CN101559758B - 一种电动汽车电池的快装快换系统及快装快换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车电池的快装快换系统以及快装快换方法，快装快换系统包括电池包、安装板以及设置在车体上的电池包保护框，安装板的四角各安装有一个吊环，保护框的四个角各安装一个锁体，其包括锁钩、锁钩驱动电机以及传感器，当电池包放置在安装板上与安装板一起被举升到车身下部时，举升上来的安装板上的吊环接触到锁钩的根部，引起锁钩绕其固定轴转动，从而穿过吊环，和电池包形成连接并锁定，将电池包固定在车身地板下。本发明提供的方案切实可靠、简便易行，既能保证电池包的快速更换与安装，又能适用于大多数汽车的布置要求。

Description

一种电动汽车电池的快装快换系统及快装快换方法

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，特别是涉及电动汽车的电池快换快装系统及快装快换方法。

背景技术

电动汽车作为新能源汽车的代表具备经济、清洁等优点，但由于受电池能量的限制，续驶里程较低，从而限制了电动汽车的推广。为了延长电动汽车的续驶里程，可采用更换电池的方法。当电池电量不足时，可到充电站迅速更换一个充满电的电池包，电池更换时间控制在3分钟以内，与燃油汽车加油时间相近，从而既延长了续驶里程，又节省了时间。

并且电动汽车的电池包数量多、体积大、重量足，对电动汽车的性能至关重要，尤其电池的重量和体积严重影响电池的安装和拆卸性能，如果电池包的安装方式过于复杂，将造成生产线和售后维修效率低下，严重影响电动车的产业化，因此急需提出一种电池包的快速安装和拆卸的可靠方案。

目前现有的电池快换方案虽然提出了一些构想，但是结合实际仔细分析还存在不少的问题。例如专利号为CN200520052934.6的方案提出的在电池包下面加滚轮，侧面加手推柄，通过拉动手柄使电池包下面的滚轮在车体内滚动，更换电池时将电池包拉出来，换好后再推进去。该方案的缺陷第一在于汽车上往往没有这么大的空间使得电池包可以灵活的滑动，电动车上的电池组体积大，要实现滚轮滚动安装必须在地板上有不小于两倍电池包长度的平地板空间；该方案的缺陷第二在于电池包只能安装于汽车地板上方，受座椅、备胎等的影响电池安装空间有限；该方案的缺陷第三在于电池包的下方有滚轮，上方有压杆，使得电池包的高度显著增加，导致汽车离地间隙减小，室内布置紧张。因此该方案只能适用于某些特种车型，不能大量推广，尤其在轿车上难以实现。

发明内容

本发明提供一种切实可靠、简便易行的电池快装快换系统方案，既能保证电池包的快速更换与安装，又能适用于大多数汽车的布置要求。

本发明公开了一种电动汽车电池的快装快换系统，包括电池包、安装板以及设置在车体上的电池包保护框，其特征在于：安装板的四角各安装有一个吊环，保护框的四个角各安装一个锁体，其包括锁钩、锁钩驱动电机以及传感器，当电池包放置在安装板上与安装板一起被举升到车身下部时，举升上来的安装板上的吊环接触到锁钩的根部，引起锁钩绕其固定轴转动，从而穿过吊环，和电池包形成连接并锁定，将电池包固定在车身地板下。

进一步，所述驱动电机用于张开和锁紧锁钩，所述传感器采集锁钩的状态信号，当锁钩松开时进行报警。

进一步，四个驱动电机的驱动线束汇总成一个线束插件，当需要拆卸电池包时将插件与电源连接，电池包安装好后将插件拔下。

进一步，保护框的四角各设置有一个卡扣，安装板的四角各设置有一个卡槽，电池包安装好后将卡扣在卡槽里卡紧，防止电池包晃动。

进一步，所述安装板是铝合金板，或者是钣金冲压件。所述保护框可以是铝合金件，通过螺栓安装在车身地板下方的纵梁和横梁上；也可以与车身地板一体冲压成型。

进一步，电池包的电气连接采用撞针方式，电池包的上表面和车身的下表面固定有对接的插件，当电池包被举升托盘举升到车身正下方并定位好后随着举升托盘的抬高两个插件相互对插在一起，完成电气连接。

本发明还公开了一种电动汽车电池包的快装快换方法，其中电池包放置在安装板上，安装在车体上，车体上具有电池包保护框，安装板的四角各安装有一个吊环，保护框的四个角各安装一个锁体，锁体的锁钩穿过吊环，和电池包形成连接并锁定，其特征在于包括如下步骤：

1)、将车辆开到高台上定位；

2)、一个空的举升托盘沿导轨滑到车辆正下方；

3)、举升托盘上升托住电池包；

4)、连接锁钩驱动插件；

5)、发出控制信号驱动解锁机构将锁钩与吊环分开；

6)、举升托盘下降，沿导轨将电池包带走；

7)、拔下锁钩驱动插件；

8)、另一个举升托盘带着新的电池包滑到车辆正下方；

9)、举升托盘将电池包举升起来，吊环接触到锁钩的根部，引起锁钩绕固定轴转动，从而穿过吊环，和电池包形成连接并锁紧；

10)、托盘下降滑走，车辆下高台开走。

附图说明

图1、电池包外形图；

图2、电池包保护框及锁钩示意图；

图3：图2局部放大示意图；

图4、电池包、安装板与吊环示意图；

图5、电池包装好后三个方向示意图；

图6、卡扣示意图；

图7、电气连接方式示意图。

附图标记说明：

1、车身地板；2、电池包；3、保护框；4、锁体；5、安装板；

6、吊环；7、卡扣；8、线束公插件；9、线束母插件；

10、电池包与中通道对应处；11、电池包与油箱对应处；

12、电池包侧面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述。

如图1，针对车身地板1的形状设计电池包2，以便最大限度利用空间。燃油汽车的地板在中通道、油箱等位置隆起以便安放排气管、油箱等零件，而在电动汽车上这些零件都可以取消，因此可以将电池包2的形状设计得与车身完全贴合，从而可以有效利用空间，满足电动汽车对电池容量的要求，增加续驶里程。

如图2、3，从地板下方仰视，电池包保护框3可以是铝合金件，通过螺栓安装在车身地板1下方的纵梁和横梁上，也可以直接将车身地板1冲压成型。保护框3对电池包2起防护作用，防止电池包2受碰撞、挤压等，同时防止水和灰尘进入电池包2。

如图4，在保护框3的四个角各安装一个锁体4，锁体4包含锁钩、锁钩驱动电机、传感器等。锁钩的作用是将安装板5上的吊环6勾起并锁定，驱动电机的作用在于张开和锁紧锁钩，传感器采集锁钩的状态信号，当锁钩松开时进行报警。四个作为驱动电机的步进电机的驱动线束汇总成一个线束插件，当需要拆卸电池包2时将插件与电源连接，电池包2安装好后将插件拔下。

如图5，电池包2安装在一个安装板5上。安装板5除作为电池包2的安装载体承受电池包2的重量之外，还与保护框3一起形成一个封闭空间，防止水和灰尘进入电池包2。

安装板5的四角各安装一个吊环6，安装时举升托盘将电池包2及安装板5一起举升到车身下部，举升上来的安装板5上的吊环6接触到锁钩的根部，引起锁钩绕其固定轴转动，从而穿过吊环6，和电池包2形成连接并锁定，将电池包2固定在车身地板1下。电池包的安装板5可以是铝合金板，也可以是钣金冲压件。

拆卸电池包2时，举升托盘举升到电池包2下方拖住电池，控制系统发出信号松开锁钩，使锁钩与电池包2上的吊环6分离，举升托盘下降将拆下的电池包2带走。

如图5、6，为防止电池包2安装好后有轻微的晃动，可以在保护框3的四角各设置一个卡扣7，在安装板5的四角各设置一个卡槽，电池包2安装好后将卡扣7在卡槽里卡紧，从而杜绝电池包2的晃动。

如图7所示，电池包2的电气连接采用撞针方式。公插件8和母插件9分别固定在电池包2的上表面和车身的下表面，当电池包2被举升托盘举升到车身正下方并定位好后随着举升托盘的抬高两个插件8、9相互对插在一起，从而完成电气的连接。

综上，本发明的电池快装方案的机械连接简单易行，摒弃了螺栓连接等固定方式，可以实现在很短时间内更换电池包2，同时电气连接方式也省时省力，该方案的实施可将电池包2的更换时间控制在3分钟以内。该方案的实施将延长电动汽车的续驶里程，尤其对提高运营车辆的效益具有很大的好处。

本发明所需的场地设施如下：

1、高台：将车辆举升起来以便在下方进行更换电池的操作，该高台可以是桥形的，车辆可以从桥的一端开到桥上定位，更换完电池后再从桥的另一端开下来；

2、导轨：位于高台正下方的地面，电池包2及其托盘可以在导轨上滑动，车辆的X方向与导轨垂直；

3、举升托盘：举升托盘托住安装板5与电池包2总成在导轨上滑动，由电机控制，在车身正下方时举升起来安装电池包2或将拆下的电池包2降下来带走；

4、控制设施：导轨的控制，举升托盘的控制和锁钩驱动电机的控制等。

电池包2更换步骤如下：

1、将车辆开到高台上定位；

2、一个空的举升托盘从导轨上滑到车辆正下方；

3、举升托盘上升托住电池包2；

4、连接锁钩驱动插件；

5、发出控制信号驱动解锁机构将锁钩与吊环6分开；

6、举升托盘下降，沿导轨将电池包2带走；

7、拔下锁钩驱动插件；

8、另一个举升托盘带着新的电池包2滑到车辆正下方；

9、举升托盘将电池包2举升起来，吊环6接触到锁钩的根部，引起锁钩绕固定轴转动，从而穿过吊环6，和电池包2形成连接并锁紧；

10、卡紧卡扣7；

11、托盘下降滑走，车辆下高台开走。

整个过程除去车辆定位时间不超过2分钟。

Claims (10)

1.一种电动汽车电池的快装快换系统，包括电池包、安装板以及设置在车体上的电池包保护框，其特征在于：安装板的四角各安装有一个吊环，电池包保护框的四个角各安装一个锁体，其包括锁钩、锁钩驱动电机以及传感器，当电池包放置在安装板上与安装板一起被举升到车身下部时，举升上来的安装板上的吊环接触到锁钩的根部，引起锁钩绕其固定轴转动，从而穿过吊环，和电池包形成连接并锁定，将电池包固定在车身地板下，所述锁钩驱动电机用于张开和锁紧锁钩，所述传感器采集锁钩的状态信号，当锁钩松开时进行报警。

2.根据权利要求1所述的快装快换系统，其特征在于：四个锁钩驱动电机的驱动线束汇总成一个线束插件，当需要拆卸电池包时将线束插件与电源连接，电池包安装好后将线束插件拔下。

3.根据权利要求2所述的快装快换系统，其特征在于：电池包保护框的四角各设置有一个卡扣，安装板的四角各设置有一个卡槽，电池包安装好后将卡扣在卡槽里卡紧，防止电池包晃动。

4.根据权利要求1-3任一项所述的快装快换系统，其特征在于：所述安装板是钣金冲压件。

5.根据权利要求4所述的快装快换系统，其特征在于：所述安装板是铝合金板。

6.根据权利要求1-3任一项所述的快装快换系统，其特征在于：所述电池包保护框是铝合金件，通过螺栓安装在车身地板下方的纵梁和横梁上。

7.根据权利要求1-3任一项所述的快装快换系统，其特征在于：所述电池包保护框与车身地板一体冲压成型。

8.根据权利要求1-3任一项所述的快装快换系统，其特征在于：电池包的电气连接采用撞针方式，电池包的上表面和车身的下表面固定有对接的插件，当电池包被举升托盘举升到车身正下方并定位好后随着举升托盘的抬高两个插件相互对插在一起，完成电气连接。

9.一种电动汽车电池包的快装快换方法，其中电池包放置在安装板上，安装在车体上，车体上具有电池包保护框，安装板的四角各安装有一个吊环，电池包保护框的四个角各安装一个锁体，锁体的锁钩穿过吊环，和电池包形成连接并锁定，其特征在于包括如下步骤：

1)、将车辆开到高台上定位；

2)、一个空的举升托盘滑到车辆正下方；

3)、举升托盘上升托住电池包；

4)、连接锁钩驱动插件；

5)、发出控制信号驱动解锁机构将锁钩与吊环分开；

6)、举升托盘下降，沿导轨将电池包带走；

7)、拔下锁钩驱动插件；

8)、另一个举升托盘带着新的电池包滑到车辆正下方；

9)、举升托盘将电池包举升起来，吊环接触到锁钩的根部，引起锁钩绕固定轴转动，从而穿过吊环，和电池包形成连接并锁紧；

10)、举升托盘下降滑走，车辆下高台开走。

10.根据权利要求9所述的快装快换方法，其特征在于：电池包保护框的四角各设置有一个卡扣，安装板的四角各设置有一个卡槽，在步骤9)电池包安装好后，将卡扣在卡槽里卡紧，防止电池包晃动。

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