[发明专利]电动公交车换电机器人系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动车辆与电池中转台之间电池换电系统及换电方法，尤其涉及一种电动公交车换电机器人系统及方法。

背景技术

随着资源与环境双重压力的持续增大，为缓解石油资源短缺局面，降低汽车燃油对环境的污染，发展新能源汽车已成为未来汽车工业发展的方向。目前，“低排放”汽车(主要指混合动力汽车)已进入大规模产业化阶段，在全球的累计销量已超过100万辆，“零排放”汽车(主要指纯电动汽车)的批量生产时间已提前到2015年，比原来预计的时间提前了10年至15年。

然而在实际应用中，由于受到当前电池能量密度的限制，电动汽车的续航里程一般在一百公里至两百公里之间，远不如传统汽车的续航里程。因此，能否快速为汽车提供能量补给，直接影响到电动汽车的推广应用。通常情况下，对电池慢速充电需要几个小时才能完成，快速充电会对电池的寿命产生影响，而且，单箱电池比较笨重，不利于人工更换。

就电动公交车而言，一方面它需要较大的电池容量，另一方面由于受单箱电池容量的限制，往往采用多电池箱组合来供给电能，由于电池数量的增多，带来了占用空间较大；增加车自重的问题，甚至使电动公交车的电池能达到上吨的重量。根据目前的电池容量现状，一组电池最多运行4小时就要更换，每次要更换六到八块，如用人工更换，至少要一到二小时，这对运营商来讲，是不容许的。

目前，国内相关企业机构对电动公交车的电池更换系统有一定的研究，中华人民共和国国家知识产权局2010年9月30日公开的公开号：201881868U，申请号：201020561469.X提出了一种电动商用车电池更换装置及换电系统。首先，该系统提出了一种电动公交车电池更换方案，本方案提出了一种利用换电机构旋转180°的方式，解决电池插接件在载物台上与车体方向的一致性问题，但是，这种系统存在需要的自由度多，控制系统复杂，作业空间大，出现误差的环节较多的不足之处。

此外，随着技术进步，电动汽车在性能和经济性方面已经接近甚至优于传统燃油汽车，并开始在世界范围内逐渐推广应用。国内2005年北京电巴公司开始进行公交换电系统的研发，并实现了换电公交车大规模试点运行。在电动汽车推广运行的同时，电动汽车能源储备及供给系统成为电动汽车产业发展的技术关键。

现有的电动汽车电池快换电机械手，如专利200820078476.7“一种用于车载电池更换系统的定位装置”、专利200410090796.0“一种电动公交车系统”等，虽然披露了以车载动力电池为动力电源的动力汽车及相关技术，但是所描述的装置应用同样存在着一些问题，如：更换电池过程需要多次定位，更换动力电池时间较长；更换设备所占空间较大，不利于场地布置；电池更换过程中，电池必须做180°旋转，增加电池更换系统工作空间等。

对电动公交车而言，一方面它需要较大的电池容量，另一方面由于受单箱电池容量的限制，往往采用多电池箱组合来供给电能，由于电池数量的增多，带来了占用空间较大，甚至使电动公交车的电池能达到上吨的重量。因此，换电机器人的体积和重量都很庞大，如此庞大的机器人运动要求大功率的驱动部件，驱动电流也相当之大，靠近非常危险。

现有的机器人的主控柜跟电气控制柜多采用一体化设计，操作员直接站在电气控制柜的旁边进行操作，对操作人员的人身安全产生巨大威胁。

因此，原则上，机器人的主控台应安装在其运动范围之外，同时应具备操作简单，操作人员通过简单的培训即可操作的特点。

同时,目前采用的快速换电机器人的控制平台与快速换电机器人之间存在一定距离，当要求小幅度的定位移动时 往往单纯采用固定的控制平台会出现存在体积大、移动速度慢，自由度范围小，换电过程要求定位精度高、相对位移量偏小、位置准确 ，在换电操作过程中存在控制难的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种电动公交车换电机器人系统及方法,它具有满足电动公交动力电池快速更换，合理利用土地资源，降低动力电池换电系统占用的空间，对动力电池存放区域进行密封，提高动力电池的使用寿命。还可以实现对电池状态自动定位、姿态调整，进而实现电池抓取、安装等功能的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案: