一种换电设备及换电系统的制作方法

1.本技术实施例涉及新能源设备换电技术领域，特别是涉及一种换电设备及换电系统。


背景技术：

2.在新能源动力设备中，电池电量补给一般包括直接充电和更换电池两种方式，直接充电的方式一般需要耗费较长时间，导致动力设备使用效率低，在目前市面上，更多是采用更换电池的方案来解决动力设备续航问题。
3.本技术实施例在实施过程中，发明人发现：市面上缺乏能够自动给动力设备换电的设备，只能通过人工手动更换电池，导致工作效率低。


技术实现要素：

4.本技术实施例主要解决的技术问题是提供一种换电设备和换电系统，能够有效提升对动力设备更换电池的效率。
5.为解决上述技术问题，本技术实施例采用的一个技术方案是：提供一种换电设备，包括底座、移动装置、升降装置、转动装置以及抓取装置，移动装置设置于所述底座；升降装置设置于所述移动装置；所述转动装置设置于所述升降装置；所述抓取装置设置于所述转动装置，所述转动装置用于驱动所述抓取装置转动，所述移动装置用于驱动所述升降装置、所述转动装置以及所述抓取装置沿第一方向往复运动，所述升降装置用于驱动所述转动装置和所述抓取装置沿第二方向往复运动，所述抓取装置用于更换动力设备上的电池，其中，所述第一方向和所述第二方向相互垂直，所述抓取装置的转动轴线与所述第二方向平行。
6.可选地，所述抓取装置包括中转安装架、抓取组件以及第一驱动机构，所述中转安装架设置于所述升降装置，所述中转安装架设有第一收容腔，所述第一驱动机构设置于所述第一收容腔内，所述抓取组件设置于所述第一驱动机构，所述第一驱动机构用于驱动所述抓取组件在所述第一收容腔内运动。
7.可选地，所述抓取组件包括安装座、基板、第一夹爪、第一连接件、第二夹爪、第二连接件以及驱动模块，所述第一夹爪转动设置于所述安装座，所述第一夹爪的两端分别位于所述安装座的两侧，在所述第一夹爪与所述安装座的转动连接处，所述第二夹爪与所述第一夹爪交叉且转动连接，所述第一连接件的两端分别与所述第一夹爪的一端以及所述基板转动连接，所述第二连接件的两端分别与所述第二夹爪的一端以及所述基板转动连接，所述驱动模块与所述基板连接，所述驱动模块用于驱动所述基板相对于所述安装座运动，在所述第一连接件和所述第二连接件的作用下，所述第一夹爪远离所述基板的一端和所述第二夹爪远离所述基板的一端打开或者闭合。
8.可选地，所述驱动模块包括第一驱动电机和丝杆，所述第一驱动电机设置于所述安装座，所述丝杆转动设置于所述安装座，所述基板与所述丝杆连接，所述第一驱动电机与所述丝杆连接，所述第一驱动电机驱动所述丝杆转动，从而带动所述基板相对于所述安装
座往复运动。
9.可选地，所述换电设备还包括定位组件和控制器，所述定位组件设置于所述中转安装架，所述定位组件与所述控制器电连接，所述定位组件用于识别动力设备上的定位区域并且将识别信息发送至所述控制器，所述控制器用于根据所述识别信息控制所述抓取装置运动以对所述动力设备进行电池更换。
10.可选地，所述转动装置包括支撑架和第二驱动电机，所述支撑架的一端设置于所述升降装置，所述第二驱动电机分别与所述支撑架的另一端和所述抓取装置连接，所述第二驱动电机用于驱动所述抓取装置相对于所述支撑架转动。
11.可选地，所述移动装置包括第一导轨、第一安装架以及第二驱动机构，所述第一导轨沿所述第一方向设置于所述底座，所述第二驱动机构设置于所述第一安装架并且所述第二驱动机构用于驱动所述第一安装架沿所述第一导轨往复滑动。
12.可选地，所述升降装置包括第二导轨、第二安装架以及第三驱动机构，所述第二导轨沿所述第二方向设置于所述第一安装架，所述第三驱动机构设置于所述第二安装架并且所述第三驱动机构用于驱动所述第二安装架沿所述第二导轨往复滑动。
13.为解决上述技术问题，本技术实施例采用的另一个技术方案是：提供一种换电系统，包括充电柜、供电设备、电池模块仓、若干电池模组以及如上所述的换电设备，所述供电设备设置于所述充电柜内，所述电池模块仓设有若干电池仓和充电组件，所述充电组件设置于所述电池仓内，所述充电组件与所述供电设备电连接，所述电池模组收容于所述电池仓内，所述换电设备用于将动力设备上的电池模组取出并且放入所述电池仓内充电，以及将所述电池仓内完成充电的电池模组安装于所述动力设备上。
14.可选地，所述电池模块仓设有若干缓存仓，所述缓存仓位于所述电池模块仓的底层，所述缓存仓用于收容完成充电的电池模组。
15.本技术实施例换电设备包括底座、移动装置、升降装置、转动装置以及抓取装置，移动装置设置于底座，升降装置设置于移动装置，转动装置设置于所述升降装置，抓取装置设置于转动装置，移动装置用于驱动升降装置、转动装置以及抓取装置沿第一方向往复运动，升降装置用于驱动转动装置和抓取装置沿第二方向往复运动，转动装置用于驱动抓取装置转动，抓取装置用于更换动力设备上的电池，其中，第一方向和第二方向相互垂直。通过上述结构，可以提高给动力设备更换电池的效率，提高生产效率。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体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。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
17.图1是本技术实施例换电设备一视角的示意图。
18.图2是本技术实施例换电设备中抓取装置一视角的示意图。
19.图3是本技术实施例换电设备中抓取组件一视角的示意图。
20.图4是本技术另一实施例换电系统一视角的示意图。
具体实施方式
21.为了便于理解本技术，下面结合附图和具体实施例，对本技术进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”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技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
22.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本技术。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外，下面所描述的本技术不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
23.请参阅图1和图4，所述换电设备100包括底座10、移动装置20、升降装置30、抓取装置40以及转动装置60，移动装置20设置于底座10上，升降装置30设置于移动装置20，转动装置60设置于升降装置30上，抓取装置40设置于升降装置30，移动装置20用于驱动升降装置30和抓取装置40以及转动装置60沿第一方向x往复运动，升降装置30用于驱动抓取装置40和转动装置60沿第二方向y往复运动，转动装置60用于转动抓取装置40的方向，以方便抓取装置40更换动力设备上的电池，其中第一方向x和第二方向y相互垂直，抓取装置40的转动轴线与第二方向y平行。在本技术实施例中，第一方向x与水平面平行或者大致平行。
24.对于上述的底座10和移动装置20，请继续参阅图1，底座10设有脚轮11，脚轮11用于供用户移动底座10，将底座10推动至预定的工作位置。在一些实施例中，脚轮11还带有自锁功能，当底座10移动到预定的工作位置之后，将脚轮11设置成锁定状态以防止底座10非人为控制移动。
25.可以理解的是，在一些实施例中，换电设备100还包括驱动装置，驱动装置设置于底座10上，驱动装置用于驱动换电设备100整体移动到达预定的工作位置。驱动装置还可以与外界控制设备信号连接，外界控制设备向驱动装置发送控制信号，驱动装置根据控制信号驱动换电设备100运动。
26.移动装置20包括第一导轨21、第一安装架22以及第二驱动机构23。第一导轨21沿第一方向x设置于底座10上，第一安装架22设置于第一导轨21并且可以沿第一导轨21往复运动，第二驱动机构23分别与第一安装架22和底座10连接，第二驱动机构23用于驱动第一安装架22运动。在一些实施例中，第二驱动机构23包括驱动电机、齿轮以及齿条，驱动电机可拆卸固定于第一安装架22，齿轮设置于驱动电机的转轴，齿条固定于底座10，齿轮与齿条啮合设置。当驱动电机工作时，转轴上的齿轮在齿条上运动，以使得第一安装架22相对于底座10运动。可以理解的是，在其他一些实施例中，第二驱动机构23通过丝杆4272等方式驱动第一安装架22运动同样在本技术的保护范围之内。
27.对于上述的升降装置30，请继续参阅图1，升降装置30包括第二导轨31、第二安装架32以及第三驱动机构33。第二导轨31沿第二方向y设置于第一安装架22，第二安装架32可
沿第二导轨31往复运动，第三驱动机构33设置于第二安装架32，并且第三驱动机构33用于驱动第二安装架32沿第二导轨31往复运动。在本技术实施例中，第二方向y与第一方向x垂直，当换电设备100处于正常工作姿态时，第二方向y垂直或者大致垂直水平面。在一些实施例中，第三驱动机构33包括驱动电机和若干滚轮，驱动电机设置于第二导轨31并且用于驱动第二安装架32运动，若干滚轮转动设置于第二安装架32，并且若干滚轮分别限制第二安装架32沿第一方向x和第三方向z运动，以使得第二安装架32仅能沿第二方向y往复运动。其中，第三方向z分别与第一方向x和第三方向z垂直或者大致垂直。
28.对于上述的抓取装置40，请参阅图2和图3，抓取装置40包括中转安装架41、抓取组件42以及第一驱动机构43。中转安装架41固定于第二安装架32，第一驱动机构43固定于中转安装架41，抓取组件42于第一驱动机构43连接，第一驱动机构43用于驱动抓取组件42相对于中转安装架41往复运动，抓取组件42用于抓取动力设备上的电池以进行更换。在本技术实施例中，第一驱动机构43驱动抓取组件42沿第三方向z往复运动以实现对动力设备进行侧边换电。
29.中转安装架41设有第一收容腔411和滑动支撑部412，抓取组件42和第一驱动机构43均收容于第一收容腔411内，滑动支撑部412用于支撑被抓取组件42拉进第一收容腔411内的电池，以便于电池能够在第一收容腔411内滑动，完成电池从充电柜200上向动力设备上的转移。
30.抓取组件42包括安装座421、基板422、第一夹爪423、第一连接件424、第二夹爪425、第二连接件426以及驱动模块427。第一夹爪423转动设置于安装座421并且第一夹爪423的两端分别位于安装座421的两侧，在第一夹爪423与安装座421的转动连接处，第二夹爪425与第一夹爪423交叉且转动连接，即第一夹爪423和第二夹爪425呈剪刀状转动连接于安装座421，第一连接件424的两端分别与第一夹爪423的一端以及基板422转动连接，第二连接件426的两端分别与第二夹爪425的一端以及基板422转动连接，驱动模块427固定于安装座421，驱动模块427与基板422连接，驱动模块427用于驱动基板422相对于安装座421往复运动，在第一连接件424和第二连接件426的作用下，第一夹爪423远离基板422的一端和第二夹爪425远离基板422的一端打开或者闭合。在一些实施例中，安装座421呈l型，或者安装座421设有腔室，第一夹爪423的一端、第二夹爪425的一端、基板422、第一连接件424以及第二连接件426收容于腔室内，驱动模块427收容于腔室外。
31.驱动模块427包括第一驱动电机4271以及丝杆4272，第一驱动电机4271固定于安装座421，丝杆4272设置于安装座421并且可以在安装座421上相对转动，基板422上设置有螺纹孔，丝杆4272穿过基板422的螺纹孔，丝杆4272的轴线与基板422所在平面垂直，第一驱动电机4271用于驱动丝杆4272转动，从而带动基板422相对于安装座421往复运动。在一些实施例中，可以设置两个丝杆4272穿过基板422的两侧，第一驱动电机4271同时驱动两个丝杆4272转动，以使得基本能够平稳的运动；或者在基板422的一端设置丝杆4272，另一端设置导杆，同样也能够使得基板422平稳地运动。
32.在一些实施例中，驱动模块427还包括第一齿轮4273和第二齿轮4274，第一齿轮4273与第一驱动电机4271连接，第二齿轮4274与丝杆4272连接，第一齿轮4273与第二齿轮4274啮合连接，第一驱动电机4271和丝杆4272位于第一齿轮4273和第二齿轮4274的同侧，可以减小驱动模块427的体积，第一驱动电机4271的布局更加合理。
33.在一些实施例中，第一驱动电机4271的数量为两个，两个第一驱动电机4271均设置于安装座421并且通过齿轮组与丝杆4272连接，两个第一驱动电机4271分别独立控制丝杆4272的正转和反转，从而实现基板422的往复运动。
34.可以理解的是，在本技术实施例中第一驱动机构43、第二驱动机构23以及第三驱动机构33均为电机驱动的方式，在其他一些实施例中，第一驱动机构43、第二驱动机构23以及第三驱动机构33可以是其他的驱动方式，例如气缸驱动、液压驱动等。
35.在一些实施例中，请参阅图1，换电设备100还包括定位组件50和控制器(图未标示)。定位组件50设置于中转安装架41的一端，控制器设置于底座10、移动装置20、升降装置30或者中转安装架41中的任一位置，控制器分别与定位组件50、移动装置20、升降装置30以及抓取装置40电连接，定位组件50用于识别动力设备上的定位区域并且将识别信息发送至控制器，控制器用于根据识别信息控制抓取装置40运动以对动力设备进行电池更换。在本技术实施例中，定位组件50包括相机模组，当动力设备停靠于预定的换电区域之后，相机模组扫描动力设备上的定位码，并且通过控制器实时控制相机模组的扫描位置，当扫描完成并且通过后，控制器控制第一驱动机构43驱动抓取组件42运动，并且控制抓取组件42抓取动力设备上的电池。
36.在一些实施例中，请参阅图1和图4，转动装置60设置于第二安装架32，抓取装置40设置于转动装置60，转动装置60与控制器电连接，转动装置60用于转动抓取装置40的方向，其中，抓取装置40的转动轴线与第二方向y平行。
37.转动装置60包括支撑架61和第二驱动电机62，支撑架61的一端固定于升降装置30的第二安装架32，抓取装置40的中转安装架41转动设置于支撑架61的另一端，第二驱动电机62设置于支撑架61的另一端，并且与中转安装架41连接，第二驱动电机62用于驱动中转安装架41转动。当抓取组件42在完成动力设备上的电池抓取之后，第二驱动电机62驱动中转安装架41转动180度，将电池插进充电柜200中进行充电，抓取组件42再从充电柜200中抓取另一已经完成充电的电池，第二驱动电机62再驱动中转安装架41恢复方向转动(即反转180度)，将电池插进动力设备中，完成动力设备的电池更换。可以理解的是，在其他一些实施例中，第二驱动电机62可以驱动中转安装架41转动任意角度，例如45度、90度、135度等。通过上述结构，中转安装架41可以实现转动，以使得动力设备的停靠位置和充电柜200的位置可以是同侧，也可以是相邻，也可以是相对设置，提高了换电设备100的环境适应性，能够完成多种角度的换电任务。
38.在一些实施例中，转动装置60还包括第三齿轮和第四齿轮，第三齿轮设置于第二驱动电机62的转轴，第四齿轮分别与支撑架61和抓取装置40连接，第三齿轮和第四齿轮啮合连接，第三齿轮的分度圆直径小于第四齿轮的分度圆直径。通过上述结构，可以减小第二驱动电机62驱动中转安装架41转动所需的力矩，从而降低第二驱动电机62的功耗。
39.本技术实施例换电设备100包括底座10、移动装置20、升降装置30以及抓取装置40，移动装置20设置于底座10，升降装置30设置于移动装置20，抓取装置40设置于升降装置30，移动装置20用于驱动升降装置30和抓取装置40沿第一方向x往复运动，升降装置30用于驱动抓取装置40沿第二方向y往复运动，抓取装置40用于更换动力设备上的电池，其中，第一方向x和第二方向y相互垂直。通过上述结构，可以提高给动力设备更换电池的效率，提高生产效率。
40.本技术又提供换电系统1000实施例，请参阅图4，所述换电系统1000包括充电柜200、供电设备、电池模块仓400、若干电池模组300以及上述的换电设备100，对于换电设备100的具体结构和功能可参阅上述实施例，此处不再赘述。供电设备设置于充电柜200内，电池模块仓400设有若干电池仓401和充电组件，充电组件设置于电池仓401内，充电组件与供电设备电连接，电池模组300收容于电池仓401内，换电设备100用于将动力设备上的电池模组300取出并且放入电池仓401内充电，以及将电池仓401内完成充电的电池模组300安装于动力设备上，其中，动力设备可以包括但不限于自动化仓储料箱机器人或者潜伏式移动机器人。
41.电池仓401内设有若干限制部，以防止电池模组300在电池仓401内窜动，影响电池模组300的充电质量。电池仓401的仓口处设置有导向结构，以便于电池模组300进入或者拉出电池仓401。
42.在一些实施例中，电池模块仓400还设有若干缓存仓402，若干缓存仓402位于电池模块仓400的底层，缓存仓402用于暂存已经完成充电的电池模组300，以便于换电设备100直接从缓存仓402中取出电池模组300安装于动力设备上。
43.在一些实施例中，换电设备100与电池模块仓400之间存在通信连接，以使得换电设备100能够准确识别电池模块仓400的中的电池仓401是否存在电池模组300，电池模组300是否已经完成充电等，提高了换电设备100的换电效率，同时也提高了本技术实施例换电系统1000的智能性。
44.以上所述仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。