一种用于电动汽车换电的自走式抬升装置

摘要

本发明公开了一种用于电动汽车换电的自走式抬升装置，包括用于同步抬升电动汽车四个车轮的自走式抬升单元装置，其特征在于每个自走式抬升单元装置均包括作为行走机构的AGV小车，以及支撑架和升降驱动装置，AGV小车前部固定有用以叉起车轮的两根叉杆，支撑架通过升降驱动装置与AGV小车连接并随AGV小车一同移动；升降驱动装置与AGV小车内部的自动控制器相连，用于驱使AGV小车相对支撑架升降，而支撑架支抵于地面为AGV小车升降提供支撑。本发明可随时随地投放在需要对电动汽车实施换电的场所，自动对车辆进行抬升，使用灵活方便，承载稳定可靠，工作效率高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电动汽车换电的自走式抬升装置。

背景技术

随着电动汽车的普及，为了解决电动汽车的油改电问题，目前的解决方案是采用更换电池的模式。现有部分车企已推出多种换电车型，这类换电车型的电池通常都安装在车辆的底部车架上，因此更换时同普通车辆的维修和保养一样，也都需要从车辆的底部实施作业，即通过设施抬高车辆，使底部车架悬空，然后将机械臂或作业小车送入车架下方来装卸电池。

目前市面上用于电动汽车电池更换的换电站，其内部用于车辆底部作业的设施同原先针对普通汽车维修和保养的设施一样，主要分为两种，即地沟与固定式抬升架，虽然这两种设施技术上较为成熟，但依旧存在不足有以下几点：

1、对场地依赖性太强，占地大，使用起来不灵活；这类地沟或固定式抬升架由于是地面固定设施，因此换电站内与之配套的电池充电和储运设施也只能一体建造并相互绑定，这就需要较为空旷的场地，不适宜建造在交通拥挤、土地紧缺的市中心或者较窄的地下车库等区域。

2、已知的固定式抬升架往往由一系列复杂而精密的机构组成，共同协作来完成针对电动汽车的对位、锁止和抬升等一系列动作，整体结构复杂，一旦就地安装完成就很难再拆卸转移，需要专业人员进行安装、调试，价格昂贵，设备维护成本高。并且一套机构仅服务于单一规格的一种电动汽车，适用范围非常局限，加上部分车企自成一体的换电站投入巨大，无法实现高密度布局。

3、现有换电站内部通常只对应一种车型，因此抬升对位时不存在轮距和轴距问题，如果要适应所有车辆的换电需求，抬升装置必须要增加一套复杂的机械结构来适应轮距和轴距，即便这样对司机仍然提出了相当高的驾驶技术要求才能停入精确的固定工位。对于一些驾驶技术并不熟练的司机，会带来一定的不便，因此这些换电场所需配置专业人员或采用全自动泊车系统，结果造成换电效率降低。

AGV小车是目前工业场合应用较为成熟的承载搬运设备，其具有可自行移动且结构小巧的特点，目前行业内AGV小车上搭载安装了高精度的升降驱动装置，整体移入电动汽车底部实施抬升。然而这种抬升装置仅限于车辆的抬升及移动，无法作为电动汽车的换电或底部维修等使用，并还存在如下缺点：

1、目前抬升装置的AGV小车需要移动至车架底部对车辆抬升作业，本身及其上的升降驱动装置就占据了接下来用于换电的作业小车和机械臂的活动空间，导致无法换电。

2、如果按照目前叉车结构来设计换电用AGV小车，那么AGV小车自身必须承载汽车的重量，同时AGV小车在托起车辆后，其底部行走轮也难免产生不稳定的移动，因此需要配置很大载重的AGV小车。

3、由于要承载并平衡车辆底部各个方向的力，其AGV小车上还必须加装有支撑平衡稳定机构来提供稳定托力，导致抬升装置整体机构复杂、操作不便，制造成本和维护成本都相对较高。

因此目前在电动汽车的换电领域还未有将AGV小车作为车辆抬升工具的应用先例。

发明内容

本发明目的是：提供一种用于电动汽车换电的自走式抬升装置，其可随时随地投放在需要对电动汽车实施换电的场所，自动对车辆进行抬升，使用灵活方便，承载稳定可靠，工作效率高。

本发明的技术方案是：一种用于电动汽车换电的自走式抬升装置，包括用于同步抬升电动汽车四个车轮的自走式抬升单元装置，其特征在于每个自走式抬升单元装置均包括作为行走机构的AGV小车，以及支撑架和升降驱动装置，AGV小车前部固定有用以叉起车轮的两根叉杆，支撑架通过升降驱动装置与AGV小车连接并随AGV小车一同移动；升降驱动装置与AGV小车内部的自动控制器相连，用于驱使AGV小车相对支撑架升降，而支撑架支抵于地面为AGV小车升降提供支撑。

进一步的，本发明中所述AGV小车与支撑架之间安装有引导并限制AGV小车只能相对支撑架升降的导向机构。

更进一步的，本发明中所述支撑架上设有若干垂直的导杆，而AGV小车上设有与导杆配合的若干导套，这些导杆和导套共同构成所述导向机构；或者，支撑架上设有对称位于AGV小车两侧的垂直导向槽，而AGV小车上对应每侧垂直导向槽均安装有两排导向滚轮，这两排导向滚轮与相应垂直导向槽内的两条垂直对边分别相抵，垂直导向槽和导向滚轮构成所述导向机构。当然，导向机构并非穷举，还可以是其它任意已知的起到导向和限制作用的机构。

进一步的，本发明中所述升降驱动装置为电动丝杠、伸缩电机、气缸或油缸。

进一步的，本发明中所述升降驱动装置固定在AGV小车上，其活动端与支撑架连接；当升降驱动装置工作时，通过活动端施加于支撑架的反作用力使得升降驱动装置自身连带AGV小车一同相对支撑架升降。该升降方式能够充分利用支撑架提供稳定的支撑，并提供更大的抬升力。

进一步的，本发明中所述AGV小车为现有技术，可以采用目前技术成熟的微波引导式AGV小车或者视觉引导式AGV小车。

如果采用微波引导式AGV小车，那么这种AGV小车上安装有微波收发器，通过接收由环境反馈的微波信号，AGV小车内的自动控制器计算出车辆当前的位置以及运动的方向，通过和内置的车辆及环境信息对比来校正方位，从而实现自动移动，并最终到达待维修或待换电的汽车所在位置，并停靠在所需抬升的车轮位置，以便实施接下来的抬升作业。

视觉引导式AGV小车，其上装有CCD摄像机和传感器，在AGV小车内的自动控制器中设置有AGV小车欲行驶路径周围环境图像数据库。AGV小车行驶过程中，CCD摄像机动态获取车辆的信息及周围环境图像信息并与图像数据库进行比较，从而确定当前位置并对下一步行驶做出决策，并最终到达待维修或待换电的汽车所在位置，并停靠在所需抬升的车轮位置，以便实施接下来的抬升作业。

进一步的，本发明中所述AGV小车在平移时，所述支撑架处于悬空状态。

进一步的，本发明中所述支撑架上对应每根叉杆成型有与该叉杆同向的延伸支腿，该延伸支腿与叉杆一同伸入车轮底部，当叉杆由AGV小车带动抬升车轮时，延伸支腿支抵于地面。

本发明中四个自走式抬升单元装置内的升降驱动装置可由可由人工或AI控制器向AGV小车给出控制信号，驱动它们同步工作抬升汽车。当然进一步的，也可以设计控制四个自走式抬升单元装置内的升降驱动装置同步工作的同步控制器，该同步控制器与四个AGV小车内的自动控制器通过有线或者无线方式连接，其用于接收四个AGV小车发出的就位信号，当就位信号全部接收后发出升降信号，驱使四个升降驱动装置同步工作抬升电动汽车。同步控制器可以是PLC控制器。

本发明的优点如下：

1、本发明整体使用自由灵活，不受场地和空间局限，应用于电动汽车的换电领域时，可以就近投放在配套的电池充电和储运设施附近配套使用，从而使得快捷式的换电站能够组建在交通拥挤、土地紧缺的市中心或者地下车库等区域，极大的拓宽了快捷式换电站的应用区域，更加方便其高密度布局，进而推动电动汽车的普及化。

2、本发明的抬升装置，其使用时不是依靠换电车辆自己去对位，而是由自走式抬升单元装置的AGV小车去对位寻找换电车辆的车轮所在位置；相比目前的地沟或固定式抬升架不存在需要换电车辆驶入的严格的固定工位，对于司机的驾驶技术要求不需要太高，能够有效提高换电时的作业效率。

3、由于本发明由自走式抬升单元装置的AGV小车去对位寻找换电车辆的车轮所在位置，自动适应换电车辆的轮距和轴距，因此广泛适应各种车型换电时的抬升需求。且相比制造复杂的机械对位机构来适应轮距和轴距，本发明显然结构更简单，使用也更为灵活方便。

4、本发明采用四个自走式抬升单元装置同步抬升电动汽车的四个车轮，进而将车辆整个抬起，相比由单一AGV小车来承载车辆，其承载力更好，能够为重量较重的车辆也提供更加稳定可靠的支撑。加上设计时，本发明中具有专门的支撑架，为AGV小车的升降提供支撑，抬升时并非由AGV小车自身来承受汽车重量，不会存在AGV小车底部行走轮的不稳定移动，承载更加稳定可靠；同时单个AGV小车自身也无需进行大载重配置，能够简化结构，节约成本。

5、本发明在工作时，是通过AGV小车前部的两根叉杆直接伸入车轮底部，将其叉起进而抬升车辆，AGV小车本身不需要移动到车辆的底部，因此车辆底部间隙区域完全能够空出来，方便后续机械臂和作业小车进入换电，不会与之形成干涉，尤其适合应用于快捷式换电站实施配套换电。

6、本发明整体由四个自走式抬升单元装置组成，单个自走式抬升单元装置本身结构简单，操纵便利，故制造和维护成本都较低。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明整体工作状态示意图（俯视视角）；

图2为本发明中单个自走式抬升单元装置的主视图（AGV小车行驶状态）；

图3为图2自走式抬升单元装置的左视图；

图4为图2自走式抬升单元装置的立体结构示意图；

图5为图1在抬升初始状态的主视图；

图6为图1在抬升初始状态的左视图；

图7为图1在抬升完结状态的主视图；

图8为图1在抬升完结状态的左视图；

图9为单个自走式抬升单元装置在抬升车轮过程中的状态变化示意图。

如图中所示：1、AGV小车；2、支撑架；3、升降驱动装置；4、叉杆；5、电动汽车；6、车轮；7、垂直导向槽；8、导向滚轮；9、延伸支腿；10、顶板；11、立杆；12、矩形开口框；13、横向加强杆。

具体实施方式

实施例1：结合图1~图9所示对本发明提供的这种自走式汽车抬升装置的具体实施方式进行说明如下：

本实施例提供的这种自走式汽车抬升装置，由用于同步抬升电动汽车5四个车轮6的自走式抬升单元装置所组成，如图1所示。

再结合图2~图4所示，每个自走式抬升单元装置均由作为行走机构的AGV小车1，以及支撑架2和升降驱动装置3共同组成。AGV小车1前部固定有用以叉起车轮6的两根叉杆4，且本实施例中这两根叉杆4平行且水平设置。

本实施例中，所述支撑架2是一种长方体框架，其主体由顶板10、固定在顶板10底部矩形分布的四根立杆11和与四根立杆11底部固定的矩形开口框12共同构成。长方体框架前、后部两根立杆11中间采用横向加强杆13连接固定。长方体框架整体罩在AGV小车1外部。矩形开口框12由三边围成，AGV小车1能够从矩形开口框12内上下穿行，而矩形开口框12开口的位置恰供AGV小车1上的两根叉杆4上下活动。

依旧如图2~图4所示，本实施例中上述长方体框架底部对应AGV小车1上伸出的每根叉杆4成型有与该叉杆4同向的延伸支腿9。当自走式抬升单元装置在使用时，两根延伸支腿9与叉杆4一同伸入车轮6底部，在叉杆4由AGV小车1带动抬升车轮6时，延伸支腿9也支抵于地面，结合图6和图8所示。

本实施例中升降驱动装置3为伸缩电机，其固定在AGV小车1内侧，与AGV小车1共用外壳，伸缩电机的伸缩杆，也即活动端，伸出AGV小车1的外壳顶部，与支撑架2的顶板10铆接，从而实现与支撑架2的连接。这样当AGV小车1移动时，支撑架2可以一同移动。且当所述AGV小车1在平移时，支撑架2处于悬空状态，底部不接触地面，如图2所示。

依旧结合图2~图4所示，本实施例中所述AGV小车1与支撑架2之间安装有引导并限制AGV小车1只能相对支撑架2升降的导向机构。这种导向机构具体如下：

本实施例中支撑架2采用如上述的长方体框架，故其左右两侧均为两根立杆11，两根立杆11之间形成垂直导向槽7，而AGV小车1的外壳上对应每侧垂直导向槽7均安装有两排导向滚轮8，这两排导向滚轮8与相应垂直导向槽7的两根立杆11相抵，每排导向滚轮8的数量为两个。

伸缩电机与AGV小车1内部的自动控制器相连，用于驱使AGV小车1相对支撑架2升降，而支撑架2支抵于地面为AGV小车1升降提供支撑。当伸缩电机工作时，通过活动端施加于支撑架2的反作用力将伸缩电机连带AGV小车1整体一同吊起或降下。

本实施例中还设置了同步控制器（图中省略），其为一种PLC控制器，与四个AGV小车1内的自动控制器通过无线方式连接，其用于接收四个AGV小车1发出的就位信号，当就位信号全部接收后发出升降信号，驱使四个升降驱动装置3同步工作抬升电动汽车5。

结合图5~图9所示，本发明在具体应用于电动汽车换电领域时，当电动汽车5行驶入换电站内的换电停靠区域，四个自走式抬升单元装置的行走机构，即AGV小车1开始平移，本实施例中AGV小车1采用已知的视觉引导式AGV小车，其上装有CCD摄像机和传感器，在AGV小车1内的自动控制器中设置有AGV小车欲行驶路径周围环境图像数据库。AGV小车1行驶过程中，CCD摄像机动态获取车辆信息及周围环境图像信息并与图像数据库进行比较，从而确定当前位置并对下一步行驶做出决策，最终到达换电车辆所在位置，并分别停靠在所需抬升的车轮6位置。

如图5和图6所示，随后各自走式抬升单元装置的AGV小车1由内部自动控制器控制朝车轮6方向前进，直至其前端的两根叉杆4插入车轮6下方，完成就位。此时本发明整体处于抬升初始状态，其四个自走式抬升单元装置的AGV小车1依旧位于地面上。

AGV小车1就位后，向同步控制器发出就位信号，当同步控制器接收全部四个AGV小车1发出的就位信号后发出升降信号给各AGV小车1的自动控制器，驱使四个伸缩电机同步工作抬升电动汽车5。

伸缩电机在内部自动控制器的驱动下运转，使得AGV小车1相对支撑架2升起，从而将对应的车轮6抬升起来，抬升过程中支撑架2底部支抵地面，从而为抬升提供稳定可靠的支撑。在四个自走式抬升单元装置的共同作用下，车辆整体被提升至一定高度，结合图7~图9所示。本发明处于抬升完结状态时，其四个自走式抬升单元装置的AGV小车1均到达支撑架2的上部。

当电动汽车5换电完毕后，四个自走式抬升单元装置的伸缩电机工作，使得AGV小车1相对支撑架2降下，当AGV小车1接触地面后，伸缩电机继续工作，直到支撑架2底部悬空，随后各自走式抬升单元装置复位。

当然除了对汽车实施换电，本实施例同样可以应用在对汽车进行维修和保养时的抬升车辆。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。