[发明专利]一种电动乘用车底盘电池更换系统及换电方法

权利要求书

1.一种电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是：包括换电平台和换电机器人，其中，换电平台上沿X轴方向设置有换电区，换电区为中空结构，换电区两侧设置有传送机构，换电区端点处分别设有一车轮固定机构，车轮固定机构高度可调，将车轮进行X、Z轴方向的准确定位，每个车轮固定机构的内侧设置有一个旋转机构，旋转机构通过旋转滚轴可实现车辆沿X、Y轴方向上的移动，换电区的X轴方向上设有两个光电传感器，两个光电传感器分别设置于换电区的前、后端，换电机器人装置固定于换电平台下端，为换电区的电动乘用车更换电池。

2.如权利要求1所述的一种电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是：所述旋转机构为一圆柱形结构，固定安装在换电平台上，旋转机构设有滑动滚轴，旋转机构与伺服驱动器连接，由伺服电机驱动，可实现滚轴X轴及旋转90°后的Y轴运动；

所述旋转机构进行实现升降运动及90°旋转运动，包括安装法兰，大、小齿轮设置于安装法兰上，大齿轮与圆柱形旋转机构同心，旋转伺服电机上端安装小齿轮，大小齿轮机械啮合，伺服电机通过驱动小齿轮，实现旋转机构90°旋转；

所述旋转机构下端布置有升降伺服电机、蜗轮、蜗杆以及连接装置，伺服电机带动蜗杆旋转，实现旋转机构升降运动。

3.如权利要求1所述的一种电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是：所述车轮固定机构固定安装在换电平台上，位于旋转机构外侧，为三角柱体结构。

4.如权利要求1所述的一种电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是：所述车轮固定机构与伺服驱动器连接，由伺服电机驱动，车轮固定机构可上升到固定高度，实现车轮在X/Z轴两个方向的精确定位，避免电池组在更换过程中的车体下坠及X轴方向移动。

5.如权利要求1所述的一种电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是：所述换电平台安装有前后两个光电传感器，电动乘用车前端触发第一个光电传感器，车体进入换电区；当电动乘用车前端触发第二个光电开关，后端不再触发第一个光电传感器，车体完全处于换电区位置。

6.如权利要求1所述的一种电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是：所述换电机器人装置包括换电机器人和电池传送装置，所述电池传送装置设置于换电平台下端Y轴方向。

7.如权利要求1所述的一种电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是：所述换电机器人固定于换电区下端，可进行Z轴方向垂直举升运动，通过电池托盘压力传感器信号的变化，配合实现电池的更换。

8.如权利要求1所述的一种电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是：所述换电机器人，包括举升装置、电池托盘和检测模块，所述检测模块设有DMP传感器、压力传感器、光电传感器和超声传感器，DMP传感器、超声传感器位于换电机器人电池托盘一侧，压力传感器位于电池托盘上端，光电传感器位于换电机器人零点、极限位置处，举升装置实现电池托盘的升降；

所述DMP传感器与电动乘用车电池组底部的圆形反光板相交互，获取车体的X/Y轴方向的位置信息，计算并调整标识点与靶点的位置偏差；

所述超声传感器用于测量电池托盘与电动乘用车Z轴方向的高度，实现换电机器人电池托盘上升或下降到固定高度位置；

所述压力传感器通过电池托盘压力值变化，用于判断电动乘用车电池组是否解锁，将相关信息传导至上位机控制系统。

9.如权利要求1所述的一种电动乘用车底盘电池更换系统，其特征是：所述换电平台和换电机器人装置均含有一套控制系统，控制系统包括一台主电控柜和操作台，主电控柜的内部安装有PLC控制模块、扩展模块、电源模块和供电系统，操作台安装有显示模块和操控按钮；所述的PLC控制模块与显示模块之间通过PROFIBUS-DP总线连接通讯；所述车辆检测装置及DMP、压力传感器、超声传感器与PLC控制模块连接；

所述换电平台和换电机器人的控制系统均与上位机通讯连接，传送相关车辆和电池信息，读取相关控制操作指令。

10.基于权利要求1-9中任一项所述的系统的电池更换方法，其特征是：包括以下步骤：

1)电动乘用车驶入水平换电平台，车辆处于空挡滑行状态，后台上位机控制两套传送机构开始滚动，电动乘用车向前滑行；

2)电动乘用车前端触发第一个光电传感器，车体进入换电平台换电区，换电机器人DMP读取电动汽车实时位置，获得车体X/Y轴方向与目标值的偏差；

3)后台上位机根据车体位置偏差，控制伺服电机转速，调整两套传送机构实时速度，实现车体X轴方向的纠偏；

4)车体前端触发第二个光电传感器，车体后端不再触发第一个光电传感器，车体完全到达换电区，上位机控制传送机构停止运动；

5)车轮固定机构上升到预期位置，车体完成X/Z轴方向的精确定位，旋转机构下降后进行90°旋转，旋转机构上升后滚轴转动，实现车体Y轴方向的纠偏；

6)车体完成X/Y/Z轴方向定位后，换电机器人电池托盘上升到固定高度，完成“待充”和“充满”电池的更换；

7)车轮固定机构下降，电动乘用车驶出换电平台，电动乘用车电池更换系统装置回到零点位置，本次电动乘用车电池更换过程结束。