[發明專利]電動公交車換電機器人系統及方法

有效

• 申請號: 201210383243.9
• 申請日: 2012-10-10
• 公開（公告）號: CN102849043A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 苗培青;厲秉強;王同斌;譚林;趙金龍
• 申請（專利權）人: 山東電力研究院
• 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

技術領域

本發明涉及一種電動車輛與電池中轉臺之間電池換電系統及換電方法，尤其涉及一種電動公交車換電機器人系統及方法。

背景技術

隨著資源與環境雙重壓力的持續增大，為緩解石油資源短缺局面，降低汽車燃油對環境的污染，發展新能源汽車已成為未來汽車工業發展的方向。目前，“低排放”汽車(主要指混合動力汽車)已進入大規模產業化階段，在全球的累計銷量已超過100萬輛，“零排放”汽車(主要指純電動汽車)的批量生產時間已提前到2015年，比原來預計的時間提前了10年至15年。

然而在實際應用中，由于受到當前電池能量密度的限制，電動汽車的續航里程一般在一百公里至兩百公里之間，遠不如傳統汽車的續航里程。因此，能否快速為汽車提供能量補給，直接影響到電動汽車的推廣應用。通常情況下，對電池慢速充電需要幾個小時才能完成，快速充電會對電池的壽命產生影響，而且，單箱電池比較笨重，不利于人工更換。

就電動公交車而言，一方面它需要較大的電池容量，另一方面由于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，由于電池數量的增多，帶來了占用空間較大；增加車自重的問題，甚至使電動公交車的電池能達到上噸的重量。根據目前的電池容量現狀，一組電池最多運行4小時就要更換，每次要更換六到八塊，如用人工更換，至少要一到二小時，這對運營商來講，是不容許的。

目前，國內相關企業機構對電動公交車的電池更換系統有一定的研究，中華人民共和國國家知識產權局2010年9月30日公開的公開號：201881868U，申請號：201020561469.X提出了一種電動商用車電池更換裝置及換電系統。首先，該系統提出了一種電動公交車電池更換方案，本方案提出了一種利用換電機構旋轉180°的方式，解決電池插接件在載物臺上與車體方向的一致性問題，但是，這種系統存在需要的自由度多，控制系統復雜，作業空間大，出現誤差的環節較多的不足之處。

此外，隨著技術進步，電動汽車在性能和經濟性方面已經接近甚至優于傳統燃油汽車，并開始在世界范圍內逐漸推廣應用。國內2005年北京電巴公司開始進行公交換電系統的研發，并實現了換電公交車大規模試點運行。在電動汽車推廣運行的同時，電動汽車能源儲備及供給系統成為電動汽車產業發展的技術關鍵。

現有的電動汽車電池快換電機械手，如專利200820078476.7“一種用于車載電池更換系統的定位裝置”、專利200410090796.0“一種電動公交車系統”等，雖然披露了以車載動力電池為動力電源的動力汽車及相關技術，但是所描述的裝置應用同樣存在著一些問題，如：更換電池過程需要多次定位，更換動力電池時間較長；更換設備所占空間較大，不利于場地布置；電池更換過程中，電池必須做180°旋轉，增加電池更換系統工作空間等。

對電動公交車而言，一方面它需要較大的電池容量，另一方面由于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，由于電池數量的增多，帶來了占用空間較大，甚至使電動公交車的電池能達到上噸的重量。因此，換電機器人的體積和重量都很龐大，如此龐大的機器人運動要求大功率的驅動部件，驅動電流也相當之大，靠近非常危險。

現有的機器人的主控柜跟電氣控制柜多采用一體化設計，操作員直接站在電氣控制柜的旁邊進行操作，對操作人員的人身安全產生巨大威脅。

因此，原則上，機器人的主控臺應安裝在其運動范圍之外，同時應具備操作簡單，操作人員通過簡單的培訓即可操作的特點。

同時,目前采用的快速換電機器人的控制平臺與快速換電機器人之間存在一定距離，當要求小幅度的定位移動時?往往單純采用固定的控制平臺會出現存在體積大、移動速度慢，自由度范圍小，換電過程要求定位精度高、相對位移量偏小、位置準確?，在換電操作過程中存在控制難的問題。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種電動公交車換電機器人系統及方法,它具有滿足電動公交動力電池快速更換，合理利用土地資源，降低動力電池換電系統占用的空間，對動力電池存放區域進行密封，提高動力電池的使用壽命。還可以實現對電池狀態自動定位、姿態調整，進而實現電池抓取、安裝等功能的優點。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案: