述接觸板上還設(shè)有減震面。
12.如權(quán)利要求1或3或5或9或10所述的應(yīng)急移動(dòng)換電車，其特征是，所述控制系統(tǒng)包括PLC控制模塊、擴(kuò)展模塊、電源模塊、觸摸屏、移動(dòng)通信模塊，并配有顯示設(shè)備和各類操控按鈕；所述的PLC控制模塊與觸摸屏之間通過(guò)以太網(wǎng)總線連接；PLC控制模塊還與車載終端連接。
13.如權(quán)利要求12所述的應(yīng)急移動(dòng)換電車，其特征是，所述觸摸屏為HMI觸摸屏，它在換車電實(shí)施電池更換時(shí)為控制系統(tǒng)監(jiān)控顯示器，更換作業(yè)以外的時(shí)間為導(dǎo)航交互模式，兩種模式共同使用一屏幕；HMI觸摸屏與攝像頭、PLC控制器經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行連接，HMI界面內(nèi)容根據(jù)移動(dòng)換電車工作狀態(tài)切換顯示信息；所述的移動(dòng)通信模塊為GSM模塊或GPRS模塊或 3G移動(dòng)通信模塊或CDMA模塊。
14.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)急移動(dòng)換電車，其特征是，所述折疊斜坡設(shè)有牽引孔。
15.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)急移動(dòng)換電車的換電方法，其特征是，它的步驟為1)電動(dòng)乘用車通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向應(yīng)急換電調(diào)度平臺(tái)發(fā)送換電信息，應(yīng)急換電調(diào)度平臺(tái)則向最近的換電車發(fā)送換電指令；換電車接到電動(dòng)乘用車的電池更換請(qǐng)求后，根據(jù)接收任務(wù)信息，第一時(shí)間到達(dá)預(yù)定的電池更換作業(yè)點(diǎn)；2)換電車停駛到可靠的作業(yè)區(qū)域，車體后部對(duì)準(zhǔn)將要更換電池的電動(dòng)乘用車；3)將換電車廂門打開，在牽引系統(tǒng)的作用下，牽引鋼絲繩帶動(dòng)折疊斜坡繞鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將折疊斜坡放置到地面，形成牽引電動(dòng)乘用車駛上換電池的通路；4)將牽引鋼絲繩可靠連接至電池更換電動(dòng)乘用車的保險(xiǎn)杠；5)牽引電動(dòng)乘用車在引導(dǎo)槽的導(dǎo)引作用下，將電動(dòng)乘用車駛?cè)腩A(yù)定位置，控制系統(tǒng)根據(jù)車輛檢測(cè)激光傳感器的信號(hào)，判斷更換車輛是否到達(dá)U形輥槽處，到達(dá)時(shí)則停止車輛牽引；6)梯形高臺(tái)在各交流伺服電動(dòng)機(jī)、U形輥槽、平面輥槽、激光傳感器的相互配合作用下，根據(jù)控制系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的程式，利用激光傳感器對(duì)車輛左右位置進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)伺服電機(jī)的伸縮結(jié)構(gòu)完成更換車輛在梯形高臺(tái)上的左右定位；7)換電機(jī)器人利用電池托盤從梯形高臺(tái)側(cè)面電池更換作業(yè)孔取下電動(dòng)乘用車舊電池， 將舊電池放置至電池存放架，最終將電池可靠的擔(dān)放在電池架上；8)換電機(jī)器人利用電池托盤從電池存放架上取下新電池，之后將新電池從梯形高臺(tái)側(cè)面電池更換作業(yè)孔更換好新電池；9)電動(dòng)乘用車在牽引系統(tǒng)的配合下，駛下?lián)Q電車；電動(dòng)乘用車電池更換完畢，完成本次電能補(bǔ)給；10)從電動(dòng)乘用車將牽引鋼絲繩脫離，連接至折疊斜坡的牽引孔，將折疊斜坡收起，應(yīng)急換電車本次電池更換任務(wù)完成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種一體化配送、更換的應(yīng)急移動(dòng)換電車及其換電方法，用以解決電動(dòng)乘用車因故(電池?zé)o電、故障、緊急使用)不能到達(dá)專用集中充換電站更換動(dòng)力電池的客觀問題。它包括換電車，在換電車上前部設(shè)有電池存放架，電池存放架與梯形高臺(tái)鄰接；在梯形高臺(tái)上還設(shè)有牽引系統(tǒng)；與梯形高臺(tái)的斜坡面相配合的還有折疊斜坡，梯形高臺(tái)與折疊斜坡鉸接，折疊斜坡的高度保證置于地面時(shí)與梯形高臺(tái)斜坡面的下沿相銜接，電池存放架、梯形高臺(tái)、折疊斜坡一字排列；換電機(jī)器人則設(shè)置在梯形高臺(tái)和電池存放架的前方，并與電池存放架和梯形高臺(tái)配合；牽引系統(tǒng)和換電機(jī)器人均與控制系統(tǒng)連接。
文檔編號(hào)B60S5/06GK102358266SQ20111026972
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月11日
發(fā)明者厲秉強(qiáng), 孫玉田, 尚文政, 趙金龍, 高先進(jìn) 申請(qǐng)人:山東電力研究院