CN101973201B - 一种电动汽车电池箱锁定***及电池箱安装方法 - Google Patents

一种电动汽车电池箱锁定***及电池箱安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车电池箱锁定***及电池箱安装方法，由电池箱导向定位装置、电池箱预紧装置和电池箱锁定装置组成，其中：电池箱导向定位装置用于在安装电池箱的过程中对电池箱进行导向和定位，电池箱预紧装置用于压紧电池箱以提高电池箱的安装刚度，电池箱锁定装置用于把电池箱锁紧固定在电池仓里。本发明可快速高效的完成电池箱的安装锁定，并保证电池箱稳固的工作。

Description

一种电动汽车电池箱锁定***及电池箱安装方法
技术领域
本发明涉及一种用于快换电动汽车的电池箱锁定***，属于电动汽车动力电池装置技术领域。
背景技术
电动汽车作为新能源汽车的代表，由于其清洁、经济性受到越来越多的关注。但是由于电池容量和充电时间的原因，限制了电动汽车的发展。近些年兴起的电动汽车换电站结合自动快换设备理念，使得电动汽车的发展迎来了曙光。电动车换电理念即在电动汽车电池要用完电时，进入换电站电池箱卸下，换上满电电池箱。整个换电过程在换电站的自动换电设备作用下完成，只需要3分钟，即在普通内燃机车进入加油站一次的时间内，即可完成电池更换，这样大大减少了电动汽车用户的充电及电池保养的麻烦，同时加大了电动汽车的续航里程。
但是由于更换电池箱的需要，电池箱体及其安装边梁就需要加装相应的结构，以保证电池箱的快速装卸和在车内可靠固定的工作。现有的电动车电池箱装卸结构如CN200910142368.0，虽然提出了更换电池的方法，并提供了由电机驱动、传感器检测到位的锁机构，但是其缺点一在于没有提供导向定位结构，这使得换电机构需要对车辆位置进行准确定位，加重了换电设备的复杂性；缺点二在于其没有设置预紧功能的机构，使得电池箱安装刚度低，在电动车行驶的颠簸工况下容易相对车身震动，增大噪声、加剧连接件的冲击和磨损。
本方案提供的电池箱锁定***及电池箱安装方法，在电池箱导向定位装置、电池箱预紧装置和电池箱锁定装置的配合使用下，能够完美的解决以上问题，保证电池箱的快速装卸和在车内可靠的工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车电池箱锁定***及电池箱安装方法，快速高效的完成电池箱的安装锁定，并保证电池箱稳固的工作，便于实现电池箱的自动化更换，减少电动汽车电池箱更换时间，同时减轻工人劳动强度。
本发明采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种电动汽车电池箱锁定***，该***包括电池箱导向定位装置、电池箱预紧装置和电池箱锁定装置，其中：所述的电池箱导向定位装置安装于车体与电池箱之间，用于在安装电池箱的过程中对电池箱进行导向和定位；所述电池箱预紧装置安装于车体与电池箱之间，用于提高电池箱的安装刚度；所述电池箱锁定装置安装于车体与电池箱之间，用于把电池箱锁紧固定在电池仓里。该***通过电池箱导向定位装置、电池箱预紧装置和电池箱锁定装置的配合使用，可完成电动汽车电池箱的快速安装锁定，并使电池箱稳固工作。
前述的电动汽车电池箱锁定***，其电池箱安装方法为：电池箱在误差允许范围内对准电池仓并推入，在电池箱推入的过程中，通过电池箱导向定位装置的导向作用，使电池箱导正到安装精度，进而进入定位段并继续移动到电池仓的最终安装位置；电池箱推入到位后，电池箱锁定装置完成锁定，电池箱被锁定在电池仓内，完成电池箱装载；在电池箱推入的过程中，电池箱预紧装置产生变形，对电池箱施加预紧力，该预紧力使电池箱压紧在电池仓内，并且此预紧力在锁定后继续保持。
所述的电池箱导向定位装置由分别设置在电池箱和车体上的导向面和导向轮组成，导向面设计为由斜面段和直面段组成，斜面段用于导向，直面段用于定位，电池箱与电动汽车车体的对准误差导向面在与***方向相垂直方向上的投影宽度有关。电池箱导向定位装置是保障电池箱快速安装锁定的前提，用于自动补偿电池箱安装时的对准误差，使其不需人工调整而特定路线移动至电池仓内的最终安装位置，从而实现对电池箱的导向和定位。
所述的电池箱预紧装置由分别安装在电池箱和车体上的预紧块和预紧轮组成。优选的，电池箱预紧装置设计为预紧块与两个预紧轮配合的形式，预紧轮的间距比预紧块的宽度小，预紧轮在电池箱推入方向的安装位置比预紧块在电池箱推入方向的安装位置浅，在电池箱安装到位的过程中预紧轮会在电池箱推入方向及其垂直方向挤压预紧块，从而产生预紧力，可以实现在电池箱推入方向及其垂直方向的双向预紧作用；优选的，预紧块前端制作成流线形或楔形，可兼有辅助导向电池箱的作用；优选的，预紧轮和预紧块两者之中至少有一个为弹性体，可选用橡胶或其它弹性材料。
所述的电池箱锁定装置包括分别安装在电池箱和车体上的锁闩和锁钩，锁钩机构为四连杆机构，所述四连杆机构由锁勾座、驱动杆、连杆和锁勾组成。优选的，锁钩座安装在车身上，相应的锁闩安装在电池箱上。锁勾座的一个铰点铰接在锁勾上，锁勾座的另一个铰点铰接在驱动杆的驱动轴上，驱动杆和锁勾的另一个铰点分别铰接在连杆的两个铰点上，锁勾上具有一个勾状结构可以在伸出时勾住锁闩。通过旋转驱动杆可以驱动锁钩的摆动伸缩，在锁勾最大伸出行程的位置，即工作位置，驱动杆和连杆连成一线形成死点，实现自锁功能。此电池箱锁定机构实现了对电池箱进行锁定和解锁的功能，并通过四连杆机构的自锁功能保证了锁勾在震动条件下的可靠性。
所述的四连杆结构中有角度限位机构，使驱动杆只能一个方向达到死点，最优的驱动杆达到死点后可继续转过一个小的角度后到达限位角度，提高死点的稳定性。限制驱动杆转动极限的限位机构可以安装在锁钩座上，使驱动杆在转过死点一个小角度处停止转动。限位机构保证了在有制造误差和震动的情况下，锁勾依旧可以可靠的工作在自锁位置。
电池箱导向定位装置还可由分别安装在电池箱和车体上的定位销和定位套组成，定位销可设计为由锥面或弹头形的导向段和圆柱形的定位段组成，电池箱与电动汽车车体的对准误差与定位销锥面直有关。定位套可为带有圆角的圆柱套筒。优选的，定位套为弹性体或通过弹性体安装，使定位销与定位套的配合同样可实现电池箱的预紧功能。
所述锁钩的驱动杆的驱动轴可由电机驱动，进行锁定和解锁。优选的，电机安装于电池仓的边梁上，通过减速机与驱动杆的驱动轴连接。电机带动驱动杆绕驱动轴旋转，继而驱动锁钩的摆动伸缩，完成电池箱的锁定和解锁。
所述的锁钩的驱动杆的驱动轴可由人工驱动，进行锁定和解锁。优选的，可通过扳手旋转驱动杆的驱动轴，同样可对电池箱进行锁定和解锁。在驱动杆之前可增加减速机构，以减少扳手所需驱动力。
所述的电池箱锁定装置，在电池箱锁定装置和解锁装置上各安装有检测锁钩到位的状态传感器，可判定锁钩是否完成锁定或解锁。优选的，在锁钩座上对应驱动杆锁定和解锁位置处分别安装有状态传感器，根据驱动杆的转动位置判定锁钩的锁定状态。
所述的电池箱锁定***，在电池仓和电池箱之间安装有可判定电池箱远近或有无的状态传感器，用于判断电池箱的安装或到位状态。优选的，状态传感器可选用接近开关或接触开关，安装于电池仓与电池箱之间，通过检测电池箱到电池仓的距离判断电池箱的安装或到位状态。
附图说明：
图1本发明在车身和电池箱之间的安装结构示意图
图2电池箱一侧面的正视示意图
图3电池箱锁定装置示意图
图4四连杆机构示意图
图5电池箱导向定位装置工作示意图
图6电池箱预紧装置工作示意图
1.电池箱2.电池仓3.边梁4.导向面
5.导向轮6.预紧块7.预紧轮8.四连杆机构
9.锁闩座10.驱动杆11.锁钩座12.连杆
13.锁钩14.锁紧到位传感器15.解锁到位传感器
16.电池箱到位传感器17.电机18.减速机
19.限位机构20.锁闩
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效详细说明如后，并在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中可清楚呈现。然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
如图1所示为本发明在车身和电池箱1之间的安装结构示意图，包括电池箱1、电池仓2、电池箱导向定位装置、电池箱预紧装置和电池箱锁定装置。电池仓2为电动汽车上用于安放电池箱1的结构，其四个边为边梁3，用于容纳和安装电池箱1。导向面4与导向轮5分别安装在电池箱1和边梁3上，作为电池箱导向定位装置，优选的，导向面4和导向轮5分布安装在在电池箱1四个侧面和相对应的边梁3上，如图2所示，每个侧面的靠近两端处对称安装两个导向面4，对应的边梁3上安装两个导向轮5；预紧块6和预紧轮7分别安装在电池箱1和边梁3上，作为电池箱预紧装置，优选的，预紧块6和预紧轮7分布安装在电池箱1四个侧面和相对应的车梁上，每个侧面的中间区域安装一个预紧块6，对应的车梁上安装两个预紧轮7，对电池箱1推入方向及其垂直方向预紧锁闩和锁钩13机构分别安装在电池箱1和边梁3上，作为电池箱锁定装置，优选的，锁闩和锁钩13机构分布安装在电池箱1四个侧面和对应的车梁上，，每个侧面的中间位置安装一个锁闩座9，对应的边梁3上安装一个锁钩13。
如图1、图2所示，电池箱导向定位装置包括导向面4和导向轮5，导向面4设计成斜面段和直面段组合的形式，对称固定安装在电池箱1的侧面上，安装位置靠近侧面的边线；如图5所示，安装电池箱1时，先由前端斜面段与导向轮5配合导向电池箱1，补偿电池箱1的安装误差，继而由直面段与导向轮5配合对电池箱1进行定位。
如图1、图2所示，电池箱预紧装置包括预紧块6和预紧轮7，预紧块6选用橡胶材料，设计成预紧块6与两个预紧轮7配合的形式，预紧轮7的间距比预紧块6的宽度小，预紧轮7在电池箱1推入方向的安装位置比预紧块6在电池箱1推入方向的安装位置浅。如图6所示，预紧块6前端两边为斜面，预紧时，预紧块6前端先进入两个预紧轮7之间一定的距离，起到了一定的导向作用，最后两个预紧轮7分别压在两个斜面上，这样就在电池箱1推入方向及其垂直方向上压缩预紧块6，产生预紧力。
如图3、图4所示，电池锁定装置包括电机17、减速机18、角度限位机构19、锁紧到位传感器14、解锁到位传感器15、电池箱到位传感器16、四连杆机构8和锁闩座9，其中四连杆机构8包括锁钩座11、驱动杆10和连杆12。锁钩13机构为四连杆机构8，设置在边梁3上，所述四连杆机构8由锁钩座11、驱动杆10、连杆12和锁钩13组成；电机17固定安装在边梁3上，其转轴延伸方向与边梁3的长度方向平行；四连杆机构8驱动杆10的驱动轴连接电机17驱动的减速机18；锁钩座11固定安装在电池仓2上，锁钩座11的一个铰点铰接在锁钩13上，锁钩座11的另一个铰点铰接在驱动杆10的驱动轴上，驱动杆10和锁钩13的另一个铰点分别铰接在连杆12的两个铰点上，锁钩13上具有一个勾状结构可以在伸出时勾住锁闩；角度限位机构19安装在锁钩座11上靠近驱动杆10的死点位置处；电池箱到位传感器16安装于电池仓2与电池箱1之间，用于检测电池箱1到电池仓2末端的距离；电池箱锁定装置锁定时，电机17带动驱动杆10的驱动轴旋转，驱动轴带动连杆12运动，连杆12带动锁钩13以锁钩13与锁钩座11的铰接点为中心摆动伸出，在锁钩13最大伸出行程的位置即工作位置处，驱动杆10和连杆12旋转到连成一线形成死点后继续旋转一个小的角度，直到角度限位机构19的限位位置，锁紧到位传感器14检测获知锁钩13的锁定状态，电机17停止运行，电池箱锁定装置完成锁定；电池箱锁定装置解锁时，电机17带动连杆12反向运动，连杆12带动锁钩13以锁钩13与锁钩座11的铰接点摆动收缩，收缩到解锁位置处，解锁到位传感器15检测获知锁钩13的解锁状态，电机17停止运行，电池箱锁定装置完成解锁。
所述的电池箱安装方法实施步骤如下：
1)电池箱1在误差允许范围内对准电池仓2待安装；
2)电池箱1推入电池仓2；
3)进入电池箱1导向定位装置工作段，进行导正和定位；
4)同时，电池箱1预紧装置工作段对电池箱1施加预紧力；
5)电池箱到位传感器16获知电池箱1的到位状态；
6)启动电机17；
7)电机17带动四连杆机构8；
8)锁钩13摆动到最大行程处，勾住锁闩，锁紧到位传感器14检测锁钩13锁定状态；
9)停止电机17，电池箱1锁定结束。
所述的电池箱1卸载方法实施步骤如下：
1)启动电机17；
2)电机17带动四连杆机构8；
3)锁钩13脱离锁闩座9摆动至解锁位置；
4)解锁到位传感器15检测到锁钩13解锁状态；
5)停止电机17，电池箱1解锁结束；拉出电池箱1。

Claims (10)

1.一种电动汽车电池箱锁定***，该***包括电池箱导向定位装置、电池箱预紧装置和电池箱锁定装置，其中：所述的电池箱导向定位装置安装于车体与电池箱(1)之间，用于在安装电池箱(1)的过程中对电池箱(1)进行导向和定位；所述电池箱预紧装置安装于车体与电池箱(1)之间，用于压紧电池箱(1)以提高电池箱(1)的安装刚度；所述电池箱锁定装置安装于车体与电池箱(1)之间，用于把电池箱(1)锁紧固定在电池仓(2)里，电池箱(1)导向定位装置由分别设置在电池箱(1)和车体上的导向面(4)和导向轮(5)组成，导向面(4)由斜面段和直面段组成，斜面段用于导向，直面段用于定位，电池仓(2)为电动汽车上用于安放电池箱(1)的结构，其四个边为边梁(3)，导向面(4)与导向轮(5)分别安装在电池箱(1)和边梁(3)上；
所述电池箱预紧装置由分别安装在电池箱(1)和车体上的预紧块(6)组成，两个预紧块(6)中至少一个为弹性体，两者在电池箱(1)推入电池仓(2)的过程中进行接触和变形，产生预紧力，并在电池箱(1)锁定后保持预紧力，使锁钩(13)与锁闩(20)在使用过程中始终保持紧密接触，抑制电池箱(1)晃动和跳动；
所述电池箱锁定装置包括分别安装在电池箱(1)和车体上的锁闩(20)和锁钩(13)，锁钩机构为四连杆机构(4)，所述四连杆机构(4)由锁钩座(11)、驱动杆、连杆(12)和锁钩(13)组成，锁钩座(11)固定在电池仓(2)上，锁钩座(11)的一个铰点铰接在锁钩(13)上，锁钩座(11)的另一个铰点铰接在驱动杆(10)的驱动轴上，驱动杆(10)和锁钩(13)的另一个铰点分别铰接在连杆(12)的两个铰点上，锁钩(13)上具有一个勾状结构可以在伸出时勾住锁闩(20)，通过旋转驱动杆(10)可以驱动锁钩(13)的摆动伸缩，在锁钩(13)最大伸出行程的位置，即工作位置，驱动杆(10)和连杆(12)连成一线形成死点。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电池箱锁定***，其电池箱(1)安装方法为：电池箱(1)在误差允许范围内对准电池仓(2)并推入，在电池箱(1)推入的过程中，通过电池箱导向定位装置的导向作用，使电池箱(1)导正到安装精度，进而进入定位段并继续移动到电池仓(2)内的最终安装位置；电池箱(1)推入到位后，电池箱(1)锁定装置完成锁定，电池箱(1)被锁定在电池仓(2)内，装载电池箱(1)结束；在电池箱(1)推入的过程中，电池箱预紧装置被压缩，对电池箱(1)施加预紧力，此预紧力在锁定后将继续保持。
3.根据权利要求1所述的电动汽车电池箱锁定***，其特征在于，预紧轮(7)的间距比预紧块(6)的宽度小，预紧轮(7)在电池箱(1)推入方向的安装位置比预紧块(6)在电池箱(1)推入方向的安装位置浅，在电池箱(1)安装到位的过程中预紧轮(7)会在电池箱(1)推入方向及其垂直方向挤压预紧块(6)，从而产生预紧力；预紧轮(7)和预紧块(6)两者之中至少有一方为弹性体。
4.根据权利要求1所述的电动汽车电池箱锁定***，其特征在于，锁钩座(11)安装在车身上，相应的锁闩(20)安装在电池箱(1)上。
5.根据权利要求1所述的电动汽车电池箱锁定***，其特征在于，四连杆结构中有角度限位机构(19)，使驱动杆(10)只能沿一个方向恰好转到死点，驱动杆(10)达到死点后可继续转过一个小的角度后到达限位角度，提高死点的稳定性。
6.根据权利要求1所述的电动汽车电池箱锁定***，其特征在于，电池箱导向定位装置由分别安装在电池箱(1)和车体上的定位销和定位套组成，定位销由锥面或弹头形的导向段和圆柱形的定位段组成，定位套为一个带有圆角的圆柱套。
7.根据权利要求1所述的电动汽车电池箱锁定***，其特征在于，锁钩(13)的驱动杆(10)的驱动轴由电机(17)驱动。
8.根据权利要求1所述的电动汽车电池箱锁定***，其特征在于，锁钩(13)的驱动杆(10)的驱动轴由人工驱动。
9.根据权利要求1所述的电动汽车电池箱锁定***，其特征在于，电池箱锁定装置，在电池箱锁定装置和解锁装置各安装有可判定锁钩(13)到位情况的状态传感器，用于判定锁钩(13)是否锁定或解锁。
10.根据权利要求1所述的电动汽车电池箱锁定***，其特征在于，在电池仓(2)和电池箱(1)之间安装有可判定电池箱(1)远近或有无的状态传感器，用于判断电池箱(1)的安装或到位状态。
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