换电设备的制作方法

1.本发明涉及换电机构领域，具体而言，涉及一种换电设备。


背景技术：

2.现有的换电机构，大多采用单仓方式，在更换电池时，由于换电机构只能存放一个电池，需要先将亏电电池或满电电池移动至其他地方，再进行更换，操作麻烦，移动距离长，花费时间长，导致换电效率低。


技术实现要素：

3.本发明的目的包括，例如，提供了一种换电设备，其能够缩短换电时间，提高换电效率，操作更加快捷、方便。
4.本发明的实施例可以这样实现：
5.第一方面，本发明提供一种换电设备，包括换电室和与所述换电室连接的第一移动机构；
6.所述换电室内设有第一电池仓、第二电池仓、抓取机构和第二移动机构，所述第一电池仓和所述第二电池仓用于缓存电池，所述抓取机构用于将电池移入或移出所述第一电池仓或所述第二电池仓中；所述第二移动机构用于带动所述电池在所述第一电池仓和所述第二电池仓之间进行移动；
7.所述第一移动机构用于将所述第一电池仓或所述第二电池仓所处位置与需要换电的位置进行对准。
8.在可选的实施方式中，所述抓取机构包括伸缩货叉、升降单元和抓取单元，所述升降单元与所述伸缩货叉连接，所述抓取单元设置在所述伸缩货叉上，所述电池能够被所述抓取单元抓取或解除抓取；所述第二移动机构与所述升降单元连接，所述第二移动机构用于带动所述抓取机构在所述第一电池仓和所述第二电池仓之间进行移动，所述电池能够被所述抓取机构沿着所述伸缩货叉伸缩的方向进行移动。
9.在可选的实施方式中，所述升降单元包括第一驱动件、减速器和第一传动件，所述第一驱动件与所述减速器连接，所述减速器与所述第一传动件连接，所述第一传动件与所述伸缩货叉连接，以带动所述伸缩货叉进行升降移动。
10.在可选的实施方式中，所述第二移动机构包括相互连接的第二驱动件和第二传动件，所述第二传动件与所述抓取机构连接，所述电池能够被所述第二移动机构沿着所述第二传动件的传动方向进行移动；且使得处于所述第一电池仓位置的所述电池移动至所述第二电池仓，或使得将处于所述第二电池仓位置的所述电池移动至所述第一电池仓。
11.在可选的实施方式中，所述第二传动件包括第一丝杆传动组件，所述第一丝杆传动组件设于所述换电室的顶部，所述第二驱动件与所述第一丝杆传动组件连接，所述抓取机构与所述第一丝杆传动组件连接。
12.在可选的实施方式中，所述第一移动机构包括轨道和设于所述轨道内的第一滚
轮，所述第一滚轮连接在所述换电室的底部。
13.在可选的实施方式中，还包括角度调整机构，所述角度调整机构包括固定轴、第四驱动件和第四传动件，所述第四驱动件与所述第四传动件连接，所述换电室的一侧与所述固定轴转动连接，另一侧与所述第四传动件连接。
14.在可选的实施方式中，所述第四驱动件包括驱动电机，所述第四传动件包括丝杆组件，所述驱动电机和所述丝杆组件连接，所述丝杆组件与所述换电室连接；所述驱动电机和所述丝杆组件设于所述换电室远离所述固定轴的一侧。
15.在可选的实施方式中，所述角度调整机构还包括第二滚轮，所述第二滚轮设于所述换电室的底部。
16.本发明实施例的有益效果包括：
17.本发明实施例提供的换电设备，通过在换电室内设置第一电池仓和第二电池仓，能够同时存放满电电池和亏电电池。在车辆需要更换电池的时候，可将车辆上原有的亏电电池移入第二电池仓中，再将第一电池仓内的满电电池移入车辆中，完成车辆的换电，整个换电操作过程中，换电移动距离相对较短，换电时间短，换电效率高，操作快捷、方便。并且设有第一移动机构和第二移动机构，移动效率高，有利于提高换电效率。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
19.图1为本发明实施例提供的换电设备的第一种结构的第一视角的示意图；
20.图2为本发明实施例提供的换电设备的第一种结构的第二视角的示意图；
21.图3为本发明实施例提供的换电设备的第一种应用场景结构示意图；
22.图4为本发明实施例提供的换电设备的第二种应用场景结构示意图。
23.图标：100-换电设备；110-换电室；111-第一电池仓；113-第二电池仓；115-电池；120-第一移动机构；121-第一滚轮；123-轨道；125-移动底板；130-第一丝杆传动组件；131-第一丝杆；133-第一螺母；140-抓取机构；141-机架；150-升降单元；151-第一驱动件；153-减速器；155-第一传动件；160-伸缩货叉；161-一级轴杆；163-二级轴杆；170-抓取单元；180-角度调整机构；181-固定轴；183-第四驱动件；184-第四传动件；185-第二滚轮；200-换电车辆；210-车辆换电位；300-充电平台。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
30.请参考图1和图2，本实施例提供了一种换电设备100，包括换电室110和与换电室110连接的第一移动机构120；换电室110内设有第一电池仓111、第二电池仓113、抓取机构140和第二移动机构，第一电池仓111和第二电池仓113用于缓存电池115，抓取机构140用于将电池115移入或移出第一电池仓111或第二电池仓113中；第二移动机构用于带动电池115在第一电池仓111和第二电池仓113之间进行移动；第一移动机构120用于将第一电池仓111或第二电池仓113所处位置与需要换电的位置进行对准。通过在换电室110内设置第一电池仓111和第二电池仓113，可以至少存放两个电池115，因此可以在第一电池仓111中预先存放满电电池115；在车辆需要换电时，将车辆中的亏电电池115放入第二电池仓113中，再将第一电池仓111中的满电电池115移入换电车辆200中。这样，可以减少换电时取用满电电池115的时间以及缩短存放亏电电池115的时间，有效缩短换电时间，提高换电效率。并且在换电室110内设有第二移动机构，便于将电池115在第一电池仓111和第二电池仓113之间移动。设置的第一移动机构120便于整体移动换电室110，以使第一电池仓111或第二电池仓113所处位置与需要换电的位置进行对准，提高移动效率，进而有利于提高换电效率。
31.需要说明的是，第一电池仓111和第二电池仓113可以相互连通，也可以相对独立，这里不作具体限定，本实施例中，第一电池仓111和第二电池仓113相互连通，在第一电池仓111和第二电池仓113的底部分别设有限位件(图未示)，用于固定电池115的位置，使得电池115放置得更加稳定，避免在换电室110移动过程中出现电池115的晃动、倾斜或倾倒等，提高安全性。可选地，该限位件可以是在换电室110底部开设的限位槽，限位槽的形状尺寸与电池115的形状尺寸相适应；或者，该限位件可以是凸设在换电室110底部的挡块，以起到对电池115的限位作用。
32.本实施方式中，抓取机构140包括伸缩货叉160、升降单元150和抓取单元170，升降单元150与伸缩货叉160连接，带动伸缩货叉160进行升降运动。抓取单元170设置在伸缩货叉160上，电池115能够被抓取单元170抓取或解除抓取；第二移动机构与升降单元150连接，第二移动机构用于带动抓取机构140在第一电池仓111和第二电池仓113之间进行移动，电池115能够被抓取机构140抓取并沿着伸缩货叉160伸缩的方向进行移动。
33.可选的，升降单元150包括第一驱动件151、减速器153和第一传动件155，第一驱动件151与减速器153连接，减速器153与第一传动件155连接，第一传动件155与伸缩货叉160连接，以带动伸缩货叉160进行升降移动。本实施例中，第一驱动件151采用第一电机，第一
传动件155采用丝杆和螺母的传动结构，第一电机与减速器153连接，减速器153与丝杆连接，丝杆和螺母配合，螺母安装在伸缩货叉160上，这样，第一电机启动，动力从减速器153传递到丝杆上，带动丝杆转动，进而带动螺母和伸缩货叉160移动。丝杆沿竖直方向布设，则可带动伸缩货叉160沿竖直方向移动，即实现伸缩货叉160的升降运动。可选地，为了保持伸缩货叉160移动的平稳性，第一电机包括两个，减速器153包括两个，丝杆包括两个，两个第一电机背靠背设置，分别驱动两个减速器153运动，两个丝杆设置在伸缩货叉160的两侧，使得伸缩货叉160受力更加均匀，移动更加平稳。可选地，还可以在换电室110内设置导轨，伸缩货叉160可移动地安装在导轨中，在第一电机的驱动下，伸缩货叉160沿导轨滑动实现升降运动，可进一步提高升降的平稳性，且可确保沿直线移动的准确度，提高移动效率。在其它可选的实施方式中，若电池115的质量分布均匀，也可以采用一个第一电机、一个减速器153、一个丝杆和螺母，以带动伸缩货叉160实现升降运动，若采用一个丝杆，丝杆可连接在伸缩货叉160的中间部位。第一传动件155也可以采用齿轮齿条组件、伸缩气缸、液压油缸或曲柄滑块组件等，这里不做具体限定。
34.可选的，伸缩货叉160包括动力源、传动结构、一级轴杆161和二级轴杆163，动力源与传动结构连接，传动结构分别与一级轴杆161和二级轴杆163连接，以带动一级轴杆161和二级轴杆163进行伸缩运动，所述伸缩货叉160可朝向车载底座方向进行伸缩，也可向充电平台300的方向进行伸缩。其中，一级伸缩杆与升降单元150连接，即一级伸缩杆与第一传动件155连接。动力源包括但不限于为驱动电机或动力马达等，传动结构包括但不限于为齿轮传动组件、齿轮齿条传动组件或带轮传动组件等。应当理解，伸缩货叉160可以根据实际需要移动的距离，设置为仅包括一级轴杆161的一级伸缩结构，或为包括一级轴杆161和二级轴杆163的二级伸缩结构，或为三级伸缩结构或更多级伸缩结构，这里不做具体限定。本实施例中，伸缩货叉160的数量包括两个，两个间隔设置，且分别与升降单元150连接，设置两个伸缩货叉160可以确保电池115移动更加平稳，结构可靠，操作安全性更高。
35.抓取单元170设置在二级轴杆163上，抓取单元170包括抓取部，抓取部用于与电池115连接。本实施例中，抓取部采用挂钩，挂钩用于与电池115上的拾取部连接。挂钩设置在伸缩货叉160的二级轴杆163上，电池115上的拾取部可以是类似挂耳的结构，挂钩与挂耳挂接，用于将电池115吊起并移动电池115至指定位置。可选地，挂钩的数量为两个，电池115上间隔设有两个适配的挂耳，可以保证电池115被顺利吊起并移动，提高移动的效率和安全稳定性。
36.可选的，第二移动机构包括相互连接的第二驱动件和第二传动件，第二传动件与抓取机构140连接，电池115能够被第二移动机构沿着第二传动件的传动方向进行移动；且使得处于第一电池仓111位置的电池115移动至第二电池仓113，或使得将处于第二电池仓113位置的电池115移动至第一电池仓111。本实施例中，第二传动件包括第一丝杆传动组件130，第一丝杆传动组件130设于换电室110的顶部，第二驱动件与第一丝杆传动组件130连接，抓取机构140与第一丝杆传动组件130连接。第二驱动件采用第二电机(图未示)，第一丝杆传动组件130包括第一丝杆131和第一螺母133，抓取机构140还包括机架141，升降单元150固定在机架141上，机架141与第一螺母133连接，第一螺母133与第一丝杆131啮合，第一丝杆131在第二电机的驱动下转动，可带动第一螺母133和抓取机构140沿第一丝杆131的轴向移动，实现抓取机构140在第一电池仓111和第二电池仓113之间移动，以便于带动电池
115在第一电池仓111和第二电池仓113之间移动。
37.可选的，第一移动机构120包括轨道123和设于轨道123内的第一滚轮121，第一滚轮121连接在换电室110的底部。轨道123可设置在地面上，第一滚轮121可在轨道123内移动，以带动换电室110整体移动，以使第一电池仓111或第二电池仓113所处位置与需要换电的位置进行对准。本实施例中，换电室110安装在移动底板125上，第一滚轮121安装在移动底板125远离换电室110的一侧。第一移动机构120可以实现换电室110的整体移动，能够将换电室110移动至靠近充电平台300的地方，使得充电平台300上的满电电池115与第一电池仓111的位置对应，以便伸缩货叉160直接伸向充电平台300上的满电电池115，将满电电池115移入第一电池仓111中；以及，能够将换电室110移动至靠近停车区的地方，以使得车辆上的亏电电池115与第二电池仓113的位置对应，以便伸缩货叉160直接伸向亏电电池115，将亏电电池115移出车辆并缩回存放入第二电池仓113中。
38.本实施例中，地面上轨道123的设置方向与第一丝杆131的轴线方向一致，伸缩货叉160的伸缩方向与第一丝杆131的轴线方向大致垂直，升降单元150可带动伸缩货叉160进行升降运动，这样可以实现伸缩货叉160以及电池115在空间的三维运动，移动效率高，有利于提高换电效率。
39.在可选的实施方式中，换电设备100还包括角度调整机构180，角度调整机构180与换电室110连接，用于调节换电室110的角度位置，从而微调换电过程中的伸缩货叉160的摆动角度，这样可以适用于车辆入位停车角度存在微小偏差时，该角度调整机构180可以实现摆角微调，起到纠偏校正的作用。可选地，角度调整机构180包括固定轴181、第四驱动件183和第四传动件184，第四驱动件183与第四传动件184连接，换电室110的一侧与固定轴181转动连接，另一侧与第四传动件184连接。第四驱动件183可以采用驱动电机或马达，第四传动件184包括丝杆组件，驱动电机和丝杆组件连接，丝杆组件与换电室110连接。可以理解，固定轴181设置在换电室110的一侧，驱动电机和丝杆组件设于换电室110的另一侧；驱动电机带动丝杆组件转动，从而带动换电室110绕固定轴181转动，实现换电室110整体的角度位置调整。
40.在可选的实施方式中，角度调整机构180还包括第二滚轮185，第二滚轮185设于换电室110的底部。本实施例中，第二滚轮185安装在换电室110底部且位于移动底板125上，第二滚轮185的设置能够使换电室110在绕固定轴181转动的过程中，转动更加顺畅，角度调节效率更高。
41.请参考图3和图4，可以理解，若停车区内车辆停放的位置与换电室110预设位置不一致，导致车辆换电位210与换电室110内电池115的位置不对应。比如两者的轴线不平行，如果在不平行的状态下换电，可能会导致伸缩货叉160拾取电池115或放置电池115比较困难，或定位不方便、定位有误差等；这种情况下角度调整机构180能够适当地调整换电室110的角度位置，以使换电室110内的电池115位置与车辆上的换电位置相对应，有利于电池115取放的定位精度，操作更加方便，且有利于提高换电效率。
42.本实施例中的换电设备100可应用在换电站中，换电站包括充电平台300、停车区和换电设备100，充电平台300用于为亏电电池115充电，并为换电设备100提供满电电池115。换电设备100设于停车区和充电平台300之间，可以减少伸缩货叉160取放电池115的移动距离，提高换电效率。
43.换电时，先通过第一移动机构120带动换电室110整体移动，使第一电池仓111与充电平台300上的满电电池115对准，抓取机构140在第二移动机构的作用下移动至第一电池仓111的上方，伸缩货叉160朝充电平台300一侧伸出，通过升降单元150使伸缩货叉160下降，使得伸缩货叉160上的抓取单元170与满电电池115连接，升降单元150使伸缩货叉160上升，吊起满电电池115，伸缩货叉160回缩至第一电池仓111的上方，升降单元150使伸缩货叉160下降将满电电池115存入第一电池仓111中。
44.通过第一移动机构120带动换电室110整体移动，使第二电池仓113与换电车辆200的车辆换电位210对准，抓取机构140在第二移动机构的作用下移动至第二电池仓113的上方，伸缩货叉160朝换电车辆200一侧伸出，通过升降单元150使伸缩货叉160下降，使得伸缩货叉160上的抓取单元170与换电车辆200中的亏电电池115连接，升降单元150使伸缩货叉160上升，吊起亏电电池115，伸缩货叉160回缩至第二电池仓113的上方，升降单元150使伸缩货叉160下降将亏电电池115存入第二电池仓113中。
45.通过第一移动机构120带动换电室110整体移动，使第一电池仓111与换电车辆200的车辆换电位210对准，抓取机构140在第二移动机构的作用下移动至第一电池仓111的上方，通过升降单元150使伸缩货叉160下降，使得伸缩货叉160上的抓取单元170与第一电池仓111中的满电电池115连接，升降单元150使伸缩货叉160上升，吊起满电电池115，伸缩货叉160朝换电车辆200一侧伸出，升降单元150使伸缩货叉160下降将满电电池115放入换电车辆200的换电位置，升降单元150使伸缩货叉160上升，伸缩货叉160回缩至第二电池仓113的上方，完成车辆换电。
46.类似地，伸缩货叉160还能在第一移动机构120、第二移动机构和升降单元150的协同作用下，将第二电池仓113中的亏电电池115移动至充电平台300上，以便于充电平台300对亏电电池115充电。容易理解，在对电池115进行放置时，包括但不限于将电池115放入换电车辆200、换电室110或充电平台300上的指定位置，若放置过程中存在定位误差均可通过角度调整机构180进行角度微调，以适应不同的应用场景。
47.综上所述，本发明实施例提供的换电设备100，具有以下几个方面的有益效果：
48.本发明实施例提供的换电设备100，通过在换电室110内设置第一电池仓111和第二电池仓113，能够同时存放满电电池115和亏电电池115。在车辆需要更换电池115的时候，可在第一电池仓111中预存满电电池115，再将车辆上原有的亏电电池115移入第二电池仓113中，再将第一电池仓111内的满电电池115移入换电车辆200中，完成车辆的换电，整个换电操作过程中，换电移动距离相对较短，移动效率高，换电时间短，换电效率高，操作快捷、方便。通过设置第一移动机构120能够快速调整第一电池仓111或第二电池仓113的位置，以使其与需要换电的位置对准；第二移动机构可以使电池115在第一电池仓111和第二电池仓113之间移动，或者带动抓取机构140在第一电池仓111和第二电池仓113之间移动，移动效率高，有利于提高换电效率。只需设置一个抓取机构140，结构更加简单，操作方便；并且设有角度调整机构180，可在换电过程中对存在定位误差的情况进行适时角度纠正，提高定位精度，保证换电过程的顺利进行。
49.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。