CN116981604A - 换电装置及换电系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种换电装置及换电系统，用于更换用电设备的电池，其包括：移动底座，用于带动换电装置移动；两个换电机构，设置于移动底座，两个换电机构用于承载两个电池以使换电装置同时更换两个电池；调换机构，设置于移动底座，调换机构被配置为驱动两个换电机构调换位置。本申请提供的换电装置能够同时更换两个电池，换电过程中行走次数少，换电效率高，解决了目前换电效率低的问题。

Description

换电装置及换电系统 技术领域

本申请涉及用电设备换电技术领域，具体而言，涉及一种换电装置及换电系统。

背景技术

随着新能源技术发展，使用电池的设备增多，用电设备电能告罄时，常通过连接充电设备的方式补充电能。同时，也有通过更换电池的方式快速补充电能，通常情况下，需要专用的装置(简称换电装置)更换电池。现有的换电装置操作不方便，更换效率低。

发明内容

本申请旨在提供一种换电装置及换电系统，以解决现有技术中换电效率低的问题。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种换电装置，用于更换用电设备的电池，其包括：

移动底座，用于带动所述换电装置移动；

两个换电机构，设置于所述移动底座，所述两个换电机构用于承载两个所述电池以使所述换电装置同时更换两个所述电池；

调换机构，设置于所述移动底座，所述调换机构被配置为驱动所述两个换电机构调换位置。

换电装置移动至用电设备时，调换机构驱动两个换电机构分别与用电设备的电池安装位对应，以便两个换电机构分别向用电设备的电池安装位拆卸和安装电池，以使用电设备实现电池更换；换电装置移动至电池取放装置时，调换机构驱动两个换电机构调换位置，使得两个换电机构先后靠近电池取放装置，以便于电池取放装置的货叉先后在两个换电机构上取走或放入电池。通过上述方案，本申请提供的换电装置在用电设备和电池取放装置之间往返两次即可实现同时更换两块电池，而现有换电装置无法实现同时更换两块电池，现有换电装置需要至少往返三次才能完成更换两个电池，本申请由于满足同时更换两个电池的需求，相比现有技术减少了往返次数，提高了换电效率，解决了换电效率低的问题。

并且，在仅需要更换一个电池包时，现有技术需要至少往返两次才能完成更换一个电池，而本申请的换电装置通过一个换电机构从用电设备的电池安装位拆卸电池、通过另一个换电机构向用电设备的电池安装位安装电池，两个换电机构由于能够调换位置，与电池取放装置不存在无法配合取放电池的问题，故往返一次即可完成电池更换，提高了换电效率，解决了换电效率低的问题。

在本申请的一种实施例中，所述调换机构包括驱动件和旋转座，所述驱动件用于驱动所述旋转座转动，所述两个换电机构安装于所述旋转座且关于所述旋转座的转动轴线对称设置。

在上述方案中，两个换电机构通过旋转方式调换位置，两个换电机构关于旋转座的转动轴线对称设置，旋转座转动180°后两个换电机构互相处于对方的位置，调换操作简单方便，方便电池取放装置取放电池。另外，用电设备的电池安装位的布置方向不同时，转动旋转座改变换电机构的位置即可，本方案适用于多种电池安装位布置方向不同的用电设备，适用性广。

在本申请的一种实施例中，所述驱动件固定于所述移动底座，所述调换机构还包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮安装于所述驱动件的输出端，所述第二齿轮固定于所述旋转座。

在上述技术方案中，通过在同一平面上传动的齿轮组实现旋转，旋转座和移动底座之间间距小，换电装置整体结构紧凑，重心较低，移动稳定且通过性好。

在本申请的一种实施例中，所述两个换电机构间隔设置。

在上述技术方案中，两个换电机构间隔以免干涉影响各自更换电池。

在本申请的一种实施例中，所述换电机构包括加解锁组件和防护罩，所述加解锁组件包括底板和加解锁单元，所述加解锁单元用于对所述电池进行锁定或解锁，所述防护罩覆盖在所述底板的上方，所述防护罩设置有供所述加解锁单元伸出的第一开口。

在上述技术方案中，防护罩遮挡加解锁组件，起到防护作用，且不影响加解锁单元正常工作。

在本申请的一种实施例中，所述加解锁组件还包括用于定位所述电池的定位件和用于支撑所述电池的支撑件，所述防护罩设置有供所述定位件伸出的第二开口和供所述支撑件伸出的第三开口。

在上述技术方案中，通过支撑件支撑电池，以减小防护罩的受力，通过定位件将电池定位在加解锁组件上，并通过定位件使加解锁组件与用电设备电池安装位对应，确定电池的安装位置，保证电池与用电设备的电池安装位对应。

在本申请的一种实施例中，所述防护罩背离所述加解锁组件的一侧设置有插槽，所述插槽用于供货叉插入以取放所述电池。

在上述技术方案中，货叉在插槽中时处于电池的底面以下，货叉向上升起即可取走电池，通过设置插槽，避免货叉在电池的底面摩擦，防止电池磨损。

在本申请的一种实施例中，所述换电机构还包括举升组件，所述举升组件用于举升所述加解锁组件。

在上述技术方案中，通过举升组件，换电装置移动时能够降低高度，使换电装置整体机构更紧凑、重心更低，换电装置的通过性提高，换电装置到达用电设备处时，举升组件举升换电机构，即可使加解锁组件靠近用电设备完成电池解锁和锁定，从而完成电池拆卸和安装。

在本申请的一种实施例中，所述加解锁组件浮动连接于所述举升组件。

在上述技术方案中，由于两个加解锁组件分别浮动设置，两个加解锁组件各有水平的调整余量，在加解锁组件相对于用电设备有水平位置误差时，保证两个电池与用电设备的电池位对应。

第二方面，本申请实施例提供一种换电系统，其包括：

轨道；

如前所述的换电装置，可移动地设置于所述轨道；

换电平台，位于所述轨道的一端；

电池取放装置，位于所述轨道的另一端。

本申请提供的换电系统，其换电装置具有两个能够调换位置的换电机构，能够使两个换电机构先后靠近电池取放装置，以便电池取放装置的货叉先后在两个换电机构上取走或放入电池，满足同时更换两个电池的需求，提高了换电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的换电系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的换电装置承载电池并举升状态下的侧视图；

图3为本申请实施例提供的换电装置承载电池状态下的立体示意图；

图4为本申请实施例提供的换电装置的立体示意图；

图5为本申请实施例提供的换电装置的分解示意图；

图6为本申请实施例提供的移动底座的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的旋转座的上表面示意图；

图8为本申请实施例提供的旋转座的下表面示意图；

图9为本申请实施例提供的换电装置隐去防护罩的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的换电机构的加解锁组件的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的防护罩的结构示意图；

图12为本申请实施例提供的加解锁组件的解锁原理示意图；

图13为本申请实施例提供的换电装置的举升组件的举升状态图；

图14为本申请实施例提供的剪叉式支撑臂的结构示意图；

图15为本申请实施例提供的举升组件和加解锁组件的连接结构示意图；

图16为本申请实施例提供的换电装置移动至车辆底部过程中的示意图；

图17为本申请实施例提供的换电装置拆卸电池前的示意图；

图18为本申请实施例提供的换电装置拆卸电池后的示意图；

图19为本申请实施例提供的换电装置移动至电池取放装置过程中的示意图；

图20为本实施例提供的电池取放装置在换电装置上取放电池的示意图。

图标：1000-换电系统；2000-电池；2001-紧固螺栓；2002-第一销孔；3000-车辆的底盘；3001-活动螺母；100-换电装置；200-电池取放装置；201-货叉；300-换电平台；301-避让口；400-轨道；500-齿条；1-移动底座；11-底座本体；12-滚轮；13-行走驱动机构；131-行走电机；132-行走齿轮；14-基座；141-轴承；2-换电机构；21-加解锁组件；211-底板；2111-支撑柱；2112-链条；212-加解锁单元；2121-驱动电机；2122-螺栓套筒；213-支撑件；2131-第一支撑块；2132-第二支撑块；2133-弹性件；214-定位件；22-防护罩；221-第一开口；222-第二开口；223-第三开口；224-插槽；23-举升组件；231-剪叉式支撑臂；2311-第一支杆；23111-第一滑块；2312-第二支杆；23121-第二滑块；2313-第一轴承座；2314-第二轴承座；2315-第一滑轨；2316-第二滑轨；232-升降驱动件；2321-升降电机；2322-丝杠；2323-螺母；233-安装座；3-调换机构；31-旋转座；311-第二齿轮；32-驱动件；321-第一齿轮；a-转动轴线。

具体实施方式

需要下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“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”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

随着新能源技术发展，使用电池的设备增多，用电设备电能告罄时，常通过连接充电设备的方式补充电能，例如电动车辆可以连接充电桩充电。相比连接充电桩等充电设备来补充电能的方式，更换电池能够更快实现补充电能，目前也有专门用于更换电池的换电系统，换电系统设置有电池取放装置和可移动的换电装置，换电装置用于更换用电设备的电池。

发明人注意到，为了提高续航能力，一些用电设备的电池数量增加，例如一些电动车辆设有两个电池，然而现有换电装置每次只能承载一个电池，对于这种两个电池的车辆，换电装置至少需要在车辆和电池取放装置之间行走三个来回。而且，每次移动靠近车辆后，在车辆上拆卸或安装电池前，都需要重新定位换电装置，以便能够准确拆卸和安装电池，更换效率较低。

为了提高效率，发明人考虑过增加换电装置单次承载的电池的数量，然而如果换电装置承载两个电池，则容易导致其中一个电池在电池取放装置的货叉的工作范围以外，电池取放装置无法将换电装置上的两个电池的都取走回收，也无法向换电装置上放入两个电池。

为缓解现有换电装置的换电效率低的问题，本申请提供一种方案，换电装置设置移动底座、调换机构和两个换电机构，调换机构和两个换电机构均设置于移动底座，两个换电机构分别承载一个电池，移动底座带动换电装置移动靠近用电设备时，两个换电机构分别对准用电设备的电池安装位，实现一次定位即同时拆卸或同时安装两个电池，调换机构用于驱动两个换电机构调换位置，以使两个换电机构先后处于电池取放装置的货叉的工作范围内，以完成两个电池的回收和更新。通过上述方案，换电装置实现同时更换两个电池，换电装置来回行走的次数减少，换电装置的定位次数减少，换电效率提高。

需要说明的是，电池安装位是指用的用电设备上形成的用于容纳电池的空间，例如，车辆的底盘上形成的向上凹进的凹槽，该凹槽使得电池位于该凹槽内时，电池的表面与底盘的其他部位大致齐平。

本申请实施例公开的换电装置及换电系统，可以但不限于用于更换车辆的电池，还可以用于更换船舶、飞行器等其他用电设备的电池，如电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等。其中电动玩具可以包括固定式或移动式，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具可以包括固定式或移动式，例如，电动机床、电动清扫车等等；航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。

以下以用电设备是车辆为例，对换电装置及换电系统进行说明。

请参照图1，换电系统1000包括换电装置100和电池取放装置200。

换电系统1000还包括电池充电装置(图中未示出)，电池充电装置用于存放电池2000并给电池2000充电。电池取放装置200可以是机器人、垛机等装置，电池取放装置200设有货叉201 (货叉201也可以替换为机械臂)，利用货叉201将换电装置100上的待充电的电池2000取走并放入电池充电装置回收，并将满电的电池2000从电池充电装置取出并放在换电装置100上。

换电装置100在车辆和电池取放装置200之间移动，换电装置100拆卸车辆上的待充电的电池2000运送至电池取放装置200，并将通过电池取放装置200更新的满电的电池2000安装至车辆。

当用电设备为移动式的设备时，如为车辆时，换电系统1000还包括换电平台300，用于停放车辆。换电装置100在换电平台300和电池取放装置200之间移动。换电平台300用于使车辆整体抬升，车辆位于换电平台300的上方，换电平台300形成有避让口301，车辆的电池安装位(图中未示出)对应避让口301，换电装置100停放在车辆避让口301下方，换电装置100上的换电机构2穿过避让口301拆卸或安装电池2000。

换电系统1000还包括轨道400，轨道400的一端延伸至电池取放装置200的货叉201的工作范围内，轨道400的另一端延伸至换电平台300。换电装置100设有滚轮12和行走驱动机构13，滚轮12与轨道400配合，行走驱动机构13驱动滚轮12在轨道400上滚动。

行走驱动机构13可以是驱动马达、液压驱动杆等，如图2所示，本实施例中行走驱动机构13包括行走电机131和行走齿轮132，行走电机131安装于换电装置100，行走齿轮132设置于行走电机131的输出端。结合图1和图2所示，换电系统1000还包括齿条500，齿条500固定于地面并沿轨道400延伸，齿条500与行走齿轮132啮合，行走电机131工作时驱动行走齿轮132在齿条500上转动，从而带动换电装置100移动。

请参照图3、图4和图5所示，换电装置100包括移动底座1、调换机构3和两个换电机构2。移动底座1用于带动换电装置100移动，也即用于安装前述的滚轮12、行走驱动机构13，调换机构3和两个换电机构2设置于移动底座1。两个换电机构2用于各自承载一个电池2000，以便换电装置100同时更换两个电池2000。调换机构3用于驱动两个换电机构2调换位置。

换电装置100更换两个电池2000仅需要在电池取放装置200和车辆之间往返两次。第一次往返：换电装置100先空载移动至车辆底部，两个换电机构2同时定位，并拆卸车辆上的两个待充电的电池2000。然后，换电装置100承载两个待充电的电池2000移动至靠近电池取放装置200，使得一个换电机构2先处于电池取放装置200的货叉201的工作范围内，电池取放装置200在该换电机构2处取走待充电的电池2000并放入满电的电池2000，接着调换机构3驱动两个换电机构2调换位置，使另一个换电机构2处于电池取放装置200的货叉201的工作范围内，电池取放装置200重复动作，以在另一个换电机构2上取走待充电的电池2000并放入满电的电池2000。第二次往返：换电装置100承载两个满电的电池2000移动至车辆的底部，两个换电机构2同时定位，并将两个满电的电池2000安装在车辆的电池安装位，然后空载回到原位，等待下次工作。

现有换电装置更换两个电池至少需要往返三次，现有换电装置在拆卸和安装电池前均需要在车辆的底部定位，整个换电过程中现有换电装置需要在车辆的底部定位四次，每次仅能更换一个电池。相比现有换电装置，本实施例提供的换电装置100能够实现同时更换两个电池2000，减少了往返次数，减少了换电装置100在车辆的底部定位的次数，两个电池2000拆卸工作同步进行，两个电池2000的安装工作同步进行，有效提高换电效率，解决了换电效率低的问题。

本实施例提供的换电装置100不仅能够用于同时更换两个电池2000，在对携带一个电池2000的车辆换电时，也能够提高换电效率。换电装置100的一个换电机构2空载、另一个换电机构2承载一个满电的电池2000，并移动至车辆的底部，空载的换电机构2先定位并拆卸待充电的电池2000，接着调换机构3驱动两个换电机构2调换位置，使另一个承载了满电的电池2000的换电机构2定位，并将满电的电池2000安装至车辆，然后换电装置100携带该待充电的电池2000移动至电池取放装置200处。现有换电装置需要至少往返两次，而本实施例仅需要往返一次，有效提高了换电效率，解决了换电效率低的问题。并且，由于两个换电机构2能够调换位置，只要空载的换电机构2定位准确，承载了满电的电池2000的换电机构2直接通过调换机构3调换位置即可准确定位，定位难度降低，定位速度加快，提高了换电效率。

如图5所示，调换机构3包括驱动件32和旋转座31，驱动件32用于驱动旋转座31在移 动底座1上转动，两个换电机构2安装在旋转座31上，旋转座31转动时两个换电机构2实现位置调换。图5中示出了旋转座31的转动轴线a，两个换电机构2关于旋转座31的转动轴线a对称设置。

结合图5和图6所示，旋转座31的一侧连接移动底座1，旋转座31的另一侧用于安装两个换电机构2，旋转座31的转动轴线a垂直于水平面，旋转座31转动时两个换电机构2的位置改变。

由于两个换电机构2关于旋转座31的对称，旋转座31水平旋转180°，两个换电机构2就交换位置，也即使两个换电机构2互相处于对方的位置上，调换方式简单方便。

现有车辆中，有一些车辆的电池安装位的长度方向垂直于车身的长度方向(即横向布置)，还有一些车辆的电池安装位的长度方向沿车身的长度方向(即纵向布置)，本实施例提供的换电装置100，其旋转座31转动90°时，两个换电机构2所承载的电池2000能够切换为对应的横向或纵向。如果车辆的电池安装位相对于车身处于其他方向布置时，旋转座31的旋转角度可以调整为其他角度。因此，无论车辆的电池安装位如何布置，通过驱动件32驱动旋转座31转动适当的角度，就能够带动两个换电机构2及其所承载的电池2000与车身的电池安装位的布置方向对应，本实施例提供的换电装置100不仅能够提高换电效率，还具有较广的适用性。

在本申请的其他实施例中，也可以采用其他方式使两个换电机构2调换位置，例如，调换机构3包括传送带和摇杆，传送带安装于移动底座1，两个换电机构2均位于传送带上且沿传送带的移动方向排列，为便于描述，称两个换电机构2分别为第一换电机构2和第二换电机构2，摇杆的一端连接于移动底座1、另一端连接于第一换电机构2，摇杆摆动时将第一换电机构2升高并脱离传送带以让出空间，以便传送带带动第二换电机构2移动至第一换电机构2的位置处，然后摇杆继续摆动将第一换电机构2放置在第二换电机构2的位置处。

如图6、图7和图8所示，驱动件32固定于移动底座1，调换机构3还包括相互啮合的第一齿轮321和第二齿轮311，第一齿轮321安装于驱动件32的输出端，第二齿轮311固定于旋转座31。

如图6所示，移动底座1包括底座本体11和基座14，基座14设置在底座本体11上，基座14上设有轴承141。前述的滚轮12、行走驱动机构13均安装于底座本体11，驱动件32为安装在底座本体11上的伺服电机，伺服电机的输出端连接第一齿轮321的转轴，以驱动第一齿轮321转动。第二齿轮311固定在旋转座31靠近移动底座1的一侧，第二齿轮311连接于轴承141，并且第二齿轮311与第一齿轮321啮合。如此，若驱动件32驱动第一齿轮321转动时，第二齿轮311将随之转动，并带动旋转座31。

由于第一齿轮321和第二齿轮311布置在同一平面上，旋转座31和移动底座1之间间距小，换电装置100整体结构紧凑，重心较低、移动稳定，且通过性好，便于移动到车辆的底部。

可选地，伺服电机的输出轴沿水平方向延伸，第一齿轮321的转轴沿竖直方向延伸，伺服电机的输出轴与第一齿轮321的转轴通过锥齿轮组传动，以进一步减少竖向空间占用。

在一些实施例中，驱动件32也可以为其他驱动组件，例如，驱动件32包括气缸和齿条500，齿条500与第一齿轮321啮合，齿条500连接在气缸的输出端，气缸的输出端驱动齿条500移动以带动第一齿轮321转动。

在一些实施例中，如图9所示，两个换电机构2间隔设置，也即两个换电机构2之间具有一定间隔距离。该间隔距离能够避免两个换电机构2相互干涉，并防止两个换电机构2所承载的两个电池2000干涉，保证两个换电机构2独立更换电池2000。

请结合图4、图5、图10和图11所示，换电机构2包括加解锁组件21，加解锁组件21包括底板211和加解锁单元212，加解锁单元212安装于底板211。换电机构2还包括防护罩22，防护罩22覆盖在底板211的上方，防护罩22设置有第一开口221，第一开口221用于供加解锁单元212伸出，以便加解锁单元212对电池2000进行锁定或解锁，从而将电池2000固定于车辆的电池安装位，或者使电池2000从车辆的电池安装位拆下。

如图12所示，电池2000上一般设有紧固螺栓2001，车辆底盘上设有活动螺母3001，紧固螺栓2001与活动螺母3001螺纹配合，加解锁单元212用于将紧固螺栓2001拧入活动螺母3001以将电池2000固定安装于电池安装位，以及用于将紧固螺栓2001拧出活动螺母3001以拆卸电池2000。例如，加解锁单元212包括加解锁驱动电机2121和螺栓套筒2122，螺栓套筒2122的一端连接加解锁驱动电机2121的输出端，螺栓套筒2122的另一端配合于紧固螺栓2001，加解锁驱动电机2121驱动螺栓套筒2122正向或反向转动，以带动紧固螺栓2001拧入或拧出活动螺母3001。在其他实施例中，加解锁单元212也可以采用其他锁定和解锁电池2000的方式。

防护罩22遮挡在加解锁组件21外部，以保护加解锁组件21，例如，垛机的货叉201在换电机构2上取放电池2000时，防护罩22防止货叉201直接碰撞加解锁组件21，避免加解锁组件21损坏，且防护罩22不影响加解锁单元212锁定或解锁电池2000。

如图4、图10和图11所示，加解锁组件21还包括定位件214和支撑件213，定位件214和支撑件213均安装于底板211，防护罩22设有第二开口222和第三开口223，定位件214从第二开口222伸出，支撑件213从第三开口223伸出。定位件214用于定位电池2000，支撑件213用于支撑电池2000。

如图4所示，每个换电机构2具有多个支撑件213，多个支撑件213共同支撑一个电池2000。每个电池2000通过多点支撑的方式放置在换电机构2上，保证电池2000放置稳定。在支撑件213的作用下，防护罩22的受力减小，不容易损坏。

如图12所示，电池2000的外周设有第一销孔2002，定位件214穿设于第一销孔2002，以使电池2000相对于加解锁组件21定位。可选地，在车辆的底盘3000设置第二销孔(图中未示出)，定位件214穿过第一销孔2002进入第二销孔，以将电池2000定位在车辆的底盘3000上。定位件214被配置为销子，销子的端部形成锥形，锥形的外周形成斜面便于引导销子进入第一销孔2002和第二销孔，减小定位难度。

在定位件214与支撑件213配合下，使加解锁组件21、电池2000和车辆的底盘3000定位，保证电池2000与车辆的底盘3000上的电池安装位对应。

可选地，支撑件213包括第一支撑块2131、第二支撑块2132和弹性件2133，弹性件2133连接在第一支撑块2131和第二支撑块2132之间。第一支撑块2131固定连接于底板211，弹性件2133支撑第二支撑块2132从防护罩22的第三开口223弹性伸出，第二支撑块2132接触电池2000的底面。

支撑件213使得电池2000与加解锁单元212具有竖向的活动余量，受到外力时支撑件213被压缩，电池2000靠近加解锁单元212，加解锁单元212与电池2000的紧固螺栓2001配合；外力消失时支撑件213回复变形，电池2000相对远离加解锁单元212，加解锁单元212与紧固螺栓2001分离。在支撑件213的作用下，便于控制电池2000加解锁，还避免加解锁单元212与电池2000干涉，方便在换电机构2上取走或放入电池2000。

为进一步保护加解锁组件21和电池2000，如图11所示，防护罩22上还设有插槽224，插槽224位于防护罩22背离加解锁组件21的一侧，插槽224用于供货叉201插入以取放电池2000。

垛机的货叉201具有两个机臂(参照图1)，如图11所示，每个防护罩22上形成有两条平行间隔的插槽224，换电机构2承载电池2000时，插槽224位于电池2000的下方(参照图3)，每个插槽224的两端开放，以容许货叉201的两个机臂分别从两个插槽224的端部水平进入，以使得两个机臂位于电池2000的底部，两个机臂升高即可将电池2000从换电机构2上抬起，从而取走电池2000。需要在换电机构2上放置电池2000时，两个机臂先降低，使电池2000接触支撑件213，此时两个机臂分别落入两个插槽224中，两个机臂水平移出两个插槽224，电池取放装置200完成将满电电池2000放置于换电机构2的动作。

通过设置插槽224，方便货叉201取放电池2000。进一步地，货叉201先降低至低于电池2000的底面，再水平移动以进入或退出插槽224，货叉201在水平移动过程中不接触电池2000的底面，不会磨损电池2000。

换电机构2还包括举升组件23，举升组件23用于举升加解锁组件21。

如图13和图14所示，举升组件23包括剪叉式支撑臂231、升降驱动件232和安装座233。加解锁组件21安装于安装座233，剪叉式支撑臂231的上端连接安装座233，剪叉式支撑臂231的下端连接旋转座31，升降驱动件232用于驱动剪叉式支撑臂231升降，以带动安装座233上的加解锁组件21升降。

剪叉式支撑臂231包括第一支杆2311、第二支杆2312、第一轴承座2313、第二轴承座2314、第一滑轨2315和第二滑轨2316。第一支杆2311和第二支杆2312的中部通过转轴连接；第一支杆2311的一端连接第一轴承座2313，第一支杆2311的另一端设有第一滑块23111，第一滑块23111滑动连接于第一滑轨2315；第二支杆2312的一端连接第二轴承座2314，第二支杆2312的另一端设有第二滑块23121，第二滑块23121滑动连接于第二滑轨2316。第一轴承座2313和第二滑轨2316固定于旋转座31，第二轴承座2314和第一滑轨2315固定于安装座233。

升降驱动件232包括升降电机2321、丝杠2322和螺母2323，升降电机2321和丝杠2322安装于旋转座31，丝杠2322平行于第一滑轨2315和第二滑轨2316，升降电机2321的输出端连接丝杠2322，以驱动丝杠2322转动，螺母2323与丝杠2322螺纹配合，且螺母2323与第二滑块23121固定连接。

升降电机2321工作时，丝杠2322转动，螺母2323沿丝杠2322移动，带动第二滑块23121沿第二滑轨2316移动，进而带动第一支杆2311和第二支杆2312，使得安装在安装座233上的加解锁组件21升降。

升降组件也可以采用液压缸、气缸、电缸、丝杠2322螺母2323组件等等驱动升降的装置，即通过液压缸、气缸、电缸、丝杠2322螺母2323组件等驱动剪叉式支撑臂231，或者将加解锁组件21直接安装在液压缸、气缸、电缸、丝杠2322螺母2323组件等的输出端。

通过设置举升组件23，换电装置100在移动过程中降低高度，使换电装置100整体机构更紧凑、重心更低，换电装置100的通过性提高；换电装置100到达用电设备处时，举升组件23举升换电机构2，即可使加解锁组件21靠近车辆的底盘3000，以执行定位动作、电池2000解锁和锁定动作，从而完成电池2000拆卸和安装。

在一些实施例中，加解锁组件浮动连接于举升组件23。

如图15所示，加解锁组件21的底板211位于安装座233上方，底板211与安装座233间隔，底板211设有多个支撑柱2111，支撑柱2111弯折并延伸至安装座233的下方，支撑柱2111与安装座233通过链条2112连接。链条2112的长度小于支撑柱2111的长度，以使底板211与安装座233保持间隔，使得底板211悬浮在安装座233的上方。

本实施例中，底板211为矩形，安装座233的面积小于底板211，底板211的水平投影覆盖安装座233，底板211设有四个支撑柱2111，四个支撑柱2111分别位于矩形的四角，安装座233对应设有四根链条2112，每个支撑柱2111为L型，L型的一端连接底板211，L型另一端连接链条2112。四个支撑柱2111和四个链条2112共同作用，使底板211、四个支撑柱2111均不接触安装座233，以免加解锁组件21浮动受阻。

由于两个加解锁组件21分别浮动设置在举升组件23上，两个加解锁组件21在定位过程中各自具有水平调整的余量，当加解锁组件21相对于车辆的电池安装位有位置误差时，加解锁组件21能够水平活动以调整位置，保证两个电池2000分别与车辆的电池安装位对应。

根据本申请的一些实施例，本申请提供一种换电系统1000，如图1所示，包括轨道400、如前述的换电装置100、换电平台300和电池取放装置200。换电平台300位于轨道400的一端，电池取放装置200位于轨道400的另一端，换电装置100可移动地设置于轨道400。

由于换电装置100能够同时更换两个电池2000，且换电效率高；换电装置100在仅更换一个电池2000时，也具有较高的换电效率；换电装置100的调换机构3还能够调整换电机构2及其所承载的电池2000的位置，适应不同方向的车辆的电池安装位，因此，本申请实施例提供的换电系统1000适用范围广，满足多种类型的车辆(或其他用电设备)的换电需求，且换电效率高。

根据本申请的一些实施例，结合图3-图15所示，本申请提供了一种换电装置100，换电装置100包括移动底座1、调换机构3和两个换电机构2，调换机构3和两个换电机构2设置于移动底座1，两个换电机构2用于承载两个电池2000，以使换电装置100同时更换两个电池2000，调换机构3用于驱动两个换电机构2调换位置。其中，调换机构3包括驱动件32和旋转座31，驱动件32和旋转座31安装于移动底座1，驱动件32用于驱动旋转座31在移动底座1上绕一竖直的转动轴线a转动。驱动件32为伺服电机，结合图2所示，伺服电机的输出端设有第一齿轮321，旋转座31设有第二齿轮311，第一齿轮321与第二齿轮311啮合，伺服电机通过第一齿轮321和第二齿轮311驱动旋转座31转动。结合图9所示，两个换电机构2间隔设置在旋转座31上，两个换电机构2关于旋转座31的转动轴线a对称。

每个换电机构2均包括举升组件23、加解锁组件21和防护罩22，举升组件23连接旋转座31，加解锁组件21连接于举升组件23，防护罩22罩设在加解锁组件21上。举升组件23包括剪叉式支撑臂231、升降驱动件232和安装座233，剪叉式支撑臂231连接旋转座31和安装座233，升降驱动件232驱动剪叉式支撑臂231动作，以使安装座233相对于旋转座31升高或降低。加解锁组件21包括底板211、四个加解锁单元212、四个定位件214和六个支撑件213，四个加解锁单元212、四个定位件214和六个支撑件213均安装于底板211。底板211通过链条2112和支撑柱2111浮动连接于安装座233，以使加解锁组件21整体相对于安装座233具有水平活动余量。防护罩22连接于底板211，防护罩22上设有四个第一开口221、四个第二开口222和六个第三开口223，其中四个第一开口221与四个加解锁单元212的位置对应，四个第二开口222与四个定位件214的位置对应，六个第三开口223与六个支撑件213的位置对应。六个支撑件213从六个第三开口223伸出以支撑电池2000，四个定位件214从四个第二开口222伸出并与车辆上的定位结构配合以定位电池2000，四个加解锁单元212从四个第一开口221伸出，以驱动电池2000外部设置的紧固螺栓2001转动。

本实施例中，六个支撑件213均布设置于底板211的中部，以便向电池2000提供均匀的支撑力，结合图4所示，四个支撑件213用于支撑电池2000的四角，两个支撑件213用于支撑电池2000的中部位置。四个定位件214分散设置在底板211的边缘，以让出空间用于放置电池2000。四个加解锁组件21靠近四个支撑件213设置，以便靠近电池2000的外周，驱动电池2000外部设置的紧固螺栓2001。

请结合图1-图4及图16-图20所示，换电装置100换电过程如下：

本实施例以两个电池2000均横置的车辆的换电过程为例进行说明，电池2000横置的车辆中，电池2000的长度方向垂直于车身的长度方向，两个电池2000沿车身的长度方向排列，车辆停放在换电平台300上时，车身的长度方向与轨道400垂直，底盘上的电池安装位在换电平台300的避让口301上方，本申请中所说的车身的长度方向为车头至车尾的方向。也即，车辆停放于换电平台300上时，车头位于轨道400的一侧的上方，车尾位于轨道400的另一侧的上方，两个电池2000沿车头至车尾的方向排列并连接于底盘上的电池安装位，电池2000在避让口301上方。

结合图16所示，换电装置100沿轨道400空载移动至换电平台300，直至移动至换电平台300的避让口301下方，然后驱动件32驱动旋转座31转动90°，两个换电机构2调整位置，如图17所示，使两个换电机构2分别与底盘上横置的两个电池安装位对应。

接着，举升组件23举升加解锁组件21，加解锁组件21上的定位件214与底盘上的定位结构(即第二销孔)配合，定位件214为端部呈圆锥形的销子，当加解锁组件21的位置有误差时，第二销孔的内壁作用于销子的圆锥形部分并产生引导力，使得底板211相对于安装座233水平移动，从而使第二销孔与销子对齐，进而使加解锁组件21自适应地调整至准确位置。

举升组件23继续举升，加解锁组件21上的支撑件213接触电池2000，举升组件23举升到位时，电池2000压缩支撑件213，加解锁单元212与电池2000上的紧固螺栓2001配合，加解锁单元212将紧固螺栓2001拧出底盘，解锁待充电的电池2000。

如图18所示，两个换电机构2的加解锁组件21分别解锁电池2000后，举升组件23下降，两个换电机构2承载各自解锁的待充电的电池2000。接着，如图19所示，驱动件32驱动旋转座31转动90°，使两个换电机构2调整位置，换电装置100沿轨道400向电池取放装置200移 动。

如图20所示，换电装置100整体沿轨道400回到电池取放装置200处，其中一个换电机构2靠近电池取放装置200的货叉201的工作范围，货叉201插入该换电机构2的防护罩22的插槽224，将待充电的电池2000向上抬离换电机构2，并放回电池充电装置，再将满电的电池2000放置于该换电机构2。在放置满电的电池2000的过程中，加解锁组件21上的定位件214与电池2000上的第一销孔2002配合，当电池2000的位置有误差时，第一销孔2002的内壁作用于销子的圆锥形部分并产生引导力，使得底板211相对于安装座233水平移动，从而使第一销孔2002与销子对齐，进而使电池2000准确定位。

然后，驱动件32驱动旋转座31转动180°，两个换电机构2交换位置，使另一个换电机构2处于电池取放装置200的货叉201的工作范围内，电池取放装置200重复动作，以在另一个换电机构2上取走待充电的电池2000并放入满电的电池2000。

两个电池2000均更新后，换电装置100搭载两个满电的电池2000沿轨道400移动至换电平台300，驱动件32驱动旋转座31转动90°，两个换电机构2调整位置，再次使两个换电机构2分别与底盘上的两个电池安装位对应。举升组件23举升加解锁组件21，定位件214与底盘上的第二销孔配合引导下，加解锁组件21和电池2000相对于车辆的底盘准确定位，确保电池2000进入电池安装位。接着，加解锁单元212驱动电池2000上的紧固螺栓2001与底盘上的活动螺母3001配合锁定电池2000。

两个电池2000完成锁定后，举升组件23下降，回到初始位置待命，以待下次换电。初始位置为轨道400上的不影响电池取放装置200和换电平台300工作的任意位置。

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

Claims (10)

1. 一种换电装置，用于更换用电设备的电池，其特征在于，包括：

   移动底座，用于带动所述换电装置移动；

   两个换电机构，设置于所述移动底座，所述两个换电机构用于承载两个所述电池以使所述换电装置同时更换两个所述电池；

   调换机构，设置于所述移动底座，所述调换机构被配置为驱动所述两个换电机构调换位置。
2. 根据权利要求1所述的换电装置，其特征在于，所述调换机构包括驱动件和旋转座，所述驱动件用于驱动所述旋转座转动，所述两个换电机构安装于所述旋转座且关于所述旋转座的转动轴线对称设置。
3. 根据权利要求2所述的换电装置，其特征在于，所述驱动件固定于所述移动底座，所述调换机构还包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮安装于所述驱动件的输出端，所述第二齿轮固定于所述旋转座。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的换电装置，其特征在于，所述两个换电机构间隔设置。
5. 根据权利要求1-4任一项所述的换电装置，其特征在于，所述换电机构包括加解锁组件和防护罩，所述加解锁组件包括底板和加解锁单元，所述加解锁单元用于对所述电池进行锁定或解锁，所述防护罩覆盖在所述底板的上方，所述防护罩设置有供所述加解锁单元伸出的第一开口。
6. 根据权利要求5所述的换电装置，其特征在于，所述加解锁组件还包括用于定位所述电池的定位件和用于支撑所述电池的支撑件，所述防护罩设置有供所述定位件伸出的第二开口和供所述支撑件伸出的第三开口。
7. 根据权利要求5或6所述的换电装置，其特征在于，所述防护罩背离所述加解锁组件的一侧设置有插槽，所述插槽用于供货叉插入以取放所述电池。
8. 根据权利要求5-7任一项所述的换电装置，其特征在于，所述换电机构还包括举升组件，所述举升组件用于举升所述加解锁组件。
9. 根据权利要求8所述的换电装置，其特征在于，所述加解锁组件浮动连接于所述举升组件。
10. 一种换电系统，其特征在于，包括：

    轨道；

    如权利要求1-9任一项所述的换电装置，可移动地设置于所述轨道；

    换电平台，位于所述轨道的一端；

    电池取放装置，位于所述轨道的另一端。