换电设备及换电车的制作方法

1.本实用新型涉及换电设备技术领域，尤其涉及一种换电设备及换电车。


背景技术：

2.随着新能源技术的不断发展，换电的工程机械、运输车辆应运而生。目前市场上已设有换电设备，可供换电的工程机械、运输车辆进行换电。
3.为了对换电的工程机械、运输车辆进行换电，换电设备的整体高度较高，以便能够在电动工程机械和电动运输车辆与换电设备之间转运电池。
4.但是，由于换电设备高度较高，使得换电设备在运输过程中非常不便，尤其是对于有限高要求的道路，换电设备根本无法正常通行。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种换电设备及换电车，用以解决现有技术中所存在的问题。
6.本实用新型提供一种换电设备，包括底盘和设置在所述底盘上的桁架装置，所述桁架装置包括：
7.至少两组固定立柱，两组所述固定立柱沿所述桁架装置的长度方向间隔分布，每组包括一对所述固定立柱，一对所述固定立柱沿所述桁架装置的宽度方向间隔分布，所述固定立柱沿所述桁架装置的高度方向设置，且所述固定立柱固定设置在所述底盘上；
8.活动立柱，与所述固定立柱一一对应，所述活动立柱与所述固定立柱相铰接；
9.角度调节装置，用于调节所述活动立柱和所述固定立柱之间形成的夹角。
10.根据本实用新型提供的换电设备，所述角度调节装置包括：
11.第一连接梁，所述第一连接梁的两端分别与一对所述固定立柱相连接；
12.第二连接梁，与所述第一连接梁对应设置，所述第二连接梁的两端分别与一对所述活动立柱相连接；
13.伸缩组件，沿所述桁架装置的高度方向设置，所述伸缩组件的一端与所述第一连接梁相连接、另一端与所述第二连接梁相连接。
14.根据本实用新型提供的换电设备，还包括：
15.行走装置，与所述活动立柱相铰接，且所述行走装置沿所述桁架装置的长度方向运动；
16.提升装置，与所述行走装置可移动连接，且所述提升装置沿所述桁架装置的高度方向运动；
17.伸缩装置，与所述提升装置可移动连接，且所述伸缩装置沿所述桁架装置的宽度方向作伸缩运动。
18.抓取装置，用于抓取电池箱；
19.旋转装置，与所述抓取装置相连接，且所述旋转装置与所述换电装置转动连接，以
使所述旋转装置能够带动所述抓取装置相对于所述伸缩装置旋转变位。
20.根据本实用新型提供的换电设备，所述行走装置包括：
21.行走车架，沿所述桁架装置的长度方向设置，所述行走车架与所述活动立柱相铰接；
22.行走车，与所述行走车架可移动连接，所述行走车沿所述桁架装置的长度方向运动；
23.第一驱动组件，用于驱动所述行走车运动；
24.第一导向组件，包括第一滚轮和与所述第一滚轮相配合的第一导轨，所述第一导轨沿所述桁架装置的长度方向设置，所述第一滚轮设置在所述行走车上，所述第一导轨设置在所述行走车架上。
25.根据本实用新型提供的换电设备，所述提升装置包括：
26.提升梁，与所述行走车可移动连接，所述提升梁沿所述桁架装置的高度方向移动；
27.第二驱动组件，用于驱动所述提升梁作升降运动；
28.第二导向组件，包括滑块和与所述滑块相配合的滑轨，所述滑轨沿所述桁架装置的高度方向设置，所述滑块和所述滑轨二者之一设置在所述提升梁上、另一者设置在所述行走车上。
29.根据本实用新型提供的换电设备，所述伸缩装置包括：
30.伸缩梁，与所述提升梁可移动连接，所述伸缩梁沿所述桁架装置的宽度方向设置，所述伸缩梁设置为多级，一级伸缩梁可移动地设置在所述提升梁内，二级伸缩梁可移动地设置在所述一级伸缩梁内，末级伸缩梁的一端设有所述旋转装置；
31.第三驱动组件，用于驱动所述伸缩梁作伸缩运动；
32.第三导向组件，设置在所述提升梁与所述一级伸缩梁之间以及相邻两级伸缩梁之间，所述第三导向组件包括第二滚轮和与所述第二滚轮相配合的第二导轨，所述第二导轨沿所述桁架装置的宽度方向设置。
33.根据本实用新型提供的换电设备，还包括可调支腿，所述可调支腿设置在所述底盘的底部，且所述可调支腿沿所述桁架装置的高度方向作伸缩运动。
34.根据本实用新型提供的换电设备，所述底盘设有至少两个电池箱底座。
35.根据本实用新型提供的换电设备，还包括棚户遮挡装置，所述棚户遮挡装置罩设在所述桁架装置外，且所述棚户遮挡装置能够在展开状态和收回状态之间切换。
36.本实用新型还提供一种换电车，包括车体和设置在所述车体上的换电设备，所述换电设备设置为如上述任一项所述的换电设备。
37.本实用新型提供的换电设备，包括底盘和设置在底盘上的桁架装置。桁架装置包括：至少两组固定立柱，两组固定立柱沿桁架装置的长度方向间隔分布，每组包括一对固定立柱，一对固定立柱沿桁架装置的宽度方向间隔分布，固定立柱沿桁架装置的高度方向设置且固定设置在底盘上；活动立柱，与固定立柱一一对应，活动立柱与固定立柱相铰接；角度调节装置，用于调节活动立柱和固定立柱之间形成的夹角。如此设置，通过角度调节装置能够调节活动立柱和固定立柱之间的角度，从而改变换电装置的高度行程。工作状态时，增大活动立柱和固定立柱之间的角度，使活动立柱垂直竖立在固定立柱上，以满足电动工程机械和电动运输车辆等不同设备换电时的高度空间要求。非工作状态时，如在运输过程中，
减小活动立柱和固定立柱之间的角度，以满足道路限高要求，方便进行转运。
附图说明
38.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对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，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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的附图。
39.图1是本实用新型提供的活动立柱处于直立状态时换电设备的结构示意图之一；
40.图2是本实用新型提供的活动立柱处于直立状态时换电设备的结构示意图之二；
41.图3是本实用新型提供的活动立柱处于偏转状态时换电设备的结构示意图；
42.图4是图1中a处局部示意图；
43.图5是图1中b处局部示意图；
44.图6是图3中c处局部示意图；
45.图7是图3中d处局部示意图；
46.图8是图3中e处局部示意图；
47.附图标记：
48.1：底盘；
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2：固定立柱；
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3：活动立柱；
49.4：第一连接梁；
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5：第二连接梁；
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6：伸缩组件；
50.7：抓取装置；
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8：旋转装置；
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9：行走装置；
51.10：提升装置；
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11：伸缩装置；
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12：行走车架；
52.13：行走车；
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14：第一驱动；
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15：第一齿条；
53.16：第一齿轮；
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17：第一滚轮；
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18：第一导轨；
54.19：提升梁；
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20：第二驱动；
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21：丝杠；
55.22：滑块；
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23：滑轨；
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24：一级伸缩梁；
56.25：二级伸缩梁；
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26：第三驱动；
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27：第二齿条；
57.28：第二滚轮；
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29：第二导轨；
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30：转盘；
58.31：第四驱动；
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32：第三齿轮；
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33：第四齿轮；
59.34：可调支腿；
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35：电池箱底座。
具体实施方式
60.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
61.下面结合图1至图8描述本实用新型的换电设备。
62.如图1至图3所示，本实用新型实施例提供了一种换电设备，包括底盘1和设置在底盘1上的桁架装置。具体来说，底盘1具有容纳电池箱等装置的空间，其大小可根据实际使用情况而定。底盘1可为电动车底盘、换电车底盘、燃油车底盘、半挂车底盘等，形成可移动式
换电设备，便于转移，灵活机动，适用于复杂工况，满足各种待换电作业机械的换电需求。桁架装置起到支撑、安装作用，包括至少两组固定立柱2，活动立柱3，以及角度调节装置。如图1所示，两组固定立柱2沿桁架装置的长度方向间隔分布，每组包括一对固定立柱2，一对固定立柱2沿桁架装置的宽度方向间隔分布。每个固定立柱2沿桁架装置的高度方向设置，且固定立柱2固定设置在底盘1上。例如，固定立柱2可设置为四个，均匀固定在底盘1的四周。其中，固定立柱2的数量可根据实际设计要求而定。活动立柱3与固定立柱2一一对应，且与固定立柱2相铰接。如图3所示，活动立柱3能够相对于固定立柱2发生偏转折叠，从而可调节桁架装置的高度，易于实施。而且活动立柱3在转动过程中，不占用底盘1内部空间，不会与电池箱等装置发生干涉，节约空间。
63.角度调节装置用于调节活动立柱3和固定立柱2之间形成的夹角，如图2所示，当活动立柱3和固定立柱2之间的夹角a为180度时，各活动立柱3保持直立状态，在换电工作时，可提升桁架装置高度，加高换电设备提升行程，能够满足不同规格电池箱换电时的高度空间要求。如图3所示，当活动立柱3和固定立柱2之间的夹角a小于180度时，各活动立柱3处于平行偏转折叠状态，可减小换电设备的高度，满足行驶时道路限高要求。需要说明的是，以如图1所示的换电设备的摆放位置来说，图中上下方向为桁架装置的高度方向，图中空心箭头所指方向为桁架装置的宽度方向，图中实心箭头所指方向为桁架装置的长度方向。
64.如此设置，通过角度调节装置能够调节活动立柱3和固定立柱2之间的角度，从而可改变该换电设备的高度行程。工作状态时，增大活动立柱3和固定立柱2之间的角度，使活动立柱3垂直竖立在固定立柱2上，以满足电动作业机械不同设备换电时的高度空间要求。非工作状态时，如在运输过程中，减小活动立柱3和固定立柱2之间的角度，以满足道路限高要求，方便进行转运，操作便捷。
65.本实用新型实施例中，角度调节装置包括第一连接梁4，第二连接梁5，以及伸缩组件6。具体地，如图1所示，角度调节装置设置为两组。其中，第一连接梁4和第二连接梁5对应设置，均沿桁架装置的宽度方向延伸。第一连接梁4的两端分别与一对固定立柱2相连接，第二连接梁5的两端分别与一对活动立柱3相连接。伸缩组件6沿桁架装置的高度方向设置，可设置为液压油缸或气缸、电缸、连杆机械结构等驱动结构，需满足换电设备的结构性能要求和使用要求。伸缩组件6的一端与第一连接梁4相连接，另一端与第二连接梁5相连接。具体地，伸缩组件6可为液压油缸，其两端分别与第一连接梁4和第二连接梁5相铰接，便于灵活调整。如此设置，通过伸缩组件6的伸长和缩短，可带动活动立柱3转动，从而调整桁架装置的高度行程，满足不同场景下的使用需求。此外，在实际应用中，每组固定立柱2还可简化为一个，该固定立柱2应满足具有足够的承载能力。此时，角度调节装置可相应简化，伸缩组件6的两端可分别直接与固定立柱2和活动立柱3相铰接。通过伸缩组件6的伸缩运动，来控制固定立柱2和活动立柱3之间的角度，实现换电设备的高度行程变化。
66.于本实用新型实施例中，活动立柱3可设置为多级，相邻两级活动立柱3相铰接。这样可根据实际使用情况来确定活动立柱3的数量，通过多级活动立柱满足高度行程变化需求。对应地，角度调节装置做适应性调整，以实现桁架装置高度可调。
67.本实用新型实施例中，换电设备还包括抓取装置7，旋转装置8，行走装置9，提升装置10，以及伸缩装置11。具体地，如图2所示，行走装置9与活动立柱3相铰接，行走装置9沿桁架装置的长度方向运动。提升装置10与行走装置9可移动连接，提升装置10沿桁架装置的高
度方向作升降运动。伸缩装置11与提升装置10可移动连接，伸缩装置11沿桁架装置的宽度方向作伸缩运动。抓取装置7用于抓取电池箱，可采用现有成熟产品，故其结构在此不再赘述。旋转装置8与抓取装置7相连接，且与伸缩装置11转动连接，从而使得旋转装置8能够带动抓取装置7相对于伸缩装置11进行旋转变位，提高电池箱换装定位精度。如此设置，通过抓取装置7、旋转装置8、行走装置9、提升装置10和伸缩装置11等的协同配合，实现抓取装置7移动变位覆盖整个换电设备的工作范围，对于底盘1上放置的所有电池箱均能够进行吊装更换。而且伸缩装置11等随提升装置10整体升降，结构稳定可靠，减轻伸缩装置11变形影响，保证换电装置使用寿命。同时抓取装置7通过旋转装置8可进行旋转变位，提高了电池箱换装定位精度。
68.于本实用新型实施例中，行走装置9包括行走车架12，行走车13，第一驱动组件，以及第一导向组件。如图2所示，行走车架12沿桁架装置的长度方向设置，行走车架12与活动立柱3相铰接。行走车13与行走车架12可移动连接，能够沿桁架装置的长度方向运动。第一驱动组件用于驱动行走车13运动，具体地，如图4所示，可包括第一驱动14，以及相啮合的第一齿条15和第一齿轮16。第一驱动14可为电机，电机安装于行走车13中部，电机输出轴两端安装有第一齿轮16。行走车架12安装有第一齿条15，第一齿条15沿桁架装置的长度方向设置。第一导向组件包括第一滚轮17和与第一滚轮17相配合的第一导轨18，第一导轨18沿桁架装置的长度方向设置。第一滚轮17转动设置在行走车13上，第一导轨18设置在行走车架12上。这样在电机驱动下，通过齿轮齿条传动机构带动行走车13沿桁架装置长度方向运动。并在导向机构的作用下，沿一定轨道稳定运行。此外，还可采用链轮链条、车轮导轨等传动机构与电机配合，驱动行走车13运动；采用直线导轨和滑块等导向机构，以起到导向功能。
69.本实用新型实施例中，提升装置10包括提升梁19，第二驱动组件，以及第二导向组件。具体地，提升梁19与行走车13可移动连接，提升梁19沿桁架装置的高度方向移动。第二驱动组件用于驱动提升梁19作升降运动，具体地，如图4所示，可包括第二驱动20和丝杠21。第二驱动20可为电机，安装在行走车13上，用于驱动丝杠21转动。丝杠21沿桁架装置的高度方向设置，如图4所示，提升梁19上固定安装有与丝杠21相配合的螺母。第二导向组件包括滑块22和与滑块22相配合的滑轨23，滑轨23沿桁架装置的高度方向设置。滑块22和滑轨23二者之一设置在提升梁19上，另一者设置在行走车13上。具体地，如图7所示，滑轨23安装在行走车13上，滑块22安装在提升梁19上。这样电机带动丝杠21转动，在丝杠螺母传动机构作用下，提升梁19带动伸缩装置11整体沿桁架装置的高度方向上下移动，抓取放置电池箱。同时配合第二导向组件，有效防止提升装置10和伸缩装置11发生偏斜，保证电池箱换装精度。此外，还可通过齿轮齿条等传动机构与电机相配合，来实现提升梁19沿桁架装置高度方向的升降运动；通过直线轨道和滚轮、直线轴承和导杆等导向机构，以起到导向作用。
70.本实用新型实施例中，伸缩装置11包括伸缩梁，第三驱动组件，以及第三导向组件。伸缩梁与提升梁19可移动连接，且沿桁架装置的宽度方向设置。如图5所示，伸缩梁设置为多级，一级伸缩梁24可移动地设置在提升梁19内，二级伸缩梁25可移动地设置在一级伸缩梁24内，以此类推。末级伸缩梁的伸出端设有旋转装置8。其中，可根据实际使用需求来确定伸缩梁的级数，例如，如图5所示为二级，一级伸缩梁24可移动地设置在提升梁19内，二级伸缩梁25可移动地设置在一级伸缩梁24内，二级伸缩梁25的伸出端设有旋转装置8。第三驱动组件用于驱动伸缩梁作伸缩运动，多级伸缩梁随一级伸缩梁24同步伸缩运动。具体地，第
三驱动组件可包括齿轮齿条机构和第三驱动26。齿轮齿条机构包括多组相啮合的第二齿条27和第二齿轮，分别与各级伸缩梁对应设置。第二齿条27固定设置在各级伸缩梁上，且沿桁架装置的宽度方向延伸。如图6所示，第三驱动26可为电机，安装在提升梁19上，用于驱动第二齿轮转动。电机驱动齿轮齿条机构，从而带动多级伸缩梁沿桁架装置宽度方向同步伸缩运动。当然还可采用链轮链条等传动机构，来实现多级伸缩梁同步伸缩运动。
71.第三导向组件包括第二滚轮28和与第二滚轮28相配合的第二导轨29，第二导轨29沿桁架装置的宽度方向设置。提升梁19与一级伸缩梁24之间设置有第三导向组件，第二滚轮28和第二导轨29二者之一设置在提升梁19上，另一者设置在一级伸缩梁24上。具体地，如图5所示，提升梁19上设有可转动连接的第二滚轮28，一级伸缩梁24上对应设有第二导轨29，通过滚轮导轨配合，对一级伸缩梁24的运动起导向作用。此外，伸缩梁设置为多级，相邻两级伸缩梁之间设置有第三导向组件。例如伸缩梁设置为二级，第二滚轮28和第二导轨29二者之一设置在一级伸缩梁24上，另一者设置在二级伸缩梁25上。具体地，如图5所示，二级伸缩梁25上设有可转动连接的第二滚轮28，一级伸缩梁24上对应设有第二导轨29。当然，第三导向组件还可设置为其他导向机构，如直线导轨和滑块、直线轴承和导杆等。
72.本实用新型实施例中，旋转装置8包括转盘30和第四驱动组件。具体地，如图8所示，转盘30可通过回转支承与伸缩梁伸出端转动连接，并且转盘30与抓取装置7相连接。第四驱动组件用于驱动转盘30旋转，包括第四驱动31以及相啮合的第三齿轮32和第四齿轮33。第四驱动31可为电机，安装在末级伸缩梁的伸出端，电机输出端安装有第三齿轮32。第四齿轮33与回转支承为一体，且与转盘30同步旋转。在电机驱动下，第三齿轮32带动第四齿轮33，从而带动抓取装置7旋转变位，提高电池箱换装精度。
73.本实用新型实施例中，换电设备还包括可调支腿34，可调支腿34可设置为多个，均匀安装在底盘1的底部。可调支腿34能够沿桁架装置的高度方向作伸缩运动，从而可保证整个装置稳定可靠地与地面相接触。可调支腿34可采用液压油缸、电缸等升降机构，以实现其伸缩运动。可调支腿34还可通过伸缩梁与底盘1相连接，能够沿桁架装置宽度方向伸缩调整，或者通过旋转臂与底盘1相连接，能够转动展开和收回，以加大支撑距离，便于换电设备稳定工作。
74.本实用新型实施例中，底盘1设有至少两个电池箱底座35，电池箱底座35的数量可根据实际设计需求确定。这样可在满足规定载重要求的前提下装载多个电池箱，以提高换电效率，还可放置需要充电的亏电电池。
75.本实用新型实施例中，换电设备还包括棚户遮挡装置，棚户遮挡装置罩设在桁架装置外，且能够在展开状态和收回状态之间切换。棚户遮挡装置采用现有常用装置，故其结构在此不再赘述，例如包括顶棚、侧板等附件结构。换电工作时，顶棚或侧板可通过伸出展开或转动展开，形成棚户遮挡，具有遮阴挡雨等作用，以便在露天情况下工作。工作结束后，反向收缩或转动收回即可。此外，换电设备还可设置控制装置，与行走装置9、提升装置10、伸缩装置11、旋转装置8和抓取装置7等电连接，实现自动换电，操作便捷。
76.结合上述各实施例，对本实用新型的换电设备进行具体的说明。本实用新型实施例提供了一种换电设备，包括底盘1、桁架装置、行走装置9、提升装置10、伸缩装置11、旋转装置8、抓取装置7、控制装置等。桁架装置包括若干固定立柱2、活动立柱3和角度调节装置，固定立柱2固定设置在底盘1上，活动立柱3和固定立柱2相铰接，角度调节装置可调节活动
立柱3和固定立柱2之间的角度，从而拓展了换电设备的高度行程。角度调节装置包括第一连接梁4、第二连接梁5和伸缩组件6，第一连接梁4的两端分别与一对固定立柱2相连接，第二连接梁5的两端分别与一对活动立柱3相连接，伸缩组件6的两端分别与第一连接梁4和第二连接梁5相铰接，从而通过伸缩组件6的伸长和缩短，带动活动立柱3转动，调整桁架装置的高度。行走车13可沿桁架装置长度方向移动，提升装置10安装于行走车13上，可沿桁架装置高度方向升降运动。伸缩装置11安装于提升装置10上，可沿桁架装置宽度方向伸缩运动。旋转装置8水平安装于伸缩装置11的悬出端，可进行旋转变位。抓取装置7安装于旋转装置8上，用于抓取、吊装电池箱。
77.工作时，换电设备停放于平整区域，开机，展开可调支腿34，活动立柱3转动至直立状态。然后待换电作业机械按标识引导进入换电位置停稳。或者换电设备也可直接停放于待换电作业机械旁边，然后进入工作状态。
78.换电设备识别定位待换电作业机械和电池箱，定位合格后运行换电。若定位需要调整，则提示调整要素，换电设备或待换电作业机械调整位置重新定位。
79.自动换电时，首先换电设备根据待换电作业机械上的电池箱位置和自身满电电池箱位置规划换电路线，然后行走车13、提升装置10、伸缩装置11、旋转装置8和抓取装置7组合运动至待换电作业机械的亏电电池箱上并抓取该电池箱。然后将亏电电池箱吊转至换电设备上的电池箱空位。接着换电装置组合动作抓取满电电池箱，将满电电池箱吊转至待换电作业机械相应电池位上。若仍需更换其他亏电电池箱，重复上述过程，直至待换电作业机械上的亏电电池箱全部更换完毕。此外还可通过远程操控换电设备，完成换电作业。
80.换电设备收工转场时，活动立柱3可偏转折叠降低整体高度，以满足道路运输车辆限高要求，便于转运。
81.下面对本实用新型提供的换电车进行描述，下文描述的换电车与上文描述的换电设备可相互对应参照。
82.本实用新型实施例还提供了一种换电车，包括车体和设置在车体上的换电设备，该换电设备设置为如上述各实施例中的换电设备。如此设置，通过角度调节装置能够调节活动立柱3和固定立柱2之间的角度，从而改变换电设备的高度行程。工作状态时，增大活动立柱3和固定立柱2之间的角度，以满足电动作业机械不同设备换电时的高度行程要求。非工作状态时，如在运输过程中，减小活动立柱3和固定立柱2之间的角度，以满足道路限高要求，方便进行转运。而且换电车便于移动，能够行驶至待换电作业机械处，对电动作业机械进行换电操作，扩大其服务范围，机动性强，经济适用，可消除固定式换电站的局限性，便于满足电动作业机械如换电挖掘机、换电推土机、换电压路机、换电渣土车等工作场景多样复杂的换电需求。该有益效果的推导过程和上述换电设备的有益效果的推导过程大致类似，故在此不再赘述。
83.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。