CN103661304A - 电池更换装置和电池更换系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池更换装置和电池更换系统。电池更换装置包括：底盘；可伸缩的支撑架，支撑架与底盘连接；水平载台，水平载台沿竖直方向与支撑架活动连接；抓取装置，抓取装置活动地设置在水平载台上。本发明中的电池更换装置在底盘上安装有可伸缩的支撑架，并在可伸缩的支撑架上设置有水平载台，通过活动地设置在水平载台上的抓取装置可完成对电池的抓取任务。使用电池更换装置时，首先通过抓取装置将电池拖动到在水平载台上，然后通过调节可伸缩的支撑架，使与支撑架相连接的水平载台在竖直方向上移动，从而到达工作目标位置。本发明中的电池更换装置具有结构简单、制造成本低、运行稳定性高的特点。

Description

电池更换装置和电池更换系统

技术领域

本发明涉及电池更换领域，更具体地，涉及一种电池更换装置和电池更换系统。

背景技术

自从1885年，德国人卡尔.本茨发明了第一台近代汽车开始，汽车在我们的日常生活中起到了越来越重要的作用。但是至今为止，汽车的主要动力来源仍为不可再生的石油，大量使用石油能源是造成环境污染的主要原因。汽车排放的废气来源于汽油或柴油等能源燃烧后产生的废物。理想情况下，上述能源燃烧后会产生水和二氧化碳，但实际反应中还会产生其他附加产物，例如：氮氧化合物、一氧化碳、二氧化硫等。其中，二氧化硫就是酸雨的主要成分之一，二氧化碳的大量排放会造成温室效应，而其他废气的成分均会对人的身体有致命威胁，从而对人类的生产生活造成严重危害。

为改变上述问题，国家提倡“低碳经济”，电动汽车作为实现交通能源转型的途径之一，已经成为世界各主要国家和汽车制造厂商共同的战略选择。电动汽车的电力来源比较丰富，目前能高效、稳定的提供能源的方式仍然是电池，因而不断提高电池的相关技术是发展的必然要求。随着电池的相关技术不断提高，电池的体积、重量和储存量等因素成为制约电动汽车续航能力和动力的主要因素，因而电池能量补充这一问题亟待解决。

目前，电动汽车主要采用更换电池的方法，来解决为电动汽车续航的问题。当电动汽车的电池能源耗尽后，需将充满电的电池更换到电动汽车上，以保证电动汽车正常工作，而后将待充电池放到电池充电柜上进行充电，以备下次更换电池时使用。这种为电动汽车续航的方式，不仅保证电动汽车可以长时间工作，而且缩短了充电的等待时间，因而得到广泛的应用。但由于电池更换技术尚不完善，更换电池还存在等待时间长、耗费人力多、工作效率低等问题。

现有技术中的电池更换装置主要采用堆垛机的模式，电池更换装置包括第一抓取装置、第二抓取装置和传递设备。使用现有技术中的电池更换装置时，首先通过第一抓取装置将汽车中的电池抓取出来，然后第一抓取装置将电池放到传递设备上并运送到第二抓取装置的工作位置处，而后第二抓取装置将电池从传递设备上转移到充电柜内等待充电。由于现有技术中的电池更换装置结构复杂、占用空间大、制造成本高等问题，因而不利于生产管理。

发明内容

本发明旨在提供一种电池更换装置和电池更换系统，以解决现有技术的电池更换装置结构复杂、制造成本高的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种电池更换装置，包括：底盘；可伸缩的支撑架，支撑架与底盘连接；水平载台，水平载台沿竖直方向与支撑架活动连接；抓取装置，抓取装置活动地设置在水平载台上。

进一步地，支撑架包括第一支撑架和第二支撑架，第二支撑架滑动地设置在第一支撑架上。

进一步地，底盘包括第一底盘和第二底盘，第一底盘与第二底盘可枢转地连接，第一支撑架安装在第二底盘上。

进一步地，水平载台是可伸缩的。

进一步地，水平载台包括第一水平载台和第二水平载台，第一水平载台沿竖直方向与第二支撑架滑动连接，第二水平载台滑动设置在第一水平载台上，抓取装置与第二水平载台连接。

进一步地，电池更换装置还包括驱动单元，驱动单元包括驱动第一底盘水平移动的第一驱动元件、和/或驱动第一水平载台沿第二支撑架的延伸方向移动的第二驱动元件、和/或驱动第二水平载台沿第一水平载台滑动的第三驱动元件、和/或驱动抓取装置沿第二水平载台移动的第四驱动元件、和/或驱动第二底盘沿第一底盘转动的第五驱动元件。

进一步地，电池更换装置还包括控制单元，控制单元与驱动单元连接，用于控制驱动单元的启停。

进一步地，电池更换装置还包括位置检测单元，位置检测单元与控制单元连接，位置检测单元包括用于检测第一底盘的当前位置与初始位置之间的距离的第一检测元件、和/或用于检测第一水平载台的当前位置与初始位置之间的距离的第二检测元件、和/或用于检测第二水平载台的当前位置与初始位置之间的距离的第三检测元件、和/或用于检测抓取装置的当前位置与初始位置之间的距离的第四检测元件。

进一步地，电池更换装置还包括限位检测单元，限位检测单元与控制单元连接，限位检测单元包括用于检测第一底盘是否到达极限位置的第一开关元件、和/或用于检测第二底盘是否转动到极限位置的第二开关元件。

进一步地，抓取装置包括滑移块和与滑移块连接的操作手，滑移块通过丝杠与第二水平载台滑动连接；操作手包括第一操作手和第二操作手，第一操作手和第二操作手之间形成大小可调的抓取空间。

进一步地，第一操作手包括突出设置的第一卡勾和第一突头，第二操作手包括突出设置的第二卡勾和第二突头。

进一步地，抓取装置还包括第六驱动元件，第六驱动元件与控制单元连接，第六驱动元件驱动第一操作手和第二操作手运动从而调节抓取空间的大小。

进一步地，抓取装置还包括探触杆和安装座，安装座与滑移块连接，探触杆包括杆部和弹性元件，杆部通过弹性元件活动设置在安装座上；抓取装置还包括用于检测被抓取的电池是否与抓取空间配合到位的第三开关元件，第三开关元件与控制单元连接。

进一步地，抓取装置还包括用于检测操作手与被抓取的电池之间距离的第六检测元件、和/或用于检测第一操作手和第二操作手之间当前开度的第七检测元件，第六检测元件和/或第七检测元件与控制单元连接。

根据本发明的另一个方面，提供了一种电池更换系统，包括充电柜和电池更换装置，电池更换系统还包括导轨，充电柜设置在导轨的一侧或两侧，电池更换装置是上述的电池更换装置，电池更换装置沿导轨活动地设置。

本发明中的电池更换装置在底盘上安装有可伸缩的支撑架，并在可伸缩的支撑架上设置有水平载台，通过活动地设置在水平载台上的抓取装置可完成对电池的抓取任务。使用电池更换装置时，首先通过抓取装置将电池拖动到在水平载台上，然后通过调节可伸缩的支撑架，使与支撑架相连接的水平载台在竖直方向上移动，从而到达工作目标位置。本发明中的电池更换装置具有结构简单、制造成本低、运行稳定性高的特点。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明中的电池更换系统的结构示意图；

图2示意性示出了本发明中的电池更换装置的一个角度的结构示意图；

图3示意性示出了本发明中的电池更换装置的正视图；

图4示意性示出了本发明中的抓取装置的一个角度的结构示意图；

图5示意性示出了本发明中的抓取装置的另一个角度的结构示意图；

图6示意性示出了本发明中的电池托盘的结构示意图；

图7示意性示出了本发明中的充电柜的结构示意图；

图8示意性示出了本发明中的电池更换系统的控制原理图；以及

图9示意性示出了本发明中的第二驱动元件的控制原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

作为本发明的第一个方面，提供了一种电池更换装置。如图2至图5所示，电池更换装置包括：底盘10、可伸缩的支撑架20、水平载台30和抓取装置40。可伸缩的支撑架20与底盘10连接；水平载台30沿竖直方向与支撑架20活动连接；抓取装置40活动地设置在水平载台30上。优选地，如图6所示，电池放置在电池托盘80上。

使用电池更换装置时，首先通过抓取装置40将电池托盘80（电池放置在电池托盘80上）拖动到在水平载台30上，然后通过调节可伸缩的支撑架20，使与支撑架20相连接的水平载台30在竖直方向上移动，从而使水平载台30到达工作位置。优选地，水平载台30的上表面设置有与电池托盘80相配合的导槽。由于设置有导向作用的导槽，因而使得电池托盘80在抓取装置40的拖动下可以很顺利地被拖动到水平载台30上，并且导槽同时起到限位的作用，放置在水平载台30上的电池托盘80在导槽的限位作用下不会发生左右晃动的情况，从而提高了运载电池托盘80的稳定性。本发明中的电池更换装置具有结构简单、制造成本低、运行稳定性高的特点。

优选地，如图2和图3所示的实施例中，底盘10包括第一底盘11和第二底盘12，第一底盘11与第二底盘12可枢转地连接。进一步地，第二底盘12通过回转支撑与第一底盘11连接。优选地，用户可以根据需要在0~360度的范围内调整第二底盘12的旋转角度。由于第二底盘12可相对于第一底盘11转动，因而使得电池更换装置的水平载台30可在水平面内调整工作角度，以到达工作位置，从而增加了电池更换装置的工作范围。

本发明中的电池更换装置还包括驱动单元50，驱动单元50包括驱动第一底盘11水平移动的第一驱动元件51（请参考图2和图3）。如图2和图3所示的实施例中，第一驱动元件51是行走电机，第一驱动元件51固定设置在第一底盘11上，第一底盘11的下表面上设置有第一齿轮，第一驱动元件51工作时驱动第一齿轮转动。当然，第一驱动元件51还可以是气缸。如图1所示，当导轨70上设置有与第一齿轮相啮合的第一齿条时，第一驱动元件51驱动第一齿轮转动，第一齿轮会带着电池更换装置沿着第一齿条的设置方向运动，从而实现电池更换装置在导轨70上运动。由于第一齿轮与第一齿条配合传力稳定，因而提高了电池更换装置工作可靠性。优选地，第一底盘11的下表面设置有滚轮，电池更换装置通过上述滚轮实现在导轨70上滚动运行。由于设置有滚轮，使电池更换装置在导轨70上滚动前进，而非滑动前进，因而减小了摩擦阻力，不仅延长了电池更换装置的使用寿命，而且减少了能量的损耗、提高了工作效率。

本发明中的电池更换装置还包括控制单元，控制单元与驱动单元50连接，用于控制驱动单元50的启停。

本发明中的电池更换装置还包括位置检测单元，位置检测单元与控制单元连接，位置检测单元包括用于检测第一底盘11的当前位置与初始位置之间的距离的第一检测元件。在一优选的实施例中，第一检测元件是接近式传感器。第一检测元件设置在第一底盘11的下表面上。控制器可以通过第一检测元件采集电池更换装置的当前位置，然后通过第一驱动元件51使电池更换装置运动到初始位置，而后等待下一步运动。在另一个实施例中，控制器可以通过第一检测元件采集电池更换装置的实时位置，从而判断电池更换装置是否运动到位、是否需要前进运行、是否需要后退运行或停止运动等问题。

本发明中的电池更换装置还包括限位检测单元，限位检测单元与控制单元连接，限位检测单元包括用于检测第一底盘11是否到达极限位置的第一开关元件。在一优选的实施例中，第一开关元件是行程开关。第一开关元件设置在第一底盘11的下表面上，用于触发第一开关元件的第一触发元件安装在导轨上。当电池更换装置上的第一开关元件被导轨上的第一触发元件触发时，第一开关元件向控制器发出开关信号，从而停止驱动单元50的所有运动，即电池更换装置急停。由于设置有第一开关元件，从而保证电池更换装置具有急停的功能，从而避免了电池更换装置可能发生运动过快而脱轨的危险。

本发明中的驱动单元50包括驱动第二底盘12沿第一底盘11转动的第五驱动元件。优选地，本发明中的第五驱动元件是电机。当然第五驱动元件还可以是气缸。由于设置有第五驱动元件，从而使第二底盘12可相对于第一底盘11转动。

本发明中的限位检测单元包括用于检测第二底盘12是否转动到极限位置的第二开关元件。在一优选的实施例中，第二开关元件是接近开关。用户可根据实际需要通过将第二开关元件安装在不同的角度，从而控制第二底盘12可旋转地运动范围。当第二底盘12转动到极限位置的时候，第二开关元件被触发，第二开关元件向控制器发出开关信号，从而停止第二底盘12的转动。

优选地，如图2和图3所示，支撑架20包括第一支撑架21和第二支撑架22，第二支撑架22滑动地设置在第一支撑架21上。优选地，第一支撑架21有两个，第一支撑架21安装在第二底盘12上。两个第一支撑架21左右相对地设置在底盘10的第二底盘12的上表面处，且两个第一支撑架21与第二底盘12通过螺纹连接，当然也可以通过焊接或铆接将二者连接。进一步地，第二支撑架22有两个，两个第二支撑架22分别与两个第一支撑架21连接。在一优选的实施例中，第一支撑架21沿竖直方向设置有第一直线导轨，第二支撑架22通过第一直线导轨与第一支撑架21滑动连接。由于设置有第一支撑架21和第二支撑架22，因而增加了水平载台30在竖直方向移动的距离，从而扩大了电池更换装置的工作范围、同时提高了更换电池的工作效率。

如图2和图3所示的实施例中，一个第一支撑架21上设置有相啮合的主动齿轮21a和从动齿轮21b，且从动齿轮21b套设在主动丝杠21c的一端上，主动丝杠21c的另一端可枢转地设置在第二底盘12上。另一个第一支撑架21所在的一侧设置有从动丝杠21d，从动丝杠21d的一端可枢转地设置在第二底盘12上，主动丝杠21c通过第一链条与从动丝杠21d连接。优选地，主动丝杠21c设置有第一丝母21e。当主动丝杠21c转动时，第一丝母21e会沿主动丝杠21c在竖直方向做上升或下降运动，且第一丝母21e的上表面与第二支撑架22的下表面相接触。进一步地，从动丝杠21d设置有第二丝母，第二丝母的上表面与第二支撑架22的下表面相接触，第二丝母与第一丝母21e处在同一水平面内。当主动齿轮21a转动时，从动齿轮21b被主动齿轮21a驱动从而发生转动，且从动齿轮21b带动套设在其上的主动丝杠21c转动，主动丝杠21c通过第一链条将运动传递给从动丝杠21d，从而使从动丝杠21d转动，进而使第一丝母21e和第二丝母发生竖直方向的运动，并同时带动第二支撑架22运动。

本发明中的水平载台30是可伸缩的。由于水平载台30可伸缩，因而使水平载台30在水平方向可以到达更远的工作位置，从而增加了电池更换装置的工作范围。优选地，水平载台30包括第一水平载台31和第二水平载台32，第一水平载台31沿竖直方向与第二支撑架22滑动连接，第二水平载台32滑动设置在第一水平载台31上，抓取装置40与第二水平载台32连接（请参考图2和图3）。在一优选的实施例中，第二支撑架22沿竖直方向设置有第二直线导轨，第一水平载台31通过第二直线导轨与第二支撑架22滑动连接；第一水平载台31沿水平方向设置有第三直线导轨，第二水平载台32通过第三直线导轨与第一水平载台31滑动连接，从而实现水平载台30可伸缩；第二水平载台32上设置有滚珠丝杠，抓取装置40通过上述滚珠丝杠与第二水平载台32连接，从而实现抓取装置40可在第二水平载台32上移动。

优选地，第二支撑架22设置有链轮31a，电池更换装置还包括第二链条，第二链条绕过链轮31a，且第二链条的一端固定在第一支撑架21上，第二链条的另一端固定在第一水平载台31。当第二支撑架22运动时，链轮31a会随着第二支撑架22上下运动，链轮31a将动力传递给第二链条，从而第一水平载台31在第二链条的带动下发生竖直方向的运动。当然，还可以使用钢丝绳替换第二链条，使用滑轮替换链轮31a，依然可以完成上述过程。

本发明中的驱动单元50包括驱动第一水平载台31沿第二支撑架22的延伸方向移动的第二驱动元件52、和/或驱动第二水平载台32沿第一水平载台31滑动的第三驱动元件、和/或驱动抓取装置40沿第二水平载台32移动的第四驱动元件53（请参考图2和图3）。优选地，第二驱动元件52是电机。当然第二驱动元件52还可以是气缸。进一步地，驱动单元50还包括第一减速电机，第二驱动元件52通过第一减速电机与主动齿轮21a连接。第二驱动元件52驱动第一减速电机转动，从而使主动齿轮21a转动，从动齿轮21b被主动齿轮21a驱动因而发生转动，且从动齿轮21b带动套设在其上的主动丝杠21c转动，主动丝杠21c通过第一链条将运动传递给从动丝杠21d，从而使从动丝杠21d转动，进而使第一丝母21e和第二丝母发生竖直方向的运动，并同时带动第二支撑架22运动。由于第二支撑架22，因而使设置在第二支撑架22上的链轮31a将动力传递给第二链条，从而第一水平载台31运动。

优选地，本发明中的第三驱动元件是电机。当然第三驱动元件还可以是气缸。由于设置有第三驱动元件，因而使第二水平载台32可沿第一水平载台31滑动，从而使第二水平载台32到达更远的工作位置。

优选地，如图2所示的实施例中，第四驱动元件53是电机。第四驱动元件53与第二水平载台32的滚珠丝杠的一端连接。第四驱动元件53运动时会带动滚珠丝杠转动，从而使得与滚珠丝杠连接的抓取装置40沿着滚珠丝杠的长度方向运动，进而实现了抓取装置40可在第二水平载台32上运动。当然，第四驱动元件53还可以是气缸。

本发明中的限位检测单元包括用于检测第一水平载台31的当前位置与初始位置之间的距离的第二检测元件、和/或用于检测第二水平载台32的当前位置与初始位置之间的距离的第三检测元件、和/或用于检测抓取装置40的当前位置与初始位置之间的距离的第四检测元件。

在一优选的实施例中，第二检测元件是接近式传感器。第二检测元件设置在第一支撑架21上，用于检测主动丝杠21c的当前位置。由于主动丝杠21c最终将动力传递给第一水平载台31，因而检测主动丝杠21c的当前位置也就是检测第一水平载台31在竖直方向上的当前位置。控制器可以通过第二检测元件采集主动丝杠21c的当前位置，然后通过第二驱动元件52使第一水平载台31运动到初始位置，而后等待下一步运动。当然，在另一个实施例中，第二检测元件可用于检测主动丝杠21c实时的当前位置。

在一优选的实施例中，第三检测元件是接近式传感器。第三检测元件用于检测第二水平载台32相对于第一水平载台31的当前位置。控制器通过第三检测元件采集第二水平载台32的当前位置，然后通过第三驱动元件使第二水平载台32运动到初始位置，而后等待下一步运动。当然，在另一个实施例中，第三检测元件可用于检测第二水平载台32实时的当前位置。

在一优选的实施例中，第四检测元件是接近式传感器。第四检测元件用于检测抓取装置40相对于第二水平载台32的当前位置。控制器通过第四检测元件采集抓取装置40的当前位置，然后通过第四驱动元件使抓取装置40运动到初始位置，而后等待下一步运动。在另一个实施例中，第四检测元件可用于检测抓取装置40实时的当前位置。

如图4和图5所示，本发明中的抓取装置40包括滑移块41和与滑移块41连接的操作手42，滑移块41通过上述的滚珠丝杠与第二水平载台32滑动连接；操作手42包括第一操作手43和第二操作手44，第一操作手43和第二操作手44之间形成大小可调的抓取空间。优选地，操作手42包括导杆，第一操作手43和第二操作手44分别滑设在导杆的两端。进一步地，第一操作手43上设置有第二齿条，第二操作手44上设置哟第三齿条，操作手42还包括与第二齿条和第三齿条同时啮合的第二齿轮。使用操作手42时，通过转动第二齿轮，使第二齿轮与第二齿条和第三齿条发生相对运动，从而实现第一操作手43和第二操作手44之间的位置改变（第一操作手43和第二操作手44均可左右移动），进而改变了抓取空间的大小。

本发明中的抓取装置40还包括第六驱动元件45，第六驱动元件45与控制单元连接，第六驱动元件45驱动第一操作手43和第二操作手44运动从而调节抓取空间的大小（请参考图4）。在一优选的实施例中，第六驱动元件45是电机。当然第六驱动元件45也可以是气缸。第六驱动元件45与第二齿轮连接，通过第六驱动元件45驱动第二齿轮转动，从而使得第一操作手43和第二操作手44的相对位置改变。优选地，第六驱动元件45通过第二减速电机与第二齿轮连接。

本发明中的抓取装置40还包括用于检测第一操作手43和第二操作手44之间当前开度的第七检测元件，第七检测元件与控制单元连接。优选地，第七检测元件是接近开关。控制器通过第七检测元件采集第一操作手43和第二操作手44之间的当前开度，然后驱动第六驱动元件45运动，使第一操作手43和第二操作手44的开度恢复到初始开度的大小，而后等待下一步运动。在另一个实施例中，第七检测元件用于检测第一操作手43和第二操作手44之间实时的开度变化量。

如图4和图5所示的实施例中，第一操作手43包括突出设置的第一卡勾43a和第一突头43b，第二操作手44包括突出设置的第二卡勾44a和第二突头44b。第一卡勾43a、第一突头43b、第二卡勾44a和第二突头44b形成的抓取空间主要用于与电池托盘80上的电池托盘80的锁头相配合。使用时，首先将第一操作手43和第二操作手44之间的抓取空间调节到大于锁头的大小，当锁头进入抓取空间内后，通过改变第一操作手43和第二操作手44之间的距离，进而缩小抓取空间的大小，从而使第一卡勾43a和第二卡勾44a勾住锁头，且第一突头43b和第二突头44b用于托住锁头，以免锁头从抓取空间内滑落。优选地，当电池托盘80的锁头顶在操作手42的抓取空间内时，操作手42迫使锁头的锁闩改变位置，从而完成了解锁的过程，此时电池托盘80与汽车或者与充电柜60的锁紧状态解除，因而电池更换装置可以将电池托盘80从汽车或者从充电柜60抓取出来。

本发明中的抓取装置40还包括用于检测操作手42与被抓取的电池之间距离的第六检测元件49，第六检测元件49与控制单元连接（请参考图5）。优选地，第六检测元件49是超声波测距传感器和激光位置传感器。第六检测元件49可以感测操作手42与电池托盘80之间的距离，控制器采集到该距离后经过分析将控制信号传递给驱动装置50，进而使驱动电池更换装置中的各部分装置运动。除此之外，第六检测元件49还具有可以准确确定电池托盘80的锁头位置的作用。

优选地，如图4和图5所示，抓取装置40还包括探触杆46和安装座47，安装座47与滑移块41连接，探触杆46包括杆部46a和弹性元件，杆部46a通过弹性元件活动设置在安装座47上；抓取装置40还包括用于检测被抓取的电池是否与被抓取空间配合到位的第三开关元件48，第三开关元件48与控制单元连接。当抓取装置40靠近电池托盘80直至电池托盘80顶住探触杆46，使探触杆46发生回缩，当探触杆46触发第三开关元件48时，第三开关元件48发出触发信号给控制器，控制器停止电池更换装置进一步向被抓取的电池方向运动。同时，控制器控制第六驱动元件45运动，使第一操作手43和第二操作手44之间的开度改变，进而抓住被抓取的电池托盘80，也就是抓住了被抓取的电池。由于第三开关元件48设置在探触杆46的杆部46a的一端，并与探触杆46间设置有一定的间隔，因此预留出了探触杆46的回缩空间。当电池托盘80的锁头离开电池更换装置时，抵住探触杆46的外力消失，由于杆部46a设置有弹性元件，因而使得探触杆46在外力消失后可以恢复初始位置。

作为本发明的第二个方面，提供了一种电池更换系统。如图1所示，电池更换系统包括充电柜60、电池更换装置和导轨70，充电柜60设置在导轨70的一侧或两侧，电池更换装置是上述的电池更换装置，电池更换装置沿导轨70活动地设置。本发明中的电池更换系统具有结构紧凑、可靠性高、工作效率高和控制精确的特点。本发明中的电池更换系统可以广泛适用于货车、客车和乘用车。

优选地，电池总放置在电池托盘80上。当待充电的电池放置在充电柜60内时，电池托盘80卡放在充电柜60内相应的卡槽中，以保证电池可以稳定地放置。

优选地，如图7所示的充电柜60可容纳上下共四层电池托盘80，每个充电托盘上可放置四节电池。进一步地，每个电池托盘80上均设置有导向导轨，导向导轨包括V型导轨和普通导轨。每层均设置有托盘锁，以保证电池托盘80放置在充电柜60内后可以对电池托盘80进行定位和锁紧。每个电池托盘80均设置有锁头，锁头可以将电池托盘80锁定在充电柜60内或将电池托盘锁定在汽车内。充电柜60除了具有存放电池、固定电池和为电池充电等功能外，还应具有防火、防水、防尘和控温的功能。其次、充电柜60还应便于运输、组合和移动，以满足不同生产环境的需求。

如图8和图9所示，控制器包括电源模块、CPU、RS-485串口通讯模块、位置控制模块、高速计数器模块、数字输入模块、数字输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块。优选地，触摸屏和/或无线操作系统通过控制器控制电池更换系统中各部分装置的运动。其中，触摸屏通过数据线与控制器连接，用于普通用户操作电池更换系统；而无线操作系统与控制器通过无线连接，用于工程人员调试电池更换系统。优选地，无线操作系统包括多个手动操作摇杆。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种电池更换装置，其特征在于，包括：

底盘（10）；

可伸缩的支撑架（20），所述支撑架（20）与所述底盘（10）连接；

水平载台（30），所述水平载台（30）沿竖直方向与所述支撑架（20）活动连接；

抓取装置（40），所述抓取装置（40）活动地设置在所述水平载台（30）上。

2.根据权利要求1所述的电池更换装置，其特征在于，所述支撑架（20）包括第一支撑架（21）和第二支撑架（22），所述第二支撑架（22）滑动地设置在所述第一支撑架（21）上。

3.根据权利要求2所述的电池更换装置，其特征在于，所述底盘（10）包括第一底盘（11）和第二底盘（12），所述第一底盘（11）与所述第二底盘（12）可枢转地连接，所述第一支撑架（21）安装在所述第二底盘（12）上。

4.根据权利要求3所述的电池更换装置，其特征在于，所述水平载台（30）是可伸缩的。

5.根据权利要求4所述的电池更换装置，其特征在于，所述水平载台（30）包括第一水平载台（31）和第二水平载台（32），所述第一水平载台（31）沿竖直方向与所述第二支撑架（22）滑动连接，所述第二水平载台（32）滑动设置在所述第一水平载台（31）上，所述抓取装置（40）与所述第二水平载台（32）连接。

6.根据权利要求5所述的电池更换装置，其特征在于，所述电池更换装置还包括驱动单元（50），所述驱动单元（50）包括驱动所述第一底盘（11）水平移动的第一驱动元件（51）、和/或驱动所述第一水平载台（31）沿所述第二支撑架（22）的延伸方向移动的第二驱动元件（52）、和/或驱动所述第二水平载台（32）沿所述第一水平载台（31）滑动的第三驱动元件、和/或驱动所述抓取装置（40）沿所述第二水平载台（32）移动的第四驱动元件（53）、和/或驱动所述第二底盘（12）沿所述第一底盘（11）转动的第五驱动元件。

7.根据权利要求6所述的电池更换装置，其特征在于，所述电池更换装置还包括控制单元，所述控制单元与所述驱动单元（50）连接，用于控制所述驱动单元（50）的启停。

8.根据权利要求7所述的电池更换装置，其特征在于，所述电池更换装置还包括位置检测单元，所述位置检测单元与所述控制单元连接，所述位置检测单元包括用于检测所述第一底盘（11）的当前位置与初始位置之间的距离的第一检测元件、和/或用于检测所述第一水平载台（31）的当前位置与初始位置之间的距离的第二检测元件、和/或用于检测所述第二水平载台（32）的当前位置与初始位置之间的距离的第三检测元件、和/或用于检测所述抓取装置（40）的当前位置与初始位置之间的距离的第四检测元件。

9.根据权利要求7所述的电池更换装置，其特征在于，所述电池更换装置还包括限位检测单元，所述限位检测单元与所述控制单元连接，所述限位检测单元包括用于检测所述第一底盘（11）是否到达极限位置的第一开关元件、和/或用于检测所述第二底盘（12）是否转动到极限位置的第二开关元件。

10.根据权利要求7所述的电池更换装置，其特征在于，所述抓取装置（40）包括滑移块（41）和与所述滑移块（41）连接的操作手（42），所述滑移块（41）通过丝杠与所述第二水平载台（32）滑动连接；所述操作手（42）包括第一操作手（43）和第二操作手（44），所述第一操作手（43）和所述第二操作手（44）之间形成大小可调的抓取空间。

11.根据权利要求10所述的电池更换装置，其特征在于，所述第一操作手（43）包括突出设置的第一卡勾（43a）和第一突头（43b），所述第二操作手（44）包括突出设置的第二卡勾（44a）和第二突头（44b）。

12.根据权利要求10所述的电池更换装置，其特征在于，所述抓取装置（40）还包括第六驱动元件（45），所述第六驱动元件（45）与所述控制单元连接，所述第六驱动元件（45）驱动所述第一操作手（43）和所述第二操作手（44）运动从而调节所述抓取空间的大小。

13.根据权利要求10所述的电池更换装置，其特征在于，所述抓取装置（40）还包括探触杆（46）和安装座（47），所述安装座（47）与所述滑移块（41）连接，所述探触杆（46）包括杆部（46a）和弹性元件，所述杆部（46a）通过所述弹性元件活动设置在所述安装座（47）上；所述抓取装置（40）还包括用于检测被抓取的电池是否与所述抓取空间配合到位的第三开关元件（48），所述第三开关元件（48）与所述控制单元连接。

14.根据权利要求13所述的电池更换装置，其特征在于，所述抓取装置（40）还包括用于检测所述操作手（42）与所述被抓取的电池之间距离的第六检测元件（49）、和/或用于检测所述第一操作手（43）和所述第二操作手（44）之间当前开度的第七检测元件，所述第六检测元件（49）和/或所述第七检测元件与所述控制单元连接。

15.一种电池更换系统，包括充电柜（60）和电池更换装置，其特征在于，所述电池更换系统还包括导轨（70），所述充电柜（60）设置在所述导轨（70）的一侧或两侧，所述电池更换装置是权利要求1至14中任一项所述的电池更换装置，所述电池更换装置沿所述导轨（70）活动地设置。

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