CN112659933A - 一种电动自行车无线充电换电站 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种电动自行车无线充电换电站，包括智能换电房、太阳能充电机构和夹装存取机构，太阳能充电机构包括太阳能电池板、充电柜、无线充电底座和无线充电电池，太阳能电池板在智能换电房外，充电柜设在智能换电房内，充电柜内设有若干无线充电底座，无线充电电池放在无线充电底座上；夹装存取机构包括夹装滑移导轨和夹取机械臂，夹装滑移导轨平行于充电柜,夹取机械臂沿夹装滑移导轨移动；智能换电房设有电池存取窗口和电子操控显示屏，电子操控显示屏分别与无线充电底座和夹装存取机构控制连接。在本申请中,智能换电站内存放多个可更换电池，用户能将电量不足的电池通过夹装存取机构与电量充足的电池进行更换，方便用户长时间用车。

Description

一种电动自行车无线充电换电站
技术领域
本发明涉及充电站领域，尤其涉及一种电动自行车无线充电换电站。
背景技术
根据美团及蜂鸟配送发布数据，2019年美团外卖有单骑手数超过399万，市面上存在的99％的铅酸电池电动两轮车来看，大多数旧车续航在50到60公里，大概持续开2小时就没电了，而充电则需要8小时以上，完全满足不了外卖骑手的实际需求。急需一种快速充电措施，比如更换为锂离子池，实现可更换、小型化、高效能化等功用。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种电动自行车无线充电换电站，通过手动/自动更换电池形式，实现电动车的快速补电，高效满足外卖/快递骑手及一般用户的远距离实际骑行需求，方便电动车电池快速更换，利用智能换电站快速更换电量不足的电池，并将换下的电池在智能换电站内进行充电以便于后续使用。
为了实现上述目的，本发明提出一种电动自行车无线充电换电站，包括智能换电房、太阳能充电机构和夹装存取机构，其中：
所述太阳能充电机构包括太阳能电池板、充电柜、无线充电底座和无线充电电池，所述太阳能电池板设置在所述智能换电房外侧，所述充电柜设在所述智能换电房内侧，所述无线充电底座均匀排设在所述充电柜内，所述无线充电电池对应放置在所述无线充电底座上，所述太阳能电池板与所述无线充电底座电连接，所述无线充电电池与所述无线充电底座无线连接；
所述夹装存取机构包括夹装滑移导轨和夹取机械臂，所述夹装滑移导轨平行于所述充电柜所在平面,所述夹取机械臂沿所述夹装滑移导轨方向移动；
所述智能换电房外一侧设有电池存取窗口和电子操控显示屏，所述电子操控显示屏分别与所述无线充电底座和夹装存取机构控制连接；所述夹取机械臂在所述电子操控显示屏的控制下将夹取的所述无线充电电池在所述电池存取窗口和所述无线充电底座之间移动。
进一步地，在所述的电动自行车无线充电换电站中，所述夹装滑移导轨内两端均设有夹装止位行程开关。
进一步地，在所述的电动自行车无线充电换电站中，所述夹取机械臂包括夹取旋转法兰盘、升降气缸和纵向夹取气缸臂，所述升降气缸可旋转的固定在所述夹取旋转法兰盘上，所述夹取旋转法兰盘可移动的固定在所述夹装滑移导轨上，所述纵向夹取气缸臂固定在所述升降气缸的输出端上。
进一步地，在所述的电动自行车无线充电换电站中，还包括顶推进仓机构，所述顶推进仓机构包括横向滑移导轨、纵向升降导轨和顶推机组，所述横向滑移导轨上设有可移动的所述纵向升降导轨，所述纵向升降滑移导轨上设有可移动的所述顶推机组，所述横向滑移导轨与所述夹装滑移导轨平行，所述电子操控显示屏与所述顶推进仓机构控制连接。
进一步地，在所述的电动自行车无线充电换电站中，所述顶推机组包括顶推旋转法兰盘、推移气缸和横向夹取气缸臂，所述推移气缸可旋转的固定在所述顶推旋转法兰盘上，所述顶推旋转法兰盘可移动的固定在所述纵向升降导轨上，所述横向夹取气缸臂固定在所述推移气缸的输出端上。
进一步地，在所述的电动自行车无线充电换电站中，所述横向滑移导轨正上方平行的设有一导向滑槽，所述纵向升降导轨的两端分别可移动的固定在所述导向滑槽和所述横向滑移导轨内。
进一步地，在所述的电动自行车无线充电换电站中，所述导向滑槽内设有活动的上滑块，所述上滑块与所述纵向升降导轨的顶端固定连接，所述横向滑移导轨内设有活动的下滑块，所述下滑块与所述纵向升降导轨的底端固定连接；所述横向滑移导轨内两端均设有横向止位行程开关，所述纵向升降导轨内设有活动的升降滑块，所述升降滑块与所述顶推机组固定连接。
进一步地，在所述的电动自行车无线充电换电站中，所述智能换电房顶侧设有顶架台，所述夹装滑移导轨和导向滑槽均固定在所述顶架台上，所述顶架台位于所述充电柜上方。
进一步地，在所述的电动自行车无线充电换电站中，所述无线充电底座上设有无线充电发射端，所述无线充电底座可拆卸的固定在所述充电柜上，所述无线充电电池包括电池壳、无线充电接收端和电池组，所述电池壳表面设有所述无线充电接收端，所述电池壳内设有电池组，所述电池组与所述无线充电接收端电连接，所述无线充电接收端与所述无线充电发射端配合信号连接。与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：智能换电站内存放多个可进行更换的电池，用户能将电量不足的电池通过夹装存取机构与智能换电站内存放的电量充足的电池进行更换，方便用户能长时间用车。同时，智能换电站能利用太阳能充电机构对智能换电站内换下的电量不足的电池进行充电，太阳能充电机构对电池进行无线充电，无线人工操作，自动进行充电工作。
附图说明
图1为本发明中电动自行车无线充电换电站的分解结构示意图；
图2为本发明中夹装存取机构的结构示意图；
图3为图2的分解结构示意图；
图4为本发明中顶推进仓机构的结构示意图；
图5为图4的分解结构示意图；
图6为本发明中充电柜的结构示意图；
图7为本发明中无线充电电池的结构示意图；
图8为本发明中电动自行车无线充电换电站使用时的外观结构示意图；
图9为本发明中一种无线充电方案的效率图；
图10为本发明中另一种无线充电方案的效率图。
其中：智能换电房1、电池存取窗口11、电子操控显示屏12、顶架台13、太阳能电池板21、充电柜22、无线充电底座3、无线充电发射端31、无线充电电池4、电池壳41、无线充电接收端42、夹装存取机构5、夹装滑移导轨51、夹装止位行程开关52、夹取旋转法兰盘53、升降气缸54、纵向夹取气缸臂55、顶推进仓机构6、横向滑移导轨71、导向滑槽72、上滑块74、下滑块75、横向止位行程开关73、纵向升降导轨81、升降滑块82、顶推机组9、顶推旋转法兰盘91、推移气缸92、横向夹取气缸臂93。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的电动自行车无线充电换电站进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示，本发明提出一种电动自行车无线充电换电站，包括智能换电房1、太阳能充电机构、夹装存取机构5和顶推进仓机构6，具体如下。
如图1所示，太阳能充电机构包括太阳能电池板21、充电柜22、无线充电底座3和无线充电电池4，太阳能电池板21设置在智能换电房1外侧，充电柜22设在智能换电房1内侧，无线充电底座3均匀排设在充电柜22内，无线充电电池4对应放置在无线充电底座3上，太阳能电池板21与无线充电底座3电连接，无线充电电池4与无线充电底座3无线连接。太阳能电池板21将太阳能转换为电能，通过无线充电底座3对无线充电电池4进行充电，节能环保。同时，无线充电底座3可拆卸的固定在充电柜22上，方便拆卸后进行更换维修。
如图2图3所示，夹装存取机构5包括夹装滑移导轨51和夹取机械臂，夹装滑移导轨51平行于充电柜22所在平面,夹取机械臂沿夹装滑移导轨51方向移动；夹装滑移导轨51内两端均设有夹装止位行程开关52，方便夹取机械臂在移动至夹装滑移导轨51的两端处时能自动进行减速止行，避免移动超出预设位置，夹取机械臂包括夹取旋转法兰盘53、升降气缸54和纵向夹取气缸臂55，升降气缸54可旋转的固定在夹取旋转法兰盘53上，夹取旋转法兰盘53可移动的固定在夹装滑移导轨51上，纵向夹取气缸臂55固定在升降气缸54的输出端上，纵向夹取气缸臂55在升降气缸54的带动下可随夹取旋转法兰盘53轴线方向进行旋转，随时可以调整纵向夹取气缸臂55的夹取角度，方便将无线充电电池4进行夹取。
如图4至图5所示，顶推进仓机构6包括横向滑移导轨71、纵向升降导轨81和顶推机组9，横向滑移导轨71上设有可移动的纵向升降导轨81，纵向升降滑移导轨上设有可移动的顶推机组9，横向滑移导轨71与夹装滑移导轨51平行。顶推机组9包括顶推旋转法兰盘91、推移气缸92和横向夹取气缸臂93，推移气缸92可旋转的固定在顶推旋转法兰盘91上，顶推旋转法兰盘91可移动的固定在纵向升降导轨81上，横向夹取气缸臂93固定在推移气缸92的输出端上。当顶推机组9将无线充电电池4推入充电柜22内无线充电底座3时，顶推旋转法兰盘91可以起辅助校正位置的作用。
如图4至图5所示，横向滑移导轨71正上方平行的设有一导向滑槽72，纵向升降导轨81的两端分别可移动的固定在导向滑槽72和横向滑移导轨71内。导向滑槽72内设有活动的上滑块74，上滑块74与纵向升降导轨81的顶端固定连接，横向滑移导轨71内设有活动的下滑块75，下滑块75与纵向升降导轨81的底端固定连接；横向滑移导轨71内两端均设有横向止位行程开关73，纵向升降导轨81内设有活动的升降滑块82，升降滑块82与顶推机组9固定连接。
如图1和图8所示，智能换电房1外一侧设有电池存取窗口11和电子操控显示屏12，电子操控显示屏12分别与无线充电底座3、装存取机构5和顶推进仓机构6控制连接；夹取机械臂在电子操控显示屏12的控制下将夹取的无线充电电池4在电池存取窗口11和无线充电底座3之间移动。顶推进仓机构6在电子操控显示屏12的控制下将夹取的无线充电电池4推入充电柜22或推出电池存取窗口11。同时，在本实施例中，智能换电房1顶侧设有顶架台13，顶架台13位于充电柜22上方，夹装滑移导轨51和导向滑槽72均固定在顶架台13上，且夹装滑移导轨51和导向滑槽72互相紧贴设置，当夹取机械臂在移动至电池存取窗口11前时，通过夹取旋转法兰盘53旋转后的顶推机组9，将无线充电电池4从电池存取窗口11的内侧端口处推出移动至外侧端口处。
如图6至图7所示，无线充电底座3上设有无线充电发射端31，无线充电底座3可拆卸的固定在充电柜22上，无线充电电池4包括电池壳41、无线充电接收端42和电池组，电池壳41表面设有无线充电接收端42，电池壳41内设有电池组，电池组与无线充电接收端42电连接，无线充电接收端42与无线充电发射端31配合信号连接。无线充电过程安全稳定，减少连接器插拔动作，避免因连接器插头损坏造成无法充电，且无需顾虑对应连接器插口，通用充电。因大功率无线充电要求，无线充电发射端31和无线充电接收端42材质都为非金属，且充电面较大，无线充电底座3移动至充电柜22内即可进行无线充电，如果无线充电底座3有异常可从充电柜22独立拆除以进行维护或更换。
下表所示的两种大功率无线充电数据，两者的效率进行对比后，如图9所示，其中磁感应方案效率在85％左右，如图10所示，磁共振方案效率在86％左右，两者效率上相差无几，均可使用。
磁感应方案 磁共振方案
参数类别 60V/3A铅酸电池 60V/3A铅酸电池
输出功率 180W 180W
输入电压 48VDC/7.5A 48VDC/7.5A
充电电压 55～72VDC 55～72VDC
充电电流 3A@60V 3A@60V
电源效率 ≥85％ ≥80％
充电距离 间隙距离：15mm 间隙距离：30mm
偏移范围 X轴：±15mm；Y轴：±15mm X轴：±30mm；Y轴：±30mm
充电频率 85KHZ 125KHZ
工作温度 -20℃～+40℃ -20℃～+40℃
保护功能 过流、过压、过温、短路、开路、反接、反灌 过流、过压、过温、短路、开路、反接、反灌
安全规格 符合IEC60950、GB4943 符合IEC60950、GB4943
电磁辐射 符合GB4824，ICNIRP2010电磁环境要求 符合GB4824，ICNIRP 2010电磁环境要求
综上，在本实施例中，提出的电动自行车无线充电换电站，智能换电房1内存放多个可进行更换的电池，用户能将电量不足的无线充电电池4通过夹装存取机构5与智能换电房1内存放的电量充足的无线充电电池4进行更换，方便用户能长时间用车。同时，智能换电房1能利用太阳能充电机构对智能换电房1内换下的电量不足的无线充电电池4进行充电，太阳能充电机构对无线充电电池4进行无线充电，无线人工操作，自动进行充电工作。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动自行车无线充电换电站，其特征在于，包括智能换电房、太阳能充电机构和夹装存取机构，其中：
所述太阳能充电机构包括太阳能电池板、充电柜、无线充电底座和无线充电电池，所述太阳能电池板设置在所述智能换电房外侧，所述充电柜设在所述智能换电房内侧，所述无线充电底座均匀排设在所述充电柜内，所述无线充电电池对应放置在所述无线充电底座上，所述太阳能电池板与所述无线充电底座电连接，所述无线充电电池与所述无线充电底座无线连接；
所述夹装存取机构包括夹装滑移导轨和夹取机械臂，所述夹装滑移导轨平行于所述充电柜所在平面,所述夹取机械臂沿所述夹装滑移导轨方向移动；
所述智能换电房外一侧设有电池存取窗口和电子操控显示屏，所述电子操控显示屏分别与所述无线充电底座和夹装存取机构控制连接；所述夹取机械臂在所述电子操控显示屏的控制下将夹取的所述无线充电电池在所述电池存取窗口和所述无线充电底座之间移动。
2.根据权利要求1所述的电动自行车无线充电换电站，其特征在于，所述夹装滑移导轨内两端均设有夹装止位行程开关。
3.根据权利要求1所述的电动自行车无线充电换电站，其特征在于，所述夹取机械臂包括夹取旋转法兰盘、升降气缸和纵向夹取气缸臂，所述升降气缸可旋转的固定在所述夹取旋转法兰盘上，所述夹取旋转法兰盘可移动的固定在所述夹装滑移导轨上，所述纵向夹取气缸臂固定在所述升降气缸的输出端上。
4.根据权利要求1所述的电动自行车无线充电换电站，其特征在于，还包括顶推进仓机构，所述顶推进仓机构包括横向滑移导轨、纵向升降导轨和顶推机组，所述横向滑移导轨上设有可移动的所述纵向升降导轨，所述纵向升降滑移导轨上设有可移动的所述顶推机组，所述横向滑移导轨与所述夹装滑移导轨平行，所述电子操控显示屏与所述顶推进仓机构控制连接。
5.根据权利要求4所述的电动自行车无线充电换电站，其特征在于，所述顶推机组包括顶推旋转法兰盘、推移气缸和横向夹取气缸臂，所述推移气缸可旋转的固定在所述顶推旋转法兰盘上，所述顶推旋转法兰盘可移动的固定在所述纵向升降导轨上，所述横向夹取气缸臂固定在所述推移气缸的输出端上。
6.根据权利要求4所述的电动自行车无线充电换电站，其特征在于，所述横向滑移导轨正上方平行的设有一导向滑槽，所述纵向升降导轨的两端分别可移动的固定在所述导向滑槽和所述横向滑移导轨内。
7.根据权利要求6所述的电动自行车无线充电换电站，其特征在于，所述导向滑槽内设有活动的上滑块，所述上滑块与所述纵向升降导轨的顶端固定连接，所述横向滑移导轨内设有活动的下滑块，所述下滑块与所述纵向升降导轨的底端固定连接；所述横向滑移导轨内两端均设有横向止位行程开关，所述纵向升降导轨内设有活动的升降滑块，所述升降滑块与所述顶推机组固定连接。
8.根据权利要求6所述的电动自行车无线充电换电站，其特征在于，所述智能换电房顶侧设有顶架台，所述夹装滑移导轨和导向滑槽均固定在所述顶架台上，所述顶架台位于所述充电柜上方。
9.根据权利要求1所述的电动自行车无线充电换电站，其特征在于，所述无线充电底座上设有无线充电发射端，所述无线充电底座可拆卸的固定在所述充电柜上，所述无线充电电池包括电池壳、无线充电接收端和电池组，所述电池壳表面设有所述无线充电接收端，所述电池壳内设有电池组，所述电池组与所述无线充电接收端电连接，所述无线充电接收端与所述无线充电发射端配合信号连接。
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