[發明專利]帶有移動暫存架的換電機器人及換電方法

有效

• 申請號: 201210223420.7
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102700513A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 楊勇;趙金龍;尚文政;戚暉;譚林
• 申請（專利權）人: 山東魯能智能技術有限公司
• 主分類號: B60S5/06
• 分類號: B60S5/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

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技術領域：

本發明涉及一種電池箱更換機器人，尤其是一種帶有移動暫存架的換電機器人及換電方法。

背景技術：

隨著電動汽車充換電技術的成熟和電動汽車大規模的推廣使用，電動汽車將逐漸成為中國汽車工業和能源發展的重點。目前的電動汽車能量補給主要分為充電與換電兩種，充電存在等待時間長等缺陷，為了解決電動汽車的續航里程，就目前的發展形式，電動車的換電方案可行性程度更高。

就電動公交車換電而言，受單箱電池容量的限制，往往采用多電池箱組合來供給電能，由于電池箱自身重量大，數量多，給電池箱的更換帶來了一定的困難，電池箱的更換成為電動公交車產業化發展的技術難題。為了解決這一技術難題，需要一種電池箱快速更換系統，在7—8分鐘內完成電池組的全部更換。

目前，國內相關企業機構對電動公交車的電池箱更換系統有一定的研究：

中國專利CN?101284524A提出了一種利用換電機構旋轉180°的方式，以解決電池箱的更換問題，但是，這種方式存在行程遠，作業空間大，運行時間長等不足之處；

中國專利200820078476.7“一種用于車載電池更換系統的定位裝置”、中國專利200410090796.0“一種電動公交車系統”等，所描述的裝置應用也存在著諸多問題，如：有些設計方案只是處于理論階段，更換電池箱定位次數多，更換電池箱時間長；換電設備的可擴展性較差，不同車輛的電池箱不能應用同一種換電設備；相關換電設備的高度受限，不能滿足大規模集中式換電站的需求；

中國專利CN?101890942A占地面積大，需多個機器人或機構相互配合完成換電任務。

現有技術取得了一定的進展，但仍存在以下問題：

（1）、控制復雜，故障率和維護成本高。

現有的電池箱更換方式都是采用多種機器人、多結構、多配合、多定位、多重復方式完成電池箱更換，這種更換方式必然將導致整個換電系統占地面積大、定位精度要求高、更換時間長、復雜性程度高等問題。由于整個換電過程，需要多種機構通過復雜的配合來完成，使故障率和維護成本相應提高，不利于電動汽車的推廣。

（2）、換電時間長，換電效率低；

由于換電機器人一次只能運送更換一個電池箱，自身不能將待更換的電池箱置于其附近，而是需要不斷的移動位置在電池箱存放架與待換電車輛之間反復交替更換，隨著機器人行程的延伸，換電時間將越來越長，從而嚴重影響了換電效率的提高，給電動汽車的推廣造成了障礙。

（3）、如果采用多電池箱一次運輸的方案，換電機器人重量體積都較大，如何解決換電機器人大慣量的精確控制，如何提高大重量的換電機器人的換電可靠性和效率，現有技術無法解決這些問題。

發明內容：

本發明的目的就在于解決以上技術問題，提供了一種帶有移動暫存架的換電機器人及換電方法，它將多種換電機器人間協同配合完成的換電任務集成到一個機器人上，換電機器人本體上安裝電池箱暫存架，將待換電的電池箱全部置于電池箱暫存架上，從而有效地縮短了機器人換電時的行程，不僅使得機構精簡化，縮短了多種換電機器人或機構間的配合時間和工作行程時間，使得原來多種機器人多結構、多配合、多定位、多重復的工作方式改為了一步式到位，利用速度規劃解決了換電機器人大慣量的精確控制問題，換電機器人在換電過程中，能夠實現多軸聯動，更進一步提高了換電設備的可靠性和更換效率。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種帶有移動暫存架的換電機器人，它包括機械部分和電氣控制部分，其中：

機械部分包括在X、Y、Z三個直角坐標方向運動的水平移動單元、承重單元、載物平臺單元；所述載物平臺單元中部鏤空，電池箱更換裝置安裝在鏤空位置的中間部位；水平移動單元上還設有主控臺；

在所述水平移動單元至少一側設置電池箱暫存貨架，電池箱更換裝置在電氣控制部分控制下，一次性取所需的全部充好電的電池箱，并置電池箱于電池箱暫存貨架上，移動至待換電位置；從車輛上取下乏電池箱，置乏電池箱到電池箱暫存貨架上，將電池箱暫存貨架上充好電的電池箱取下后，安裝到相應位置，如此重復幾次操作，完成電池箱更換。

所述水平移動單元包括兩側均設有至少一組滾輪，滾輪安裝在下橫梁兩側與地軌配合；所述地軌呈若干列均勻分布，在地軌端部設有限位撞塊；同時所述滾輪與電機減速機相連，所述電機減速機設置在下橫梁上并與水平運動伺服電機連接；水平運動伺服電機則與電氣控制部分連接。