汽車動力電池更換裝置設計＊

應在倫，巨勇智，孫樂昌，李俊穎，高凱

（齊齊哈爾大學機電工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

前言

當前新能源電池動力汽車和相關產業發展十分迅速，作為新能源汽車的關鍵核心部件，動力電池續航能力幾乎是一輛新能源車的價值體現[1]。近年來雖然更換電池價格有所下降，但相比新能源汽車的售價，依舊會讓消費者產生“換電池不如換新車”的感慨，因此，動力蓄電池回收利用尚屬新興領域，目前處于起步階段[2]。這樣電池的續航能力就體現出它的重要性，尤其對于長途出行和部分新能源充電樁覆蓋密度不足的地區，純電新能源車輛就有半路拋錨地風險[3]。在沒有充電裝置，或者充電時間不允許的情況下，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題，設計一電池自動更換裝置。

1 外接電池安裝結構

電池安裝在汽車的頂部，如圖1所示，主要由直線導軌、電機機身、電磁鐵托盤、聯軸器、緊固殼、連接軸等組成。汽車車頂設置直線滑軌，直線滑軌上有滑動直線電機機身，機身上分別設置電磁鐵托盤，電磁鐵托盤吸和鐵片，鐵片在外接電池上。直線電機機身上設置電機托，電機托托置電機，電機地輸出軸通過聯軸器連接左側緊固殼，左側緊固殼的上頂面開有凹槽，凹槽內裝入電磁鐵。

和上述對稱的另一側直線電機機身上也設置電機托電機托上放置電機，電機地輸出軸通過聯軸器連接右側緊固殼，右側緊固殼的上頂面通過連接軸連接鎖緊塊，鎖緊塊20的底面開有凹槽，凹槽內裝入彈簧，彈簧連接鐵塊，鐵塊配合電磁鐵左側使用，左側緊固殼與右側緊固殼之間緊固外接電池，外接電池的首端與尾端分別設置鐵片，鐵片和夾緊殼電磁鐵吸合。

圖1 外接電池結構示意圖

2 更換裝置機構

更換機構如圖2所示，分設電箱收回和電池送出兩部分，兩部分對稱。設計有電機、主動軸套、支臂、固定軸、電磁鐵、回收箱、出貨箱等。收回機構的電磁鐵Ⅱ連接支臂Ⅰ，支臂Ⅰ通過固定軸Ⅰ連接支臂Ⅱ，支臂Ⅱ連接主動軸套Ⅲ，主動軸套Ⅲ連接電機Ⅲ地輸出軸。

圖2 更換裝置結構示意圖

同樣送出機構的電磁鐵Ⅲ連接支臂Ⅲ，支臂Ⅲ通過固定軸Ⅱ連接支臂Ⅳ，支臂Ⅳ連接主動軸套Ⅳ，主動軸套Ⅳ連接電機Ⅳ地輸出軸。電機Ⅲ設置在收回箱的箱口，電機Ⅳ設置在出貨箱的箱口。機構由電磁鐵接收電磁鐵驅動電路的驅動，電磁鐵驅動電路接收單片機的控制，單片機接收無線收發模塊的信號，無線收發模塊接收無線收發模塊的信號，單片機還控制直線電機機身的運動[4]。

3 主要工作過程

電池的安裝中電磁鐵配合鐵塊吸合使用，使左側緊固殼與右側緊固殼連接更緊密，防止在汽車行駛過程中左側緊固殼與右側緊固殼打開。

在電池更換過程中，電磁鐵Ⅰ配合鐵塊可以遠程控制，完成自主更換外接電池的目的。更換裝置分為回收使用過的電池與裝入新的電池兩個步驟，兩步驟的結構相同，順序不同，更換支臂的方向即可實現反方向更換電池。

4 結語

設計的新能源電池動力汽車外接電池更換裝置結構簡單、操作方便，可采用自動控制，節省了人力、物力資源，電池裝卸機構自行拆裝，以達到給車輛增加續航能力的目的。對新能源汽車的推廣使用具有重要意義。