CN215921941U - 一种动力电池快换锁止机构 - Google Patents

Abstract

一种动力电池快换锁止机构，包括锁止组件和车端固定件，所述锁止组件安装于动力电池上，所述车端固定件固定于车辆底盘，所述锁止组件包括主螺栓和限位销，举升换电平台通过控制所述主螺栓和所述限位销的相对轴向滑动和周向旋转，控制所述锁止组件与所述车端固定件的结合或分离，以实现所述动力电池的安装与拆卸。

Description

一种动力电池快换锁止机构

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种动力电池快换锁止机构。

背景技术

受环境因素和能源发展的影响，新能源汽车成为汽车发展的趋势，各大汽车制造厂商纷纷开始了电动车的布局，各国政府也通过多种政策助推新能源产业的发展。

随着技术的发展，新能源汽车的续航里程已经可以媲美传统燃油车，其中新能源汽车的加速性能和驾驶体验更是逐渐展现出碾压传统燃油车的态势，然而新能源车仍然存在充电时间长、电池维护困难等问题，因此使用快换动力电池的换电车型顺势而出，受到了广大消费者的青睐。

目前常见的快换电池一般通过换电设备快速打螺栓对其进行拆卸和装配，结构较为复杂且加工成本也较高。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种结构简单且具有防松功能的动力电池快换锁止机构。

本实用新型的动力电池快换锁止机构包括锁止组件和车端固定件，所述锁止组件安装于动力电池上，所述车端固定件固定于车辆底盘，所述锁止组件包括主螺栓和限位销，举升换电平台通过控制所述主螺栓和所述限位销的相对轴向滑动和周向旋转，控制所述锁止组件与所述车端固定件的结合或分离，以实现所述动力电池的安装与拆卸。

进一步地，所述锁止组件还包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体套设于所述第二壳体外并与所述第二壳体固连，所述主螺栓穿设于所述第一壳体和所述第二壳体围成的第一通道内且能够沿所述第一通道的轴向上下滑动，所述主螺栓的一端穿过所述第一壳体并与所述车端固定件上的螺栓孔螺接固定，所述主螺栓的另一端穿过所述第二壳体并与所述举升换电平台接合。

进一步地，所述主螺栓包括第一限位部、车身结合部和换电结合部，所述第一限位部为由所述主螺栓的中部沿所述主螺栓的周向向外凸伸形成的盘状平台，所述第一限位部的周向上设有多个沿所述第一限位部的周向向内凹陷形成的限位凹槽，所述车身结合部为设于所述主螺栓的一端的螺纹结构，所述主螺栓通过所述车身结合部与所述车端固定件上的螺栓孔螺接，所述主螺栓通过所述换电结合部与所述举升换电平台接合。

进一步地，所述第一壳体内凸设有第一限位块，所述第一限位块的底部通过与所述第一限位部相抵沿轴向限位所述主螺栓，所述第一限位块与所述第一壳体或所述第二壳体的其中任一的内壁围成与所述第一通道同向的第二通道。

进一步地，所述锁止组件还包括弹性件，所述限位销容置于所述第二通道内，所述弹性件容置于所述限位销和所述第一壳体之间的所述第二通道内，所述限位销的一端与所述弹性件相抵，所述限位销的另一端穿过所述第二壳体。

进一步地，所述限位销包括粗部和细部，所述粗部的半径大于所述细部的半径，所述粗部设于所述细部的上方并与所述细部固连一体，所述粗部位于所述限位销的顶部并与所述弹性件相抵，所述粗部能够卡入所述限位凹槽内并沿周向限位所述第一限位部。

进一步地，所述第二壳体包括第二限位块，所述第二限位块凸设于所述第二壳体内，所述粗部在所述弹性件的弹力推动下与所述第二限位块相抵，所述第二限位块通过与所述粗部相抵沿轴向限位所述粗部。

进一步地，所述第一壳体包括第一通孔和第一固定板，所述第一通孔开设于所述第一壳体的顶部并与所述第一通道连通，所述主螺栓穿过所述第一通孔并能够在所述第一通孔内上下滑动，所述第一固定板由所述第一壳体的外壁沿所述第一壳体的周向向外延展形成，所述第一固定板固定于所述第一壳体底部，所述第一壳体通过所述第一固定板与所述动力电池装配连接。

进一步地，所述第二壳体还包括开设于其底部的第二通孔和第三通孔，所述主螺栓穿过所述第二通孔并能够在所述第二通孔内上下滑动，所述细部穿过所述第三通孔并能够在所述第三通孔内上下滑动。

进一步地，所述车端固定件还包括横向固定面和纵向固定面，所述车端固定件通过所述横向固定面和所述纵向固定面分别沿横向和纵向固定于车辆底盘的中央通道和车辆底盘的门槛梁上。

本实用新型利用能够相对滑动的主螺栓和限位销快速高效且安全地实现电池包的快换功能，同时还通过限位销与第一限位部上的限位凹槽实现了主螺栓周向的限位，使其具备防松功能，为锁止机构的限位能力提供多重保障，降低了单个限位结构失效导致的电池包的换电功能故障的风险。本实用新型结构简单、安全可靠，减少了部件间的花键组合，简化了加工工艺，从部件种类和制造成本两个维度降低了产品成本。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型提供的动力电池快换锁止机构的示意图。

图2为本实用新型提供的动力电池快换锁止机构的***图。

图3为本实用新型中的主螺栓的示意图。

图4为本实用新型中的第一壳体的示意图。

图5为本实用新型中的第二壳体的示意图。

图6为本实用新型中的限位销的示意图。

图7为本实用新型中的主螺栓和限位销的示意图。

图8为本实用新型中的锁止组件与动力电池装配的示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明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，对本实用新型详细说明如下。

请参阅图1和图8，本实用新型的动力电池快换锁止机构包括车端固定件2和锁止组件1，锁止组件1安装于动力电池9上，车端固定件2固定于车辆底盘，动力电池9通过锁止组件1和车端固定件2的结合或分离，以实现快速安装与拆卸。举升换电平台是一种已有的成熟技术，其通常包括用于放置和举升动力电池9的举升平台以及用于操作锁止组件1的旋转机构和顶升机构。在本实施例中，多个锁止组件1安装于动力电池9两侧的侧梁以及动力电池9中间的安装点上，实际数量根据不同项目电池包重量的不同会有所差异，一般10～16个为宜，本实用新型中的锁止组件1在动力电池9上有多种安装形式，可以是为螺纹连接、铆接、焊接、胶粘等的其中之一。

进一步地，请一并参阅图3至图5，锁止组件1包括主螺栓3、第一壳体5和第二壳体6，第一壳体5套设于第二壳体6外并与第二壳体6固连，主螺栓3穿设于第一壳体5和第二壳体6围成的第一通道1a内且能够沿第一通道1a的轴向上下滑动，主螺栓3的一端能够穿过第一壳体5并与车端固定件2上的螺栓孔21螺接固定，主螺栓3的另一端能够穿过第二壳体6并与举升换电平台接合，在本实施例中，第一壳体5和第二壳体6装配成一个柱状壳体，主螺栓3从中穿过且能够在其中上下滑动，第一通道1a设于第一壳体5和第二壳体6的中轴线上。

进一步地，第一壳体5包括第一通孔52和第一固定板53，第一通孔52开设于第一壳体5的顶部并与第一通道1a连通，主螺栓3穿过第一通孔52并能够在第一通孔52内上下滑动，第一固定板53由第一壳体5的外壁沿第一壳体5的周向向外延展形成，第一固定板53固定于第一壳体5底部，第一壳体5通过第一固定板53与动力电池9装配连接。在本实施例中，第一壳体5还包括位于其顶部的安装凸台54，在将本实用新型中的锁止组件1安装于动力电池9上时，可以将安装凸台54从动力电池9侧梁的底面伸出，随后将其与动力电池9侧梁的上表面焊接，形成可靠的安装连接，增加本实用新型中的锁止机构的机械强度。在其他实施例中，第一壳体5上也可以不设置安装凸台54，而是通过螺接、铆接、胶粘等其他方式与动力电池9进行连接。

进一步地，第二壳体6包括开设于其底部的第二通孔62和第三通孔63，主螺栓3穿过第二通孔62并能够在第二通孔62内上下滑动，后文所述的限位销4的细部42穿过第三通孔63并能够在第三通孔63内上下滑动。在本实施例中，第二壳体6通过螺栓与第一壳体5装配连接，在其他实施例中，也可以通过胶粘、铆接、焊接等其他安装形式代替螺栓进行装配。

进一步地，锁止组件1还包括第一限位块51，第一限位块51凸设于第一壳体5内，第一限位块51的底部通过与第一限位部31相抵沿轴向限位主螺栓3，第一限位块51与第一壳体5或第二壳体6的其中任一的内壁围成与第一通道1a同向的第二通道1b。在本实施例中，第一限位块51由第一壳体5的内壁上端向第一壳体5的内部凸伸形成，第一限位块51沿周向包围主螺栓3并与主螺栓3间隙配合，也就是说，第二通道1b围设于第一通道1a的外侧。

进一步地，主螺栓3包括第一限位部31、车身结合部32和换电结合部33，第一限位部31为由主螺栓3的中部沿主螺栓3的周向向外凸伸形成的盘状平台，第一限位部31的周向上设有多个沿第一限位部31的周向向内凹陷形成的限位凹槽34，车身结合部32为设于主螺栓3的一端的螺纹结构，主螺栓3通过车身结合部32与车端固定件2上的螺栓孔21螺接，主螺栓3通过换电结合部33与举升换电平台接合。在本实施例中，当本实用新型中的锁止组件1与车端固定件2装配时，主螺栓3的位置如图1所示与第一限位块51相抵；当本实用新型中的锁止组件1未与车端固定件2装配或即将与车端固定件2装配时，第一限位部31不与第一限位块51相抵而是位于第二壳体6内；限位凹槽34以一定的间隔均匀环设于盘状的第一限位部31周缘，以实现锁止机构锁止后的防松功能，车身结合部32凸伸于第一通孔52外，换电结合部33凸伸于第二通孔62外，换电结合部33能够与举升换电平台的旋转机构连接卡紧，旋转机构控制换电结合部33带动整个主螺栓3旋转。

进一步地，请一并参阅图1、图6和图7，锁止组件1还包括限位销4和弹性件7，限位销4容置于第二通道1b内，限位销4能够在第二通道1b内滑动，弹性件7容置于限位销4和第一壳体5之间的第二通道1b内，弹性件可以与限位销4或者第一壳体5固定连接，也可以自由放置于第二通道1b内，不与其他部件固定连接。限位销4的一端与弹性件7相抵，限位销4的另一端穿过第二壳体6。在本实施例中，限位销4的数量为两个，当然，在其他实施例中，限位销4的数量也可以为3个、4个或者其他任意的合理数量。第二壳体6内设置有用于容置弹性件7的槽位，弹性件7优选为钢质弹簧，也可以为其他具备反复压缩与反弹性能的弹性元件。

进一步地，限位销4包括粗部41和细部42，粗部41的半径大于细部42的半径，粗部41设于细部42的上方并与细部42固连一体，粗部41位于限位销4的顶部并与弹性件7相抵，粗部41能够卡入限位凹槽34内并沿周向限位第一限位部31，细部42能够与顶升机构相抵并被顶升机构顶升。在本实施例中，限位凹槽34以一定的间隔均匀环设于盘状的第一限位部31周缘，限位销4的粗部41则与限位凹槽34对应设置，当粗部41卡入限位凹槽34内时，第一限位部31被周向限位，主螺栓3无法旋转，当粗部41未被卡入限位凹槽34内时，主螺栓3可以旋转，本实用新型的动力电池快换锁止机构通过粗部41和限位凹槽34的结合实现锁止机构锁止后的防松功能，操控方式简单且易于控制。

进一步地，锁止组件1还包括第二限位块61，第二限位块61凸设于第二壳体6内，粗部41在弹性件7的弹力推动下与第二限位块61相抵，第二限位块61通过与粗部41相抵沿轴向限位粗部41，具体地，当顶升机构不与粗部41接触，即粗部41卡入限位凹槽34内时，粗部41在弹性件7的弹性推力作用下与第二限位块61相抵并被第二限位块61沿轴向限位，第一限位部31被粗部41沿周向限位，主螺栓3无法旋转，当顶升机构顶升粗部41，即粗部41未卡入限位凹槽34内时，粗部41也受弹性件7的弹性推力作用，但由于其被顶升，其不卡入第一限位部31上的限位凹槽34，也不与第二限位块61相抵，主螺栓3可以旋转。

进一步地，车端固定件2还包括横向固定面22和纵向固定面23，车端固定件2通过横向固定面22和纵向固定面23分别沿横向和纵向固定于车辆底盘的中央通道和车辆底盘的门槛梁上。

具体地，使用本实用新型的动力电池快换锁止机构对动力电池9进行换电安装之前，需要预先将本实用新型的车端固定件2安装于车辆底盘上，在安装动力电池9时，需执行以下步骤：

换电站机械手将装有本实用新型的锁止机构的动力电池9放置于举升换电平台的举升平台上，举升换电平台将动力电池9举升至安装点；

举升换电平台的顶升机构将所有的限位销4沿第二通道1b向上顶升，限位销4克服弹性件7的弹力脱离限位凹槽34，主螺栓3的第一限位部31解除周向限位，主螺栓3可以在第一通道1a内轴向滑动并周向旋转；

举升换电平台的旋转机构与所有的换电结合部33接合，旋转所有的主螺栓3，使主螺栓3与车端固定件2螺接固定并达到预设扭矩，主螺栓3不再能够轴向滑动；

举升换电平台的顶升机构释放所有限位销4，限位销4在弹性件7的弹力作用下沿第二通道1b被推回，重新卡入限位凹槽34内，对第一限位部31进行周向限位，主螺栓3不再能够周向旋转，此时动力电池9换电安装完成，移除举升换电平台。

类似的，在使用本实用新型的动力电池快换锁止机构对动力电池9进行动力电池9的拆卸时，需执行以下步骤：

举升换电平台的举升平台托住动力电池9，同时举升换电平台的顶升机构将所有的限位销4沿第二通道1b向上顶升，限位销4克服弹性件7的弹力脱离限位凹槽34，主螺栓3的第一限位部31解除周向限位，主螺栓3可以在第一通道1a内周向旋转；

举升换电平台的旋转机构与所有的换电结合部33接合，旋转所有的主螺栓3，使主螺栓3与车端固定件2分离；

举升换电平台的顶升机构释放所有限位销4，限位销4在弹性件7的弹力作用下沿第二通道1b被推回；

举升平台向下移动，动力电池9与车辆底盘分离，此时动力电池9拆卸完成。

综上，本实用新型的动力电池快换锁止机构通过能够相对滑动的主螺栓和限位销快速高效且安全地实现了电池包的快换功能，同时还通过限位销与第一限位部上的限位凹槽实现了主螺栓周向的限位，使其具备防松功能，为锁止机构的限位能力提供多重保障，降低了单个限位结构失效导致的电池包的换电功能故障的风险。本实用新型结构简单、安全可靠，减少了部件间的花键组合，简化了加工工艺，从部件种类和制造成本两个维度降低了产品成本。

以上，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种动力电池快换锁止机构，其特征在于：包括锁止组件(1)和车端固定件(2)，所述锁止组件(1)安装于动力电池(9)上，所述车端固定件(2)固定于车辆底盘，所述锁止组件(1)包括主螺栓(3)和限位销(4)，举升换电平台通过控制所述主螺栓(3)和所述限位销(4)的相对轴向滑动和周向旋转，控制所述锁止组件(1)与所述车端固定件(2)的结合或分离，以实现所述动力电池(9)的安装与拆卸。

2.根据权利要求1所述的动力电池快换锁止机构，其特征在于：所述锁止组件(1)还包括第一壳体(5)和第二壳体(6)，所述第一壳体(5)套设于所述第二壳体(6)外并与所述第二壳体(6)固连，所述主螺栓(3)穿设于所述第一壳体(5)和所述第二壳体(6)围成的第一通道(1a)内且能够沿所述第一通道(1a)的轴向上下滑动，所述主螺栓(3)的一端穿过所述第一壳体(5)并与所述车端固定件(2)上的螺栓孔(21)螺接固定，所述主螺栓(3)的另一端穿过所述第二壳体(6)并与所述举升换电平台接合。

3.根据权利要求2所述的动力电池快换锁止机构，其特征在于：所述主螺栓(3)包括第一限位部(31)、车身结合部(32)和换电结合部(33)，所述第一限位部(31)为由所述主螺栓(3)的中部沿所述主螺栓(3)的周向向外凸伸形成的盘状平台，所述第一限位部(31)的周向上设有多个沿所述第一限位部(31)的周向向内凹陷形成的限位凹槽(34)，所述车身结合部(32)为设于所述主螺栓(3)的一端的螺纹结构，所述主螺栓(3)通过所述车身结合部(32)与所述车端固定件(2)上的螺栓孔(21)螺接，所述主螺栓(3)通过所述换电结合部(33)与所述举升换电平台接合。

4.根据权利要求3所述的动力电池快换锁止机构，其特征在于：所述第一壳体(5)内凸设有第一限位块(51)，所述第一限位块(51)的底部通过与所述第一限位部(31)相抵沿轴向限位所述主螺栓(3)，所述第一限位块(51)与所述第一壳体(5)或所述第二壳体(6)的其中任一的内壁围成与所述第一通道(1a)同向的第二通道(1b)。

5.根据权利要求4所述的动力电池快换锁止机构，其特征在于：所述锁止组件(1)还包括弹性件(7)，所述限位销(4)容置于所述第二通道(1b)内，所述弹性件(7)容置于所述限位销(4)和所述第一壳体(5)之间的所述第二通道(1b)内，所述限位销(4)的一端与所述弹性件(7)相抵，所述限位销(4)的另一端穿过所述第二壳体(6)。

6.根据权利要求5所述的动力电池快换锁止机构，其特征在于：所述限位销(4)包括粗部(41)和细部(42)，所述粗部(41)的半径大于所述细部(42)的半径，所述粗部(41)设于所述细部(42)的上方并与所述细部(42)固连一体，所述粗部(41)位于所述限位销(4)的顶部并与所述弹性件(7)相抵，所述粗部(41)能够卡入所述限位凹槽(34)内并沿周向限位所述第一限位部(31)。

7.根据权利要求6所述的动力电池快换锁止机构，其特征在于：所述第二壳体(6)包括第二限位块(61)，所述第二限位块(61)凸设于所述第二壳体(6)内，所述粗部(41)在所述弹性件(7)的弹力推动下与所述第二限位块(61)相抵，所述第二限位块(61)通过与所述粗部(41)相抵沿轴向限位所述粗部(41)。

8.根据权利要求7所述的动力电池快换锁止机构，其特征在于：所述第一壳体(5)包括第一通孔(52)和第一固定板(53)，所述第一通孔(52)开设于所述第一壳体(5)的顶部并与所述第一通道(1a)连通，所述主螺栓(3)穿过所述第一通孔(52)并能够在所述第一通孔(52)内上下滑动，所述第一固定板(53)由所述第一壳体(5)的外壁沿所述第一壳体(5)的周向向外延展形成，所述第一固定板(53)固定于所述第一壳体(5)底部，所述第一壳体(5)通过所述第一固定板(53)与所述动力电池(9)装配连接。

9.根据权利要求8所述的动力电池快换锁止机构，其特征在于：所述第二壳体(6)还包括开设于其底部的第二通孔(62)和第三通孔(63)，所述主螺栓(3)穿过所述第二通孔(62)并能够在所述第二通孔(62)内上下滑动，所述细部(42)穿过所述第三通孔(63)并能够在所述第三通孔(63)内上下滑动。

10.根据权利要求1所述的动力电池快换锁止机构，其特征在于：所述车端固定件(2)还包括横向固定面(22)和纵向固定面(23)，所述车端固定件(2)通过所述横向固定面(22)和所述纵向固定面(23)分别沿横向和纵向固定于车辆底盘的中央通道和车辆底盘的门槛梁上。

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