[发明专利]电动汽车电池箱的快速换电站及其电池箱更换方法

权利要求书

1.一种电动汽车电池箱的快速换电站，其特征在于：所述快速换电站至少包括下述装置：汽车定位平台，电池箱升降更换平台，堆垛机，电池箱存放架，电池箱的物流传输口，以及输送辊道，各个装置以堆垛机的纵向移动轴线呈对称设置，以实现两套换电系统同时工作，提高空间利用率和换电效率；其中，

汽车定位平台，位于电池箱升降更换平台上方，用于车辆停放及其纵向与横向的粗定位；设有：位于中间的通孔、导引车轮前进方向的车轮导引槽和电磁地陷单元；

电池箱升降更换平台，位于汽车定位平台中间通孔的正下方，用于电池箱的卸装和定位；组成部件包括：无线遥控实现水平转动、纵向或横向移动的三自由度调节定位构件，藉由液压活塞或电机与丝杠驱动升降的双层剪叉机构，旋转定位平台，以及电液控制箱；其中旋转定位平台位于顶层，由两层钢板和分别位于其夹层中央与周边的推力球轴承和圆周定位滚珠、气动定位销组成，纵向或横向移动定位构件分别由纵向或横向移动的移动平台与其滚珠丝杠及驱动电机构成；

堆垛机为巷道堆垛机，位于对称布置的换电站的纵轴线上，用于自动存取电池箱，实现快速、高效的电池箱存取、叠垛；组成部件包括：运行机构，起升机构，装有存、取货机构的载货台、机架和电气控制装置，其中的存、取货机构能够进行横向双侧的存、取货操作；

电池箱存放架，呈对称布置、半地下式结构的两排电池箱存放架分设在堆垛机的两侧，用于分别存放满电、亏电的电池箱；其布局合理，空间利用率高，同时对电池箱的保存具有一定的优势；

电池箱的物流传输口，位于堆垛机轨道的一端，用于将运送来的满电电池箱经由该传输口的一侧辊道送到堆垛机取货机构，并由堆垛机放入电池箱存放架，或将从电池箱存放架取出的亏电电池箱经由该传输口的另一侧辊道送出，再由物流配送车送到电池箱充电站统一充电；

输送辊道，为采用电机驱动的短辊道，用于承载、输送电池箱；共设有下述四种类型：外侧辊道、内侧辊道、电池箱托架辊道和物流传输口辊道。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述快速换电站还包括：装设在该快速换电站地面设备顶棚上的、由太阳能光伏发电电池板组成的供电系统，用于满足站内设备的供电，或为站内电池箱充电，以争取通过太阳能实现电能的自给自足，无需连接现有电力网取电。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述汽车定位平台的车轮导引槽是沿着汽车定位平台纵轴线对称分布、高出平台平面3～10厘米的两条凸轨，其前端一条凸轨呈喇叭口状，另一条凸轨为半喇叭口的单轨，用于电动车驶入时导引车轮前进方向、避免陷入平台中间的矩形通孔开口，同时保证横向粗定位准确；电磁地陷单元对称分布位于汽车定位平台的中间矩形通孔开口和纵轴线的两侧，设有由弹簧、电磁定位销控制其动作的地陷块，用于纵向粗定位汽车车轮位置；即当车辆进入换电站时，根据检测到的车型确定其前后轴距，再控制电磁地陷单元中的哪块地陷块下陷，以使汽车驶到该平台上后，限制车辆继续行驶，并在汽车定位平台上对该汽车实现纵向粗定位。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述旋转定位平台用于承载满电或亏电电池箱，该旋转定位平台藉由两层平台之间的圆周定位滚珠在其下层平台凹槽内围绕中轴线的小幅旋转而调整电池箱与目标位置之间的角度误差；双层剪叉升降机构用于升降旋转定位平台，移动距离大，能够将电池箱顶起设定距离，完成电池箱的更换；横向或纵向移动平台用于实现横向或纵向的平移，以调整电池箱升降更换平台与汽车目标位置之间的距离；各部件组合实现横向、纵向和旋转的三维调整，以便确定电池箱与汽车目标位置的准确对接。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述旋转定位平台的台面上设有电池箱定位销，用于盛放电池箱时的精确定位；所述旋转定位平台设有视频监控摄像器及其两侧的激光定位孔，用于监控电池箱的装卸定位。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述外侧辊道位于电池箱升降更换平台外侧地下，用于暂存满电电池箱；所述内侧辊道位于电池箱升降更换平台内侧地下，用于配合堆垛机输送电池箱；所述电池箱托架辊道位于电池箱升降更换平台上、用于定位、传送和存放准备装卸的电池箱；所述物流传输口辊道有两个，分别位于电池箱物流传输口两端，以供物流配送车送取电池箱。

7.一种采用权利要求1所述的快速换电站更换电池的方法，其特征在于：所述方法包括下列操作步骤：

(1)拿取满电电池箱：电动汽车进站刷卡后，该快速换电站的控制系统就将该电动汽车车型及其电池箱信息传送到电池箱存放架的仓储控制装置，并给堆垛机发出拿取满电电池箱的指令，开始更换电池箱的准备操作：堆垛机从电池箱存放架上拿取一个相应的满电电池箱送到内侧辊道；

(2)暂存满电电池箱：满电电池箱从内侧辊道经由电池箱升降更换平台上的电池箱托架辊道被送到外侧辊道后，暂存于该外侧辊道；

(3)汽车粗定位：电动汽车驶入汽车定位平台，利用车轮导引槽和电磁地陷单元进行粗定位；

(4)电池箱定位：电池箱升降更换平台的旋转定位平台上的两个激光孔，发出两束激光，照射到汽车的电池箱底面；再通过该旋转定位平台上的视频监控器，观察该两束激光是否对准电池箱底面的标志点，并用电机分别控制横向、纵向移动平台的位移和旋转定位平台的旋转，以使该两束激光对准标志点，并自动记录该三自由度驱动电机的运动位移量；

(5)卸载亏电电池箱：藉由控制按钮使液压活塞或电机丝杠驱动双层剪叉机构举升，让旋转定位平台与电池箱完全接触后解锁，使得亏电电池箱与汽车底盘脱离，释放和卸载亏电电池箱；

(6)输送亏电电池箱：电池箱升降更换平台的双层剪叉机构下降，将该亏电电池箱恢复到上述三维调整构件的初始位置，从而落下到该升降更换平台上的电池箱托架辊道上，然后输送到内侧辊道，由堆垛机取走，放入电池箱存放架进行充电；

(7)输送满电电池箱：暂存在外侧辊道上的满电电池箱被外侧辊道输送到升降更换平台的正上方；

(8)装载满电电池箱：电池箱升降更换平台恢复步骤(4)记录的横向、纵向移动平台的位移量和旋转定位平台的旋转角度，再由双层剪叉机构举升，将满电电池箱举起装载到电动汽车上，用汽车内的电机锁锁紧电池箱后，电池箱升降更换平台下降，使得该三维调整构件恢复其初始位置，完成电池箱的更换；电动汽车出站；

(9)完成快速换电全部操作，处于等待下次换电状态。