CN111959328A - 自动更换电池式充电桩及电池输送系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于车辆充电设备技术领域，具体涉及一种自动更换电池式充电桩及电池输送系统，旨在解决现有技术中充电桩电池储备不足的问题。本发明提供的自动更换电池式充电桩，通过多个电池存储舱存储电池，同时垂直循环装置能够驱动多个电池存储舱进行循环运动，以使得电池存储舱内的电池依次为充电枪供电。本发明的自动更换电池式充电桩内部设置多个用于储存电池的电池存储舱，通过垂直循环装置自动更换电池为充电枪供电，保证充电枪自身电池储备供电充足，以便于对新能源汽车进行充电；本发明的充电桩随换随走，工作效率高，电池损坏小，有效解决了蓄电池充电桩充电时间长、工作效率低的问题。

Description

自动更换电池式充电桩及电池输送系统

技术领域

本发明属于车辆充电设备技术领域，具体涉及一种自动更换电池式充电桩及电池输送系统。

背景技术

随着能源的紧缺及环保标准的严格，新能源汽车的推广已经达到了相当的规模。然而，新能源汽车受制于充电技术的制约，使得推广过程中受到较大阻力。而在现有的新能源汽车上，汽车的充电桩都是固定设置在某个位置，新能源汽车需要充电时，都需要将汽车开到充电桩旁的车位上进行充电。而由于充电桩基础建设的不足，现有的充电桩覆盖面不足，分布存在大量空白点，因此，往往影响使用者正常使用，并且新能源汽车中途电量不足后电量不足无法继续行走。此时就需要一种可移动充电桩，以便于对处于路途上电量不足的新能源汽车进行充电，而该可移动充电桩也需要自行储备电池，如若可移动充电桩自身电池储备不足更容易带来麻烦，且现有技术中蓄电池充电桩充电时包括两种，一种需返回充电站充电，其在充电时无法工作，影响工作效率，浪费资源；另一种需要人工手动更换蓄电池，费时费力，本申请拟对该类充电桩进行设计。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中蓄电池充电桩的工作效率低下的问题。本发明一方面提供一种自动更换电池式充电桩，所述充电桩本体外壳相邻两侧分别设置有输入口和输出口，所述充电桩本体内部中空且设置有电池更换系统，所述电池更换系统包括垂直循环装置、循环驱动装置以及装设于所述垂直循环装置上的多个电池存储舱，所述电池存储舱用于存储电池，所述循环驱动装置用于驱动所述垂直循环装置进行循环运动，以使得所述电池存储舱能够在所述垂直循环装置的带动下进行循环运动。

所述电池存储舱设置有可伸缩地第一装配部，所述充电桩本体内壁设置有与所述第一装配部匹配的第二装配部，所述第二装配部与所述充电枪的电路连通；所述第一装配部和所述第二装配部在插接状态下，所述电池能够为所述充电枪供电。

所述电池存储舱内部设置有第一检测装置，所述第一检测装置用于检测所述电池存储舱内部电池的电量并生成第一检测信号，所述第一装配部内部设置有第一控制器，所述第一检测装置、所述第一控制器、所述循环驱动装置彼此通信连接。

所述第一控制器能够基于所述第一检测信号控制所述第一装配部伸缩运动，以使得所述第一装配部与所述第二装配部插接或分离，所述第一控制器能够在所述第一装配部与所述第二装配部分离后生成第二检测信号。

所述循环驱动装置基于所述第一检测信号和/或所述第二检测信号驱动所述垂直循环装置运动。

在一些优选技术方案中，所述电池存储舱能够在进行循环运动时能够分别与所述输入口处的输入轨道、所述输出口处的输出轨道连通。

所述充电桩本体内部设置有机械臂，所述机械臂设置于所述输入轨道和所述输出轨道之间，所述机械臂与所述循环驱动装置内部的第二控制器通信连接，所述机械臂用于夹持或释放电池。

所述机械臂配置为将所述输入轨道上的电池移动至所述电池存储舱内部；或将所述电池存储舱内部的电池移动至所述输出轨道上。

在一些优选技术方案中，所述充电桩本体底部设置有移动装置，所述移动装置用于驱动所述充电桩本体行走。

在一些优选技术方案中，所述第二装配部内壁与所述第一装配部外轮廓适配；所述第一装配部包括第一套筒和第一插接头，所述第二装配部包括第二套筒和第二插接头，所述第一套筒套设于所述第一插接头外侧，所述第一套筒具有绕自身轴线转动的自由度。

所述第一控制器能够控制所述第一装配部沿所述第二装配部所在方向伸出，以使得所述第一装配部与所述第二装配部卡合装配，所述第一装配部与所述第二装配部装配状态下，所述第一插接头与所述第二插接头插接。

所述第一控制器能够控制所述第一套筒绕自身轴线转动并控制所述第一装配部沿所述第二装配部所在方向后退，以使得所述第一插接头与所述第二插接头分离。

在一些优选技术方案中，所述第一插接头包括伸缩部、滑动转动部、连接部，所述连接部和所述伸缩部分别固定于所述滑动转动部的两相反端。

所述伸缩部与所述电池存储舱连接，所述滑动转动部与所述第一套筒间隙配合，所述连接部用于与所述第二插接头插接，所述伸缩部、所述连接部均相比所述滑动转动部膨大以形成抗拔结构。

在一些优选技术方案中，所述连接部包括第一端和第二端，所述第一端与所述第二端相反，所述第一端与所述滑动转动部连接，所述第二端背离所述第一端方向延伸并逐渐减小，所述第二端沿垂直于轴线方向的横截面积小于所述第一端沿垂直于轴线方向的横截面积。

在一些优选技术方案中，所述第二套筒包括卡合端和固定端，所述固定端用于与所述第二插接头固定，所述卡合端用于与所述第一装配部卡合。

所述卡合端的内壁开设有预制孔，所述预制孔内部设置有限位件，所述限位件用于与所述滑动转动部配合；所述限位件具有延伸于所述第二套筒内侧的延伸端，所述延伸端具有沿其自身轴向移动的自由度。

所述延伸端的长度大于所述第二端相对于所述卡合端内壁的长度且小于所述滑动转动部相对于所述卡合端内壁的长度。

在一些优选技术方案中，所述第一套筒外表面设置有月牙形凸起，所述月牙形凸起的内弧长度小于所述滑动转动部外径，且所述月牙形凸起的高度与所述连接部第一端外径相同。

在所述第一控制器的控制下所述第一套筒能够绕自身轴线转动以使得所述月牙形凸起与所述延伸端滑动转动配合。

在一些优选技术方案中，所述限位件为可伸缩结构，所述限位件的延伸端沿其轴向的横截面为锥形。

所述延伸端由多个从大到小、首尾相连的可伸缩管状结构组成，所述延伸端末端的管状结构设置有第一敏感元器件，所述卡合端内部设置有第二敏感元器件，所述第一控制器分别与所述第一敏感元器件和所述第二敏感元器件通信连接。

当所述第一敏感元器件与所述第二敏感元器件位于同一水平面时，所述第一敏感元器件、所述第二敏感元器件向所述第一控制器发送反馈信号。

本发明另一方面提供一种电池输送系统，其中，该系统包括上述技术方案中任一项所述的自动更换电池式充电桩、电池、输入传送带、输出传送带。

所述自动更换电池式充电桩输入口处的输入轨道能够与所述输入传送带的一端连通，所述自动更换电池式充电桩输出口处的输出轨道能够与所述输出传送带的一端连通。

所述电池存储舱至少一侧设置有开口，所述开口能够在所述垂直循环装置的带动下与所述输入轨道连通或与所述输出轨道连通；所述电池能够在所述输入传送带的带动下自所述输入口进入所述输入轨道，并通过所述输入轨道进入所述电池存储舱；或者所述电池能够在所述电池存储舱开口与输出轨道连通时，通过所述输出轨道经所述输出口运动至所述输出传送带。

本发明的有益效果。

本发明的自动更换电池式充电桩内部设置多个用于储存电池的电池存储舱，通过垂直循环装置自动更换电池为充电枪供电，保证充电枪自身电池储备供电充足，以便于对处于路途上电量不足的新能源汽车进行充电，本发明的电池为独立模块，其无需固定不动充电，本发明的充电桩移动至充电站时即可自动更换电池，无需人工干预，工作效率高。

本发明设置多个小蓄电池循环运转替代大蓄电池一方面将电池模块化，减少现有技术中大电池的充电次数、充电时间和拆装时间，减少大电池的电能损耗，延长寿命。另一方面当现有技术中大蓄电池还存在剩余电量，但是剩余电量无法完成下一次任务，此时需要对大蓄电池放电或继续充电，造成了能源浪费，同时在更换电池时小电池相比于大蓄电池更易更换和维修，生产成本和维护成本更低。

本发明的第一装配部和第二装配部之间无磁性连接，只需提供少量的电即可实现智能卡合锁紧和分离，本发明保证了供电安全性的同时还能省电。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明一种实施例的自动更换电池式充电桩的结构组成图。

图2为本发明一种实施例的自动更换电池式充电桩的整体结构示意图一。

图3为本发明一种实施例的自动更换电池式充电桩的整体结构示意图二。

图4为本发明一种实施例中充电桩本体内部的结构示意图。

图5为本发明一种实施例中输入轨道、输出轨道、输入传送带和输出传送带的示意图。

图6为本发明一种实施例中垂直循环装置的结构示意图。

图7为本发明一种实施例中电池存储舱的结构示意图。

图8为本发明一种实施例中电池存储舱与电池的示意图。

图9为本发明一种实施例中第一装配部与第二装配部的结构示意图一。

图10为本发明一种实施例中第一装配部与第二装配部的结构示意图二。

图11为本发明一种实施例中第一装配部与第二装配部的结构示意图三。

图12为本发明一种实施例中第一装配部与第二装配部的结构示意图四。

图13为本发明一种实施例中限位件的结构示意图一。

图14为本发明一种实施例中限位件的结构示意图二。

附图标记列表。

100-充电桩本体，110-输入口，111-输入轨道，120-输出口，121-输出轨道，130-图像采集装置，140-移动装置，150-第二装配部，160-第二套筒，161-卡合端，162-固定端，163-预制孔，164-限位件，1641-延伸端，1642-第一敏感元器件，1643-第二敏感元器件，170-第二插接头；200-充电枪；300-垂直循环装置；400-电池存储舱，410-第一装配部，420-第一套筒，421-月牙形凸起，430-第一插接头，431-伸缩部，432-滑动转动部，433-连接部，440-第一检测装置，450-机械臂；500-电池；600-输入传送带；700-输出传送带。

具体实施方式

为使本发明的实施例、技术方案和优点更加明显，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明一方面提供一种自动更换电池式充电桩的优选实施例，包括设置有充电枪的充电桩本体，其中，所述充电桩本体外壳相邻两侧分别设置有输入口和输出口，所述充电桩本体内部中空且设置有电池更换系统，所述电池更换系统包括垂直循环装置、循环驱动装置以及装设于所述垂直循环装置上的多个电池存储舱，所述电池存储舱用于存储电池，所述循环驱动装置用于驱动所述垂直循环装置进行循环运动，以使得所述电池存储舱能够在所述垂直循环装置的带动下进行循环运动。

所述电池存储舱设置有可伸缩地第一装配部，所述充电桩本体内壁设置有与所述第一装配部匹配的第二装配部，所述第二装配部与所述充电枪的电路连通；所述第一装配部和所述第二装配部在插接状态下，所述电池能够为所述充电枪供电。

所述电池存储舱内部设置有第一检测装置，所述第一检测装置用于检测所述电池存储舱内部电池的电量并生成第一检测信号，所述第一装配部内部设置有第一控制器，所述第一检测装置、所述第一控制器、所述循环驱动装置彼此通信连接。

所述第一控制器能够基于所述第一检测信号控制所述第一装配部伸缩运动，以使得所述第一装配部与所述第二装配部插接或分离，所述第一控制器能够在所述第一装配部与所述第二装配部分离后生成第二检测信号。

所述循环驱动装置基于所述第一检测信号和/或所述第二检测信号驱动所述垂直循环装置运动。

本发明另一方面提供一种电池输送系统的优选实施例，该系统包括上述实施例中所述的自动更换电池式充电桩、电池、输入传送带、输出传送带。

所述自动更换电池式充电桩输入口处的输入轨道能够与所述输入传送带的一端连通，所述自动更换电池式充电桩输出口处的输出轨道能够与所述输出传送带的一端连通。

所述电池存储舱至少一侧设置有开口，所述开口能够在所述垂直循环装置的带动下与所述输入轨道连通或与所述输出轨道连通；所述电池能够在所述输入传送带的带动下自所述输入口进入所述输入轨道，并通过所述输入轨道进入所述电池存储舱；或者所述电池能够在所述电池存储舱开口与输出轨道连通时，通过所述输出轨道经所述输出口运动至所述输出传送带。

为了更清晰地对本发明自动更换电池式充电桩进行说明，下面结合附图对本发明一种优选实施例进行展开详述。

作为本发明的一个优选实施例，本发明的自动更换电池式充电桩如图1所示，包括充电桩本体100，所述充电桩本体100的一侧设置有充电枪200，进一步地，本发明的充电桩本体100底部还设置有移动装置140，移动装置140用于驱动充电桩本体100行走，进一步地，本发明的充电桩本体还设置有图像采集装置130，该图形采集装置130用于采集充电桩本体周围的环境，以使得本发明自动更换电池式充电桩能够基于图形采集装置130采集到的图像规划路线，而后通过移动装置140进行行走。具体而言，图形采集装置130可以为双目摄像头，移动装置140可以为滚轮、万向轮等结构，或者可以为滑块。可以理解的是，本发明的充电桩可以由独立的行走装置共同带动行走，也可以为充电桩与行走装置一体化设计。当移动装置140为滑块时，本申请自动更换电池式充电桩的所在地面应设置有轨道，该轨道能够使得本发明充电桩从电池仓库移动至充电站或是指定汽车停靠点。具体地，图形采集装置130和移动装置140在此不再进行过多描述，本领域技术人员只要能够保证其能够实现各自的功能即可。同时充电枪200也可采用现有技术进行，在此不再赘述。

可以理解的是，移动装置和图像采集装置均为本发明的一种优选实施例，本发明的充电桩也可静止不动，通过人工手动放入电池或拿出电池也可实现。

进一步地，本发明的充电桩本体100外壳的相邻两侧分别设置有输入口110和输出口120，充电桩本体100内部中空，其内部设置有电池更换系统，该电池更换系统包括垂直循环装置300、循环驱动装置以及装设于垂直循环装置300上的多个电池存储舱400，电池存储舱400用于存储电池500，循环驱动装置用于驱动垂直循环装置300进行循环运动，以使得电池存储舱400能够在垂直循环装置300的带动下进行循环运动。电池存储舱400设置有可伸缩地第一装配部410，充电桩本体100内壁设置有与第一装配部410匹配的第二装配部150，第二装配部150与充电枪200的电路连通；第一装配部410和第二装配部150在插接状态下，电池500能够为充电枪200供电。本发明的电池存储舱为多个，优选地，其可以为四个、五个、六个或更多，考虑到充电桩本体的大小和容纳空间本发明的优选实施例采用六个电池存储舱。

电池存储舱400内部设置有第一检测装置440，第一检测装置用于检测电池存储舱400内部电池的电量并生成第一检测信号，第一装配部内部设置有第一控制器，第一检测装置、第一控制器、循环驱动装置彼此通信连接；第一控制器能够基于第一检测信号控制第一装配部伸缩运动，以使得第一装配部与第二装配部插接或分离；当第一控制器控制第一装配部与第二装配部分离后能够生成第二检测信号；循环驱动装置基于第一检测信号和/或第二检测信号驱动垂直循环装置运动。

本发明上述技术方案的原理为：充电桩本体100通过输入口110吞入电池500，通过驱动垂直循环装置300使得电池500转动到充电处为充电枪200充电，当电池500没电后再通过垂直循环装置300将电池500吐出。

具体而言，多个电池500自输入口110进入充电桩本体100内部后装设于电池存储舱400内部，当所有电池存储舱400内部均装满电池500后，输入口不再接受新电池。此时垂直循环装置300在循环驱动装置的驱动下将其中一个电池500从输入口110带动到第二装配部150所在位置，而后第一装配部410伸出与第二装配部插接，以便于电池500为充电枪200供电。在第一装配部410与第二装配部150插接时，垂直循环装置300静止。当该电池的剩余电量不足或电量消耗完时，电池存储舱400能够在垂直循环装置300的带动下做循环运动，以使得下一个电池继续为充电枪200供电，当所有电池或部分电池电量用完或电量不足需要更换新电池时，垂直循环装置300在循环驱动装置的驱动下运动，带动电池存储舱400移动，以使得电池从第二装配部150所在位置移动至输出口120所在位置，电池500从输出口离开充电桩本体100，电量不足的电池离开后电池存储舱400运动至输入口能够继续接收新电池。可以理解的是第一检测信号用于检测电池剩余电量，第二检测信号属于安全信号，其预示着电池充电舱已经与充电枪的电路断开连接可以继续转动，本领域技术人员也可以理解为，第二检测信号预示着垂直循环装置300可以安全移动。

在本发明的一种优选实施例中，垂直循环装置300包括支撑框架和多个电池存储单元，电池存储单元用于固定电池存储舱400。支撑框架两侧分别沿竖直方向设置有均形成上下向回路的传动链轨道和导轨，各电池存储单元均匀分布且水平设置在两个导轨内，且导轨用于为电池存储单元提供循环行走路径，传动链轨道用于带动各电池存储单元在导轨上行走。

可以理解的是，本领域技术人员可以随意设置循环驱动装置和垂直循环装置300的结构，其可以为摩天轮式结构、导轨滑块式结构、垂直循环立体车库式结构、齿轮齿条式结构、厢式电梯传动结构、滚柱丝杠式结构等。这种在不改变本发明电池存储舱400垂直循环原理的情况下，对于垂直循环装置的结构、大小、形状、传动方式的同等替换均应限定在本发明的保护范围内。

在本发明的优选实施方式中，第一装配部410与第二装配部150配合，具体结构如下。

第二装配部150内壁与第一装配部410外轮廓适配；第一装配部410包括第一套筒420和第一插接头430，第二装配部150包括第二套筒160和第二插接头170，第一套筒套420设于第一插接头430外侧，第一套筒420具有绕自身轴线转动的自由度。

第一控制器能够控制第一装配部沿第二装配部所在方向伸出，以使得第一装配部410与第二装配部150卡合装配，第一装配部410与第二装配部在150装配状态下，第一插接头430与第二插接头170插接；第一控制器能够控制第一套筒420绕自身轴线转动并控制第一装配部410沿第二装配部150所在方向后退，以使得第一插接头430与第二插接头170分离。

参阅附图，第一插接头430包括伸缩部431、滑动转动部432、连接部433，连接部433和伸缩部431分别固定于滑动转动部432的两相反端。

伸缩部431一端通过电池存储舱400与舱内电池500电性连接，另一端依次通过滑动转动部432和连接部433与第二装配部150电性连接；滑动转动部432与第一套筒420间隙配合，连接部433用于与第二插接头170插接，伸缩部431、连接部433均相比滑动转动部432膨大以形成抗拔结构。

连接部433包括第一端和第二端，第一端与第二端相反，第一端与滑动转动部432连接，第二端背离第一端方向延伸并逐渐减小，第二端沿垂直于轴线方向的横截面积小于第一端沿垂直于轴线方向的横截面积。

第二套筒160包括卡合端161和固定端162，固定端162用于与第二插接头170固定，卡合端161用于与第一装配部410卡合。

卡合端161的内壁开设有预制孔163，预制孔163内部设置有限位件164，限位件164用于与滑动转动部432配合；限位件164具有延伸于第二套筒160内侧的延伸端1641，延伸端1641具有沿其自身轴向移动的自由度。

延伸端1641的长度大于第二端相对于卡合端161内壁的长度且小于滑动转动部432相对于卡合端161内壁的长度。

第一套筒420外表面设置有月牙形凸起421，该月牙形凸起421的内弧长度小于滑动转动部外径，且月牙形凸起的高度与连接部第一端外径相同。

在第一控制器的控制下第一套筒420能够绕自身轴线转动以使得月牙形凸起421与延伸端1641滑动转动配合。

限位件164为可伸缩结构，限位件164的延伸端1641沿其轴向的横截面为锥形。

延伸端1641由多个从大到小、首尾相连的可伸缩管状结构组成，延伸端1641末端的管状结构设置有第一敏感元器件1642，卡合端161内部设置有第二敏感元器件1643，第一控制器分别与第一敏感元器件1642和第二敏感元器件1643通信连接。

当第一敏感元器件1642与第二敏感元器件1643位于同一水平面时，第一敏感元器件1642、第二敏感元器件1643向第一控制器发送反馈信号。可以理解的是，本发明的限位件164可以为多种结构，其同样可以活动设置于第二套筒内部，只要能够保证其具有与第二套筒内壁的卡合端161即可，该卡合端161用于固定限位件164，进一步地，只要能够保证限位件的延伸端1641的末端在第一套筒转动过程中能够沿第一套筒的外缘接触并滑动配合即可。由于延伸端1641的长度限制，因此当第一套筒420外缘的月牙状凸起接触时，延伸端1641的末端在所述月牙状凸起的抵触力下，沿其轴向方向竖直向上运动，向上运动的顶点即为月牙状凸起外缘的最高点，此时限位件164无法对第一装配部410进行限位，第一装配部410能够沿其自身轴线移动，即此时可以与第二装配部150分离。此时延伸端1641末端的第一敏感元器件1642与第二敏感元器件1643相互通信连接，发出反馈信号，该反馈信号可以由任一元器件发出。本发明限位件164可以为伸缩式结构、折叠式结构、竖直方向移动结构均可。本发明限位件164的结构、大小、形状可以随意设置，本领域技术人员能够在保证其运动原理的情况下，对其结构、大小做出的改变均在本发明的保护范围内。再者，第一敏感元器件1642与第二敏感元器件1643可采用公知技术进行，例如红外线传感器、光敏元件、位移传感器等等均可，其具体结构可灵活选择，只要配置其在两者对接时发出信号即可，或者持续发出信号，当两者通信连接时，不再发送信号，第一控制器通过检测限位件处敏感元器件信号的异常即可得知此时第一装配部是否能够与第二装配部分离。

可以理解的是，本发明的第一装配部410在沿第二装配部420所在方向延伸运动时，其连接部433能够先行进入第二套筒170内部，此时由于连接部433的结构为楔形，因此其能够使得限位件164的延伸端1641延伸出的长度减少，即连接部433在与延伸端1641末端接触过程中，其能够边前进边推动延伸端1641折叠、收缩或向上移动。当连接部433移动到限位件164左侧时，此时滑动转动部432位于延伸端1641的正下方，由于滑动转动部432的外径小于连接部第一端的外径，因此延伸端1641受重力因素向下移动，当延伸端1641下落后，滑动转动部432形成了第一插接头430的限位槽。此时第一装配部与第二装配部电性连接，电池500能够为充电枪200供电。当电池500电量不足时，此时第一连接信号将其检测到的信号发送给第一控制器，第一控制器接收信号后，驱动第一套筒绕自身轴线旋转，以使得月牙形凸起421转动至第一插接头沿其径向的正上方，在月牙形凸起421转动过程中，延伸端1641末端始终与月牙形凸起421的外缘滑动配合，并在月牙形凸起421的作用下沿其轴线方向向上移动，此时限位件164无法对第一插接头进行限位，且能够发送反馈信号给第一控制器，第一控制器在接收反馈信号后驱动伸缩部沿电池存储舱400所在方向缩回，此时第一插接头与第二插接头断开连接，该电池存储舱400内的电池500无法继续为充电枪200继续充电。

在上述优选实施例中，第一套筒的内径与第一插接头的外径间隙配合，其长度可以随意设置，可以仅套设于滑动转动部外部，也可以同时套设在滑动转动部和伸缩部的外侧，还可以同时套设滑动转动部和连接部的外侧。第一套筒的具体结构、长度、大小不再赘述。本领域技术人员只要使得其位于滑动转动部处的外壁具有月牙状凸起以及绕自身轴线旋转的自由度即可。

在本发明的另一些优选实施例中，电池存储舱400能够在进行循环运动时能够分别与输入口110处的输入轨道111、输出口120处的输出轨道121连通；充电桩本体100内部设置有机械臂450，优选地，机械臂450设置于输入轨道111和输出轨道121之间，机械臂450与循环驱动装置内部的第二控制器通信连接，机械臂450用于夹持或释放电池；机械臂450配置为将输入轨道111上的电池500移动至电池存储舱400内部；或将电池存储舱400内部的电池500移动至输出轨道121上。具体地，机械臂450可参照公知常识进行，同时机械臂450也可以为两个，两个机械臂分别放置在输入口或输出口，本发明的优选技术方案中机械臂设置于两者之间，以便于机械臂450能够一臂多用，更节省空间占用。更进一步地，本发明也可以在电池存储舱400内部设置机械臂450，电池存储舱内部的机械臂450能够将电池500从输入轨道111移动至电池存储舱400内部；或将电池存储舱400内部的电池500移动至输出轨道121上。具体其他方式本发明在此不再赘述。

可以理解的是，基于上述原理，本发明的电池存储舱400侧壁可以设置有推板，该推板可伸缩设置，该推板使得电池存储舱400内部分为两个容纳空间。进一步地，推板移动可以使得电池500所处的容纳空间逐渐减小，直至所述推板将电池500推出电池存储舱400内部。电池500在离开电池存储舱400后自动落入输出轨道121上，并通过输出轨道121到达输出口120。进一步地，电池可以由人工更拿走或者继续落入下一个电池传送带传回电池充电仓库充电。

本发明另一方面提供一种电池输送系统，该系统包括上述全部实施例中所述的自动更换电池式充电桩、电池500、输入传送带600、输出传送带700；可以理解的是，该系统的自动更换电池式充电桩具有与上述实施例同样的结构、功能和优点，因此本系统也具有同样地功能。

自动更换电池式充电桩输入口110处的输入轨道111能够与输入传送带600的一端连通，自动更换电池式充电桩输出口120处的输出轨道121能够与输出传送带700的一端连通。

电池存储舱500至少一侧设置有开口，该开口能够在垂直循环装置300的带动下与输入轨道111连通或与输出轨道121连通；所述电池能够在输入传送带600的带动下自输入口进入所述输入轨道，并通过所述输入轨道进入所述电池存储舱；或者所述电池能够在所述电池存储舱开口与输出轨道连通时，通过输出轨道121经输出口120运动至输出传送带700。

本发明上述系统的实际应用场景主要用于为路上抛锚的汽车充电，通过驱动自动更换电池式充电桩行走至电池仓库，将其输入口110打开，使得输入轨道111与输入传送带600对接，通过自动化方式或者人工手动方式将充电桩本体内部的电池存储舱全部装满电池，而后自动更换电池式充电桩关闭输入口，从电池仓库移动至待充电的汽车处。驱动垂直循环装置使得电池与充电枪电性连接，进而使得汽车充电。待充电过程中电池电量不足需更换时，驱动垂直循环装置转动，以更换与充电枪电性连接的电池，待充电枪为汽车充电完毕后，自动更换电池式充电桩返回电池仓库，打开输出口，使得输出轨道121与输出传送带700连通，而后取出电池。

进一步地，本发明还设置有电量监测系统，该系统能够同时检测多个电池存储舱内电池的剩余电量，即充电桩本体内部电池剩余电量总和。当电量监测系统通过检测判定充电桩本体内部电池剩余电量总和小于阈值时发出报警信号并触发断电保护系统，断电保护系统能够保护本发明系统的安全性并能够有效延长寿命。

上述本申请实施例中的技术方案中，至少具有如下的技术效果及优点。

本发明的自动更换电池式充电桩内部设置多个用于储存电池的电池存储舱，通过垂直循环装置自动更换电池为充电枪供电，保证充电枪自身电池储备供电充足，以便于对处于路途上电量不足的新能源汽车进行充电，本发明的电池为独立模块，其无需固定不动充电，本发明的充电桩移动至充电站时即可自动更换电池，无需人工干预，工作效率高。

本发明设置多个小蓄电池循环运转替代大蓄电池一方面将电池模块化，减少现有技术中大电池的充电次数、充电时间和拆装时间，减少大电池的电能损耗，延长寿命。另一方面当现有技术中大蓄电池还存在剩余电量，但是剩余电量无法完成下一次任务，此时需要对大蓄电池放电或继续充电，造成了能源浪费，同时在更换电池时小电池相比于大蓄电池更易更换和维修，生产成本和维护成本更低。

本发明的第一装配部和第二装配部之间无磁性连接，只需提供少量的电即可实现智能卡合锁紧和分离，本发明保证了供电安全性的同时还能省电。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动更换电池式充电桩，包括设置有充电枪的充电桩本体，其特征在于，所述充电桩本体外壳相邻两侧分别设置有输入口和输出口，所述充电桩本体内部中空且设置有电池更换系统，所述电池更换系统包括垂直循环装置、循环驱动装置以及装设于所述垂直循环装置上的多个电池存储舱，所述电池存储舱用于存储电池，所述循环驱动装置用于驱动所述垂直循环装置进行循环运动，以使得所述电池存储舱能够在所述垂直循环装置的带动下进行循环运动；所述电池存储舱设置有可伸缩地第一装配部，所述充电桩本体内壁设置有与所述第一装配部匹配的第二装配部，所述第二装配部与所述充电枪的电路连通；所述第一装配部和所述第二装配部在插接状态下，所述电池能够为所述充电枪供电；所述电池存储舱内部设置有第一检测装置，所述第一检测装置用于检测所述电池存储舱内部电池的电量并生成第一检测信号，所述第一装配部内部设置有第一控制器，所述第一检测装置、所述第一控制器、所述循环驱动装置彼此通信连接；所述第一控制器能够基于所述第一检测信号控制所述第一装配部伸缩运动，以使得所述第一装配部与所述第二装配部插接或分离，所述第一控制器能够在所述第一装配部与所述第二装配部分离后生成第二检测信号；所述循环驱动装置基于所述第一检测信号和/或所述第二检测信号驱动所述垂直循环装置运动。

2.根据权利要求1所述的自动更换电池式充电桩，其特征在于，所述电池存储舱能够在进行循环运动时能够分别与所述输入口处的输入轨道、所述输出口处的输出轨道连通； 所述充电桩本体内部设置有机械臂，所述机械臂设置于所述输出轨道和所述输出轨道之间，所述机械臂与所述循环驱动装置内部的第二控制器通信连接，所述机械臂用于夹持或释放电池；所述机械臂配置为将所述输入轨道上的电池移动至所述电池存储舱内部；或将所述电池存储舱内部的电池移动至所述输出轨道上。

3.根据权利要求1所述的自动更换电池式充电桩，其特征在于，所述充电桩本体底部设置有移动装置，所述移动装置用于驱动所述充电桩本体行走。

4.根据权利要求1所述的自动更换电池式充电桩，其特征在于，所述第二装配部内壁与所述第一装配部外轮廓适配；所述第一装配部包括第一套筒和第一插接头，所述第二装配部包括第二套筒和第二插接头，所述第一套筒套设于所述第一插接头外侧，所述第一套筒具有绕自身轴线转动的自由度；所述第一控制器能够控制所述第一装配部沿所述第二装配部所在方向伸出，以使得所述第一装配部与所述第二装配部卡合装配，所述第一装配部与所述第二装配部装配状态下，所述第一插接头与所述第二插接头插接；所述第一控制器能够控制所述第一套筒绕自身轴线转动并控制所述第一装配部沿所述第二装配部所在方向后退，以使得所述第一插接头与所述第二插接头分离。

5.根据权利要求4所述的自动更换电池式充电桩，其特征在于，所述第一插接头包括伸缩部、滑动转动部、连接部，所述连接部和所述伸缩部分别固定于所述滑动转动部的两相反端；所述伸缩部与所述电池存储舱连接，所述滑动转动部与所述第一套筒间隙配合，所述连接部用于与所述第二插接头插接，所述伸缩部、所述连接部均相比所述滑动转动部膨大以形成抗拔结构。

6.根据权利要求5所述的自动更换电池式充电桩，其特征在于，所述连接部包括第一端和第二端，所述第一端与所述第二端相反，所述第一端与所述滑动转动部连接，所述第二端背离所述第一端方向延伸并逐渐减小，所述第二端沿垂直于轴线方向的横截面积小于所述第一端沿垂直于轴线方向的横截面积。

7.根据权利要求6所述的自动更换电池式充电桩，其特征在于，所述第二套筒包括卡合端和固定端，所述固定端用于与所述第二插接头固定，所述卡合端用于与所述第一装配部卡合；所述卡合端的内壁开设有预制孔，所述预制孔内部设置有限位件，所述限位件用于与所述滑动转动部配合；所述限位件具有延伸于所述第二套筒内侧的延伸端，所述延伸端具有沿其自身轴向移动的自由度；所述延伸端的长度大于所述第二端相对于所述卡合端内壁的长度且小于所述滑动转动部相对于所述卡合端内壁的长度。

8.根据权利要求7所述的自动更换电池式充电桩，其特征在于，所述第一套筒外表面设置有月牙形凸起，所述月牙形凸起的内弧长度小于所述滑动转动部外径，且所述月牙形凸起的高度与所述连接部第一端外径相同；在所述第一控制器的控制下所述第一套筒能够绕自身轴线转动以使得所述月牙形凸起与所述延伸端滑动转动配合。

9.根据权利要求8所述的自动更换电池式充电桩，其特征在于，所述限位件为可伸缩结构，所述限位件的延伸端沿其轴向的横截面为锥形；所述延伸端由多个从大到小、首尾相连的可伸缩管状结构组成，所述延伸端末端的管状结构设置有第一敏感元器件，所述卡合端内部设置有第二敏感元器件，所述第一控制器分别与所述第一敏感元器件和所述第二敏感元器件通信连接；当所述第一敏感元器件与所述第二敏感元器件位于同一水平面时，所述第一敏感元器件、所述第二敏感元器件向所述第一控制器发送反馈信号。

10.一种电池输送系统，其特征在于，该系统包括上述权利要求1-9中任一项所述的自动更换电池式充电桩、电池、输入传送带、输出传送带；所述自动更换电池式充电桩输入口处的输入轨道能够与所述输入传送带的一端连通，所述自动更换电池式充电桩输出口处的输出轨道能够与所述输出传送带的一端连通；所述电池存储舱至少一侧设置有开口，所述开口能够在所述垂直循环装置的带动下与所述输入轨道连通或与所述输出轨道连通；所述电池能够在所述输入传送带的带动下自所述输入口进入所述输入轨道，并通过所述输入轨道进入所述电池存储舱；或者所述电池能够在所述电池存储舱开口与输出轨道连通时，通过所述输出轨道经所述输出口运动至所述输出传送带。

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