CN105584346A - 电池快换自锁装置以及具有该电池快换自锁装置的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电池快换自锁装置，包括安装在车辆电池组上的锁紧导向柱、以及安装在车架上且与所述锁紧导向柱配合的电池锁紧机构；所述的电池锁紧机包括：底座，具有容纳所述锁紧导向柱***的锁紧孔；设置在底座内并用于锁定/解锁所述锁紧导向柱的锁紧滑块；沿底座升降的自锁滑块，在锁紧滑块处于锁定状态时，具有与所述锁紧滑块端部顶压的侧面；以及安装在底座上的自锁滑块驱动部件和锁紧滑块驱动部件。本发明还公开一种具有上述电池快换自锁装置的车辆。本发明可以实现车辆电池组的快速更换，可以在保证快换机构高效工作的同时，提供自动锁紧功能，结构简单，增加***稳定性和可靠性。

Description

电池快换自锁装置以及具有该电池快换自锁装置的车辆

技术领域

本发明涉及车辆电池快换领域，尤其涉及一种电池快换自锁装置以及具有该电池快换自锁装置的车辆。

背景技术

随着世界能源紧缺及环保的要求，以汽油及柴油为能源的汽车受到一定的限制及冲击，环保节能的电动汽车成为汽车行业的一种重要的分支，电动汽车正好满足能源和环保的双重要求。电动汽车中关键的部件就是电池，电池的合理布局及安装能给电动汽车提供更大的动力，在现有的电动汽车上，一般都是将电池装配到电池框架内，电池框架固定到电动汽车底盘。

虽然电动汽车以其节能环保的优点得到了快速发展，但由于车载动力电池的能量密度尚不够理想，电动汽车单次充电的续驶里程较短，而电池每次充电的时间又太长，让电动汽车的使用和推广受到严重限制，因此，应用在电动汽车上的动力电池快速更换技术也成为了新能源领域的研究热点。

为实现电动汽车动力电池的快速更换，现有公开号为CN101890901A的专利文献提供了一种电动汽车动力电池快换机构，包括固定在汽车底盘上的电池安装框架及设于电池安装框架内的电池组，该专利通过取出电池安装框架内的电池组，以此提高更换速度，且无需拆解电池安装框架；另外，公开号为CN104369652A的专利文献也提供了一种电动汽车电池快换机构，包括与电池连接的电池连接块、与车身连接的车身连接块、用于对电池连接块定位且作直线运动的固定杆和用于对固定杆提供驱动力的驱动器，电池连接块设有让固定杆***的定位孔，电池连接块与车身连接块之间并通过定位销和销孔相配合进行定位；具体通过驱动器控制固定杆进行移动，可以很方便的控制电池固定块的固定与移出。

因此，现有电动汽车电池快换装置结构不一，主要分为机械式和电动机械式两种。机械式快换装置的操作过程主要为人力，效率较低；电动机械式快换装置虽然能够提供较为便捷的电池包更换，但是，电动锁紧机构可靠性不高，且不具有自锁功能，无法满足动力电池***在复杂道路上安全稳定运行的要求。

发明内容

为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种电池快换自锁装置以及具有该电池快换自锁装置的车辆，利用锁紧滑块锁定***底座内的锁紧导向柱，同时在锁紧滑块处于锁定状态时，自锁滑块侧面顶压在锁紧滑块端部，使锁紧滑块与锁紧导向柱配合紧密无间隙，实现自动锁紧功能，提高电池在车载状态的运行可靠性及稳定性。

本发明的具体技术方案如下：

一种电池快换自锁装置，包括安装在车辆电池组上的锁紧导向柱、以及安装在车架上且与所述锁紧导向柱配合的电池锁紧机构；

所述的电池锁紧机包括：

底座，具有容纳所述锁紧导向柱***的锁紧孔；

设置在底座内并用于锁定/解锁所述锁紧导向柱的锁紧滑块；

沿底座升降的自锁滑块，在锁紧滑块处于锁定状态时，具有与所述锁紧滑块端部顶压的侧面；

以及安装在底座上的自锁滑块驱动部件和锁紧滑块驱动部件。

本发明中，锁紧导向柱安装于车辆电池组上，锁紧导向柱可***电池锁紧机中的锁紧孔内，并通过底座内的锁紧滑块锁定或解锁。

所述的锁定状态，即是利用锁紧滑块约束锁紧孔内的锁紧导向柱，使得锁紧导向柱难以从孔内退出；为达到所述的锁定状态内，可以通过限制锁紧导向柱在孔内的轴向移动实现，例如锁紧导向柱具有供锁紧滑块***的径向孔或槽。

本发明中，自锁滑块相当于二道锁装置，锁紧滑块为一道锁装置，锁紧滑块用于锁定锁紧导向柱，自锁滑块用于锁死所述的锁紧滑块。

进一步的，在处于自锁状态时，为限制锁紧滑块的自由度，保持锁紧滑块与锁紧导向柱的紧贴，设置沿底座升降的自锁滑块，该自锁滑块的侧面在锁定时顶压在锁紧滑块的顶部，保持锁紧滑块与锁紧导向柱的紧密配合，避免出现意外解锁，达到自动锁紧功能，增加电池组在车辆运行时的稳定性。

作为进一步优选效果，利用安装在底座上的自锁滑块驱动部件和锁紧滑块驱动部件，更换电池时，首先通过自锁滑块驱动部件移除顶压锁紧滑块的自锁滑块，然后由锁紧滑块驱动部件带动锁紧滑块与锁紧导向柱分离，即可使锁紧导向柱从孔内退出；同理，在更换后的锁定时，先由锁紧滑块锁定锁紧导向柱，再由自锁滑块顶住锁紧滑块，实现锁定后的自锁。

作为优选的，所述锁紧导向柱的顶部设有一导向锥面，锁紧孔内具有与导向锥面贴合的限位锥面。

导向锥面用于引导锁紧导向柱进入锁紧孔内，即使在锁紧导向柱的对位稍有偏差时，也能通过导向锥面的引导使其准确滑入锁紧孔内，降低电池安装时的对位准确度，以提高更换速度。

另外，锁紧导向柱是通过间隙配合***锁紧孔内的，两者之间必然存在一定的间隙，该间隙的存在可能导致锁紧导向柱的晃动，使得车辆在行驶过程中出现异响。本发明在孔内设置与导向锥面贴合的限位锥面，在锁紧导向柱***后，两个锥面完全贴合，使锁紧导向柱与锁紧孔同轴，可以避免锁紧导向柱在孔内的晃动。

作为优选的，所述锁紧导向柱的外壁开设有锁槽，锁紧滑块具有可***锁槽内的锁紧板。

本发明中，锁定状态时通过锁紧导向柱与锁紧滑块配合实现的，制约锁紧导向柱难以从锁紧孔内退出，如锁紧导向柱的外壁开设锁槽，锁紧滑块上的锁紧板***锁槽内，该锁槽也可以是相应的孔，锁紧板也可以为相应的插销；通过上述的描述，限制锁紧导向柱在孔内的轴向移动，以实现锁紧状态，但不仅限于上述的实施方式，现有其他的轴向限位机构均可用于本发明，以达到锁定或解锁的目的。

进一步的优选，所述底座具有适应锁紧滑块的安装槽，槽内设有感应锁定/解锁状态的两个位置传感器。通过位置传感器感应锁紧滑块的位置，以了解当前自锁装置的状态，另外还可以通过位置传感器的信号进行下一步控制，例如根据信号将电池组脱出，或根据信号的状态安装新电池组。

优选的，所述的锁紧滑块驱动部件包括滑动块和滑动块驱动部件，所述锁紧滑块的顶部设有伸入滑动块内的联动销；即由滑动块驱动部件带动滑动块，滑动块通过联动销同步带动锁紧滑块，实现锁定或解锁。

优选的，所述底座顶部设有安装套筒，自锁滑块置于安装套筒内且侧面具有延伸出筒外的导柱，所述自锁滑块驱动部件通过导柱驱动所述的自锁滑块升降。

安装套筒的侧面设有导向槽，导柱经导向槽穿出，自锁滑块驱动部件作用于导柱后，驱动自锁滑块沿导向槽运动，向下使自锁滑块顶压锁紧滑块自锁，向上解除对锁紧滑块的作用，可以实现电池的更换。

本发明中，自锁滑块驱动部件为直线驱动装置，可以通过直线电机或者气缸实现，也可以采用其他的驱动结构。

作为优选的，所述的自锁滑块驱动部件为设置在滑动块上的驱动斜面，自锁滑块的侧面为自锁斜面；

所述滑动块驱动部件包括驱动电机，与驱动电机联动的丝杆，以及固定在滑动块上并与丝杆螺纹配合的连接板。

本发明中，自锁滑块驱动部件与锁紧滑块驱动部件位于同一部件上，即一道锁装置和二道锁装置是由同一部件驱动来实现的，那么由该部件驱动的次序应该是：解锁时，先打开二道锁装置，再打开一道锁装置；锁定时，先锁紧一道锁装置，再锁紧二道锁装置。

本发明中，由于滑动块上设有驱动斜面，滑动块的移动轴与自锁滑块的移动轴垂直，导柱从侧面收到驱动斜面的推力时，结合导向槽的作用，使得自锁滑块产生升降移动。

另外，滑动块驱动部件实质上是丝杆螺母传动机构，在电机的驱动下，通过丝杆螺母带动滑动块，位移精度高，且噪音较小；优选的，也可以采用直线电机或气缸等机构直接驱动。

优选的，所述安装套筒的顶部设有向下延伸并***所述自锁滑块内的导杆，导杆外套设对自锁滑块具有向下推力的弹簧；

自锁滑块为楔形块，侧面为自锁斜面，锁紧滑块端部也具有与该斜面配合的受力斜面，自锁斜面为施力斜面，保持自锁滑块对锁紧滑块的压紧。

另外，由于滑动块上存在驱动斜面，弹簧对自锁滑块具有向下推力，保持导柱贴住驱动斜面滑行，同时也进一步用于保持自锁滑块对锁紧滑块的压紧。

由于二道锁装置的存在，且一道锁和二道锁是由同一部件实现解锁的，则解锁次序为二道-一道锁；优选的，所述滑动块底部设有条形孔，联动销顶部伸入所述条形孔内。

本发明中，设置的条形孔可避免滑动块和锁紧滑块的同时运动，条形孔为滑动块的单独运行提供可行性。解锁时，滑动块首先单独运动，联动销在条形孔内的位置改变，其上的驱动斜面带动自锁滑块上升以解除二道锁，当联动销顶住条形孔的端部时，继续移动的滑动块带动锁紧滑块以解除锁定；同理，在锁定时，自锁滑块沿驱动斜面下降一定幅度后抵住锁紧滑块上表面，使得锁紧滑块在滑动块带动下锁定锁紧导向柱，在锁紧滑块到位后，自锁滑块压住其侧面实现自锁。

进一步的，为保持锁紧滑块先锁定和自锁滑块后锁紧的顺序，所述底座的底板侧面设有限位槽，联动销穿过该限位槽进入滑动块底部的导向槽内，该限位槽用于控制解锁后锁紧滑块的移动位置，防止锁紧滑块在解锁后完全移出自锁滑块的正下方，即在锁定时可以阻挡自锁滑块的下落，实现锁定次序为先锁紧后自锁。

另外，一种具有电池快换自锁装置的车辆，所述的车辆具有至少一个上述的电池快换自锁装置。单个电池组根据需要可以设置多个锁紧导向柱，并配备与各锁紧导向柱相配合的电池锁紧机构。本发明所指的车辆包括现有各种装备电池的新能源交通工具或代步车。

本发明的锁紧导向柱可与电池组托盘或托架焊接固定，也可以采用可拆卸式连接，例如锁紧导向柱的下部设有卡位板，对应的托盘或托架上设有供卡位板***的定位槽，即可完成锁紧导向柱的安装。

本发明可以实现车辆电池组的快速更换，可以在保证快换机构高效工作的同时，提供自动锁紧功能，结构简单，增加***稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明中电池快换自锁装置的外部结构图；

图2为本发明中电池快换自锁装置的剖视图；

图3为本发明中电池快换自锁装置的锁定状态图；

图4为本发明中电池快换自锁装置的解锁状态图；

图5为滑动块的结构图；

图6为锁紧滑块的结构图；

图7为本发明中电池快换自锁装置的侧视图；

图8为图7中A-A的剖面图；

图9为图7中B-B的剖面图。

具体实施方式

如图1所示的电池快换自锁装置，包括固定在车架上的外壳1、安装在车辆电池组上的锁紧导向柱2和位于外壳内且与锁紧导向柱2配合的电池锁紧机构4。

外壳1的两侧设有与车架固定配合用的螺栓孔3，电池锁紧机构4安装在外壳1的内腔中，外壳底部设有通孔，锁紧导向柱2穿过通孔后进入电池锁紧机构4内。

如图2、图3和图4所示，电池锁紧机4包括通过螺栓固定在外壳1中的底座19，其具有容纳锁紧导向柱2***的锁紧孔8。

底座19内设有锁紧滑块11，该锁紧滑块11与锁紧导向柱2配合，用于实施电池组的锁定或解锁。锁紧导向柱2的外周设有环形的锁槽28，锁紧滑块11的结构如图6所示，锁紧滑块11的锁紧板112设有U形槽，U形槽设有导向用的扩口部111，通过U形槽底部边沿进入锁槽28内，限制锁紧导向柱2在锁紧孔8内的轴向移动，实现电池组的锁定。

锁紧导向柱2的顶部设有一导向锥面26，用于引导锁紧导向柱2进入锁紧孔8内，即使在锁紧导向柱2的对位稍有偏差时，也能通过导向锥面26的引导使其准确滑入锁紧孔8内，降低电池安装时的对位准确度，以提高更换速度。另外，锁紧导向柱2是通过间隙配合***锁紧孔内的，两者之间必然存在一定的间隙，该间隙的存在可能导致锁紧导向柱2的晃动，使得车辆在行驶过程中出现异响；进一步在孔内设置与导向锥面26贴合的限位锥面27，限位锥面27设置在底座的顶部25上，在锁紧导向柱26***后，两个锥面完全贴合，可以避免锁紧导向柱在孔内的晃动。

底座19设有适应锁紧滑块11的安装槽，槽内设有感应锁定/解锁状态的位置传感器12和位置传感器13。通过两个位置传感器感应锁紧滑块11的位置，以了解当前自锁装置的状态。

底座19的中部设有可升降滑动的自锁滑块9，在锁紧滑块处于锁定状态时，自锁滑块9位于锁紧滑块11的一侧，且自锁滑块9的侧面压紧锁紧滑块11的端部，用于锁定锁紧滑块11，形成对快换装置的自锁。

本实施例中，自锁滑块9相当于二道锁装置，锁紧滑块11为一道锁装置，锁紧滑块11用于锁定锁紧导向柱2，自锁滑块9用于锁死锁紧滑块11的锁定状态。

本实施例中，底座上设有自锁滑块驱动部件和锁紧滑块驱动部件，更换电池时，首先通过自锁滑块驱动部件移除顶压锁紧滑块11的自锁滑块9，然后由锁紧滑块驱动部件带动锁紧滑块11与锁紧导向柱2分离，即可使锁紧导向柱2从孔内退出；同理，在更换后的锁定时，先由锁紧滑块11锁定锁紧导向柱2，再由自锁滑块9顶住锁紧滑块11，实现锁定后的自锁。

如图5和图6所示，锁紧滑块驱动部件包括滑动块14和滑动块驱动部件，锁紧滑块11的顶部设有伸入滑动块14内的联动销20，由滑动块驱动部件带动滑动块11，滑动块14通过联动销20同步带动锁紧滑块11，实现锁定或解锁。

本实施例中，滑动块驱动部件包括驱动电机5，由驱动电机5带动的丝杆15，以及固定在滑动块14上并与丝杆15螺纹配合的连接板143。驱动电机5通过定位环6固定在底座19上，连接板143中部设有螺纹孔。

如图7、图8和图9所示，底座19顶部设有安装套筒7，自锁滑块9置于安装套筒7内且侧面具有延伸出筒外的导柱24，也可在导柱24上套装导向轮21，自锁滑块驱动部件通过导柱24驱动自锁滑块升降。安装套筒7通过固定板18与底座19连接，侧面设有导向槽23，导柱24经导向槽23穿出，自锁滑块驱动部件作用于导柱24后，驱动自锁滑块9沿导向槽运动，向下使自锁滑块9顶压锁紧滑块11自锁，向上解除对锁紧滑块11的作用，可以实现电池的更换。

自锁滑块驱动部件为设置在滑动块14上的驱动斜面141，导柱24从侧面收到驱动斜面141的推力时，结合导向槽23的作用，使得自锁滑块9产生升降移动。本实施例中，自锁滑块驱动部件与锁紧滑块驱动部件位于同一部件上，即一道锁装置和二道锁装置是由同一部件驱动来实现的，那么由该部件驱动的次序应该是：解锁时，先打开二道锁装置，再打开一道锁装置；锁定时，先锁紧一道锁装置，再锁紧二道锁装置。

安装套筒7的顶部设有向下延伸并***自锁滑块9内的导杆16，导杆16外套设对自锁滑块9具有向下推力的弹簧17，导杆16设有由两根，丝杆15由两导杆见穿过。

本实施例中，自锁滑块9为楔形块，侧面为自锁斜面10，锁紧滑块11端部也具有与该斜面配合的受力斜面，保持自锁滑块对锁紧滑块的压紧。

滑动块14底部设有条形孔142，联动销20顶部伸入该条形孔142内。设置的条形孔142用于锁紧滑块11的延时驱动，避免滑动块14和锁紧滑块11的同时运动，条形孔为滑动块的单独运行提供可行性。解锁时，滑动块首先单独运动，联动销20在条形孔内的移动，驱动斜面141带动自锁滑块9上升以解除二道锁，当联动销20顶住条形孔142的端部时，继续移动的滑动块带动锁紧滑块11锁定；同理，在锁定时，自锁滑块9沿驱动斜面141下降一定幅度后抵住锁紧滑块11上表面，使得锁紧滑块11在滑动块14带动下锁定锁紧导向柱，在锁紧滑块到位后，自锁滑块压住其侧面实现自锁。

本实施例中，为保持锁紧滑块11先锁定和自锁滑块9后锁紧的顺序，底座19的底板侧面设有限位槽22，联动销20穿过该限位槽22进入滑动块14底部的导向槽142内，该限位槽22用于控制解锁后锁紧滑块11的移动位置，防止锁紧滑块11在解锁后完全移出自锁滑块9的正下方，即在锁定时可以阻挡自锁滑块的下落，实现锁定次序为先锁紧后自锁。

以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池快换自锁装置，其特征在于，包括安装在车辆电池组上的锁紧导向柱、以及安装在车架上且与所述锁紧导向柱配合的电池锁紧机构；

所述的电池锁紧机包括：

底座，具有容纳所述锁紧导向柱***的锁紧孔；

设置在底座内并用于锁定/解锁所述锁紧导向柱的锁紧滑块；

沿底座升降的自锁滑块，在锁紧滑块处于锁定状态时，具有与所述锁紧滑块端部顶压的侧面；

以及安装在底座上的自锁滑块驱动部件和锁紧滑块驱动部件。

2.如权利要求1所述的电池快换自锁装置，其特征在于，所述锁紧导向柱的顶部设有一导向锥面，锁紧孔内具有与导向锥面贴合的限位锥面。

3.如权利要求1所述的电池快换自锁装置，其特征在于，所述锁紧导向柱的外壁开设有锁槽，锁紧滑块具有可***锁槽内的锁紧板。

4.如权利要求1所述的电池快换自锁装置，其特征在于，所述底座具有适应锁紧滑块的安装槽，槽内设有感应锁定/解锁状态的两个位置传感器。

5.如权利要求1所述的电池快换自锁装置，其特征在于，所述的锁紧滑块驱动部件包括滑动块和滑动块驱动部件；

所述锁紧滑块的顶部设有伸入滑动块内的联动销。

6.如权利要求5所述的电池快换自锁装置，其特征在于，所述底座顶部设有安装套筒，自锁滑块置于安装套筒内且侧面具有延伸出筒外的导柱，所述自锁滑块驱动部件通过导柱驱动所述的自锁滑块置。

7.如权利要求6所述的电池快换自锁装置，其特征在于，所述的自锁滑块驱动部件为设置在滑动块上的驱动斜面，自锁滑块的侧面为自锁斜面；

所述滑动块驱动部件包括驱动电机，与驱动电机联动的丝杆，以及固定在滑动块上并与丝杆螺纹配合的连接板。

8.如权利要求7所述的电池快换自锁装置，其特征在于，所述安装套筒的顶部设有向下延伸并***所述自锁滑块内的导杆，导杆外套设对自锁滑块具有向下推力的弹簧。

9.如权利要求8所述的电池快换自锁装置，其特征在于，所述滑动块底部设有条形孔，联动销顶部伸入所述条形孔内。

10.一种具有电池快换自锁装置的车辆，其特征在于，所述的车辆具有至少一个如权利要求1～9任一项所述的电池快换自锁装置。