CN112477678A - 一种移动式充换电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种移动式充换电设备，涉及充换电设备，包括：具有多个电池包底座的行进底盘机构；设置在底盘机构上的多个伸缩立柱；连接在多个可伸缩立柱上端，位于多个电池包底座上端的可纵横移动的动力电池包更换机构，本发明提供的移动式充换电设备将常规使用的电池包底座安装在行进底盘机构上，解决了固定式充换电站占地面积大、需要基建、成本高昂，固定充电桩和固定换电站无法解决的道路救援问题，此外本发明提供的移动式充电设备可移动到统一的场站进行集中管理，解决了固定充电桩分布散乱，维护不便的问题。

Description

一种移动式充换电设备
技术领域
本发明涉及充换电设备领域，具体涉及一种移动式充换电设备。
背景技术
为响应全球节能减排号召，近年来，以燃油为动力源的机械设备逐渐被电动机械设备取代。但电动机械设备存在的电池续航能力短、充电慢、电池衰减快等问题也制约电动机械的应用。
目前，扩大纯电动机械设备应用范围的方法主要有两种：①、将电池包设计为固定在机械设备上的固定电池包，采用直充电的模式，并建设大量的充电桩。充电桩数量多，可以解决充电难的问题，但是依然无法解决充电慢、充电时间长等问题；而且充电桩数量多，分布广，难以维护；②、将电池包设计为可快换的电池包，并与之对应地建设固定的换电站，换电站如图1所示，该种充换电站主要由立柱(1)、横梁(2)组成主体框架，移动小车(6)置于横梁(2)上，移动小车(6)下装有动力电池包(3)的抓具(5)，动力电池包(3)放置于横梁(2)下面的动力电池包底座(4)上。所有零部件由外壳(7)包围，可以避免直接的雨淋与日晒。移动小车(6) 可以在横梁(2)上做前后左右四个方向的移动，方便抓取每一个动力电池包(3)。换电站对动力电池包统一管理，具有换电时间短的优点，无续航焦虑，然而换电站可以解决充电慢的问题，但换电站同样存在投入成本高，服务覆盖范围小等缺点，尤其是对因电量耗尽而在路上抛锚的电动机械设备，完全无法提供充换电服务。
发明内容
为解决目前充换电设备存在的投入成本高，服务覆盖范围小等问题，本发明提供一种成本低的可移动式的充换电设备，本发明提供的充换电设备不仅可以提供快换电以及充电服务，还可以对因电量耗尽而抛锚的电动机械设备进行紧急救援，占地面积小，无需基建，成本低。
为实现本发明的技术目的，本发明提供一种移动式充换电设备，包括：
具有多个电池包底座的行进底盘机构；
设置在行进底盘机构上的多个伸缩立柱；
连接在多个伸缩立柱上端，位于多个电池包底座上端的可纵横移动的动力电池包更换机构。
其中，所述行进底盘机构包括可收放行进底盘机构底部的支腿。
其中，当将所述支腿放置于地面时，可以使底盘机构的其他结构高于地面。
其中，所述多个伸缩立柱为四个，对称设置在底盘机构的四周。
其中，所述伸缩立柱可以直接采用伸缩油缸，可以采用内置或外置有伸缩机构的空心立柱，还可以采用外置有伸缩机构的实心立柱，本发明不做具体限制。
特别是，所述动力电池包更换机构包括：
固定并连接在多个伸缩立柱上端，使移动小车发生纵向移动的轨道；
其一端连接在移动小车上，另一端向垂直于轨道方向横向伸缩的横臂；以及
连接在横臂另一端，用于移动电池包的抓具。
尤其是，所述横臂包括：
固定在移动小车上的基本臂；
收容在基本臂内，可向外伸缩的多节臂；
其一端收容在多节臂的末臂内，另一端呈折回型的尾臂。
其中，所述多节臂为一节、二节或三节及以上，每个节臂之间可以伸缩。
其中，所述基本臂、多节臂以及末臂、尾臂之间利用伸缩机构连接。
其中，所述抓具与横臂的另一端为软连接。
其中，所述软连接可以采用本技术领域任一一种常规结构，例如利用标准件弹性联轴器实现软连接；或利用波纹管实现软连接；或利用软绳连接两个的法兰的方法实现软连接。
特别是，所述抓具包括：
与尾臂软连接的上结构；
开口向下，其开口端的两侧具有向内浮台的下结构；
连接上结构和下结构的伸缩机构；
其上端穿过开口搭放在浮台上，而与下结构浮动连接的抓爪。
其中，所述抓爪上端的外径小于下结构的内径，但大于开口端两侧浮台之间的距离。
需要说明的是，本发明所使用的伸缩机构可以是液压油缸，也可以采用本技术领域使用的其他具有伸缩功能的结构，例如可拉拽的钢丝绳。
需要说明的是，本发明所使用的伸缩机构可以内置也可以外置，本发明不做限制。
有益效果
1、本发明提供的移动式充换电设备将常规使用的电池包底座安装在行进底盘机构上，使电池包底座不再局限在固定的充换电站上，不仅解决了固定式充换电站占地面积大、需要基建、成本高昂的问题，还解决了固定充电桩以及固定换电站无法解决的道路救援问题，此外，由于行进底盘可以采用机械领域常规的底盘机构替代，结构来源广泛，制造成本低。
2、本发明提供的移动式充电设备将伸缩立柱和支腿结合使用，一方面利用支腿的高度，在减少液压油缸的能耗的情况下，依旧可以最大限度的升高抓具的高度，以适用于不同高度电池包的电动机械设备，另一方面利用支腿的高度还能降低伸缩立柱收回状态时的高度，便于限高道路的行进，通行便利。
3、本发明提供的移动式充电设备利用横臂机构使抓具能够横向伸出，而且利用横臂中折回型结构的臂头，使得横臂整体缩回时，安装在横臂上的抓具处于可快换动力电池包的中心对称位置，方便抓取可快换动力电池包，操作更快捷灵活。
4、本发明提供的移动式充电设备利用横臂与抓具的软连接结构以及抓具的浮动连接结构，使抓爪在前后左右上下六个方向可调的，更方便灵活的抓取电池包。
5、本发明提供的移动式充电设备可移动到统一的场站进行集中管理，解决了固定充电桩分布散乱，维护不便的问题。
附图说明
图1是背景技术中提供的现有的充电桩的结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的可移动式充换电设备的结构示意图；
图3是本发明实施例1提供的电池包底座结构示意图；
图4是本发明实施例1提供的横臂结构示意图；
图5是本发明实施例1提供的抓具结构示意图；
图6是本发明应用实施例1提供的本发明可移动式充换电设备作业状态的结构示意图；
图7是本发明实施例2提供的具有浮动连接结构的抓具结构示意图；
图8是本发明应用实施例1提供的利用实施例2提供的抓具进行作业的状态的构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的结构和使用原理做进一步详细说明，文中未提及的结构均采用常规结构。
实施例1
如图2-5所示，本发明提供的可移动式充换电设备包括：具有多个电池包底座11的行进底盘机构1；设置在底盘机构1上的多个伸缩立柱2；连接在多个伸缩立柱上端，位于多个电池包底座11上端的可纵横移动的动力电池包更换机构3。
具体的，所述多个电池包底座11的空置率小于等于50％。
进一步的，所述多个电池包底座11的至少空置两个。
需要说明的是，本发明对电池包底座的数量不作具体限制，本领域技术人员可以根据实际需要将电池包底座设置为4个，也可以为5个、6个、7个、8个或以上。在实际使用过程中，为方便换电操作，需要预留两个电池包底座不放置可快换动力电池包，以便将电动机械的旧电池包直接放置于预留电池包底座，再将充满电的电池包更换到电动机械上，方便快捷。
进一步的，如图3所示，所述电池包底座11包括设置于行进底盘机构上的固定座111、导向机构112、定位机构113以及锁紧机构114。当可快换动力电池包4放置于电池包底座11上后，锁紧机构114锁紧，使得该设备在道路上行驶过程中，可快换动力电池包4始终放置平稳。
其中，所述固定座111与行进底盘2采用本技术领域常规的刚连接结构，本发明不作限制。
当然，本领域技术人员还可以将本领域常规的电池包底座安装在行进底盘机构上，本发明不做限制，只要将电池包底座连接到行进底盘机构上，均属于本发明的保护范围。
具体的，所述行进底盘机构1包括由底盘结构12、支腿13、电池14、驾驶室及动力系统15、车桥16以及充电枪17。
需要说明的是，所述支腿13一方面可以替代车桥使底盘机构稳定在路面，另一方面还能增加底盘机构的高度。
具体的，所述多个伸缩立柱2为四个，对称设置在底盘机构的四周。
进一步的，所述伸缩立柱2为油缸立柱，包括缸筒21以及活塞杆22，所述四个油缸立柱分布于底盘的四角。
具体的，所述动力电池包更换机构3包括：固定在多个伸缩立柱2上端，使移动小车31发生纵向移动的轨道32；一端连接在移动小车上，向垂直于轨道方向伸缩的横臂33；以及连接在横臂另一端，用于移动电池包的抓具34。
进一步的，如图4所示，所述横臂33包括：固定在移动小车上的基本臂332；收容在基本臂内，利用第一伸缩油缸332与基本臂连接，可向外伸缩的中节臂 333；其一端收容在中节臂333内，另一端呈折回型，且利用第二伸缩油缸334 与中节臂连接的尾臂335。
具体的，所述中节臂还可以采用两个以上的具有伸缩效果的多节臂替代，本发明不作具体限定，只要能使横臂具有多节伸缩效果的均属于本发明的保护范围。
进一步的，如图5所示，所述抓具34包括上结构341、下结构342、油缸 343以及抓爪344，如图5所示，上结341以及下结构342通过油缸343连接，抓爪344连接于下结构342上并且与下结构341之间是软连接。通过油缸343的伸缩，可以顺利地将可快换动力电池包4从电池包底座11上取出与放下，而抓爪344与下结构342之间的软连接可以确保电量耗尽的旧可快换动力电池包5 即使与要换上的新可快换动力电池包4不在一个水平面上也能顺利地更换。
实施例2
如图7-8所示，除所述抓具34中的下结构342为开口向下，其开口端的两侧具有向内的两个浮台3421；抓爪344的上端3441穿过开口搭放在浮台上而与下结构浮动连接外，其他均与实施例1相同。
具体的，所述抓爪344上端的外径小于下结构的内径，但大于两个浮台之间的距离。
通过油缸343的伸缩以及抓爪344的浮动连接，可以顺利地将可快换动力电池包4从电池包底座11上取出与放下，而抓爪344与下结构342之间的软连接可以确保电量耗尽的旧可快换动力电池包5即使与要更换的新可快换动力电池包4不在一个水平面上也能顺利地更换。
应用实施例1换电过程
本发明利用实施例1和2进行换点作业的过程如下，如图6、8所示。
1、移动式充换电设备的行驶
当接收到换电需求后，操作人员驾驶本申请的装有电池包的移动式充换电设备赶往作业位置，行进过程使伸缩立柱2处于缩回状态，以防在限高地区出现行驶障碍。
2、高度调整
当移动式充换电设备低达制定作业位置后，先将行进底盘机构1的支腿13 伸出，使该充换电设备抬高；然后根据目标作业机械的高度控制伸缩立柱2伸出，使轨道32、移动小车31、横臂33以及抓具34达到作业高度。
3、抓取旧电池包
操作移动小车移动到与待更换的旧的可快换动力电池包对应的位置，操作横臂33以及抓具34动作，取下旧的可快换动力电池包5并放置于充换电设备上预留的空的电池包底座11上。
4、新电池的更换
将移动小车31移动到任意一块新的可快换动力电池包4上方，并通过抓具 34的动作，抓取一块新的可快换动力电池包4；再将移动小车31移动到与待更换的旧的可快换动力电池包5对应的位置并通过横臂32以及抓具34动作，将抓取的新的可快换动力电池包4放置于更换位置，完成更换动作。
最后，将抓具、横臂以及移动小车回到初始位置。
应用实施例2充电过程
当本发明的移动式充换电设备到达指定作业位置后，需要作为电源对外充电时，只需要将充电枪17拔出并插入到被充电设备的充电口即可；充完电后将充电枪拔出并放回原位即可。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种移动式充换电设备，其特征在于，包括：
具有多个电池包底座的行进底盘机构；
设置在行进底盘机构上的多个伸缩立柱；
连接在多个伸缩立柱上端，位于多个电池包底座上端的可纵横移动的动力电池包更换机构；
其中，所述动力电池包更换机构包括：
固定并连接在多个伸缩立柱上端，使移动小车发生纵向移动的轨道；
其一端连接在移动小车上，另一端向垂直于轨道方向横向伸缩的横臂；以及
连接在横臂另一端，用于移动电池包的抓具。
2.如权利要求1所述的移动式充换电设备，其特征在于，所述行进底盘机构包括可收放行进底盘机构底部的支腿。
3.如权利要求1所述的移动式充换电设备，其特征在于，所述多个伸缩立柱为四个，对称设置在底盘机构的四周。
4.如权利要求1所述的移动式充换电设备，其特征在于，所述横臂包括：
固定在移动小车上的基本臂；
收容在基本臂内，可向外伸缩的多节臂；
其一端收容在多节臂的末臂内，另一端呈折回型的尾臂。
5.如权利要求1所述的移动式充换电设备，其特征在于，所述多节臂为一节、二节或三节及以上，每个节臂之间可以伸缩。
6.如权利要求1所述移动式充换电设备，其特征在于，所述基本臂、多节臂以及末臂、尾臂之间利用伸缩机构连接。
7.如权利要求1所述的移动式充换电设备，其特征在于，所述抓具与横臂的另一端为软连接。
8.如权利要求1所述的移动式充换电设备，其特征在于，所述抓具包括：
与尾臂软连接的上结构；
开口向下，其开口端的两侧具有向内浮台的下结构；
连接上结构和下结构的伸缩机构；
其上端穿过开口搭放在浮台上，而与下结构浮动连接的抓爪。
9.如权利要求8所述的移动式充换电设备，其特征在于，所述抓爪上端的外径小于下结构的内径，但大于浮台之间的距离。
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