應(yīng)在倫,巨勇智,孫樂(lè)昌,李俊穎,高凱
(齊齊哈爾大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,黑龍江 齊齊哈爾 161006)
當(dāng)前新能源電池動(dòng)力汽車和相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅速,作為新能源汽車的關(guān)鍵核心部件,動(dòng)力電池續(xù)航能力幾乎是一輛新能源車的價(jià)值體現(xiàn)[1]。近年來(lái)雖然更換電池價(jià)格有所下降,但相比新能源汽車的售價(jià),依舊會(huì)讓消費(fèi)者產(chǎn)生“換電池不如換新車”的感慨,因此,動(dòng)力蓄電池回收利用尚屬新興領(lǐng)域,目前處于起步階段[2]。這樣電池的續(xù)航能力就體現(xiàn)出它的重要性,尤其對(duì)于長(zhǎng)途出行和部分新能源充電樁覆蓋密度不足的地區(qū),純電新能源車輛就有半路拋錨地風(fēng)險(xiǎn)[3]。在沒(méi)有充電裝置,或者充電時(shí)間不允許的情況下,中間不得不更換電池。為提高電池更換速度、克服電池大體積、大重量更換困難的問(wèn)題,設(shè)計(jì)一電池自動(dòng)更換裝置。
電池安裝在汽車的頂部,如圖1所示,主要由直線導(dǎo)軌、電機(jī)機(jī)身、電磁鐵托盤、聯(lián)軸器、緊固殼、連接軸等組成。汽車車頂設(shè)置直線滑軌,直線滑軌上有滑動(dòng)直線電機(jī)機(jī)身,機(jī)身上分別設(shè)置電磁鐵托盤,電磁鐵托盤吸和鐵片,鐵片在外接電池上。直線電機(jī)機(jī)身上設(shè)置電機(jī)托,電機(jī)托托置電機(jī),電機(jī)地輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器連接左側(cè)緊固殼,左側(cè)緊固殼的上頂面開(kāi)有凹槽,凹槽內(nèi)裝入電磁鐵。
和上述對(duì)稱的另一側(cè)直線電機(jī)機(jī)身上也設(shè)置電機(jī)托電機(jī)托上放置電機(jī),電機(jī)地輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器連接右側(cè)緊固殼,右側(cè)緊固殼的上頂面通過(guò)連接軸連接鎖緊塊,鎖緊塊20的底面開(kāi)有凹槽,凹槽內(nèi)裝入彈簧,彈簧連接鐵塊,鐵塊配合電磁鐵左側(cè)使用,左側(cè)緊固殼與右側(cè)緊固殼之間緊固外接電池,外接電池的首端與尾端分別設(shè)置鐵片,鐵片和夾緊殼電磁鐵吸合。
圖1 外接電池結(jié)構(gòu)示意圖
更換機(jī)構(gòu)如圖2所示,分設(shè)電箱收回和電池送出兩部分,兩部分對(duì)稱。設(shè)計(jì)有電機(jī)、主動(dòng)軸套、支臂、固定軸、電磁鐵、回收箱、出貨箱等。收回機(jī)構(gòu)的電磁鐵Ⅱ連接支臂Ⅰ,支臂Ⅰ通過(guò)固定軸Ⅰ連接支臂Ⅱ,支臂Ⅱ連接主動(dòng)軸套Ⅲ,主動(dòng)軸套Ⅲ連接電機(jī)Ⅲ地輸出軸。
圖2 更換裝置結(jié)構(gòu)示意圖
同樣送出機(jī)構(gòu)的電磁鐵Ⅲ連接支臂Ⅲ,支臂Ⅲ通過(guò)固定軸Ⅱ連接支臂Ⅳ,支臂Ⅳ連接主動(dòng)軸套Ⅳ,主動(dòng)軸套Ⅳ連接電機(jī)Ⅳ地輸出軸。電機(jī)Ⅲ設(shè)置在收回箱的箱口,電機(jī)Ⅳ設(shè)置在出貨箱的箱口。機(jī)構(gòu)由電磁鐵接收電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng),電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路接收單片機(jī)的控制,單片機(jī)接收無(wú)線收發(fā)模塊的信號(hào),無(wú)線收發(fā)模塊接收無(wú)線收發(fā)模塊的信號(hào),單片機(jī)還控制直線電機(jī)機(jī)身的運(yùn)動(dòng)[4]。
電池的安裝中電磁鐵配合鐵塊吸合使用,使左側(cè)緊固殼與右側(cè)緊固殼連接更緊密,防止在汽車行駛過(guò)程中左側(cè)緊固殼與右側(cè)緊固殼打開(kāi)。
在電池更換過(guò)程中,電磁鐵Ⅰ配合鐵塊可以遠(yuǎn)程控制,完成自主更換外接電池的目的。更換裝置分為回收使用過(guò)的電池與裝入新的電池兩個(gè)步驟,兩步驟的結(jié)構(gòu)相同,順序不同,更換支臂的方向即可實(shí)現(xiàn)反方向更換電池。
設(shè)計(jì)的新能源電池動(dòng)力汽車外接電池更換裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便,可采用自動(dòng)控制,節(jié)省了人力、物力資源,電池裝卸機(jī)構(gòu)自行拆裝,以達(dá)到給車輛增加續(xù)航能力的目的。對(duì)新能源汽車的推廣使用具有重要意義。