[发明专利]带有移动暂存架的换电机器人及换电方法

说明书

  

技术领域：

本发明涉及一种电池箱更换机器人，尤其是一种带有移动暂存架的换电机器人及换电方法。

背景技术：

随着电动汽车充换电技术的成熟和电动汽车大规模的推广使用，电动汽车将逐渐成为中国汽车工业和能源发展的重点。目前的电动汽车能量补给主要分为充电与换电两种，充电存在等待时间长等缺陷，为了解决电动汽车的续航里程，就目前的发展形式，电动车的换电方案可行性程度更高。

就电动公交车换电而言，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，由于电池箱自身重量大，数量多，给电池箱的更换带来了一定的困难，电池箱的更换成为电动公交车产业化发展的技术难题。为了解决这一技术难题，需要一种电池箱快速更换系统，在7—8分钟内完成电池组的全部更换。

目前，国内相关企业机构对电动公交车的电池箱更换系统有一定的研究：

中国专利CN 101284524A提出了一种利用换电机构旋转180°的方式，以解决电池箱的更换问题，但是，这种方式存在行程远，作业空间大，运行时间长等不足之处；

中国专利200820078476.7“一种用于车载电池更换系统的定位装置”、中国专利200410090796.0“一种电动公交车系统”等，所描述的装置应用也存在着诸多问题，如：有些设计方案只是处于理论阶段，更换电池箱定位次数多，更换电池箱时间长；换电设备的可扩展性较差，不同车辆的电池箱不能应用同一种换电设备；相关换电设备的高度受限，不能满足大规模集中式换电站的需求；

中国专利CN 101890942A占地面积大，需多个机器人或机构相互配合完成换电任务。

现有技术取得了一定的进展，但仍存在以下问题：

（1）、控制复杂，故障率和维护成本高。

现有的电池箱更换方式都是采用多种机器人、多结构、多配合、多定位、多重复方式完成电池箱更换，这种更换方式必然将导致整个换电系统占地面积大、定位精度要求高、更换时间长、复杂性程度高等问题。由于整个换电过程，需要多种机构通过复杂的配合来完成，使故障率和维护成本相应提高，不利于电动汽车的推广。

（2）、换电时间长，换电效率低；

由于换电机器人一次只能运送更换一个电池箱，自身不能将待更换的电池箱置于其附近，而是需要不断的移动位置在电池箱存放架与待换电车辆之间反复交替更换，随着机器人行程的延伸，换电时间将越来越长，从而严重影响了换电效率的提高，给电动汽车的推广造成了障碍。

（3）、如果采用多电池箱一次运输的方案，换电机器人重量体积都较大，如何解决换电机器人大惯量的精确控制，如何提高大重量的换电机器人的换电可靠性和效率，现有技术无法解决这些问题。

发明内容：

本发明的目的就在于解决以上技术问题，提供了一种带有移动暂存架的换电机器人及换电方法，它将多种换电机器人间协同配合完成的换电任务集成到一个机器人上，换电机器人本体上安装电池箱暂存架，将待换电的电池箱全部置于电池箱暂存架上，从而有效地缩短了机器人换电时的行程，不仅使得机构精简化，缩短了多种换电机器人或机构间的配合时间和工作行程时间，使得原来多种机器人多结构、多配合、多定位、多重复的工作方式改为了一步式到位，利用速度规划解决了换电机器人大惯量的精确控制问题，换电机器人在换电过程中，能够实现多轴联动，更进一步提高了换电设备的可靠性和更换效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种带有移动暂存架的换电机器人，它包括机械部分和电气控制部分，其中：

机械部分包括在X、Y、Z三个直角坐标方向运动的水平移动单元、承重单元、载物平台单元；所述载物平台单元中部镂空，电池箱更换装置安装在镂空位置的中间部位；水平移动单元上还设有主控台；

在所述水平移动单元至少一侧设置电池箱暂存货架，电池箱更换装置在电气控制部分控制下，一次性取所需的全部充好电的电池箱，并置电池箱于电池箱暂存货架上，移动至待换电位置；从车辆上取下乏电池箱，置乏电池箱到电池箱暂存货架上，将电池箱暂存货架上充好电的电池箱取下后，安装到相应位置，如此重复几次操作，完成电池箱更换。

所述水平移动单元包括两侧均设有至少一组滚轮，滚轮安装在下横梁两侧与地轨配合；所述地轨呈若干列均匀分布，在地轨端部设有限位撞块；同时所述滚轮与电机减速机相连，所述电机减速机设置在下横梁上并与水平运动伺服电机连接；水平运动伺服电机则与电气控制部分连接。