CN111969699B - 自动更换电池式充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于车辆充电设备领域，具体涉及一种自动更换电池式充电系统，旨在解决可移动蓄电池充电桩充电时间长、工作效率低的问题。本发明系统包括移动充电设备、电池输送带、电池充电装置；电池输送带两端分别可与移动充电设备的电池存储舱口对接；电池充电装置包括一个或多个装设于电池输送带设定部位的一侧的多层充电仓；各层充电仓与电池运送段对接；充电仓对应的电池运送段设置有变向装置，移动充电设备包括多电池位垂直循环结构，多电池位垂直循环结构能够带动多个电池进行循环运动，以使得电池能够与充电枪连通或与电池输送带连通。本发明系统在充换电过程中无需人工干涉，有效解决了可移动蓄电池充电桩充电时间长、工作效率低的问题。

Description

自动更换电池式充电系统

技术领域

本发明属于车辆充电设备领域，具体涉及一种自动更换电池式充电系统。

背景技术

现有技术中，新能源汽车的充电桩包括连接线充电桩和蓄电池充电桩，对于一些特殊路段或一些无法连接电线的区域需要蓄电池充电桩作为电力进行供应为新能源汽车充电，但蓄电池充电桩的续航有限，需要频繁对电池充电或者更换电池。

现有技术中，可移动蓄电池充电桩在充电时需返回充电站进行充电，因此其在充电时无法工作，需要完成充电后才能投入运行，充电耗时长、工作效率低。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决可移动蓄电池充电桩充电时间长、工作效率低的问题。本发明提供一种自动更换电池式充电系统，包括移动充电设备、电池输送带、电池充电装置。

所述电池输送带包括电池输入段、电池输出段、以及设置于所述电池输入段与所述电池输出段之间的电池运送段；所述电池输入段、电池输出段分别可与所述移动充电设备的电池存储舱口对接。

所述电池充电装置包括一个或多个多层充电仓，所述多层充电仓邻近装设于所述电池运送段设定部位的一侧。

所述多层充电仓包括升降机构和多个充电仓；多个所述充电仓沿竖直方向固定排布；所述充电仓固定装设于所述升降机构的升降移动部，可以将各层充电仓与所述电池运送段对接。

所述充电仓对应的电池运送段设置有变向装置，所述充电仓设置有与所述变向装置传送方向一致的传送装置；所述充电仓设置有用于给电池充电的电池充电接口。

所述移动充电设备包括多电池位垂直循环结构，所述多电池位垂直循环结构上设置有多个电池存储舱，所述电池存储舱能够在所述多电池位垂直循环结构的带动下进行循环运动，所述电池存储舱用于存储电池。

所述电池存储舱设置有第一供电接口，所述移动充电设备设置有第二供电接口，所述第二供电接口与所述移动充电设备的电路连通；所述电池能够在所述多电池位垂直循环结构的带动下通过所述第一供电接口与所述第二供电接口连通，和/或通过所述电池存储舱口与所述电池输入段或所述电池输出段连通。

在一些优选技术方案中，所述电池运送段为分离设置的两层输送结构，其中一层与电池输入段连接，另一层与电池输出段连接。

在一些优选技术方案中，所述多个多层充电仓分离设置。

在一些优选技术方案中，所述多个多层充电仓共用一个升降机构。

在一些优选技术方案中，所述充电系统还包括图像采集装置，所述图像采集装置装设于所述电池输送带上部空间，用于采集输送带上电池的编号信息。

在一些优选技术方案中，所述系统还包括第一控制器，所述第一控制器分别与所述图像采集装置和所述变向装置通信连接，所述第一控制器配置为获取电池的编号信息，根据所述编号信息的出现频次确定与所述编号信息对应的电池电量的满空状态，并生成第一控制信号发送至所述变向装置，所述第一控制信号包括电池的编号信息和电池的满空状态。

在一些优选技术方案中，所述变向装置接收所述第一控制信号后，基于所述电池的满空状态将满空状态为空的电池推入所述充电仓。

在一些优选技术方案中，“根据所述编号信息的出现频次确定与所述编号信息对应的电池电量的满空状态”，其方法为：对所述编号信息出现频次为单数的电池标记为待充电电池；对所述编号信息出现频次为双数的电池标记为待使用电池。

在一些优选技术方案中，所述电池存储舱内部设置有第一检测装置，所述第一检测装置用于检测所述电池存储舱内部电池的电量并生成第一检测信号，所述第一供电接口内部设置有第二控制器。

所述第二控制器能够基于所述第一检测信号控制所述第一供电接口伸缩运动，以使得所述第一供电接口与所述第二供电接口插接或分离，所述第二控制器能够在所述第一供电接口与所述第二供电接口分离后生成第二检测信号。

所述多电池位垂直循环结构基于所述第一检测信号和/或所述第二检测信号进行循环运动。

在一些优选技术方案中，所述第二供电接口内壁与所述第一供电接口外轮廓适配；所述第一供电接口包括第一套筒和第一插接头，所述第二供电接口包括第二套筒和第二插接头，所述第一套筒套设于所述第一插接头外侧，所述第一套筒具有绕自身轴线转动的自由度。

所述第二控制器能够控制所述第一供电接口沿所述第二供电接口所在方向伸出，以使得所述第一供电接口与所述第二供电接口卡合装配，所述第一供电接口与所述第二供电接口装配状态下，所述第一插接头与所述第二插接头插接。

所述第二控制器能够控制所述第一套筒绕自身轴线转动并控制所述第一供电接口沿所述第二供电接口所在方向后退，以使得所述第一插接头与所述第二插接头分离。

本发明的有益效果。

本发明的自动更换电池式充电系统，移动充电设备内部设置多电池位垂直循环结构能够快速更换电池，通过接收电池输送带上的满电电池，驱动其循环运动依次为充电枪供电，保证充电枪自身电池储备供电充足，以便于对处于路途上电量不足的新能源汽车进行充电；待所有电池均使用后再通过电池输送带传输至电池充电装置。本系统通过移动充电设备、电池输送带、电池充电装置实现自动化更换电池，无需人工干预，工作效率高。

本发明的移动充电设备，电池为独立模块，可实现自动更换，通过该设置使得本发明的移动充电设备无需固定不动充电，其只需移动到充电站处循环运转多电池位垂直循环结构即可实现电池的更换，充电站电池储备充足省略了等待充电的时间，提高了本发明移动充电设备的工作效率，增大了利用率。

本发明设置多个小蓄电池循环运转替代大蓄电池一方面将电池模块化，减少现有技术中大电池的充电次数、充电时间和拆装时间，减少大电池的电能损耗，延长寿命。另一方面当现有技术中大蓄电池还存在剩余电量，但是剩余电量无法完成下一次任务，此时需要对大蓄电池放电或继续充电，造成了能源浪费，同时在更换电池时小电池相比于大蓄电池更易更换和维修，生产成本和维护成本更低。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本发明一种实施例的自动更换电池式充电系统的框架图。

图2是本发明一种实施例的自动更换电池式充电系统的示意图一。

图3是本发明一种实施例的自动更换电池式充电系统的示意图二。

图4为本发明一种实施例的自动更换电池式充电系统的示意图三。

图5为本发明另一种实施例中电池充电装置的结构示意图。

图6为本发明一种实施例中移动充电设备的结构示意图。

图7为本发明一种实施例中多电池位垂直循环结构的示意图。

图8为本发明一种实施例中电池存储舱的结构示意图。

图9为本发明一种实施例中第一供电接口与第二供电接口的结构示意图。

图10为本发明一种实施例中第二套筒的结构示意图。

图11为本发明另一种实施例的限位件的结构示意图。

100-移动充电设备，110-电池存储舱，112-电池存储舱口，113-第一供电接口，114-第一套筒，115-第一插接头，116-第一检测装置，120-多电池位垂直循环结构，130-双目摄像装置，140-行走装置，150-第二供电接口，160-第二套筒，163-预制孔，164-限位件，1641-延伸端，1642-第一敏感元器件，1643-第二敏感元器件，170-第二插接头；180-充电枪；200-电池输送带，210-电池输入段，220-电池运送段，230-电池输出段；300-电池充电装置，310-升降机构，320-充电仓；400-变向装置，410-推板，420-缓冲器，430-气缸。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合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。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明的自动更换电池式充电系统，包括移动充电设备、电池输送带、电池充电装置；电池输送带包括电池输入段、电池输出段、以及设置于所述电池输入段与所述电池输出段之间的电池运送段；所述电池输入段、电池输出段分别可与所述移动充电设备的电池存储舱口对接；所述电池充电装置包括一个或多个多层充电仓，所述多层充电仓邻近装设于所述电池运送段设定部位的一侧。

所述多层充电仓包括升降机构和多个充电仓；多个所述充电仓沿竖直方向固定排布；所述充电仓固定装设于所述升降机构的升降移动部，可以将各层充电仓与所述电池运送段对接。

所述充电仓对应的电池运送段设置有变向装置，所述充电仓设置有与所述变向装置传送方向一致的传送装置；所述充电仓设置有用于给电池充电的电池充电接口。

所述移动充电设备包括多电池位垂直循环结构，所述多电池位垂直循环结构上设置有多个电池存储舱，所述电池存储舱能够在所述多电池位垂直循环结构的带动下进行循环运动，所述电池存储舱用于存储电池。

所述电池存储舱设置有第一供电接口，所述移动充电设备设置有第二供电接口，所述第二供电接口与所述移动充电设备的电路连通；所述电池能够在所述多电池位垂直循环结构的带动下通过所述第一供电接口与所述第二供电接口连通，和/或通过所述电池存储舱口与所述电池输入段或所述电池输出段连通。

为了更清晰地对本发明自动更换电池式充电系统进行说明，下面结合图对本发明实施例进行展开详述。

参阅附图，本发明的自动更换电池式充电系统，包括移动充电设备100、电池输送带200、电池充电装置300。

电池输送带200包括电池输入段210、电池输出段230、以及设置于电池输入段210与电池输出段230之间的电池运送段220；电池输入段210、电池输出段230分别可与移动充电设备100的电池存储舱口112对接。

电池充电装置300包括一个或多个多层充电仓，多层充电仓邻近装设于电池运送段220设定部位的一侧。多个多层充电仓可以分离设置，或者多个多层充电仓沿电池运送段的长度方向依次设置。

进一步地，多层充电仓包括升降机构310和多个充电仓320；多个充电仓320沿竖直方向固定排布；充电仓320固定装设于升降机构310的升降移动部，升降移动部可以将各层充电仓320与电池运送段220对接；当多层充电仓为多个时，多个多层充电仓可以共用一个升降机构310。升降机构310本领域技术人员可采用公知技术进行，其结构可以为多种形式，在此不再赘述，附图展示的升降机构仅为示意，并不能作为本发明的限定。

充电仓320对应的电池运送段220设置有变向装置400，充电仓320设置有与变向装置400传送方向一致的传送装置；充电仓320设置有用于给电池充电的电池充电接口。

移动充电设备100包括多电池位垂直循环结构120，多电池位垂直循环结构120上设置有多个电池存储舱110，电池存储舱110能够在多电池位垂直循环结构120的带动下进行循环运动，电池存储舱110用于存储电池。多电池位垂直循环结构120由循环驱动装置驱动，具体地，本领域技术人员可参照公知技术进行。

电池存储舱110设置有第一供电接口113，移动充电设备110设置有第二供电接口150，第二供电接口150与移动充电设备100的电路连通；电池能够在多电池位垂直循环结构120的带动下通过第一供电接口113与第二供电接口150连通，和/或通过电池存储舱口112与电池输送带200中的电池输入段210或电池输出段230连通。

可以理解的是，本发明系统的工作原理为，通过电池传输带200传输电池，移动充电设备100可以通过电池存储舱口从电池输入段210接收满电电池，或者通过电池存储舱口112把体内用过的亏电电池传输到输出移动带，当亏电电池运动到电池运送段220时，变向装置400将亏电电池推入其对向的充电仓内部，充电仓内部设置有用于给电池充电的电池充电接口，当充电仓内部进入电池后，充电仓的充电接口与电池电性连接，能够为其充电。进一步地，多个充电仓320沿垂向高度依次设置于升降机构310，当其中一层充电仓320进入电池后，升降机构能够将该层调整，以使得该层充电仓远离电池运送段220，该远离方式可以为相对于电池运送段220上下移动，也可以为前后移动。在本发明的第一种优选实施例中，充电仓从低到高逐渐升高，最高层与电池运送段220对接作为初始位置，进而逐层上升最后到最低层接收电池，当最低层的充电仓接收电池后，多层充电仓可以后退至充电站内充电，或者继续位于电池运送段的一侧，待电池充满电后，充电仓通过其内部的推动机构重新将电池推回电池运送段。在本发明的第二种优选实施例中，多层充电仓由低到高依次接收电池，低层充电仓在接收电池后可以向后退入充电站内部，进而升降机构带动下一层充电仓降落与电池运送段220对接；周而复始，直至所有充电仓均进入至充电站内部充电。本领域技术人员可随意设置电池充电装置的结构，只要不偏离本发明的原理即可。

在一些优选实施例中，本发明的电池运送段220为分离设置的两层输送结构，其中一层与电池输入段210连接，另一层与电池输出段230连接。

更进一步地，本发明通过判断电池输送带上正在传输电池的剩余电量确定是否启动变向装置，以使得变向装置带动电池进入至充电仓内部。进一步地，变向装置可以与电池输送带一体化设计，具体结构可参考物流分拣机。或者在本发明的优选实施例中，变向装置包括用于推动电池的推板410和气缸430，推板背离电池运送段220的一侧设置有气缸430，气缸的活塞杆上连接有固定板，固定板与推板410之间连接有若干缓冲器420。缓冲器包括套筒、两个分别滑移连接在套筒内两端的活塞以及固定连接在套筒两端的挡环，所述活塞相互背离一侧固定连接有连接杆，所述连接杆套设有复式弹簧，所述复式弹簧的两端分别与活塞和挡环固定连接，位于同一套筒内的两个活塞头之间留有空隙。进一步地，变向装置还可以为机械臂，该机械臂具有夹持部，夹持部用于夹持电池或释放电池，以使得变向装置将电池从电池传输带上移动至充电仓内部。

更进一步地，“本发明通过判断电池输送带上正在传输电池的剩余电量确定是否启动变向装置，以使得变向装置带动电池进入至充电仓内部。” 的具体实施方式可参考如下实施例。

本发明的充电系统还包括图像采集装置和第一控制器，图像采集装置装设于电池输送带200上部空间，用于采集电池输送带200上电池的编号信息；第一控制器分别与图像采集装置和变向装置400通信连接，第一控制器配置为获取电池的编号信息，根据编号信息的出现频次确定与编号信息对应的电池电量的满空状态，并生成第一控制信号发送至变向装置400，第一控制信号包括电池的编号信息和电池的满空状态。

变向装置400接收第一控制信号后，基于电池的满空状态将满空状态为空的电池推入充电仓320。

具体而言，“根据编号信息的出现频次确定与该编号信息对应的电池电量的满空状态”，其方法为：对编号信息出现频次为单数的电池标记为待充电电池；对编号信息出现频次为双数的电池标记为待使用电池。变向装置筋将待使用电池推入至充电仓。

在本发明的优选实施例中，电池存储舱110内部设置有第一检测装置116，第一检测装置116用于检测电池存储舱110内部电池的电量并生成第一检测信号，第一供电接口113内部设置有第二控制器。

第二控制器能够基于第一检测信号控制第一供电接口113伸缩运动，以使得第一供电接口113与第二供电接口150插接或分离，第二控制器能够在第一供电接口113与第二供电接口150分离后生成第二检测信号。

多电池位垂直循环结构120基于第一检测信号和/或第二检测信号进行循环运动。

更优选地，第二供电接口150内壁与第一供电接口113外轮廓适配；第一供电接口113包括第一套筒114和第一插接头115，第二供电接口150包括第二套筒160和第二插接头170，第一套筒114套设于第一插接头170外侧，第一套筒114具有绕自身轴线转动的自由度。

第二控制器能够控制第一供电接口113沿第二供电接口150所在方向伸出，以使得第一供电接口113与第二供电接口150卡合装配，第一供电接口113与第二供电接口150装配状态下，第一插接头115与第二插接头170插接。

第二控制器能够控制第一套筒114绕自身轴线转动并控制第一供电接口113沿第二供电接口150所在方向后退，以使得第一插接头115与第二插接头170分离。本发明的第一供电接口113与第二供电接口150之间无磁性连接，只需提供少量的电即可实现智能卡合锁紧和分离，保证了供电安全性的同时还能省电，不会影响电池本身的性能。

本发明的移动充电设备100优选为可移动蓄电池充电桩，参阅附图，其一侧设置有充电枪180，进一步地，本发明的移动充电设备100底部还设置有移动装置140，移动装置140用于驱动充电桩本体行走，进一步地，本发明的充电桩本体还设置有双目摄像装置130，该双目摄像装置130用于采集充电桩本体周围的环境，以使得本发明能够基于双目摄像装置130采集到的图像规划路线，而后通过移动装置140进行行走。具体而言，移动装置140可以为滚轮、万向轮等结构，或者可以为滑块。可以理解的是，本发明的移动充电设备100可以由独立的行走装置共同带动行走，也可以为充电桩与行走装置一体化设计。当移动装置140为滑块时，本申请所在地面应设置有轨道，该轨道能够使得本发明充电桩从本发明充电系统移动至充电站或是指定汽车停靠点。具体地，双目摄像装置130和移动装置140在此不再进行过多描述，本领域技术人员只要能够保证其能够实现各自的功能即可。同时充电枪180也可采用现有技术进行，在此不再赘述。

更进一步地，本发明的电池存储舱为多个，优选地，其可以为四个、五个、六个或更多，考虑到充电桩本体的大小和容纳空间本发明的优选实施例采用六个电池存储舱。电池存储舱内部设置有第一检测装置，第一检测装置用于检测电池存储舱内部电池的电量并生成第一检测信号，第一供电接口内部设置有第二控制器，第一检测装置、第二控制器、循环驱动装置彼此通信连接；第二控制器能够基于第一检测信号控制第一供电接口伸缩运动，以使得第一供电接口与第二供电接口150插接或分离；当第二控制器控制第一供电接口与第二供电接口150分离后能够生成第二检测信号；循环驱动装置基于第一检测信号和/或第二检测信号驱动垂直循环装置运动。

本发明上述技术方案的原理为：充电桩本体通过电池存储舱口112吞入电池，通过多电池位垂直循环结构使得电池转动到充电处为充电枪180充电，当电池没电后再通过多电池位垂直循环结构将电池吐出。

具体而言，多个电池自电池存储舱口112进入充电桩本体内部后装设于电池存储舱内部，当所有电池存储舱内部均装满电池后，电池存储舱口112不再接受新电池。此时多电池位垂直循环结构在循环驱动装置的驱动下将其中一个电池从电池存储舱口112带动到第二供电接口150所在位置，而后第一供电接口113伸出与第二供电接口150插接，以便于电池500为充电枪180供电。在第一供电接口113与第二供电接口150插接时，多电池位垂直循环结构120静止。当该电池的剩余电量不足或电量消耗完时，电池存储舱能够在多电池位垂直循环结构120的带动下做循环运动，以使得下一个电池继续为充电枪180供电，当所有电池或部分电池电量用完或电量不足需要更换新电池时，多电池位垂直循环结构120在循环驱动装置的驱动下运动，带动电池存储舱移动，以使得电池从第二供电接口150所在位置移动至电池存储舱口所在位置，电池从输出口离开充电桩本体，电量不足的电池离开后电池存储舱运动至输入口能够继续接收新电池。可以理解的是第一检测信号用于检测电池剩余电量，第二检测信号属于安全信号，其预示着电池充电舱已经与充电枪的电路断开连接可以继续转动，本领域技术人员也可以理解为，第二检测信号预示着多电池位垂直循环结构120可以安全移动。

在本发明的一种优选实施例中，多电池位垂直循环结构120包括支撑框架和多个电池存储单元，电池存储单元用于固定电池存储舱400。支撑框架两侧分别沿竖直方向设置有均形成上下向回路的传动链轨道和导轨，各电池存储单元均匀分布且水平设置在两个导轨内，且导轨用于为电池存储单元提供循环行走路径，传动链轨道用于带动各电池存储单元在导轨上行走。

可以理解的是，本领域技术人员可以随意设置循环驱动装置和多电池位垂直循环结构120的结构，其可以为摩天轮式结构、导轨滑块式结构、垂直循环立体车库式结构、齿轮齿条式结构、厢式电梯传动结构、滚柱丝杠式结构等。这种在不改变本发明电池存储舱110垂直循环原理的情况下，对于多电池位垂直循环结构120的结构、大小、形状、传动方式的同等替换均应限定在本发明的保护范围内。

在本发明的优选实施方式中，第一供电接口113与第二供电接口150配合，具体结构如下。

第二供电接口150内壁与第一供电接口113外轮廓适配；第一供电接口113包括第一套筒114和第一插接头115，第二供电接口150包括第二套筒160和第二插接头170，第一套筒套设于第一插接头115外侧，第一套筒114具有绕自身轴线转动的自由度。

第二控制器能够控制第一供电接口沿第二供电接口所在方向伸出，以使得第一供电接口113与第二供电接口150卡合装配，第一供电接口113与第二供电接口在150装配状态下，第一插接头115与第二插接头170插接；第二控制器能够控制第一套筒114绕自身轴线转动并控制第一供电接口113沿第二供电接口150所在方向后退，以使得第一插接头115与第二插接头170分离。

参阅附图，第一插接头115包括伸缩部、滑动转动部、连接部，连接部和伸缩部分别固定于滑动转动部的两相反端。

伸缩部一端通过电池存储舱110与舱内电池电性连接，另一端依次通过滑动转动部和连接部与第二供电接口150电性连接；滑动转动部与第一套筒114间隙配合，连接部用于与第二插接头170插接，伸缩部、连接部均相比滑动转动部膨大以形成抗拔结构。

连接部包括第一端和第二端，第一端与第二端相反，第一端与滑动转动部连接，第二端背离第一端方向延伸并逐渐减小，第二端沿垂直于轴线方向的横截面积小于第一端沿垂直于轴线方向的横截面积。

第二套筒160包括卡合端和固定端162，固定端162用于与第二插接头170固定，卡合端用于与第一供电接口113卡合。

卡合端的内壁开设有预制孔163，预制孔163内部设置有限位件164，限位件164用于与滑动转动部配合；限位件164具有延伸于第二套筒160内侧的延伸端1641，延伸端1641具有沿其自身轴向移动的自由度。

延伸端1641的长度大于第二端相对于卡合端内壁的长度且小于滑动转动部相对于卡合端内壁的长度。

第一套筒114外表面设置有月牙形凸起，该月牙形凸起的内弧长度小于滑动转动部外径，且月牙形凸起的高度与连接部第一端外径相同。

在第二控制器的控制下第一套筒114能够绕自身轴线转动以使得月牙形凸起与延伸端1641滑动转动配合。

限位件164为可伸缩结构，限位件164的延伸端1641沿其轴向的横截面为锥形。

延伸端1641由多个从大到小、首尾相连的可伸缩管状结构组成，延伸端1641末端的管状结构设置有第一敏感元器件1642，卡合端内部设置有第二敏感元器件1643，第二控制器分别与第一敏感元器件1642和第二敏感元器件1643通信连接。

当第一敏感元器件1642与第二敏感元器件1643位于同一水平面时，第一敏感元器件1642、第二敏感元器件1643向第二控制器发送反馈信号。可以理解的是，本发明的限位件164可以为多种结构，其同样可以活动设置于第二套筒内部，只要能够保证其具有与第二套筒内壁的卡合端即可，该卡合端用于固定限位件164，进一步地，只要能够保证限位件的延伸端1641的末端在第一套筒转动过程中能够沿第一套筒的外缘接触并滑动配合即可。由于延伸端1641的长度限制，因此当第一套筒114外缘的月牙状凸起接触时，延伸端1641的末端在所述月牙状凸起的抵触力下，沿其轴向方向竖直向上运动，向上运动的顶点即为月牙状凸起外缘的最高点，此时限位件164无法对第一供电接口113进行限位，第一供电接口113能够沿其自身轴线移动，即此时可以与第二供电接口150分离。此时延伸端1641末端的第一敏感元器件1642与第二敏感元器件1643相互通信连接，发出反馈信号，该反馈信号可以由任一元器件发出。本发明限位件164可以为伸缩式结构、折叠式结构、竖直方向移动结构均可。本发明限位件164的结构、大小、形状可以随意设置，本领域技术人员能够在保证其运动原理的情况下，对其结构、大小做出的改变均在本发明的保护范围内。再者，第一敏感元器件1642与第二敏感元器件1643可采用公知技术进行，例如红外线传感器、光敏元件、位移传感器等等均可，其具体结构可灵活选择，只要配置其在两者对接时发出信号即可，或者持续发出信号，当两者通信连接时，不再发送信号，第二控制器通过检测限位件处敏感元器件信号的异常即可得知此时第一供电接口是否能够与第二供电接口分离。

可以理解的是，本发明的第一供电接口在沿第二供电接口所在方向延伸运动时，其连接部能够先行进入第二套筒170内部，此时由于连接部的结构为楔形，因此其能够使得限位件164的延伸端1641延伸出的长度减少，即连接部在与延伸端1641末端接触过程中，其能够边前进边推动延伸端1641折叠、收缩或向上移动。当连接部移动到限位件164左侧时，此时滑动转动部位于延伸端1641的正下方，由于滑动转动部的外径小于连接部第一端的外径，因此延伸端1641受重力因素向下移动，当延伸端1641下落后，滑动转动部形成了第一插接头的限位槽。此时第一供电接口与第二供电接口电性连接，电池能够为充电枪180供电。当电池电量不足时，此时第一连接信号将其检测到的信号发送给第二控制器，第二控制器接收信号后，驱动第一套筒绕自身轴线旋转，以使得月牙形凸起转动至第一插接头沿其径向的正上方，在月牙形凸起转动过程中，延伸端1641末端始终与月牙形凸起的外缘滑动配合，并在月牙形凸起的作用下沿其轴线方向向上移动，此时限位件164无法对第一插接头进行限位，且能够发送反馈信号给第二控制器，第二控制器在接收反馈信号后驱动伸缩部沿电池存储舱110所在方向缩回，此时第一插接头与第二插接头断开连接，该电池存储舱110内的电池无法继续为充电枪180继续充电。

在上述优选实施例中，第一套筒的内径与第一插接头的外径间隙配合，其长度可以随意设置，可以仅套设于滑动转动部外部，也可以同时套设在滑动转动部和伸缩部的外侧，还可以同时套设滑动转动部和连接部的外侧。第一套筒的具体结构、长度、大小不再赘述。本领域技术人员只要使得其位于滑动转动部处的外壁具有月牙状凸起以及绕自身轴线旋转的自由度即可。

在本发明的另一些优选实施例中，电池存储舱110的电池存储舱口112包括输入口和输出口，输入口和输入口可以共用一个，电池存储舱110能够在进行循环运动时能够分别与输入口处的输入轨道、电池存储舱口处的输出轨道连通；充电桩本体内部设置有机械臂，优选地，机械臂设置于输入轨道和输出轨道之间，机械臂与循环驱动装置内部的第三控制器通信连接，机械臂用于夹持或释放电池；机械臂配置为将输入轨道上的电池移动至电池存储舱110内部；或将电池存储舱内部的电池移动至输出轨道上。具体地，机械臂可参照公知常识进行，同时机械臂也可以为两个，两个机械臂分别放置在输入口或输出口，本发明的优选技术方案中机械臂设置于两者之间，以便于机械臂能够一臂多用，更节省空间占用。更进一步地，本发明也可以在电池存储舱110内部设置机械臂，电池存储舱内部的机械臂能够将电池从输入轨道移动至电池存储舱110内部；或将电池存储舱内部的电池移动至输出轨道上。具体其他方式本发明在此不再赘述。本发明的移动充电设备可以通过输入口的输入轨道与电池输入段连通，或者通过输出口的输出轨道与电池输出段连通，输入口、输出口、输入轨道、输入轨道均简称为电池存储舱口。

可以理解的是，基于上述原理，本发明的电池存储舱110侧壁可以设置有推板，该推板可伸缩设置，该推板使得电池存储舱110内部分为两个容纳空间。进一步地，推板移动可以使得电池所处的容纳空间逐渐减小，直至所述推板将电池推出电池存储舱110内部。电池在离开电池存储舱110后自动落入输出轨道上，并通过输出轨道到达电池存储舱口。进一步地，电池可以由人工更拿走或者继续落入下一个电池传送带传回电池充电仓库充电。

进一步地，本发明还设置有电量监测系统，该系统能够同时检测多个电池存储舱内电池的剩余电量，即充电桩本体内部电池剩余电量总和。当电量监测系统通过检测判定充电桩本体内部电池剩余电量总和小于阈值时发出报警信号并触发断电保护系统，断电保护系统能够保护本发明系统的安全性并能够有效延长寿命。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

需要说明的是，上述实施例提供的充电系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。

上述本申请实施例中的技术方案中，至少具有如下的技术效果及优点。

本发明的自动更换电池式充电系统，移动充电设备内部设置多电池位垂直循环结构能够快速更换电池，通过接收电池输送带上的满电电池，驱动其循环运动依次为充电枪供电，保证充电枪自身电池储备供电充足，以便于对处于路途上电量不足的新能源汽车进行充电；待所有电池均使用后再通过电池输送带传输至电池充电装置。本系统通过移动充电设备、电池输送带、电池充电装置实现自动化更换电池，无需人工干预，工作效率高。

本发明的移动充电设备，电池为独立模块，可实现自动更换，通过该设置使得本发明的移动充电设备无需固定不动充电，其只需移动到充电站处循环运转多电池位垂直循环结构即可实现电池的更换，充电站电池储备充足省略了等待充电的时间，提高了本发明移动充电设备的工作效率，增大了利用率。

本发明设置多个小蓄电池循环运转替代大蓄电池一方面将电池模块化，减少现有技术中大电池的充电次数、充电时间和拆装时间，减少大电池的电能损耗，延长寿命。另一方面当现有技术中大蓄电池还存在剩余电量，但是剩余电量无法完成下一次任务，此时需要对大蓄电池放电或继续充电，造成了能源浪费，同时在更换电池时小电池相比于大蓄电池更易更换和维修，生产成本和维护成本更低。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动更换电池式充电系统，其特征在于，包括移动充电设备、电池输送带、电池充电装置；所述电池输送带包括电池输入段、电池输出段、以及设置于所述电池输入段与所述电池输出段之间的电池运送段；所述电池输入段、电池输出段分别与所述移动充电设备的电池存储舱口对接；所述电池充电装置包括一个或多个多层充电仓，所述多层充电仓邻近装设于所述电池运送段设定部位的一侧；所述多层充电仓包括升降机构和多个充电仓；多个所述充电仓沿竖直方向固定排布；所述充电仓固定装设于所述升降机构的升降移动部，可以将各层充电仓与所述电池运送段对接；所述充电仓对应的电池运送段设置有变向装置，所述充电仓设置有与所述变向装置传送方向一致的传送装置；所述充电仓设置有用于给电池充电的电池充电接口；所述移动充电设备包括多电池位垂直循环结构，所述多电池位垂直循环结构上设置有多个电池存储舱，所述电池存储舱能够在所述多电池位垂直循环结构的带动下进行循环运动，所述电池存储舱用于存储电池；所述电池存储舱设置有第一供电接口，所述移动充电设备设置有第二供电接口，所述第二供电接口与所述移动充电设备的电路连通；所述电池能够在所述多电池位垂直循环结构的带动下通过所述第一供电接口与所述第二供电接口连通，和/或通过所述电池存储舱口与所述电池输送带连通。

2.根据权利要求1所述的自动更换电池式充电系统，其特征在于，所述电池运送段为分离设置的两层输送结构，其中一层与电池输入段连接，另一层与电池输出段连接。

3.根据权利要求1所述的自动更换电池式充电系统，其特征在于，所述多个多层充电仓分离设置。

4.根据权利要求1所述的自动更换电池式充电系统，其特征在于，所述多个多层充电仓共用一个升降机构。

5.根据权利要求1所述的自动更换电池式充电系统，其特征在于，所述充电系统还包括图像采集装置，所述图像采集装置装设于所述电池输送带上部空间，用于采集输送带上电池的编号信息。

6.根据权利要求5所述的自动更换电池式充电系统，其特征在于，所述系统还包括第一控制器，所述第一控制器分别与所述图像采集装置和所述变向装置通信连接，所述第一控制器配置为获取电池的编号信息，根据所述编号信息的出现频次确定与所述编号信息对应的电池电量的满空状态，并生成第一控制信号发送至所述变向装置，所述第一控制信号包括电池的编号信息和电池的满空状态。

7.根据权利要求6所述的自动更换电池式充电系统，其特征在于，所述变向装置接收所述第一控制信号后，基于所述电池的满空状态将满空状态为空的电池推入所述充电仓。

8.根据权利要求6所述的自动更换电池式充电系统，其特征在于，“根据所述编号信息的出现频次确定与所述编号信息对应的电池电量的满空状态”，其方法为：对所述编号信息出现频次为单数的电池标记为待充电电池；对所述编号信息出现频次为双数的电池标记为待使用电池。

9.根据权利要求1所述的自动更换电池式充电系统，其特征在于，所述电池存储舱内部设置有第一检测装置，所述第一检测装置用于检测所述电池存储舱内部电池的电量并生成第一检测信号，所述第一供电接口内部设置有第二控制器；所述第二控制器能够基于所述第一检测信号控制所述第一供电接口伸缩运动，以使得所述第一供电接口与所述第二供电接口插接或分离，所述第二控制器能够在所述第一供电接口与所述第二供电接口分离后生成第二检测信号；所述多电池位垂直循环结构基于所述第一检测信号和/或所述第二检测信号进行循环运动。

10.根据权利要求9所述的自动更换电池式充电系统，其特征在于，所述第二供电接口内壁与所述第一供电接口外轮廓适配；所述第一供电接口包括第一套筒和第一插接头，所述第二供电接口包括第二套筒和第二插接头，所述第一套筒套设于所述第一插接头外侧，所述第一套筒具有绕自身轴线转动的自由度；所述第二控制器能够控制所述第一供电接口沿所述第二供电接口所在方向伸出，以使得所述第一供电接口与所述第二供电接口卡合装配，所述第一供电接口与所述第二供电接口装配状态下，所述第一插接头与所述第二插接头插接；所述第二控制器能够控制所述第一套筒绕自身轴线转动并控制所述第一供电接口沿所述第二供电接口所在方向后退，以使得所述第一插接头与所述第二插接头分离。

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