應(yīng)在倫，巨勇智，孫樂昌，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）

前言

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，尤其對于長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題，設(shè)計(jì)一電池自動(dòng)更換裝置。

1 外接電池安裝結(jié)構(gòu)

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)地輸出軸通過聯(lián)軸器連接左側(cè)緊固殼，左側(cè)緊固殼的上頂面開有凹槽，凹槽內(nèi)裝入電磁鐵。

和上述對稱的另一側(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)地輸出軸通過聯(lián)軸器連接右側(cè)緊固殼，右側(cè)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(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

2 更換裝置機(jī)構(gòu)

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)接收無線收發(fā)模塊的信號，無線收發(fā)模塊接收無線收發(fā)模塊的信號，單片機(jī)還控制直線電機(jī)機(jī)身的運(yùn)動(dòng)[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(cè)緊固殼與右側(cè)緊固殼連接更緊密，防止在汽車行駛過程中左側(cè)緊固殼與右側(cè)緊固殼打開。

在電池更換過程中，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。

4 結(jié)語

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。對新能源汽車的推廣使用具有重要意義。