一种基于物联网汽车电池自动换装装置及其检测系统

技术领域

本发明属于物联网智控技术领域，具体涉及一种基于物联网汽车电池自动换装装置及其检测系统。

背景技术

新能源汽车包括四大类型混合动力电动汽车（HEV）、纯电驱动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、其他新能源（如超级电容器、飞轮等高效储能器）汽车等。提倡新能源汽车是为了应付环保和石油危机需要，减少或放弃燃烧传统的汽油或柴油驱动内燃机的现时主流车型。

现有的纯电驱动汽车存在的较大的缺陷就是巡航能力较差，长途行驶时需要中途停车充电，从而增加了等待的时间，因此，通过中途更换电池代替充电可以有效缩短充电的时间，现有的电池安装更换多为人工，工作效率较低，因此，我们提出一种基于物联网汽车电池自动换装装置及其检测系统。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于物联网汽车电池自动换装装置及其检测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于物联网汽车电池自动换装装置，包括底座，所述底座顶端设有汽车承载平台，平台下方设有支撑板，所述支撑板与底座底板之间距离可调，所述支撑板下方设有载料转盘，所述载料转盘被配置用以装载电池，所述载料转盘底端设有电池送料机构，所述送料机构被配置用以将载料转盘上的电池传输至支撑板的上表面，所述支撑板上设有夹持机构，所述夹持机构被配置用以夹持送料机构供应的电池，并传输至汽车装载端，同时将汽车转载端的电池拆下并回收至载料转盘内，所述载料转盘上设有驱动机构，所述驱动机构被配置用以控制载料转盘的间歇转动，同时驱动送料结构进行间歇式配送传输电池。

作为本发明进一步的方案，所述驱动机构包括半球体和驱动座，所述半球体与所述载料转盘上设置的第一固定轴固定连接，所述驱动座与第二转轴固定连接，所述第二转轴与第一电机输出轴固定连接，所述半球体呈半球状壳体，所述半球体沿剖面径向阵列开设有四个半圆孔和滑槽，相邻所述半圆孔和滑槽之间夹角呈45°，所述驱动座包括圆杆和半圆块，所述半圆块半径与所述半圆孔半径一致，所述半圆块与半圆孔滑动连接，所述圆杆直径与所述滑槽槽宽一致，所述圆杆与半圆块之间夹角为45°，所述圆杆与滑槽滑动连接，当所述半圆块完全脱离半圆孔时，所述圆杆运动至滑槽内。

作为本发明进一步的方案，所述送料机构包括推杆和第四连杆，所述推杆与所述底座底板设置的第二导向座滑动连接，所述第四连杆一端与推杆铰接，所述第四连杆另一端与所述底座上设置的第三支板铰接，所述第四连杆远离推杆一端设有第三连杆，所述第三连杆一端与第四连杆铰接，所述第三连杆另一端与第二连杆一端铰接，所述第二连杆中间一处与所述底座设置的第二支板转动连接，所述第二连杆另一端置于第二凸轮下端与第二凸轮周侧面相切，所述第二凸轮与第二转轴固定连接。

作为本发明进一步的方案，所述夹持机构包括夹持底座，所述夹持底座由横板和竖板拼接成呈Ｌ型，所述夹持底座的横板和竖板上均设有两组夹板，所述夹板与夹持底座滑动连接，所述夹板一端与连接板固定连接，所述连接板与双杆气缸活塞杆固定连接；

所述夹持底座与第一转轴固定连接，所述第一转轴位于夹持底座横板和竖板连接的直角端，所述第一转轴与支撑板上设置的固定板转动连接，所述第一转轴一端与第二电机输出轴固定连接。

作为本发明进一步的方案，所述支撑板开设地卸料口上设有托板，所述卸料口远离夹持底座一侧设有第一导向座，所述第一导向座靠近卸料口一侧与卸料口贯穿，所述托板收纳在所述第一导向座内，所述托板两侧与第一导向座两侧壁滑动连接，所述托板侧面端开设有第一腰型孔贯穿至整个托板，所述托板远离卸料口一端的侧面上开设有第一凹槽，所述托板的第一腰型孔与所述第一导向座侧面设置的限位杆槽口配合，所述第一导向座靠近第一凹槽一端的侧面设有凸块，所述凸块位置高于限位杆，所述第一导向座下端为斜面，当托板下行至第一腰型孔顶端与限位杆接触时托板沿限位杆摆动使得托板底端横板与电池脱离。

作为本发明进一步的方案，所述托板顶端设有第二固定轴，所述第二固定轴两侧设有驱动连杆，所述驱动连杆一端开设有第二腰型孔，所述第二腰型孔与第二固定轴槽口配合，所述驱动连杆另一端与固定板铰接。

作为本发明进一步的方案，所述驱动连杆靠近固定板一端设有连接圆盘，所述连接圆盘远离固定板侧设有第一连杆，所述第一连杆一端与连接圆盘端面偏心铰接，所述第一连杆另一端与转盘端面偏心铰接，所述转盘与第一转轴固定连接，当夹持底座取料时，所述托板移动至支撑板下侧处于卸料状态，当夹持底座卸料时，所述托板移动至托板底端横板与支撑板上表面处于共面的状态。

作为本发明进一步的方案，所述驱动连杆靠近第二腰型孔一端侧面设有限位块，所述限位块与驱动连杆滑动连接，所述限位块远离第二腰型孔一侧设有弹簧，所述弹簧一端与限位块固定连接，所述弹簧另一端与驱动连杆固定连接。

作为本发明进一步的方案，所述支撑板与所述底座顶端的汽车承载平台之间设有可转动的第一凸轮，所述第一凸轮底端与支撑板转动连接，所述第一凸轮的侧面与汽车承载平台底面保持相切，所述支撑板底面四角设有氮气弹簧，所述氮气弹簧底座与底座固定连接，所述氮气弹簧活塞端与支撑板固定连接。

作为本发明进一步的方案，所述第一凸轮一侧设第五连杆，所述第五连杆一端与第一凸轮侧面铰接，所述第五连杆另一端与气缸活塞杆端铰接，所述气缸与支撑板固定连接。

一种基于物联网汽车电池自动换装装置及其检测系统，在所述载料转盘上设有检测模块，所述检测模块包括电流检测单元、电压检测单元、称量单元和摄像单元，所述电流检测单元用于检测电池充电时的电流的输入效率，所述电压检测单元用于检测电池的实时电能，所述称量单元用于检测电池的质量变化，所述摄像单元用于检测电池的外观是否出现破损，进行评估电池的综合性能。

本发明的有益效果：

实现电动汽车电池的自动换装，通过间歇地配料和送料，替换人工更换电池，提高了电池的更换效率，有效缩短了客户的等待时间;

安装的同时将待更换的电池拆卸下来，并通过夹持机构翻转传输至托板上，经托板转运到载料转盘上进行检测和充电，托板与夹持机构运动关联，通过连杆控制托板上下运动，传输电池，避免电池直接投放至载料转盘上，导致定位不准，以及冲击造成电池损害，进而保护了电池，提高了电池的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的剖视图；

图3是图2中A处的放大图；

图4是本发明的内部结构示意图；

图5是本发明的送料机构的结构示意图；

图6是本发明的夹持机构的结构示意图；

图7是本发明的驱动连杆的结构示意图；

图8是本发明的托板的结构示意图；

图9是本发明的球状驱动组件的结构示意图；

图10是本发明的驱动杆件的结构示意图；

图中：底座-1、支撑板-2、载料转盘-3、夹持底座-4、第一凸轮-5、氮气弹簧-6、托板-7、驱动连杆-8、第一连杆-9、转盘-10、第一转轴-11、第一电机-12、第二电机-13、第一导向座-22、凸块-23、限位杆-24、半球体-31、驱动座-32、第二凸轮-33、第二转轴-34、第二连杆-35、第三连杆-36、第四连杆-37、推杆-38、第一固定轴-39、夹板-41、连接板-42、双杆气缸-43、第五连杆-51、气缸-52、第一凹槽-71、第一腰型孔-72、第二固定轴-73、限位块-81、弹簧-82、连接圆盘-83、第一支板-101、第二支板-102、第三支板-103、第二导向座-104、进料口-201、卸料口-202、固定板-203、矩形通槽-301、第二腰型孔-801、半圆孔-311、滑槽-312、圆杆-321、半圆块-322。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～10，本发明实施例中，一种基于物联网汽车电池自动换装装置，包括底座1，所述底座1顶端设有汽车承载平台，平台下方设有支撑板2，所述支撑板2与底座1底板之间距离可调，所述支撑板2下方设有载料转盘3，所述载料转盘3被配置用以装载电池，所述载料转盘3底端设有电池送料机构，所述送料机构被配置用以将载料转盘3上的电池传输至支撑板2的上表面，所述支撑板2上设有夹持机构，所述夹持机构被配置用以夹持送料机构供应的电池，并传输至汽车装载端，同时将汽车转载端的电池拆下并回收至载料转盘3内，所述载料转盘3上设有驱动机构，所述驱动机构被配置用以控制载料转盘3的间歇转动，同时驱动送料结构进行间歇式配送传输电池。

具体的以汽车电池更换为实际使用场合，将汽车停在汽车承载平台上，并使得电池仓与汽车承载平台上的孔对齐，可通过在启程承载平台上设置对应的定位限位机构保证对齐，进一步，通过驱动载料转盘3转动，充满电的电池置于支撑板2的进料口201内，进一步通过送料机构将电池经进料口201传输至支撑板2的上表面，调整支撑板2与汽车承载平台之间的距离，使得夹持机构一端伸入汽车电池仓内夹持固定待更换电池，同时夹持机构另一端夹持电进料口201处的电池，夹持完毕后调整扩大支撑板2与汽车承载平台之间的距离，并驱动夹持机构翻转将满点状态的电池装入汽车电池仓内，同时将待更换电池取出，固定汽车电池，更换的电池经卸料口202放入载料转盘3上进行检测充电，即完成电池的拆卸和安装，相比较现有的电池更换，本公开的实施例通过一体化拆装设备，提高了电池的安装和拆卸的效率。

具体地，如图4和5所示，驱动机构包括半球体31和驱动座32，半球体31与载料转盘3上设置的第一固定轴39固定连接，驱动座32与第二转轴34固定连接，第二转轴34与第一电机12输出轴固定连接，第一电机12固定安装在第一支板101上，如图9所示，半球体31呈半球状壳体，半球体31沿剖面径向阵列开设有四组半圆孔311和滑槽312，相邻所述半圆孔311和滑槽312之间夹角呈45°，如图转盘10所示，驱动座32包括圆杆321和半圆块322，半圆块322半径与所述半圆孔311半径一致，半圆块322沿半圆孔311滑动，圆杆321直径与所述滑槽312槽宽一致，圆杆321与半圆块322之间夹角为45°，圆杆321与滑槽312滑动连接，当所述半圆块322完全脱离半圆孔311时，所述圆杆321运动至滑槽312内，圆杆321在滑槽312运动的路径驱动半球体31转动45°，通过第一电机12驱动驱动座32转动，当半圆块322置于半圆孔311内时同轴滑动时，半球体31保持不动，当圆杆321进入滑槽312时，半圆块322开始与半圆孔311脱离，此时半球体31开始转动，进而随着驱动座32的持续转动，载料转盘3进行间歇地转动45°-停止-转动45°循环，进而实现往复地换料送料。

进一步地，如图5所示，送料机构包括推杆38和第四连杆37，推杆38与所述底座1底板设置的第二导向座104滑动连接，载料转盘上开设有容纳推杆38的矩形通槽301，第二导向座104起到导向作用，第四连杆37一端与推杆38铰接，第四连杆37另一端与所述底座1上设置的第三支板103铰接，第四连杆37远离推杆38一侧设有第三连杆36，第三连杆36一端与第四连杆37铰接，第三连杆36另一端与第二连杆35一端铰接，第二连杆35中间一处与所述底座1设置的第二支板102转动连接，即第二连杆35沿与第二支板102铰接处为轴心摆动，第二连杆35另一端置于第二凸轮33下端与第二凸轮33周侧面相切，第二凸轮33与第二转轴34固定连接，通过转动第二凸轮33间歇的对第二连杆35进行一端进行下压，进而驱动第二连杆35与第三连杆36铰接端上行，进而通过第三连杆36驱动第四连杆37顺时针转动并上抬，将载料转盘3上电池通过进料口201传送至支撑板2的上方，第二凸轮33的凸起部朝向半圆块322端设置，即当半球体31保持不动时，转动驱动座32时第二凸轮33对第二连杆35进行挤压，完成送料，送料完成后，推杆38下行后，载料转盘3开始转动，将在有电池的一端转换至进料口201的下方，为下一次电池更换做好准备。

进一步地，如图6所示，夹持机构包括夹持底座4，夹持底座4由横板和竖板拼接呈Ｌ型，夹持底座4的横板和竖板上均设有两组夹板41，夹板41与夹持底座4滑动连接，夹板41一端与连接板42固定连接，连接板42与双杆气缸43活塞杆固定连接；通过双杆气缸43控制连接板42的移动进而控制夹板41进行装夹电池进行电池的安装和拆卸，

夹持底座4与第一转轴11固定连接，第一转轴11位于夹持底座4横板和竖板连接的直角端，第一转轴11与支撑板2上设置的固定板203转动连接，第一转轴11一端与第二电机13输出轴固定连接，通过第二电机13控制第一转轴11转动，进而控制夹持底座4的左右翻转，右端端的夹持进料口201处的电池，左上端夹持汽车电池仓内的电池后，通过第二电机13驱动夹持底座4逆时针转动，即将右端夹持的电池传输至汽车电池仓处，左上端夹持的电池传输至卸料口202处，分别进行电池安装和回收。

在一些实施例中，如图2和3所示，在支撑板2开设地卸料口202上设有托板7，卸料口202远离夹持底座4一侧设有第一导向座22，第一导向座22靠近卸料口202一侧与卸料口202贯穿，托板7收纳在所述第一导向座22内，可沿第一导向座22内上下滑动，托板7两侧与第一导向座22两侧壁滑动连接，托板7侧面端开设有第一腰型孔72贯穿至整个托板7，托板7远离卸料口202一端的侧面上开设有第一凹槽71，托板7的第一腰型孔72与所述第一导向座22侧面设置的限位杆24槽口配合，第一导向座22靠近第一凹槽71一端的侧面设有凸块23，凸块23位置高于限位杆24，第一导向座22下端为斜面，当托板7下行至第一腰型孔72顶端与限位杆24接触时托板7沿限位杆24逆时针顺时针摆动使得托板7底端横板与电池脱离，夹持底座4将电池放在卸料口202处后，托板7拖住电池下行，下行到位后托板7背侧收到凸块23的挤压驱动托板7顺时针转动倾斜，进而脱离电池将电池放置在载料转盘3上，避免电池直接投放至载料转盘3上导致电池硬冲击，进而对电池造成损坏，容易影响电池的性能和寿命，通过托板7的托住缓慢下行到位后投放，有效避免电池投放过程在中造成的冲击。

在一些实施例中，如图4和8所示，在托板7顶端设有第二固定轴73，第二固定轴73两侧设有驱动连杆8，驱动连杆8一端开设有第二腰型孔801，第二腰型孔801与第二固定轴73槽口配合，驱动连杆8另一端与固定板203铰接，通过转动驱动连杆8进一步控制托板7的上下移动。

进一步的，在驱动连杆8靠近固定板203一端设有连接圆盘83，连接圆盘83远离固定板203侧设有第一连杆9，第一连杆9一端与连接圆盘83端面偏心铰接，第一连杆9另一端与转盘10端面偏心铰接，转盘10与第一转轴11固定连接，当夹持底座4取料时，托板7移动至支撑板2下侧处于卸料状态，当夹持底座4卸料时，托板7移动至托板7底端横板与支撑板2上表面处于共面的状态，准备接受夹持底座4待放置的更换电池，进一步的，当夹持底座4顺时针转动，夹持底座4带动转盘10顺时针转动，转盘10通过第一连杆9驱动连接圆盘83逆时针转动，进而通过驱动连杆8驱动托板7下行，进行电池投放。

优选的，如图7所示，驱动连杆8靠近第二腰型孔801一端侧面设有限位块81，限位块81与驱动连杆8滑动连接，限位块81远离第二腰型孔801一侧设有弹簧82，弹簧82一端与限位块81固定连接，弹簧82另一端与驱动连杆8固定连接，限位块81在弹簧82的作用下保持对固定轴73进行挤压，当托板7上行至支撑板2的上端时，在限位块81的挤压使得托板7保持竖直垂直。

进一步的，如图1所示，在支撑板2与底座1顶端的汽车承载平台之间设有可转动的第一凸轮5，第一凸轮5底端与支撑板2转动连接，第一凸轮5的侧面所述汽车承载平台底面保持相切，支撑板2底面四角设有氮气弹簧6，氮气弹簧6底座与底座1固定连接，氮气弹簧6活塞端与支撑板2固定连接，通过控制第一凸轮5转动调整汽车承载平台于支撑板2之间的距离，进而避免夹持底座4安装和拆卸电池时于汽车本体发生干涉。

优选地，在第一凸轮5一侧设第五连杆51，第五连杆51一端与第一凸轮5侧面铰接，第五连杆51另一端与气缸52活塞杆端铰接，气缸52与支撑板2固定连接，通过气缸52和第五连杆51驱动第一凸轮5的转动，通过气缸52具有良好的负载稳定性。

一种基于物联网汽车电池自动换装装置及其检测系统，在所述载料转盘上设有检测模块，所述检测模块包括电流检测单元、电压检测单元、称量单元和摄像单元，所述电流检测单元用于检测电池充电时的电流的输入效率，所述电压检测单元用于检测电池的实时电能，所述称量单元用于检测电池的质量变化，所述摄像单元用于检测电池的外观是否出现破损，评估电池的综合性能，进而保证更换下来的电池是否适用于二次使用，通过电流和电压检测模拟测试电池的续航能力，如果存在质量缺陷通过通讯端将数据反馈至充电客户端，及时更换储备电池，从而避免对下次更换电池造成影响。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系为为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

对于本领域技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型。因此，从任意一处来说，都应将实施例看作是指导性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所有的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。