本申请涉及新能源设备技术领域，具体涉及一种车载移动伸缩轨道式充换电设备。
背景技术：
为响应全球节能减排号召，近年来，以燃油为动力源的机械设备逐渐被电动机械设备取代。但电动机械设备存在的电池包续航能力短、充电慢、电池包衰减快等问题也制约电动机械的应用。
目前，扩大纯电动机械设备应用范围的方法主要有两种：①、将电池包设计为固定在机械设备上的固定电池包，采用直充电的模式，并建设大量的充电桩。充电桩数量多，可以解决充电难的问题，但是依然无法解决充电慢、充电时间长等问题；而且充电桩数量多，分布广，难以维护；②、将电池包设计为可快换的电池包，并与之对应地建设固定的换电站，换电站如图1所示，该种充电站主要由立柱1'、横梁2'组成主体框架，移动小车6'置于横梁2'上，移动小车6'下装有动力电池包3'的抓具5'，动力电池包3'放置于横梁2'下面的动力电池包底座4'上。所有零部件由外壳7'包围，可以避免直接的雨淋与日晒。移动小车6'可以在横梁2'上做前后左右四个方向的移动，方便抓取每一个动力电池包3'。换电站对动力电池包统一管理，具有换电时间短的优点，无续航焦虑，然而换电站可以解决充电慢的问题，但换电站同样存在投入成本高，服务覆盖范围小等缺点，尤其是对因电量耗尽而在路上抛锚的电动机械设备，完全无法提供充电服务。
技术实现要素：
为解决目前充电设备存在的投入成本高，服务覆盖范围小等问题，本申请提供一种成本低的可移动式的换电设备，解决了现有固定式充电站占地面积大、需要基建、成本高昂的问题。
为实现本申请的技术目的，本申请提供一种车载移动伸缩轨道式充换电设备，包括：
底盘，所述底盘上设置有电池包底座；所述底盘上设有沿底盘长度方向延伸的轨道；
大车机构，所述大车机构包括大车主体和行走装置，所述大车主体可移动地设置在所述轨道上，所述行走装置和所述大车机构连接，驱动所述大车机构沿所述轨道移动；
电池更换机构，所述电池更换机构设在在所述大车机构上，所述电池更换机构包括向垂直于所述轨道方向伸缩的伸缩装置和设在在所述伸缩装置上的吊具装置，所述吊具装置连接有抓具。
可选的，所述大车机构包括连接在所述大车主体上的滚动轮，所述滚动轮可滚动地设置在所述轨道上，所述行走装置包括驱动电机，所述驱动电机和所述滚动轮传动连接，以驱动所述滚动轮沿所述轨道滚动。
可选的，所述底盘上沿宽度方向的两侧分别设置有一所述轨道，所述大车主体包括两个框架体，两个所述框架体分别可移动地设置在相应的轨道上，所述电池更换机构设置在两所述框架体上。
可选的，所述底盘上设有多个电池包底座，各所述电池包底座设置在所述底盘上的两个轨道之间，且各所述电池包底座沿所述轨道的延伸方向依次排布。
如权利要求1所述的车载移动伸缩轨道式充换电设备，其特征在于，所述伸缩装置包括多节伸缩横臂，所述多节伸缩横臂中相邻的两个横臂之间通过轨槽滑动连接；
所述多节伸缩横臂包括头端横臂、尾部横臂和位于所述头端横臂和尾部横臂之间的至少一个中段横臂，所述头端横臂固定在所述大车主体上；所述吊具装置设置在所述尾部横臂上。
可选的，所述头端横臂和中段横臂均包括间隔设置的第一导轨和第二导轨，所述第一导轨朝向所述第二导轨的一面设置有轨槽，第二导轨朝向所述第一导轨的一面设置有轨槽；
所述头端横臂和各中段横臂中，下一节横臂的第一导轨通过滚轮连接在上一节横臂的第一导轨的轨槽内，所述下一节横臂的第二导轨通过滚轮连接在上一节横臂的第二导轨的轨槽内。
可选的，所述多节伸缩横臂中相邻的两节横臂之间设置有第一伸缩部件，所述第一伸缩部件的两端分别连接在两节所述横臂上。
可选的，所述吊具装置包括第二伸缩部件和吊绳，所述尾部横臂上设置有吊绳转向装置；
所述第二伸缩部件安装在所述尾部横臂上，所述吊绳一端连接所述第二伸缩部件的伸缩端，另一端经所述吊绳转向装置转向后向所述横臂的下方延伸；
所述第二伸缩部件伸缩运动，带动所述吊绳提起或降落所述抓具。
可选的，所述吊绳转向装置包括设置在所述尾部横臂上的转向轮；所述转向轮的滚动面上设置有绕绳槽，所述吊绳经所述绕绳槽后向下方延伸。
可选的，所述底盘底部设置有升降所述底盘的第一升降机构。
可选的，所述车载移动伸缩轨道式充换电设备包括车头，所述车头具有鞍座，所述底盘包括底盘本体和连接所述底盘本体的鹅颈部；所述鹅颈部和所述鞍座之间通过第二升降机构连接；所述第一升降机构和所述第二升降机构同步升降。
通过采用上述技术方案，使得本申请具有以下有益效果：
1、本申请提供的车载移动伸缩轨道式充换电设备将常规使用的电池包底座安装在底盘上，使电池包底座不再局限在固定的充电站上，不仅解决了固定式充电站占地面积大、需要基建、成本高昂的问题，还解决了固定充电桩以及固定换电站无法解决的道路救援问题，此外，由于底盘可以采用机械领域常规的底盘机构替代，结构来源广泛，制造成本低。
2、本申请提供的车载移动伸缩轨道式充换电设备在底盘上设置大车机构，大车机构沿底盘长度方向移动，结构简单，整体结构大为简化，降低了设备成本，提高了设备灵活性。
3、本申请提供的车载移动伸缩轨道式充换电设备采用了多节伸缩横臂实现伸缩，可直接将电池包移动至大车主体内部，实现结构简单，执行动作简单，且便于进一步将电池包载入电池板底座上。
4、本申请提供的车载移动伸缩轨道式充换电设备可移动到统一的场站进行集中管理，解决了固定充电桩分布散乱，维护不便的问题。
附图说明
附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。
图1是背景技术中提供的现有的充电桩的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的可车载移动伸缩轨道式充换电设备的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的车载移动伸缩轨道式充换电设备上的底盘的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的车载移动伸缩轨道式充换电设备上的底盘的俯视图；
图5是本申请实施例提供的车载移动伸缩轨道式充换电设备上的大车机构的结构示意图；
图6是本申请实施例提供的车载移动伸缩轨道式充换电设备上的大车机构上设置伸缩装置的结构示意图；
图7是本申请实施例提供的车载移动伸缩轨道式充换电设备上的中段横臂的结构示意图；
图8是本申请实施例提供的车载移动伸缩轨道式充换电设备上的尾部横臂的结构示意图；
图9是本申请实施例提供的车载移动伸缩轨道式充换电设备上的伸缩装置的正视图。
图中：1'、立柱；2'、横梁；3'、电池包；4'、电池包底座；5'、抓具；6'、移动小车；7'、外壳；1、电动车头；2、底盘；21、第一升降机构；22、轨道；23、电气线槽；24、充电接口；25、充电枪；26、第二升降机构；3、大车机构；31、大车主体；32、头端横臂；33、从动轮；34、行走装置；35、主动轮；36、第一伸缩部件；4、伸缩装置；41、中段横臂；411、导轨；412、滚轮；413、轨槽；414、限位块；42、尾部横臂；421、结构主体；422、滚轮；423、第二伸缩部件；424、油缸导轨；425、吊绳；426、转向轮；427、第一伸缩部件；5、吊具装置；6、电池包底座；7、电池包；8、电气系统；9、液压系统；10、外罩。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图2至图8所示，本申请实施例提供一种车载移动伸缩轨道式充换电设备，包括底盘2、大车机构3和电池更换机构。底盘2上设置有电池包底座6；所述底盘2上设有沿底盘长度方向延伸的轨道22。大车机构3包括大车主体31和行走装置34，所述大车主体31可移动地设置在所述轨道22上，所述行走装置34和所述大车机构3连接，驱动所述大车机构3沿所述轨道22移动。电池更换机构设在在所述大车机构3上，所述电池更换机构包括向垂直于所述轨道22方向伸缩的伸缩装置4和设在在所述伸缩装置4上的吊具装置5，所述吊具装置5连接有抓具。在需要更换电池时，行走装置34驱动大车主体31运动至设定位置，然后伸缩装置4伸出底盘本体，通过吊具装置5上的抓具抓取需要更换的旧的电池包，然后伸缩装置4回缩，带动旧的电池包移动到底盘2上方，行走装置34驱动大车主体31移动至具有空位的电池包底座6上，将电池包7卸载。之后，行走装置34驱动大车主体31移动至具有新电池包的电池包底座6中，通过抓具抓取新的电池包，然后行走装置34驱动大车主体31移动至设定工位，控制伸缩装置4伸出底盘2延伸至电动机械上，将新的电池包装入该电动机械上，最后伸缩装置和大车机构复位即可。轨道22的设置起到了引导大车机构3行走，限制大车机构3沿底盘上下或宽度方向窜动的作用。
在一种可能的实施方案中，所述大车机构3包括连接在所述大车主体31上的滚动轮，所述滚动轮可滚动地设置在所述轨道22上，所述行走装置34包括驱动电机，所述驱动电机和所述滚动轮传动连接，以驱动所述滚动轮沿所述轨道22滚动。
具体的，所述滚动轮包括设置在所述大车主体31上的主动轮35和从动轮33。主动轮35和从动轮33均位于轨道22内，并沿轨道22移动。行走装置34还包括减速器，所述电机的输出轴连接所述加速器的输入轴，所述减速器的输出轴连接所述主动轮35。
在一种可能的实施方案中，参见图3和图4所示，底盘上沿宽度方向的两侧分别设置有一所述轨道22，从而提高大车机构3的行进稳定性。所述大车主体31包括两个框架体，两个所述框架体分别可移动地设置在相应的轨道22上，所述电池更换机构设置在两所述框架体上。两个框架体之间形成容纳电池包的容纳空间，动力电池更换装置能带动电池包移动至该容纳空间内。
可选的，所述底盘2上设有多个电池包底座6，各所述电池包底座6设置在所述底盘2上的两个轨道22之间，且各所述电池包底座6沿所述轨道22的延伸方向依次排布。如此在大车机构3沿着轨道22移动的过程中，大车机构3可以移动到不同电池包底座6的上方便于电池更换机构更换电池包。
在一种可能的实施方案中，参见图5和6所示，所述伸缩装置4包括多节伸缩横臂，所述多节伸缩横臂中相邻的两个横臂之间通过轨槽滑动连接。所述多节伸缩横臂包括头端横臂32、尾部横臂42和位于所述头端横臂32和尾部横臂42之间的至少一个中段横臂41，所述头端横臂32固定在所述大车主体31上；所述吊具装置5设置在所述尾部横臂42上。
具体的，所述头端横臂32和中段横臂41均包括间隔设置的第一导轨和第二导轨，所述第一导轨朝向所述第二导轨的一面设置有轨槽，第二导轨朝向所述第一导轨的一面设置有轨槽；所述头端横臂32和各中段横臂41中，下一节横臂的第一导轨通过滚轮412连接在上一节横臂的第一导轨的轨槽内，所述下一节横臂的第二导轨通过滚轮412连接在上一节横臂的第二导轨的轨槽413内。相邻两节横臂中下一节嵌入在上一节内，在伸缩装置4完全缩回的状态下，伸缩装置4其他的横臂均容纳在头端横臂32的两个导轨之间，不占用空间，可以直接将抓具移动到底盘中部位置，便于取放电池包。另外，在导轨上可以设置限位块414，限位块414能够防止导轨左右窜动。
可选的，所述多节伸缩横臂中相邻的两节横臂之间设置有第一伸缩部件，所述第一伸缩部件的两端分别连接两节所述的横臂上。该第一伸缩部件可以为伸缩油缸。
在一种可能的实施方案中，参见图8所示，所述尾部横臂42包括结构主体421和连接在结构主体421的两侧的滚轮422，两滚轮422可滚动地设置在相邻的中部横臂的轨槽413内，所述吊具装置5包括第二伸缩部件423和吊绳425，所述尾部横臂42上设置有吊绳转向装置，所述第二伸缩部件423安装在所述尾部横臂42上，所述吊绳425一端连接所述第二伸缩部件423的伸缩端，另一端经所述吊绳转向装置转向后向所述横臂的下方延伸；所述第二伸缩部件423伸缩运动，带动所述吊绳425提起或降落所述抓具。具体的，所述吊绳转向装置包括设置在所述尾部横臂42上的转向轮426；所述转向轮426的滚动面上设置有绕绳槽，所述吊绳425经所述绕绳槽后向下方延伸。
可选的，所述底盘底部设置有升降所述底盘的第一升降机构21。所述第一升降机构21连接在底盘2上的多个伸缩支腿，各伸缩支腿可以将底盘2升起，使得连接在底盘2上的车轮悬空，方便为电动机械更换电池。
所述车载移动伸缩轨道式充换电设备包括车头1，所述车头1具有鞍座，所述底盘包括底盘本体和连接所述底盘本体的鹅颈部；所述鹅颈部和所述鞍座之间通过第二升降机构26连接；所述第一升降机构21和所述第二升降机构26同步升降。如此，则在第一升降机构21升起底盘时间，第二升降机构26同步升起，车头1部分保持与地面接触，从而提供一定的支撑力。
换电设备还包括电气系统8和液压系统9，电气系统8和液压系统9设置在底盘的鹅颈部上，不占用底盘主体的空间，便于底盘主体上设置更多的电池包底座6。底盘主体上还设置外罩10。
底盘上设置有充电接口24和电气线槽23，便于为装在电池包底座6上的电池包充电。底盘2上还设置有充电枪25，充电枪25用于为外部设备充电。
以下提供本申请车载移动伸缩轨道式充换电设备的换电过程：
第一步：取出电动机械上的旧电池包
本申请的换电设备到达指定作业位置后，先启动第一升降机构21，升高底盘2，使得底盘上的电池包和电动机械上待更换的电池包的高度相同，并最终自动调平。伸缩装置4伸出并实时监测伸出位置，使得吊具装置5位于待更换电池包正上方，然后放下吊具装置5，使得抓具抓取待更换电池包。
第二步：放回旧电池包
当待更换的旧电池包完全脱离底座后，伸缩装置4缩回，大车机构3移动到另外一个空载的电池包底座6的正上方，并放下待更换的电池包。
第三步：取新电池包
当抓具放下旧电池包后，大车机构3再次移动，移动到最近的一块新的可快换电池包正上方，然后放下吊具装置5，使得抓具抓取一块新的可快换电池包。
第四步：放新电池包
当吊具装置5的抓具抓取新的可快换电池包后，大车机构3再次移动至换电位置；然后伸缩装置4伸出，伸出的位置实时检测，直至吊具装置5位于待换电设备电池座的正上方，然后吊具装置5下放，放置新的电池包于电动设备的电池座上。
第五步：伸缩装置4和大车机构3回位
当新电池放置好后，伸缩装置4缩回，并且大车机构3移动至因取新的电池包而导致的空位的正上方。
以下提供本申请车载移动伸缩轨道式充换电设备的对电动机械进行充电的过程：
当本发明的换电设备到达指定作业位置后，需要作为电源对外充电时，只需要将充电枪25拔出并插入到电动机械的充电口即可。充完电后将充电枪25拔出并放回原位即可。
以下提供本申请车载移动伸缩轨道式充换电设备对电池包的充电过程：
当该设备上所有的电池包均换过后，整车在电动车头1的拉动下，到附近电站充电。充电时，只需将充电桩上的充电枪25插入到充电接口上即可，待充满电后，拔出充电枪25即可。
以上公开的本申请优选实施例只是用于帮助阐述本申请。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该申请仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本申请的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本申请。本申请仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
1.一种车载移动伸缩轨道式充换电设备，其特征在于，包括：
底盘，所述底盘上设置有电池包底座；所述底盘上设有沿底盘长度方向延伸的轨道；
大车机构，所述大车机构包括大车主体和行走装置，所述大车主体可移动地设置在所述轨道上，所述行走装置和所述大车机构连接，驱动所述大车机构沿所述轨道移动；
电池更换机构，所述电池更换机构设在在所述大车机构上，所述电池更换机构包括向垂直于所述轨道方向伸缩的伸缩装置和设在在所述伸缩装置上的吊具装置，所述吊具装置连接有抓具。
2.如权利要求1所述的车载移动伸缩轨道式充换电设备，其特征在于，所述大车机构包括连接在所述大车主体上的滚动轮，所述滚动轮可滚动地设置在所述轨道上，所述行走装置包括驱动电机，所述驱动电机和所述滚动轮传动连接，以驱动所述滚动轮沿所述轨道滚动。
3.如权利要求1所述的车载移动伸缩轨道式充换电设备，其特征在于，所述底盘上沿宽度方向的两侧分别设置有一所述轨道，所述大车主体包括两个框架体，两个所述框架体分别可移动地设置在相应的轨道上，所述电池更换机构设置在两所述框架体上。
4.如权利要求3所述的车载移动伸缩轨道式充换电设备，其特征在于，所述底盘上设有多个电池包底座，各所述电池包底座设置在所述底盘上的两个轨道之间，且各所述电池包底座沿所述轨道的延伸方向依次排布。
5.如权利要求1所述的车载移动伸缩轨道式充换电设备，其特征在于，所述伸缩装置包括多节伸缩横臂，所述多节伸缩横臂中相邻的两个横臂之间通过轨槽滑动连接；
所述多节伸缩横臂包括头端横臂、尾部横臂和位于所述头端横臂和尾部横臂之间的至少一个中段横臂，所述头端横臂固定在所述大车主体上；所述吊具装置设置在所述尾部横臂上。
6.如权利要求5所述的车载移动伸缩轨道式充换电设备，其特征在于，所述头端横臂和中段横臂均包括间隔设置的第一导轨和第二导轨，所述第一导轨朝向所述第二导轨的一面设置有轨槽，第二导轨朝向所述第一导轨的一面设置有轨槽；
所述头端横臂和各中段横臂中，下一节横臂的第一导轨通过滚轮连接在上一节横臂的第一导轨的轨槽内，所述下一节横臂的第二导轨通过滚轮连接在上一节横臂的第二导轨的轨槽内。
7.如权利要求5所述的车载移动伸缩轨道式充换电设备，其特征在于，所述多节伸缩横臂中相邻的两节横臂之间设置有第一伸缩部件，所述第一伸缩部件的两端分别连接在两节所述横臂上。
8.如权利要求5所述的车载移动伸缩轨道式充换电设备，其特征在于，所述吊具装置包括第二伸缩部件和吊绳，所述尾部横臂上设置有吊绳转向装置；
所述第二伸缩部件安装在所述尾部横臂上，所述吊绳一端连接所述第二伸缩部件的伸缩端，另一端经所述吊绳转向装置转向后向所述尾部横臂的下方延伸；
所述第二伸缩部件伸缩运动，带动所述吊绳提起或降落所述抓具。
9.如权利要求8所述的车载移动伸缩轨道式充换电设备，其特征在于，所述吊绳转向装置包括设置在所述尾部横臂上的转向轮；所述转向轮的滚动面上设置有绕绳槽，所述吊绳经所述绕绳槽后向下方延伸。
10.如权利要求1所述的车载移动伸缩轨道式充换电设备，其特征在于，所述底盘底部设置有升降所述底盘的第一升降机构。
11.如权利要求10所述的车载移动伸缩轨道式充换电设备，其特征在于，所述车载移动伸缩轨道式充换电设备包括车头，所述车头具有鞍座，所述底盘包括底盘本体和连接所述底盘本体的鹅颈部；所述鹅颈部和所述鞍座之间通过第二升降机构连接；所述第一升降机构和所述第二升降机构同步升降。
技术总结