船用集装箱电池平台的输送系统及其操作方法与流程

1.本发明涉及船用箱式电池平台输送技术领域，具体为一种船用集装箱电池平台输送系统及其操作方法。


背景技术：

2.伴随着世界范围内的能源紧缺及环保要求，环保节能的集装箱电池平台已成为船舶动力领域的发展方向。但采用电动拖头输送集装箱电池过程中，还存在一定限制，包括现有车辆与电池平台连接结构柔性不足，自动化程度不高，不能满足船用码头空间场地狭窄、掉头困难等问题，影响拖头的使用效率。
3.为解决上述技术问题，现有技术提出了为电动车辆更换电池的方案。在更换电池的方案中，存在如下几个突出问题。申请号为cn201920721103.5、名称为：一种用于连接铁路车辆的车钩中的连接器的中国专利申请中提出采用车钩连接，车钩作为车辆的关键部件，其对车辆的动力学性能和运行品质有着重要的影响。但是车钩是刚性连接，缓冲性能很差。也有的车钩具有缓冲结构，但在刚度调节方面较单一，缺少变刚度，难以满足车辆在大载荷下，以较小的刚度启动具备良好的缓冲性能。申请号为cn201710300002.6、名称为：移动更换电池的方法和装置的中国专利申请中提出一种航母式移动更换电池车，其有助于提升换电服务效率，但是该专利没有给出快速连接结构和快速固定结构。综上所述，最终归纳存在如下问题：1)传统车钩连接，在连接具有驾驶室的前部车体和具有载货台等的后部车体的连接车辆中，柔性不足，缓冲性能差，刚度调节方面较单一；2)人工操作，费时费力，不能实现车头与电池平台自动、快速连接和固定。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：提供一种自动化程度高的船用集装箱电池平台输送系统。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种电池平台输送系统包括电动拖头、连接装置、电池平台、传感组件和控制系统；电动拖头与电池平台通过连接装置实现自动连接和分离；
6.电动拖头后部固定安装有控制系统、电动拖头后上方端部设有摄像头、电动拖头后下方端部设有与连接装置连接的机械接口，摄像头用于协助电动拖头和电池平台进行对接；连接装置的一端与电动拖头后下方端部的机械接口连接，连接装置的另一端与电池平台前部下方端部的机械接口连接，连接装置具有使电动拖头与电池平台快速接入、锁紧和脱离的作用；电池平台包括电池箱及组件和定位承载板，定位承载板用于电池箱及组件的放置定位和承载性；控制系统设有分析计算模块、交互模块和显示设备，用于电动拖头和电池平台的自动、快速接入、锁紧和脱离过程控制和信息显示；
7.所述连接装置包括与电动拖头后下方端部的机械接口连接的接入组件和与电池平台前部下方端部的机械接口连接的锁紧组件；
8.接入组件包括与电动拖头后下方端部的机械接口连接的接入本体，接入本体中设有上部开口的弹性体仓，锁定销与弹性体上部固定连接，弹性体下部与设置在接入本体的弹性体仓底部固定连接，锁定销位于远离电动拖头的侧面为斜面且从上往下向远离电动拖头方向倾斜；
9.压销块活动设于弹性体仓中锁定销远离电动拖头的一侧，压销块正对电动拖头的侧面为与锁定销远离电动拖头的侧面相同斜度的斜面；电推缸设有固定行程，电推缸215带动压销块向锁定销移动将锁定销压下，从而用于接入组件和锁紧组件分离；
10.锁紧组件包括转动设置在定位承载板上的锁紧本体，锁紧本体上设有侧向开口以容置接入组件的接入本体的接插槽，锁紧本体上在接插槽槽口处活动设有阻隔板以及驱动阻隔板挡住或避开接插槽槽口的电推缸；锁紧本体上在接插槽上方设有与接插槽贯通并与锁紧销相配合的锁紧槽；
11.传感器组件包括通过信号线与控制系统相连的压力传感器、位置传感器，压力传感器设置于锁紧槽顶部，位置传感器设于压销块伸出位置处。
12.作为一种优选的方案，记实施电动拖头与电池平台连接时电动拖头通过连接装置施加给电池平台的水平作用力为f，锁定销连接的弹性体可被压缩量为h，锁定销倾斜面与水平方向的夹角为β；电动拖头与电池平台接插过程中水平作用力为f需满足以下合集：
[0013][0014]
其中，fp为导向柱上滚动体的滚动阻力，f为导向柱上滚动体滚动阻力系数，w为电池平台的总重量；k为弹性体弹性刚度，fμ为压销块与锁定销斜面的摩擦力。
[0015]
作为一种优选的方案，所述锁紧组件的锁紧本体上固定设有一对水平导轨，水平导轨上活动设有拉出后对接入组件的接入本体进行导向的导向柱，导向柱内侧面设有滚珠导向滑槽，滚珠导向滑槽内嵌若干滚动体。
[0016]
作为一种优选的方案，所述接入组件的接入本体的两侧分别设有与滚动体相配合的滚珠导向滑槽。
[0017]
作为一种优选的方案，所述传感器组件还包括通过信号线与控制系统相连的触觉传感器，触觉传感器设置于一个导向柱端部内侧。
[0018]
作为一种优选的方案，所述接入组件的接入本体上设有水平设置的导向槽，压销块通过其上设置的连接件活动卡接导向槽中。
[0019]
作为一种优选的方案，所述定位承载板的上设有竖向布置的转轴，所述锁紧组件的锁紧本体活动套设在转轴上，定位承载板的上设有上下贯通的圆弧形导槽，且圆弧形导槽的圆心与设置在锁紧组件的锁紧本体上的转轴中心一致，旋转导向件位于锁紧组件的锁紧本体上，旋转导向件的上部伸入圆弧形导槽中。
[0020]
本发明所要解决的另一个技术问题是：提供一种上述船用集装箱电池平台输送系统的操作方法。
[0021]
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种船用集装箱电池平台输送系统的操作方法，包括如下步骤：
[0022]
步骤一：电动拖头与电池平台快速接入
[0023]
s1：接入准备，拉出导向柱；启动电推缸，提升阻隔板，启动电动拖头；
[0024]
s2：接入操作，使接入组件缓慢接近电池平台上的锁紧组件，并通过摄像头进行对齐定位；
[0025]
s3：当触觉传感器发出定位准确信号时，继续操作电动拖头，使接入组件沿导向柱通过接插槽逐渐移近锁紧槽；
[0026]
s4：当控制系统接受到锁定销触发的压力传感器的接入信号时，停止接入操作；
[0027]
s5：操作电动拖头，拖动电池平台至目的地；
[0028]
s6：卸下电池箱及组件；
[0029]
步骤二：电动拖头与电池平台快速分离
[0030]
step1：启动电推缸，到达指定行程；
[0031]
step2：控制系统接收到压销块触发的位置传感器信号，电推缸停止运动；
[0032]
step3：操作电动拖头移出接入组件；
[0033]
step4：当控制系统接受到触觉传感器信号时，接入组件与锁紧组件分离，即电动拖头与电池平台快速分离；
[0034]
step5：控制电推缸，放下阻隔板，收回导向柱；
[0035]
步骤三：将电动拖头放置在指定位置，关闭电源；
[0036]
步骤四：结束。
[0037]
本发明的有益效果是：
[0038]
本系统使得电动拖头与电池平台快速连接装置，定位精度高、连接效率高，缓冲性能好，刚度调节方便，降低了加工难度且保证运输过程的稳定性；
[0039]
本系统采用自动接入、定位、锁紧于一体的电动拖头与电池平台快速连接装置，柔性高，可以同时做到电动拖头与电池平台快速连接和固定；且通过传感组件给与信息提示和操作约束，提高系统工作可靠性和安全性；
[0040]
本系统由于连接装置分为接入组件和锁紧组件两部分结构，分别安装在电动拖头与电池平台上，保证电动拖头和电池平台两者的一对多关系，满足电池平台使用、维护要求，同时使用和维护降低成本。
附图说明
[0041]
图1为本发明组成图；
[0042]
图2位本发明布置示意图；
[0043]
图3为本发明连接装置结构组成图；
[0044]
图4是本发明接入组件中锁定销的剖视图；
[0045]
图5是本发明接入组件中定位承载板部分的俯视图；
[0046]
图6是本发明接入组件锁紧状态的示意图(局部)；
[0047]
图7是本发明输送系统操作方法流程图。
[0048]
图中：100-电动拖头、200-连接装置、300-电池平台、400-传感组件和500-控制系统；11-摄像头；21-接入组件、22-锁紧组件；31-电池箱及组件、32-定位承载板；41-触觉传感器、42-压力传感器、43-位置传感器；
[0049]
211-锁定销、212-弹性体、213-弹性体仓、214-压销块、215-电推缸；221-机械接口、222-导轨、223-阻隔板、224-电推缸、225-接插槽、226-锁紧槽、227-旋转导向件、228-转轴。
具体实施方式
[0050]
下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。
[0051]
如图1-6所示，一种电池平台输送系统包括电动拖头100、连接装置200、电池平台300、传感组件400和控制系统500；电动拖头100与电池平台300通过连接装置200实现自动连接和分离；
[0052]
电动拖头100后部固定安装有控制系统500、电动拖头100后上方端部设有摄像头11、电动拖头100后下方端部设有与连接装置200连接的机械接口，摄像头11用于协助电动拖头和电池平台进行对接；连接装置200的一端与电动拖头100后下方端部的机械接口连接，连接装置200的另一端与电池平台300前部下方端部的机械接口连接，连接装置200具有使电动拖头100与电池平台300快速接入、锁紧和脱离的作用；电池平台300包括电池箱及组件31和定位承载板32，定位承载板32用于电池箱及组件31的放置定位和承载性；控制系统500设有分析计算模块、交互模块和显示设备，用于电动拖头100和电池平台300的自动、快速接入、锁紧和脱离过程控制和信息显示；
[0053]
所述连接装置200包括与电动拖头100后下方端部的机械接口连接的接入组件21和与电池平台300前部下方端部的机械接口连接的锁紧组件22；
[0054]
接入组件21包括与电动拖头100后下方端部的机械接口连接的接入本体，接入本体中设有上部开口的弹性体仓213，锁定销211与弹性体212上部固定连接，弹性体212下部与设置在接入本体的弹性体仓213底部固定连接，锁定销211位于远离电动拖头100的侧面为斜面且从上往下向远离电动拖头100方向倾斜；
[0055]
压销块214活动设于弹性体仓213中锁定销远离电动拖头100的一侧，压销块214正对电动拖头100的侧面为与锁定销211远离电动拖头100的侧面相同斜度的斜面；电推缸215设有固定行程，电推缸215带动压销块214向锁定销移动将锁定销214压下，从而用于接入组件和锁紧组件分离；
[0056]
锁紧组件22包括转动设置在定位承载板32上的锁紧本体，所述定位承载板32的上设有竖向布置的转轴228，所述锁紧组件的锁紧本体活动套设在转轴228上，定位承载板32的上设有上下贯通的圆弧形导槽，且圆弧形导槽的圆心与设置在锁紧组件的锁紧本体上的转轴228中心一致，旋转导向件227位于锁紧组件的锁紧本体上，旋转导向件227的上部伸入圆弧形导槽中。既使接入组件21与锁紧组件22的中心有一定的偏移量，也能保证接入操作的顺利实现。
[0057]
锁紧本体上设有侧向开口以容置接入组件的接入本体的接插槽225，锁紧本体上在接插槽225槽口处活动设有阻隔板223以及驱动阻隔板223挡住或避开接插槽225槽口的电推缸224；锁紧本体上在接插槽225上方设有与接插槽225贯通并与锁紧销相配合的锁紧槽226；阻隔板223用于保护接插槽225和锁紧槽226，电推缸224用于接入组件21接入时提起阻隔板223，防止阻隔板阻碍连接装置02的接入操作。
[0058]
锁紧组件的锁紧本体上固定设有一对水平导轨222，水平导轨上活动设有拉出后
对接入组件21的接入本体进行导向的导向柱221，导向柱221内侧面设有滚珠导向滑槽，滚珠导向滑槽内嵌若干滚动体。非工作状态时收起导向柱221。所述接入组件21的接入本体的两侧分别设有与滚动体相配合的滚珠导向滑槽。接入组件21的接入本体上设有水平设置的导向槽，压销块214通过其上设置的连接件活动卡接导向槽中。
[0059]
传感器组件400包括通过信号线与控制系统500相连的触觉传感器41、压力传感器42、位置传感器43，触觉传感器41设置于一个导向柱221端部内侧、压力传感器42设置于锁紧槽226顶部、位置传感器43设于压销块214伸出位置处。
[0060]
记实施电动拖头100与电池平台300连接时电动拖头通过连接装置200施加给电池平台的水平作用力为f，锁定销211连接的弹性体212可被压缩量为h，锁定销倾斜面与水平方向的夹角为β；电动拖头100与电池平台300接插过程中水平作用力为f需满足以下合集：
[0061][0062]
其中，fp为导向柱221上滚动体的滚动阻力，f为导向柱221上滚动体滚动阻力系数，w为电池平台的总重量；k为弹性体弹性刚度；fμ为压销块与锁定销斜面的摩擦力。
[0063]
当需要接入组件21与锁紧组件22接入时，电动拖头100后退，操作人员利用电动拖头后上方端部安装的摄像头11进行粗定位，再利用接触觉传感器41进行精确接入定位；接入过程中，当接入组件的锁定销211到达锁紧槽226位置时，锁定销在弹性体的作用下，进入锁紧槽，控制系统500接受到压力传感器42发出锁紧信号，实现接入组件与锁紧组件锁紧；
[0064]
当需要接入组件21与锁紧组件22脱离时，压销块在电推缸215作用下，给施锁定销加一定的力，同样使得锁定销可以克服弹性体的力实现向下运动，当控制系统500接受到压力传感器42发出分/脱离信号时，表面实现了接入组件21与锁紧组件22的分离；
[0065]
接入组件21与锁紧组件22的接入和分离，都可以通过压力传感器42的信号进行判断。
[0066]
电推缸215的行程l为：l＝h/sin(β)；
[0067]
如图7所示，一种上述船用集装箱电池平台输送系统的操作方法，包括如下步骤：
[0068]
步骤一：电动拖头与电池平台快速接入
[0069]
s1：接入准备，拉出导向柱221；启动电推缸224，提升阻隔板223，启动电动拖头100；
[0070]
s2：接入操作，使接入组件21缓慢接近电池平台300上的锁紧组件200，并通过摄像头11进行对齐定位；
[0071]
s3：当触觉传感器41发出定位准确信号时，继续操作电动拖头，使接入组件沿导向柱221通过接插槽225逐渐移近锁紧槽226；
[0072]
s4：当控制系统500接受到锁定销211触发的压力传感器42的接入信号时，停止接入操作；
[0073]
s5：操作电动拖头，拖动电池平台至目的地；
[0074]
s6：卸下电池箱及组件31；
[0075]
步骤二：电动拖头与电池平台快速分离
[0076]
step1：启动电推缸215，到达指定行程；
[0077]
step2：控制系统500接收到压销块214触发的位置传感器43信号，电推缸215停止运动；
[0078]
step3：操作电动拖头移出接入组件；
[0079]
step4：当控制系统接受到触觉传感器41信号时，接入组件与锁紧组件分离，即电动拖头与电池平台快速分离；
[0080]
step5：控制电推缸224，放下阻隔板223，收回导向柱221；
[0081]
步骤三：将电动拖头放置在指定位置，关闭电源；
[0082]
步骤四：结束。
[0083]
上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种电池平台输送系统，其特征在于：包括电动拖头、连接装置、电池平台、传感组件和控制系统；电动拖头与电池平台通过连接装置实现自动连接和分离；电动拖头后部固定安装有控制系统、电动拖头后上方端部设有摄像头、电动拖头后下方端部设有与连接装置连接的机械接口，摄像头用于协助电动拖头和电池平台进行对接；连接装置的一端与电动拖头后下方端部的机械接口连接，连接装置的另一端与电池平台前部下方端部的机械接口连接，连接装置具有使电动拖头与电池平台快速接入、锁紧和脱离的作用；电池平台包括电池箱及组件和定位承载板，定位承载板用于电池箱及组件的放置定位和承载性；控制系统设有分析计算模块、交互模块和显示设备，用于电动拖头和电池平台的自动、快速接入、锁紧和脱离过程控制和信息显示；所述连接装置包括与电动拖头后下方端部的机械接口连接的接入组件和与电池平台前部下方端部的机械接口连接的锁紧组件；接入组件包括与电动拖头后下方端部的机械接口连接的接入本体，接入本体中设有上部开口的弹性体仓，锁定销与弹性体上部固定连接，弹性体下部与设置在接入本体的弹性体仓底部固定连接，锁定销位于远离电动拖头的侧面为斜面且从上往下向远离电动拖头方向倾斜；压销块活动设于弹性体仓中锁定销远离电动拖头的一侧，压销块正对电动拖头的侧面为与锁定销远离电动拖头的侧面相同斜度的斜面；电推缸设有固定行程，电推缸带动压销块向锁定销移动将锁定销压下，从而用于接入组件和锁紧组件分离；锁紧组件包括转动设置在定位承载板上的锁紧本体，锁紧本体上设有侧向开口以容置接入组件的接入本体的接插槽，锁紧本体上在接插槽槽口处活动设有阻隔板以及驱动阻隔板挡住或避开接插槽槽口的电推缸；锁紧本体上在接插槽上方设有与接插槽贯通并与锁紧销相配合的锁紧槽；传感器组件包括通过信号线与控制系统相连的压力传感器、位置传感器，压力传感器设置于锁紧槽顶部，位置传感器设于压销块伸出位置处。2.如权利要求1所述的一种电池平台输送系统，其特征在于：记实施电动拖头与电池平台连接时电动拖头通过连接装置施加给电池平台的水平作用力为f，锁定销连接的弹性体可被压缩量为h，锁定销倾斜面与水平方向的夹角为β；电动拖头与电池平台接插过程中水平作用力为f需满足以下合集：其中，fp为导向柱上滚动体的滚动阻力，f为导向柱上滚动体滚动阻力系数，w为电池平台的总重量；k为弹性体弹性刚度；fμ为压销块与锁定销斜面的摩擦力。3.如权利要求1所述的一种电池平台输送系统，其特征在于：所述锁紧组件的锁紧本体上固定设有一对水平导轨，水平导轨上活动设有拉出后对接入组件的接入本体进行导向的导向柱，导向柱内侧面设有滚珠导向滑槽，滚珠导向滑槽内嵌若干滚动体。4.如权利要求3所述的一种电池平台输送系统，其特征在于：所述接入组件的接入本体的两侧分别设有与滚动体相配合的滚珠导向滑槽。
5.如权利要求1所述的一种电池平台输送系统，其特征在于：传感器组件还包括通过信号线与控制系统相连的触觉传感器，触觉传感器设置于一个导向柱端部内侧。6.如权利要求1所述的一种电池平台输送系统，其特征在于：所述接入组件的接入本体上设有水平设置的导向槽，所述压销块通过其上设置的连接件活动卡接导向槽中。7.如权利要求1所述的一种电池平台输送系统，其特征在于：所述定位承载板的上设有竖向布置的转轴，所述锁紧组件的锁紧本体活动套设在转轴上，定位承载板的上设有上下贯通的圆弧形导槽，且圆弧形导槽的圆心与设置在锁紧组件的锁紧本体上的转轴中心一致，旋转导向件位于锁紧组件的锁紧本体上，旋转导向件的上部伸入圆弧形导槽中。8.一种如权利要求1-7中任一项所述船用集装箱电池平台输送系统的操作方法，包括如下步骤：步骤一：电动拖头与电池平台快速接入s1：接入准备，拉出导向柱；启动电推缸，提升阻隔板，启动电动拖头；s2：接入操作，使接入组件缓慢接近电池平台上的锁紧组件，并通过摄像头进行对齐定位；s3：当触觉传感器发出定位准确信号时，继续操作电动拖头，使接入组件沿导向柱通过接插槽逐渐移近锁紧槽；s4：当控制系统接受到锁定销触发的压力传感器的接入信号时，停止接入操作；s5：操作电动拖头，拖动电池平台至目的地；s6：卸下电池箱及组件；步骤二：电动拖头与电池平台快速分离step1：启动电推缸，到达指定行程；step2：控制系统接收到压销块触发的位置传感器信号，电推缸停止运动；step3：操作电动拖头移出接入组件；step4：当控制系统接受到触觉传感器信号时，接入组件与锁紧组件分离，即电动拖头与电池平台快速分离；step5：控制电推缸，放下阻隔板，收回导向柱；步骤三：将电动拖头放置在指定位置，关闭电源；步骤四：结束。

技术总结
本发明公开了一种电池平台输送系统及其操作方法。输送系统包括电动拖头、连接装置、电池平台、传感组件和控制系统；电动拖头与电池平台通过连接装置实现自动连接和分离；电动拖头后部固定安装有控制系统、电动拖头后上方端部设有摄像头、电动拖头后下方端部设有与连接装置连接的机械接口，摄像头用于协助电动拖头和电池平台进行对接；连接装置的一端与电动拖头后下方端部的机械接口连接，连接装置的另一端与电池平台前部下方端部的机械接口连接，连接装置具有使电动拖头与电池平台快速接入、锁紧和脱离的作用；所述连接装置包括与电动拖头后下方端部的机械接口连接的接入组件和与电池平台前部下方端部的机械接口连接的锁紧组件。件。件。


技术研发人员：乌云翔 丁明明 邵诗逸 岳凡 郭伟 王亚荣 刘顺
受保护的技术使用者：国电投粤通启源芯动力科技有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/9/7