CN110605987A - 智能换电设备及智能换电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能换电设备及智能换电方法，智能换电设备包括柜体，柜体设有电池存入仓和电池输出仓，电池存入仓用于接收待充电池，电池输出仓用于输出已充电池；置物区，设于柜体内，包括待充区和存储区，待充区设置充电结构，待充区用于放置待充电池，存储区用于放置已充电池；电池移送装置，设于柜体内，用于移送待充电池和/或已充电池；控制器，与电池移送装置连接。本申请所提供的智能换电设备，用户通过电池存入仓放入待充电池，通过电池输出仓获得已充电池，设备能够保证电池输出仓内一直存放有已充电池，整个换电过程实现自动化操作；设备结构紧凑，响应迅速，降低等待时间，提升用户体验感，市场应用价值更高。

Description

智能换电设备及智能换电方法

技术领域

本发明涉及智能充电领域，特别是涉及一种智能换电设备及智能换电方法。

背景技术

在中国，两轮电动车是一个潜力巨大的市场，全国电动车保有量接近3亿，而受制于电池容量、充电耗时等问题，用户使用两轮电动车的体检较为糟糕，例如，中途没电的现象时有发生。此外，随着共享经济的到来，共享电动车以及共享助力车越来越多的出现在人们生活中，成为都市人群通勤的重要代步工具。同时，充电电池也趋于共享状态，使用者可以在公共的换电系统中更换已经充满电的电池，以解决中途没电的问题。

目前市场上常见的共享充电柜，共享大电池采用多个格挡方式存放，如8格、12格，用户通过扫描充电柜上的二维码，打开空置的格挡柜门，放入无电状态的电池，手动关闭柜门，之后充电柜获得指令，自动打开存储有满电电池的格挡柜门，用户取出满电状态的电池，最后手动关闭柜门。

采用该种方式存取电池，充电柜存放容量有限，可管理的电池数量较少，且整个操作流程较为繁杂，增加了机器的响应时间，同时需要用户手动完成电池的存取，使得用户在整个电池存取过程中的体验感较差。

目前，市场上缺乏能够实时响应、及时补充且能够自动存取电池的智能换电设备。

发明内容

基于此，有必要针对当前电池充电柜存取流程复杂、耗时长、电池管理数量少、用户体验差的问题，提供一种智能换电设备。

一种智能换电设备，包括柜体，设有电池存入仓和电池输出仓，所述电池存入仓用于接收待充电池，所述电池输出仓用于输出已充电池；置物区，设于所述柜体内，包括待充区和存储区，所述待充区设置充电结构，所述待充区用于放置所述待充电池，所述存储区用于放置所述已充电池；电池移送装置，设于所述柜体内，用于移送所述待充电池和/或所述已充电池；控制器，与所述电池移送装置连接。

进一步地，所述电池存入仓和所述电池输出仓均为电池仓，所述电池仓包括电池仓本体和底板，所述电池仓本体一侧设有仓口，所述电池仓本体设置在所述底板上并可以在所述底板上旋转。

进一步地，所述电池仓还包括驱动器，所述驱动器与所述电池仓本体和所述控制器连接，所述驱动器用于驱动所述电池仓本体在所述底板上的旋转。

进一步地，所述电池仓还包括限位开关，所述限位开关设置于所述底板上并与所述控制器信号连接。

进一步地，还包括传感器，所述传感器设于所述电池仓并与所述控制器连接。

进一步地，所述电池移送装置包括机械手和输送单元，所述机械手和所述输送单元连接，所述机械手包括调节机构和两个相对设置的夹持部，通过所述调节机构调整两个所述夹持部之间的距离。

进一步地，所述输送单元包括第一输送部、第二输送部和第三输送部；所述机械手可移动地安装在所述第一输送部上，所述第一输送部用于驱动所述机械手在第一方向上移动；所述第一输送部可移动地安装在所述第二输送部上，所述第二输送部用于驱动所述第一输送部以及所述机械手在第二方向上移动，所述第二方向垂直于所述第一方向；所述第二输送部可移动地安装在所述第三输送部上，所述第三输送部用于驱动所述第二输送部、所述第一输送部以及所述机械手在第三方向上移动，所述第三方向与所述第一方向及所述第二方向垂直。

进一步地，所述置物区包括多个格挡，所述格挡底面设置多个滚轴，所述待充电池和/或所述已充电池在所述滚轴上移动，所述格挡侧面设置多个滚轮，所述滚轮的转动轴向与所述滚轴的转动轴向垂直。

进一步地，所述置物区设有控制模块，所述控制模块与所述控制器连接。

进一步地，所述充电结构设有通信模块，所述充电结构通过所述通信模块与所述控制器连接。

本申请所提供的智能换电设备，用户通过电池存入仓放入待充电池，电池移送装置将待充电池移送至待充区，然后再从存储区拿取已充电池送至电池输出仓，用户通过电池输出仓获得已充电池，设备能够保证电池输出仓内一直存放有已充电池，整个换电过程实现自动化操作；设备内部结构紧凑，待充电池和已充电池分区放置，能够同时进行较多数量的电池换电工作，提升设备响应效率，降低了客户的等待时间，进而使用户获得较好的体验感，市场应用价值更高。

本申请同时提供一种智能换电方法，包括以下步骤：

通过电池存入仓接收待充电池，并移送到待充区进行充电；

对所述待充电池进行充电，并在充电完成后移送到存储区内存放；

将已充电池从所述存储区移送到电池输出仓。

进一步地，还包括以上步骤：

检测所述存储区内的电池状态；

根据所述电池状态判断所述电池是否需要补充电；

若是，将需要补充电的电池移送到所述待充区进行补充充电；

判断所述电池的电量是否达到预设阈值；

若是，将所述电池移送到所述存储区存放。

进一步地，所述通过电池存入仓接收待充电池，并移送到待充区进行充电的步骤包括：

检测所述待充电池是否已经放入电池存入仓；

若是，将所述电池存入仓旋转预设角度；

检测所述待充电池是否已经从所述电池存入仓中移出；

若是，再次将所述电池存入仓旋转所述预设角度。

本申请所提供的智能换电方法，通过将待充电池移送到待充区进行充电，将已充电池直接从存储区移送出，从而完成快速换电的过程，在使用时用户仅需放入待充电池，便可以快速获得已充电池，极大地降低了用户的等待时间；此外，已充电池可以存放在存储区，收到用户放入的待充电池后能够及时被输送出，而存储区可以同时存放较多的已充电池，满足了用户更换较多电池的需求，有效降低了用户换电的时间和经济成本。

对于本申请的各种具体结构及其作用与效果，将在下面结合附图作出进一步详细的说明。

附图说明

图1为本申请一个实施例的智能换电设备立体图一；

图2为本申请一个实施例的智能换电设备立体图二；

图3为本申请一个实施例的智能换电设备图2中1-1区域放大图；

图4为本申请一个实施例的智能换电设备电池仓立体图；

图5为本申请一个实施例的智能换电设备机械手立体图；

图6为本申请一个实施例的智能换电设备电池移送装置局部图；

图7为本申请一个实施例的智能换电设备电池移送装置立体图；

图8为本申请一个实施例的一种智能换电方法流程图；

图9为本申请一个实施例的智能换电方法的电池监控方法流程图；

图10为本申请一个智能换电方法的电池接收方法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案做进一步清楚、完整的描述，但需要说明的是，以下实施例仅是本申请中的部分优选实施例，并不涉及本申请技术方案所涵盖的全部实施例。

需要说明的是，在本申请的描述中，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明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，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“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。

图1和图2所示的是本申请一个实施例的智能换电设备立体图。如图1所示，一实施例的智能换电设备包括柜体9、置物区、电池移送装置3和控制器8。柜体9设有电池存入仓4和电池输出仓5，电池存入仓4用于接收待充电池，电池输出仓5用于输出已充电池；置物区设于柜体9内，包括待充区6和存储区7，待充区6设置充电结构，待充区6用于放置待充电池，存储区7用于放置已充电池；电池移送装置3设于柜体9内，用于移送待充电池和/或已充电池；控制器8与电池移送装置3连接。

上述智能换电设备的置物区可以同时存放多个电池，实现多个电池同时充电和存放，用户在需要换电时，将电量不足的电池放入电池存入仓4，电池移送装置3在控制器8的作用下将电池从电池存入仓4取走并送至置物区的待充区6进行充电，然后电池移送装置3从存储区7取走一块已充电池并送至电池输出仓5，用户取走该已充电池，换电完成。在本实施例中，只需要在柜体9开设两个口以分别与电池存入仓4和电池输出仓5连通，无需每个电池均对应一个开口，降低了开口数量，提高了智能换电设备的防盗性。

更进一步地，在本实施例中，柜体9在对应电池存入仓4和电池输出仓5的仓口处设有仓门，仓门通过仓门锁锁合于电池存入仓4和电池输出仓5。其中，仓门锁与控制器8信号连接。电池存入仓4内部设置有电池仓1，用于接收待充电池。在本实施例中，仓门锁设有通信单元，通过通信单元与控制器8信号连接。当控制器8接收到开锁指令后，例如，用户通过扫描仓门上设置的二维码请求打开仓门，控制器8向仓门锁发送开锁指令，仓门锁打开，仓门开启，用户将待充电池放入电池存入仓4中，控制器8控制电池移送装置3带动机械手2抓取待充电池并将其移送到待充区6进行充电；与之同步的是，当控制器8接收到电池存入仓4的仓门已经关闭的信号时，发出打开电池输出仓5仓门的指令，仓门打开，用户可以直接拿取电池输出仓5中存放的已充电池。

如图4所示，在本实施例中，电池存入仓4和电池输出仓5均为电池仓1，电池仓1包括电池仓本体11和底板17，电池仓本体11一侧设有仓口111，电池仓本体11设置在底板17上并可以在底板17上旋转。当电池放入电池存入仓4后，控制器8控制电池仓本体11在底板17上旋转，使电池仓1的仓口111转向柜体9内部。同样地，当电池移送装置3从存储区7取走电池并放入电池输出仓5时，控制器8控制电池仓1旋转，使电池仓1的仓口111转向柜体9外部，即，正对用户，以方便用户取走电池。当电池从电池输出仓5取走后，控制器8控制电池仓1旋转，使仓口111面对柜体9内部，以方便后续电池移送装置3将已充电池放入电池输出仓5中，节约用户等待时间。电池仓1的具体结构后续进行具体描述，可以理解的是，电池仓1也可以设置成相对两侧均设置仓口，此时，无需旋转电池仓1用户和电池移送装置3均可通过电池仓1拿取电池。

更进一步地，在本实施例中，智能换电设备还包括传感器(未图示)，传感器设于电池仓1中并与控制器8信号连接。传感器用于检测电池仓1内是否有电池，当用户将待充电池放入电池存入仓4后，传感器检测到电池仓1内存有电池，发送信号给控制器8，控制器8控制电池仓1旋转，以将仓口正对柜体9内部，方便电池移送装置3从电池仓1内取走电池。当电池移送装置3从电池仓1内取走电池后，传感器检测到电池仓1内的电池已被取走，发送信号至控制器8，控制器8控制电池仓1旋转，使仓口正对柜体9外部，以方便用户再次放入待充电池。同样地，当电池移送装置3将已充电池放入电池输出仓5后，传感器检测到电池仓1内有电池存在，发送信号至控制器8，控制器8控制电池仓1旋转，使仓口正对柜体9外部，用户可以方便从仓口取走电池。当传感器检测到电池从电池输出仓5取走后，发送信号至控制器8，控制器8控制电池仓1旋转，使仓口正对柜体9内部，以等待接收已充电池。通过传感器检测电池仓1的状态，并根据电池仓1的状态控制电池仓1的旋转，提高了电池仓1旋转的智能化，同时也节约了用户的换电时间。

在本实施例中，智能换电设备可以配备语音模块(未图示)，用于提示用户操作，语音模块与控制器8连接。例如，当用户户通过扫描柜体9上的二维扫码打开仓门时，语音提示用户放入待充电池到电池存入仓4之中。当电池输出仓5带着已充电池旋转至仓口正对用户的位置时，语音提示用户取走已充电池。

具体地，当传感器检测到电池输出仓5内为空仓状态时，启动电池移送装置3，将存储区7内放置的已充电池移送到电池输出仓5中的电池仓1之内，控制器8控制电池仓1旋转，使其仓口朝向用户一面，以备用户随时提取。电池输出仓5内的电池被取走后，电池输出仓5的仓门关闭，内部电池仓1旋转180度后使其仓口朝向设备内部，用于接收新的已充电池。采用该种循环方式，能够保证电池输出仓5内随时存放有已充电池，用户将待充电池放入电池存入仓4的同时能够从电池输出仓5中取出已充电池，降低用户的等待时间，提升用户体验感。

待充区6设置有充电模块，充电模块、电池中均设置有通讯装置，充电模块能够与电池、控制器8进行通讯连接，从而随时监测电池的充电状态以及电量情况。待充电池被移送到待充区6内进行充电，当待充电池充满电后，电池移送装置3获得指示将已充满的电池移送到存储区7内存放，并根据电池输出仓5内是否存在空仓的状态，及时将已充电池移送到电池输出仓5中。同时，由于电池长期放置存在漏电情况，电池通过通信模块可以定期或即时地将电量状态发送给控制器8，当控制器8获知存储区7内的电池电量不足时，控制电池移送装置3将存储区7内的电池移送到待充区6中进行补充充电，依次循环往复，从而保证存储区7内的电池处于已充状态。

本申请所提供的智能换电设备，电池存入仓4、电池输出仓5、电池移送装置3、待充区6以及存储区7均设置在柜体9之中，同时，柜体9中设置控制器8，用于控制整个设备的运转。控制器8获得用户指令后打开电池存入仓4并引导用户将待充电池放入，同时打开电池输出仓5指示用户取出已充电池。控制器8控制电池移送装置3将待充电池移送到待充区6，并将待充区6中已经充满的电池移送到存储区7中存放。同时，控制器8检测电池输出仓5是否处于空仓状态，如果处于空仓状态，则发送指令控制电池移送装置3将存储区7内的已充电池移送到电池输出仓5之中。此外，控制器8与电池进行通信，当发现有电池漏电或者缺电时，如监测到电池电量低于80％时，会启动电池移送装置3将漏电电池从存储区7移动到待充区6中进行补充充电。进一步地，控制器8中设定程序，当检测到电池输出仓5内的已充电池超过多日未被取出时，如超过3天未被取走，则自动控制电池移送装置3将已充电池从电池输出仓5中取出移送到待充区6中进行补充充电，同时向电池输出仓5内放置新的已充电池。

如图2所示，电池移送装置3中的机械手2夹持电池，使电池在柜体9中发生前后、左右、上下三个互相垂直方向的移动，从而将电池输送到相应位置。待充区6相比存储区7额外设置了充电模块，待充区6与存储区7结构相类似，便于将电池放入，用以完成充电或者存储。

图3所示的是本申请一个实施例的智能换电设备图2中1-1区域放大图，其中待充区6或者存储区7均划分为多个格挡61，每个格挡61底面由多个平行设置的滚轴612构成，滚轴612能够转动，当电池移送到格挡61中时电池底部能够在滚轴612上滑动，从而减少电池在底面上的移动阻力，便于机械手2随时存取电池。进一步地，底面两侧设置多个滚轮613，滚轮613转动方向与电池移动方向一致，即滚轮613转动轴向与滚轴612转动轴向垂直，使得电池在放入或者取出时，与滚轮613形成相切状态，降低彼此之间的摩擦，更有利于电池的移动。

格挡61的底面前端处的滚轴612上设置位置传感器611，当电池触碰到位置传感器611后，位置传感器611发出指令启动控制器8完成下一步工作。此外，格挡61两侧设置侧板614，侧板614内部可以设置如充电组件、传感器等部件，用于检测电池状态并及时进行充电。

以下将对电池仓1的结构进行描述和说明，图4所示的是本申请一个实施例的智能换电设备电池仓立体图，在本实施例中，电池包括电池仓本体11、驱动器12、和底板17，其中，驱动器12与控制器8连接。其中，电池仓本体11的一侧设有仓口111，电池仓本体11通过支撑座13连接在底板17上并能够在底板17上转动，电池仓本体11的顶部连接驱动器12，驱动器12启动，进而带动电池仓本体11旋转，从而改变仓口111的方向。在本实施例中，驱动器12驱动电池仓本体11发生转动，电池仓本体11的底部设置有拨片14，限位开关15设置于底板17上并与控制器8信号连接。当电池仓本体11在驱动器12的驱动下在底板17上旋转的过程中，触发限位开关15，限位开关15发送信号至控制器8，控制器8向驱动器12发送停止工作的指令，使电池仓本体11停止旋转，从而确定仓口111的位置。因此，可以根据仓口111位置的需要设置限位开关15的位置，当仓口111到达预定位置时，触发限位开关15，从而使电池仓本体11停止旋转，实现仓口111位置的精准控制。

限位开关15的工作原理是拨片14在转动时触发限位开关15，即，拨片14在抵压限位开关15时，限位开关15闭合，形成通路，进而发送信号至控制器8，控制器8根据该信号向驱动器12发出停止转动的指令，从而控制电池仓本体11停止旋转。本申请采用的方法是通过支架16将限位开关15连接在底板17上，支架16呈L型，其顶面与底板17的上表面处于同一平面，且支架16为非刚性结构，如弹性材料等，当拨片14转动时能够抵压到限位开关15后并推动限位开关15移动，由于支架16具有弹性，限位开关15带动支架16发生弯曲从而使限位开关15向下移动并最终释放拨片15。

在本实施例中，限位开关15的数量为两个，两个所述限位开关15沿所述底板17的一侧排列设置。电池仓本体11的相对两侧均设有拨片14，当两个拨片14触碰不同的限位开关15时，可以将电池仓仓本体11的仓口111停留在预定位置。如图1所示的实施例，以靠近仓口111处的限位开关15为第一限位开关，以远离仓口111处的限位开关15为第二限位开关。

当驱动器12驱动电池仓本体11转动时，拨片14抵压第一个限位开关时，仓口111的位置停留在图1所示的位置。当控制器8控制驱动器12启动，驱动器12驱动电池仓本体11继续旋转时，例如，以顺时针的方向旋转，位于电池仓本体11另一侧的拨片14会触发第二限位开关，电池仓本体11停止旋转，此时，电池仓本体11旋转180度。通过在不同的位置设置限位开关15，使仓口111面向预设位置，控制精准而且可以实现智能化。

在另一实施例中，两个限位开关15沿底板17的两侧呈对角线设置。可以电池仓本体11上仅设置一个拨片14，通过改变限位开关15的设置位置实现仓口111位置的改变。设置两个限位开关15，便于电池仓本体11实现可逆的转动，即顺时针或逆时针转动时均设定程序为触发第二个限位开关15后方停止转动。

本申请另一种实施方式，在电池仓本体11的一个侧面设置拨片14，在底板17的两个侧边呈对角线设置两个限位开关15，拨片14转动触发第一个限位开关后继续转动180°直至触发第二个限位开关，之后控制器8接收信号后使电池仓本体11停止转动。

同样地，设置不同位置的限位开关15和拨片14，能够使得电池仓本体11的仓口111发生不同角度的转动，如底板17设计成正三角形，两个限位开关15分别设置在正三角形的两个邻边中点，则拨片14连续触发两个限位开关15后，转动的角度是120°。因此，本领域的技术人员，可以根据实际需要，通过简单的推导，设计出不同位置、数量以及组合的拨片14与限位开关15，最终实现仓口111不同角度的转动。

此外，本申请的另一种实施方式，采用计时器(未图示)的方式控制仓口111的转动方向，其中，计时器与驱动器12和控制器8连接，通过预设的程序，如转动180°需要3秒钟，设定计时器的响应时间为3秒，当驱动器12运转3秒后，计时器发出信号到控制器8中，控制器8发出指令使电池仓本体11停止转动，从而保证仓口111转动到预设的位置。

本申请所提供的转动式电池仓1在用户需要更换电池时，将待充电池放入电池存入仓4，传感器检测到电池仓1内有电池放入，发送信号给控制器8，控制器8启动驱动器12，驱动电池仓本体11旋转，在控制器8的作用下使电池仓本体11的仓口111旋转到面向用户的位置，例如，旋转180度，以方便电池拿取或者更换电池；而当用户完成换电操作时，电池输出仓5检测到电池仓1内的电池已被取走，发送信号至控制器8，控制器8启动驱动器12，使电池仓本体11旋转，在控制器8的作用下当电池仓本体11的仓口111背向客户时，电池仓本体11停止旋转。上述转动式电池仓通过旋转电池仓本体11的方式改变仓口111的方向，可以方便用户拿取电池，节约换电时间，并且有较好的防盗效果好，有利于降低制作成本。

以下将对电池移送装置3进行具体的描述和说明，在本实施例中，电池移送装置3包括机械手2和输送单元，机械手2和输送单元连接。图5所示的是本申请一个实施例的智能换电设备机械手立体图，机械手2包括夹持部21和调节机构22。其中，两个夹持部21相对设置，调节机构22与夹持部21连接，用于调节两个夹持部21之间距离。夹持部21的工作部分211呈L型，从而使两个相对而立的夹持部21中间形成U型腔体，通过调节U型腔体的宽度，将需要夹持的物品固定于U型腔体之间，从而实现对不同物品的夹持。需要说明的是，夹持部21的端部211设置成L型，与需要夹持的物品结构相匹配，如被夹持物呈规则的立方体结构，L型夹持部21能够将物品卡接在其腔体之中，但是设计人员可以根据被夹持物的实际结构，选择与之配套的机械手2的夹持部21的结构。在本实施例中，夹持部21是用于夹持电池，可以通过调整U型腔体的宽度进而使得本案的机械手运输装置适用于不同尺寸的电池。

调节机构22包括动力装置221、主齿轮222、副齿轮223、支架224、螺旋杆225以及连接架226。在本实施例中，动力装置221用于输出动力，如动力装置221为电机，驱动与其输出端连接的主齿轮222转动，主齿轮222与副齿轮223啮合，副齿轮223套设于螺旋杆225并通过螺旋杆225与连接架226连接。主齿轮222的转动轴线垂直于水平面，螺旋杆225的轴向方向与水平方向平行，副齿轮223设置在螺旋杆225上，其转动轴线位于水平面内，通过主齿轮222的转动带动副齿轮223的转动，从而将垂直方向的转动转化为水平方向的转动。

支架224套接在螺旋杆225上并连接夹持部21，副齿轮223转动带动螺旋杆225转动，支架224与螺旋杆225结合处具有配套的螺旋结构，当螺旋杆225转动时能够带动支架224沿螺旋杆225往复运动，从而改变两个夹持部21之间的距离。更进一步地，在本实施例中，还设有滑道227和移动块212，滑道227与连接架226连接，并与螺旋杆225平行；移动块212与支架224连接，并可以在支架224的带动下沿滑道227移动。滑道227和移动块212起到导向的作用，可以使得支架224的移动更加平稳。在其他实施例中，也可以不设置移动块212和支架224，支架224在螺旋杆225的带动下沿螺旋杆225移动，实现夹持部21的夹紧或松开。最终，通过主齿轮222带动副齿轮223转动，进而使支架224沿螺旋杆225移动从而带动两个夹持部21相向运动或者背向运动。本申请所提供的调节机构22，利用互相啮合的齿轮结构，将垂直方向的转动转化成水平方向的移动，最终实现对机械手2的夹持部21之间腔体大小的自动调节。

图6所示的是本申请一个实施例的智能换电设备电池移送装置局部图，电池移送装置3包括机械手2、第一输送部31和第二输送部32。其中，第一输送部31和机械手2连接，包括第一驱动单元311、第一齿轮(未图示)、与第一齿轮啮合的第一齿条313、第一导轨314、第一底板315以及第一滑块316，其中，第一齿轮连接在第一驱动单元311的输出端，第一驱动单元311为电机，第一齿轮的转动轴向方向垂直于地面，第一齿条313与第一导轨314平行地固定在第一底板315上，且垂直于第一齿轮的转动轴向。第一驱动单元311通过连接架226与机械手2连接，机械手2通过连接架226与第一滑块316连接，第一滑块316设置在第一导轨314上并能够沿第一导轨314滑动。

具体而言，第一导轨314的方向水平设置，并与两个夹持部21相对移动的方向垂直，第一驱动单元311驱动第一齿轮转动，由于第一齿条313固定在第一底板315上，第一齿轮沿着第一齿条313的方向移动，由于第一驱动单元311和滑块316通过连接架226与机械手2连接，进而带动滑块316沿着第一导轨314移动，从而使第一滑块316带着机械手2沿第一导轨314实现第一方向上的移动。

第二输送部32包括第二驱动单元321、由第二齿轮(未图示)、与第二齿轮啮合的第二齿条323、第二导轨324、第二底板325以及沿第二导轨324滑动的第二滑块326。第二齿轮设置在第二驱动单元321的输出端，第二驱动单元321为电机，第二齿轮的转动轴向方向垂直于水平面，第二齿条323和第二导轨324水平地固定在第二底板325上，且第二齿条323和第二导轨324平行设置。

第二驱动单元321与第一输送部31连接，第二滑块326与第一底板315连接，通过第二输送部32使第一底板315发生第二方向上的移动，进而实现机械手2的第二方向上的移动。具体而言，第二驱动单元321连接在第一底板315上，第一底板315与第二滑块326连接，当第二驱动单元321驱动第二齿轮转动时，第二齿轮沿第二齿条323移动，由于第二齿条323固定在第二底板325上，使得第二驱动单元321带动第一底板315一起沿第二导轨324移动，第二导轨324与第一导轨314均水平设置且相互垂直，故最终能够带动机械手2完成第二方向上的移动。

图7所示的是本申请一个实施例的智能换电设备电池移送装置输送单元立体图，电池移送装置3包括机械手2、第一输送部31、第二输送部32和第三输送部33。第三输送部33包括第三驱动单元331、第三主齿轮332、第三副齿轮333、链轮结构334、框架335以及支持轴336。框架335呈门字型，包括两个垂直于第二底板325的立柱351，连接两个立柱351的水平横梁352，通过第三输送部33使第二底板325沿框架335完成第三方向上的移动，从而实现机械手2的第三方向上的移动。

第三输送部33包括链轮结构334，链轮结构334沿立柱351设置，通过链轮结构334带动第二底板325的第三方向上的移动。第三输送部33的第三驱动单元331设置在框架335的顶部，第三驱动单元331为电机，其输出端安装有第三主齿轮332，通过与第三主齿轮332啮合的第三副齿轮333带动链轮结构334的转动。其中，第三主齿轮332和第三副齿轮333的转动轴轴向一致，且平行于第三副齿轮333的支撑轴336轴向方向，支撑轴336与横梁352方向一致。当第三驱动单元331转动时带动第三主齿轮332转动，第三主齿轮332带动第三副齿轮333转动，第三副齿轮333带动链轮结构334沿立柱351转动，从而提升或者降低第二底板325，而机械手2设置在第二底板325上，能够与第二底板325一起做垂直方向的第三方向上的移动。

机械手2在第一输送部31的作用下沿第一导轨314在水平方向上做第一方向上的移动，第一导轨314设置在第一底板315上，从而使机械手2在第一底板315上实现第一方向上的移动；第一底板315设置在第二导轨324上，第二导轨324设置在第二底板325上，通过第二输送部32使第一底板315沿第二导轨324完成水平方向的第二方向上的移动，从而使机械手2沿第二底板325实现第二方向上的移动；第三输送部33垂直于第二底板325设置，通过链轮结构334将第二底板325沿垂直方向提升或者降低，从而使机械手2沿垂直方向实现第三方向上的移动。

最终，在三个输送部共同作用下使机械手2完成第一方向、第二方向、第三方向的三个互相垂直方向的移动，且三个输送部彼此结构独立，彼此间不发生干涉。此外，三个独立的输送部，在后续维护上，当其中之一输送部出现故障时，便于操作者及时查找到故障所在位置，并单独对其进行维修，维修时对其他输送部不产生影响，因此维护成本更低。

需要说明的是，本申请所提供的输送单元由三个独立的输送部构成，其工作原理是通过链轮结构或齿轮齿条结构，将动力进行转换，其中，第一输送部31和第二输送部32采用齿轮齿条结构，通过齿轮转动带动齿条的移动，进而基于运动相对性，使得机械手2能够沿着不同方向的导轨移动，第三输送部33采用链轮结构进行提升。在实际应用中，三个输送部的动力输送方式并不限于以上实施例所提供的组合，本领域技术人员可以结合实际工作需求和技术经验，对两种动力输送方式进行最优化组合，在满足自身需求的同时能够较好的控制加工成本。

此外，本申请所提供的智能换电设备，柜体9提供智能换电设备的载体，柜体9上设置控制面板，便于用户操作设备，同时能够显示设备状态，如电池数量、状态等，便于后期维护，柜体9上可以同时设置二维码，便于人机交互，提升用户的体验感。进一步地，柜体9内设置通风系统10，通风系统10设置在柜体9顶部，起到通风散热功能，并保持内部风道的循环，另外，可以根据实际需要，在柜体9内增加制冷、制热系统，解决电池在高温、低温下不能充电问题。此外，柜体9可以增加灭火和烟雾探测系统，保证整个柜体的安全性；增设广告投放位，增加设备的使用收益。

本申请所提供的智能换电设备，用户通过扫描柜体上二维码的方式打开电池仓仓门，语音提示用户完成放入或者取出电池的动作，同时保证电池输出仓内一直存放有已充电池，整个换电过程实现自动化操作；设备内部结构紧凑，待充电池和已充电池分区放置，能够同时进行较多数量的电池换电工作，提升设备响应效率，降低了客户的等待时间，进而使用户获得较好的体验感，市场应用价值更高。

图8所示的是本申请一种智能换电方法流程图，包括以下步骤：

S111:通过电池存入仓接收待充电池，并移送到待充区进行充电；

电池存入仓用于接收待充电池，接收用户输入指令后打开电池存入仓仓门，如扫描二维码打开仓门，将待充电池放入到电池存入仓中，之后电池存入仓仓门关闭，通过移送装置将待充电池移送到待充区进行充电。

S112:对所述待充电池进行充电，并在充电完成后移送到存储区内存放；

待充区设置有充电模块，待充电池被移送到待充区后，充电模块检测待充电池内部电量情况并进行充电，充电完成后通过移送装置将已充好的电池移送到存储区存放。

S113:将已充电池从所述存储区移送到电池输出仓。

存储区放置有多个已充电池，通过移送装置将其中一个已充电池移送到电池输出仓，等待用户提取。

采用以上步骤的智能换电方法，能够在获得用户指令的同时将已经充满的电池输送给用户，同时待充电池能够及时移动到待充区进行充电。电池被划分为待充和充满状态，并分区放置，使得各个流程能够相互独立进行，从而降低了各环节之间的响应时间，减少用户等待的时间，提升用户的体验感。

图9所示的是本申请一种智能换电方法的电池监控方法流程图，包括以下步骤：

S121:检测所述存储区内的电池状态；

每个电池上设置有通讯模块，控制器间断性的与各个电池进行通讯连接，获取存储区内已充电池的电池状态，当电池容量低于阈值时，例如，低于80％时，可以判断电池处于漏电状态，并对有漏电状态的已充电池及时进行补充充电。

S122:根据所述电池状态判断所述电池是否需要补充电；

检测到存储区内已充电池的状态后，需要进行判断是否处于未充满状态，如果是，则需要进行补充充电。

S123:若是，将需要补充电的电池移送到所述待充区进行补充充电；

由于充电模块设置在待充区，当检测到在存储区内需要补充充电的电池时，通过移送装置将该补充充电电池移送到待充区进行补充充电。

S124：判断所述电池的电量是否达到预设阈值；

在待充区内进行补充充电的电池，控制器间断性的与其进行通讯连接，检测充电电量是否达到预设阈值，如预设阈值为充满状态时的电量。

S125：若是，将所述电池移送到所述存储区存放。

经检测后发现补充充电的电池电量已经达到预设阈值的，则该电池为已充电池，通过移送装置将其移动到存储区存放。此过程为内部循环过程，当检测器间断性地与已充电池进行通讯连接并循环以上补充充电的步骤。

通过以上步骤，实时检测存储区内的电池是否存在漏洞状态，并及时补充充电；同时将待充区内的满格电池及时移动到存储区内存放，使待充区留出足够空间接纳新的待充电池。通过以上方法，将极大的降低充电等候时间，并能够同时接纳较多的电池，提升设备的应用价值。

图10所示的是本申请一种智能换电方法的电池接收方法流程图，包括以下步骤：S131：检测所述待充电池是否已经放入电池存入仓；

用户扫描柜体的二维码，电池存入仓仓门自动打开，语音提示用户放入待充电池至电池存入仓中，电池存入仓中设置的传感器，如光栅传感器，检测到电池存入或用户手离开后，电池存入仓仓门自动关闭，控制器与电池通讯连接后确认电池存入仓中是否存在待充电池。

S132：若是，将所述电池存入仓旋转预设角度；

电池存入仓内设置有电池仓，待充电池放置于电池仓中，待检测到电池存入仓中存在待充电池后，将电池存入仓旋转预设角度，例如，将电池仓旋转180度，从而使原本面向用户的电池仓仓口转动180度，而待充电池上设置有手柄，方便位于电池仓后方的移送装置抓取待充电池并将待充电池移送到待充区。

S133：检测所述待充电池是否已经从所述电池存入仓中移出；

电池存入仓中设置有传感器，传感器检测到电池存入仓中待充电池被移出，或检测到电池存入仓处于空仓状态，则输出信号到控制器中控制电池仓的转动。

S134：若是，再次将所述电池存入仓旋转所述预设角度。

当检测到电池存入仓处于空仓状态时，此时控制器控制电池仓转动预设角度，例如，旋转180度，从而将背对用户的电池仓仓口转动到面向用户的方向，为后续接收新的待充电池做好准备。在用户再次放入待充电池后，能够直接打开仓门接收新的待充电池，并循环以上步骤，即能够保护电池防止被偷，又能够节省用户操作时间。

本申请所提供的智能换电方法，通过将待充电池移送到待充区进行充电，将已充电池直接从存储区移送出，从而完成快速换电的过程，在使用时用户仅需放入待充电池，便可以快速获得已充电池，极大地降低了用户的等待时间；此外，已充电池可以存放在存储区，而存储区可以同时存放较多的已充电池，满足了用户更换较多电池的需求，有效降低了用户换电的时间和经济成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种智能换电设备，其特征在于，包括：

柜体，所述柜体设有电池存入仓和电池输出仓，所述电池存入仓用于接收待充电池，所述电池输出仓用于输出已充电池；

置物区，设于所述柜体内，包括待充区和存储区，所述待充区设置充电结构，所述待充区用于放置所述待充电池，所述存储区用于放置所述已充电池；

电池移送装置，设于所述柜体内，用于移送所述待充电池和/或所述已充电池；

控制器，与所述电池移送装置连接。

2.根据权利要求1所述的智能换电设备，其特征在于，所述电池存入仓和所述电池输出仓均为电池仓，所述电池仓包括电池仓本体和底板，所述电池仓本体一侧设有仓口，所述电池仓本体设置在所述底板上并可以在所述底板上旋转。

3.根据权利要求2所述的智能换电设备，其特征在于，所述电池仓还包括驱动器，所述驱动器与所述电池仓本体和所述控制器连接，所述驱动器用于驱动所述电池仓本体在所述底板上旋转。

4.根据权利要求3所述的智能换电设备，其特征在于，所述电池仓还包括限位开关，所述限位开关设置于所述底板上并与所述控制器信号连接。

5.根据权利要求2所述的智能换电设备，其特征在于，还包括传感器，所述传感器设于所述电池仓并与所述控制器连接。

6.根据权利要求2所述的智能换电设备，其特征在于，所述电池移送装置包括机械手和输送单元，所述机械手和所述输送单元连接，所述机械手包括调节机构和两个相对设置的夹持部，通过所述调节机构调整两个所述夹持部之间的距离。

7.根据权利要求6所述的智能换电设备，其特征在于，所述输送单元包括第一输送部、第二输送部和第三输送部；

所述机械手可移动地安装在所述第一输送部上，所述第一输送部用于驱动所述机械手在第一方向上移动；

所述第一输送部可移动地安装在所述第二输送部上，所述第二输送部用于驱动所述第一输送部以及所述机械手在第二方向上移动，所述第二方向垂直于所述第一方向；

所述第二输送部可移动地安装在所述第三输送部上，所述第三输送部用于驱动所述第二输送部、所述第一输送部以及所述机械手在第三方向上移动，所述第三方向与所述第一方向及所述第二方向垂直。

8.根据权利要求1所述的智能换电设备，其特征在于，所述置物区包括多个格挡，所述格挡底面设置多个滚轴，所述待充电池和/或所述已充电池在所述滚轴上移动，所述格挡侧面设置多个滚轮，所述滚轮的转动轴向与所述滚轴的转动轴向垂直。

9.根据权利要求1所述的智能换电设备，其特征在于，所述置物区设有控制模块，所述控制模块与所述控制器连接。

10.根据权利要求1所述的智能换电设备，其特征在于，所述充电结构设有通信模块，所述充电结构通过所述通信模块与所述控制器连接。

11.一种智能换电方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过电池存入仓接收待充电池，并移送到待充区进行充电；

对所述待充电池进行充电，并在充电完成后移送到存储区内存放；

将已充电池从所述存储区移送到电池输出仓。

12.根据权利要求11所述的智能换电方法，其特征在于，还包括以下步骤：

检测所述存储区内的电池状态；

根据所述电池状态判断所述电池是否需要补充电；

若是，将需要补充电的电池移送到所述待充区进行补充充电；

判断所述电池的电量是否达到预设阈值；

若是，将所述电池移送到所述存储区存放。

13.根据权利要求11所述的智能换电方法，其特征在于，所述通过电池存入仓接收待充电池，并移送到待充区进行充电的步骤包括：

检测所述待充电池是否已经放入电池存入仓；

若是，将所述电池存入仓旋转预设角度；

检测所述待充电池是否已经从所述电池存入仓中移出；

若是，再次将所述电池存入仓旋转所述预设角度。