CN112290614A - 换电柜及换电方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及电池充电技术领域，具体提供了一种换电柜及换电方法。该换电柜包括柜体和设置在柜体上的多个电池腔，电池腔的敞口端通过柜门封闭，每个电池腔内均设有充电底座、充电基座、转换头和导向装置，充电基座与充电设备连接；转换头一端与充电基座连接，另一端设有充电插头；导向装置包括驱动组件和两个夹板，驱动组件用于带动两个夹板同步移动。换电方法包括以下步骤：扫描柜体上的二维码，空电池腔的柜门打开；将相应的转换头插在充电基座上；调节两个夹板位置，直至两个夹板的侧面与电池的侧面平齐，推动电池，直至充电插头插入到充电插口内；待电池上的充电灯亮起后，关闭该柜门，相应地，装有相同型号电池的电池腔的柜门打开。

Description

换电柜及换电方法

技术领域

本公开涉及电池充电技术领域，尤其涉及一种换电柜及换电方法。

背景技术

随着电动车辆的快速发展，部分城市摩托车辆的限行，电动两轮车基本普及，两轮电动车作为外卖及快递行业基本配送工具，需要具备续航里程远、使用寿命长和重量轻等特点。目前储能产品有铅酸电池和锂电池，铅酸电池由于重量大，体积大，污染大等原因阻碍其发展；而锂动力电池以工作电压高、能量密度大、安全性好、重量轻、自放电小、循环寿命长、无污染等特点，成为了电动车辆的发展方向。

虽然锂动力电池可作为电动车辆的动力源，但随着O2O的迅猛发展，外卖和快递业务近两年来发展非常迅猛，外卖和快递高峰时期日均订单突破千万，电动车辆的日行程增加，可见，单个锂电池的电量无法满足每日的用电需求。当电量不足的时候，快递员不得不在白天中断配送业务，对电池进行充电，大大降低了快递员的工作效率。因此产生出了大量的“换电”需求，按照一定标准制造的电动车，可以到指定的换电柜，将电量不足的电池直接更换成电量充足的电池，大大节约了时间成本。

换电柜包括箱体，箱体上设有多个用于装放电池的电池腔，电池腔通过柜门封闭，电池腔的底部设有底座，底座的端部设有充电插头，底座的顶部设有导向轨道，电池的底部设有与导向轨道相匹配的滑槽。电池沿着导向轨道滑向电池腔的内部，直至电池腔的充电插头完全插入到电池的充电插口内，通过箱体内的充电设备对电池进行充电。

当电池电量不足后，驾驶员需找到与该电池配套的换电柜，通过扫码等方式打开空柜门，将电量不足的电池放入到换电柜的电池腔内，关闭柜门。相应地，装有满电量电池的柜门打开，驾驶员取走电池，关闭柜门，完成电池的更换。但是，该种换电柜的设置方式还存在电池腔内的导向轨道和充电插头只能匹配一种电池，导致换电柜的通用性较差的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种换电柜及换电方法。

本公开提供了一种换电柜，包括柜体和设置在所述柜体上的多个电池腔，所述电池腔的敞口端通过柜门封闭，每个所述电池腔内均设有：

充电底座，设置在所述电池腔的底部；

充电基座，设置在所述充电底座朝向所述电池腔的敞口端的一端，所述充电基座与所述柜体内部的充电设备连接；

转换头，一端与所述充电基座连接，另一端设有用于匹配电池充电插口的充电插头，所述转换头为多个，多个所述转换头的所述充电插头用于匹配不同电池的充电插口；

导向装置，包括驱动组件和沿所述电池腔的长度方向设置的两个夹板，两个所述夹板沿着所述充电基座对称设置，所述驱动组件用于带动两个所述夹板同步移动，并使得两个所述夹板靠近或远离。

可选的，所述驱动组件包括沿着垂直于电池的插入方向设置的双向螺杆，两个所述夹板均与所述双向螺杆螺纹配合，且两个所述夹板分别设置在所述双向螺杆的两侧螺纹上，所述双向螺杆的其中一端连接有用于驱动其转动的驱动件。

可选的，所述双向螺杆设置在所述电池腔远离其敞口端的一侧，所述电池腔的内部设有转向螺杆，所述转向螺杆的长度方向与所述夹板的长度方向一致，所述转向螺杆设置在所述夹板远离另一个所述夹板的一侧，所述双向螺杆的一端设有第一锥形齿轮，所述转向螺杆的端部设有与所述第一锥形齿轮相匹配的第二锥形齿轮，所述驱动件用于驱动所述转向螺杆转动。

可选的，所述电池腔内设有导向杆，所述导向杆与所述双向螺杆平行设置，两个所述夹板均与所述导向杆滑动配合。

可选的，所述充电基座的顶部设有导向板，所述导向板的顶部设有多个滚筒，所述滚筒沿着所述电池腔的长度方向滚动。

可选的，所述电池腔的内壁上设有多个用于放置所述转换头的容纳口，所述容纳口与所述转换头一一对应。

可选的，多个所述容纳口均设置在所述电池腔的底部，多个所述容纳口沿着所述电池腔的宽度方向间隔设置。

可选的，所述容纳口的底部设有第一磁块，所述转换头的底部设有第二磁块，所述第一磁块和所述第二磁块相吸。

可选的，所述容纳口内设有用于连接所述转换头的连接线，所述容纳口的底部设有用于收纳所述连接线的收纳口。

本公开提供了上述换电柜的换电方法，包括以下步骤：

步骤一，扫描柜体上的二维码，空电池腔的柜门打开；

步骤二，根据电池类型将相应的转换头插在充电基座上；

步骤三，将电池搭放在充电底座上，通过驱动组件驱动两个夹板靠拢，直至两个夹板的侧面与电池的侧面平齐，推动电池，直至转换头的充电插头插入到电池的充电插口内；

步骤四，待电池上的充电灯亮起后，关闭该柜门，相应地，装有相同型号电池的电池腔的柜门打开。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

充电底座的端部设置充电基座，且充电基座可匹配多个转换头，每个转换头用于与不同的电池匹配，使用时，可将与待充电电池相匹配的充电头安装在充电基座上，再将电池放置在电池腔内，使得充电插头与电池上的充电插口完全接触，进而对电池充电；通过两个夹板限制电池的位置，使得充电插头与充电插口的位置相对，结构简单，对电池的结构没有要求，可见，该种设计方式的换电柜可匹配多种电池，通用性好，符合共享换电柜的发展需求。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述换电柜的结构示意图；

图2为本公开实施例所述电池腔内部的示意图。

其中，10、柜体；11、柜门；20、电池腔；30、充电底座；31、豁口；40、充电基座；41、转换插头；50、转换头；51、充电插头；60、夹板；70、双向螺杆；71、转向螺杆；72、导向杆；73、驱动电机；80、导向板；81、滚筒；90、容纳口。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例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，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

结合图1和图2所示，本申请实施例提供的换电柜包括柜体10和设置在柜体10上的多个电池腔20，且电池腔20按照一定顺序排列，合理利用占用空间，使得换电柜能够容纳更多电池。电池腔20的敞口端通过柜门11封闭，敞口端即可供电池插入的一端，电池通过敞口端插入到电池腔20内。具体地，柜门11的一侧与电池腔20的侧壁或端部铰接，柜门11的另一侧通过扣件与电池腔20连接，柜体10上设有二维码放置区，使用者通过扫描二维码打开空的电池腔20。其中，柜门11打开的方式在现有技术中较为常见，如柜门11与柜体10磁吸固定，扫描二维码后，柜体10断电，磁性消失，柜门11和柜体10的作用力消失，进而打开柜门11。进一步优化地，可在柜体10和柜门11之间设置弹簧，当柜门11和柜体10的作用力消失后，柜门11在弹簧弹力的作用下打开。每个电池腔20内均设有充电底座30、充电基座40、转换头50和导向装置。

充电底座30设置在电池腔20的底部，充电基座40设置在充电底座30朝向电池腔20的敞口端的一端，充电基座40与柜体10内部的充电设备连接。充电基座40设置在电池腔20的对称轴所在的竖直平面处，使得电池腔20的两侧相对于充电插头51对称，其中，该处及下述对称轴均指与电池腔20的长度方向平行的对称轴，电池腔20的长度方向为电池的插入方向。

转换头50一端与充电基座40连接，另一端设有用于匹配电池充电插口的充电插头51，电池腔20的充电插口与充电插头51相匹配，充电设备通过充电基座40和转换头50为电池充电。具体地，充电基座40的端部设有转换插头41，转换头50上设有与充电插头51相匹配的转换插口，进而使得电流流向转换头50。其中，转换头50的具体工作原理在现有技术中已经较为成熟，因此，在此并未做过多的解释。转换头50为多个，多个转换头50的充电插头51用于匹配不同电池的充电插口，在对于不同的电池进行充电时，可将相应的转换头50安装在充电基座40上。

导向装置包括驱动组件和沿电池腔20的长度方向设置的两个夹板60，使得两个夹板60平行于电池腔20的侧壁，两个夹板60沿着充电基座40对称设置。驱动组件用于带动两个夹板60同步移动，并使得两个夹板60靠近或远离，进而使得两个夹板60始终相对于电池腔20的中心线对称，因此，处于两个夹板60之间的电池的中心线能够与电池腔20的中心线处于同一竖直平面内，再推动电池，使其处于充电位置。

本公开的充电底座30的端部设置充电基座40，且充电基座40可匹配多个转换头50，每个转换头50用于与不同的电池匹配，使用时，可将与待充电电池相匹配的充电头安装在充电基座40上，再将电池放置在电池腔20内，使得充电插头51与电池上的充电插口完全接触，进而对电池充电；通过两个夹板60限制电池的位置，使得充电插头51与充电插口的位置相对，结构简单，对电池的结构没有要求，可见，该种设计方式的换电柜可匹配多种电池，通用性好，符合共享换电柜的发展需求。

如图2所示，驱动组件包括沿着垂直于电池的插入方向设置的双向螺杆70，双向螺杆70的两端与电池腔20的内壁转动配合，具体地，可在双向螺杆70与电池腔20内壁的连接处设置轴承。该处的电池的插入方向即为上述电池腔20的长度方向，则垂直于电池的插入方向即指电池腔20的宽度方向，双向螺杆70沿着电池腔20的宽度方向设置。两个夹板60均与双向螺杆70螺纹配合，且两个夹板60分别设置在双向螺杆70的两侧螺纹上，双向螺杆70的其中一端连接有用于驱动其转动的驱动件。具体地，双向螺杆70包括杆件和设置在杆件两侧的螺纹，处于杆件两侧的螺纹方向相反，两个夹板60分别与处于杆件两侧的螺纹之间螺纹配合，即夹板60与双向螺杆70的连接处设有内螺纹，进而使得双向螺杆70转动时，两个夹板60靠近或远离。该种设计方式，结构简单，占用空间小。

双向螺杆70设置在电池腔20远离其敞口端的一侧，避免影响电池插入到电池腔20内。电池腔20的内部设有转向螺杆71，转向螺杆71的长度方向与夹板60的长度方向一致，转向螺杆71设置在夹板60远离另一个夹板60的一侧，避免影响电池的插入以及夹板60的移动，其中，在图2中，部分转向螺杆71被夹板60遮挡。转向螺杆71与电池腔20的内壁转动配合，即在电池腔20的内壁上设置螺杆底座，转向螺杆71通过轴承设置在螺杆底座上。双向螺杆70的一端设有第一锥形齿轮，转向螺杆71的端部设有与第一锥形齿轮相匹配的第二锥形齿轮，驱动件用于驱动转向螺杆71转动。该处的相匹配是指第二锥形齿轮与第一锥形齿轮相啮合，即可通过第二锥形齿轮的转动带动第一锥形齿轮的转动，第一锥形齿轮和第二锥形齿轮在附图中均被夹板60遮挡。该种设计方式使得驱动件可设置在电池腔20的敞口端，便于使用者操作。

在一些实施例中，驱动件包括用于带动转向螺杆71转动的驱动电机73，驱动电池的输出轴与转向螺杆71转动配合，进而通过驱动电机73带动转向螺杆71转动，可实现自动化控制。进一步优化地，电池腔20的内壁上设有用于安装驱动电机73的电机底座，便于驱动电机73的固定。

在另一些实施例中，驱动件包括设置在转向螺杆71远离第二锥形齿轮一端的转盘，使用者可通过转动转盘带动转向螺杆71转动，该种设计方式结构简单，节省成本。

如图2所示，电池腔20内设有导向杆72，导向杆72与双向螺杆70平行设置，两个夹板60均与导向杆72滑动配合。导向杆72也设置在电池腔20远离敞口端的一侧，避免影响电池插入到电池腔20内，导向杆72可为一个或多个，可根据设计需求设定。且当挡板的高度大于夹板60的高度时，可将导向杆72设置在挡板向上伸出电池的一侧，增加导向效果。

为了增加电池的移动效果，可在充电基座40的顶部设置导向板80，导向板80的顶部设有多个滚筒81，滚筒81沿着电池腔20的长度方向滚动。多个滚筒81沿着导向板80的长度方向间隔设置，且滚筒81的顶部向上伸出导向板80，使得滚筒81能够发挥作用。

同理，为了增加电池的移动效果，两个夹板60相对的一侧均设有导向轮，导向轮沿着电池的插入方向滚动，即导向轮沿着电池腔20的长度方向滚动。

如图2所示，电池腔20的内壁上设有多个用于放置转换头50的容纳口90，容纳口90与转换头50一一对应，使得每个容纳口90内放置一个转换头50。进一步优化地，转换头50的高度大于容纳口90的深度，使得转换头50部分伸出容纳口90，便于使用者将转换头50从容纳口90内取出。进一步优化地，容纳口90的底部设有第一磁块，转换头50的底部设有第二磁块，第一磁块和第二磁块相吸，即第一磁块与第二磁块相对应的一侧的磁极相反。通过设置第一磁块和第二磁块便于转换头50的定位，避免操作者刮碰转换头50，导致转换头50掉落的现象发生，同时，通过设置第一磁块和第二磁块便于转换头50吸附在电池腔20的侧壁上(第一磁块和第二磁块均较为常见，因此，未在附图中画出)。

在一些实施例中，多个容纳口90均设置在电池腔20的底部，多个容纳口90沿着电池腔20的宽度方向间隔设置。该种设计方式使得转换头50在自身重力的作用下停留在容纳口90内，且该位置便于使用者操作。

在另一些实施例中，多个容纳口90可设置在电池腔20的侧壁上，且该种设计方式中，需在容纳口90的底部设有第一磁块，转换头50的底部设有第二磁块，第一磁块与第二磁块相对应的一侧的磁极相反，使得转换头50能够吸附在电池腔20的侧壁上。

值得注意的是，图2中的容纳口90个数和设置位置并非指容纳口90的实际数量和安装位置，其仅代表容纳口90的众多种设置方式中的一个。具体地，容纳口90的具体设置位置不受限制，主要能够满足转换头50能够防止在容纳口90内，并可从容纳口90内取出，同时，不会影响电池插入到电池腔20内即可。

容纳口90内设有用于连接转换头50的连接线，避免转换头50掉落，同时，避免不法分子偷窃转换头50。进一步优化地，连接线可为铝线，优选地，连接线由多个铝线并列连接形成，该种设计方式，使得连接线具有一定的塑性。

进一步优化地，容纳口90的底部设有用于收纳连接线的收纳口。非使用状态下，连接线折叠在收纳口内，避免影响转换头50放置在容纳口90内；使用状态下，使用者取出转换头50，此时，连接线拉长，但不会对转换头50产生拉力；使用完毕后，使用者在放回转换头50时，连接线可沿着折痕处折叠，进而收拢到收纳口内。其中，连接线连接在转换头50的底部，避免连接线影响充电插头51与充电插口连接。

充电底座30朝向敞口端的一端设有豁口31，豁口31呈槽状结构，充电基座40设置在充电底座30与豁口31相对应的位置处。进一步优化地，豁口31沿着电池腔20的长度方向的尺寸大于转换头50在使用状态下沿着电池腔20的长度方向的尺寸，有效减少电池腔20内部空间的占用。

本申请实施例提供的换电柜的换电方法包括以下步骤：

步骤一，扫描柜体10上的二维码，空电池腔20的柜门11打开。

具体地，柜体10上设有二维码放置区，通过手机APP扫描柜体10上的二维码，柜体10断电，柜门11与柜体10间的磁吸效果消失，柜门11在弹簧弹力的作用下打开。

步骤二，根据电池类型将相应的转换头50插在充电基座40上。

具体地，使用者通过观察电池上的充电插口的结构形状，判断与其相匹配的充电插头51的形状，将具有该充电插头51的转换头50插在充电基座40上。

步骤三，将电池搭放在充电底座30上，通过驱动组件驱动两个夹板60靠拢，直至两个夹板60的侧面与电池的侧面平齐，推动电池，直至转换头50的充电插头51插入到电池的充电插口内。

具体地，电池的插入端放在充电底座30上，其中，电池搭放在充电底座30上的长度应足够大，使得夹板60推动电池的侧边是，电池不会从充电底座30上脱落，但电池搭放在充电底座30上的长度也不应过大，避免电池调节过程中，电池刮碰充电插头51。

步骤四，待电池上的充电灯亮起后，关闭该柜门11，相应地，装有相同型号电池的电池腔20的柜门11打开。

具体地，柜体10内设有控制器，电池充电时，转换头50将电池信息反馈给控制器，控制器根据电池信息得到电池类型。该柜门11关闭后，控制器根据柜体10内相应电池的电量情况，打开相应满电量的电池所处的电池腔20的柜门11，使用者将电池取出后关闭柜门11，完成电池更换过程。

采用该种换电柜进行换电，使得一个换电柜能够放置多个种类的电池，并将同类型的电量不足的电池直接更换成电量充足的电池，更换方便，使用范围广，满足换电柜的发展需求。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意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、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种换电柜，其特征在于，包括柜体(10)和设置在所述柜体(10)上的多个电池腔(20)，所述电池腔(20)的敞口端通过柜门(11)封闭，每个所述电池腔(20)内均设有：

充电底座(30)，设置在所述电池腔(20)的底部；

充电基座(40)，设置在所述充电底座(30)朝向所述电池腔(20)的敞口端的一端，所述充电基座(40)与所述柜体(10)内部的充电设备连接；

转换头(50)，一端与所述充电基座(40)连接，另一端设有用于匹配电池充电插口的充电插头(51)，所述转换头(50)为多个，多个所述转换头(50)的所述充电插头(51)用于匹配不同电池的充电插口；

导向装置，包括驱动组件和沿所述电池腔(20)的长度方向设置的两个夹板(60)，两个所述夹板(60)沿着所述充电基座(40)对称设置，所述驱动组件用于带动两个所述夹板(60)同步移动，并使得两个所述夹板(60)靠近或远离。

2.根据权利要求1所述的换电柜，其特征在于，所述驱动组件包括沿着垂直于电池的插入方向设置的双向螺杆(70)，两个所述夹板(60)均与所述双向螺杆(70)螺纹配合，且两个所述夹板(60)分别设置在所述双向螺杆(70)的两侧螺纹上，所述双向螺杆(70)的其中一端连接有用于驱动其转动的驱动件。

3.根据权利要求2所述的换电柜，其特征在于，所述双向螺杆(70)设置在所述电池腔(20)远离其敞口端的一侧，所述电池腔(20)的内部设有转向螺杆(71)，所述转向螺杆(71)的长度方向与所述夹板(60)的长度方向一致，所述转向螺杆(71)设置在所述夹板(60)远离另一个所述夹板(60)的一侧，所述双向螺杆(70)的一端设有第一锥形齿轮，所述转向螺杆(71)的端部设有与所述第一锥形齿轮相匹配的第二锥形齿轮，所述驱动件用于驱动所述转向螺杆(71)转动。

4.根据权利要求2所述的换电柜，其特征在于，所述电池腔(20)内设有导向杆(72)，所述导向杆(72)与所述双向螺杆(70)平行设置，两个所述夹板(60)均与所述导向杆(72)滑动配合。

5.根据权利要求1所述的换电柜，其特征在于，所述充电基座(40)的顶部设有导向板(80)，所述导向板(80)的顶部设有多个滚筒(81)，所述滚筒(81)沿着所述电池腔(20)的长度方向滚动。

6.根据权利要求1所述的换电柜，其特征在于，所述电池腔(20)的内壁上设有多个用于放置所述转换头(50)的容纳口(90)，所述容纳口(90)与所述转换头(50)一一对应。

7.根据权利要求6所述的换电柜，其特征在于，多个所述容纳口(90)均设置在所述电池腔(20)的底部，多个所述容纳口(90)沿着所述电池腔(20)的宽度方向间隔设置。

8.根据权利要求6所述的换电柜，其特征在于，所述容纳口(90)的底部设有第一磁块，所述转换头(50)的底部设有第二磁块，所述第一磁块和所述第二磁块相吸。

9.根据权利要求6所述的换电柜，其特征在于，所述容纳口(90)内设有用于连接所述转换头(50)的连接线，所述容纳口(90)的底部设有用于收纳所述连接线的收纳口。

10.根据权利要求1至9任一项所述的换电柜的换电方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，扫描柜体(10)上的二维码，空电池腔(20)的柜门(11)打开；

步骤二，根据电池类型将相应的转换头(50)插在充电基座(40)上；

步骤三，将电池搭放在充电底座(30)上，通过驱动组件驱动两个夹板(60)靠拢，直至两个夹板(60)的侧面与电池的侧面平齐，推动电池，直至转换头(50)的充电插头(51)插入到电池的充电插口内；

步骤四，待电池上的充电灯亮起后，关闭该柜门(11)，相应地，装有相同型号电池的电池腔(20)的柜门(11)打开。

Images