换电设备和车载式移动换电系统的制作方法

1.本公开属于换电设备领域，尤其是一种换电设备和车载式移动换电系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本公开公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.现有的换电设备通过机械臂或者机械臂将电池箱从电池箱的底座或者充电架移动至待换电的车辆，或者将车辆上乏电的电池箱移动至底座或者充电架。由于电池箱的重量一般较大，在机械臂或者机械臂伸出移动电池箱的过程中，不可避免地会导致换电设备存在不同程度的朝向电池箱所在的一侧倾斜，影响机械臂与水平面之间的倾斜度，可能会导致机械臂不能准确地对接电池箱或者在移动电池箱过程中刮碰到其他部件，损坏设备。


技术实现要素：

4.鉴于以上内容，有必要提供一种换电设备和车载式移动换电系统，用于改善换电设备由于倾斜导致机械臂倾斜的技术缺陷。
5.本公开首先提供了一种换电设备，包括：
6.机架；
7.机械臂，连接于所述机架，用于相对所述机架沿水平方向运行以移动电池箱；
8.伸缩组件，包括伸缩件，所述伸缩件连接于所述机械臂，用于沿竖直方向牵引所述机械臂在竖直平面内转动以调整所述机械臂的倾斜度。
9.优选地，所述伸缩件连接于所述机械臂的端部，用于沿竖直方向牵引所述机械臂的端部升降以调整所述机械臂的倾斜度。
10.优选地，所述伸缩组件还包括第一横梁，所述伸缩件连接于所述第一横梁，所述机械臂一端连接于所述机架，另外一端连接于所述第一横梁，所述伸缩件通过所述第一横梁牵引所述机械臂升降以调整所述机械臂的倾斜度。
11.优选地，所述伸缩组件还包括第二横梁，所述第二横梁连接于所述伸缩件，所述机械臂的一端连接于所述第一横梁，另外一端连接于所述第二横梁，所述伸缩件驱动所述第一横梁和第二横梁至少之一沿竖直方向移动以调整所述第一横梁和第二横梁之间的高度差，进而调整所述机械臂的倾斜度。
12.优选地，所述机械臂的至少一端设有长孔，第一横梁和第二横梁至少之一嵌入所述长孔内，所述伸缩件转动地连接于所述第一横梁和第二横梁，在所述伸缩件牵引所述第一横梁和第二横梁至少之一沿竖直方向移动时，所述第一横梁或第二横梁沿所述长孔的长度方向相对所述机械臂移动以调整所述机械臂的倾斜度。
13.优选地，所述伸缩件包括液压缸、气缸、丝杠、齿条、链条机构中的一种或者多种组合。
14.优选地，所述机械臂包括固定块、伸缩机构和悬挂件，所述固定块连接于所述第一
横梁和第二横梁，所述伸缩机构连接于所述固定块以相对所述固定块伸缩，所述悬挂件连接于所述伸缩机构的悬出端以对接所述电池箱。
15.此外，本公开还提供了一种车载式移动换电系统，包括：
16.底盘，用于承载一个或者多个底座，所述底座用于承载电池箱；
17.所述的换电设备，所述换电设备设有所述底盘，用于移动所述电池箱，并且通过所述伸缩件调整所述机械臂的高度以调整所述机械臂在伸出时的倾斜度。
18.优选地，所述换电设备的机架沿所述底盘的长度方向移动地连接于所述底盘，在所述换电设备移动以对应于电池箱的位置后，所述机械臂沿所述底盘的宽度方向移动所述电池箱。
19.优选地，还包括车体，所述车体可拆卸地连接于所述底盘，用于牵引所述底盘移动。
20.相较于现有技术，上述的换电设备和车载式移动换电系统通过伸缩组件牵引机械臂沿竖直方向调整机械臂的高度，从而可以在换电设备由于倾斜而导致机械臂过度倾斜时补偿机械臂的高度，防止机械臂过度倾斜而无法对接电池箱或者在移动电池箱过程中刮碰其他部件，本方案尤其适合于车载式移动换电系统由于底盘轮胎等系统弹性较大的应用场合，通过调整机械臂的高度来调整机械臂的倾斜度至预设范围内。
附图说明
21.为了更清楚地说明具体实施方式，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施例，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的附图。
22.图1是车载式移动换电系统的结构示意图。
23.图2是机械臂在对接电池箱状态下的结构示意图。
24.图3是伸缩件与第一横梁的结构示意图。
25.图4是伸缩件的结构示意图。
26.主要元件符号说明
27.机架10机械臂20固定块21伸缩机构22悬挂件23伸缩组件30螺杆31电机311第一横梁32第二横梁33基座40牵引链条41滑块42
滑轨43底盘50电池箱60
28.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本公开。
具体实施方式
29.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本公开进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，所描述的实施方式仅仅是本公开一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本公开保护的范围。
30.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本公开。
31.在各实施例中，为了便于描述而非限制本公开，本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
32.图1是车载式移动换电系统在对接电池箱60状态下的结构示意图。如图1所示，车载式移动换电系统包括车体(图中未示出)、底盘50和换电设备。换电设备设置于底盘50上，电池箱60也可以与换电设备一起安装于底盘50。车体连接于底盘50，用于牵引底盘50移动。在需要为车辆换电时，车载式移动换电系统的车体牵引底盘50移动至对应于待换电车辆的位置，换电设备将车辆上乏电的电池箱60移动至底盘50上，然后将底盘50上满电的电池箱60更换至车辆上，实现换电功能。
33.在一些实施方式中，底盘50大体呈平板状结构，底部还可以设置车轮或者其他支撑部件。换电设备可移动地设置于底盘50上，例如可以通过滑块-滑轨结构、行走轮、支撑滚珠等结构移动地设置于底盘50，从而可以沿底盘50的长度方向移动。此外，底盘50上还可以沿长度方向配置多个用于支撑电池箱60的底座(图中未示出)，电池箱60可以被锁止于底座上，起到固定电池箱60的作用。在一些实施方式中，底座还可以水、电插头连接于电池箱60，用于获取电池箱60的状态信息，例如电量、温度等信息，或者也可以在底盘50插接外部电插头后，向位于底座的电池箱60进行充电。此外，在连接有水插头的情况下，也可以通过水插头为电池箱60进行散热，防止电池箱60温度过高。
34.在一些实施方式中，为了便于移动，该系统还可以车体，用于牵引底盘50移动。在实际应用中，由于底盘50需要停留较长时间，为此，可以将底盘50与车体之间采用可拆卸结构进行连接，例如可以通过卡接结构、锁扣结构等方式连接，从而可以通过车体牵引底盘50移动至目标地点为车辆更换电池箱60。
35.在实际应该过程中，由于电池箱60的重量较大，在侧移电池箱60的过程中，不可避免地导致换电设备的受力不均衡，存在整体倾斜的情况，严重的情况甚至会导致换电设备
倾覆。尤其是在车载式移动换电系统中，由于底盘50相对地面具有更大的弹性模量，导致换电设备在对接电池箱60后，整体上具有更大的倾斜角度，严重地影响了设备和系统的安全性。尤其是在放置电池箱60的过程中，电池箱60以倾斜角度对接底座，导致对接过程较为困难。本实施方式提供的换电设备可以通过转动机械臂来补偿整体设备的倾斜度，从而可以改善设备的受力状况，防止电池箱60在倾斜的状态下移动和放置，保障了设备运行的安全性能。
36.本实施方式中，换电设备沿所述底盘50的长度方向移动地连接于所述底盘50，多个底座也沿底盘50的长度方向配置以承载电池箱60。在更换电池箱60的时候，所述换电设备移动以对应于电池箱60的位置后，所述机械臂沿所述底盘50的宽度方向移动所述电池箱60。
37.请继续参阅图1，换电设备包括基座40、机架10、机械臂20和伸缩组件30。基座40用于承载机架10、机械臂20和伸缩组件30等部件。基座40的底部连接有一个或者多个滑块42，滑块42滑动连接于底盘50上沿长度方向延伸的滑轨43，从而可以沿滑轨43沿底盘50的长度方向移动。在一些实施方式中，基座40还可以设置行走机构，用于驱动基座40沿底盘50的长度方向移动，例如可以通过电机驱动行走轮转动，或者也可以是如图1示出的，通过行走电机(未示出)通过链轮(未示出)驱动牵引链条41移动，由于牵引链条41连接于基座40，从而可以牵引基座40移动。
38.机架10大体呈“11”结构的框架状结构，沿行走方向的两侧分别设有沿竖直方向延伸的立柱结构。机架10连接于基座40上，从而可以跟随基座40移动。在一些实施方式中，机架10相对基座40固定连接以提高机架10的刚度，在另外一些实施方式中，根据实际需要，还可以相对基座40转动连接，例如可以通过转盘、转动轴承等现有领域中的常规技术手段转动连接，实现机架10相对基座40沿竖直方向延伸的轴线转动。
39.图2是机械臂20在对接电池箱60状态下的结构示意图。如图2所示，机械臂20连接于所述机架10，用于相对所述机架10沿水平方向伸缩以移动电池箱60。在工作过程中，机械臂20的长度可以沿水平方向相对机架10伸长或者缩短，实现移动电池箱60的作用。本实施方式中，机械臂20包括固定块21、伸缩机构22和悬挂件23。所述固定块21转动地连接于所述机架10，所述伸缩机构22连接于所述固定块21以相对所述固定块21伸缩，例如可以采用螺杆-螺母结构、液压缸结构、气缸结构或者多级通过导轨-滑轮(或者滑块)结构等本领域常规技术手段实现伸长或者缩短的功能。
40.所述悬挂件23连接于所述伸缩机构22的悬出端以对接所述电池箱60。悬挂件23的数量可以是一个，也可以是多个，多个悬挂件23沿机械臂20的伸缩方向前后设置，底部向下延伸形成挂钩形状，从而在伸缩机构22伸出至预设长度后，悬挂件23可以钩住电池箱60的横杆，完成对接电池箱60的功能。本领域技术人员理解，悬挂件23也可以是其他结构，例如可以是磁吸结构或者通过悬挂绳连接电池箱60，本技术对此不作限制。
41.图3是伸缩件与第一横梁32的结构示意图，图4是伸缩件的结构示意图。如图3和图4所示，在一些实施方式中，伸缩组件30包括伸缩件。所述伸缩件连接于所述机械臂20，用于沿竖直方向牵引所述机械臂20在竖直平面内转动以调整所述机械臂20的倾斜度。本实施方式中，伸缩件的数量为四个，为了连接于机架10的四角并且沿竖直方向伸出或者缩回，从而可以调整机械臂20的四个端点之间的高度差。在一些实施方式中，伸缩件包括螺杆31和电
机311，电机311可以通过减速器、链条链轮或者传动轮-传动带等传动部件连接于螺杆31，通过转动驱动螺杆31或者对应于螺杆31的螺母转动来带动机械臂20沿竖直方向移动。在实际应用过程中，发明人在使用时发现，在大部分调整场景下，需要机械臂20的靠近电池箱60的一侧降低或者升高即可调整机械臂20的倾斜度，因此，可以通过一个电机311同步驱动靠近电池箱60一侧的两个螺杆31同步伸缩以调整机械臂20的倾斜度。本领域技术人员理解，伸缩件还可以具有其他形式和结构，例如可以采用气缸、液压缸、螺母丝杆机构、齿条、链条机构中的一种或者多种组合，也可以在机械臂20的上部设置卷筒和连接绳的方式驱动机械臂20沿竖直方向移动。机械臂20与伸缩件的连接点的数量可以是位于机械臂20四角的四个连接点，也可以沿机械臂20的伸缩方向前后设置的两个连接点，从而可以驱动机械臂20沿伸缩方向的连接点之间的高度差，实现在竖直平面内转动机械臂20，调整机械臂20的倾斜度的功能。
42.在一些实施方式中，伸缩组件30还包括第一横梁32，所述机械臂20一端转动地连接于所述机架10，另外一端转动地连接于所述第一横梁32，所述伸缩件转动地连接于所述第一横梁32，所述伸缩件通过所述第一横梁32牵引所述机械臂20(优选连接于机械臂20的悬出端)升降以调整所述机械臂20的倾斜度。上述的转动连接方式可以通过铰接、轴承连接、枢接等方式连接，使得机械臂20可以相对机架10转动或者第一横梁32可以相对伸缩件转动。
43.在另外一些实施方式中，伸缩组件30还可以包括第二横梁33，第一横梁32和第二横梁33沿机械臂20的伸缩方向前后设置，并且第一横梁32和第二横梁33的两端分别转动地连接于伸缩件，例如可以第二横梁33也可以相对伸缩件转动。机械臂20的固定块21一端转动地连接于第一横梁32的中部，另外一端转动地连接于第二横梁33的中部，通过调整第一横梁32和第二横梁33之间的高度差，进而调整机械臂20的倾斜度。由于第一横梁32和第二横梁33在升降过程中，会导致二者之间的距离发生变化。为了防止第一横梁32和第二横梁33在移动过程中卡死，机械臂30的固定块31至少一端设有长孔(图中未示出)，第一横梁32和第二横梁33至少之一嵌入所述长孔内，在所述伸缩件牵引所述第一横梁32和第二横梁33至少之一沿竖直方向移动时，所述第一横梁32和第二横梁33相对所述机械臂20沿所述长孔的长度方向移动以调整所述机械臂20的倾斜度。
44.以下详细描述车载式移动换电系统的工作过程。
45.首先，车体牵引底盘50移动至预设位置，然后换电设备沿底盘50的长度方向移动至对应于待更换的电池箱60的位置。
46.接着，换电设备的机械臂20沿底盘50的宽度方向伸出，换电设备由于机械臂20的伸出而导致重心变化，导致机械臂20倾斜。此时，可以根据机械臂20的倾斜程度，控制伸缩件牵引第一横梁32和第二横梁33沿竖直方向移动，调整机械臂20处于水平状态。
47.然后，在机械臂20的悬挂件23移动至对应于电池箱60的位置后，伸缩件牵引机械臂20向下移动直至悬挂件23的高度低于电池箱60的横杆，然后机械臂20继续伸出至悬挂件23位于电池箱60的横杆的下方。
48.接着，伸缩件驱动机械臂20上移，从而可以移动电池箱60。然后，机械臂20缩回以电池箱60从车辆移动至底盘50的底座上。在承载电池箱60的过程中，由于换电设备的重心变化，同样可以控制伸缩件伸缩，调整第一横梁32和第二横梁33的高度差直至靠近电池箱
60的第一横梁32高于第二横梁33，从而可以再次平衡机械臂20，直至机械臂20处于水平状态或者向上倾斜，以改善换电设备的受力状况，提高换电过程的安全性。
49.然后，换电设备将底盘50上满电的电池箱60移动至车辆，动作过程与将电池箱60移入底盘50类似，此处不再赘述。
50.上述的换电设备和车载式移动换电系统通过伸缩组件30牵引机械臂20沿竖直方向调整机械臂20的高度，从而可以在换电设备由于倾斜而导致机械臂20过度倾斜时补偿机械臂20的高度，防止机械臂20过度倾斜而无法对接电池箱60或者在移动电池箱60过程中刮碰其他部件，本方案尤其适合于车载式移动换电系统由于底盘50轮胎等系统弹性较大的应用场合，通过调整机械臂20的高度来调整机械臂20的倾斜度至预设范围内。
51.在本公开所提供的几个具体实施方式中，对于本领域技术人员而言，显然本公开不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本公开的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本公开。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本公开的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本公开内。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
52.以上实施方式仅用以说明本公开的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本公开进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本公开的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本公开的技术方案的精神和范围。