CN105206769A - 电动车的电池及电池仓 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种电动车的电池及电池仓，电池仓位于电动车内，电池安装于电池仓内，电池与电池仓通过榫头与榫窝配合，电池与电池仓的其中之一具有榫头，其中另一具有榫窝，榫头置于榫窝中并锁定，电池被锁定于电池仓中。本发明的电动车的电池与电池仓能够实现便捷的锁定与解锁，更换方便，锁定时连接可靠，能够满足电动车的充换电需求。

Description

电动车的电池及电池仓

技术领域

本发明涉及电动车领域，更具体地说，涉及电动车的电池及电池仓。

背景技术

无论对于传统内燃机车辆还是电动车而言，续航能力，即加满一箱油或满充一次电的续驶历程都是用户关注的关键指标。目前汽油车加满一箱油能行驶350～500km得到了普遍认同，因此对于电动车而言，用户自然也希望具备相似的续驶历程指标，即充一次电，至少可满负荷行驶350km。按照1度电行驶5km的驱动效率，电动车电池需要能够容纳70～100度电。对于70～100度电容量的电池来说，如果采用慢充的模式，例如7小时充满，那么有效充电功率要达到10kW。传统的居住小区电网和功率分配无法满足这样的慢充充电功率需求。而对于时间更短，功率更大的快充，例如50kW以上的快充功率需求则居住小区的电网功率更加无法满足。

此外，对于居民小区中如果按照每台车配一个充电桩的模式，那么每一个充电桩都只是间歇工作，很多时间都处于空闲状态，这会造成明显的资源浪费。并且分散的大功率充电装置也会给电磁环境造成很大的负面影响，但如果一个居民小区中只配备少数几个充电桩，电动车普及后又会导致充电桩资源争用的社会问题。考虑到城市中绝大多数的停车位是露天停车位，在露天场合安装充电桩和进行充电操作，风吹、日晒、雨淋，都会导致安全风险。

总之，电动车的充电问题将对电网建设求、用电安全等提出很高的要求。上述因素都将成为制约电动车普及应用的瓶颈问题。

发明内容

本发明旨在提出一种操作便捷，连接可靠的电池与电池仓的结构。

根据本发明的一实施例，提出一种电动车的电池及电池仓，电池仓位于电动车内，电池安装于电池仓内，电池与电池仓通过榫头与榫窝配合，电池与电池仓的其中之一具有榫头，其中另一具有榫窝，榫头置于榫窝中并锁定，电池被锁定于电池仓中。

在一个实施例中，电池上具有榫头，电池仓上具有榫窝。

电池上具有容纳榫头的容纳槽，榫头连接到驱动电机和蜗杆，驱动电机和蜗杆带动榫头伸出或者缩回容纳槽。榫头上具有凹槽，榫窝上具有台阶结构，台阶结构嵌入凹槽中使得榫头和榫窝锁定。

在一个实施例中，电池上具有机械榫头、电极榫头和通信榫头，电池仓上具有机械榫窝、电极榫窝和通信榫窝。机械榫头放置在机械榫窝中。电极榫头放置在电极榫窝中形成电气通路。通信榫头放置在通信榫窝中形成通信通路。

在一个实施例中，电池上具有机械榫头，电池仓上具有机械榫窝，机械榫头放置在机械榫窝中。电池上具有电能收发器，电池仓上具有电能收发器，电能收发器和电能收发器形成无线的电气通路。电池和电池仓上具有信号收发器，信号收发器形成无线的通信通路。

在一个实施例中，电池上具有榫窝，电池仓上具有榫头。

电池仓上具有容纳榫头的容纳槽，榫头连接到驱动电机和蜗杆，驱动电机和蜗杆带动榫头伸出或者缩回容纳槽。榫头上具有凹槽，榫窝上具有台阶结构，台阶结构嵌入凹槽中使得榫头和榫窝锁定。

在一个实施例中，电池仓上具有机械榫头、电极榫头和通信榫头，电池上具有机械榫窝、电极榫窝和通信榫窝。机械榫头放置在机械榫窝中。电极榫头放置在电极榫窝中形成电气通路。通信榫头放置在通信榫窝中形成通信通路。

在一个实施例中，电池仓上具有机械榫头，电池上具有机械榫窝，机械榫头放置在机械榫窝中。电池上具有电能收发器，电池仓上具有电能收发器，电能收发器和电能收发器形成无线的电气通路。电池和电池仓上具有信号收发器，信号收发器形成无线的通信通路。

在一个实施例中，电池及电池仓的尺寸被标准化，电池及电池仓用于不同型号的电动车，但电池及电池仓的尺寸为一系列的标准尺寸，电池仓的尺寸为电池尺寸的整数倍。在不同车型上电池及电池仓的尺寸一致。

本发明的电动车的电池与电池仓能够实现便捷的锁定与解锁，更换方便，锁定时连接可靠，能够满足电动车的充换电需求。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了根据本发明的一实施例的电动车的电池与电池仓的连接及锁定方式的结构示意图。

图2揭示了根据本发明的另一实施例的电动车的电池与电池仓的连接及锁定方式的结构示意图。

图3揭示了根据本发明的又一实施例的电动车的电池与电池仓的连接及锁定方式的结构示意图。

图4揭示了根据本发明的一实施例的电动车的电池与电池仓进行锁定的示意图。

具体实施方式

要解决能够普及的电动车的充换电问题，一种比较有效的方式是：以一定的密度布置充电站，充电站可以由专用的线路供电以减轻对于电网的影响。充电站连续工作，连续对电池进行充电。而电动车的电池为可更换的形式，在电动车的电池电量用完时，电动车前往充电站更换电池。由此解决了充电站使用效率、电网运行安全性和电池更换便利性的问题。为了提供满足电动车的不同续航能力要求，在电动车中可以配备不通过规格的电池仓，以多种电池组合的方式来满足不同的续航能力要求。相应的，电动车也具备在多个电池之间进行充电、切换、计费等等功能。如果电池被设计为经常更换的，那么就会对电池装卸及更换的便利性提出更高的要求。

图1揭示了根据本发明的第一实施例的电动车的电池与电池仓的连接及锁定方式的结构示意图。如图1所示，电池与电池仓通过榫头和榫窝的方式进行连接以及锁定。电池101上伸出数个榫头。在图示的实施例中，榫头的种类分为三种：用于机械连接和锁定，起到固定作用的机械榫头，包括图示的机械榫头111、113、115和117。起到导电作用的电极榫头，包括图示的电极榫头121和123。起到通信作用的通信榫头，包括图示的通讯榫头131。相应的，在电池仓102上具有数个用于容纳榫头的榫窝。在图示的实施例中，榫窝的种类同样也分为三种：用于容纳机械榫头的机械榫窝，包括图示的机械榫窝112、114、116和118，每一个机械榫窝容纳一个对应的机械榫头。用于容纳电极榫头的电极榫窝，电极榫窝起到插座的作用。在图中，两个电极榫窝122和124分别用于容纳电极榫头121和123。其中，电极榫头121和电极榫窝122是正极，电极榫头123和电极榫窝124是负极。用于容纳通信榫头的通信榫窝，通信榫窝起到通信接口的作用。在图中，通信榫窝132用于容纳通信榫头131，构成通信通路。在图1所示的实施例中，电极榫头和电极榫窝以接触的方式构成电气通路，通信榫头和通信榫窝也以接触的方式构成通信通路。因此，电极榫头和电极榫窝、通信榫头和通信榫窝也起到了一定的机械固定作用。在电池体积较小、重量较轻的情况下，可以不使用单独的机械榫头和机械榫窝，而是由电极榫头/榫窝、通信榫头/榫窝来同时起到导电、通信和机械支撑及锁定的功能。当然，起到机械支撑及锁定的功能的榫头和榫窝会承载较大的重量，对于其连接可靠性会有一定的影响，如果对于电气或者通信通路的可靠性要求较高的应用场合，还是会考虑配置单独的机械榫头/榫窝，而不采用集成功能的方式。此外，如果电池的体积较大，重量较重，则需要更多数量的榫头/榫窝来进行支撑，这时一般都会考虑布置单独的机械榫头/榫窝。

图2揭示了根据本发明的第二实施例的电动车的电池与电池仓的连接及锁定方式的结构示意图。在图2所示的第二实施例中，电气通路以及通信通路的建立采用了无线连接的方式。如图2所示，与图1所示的第一实施例相比较，第二实施例中仅具有机械榫头和榫窝。在图2所示的实施例中，电池101上保留了机械榫头111、113、115和117，电池仓102上也保留了机械榫窝112、114、116和118，每一个机械榫窝容纳一个对应的机械榫头。在第二实施例中，使用无线的电能收发装置建立电气通路，取代了电极榫头/榫窝。在电池101上装备电能收发器141，在电池仓102上装备电能收发器142，由电能收发器142和电能收发器141建立电气通路为电池充电。电池101上的电能收发器141和电池仓102上的电能收发器可以根据需要配置为发送电能或者接收电能。通常其中之一被配置为发送电能、另一被配置为接收电能。在第二实施例中，使用无线的通信收发装置建立通信通路，取代了通信榫头/榫窝。在电池101和电池仓102上分别装备信号收发器151和152，以建立通信通路。

图3揭示了根据本发明的第三实施例的电动车的电池与电池仓的连接及锁定方式的结构示意图。图3所示的第三实施例中可以认为是图1所示的第一实施例的一种变形。在图3所示的实施例中，榫头和榫窝的位置发生了改变，电池仓上具有榫头，而在电池上具有榫窝。如图3所示，电池仓202上伸出数个榫头。与图1所示的第一实施例类似，榫头的种类分为三种：起到固定作用的机械榫头，包括图示的机械榫头211、213、215和217。起到导电作用的电极榫头，包括图示的电极榫头221和223。起到通信作用的通信榫头，包括图示的通讯榫头231。相应的，在电池201上具有数个用于容纳榫头的榫窝。在图示的实施例中，榫窝的种类同样也分为三种：用于容纳机械榫头的机械榫窝，包括图示的机械榫窝212、214、216和218，每一个机械榫窝容纳一个对应的机械榫头。用于容纳电极榫头的电极榫窝，电极榫窝起到插座的作用。在图中，两个电极榫窝222和224分别用于容纳电极榫头221和223。其中，电极榫头221和电极榫窝222是正极，电极榫头223和电极榫窝224是负极。用于容纳通信榫头的通信榫窝，通信榫窝起到通信接口的作用。在图中，通信榫窝232用于容纳通信榫头231，构成通信通路。在图3所示的实施例中，电极榫头和电极榫窝以接触的方式构成电气通路，通信榫头和通信榫窝也以接触的方式构成通信通路。因此，电极榫头和电极榫窝、通信榫头和通信榫窝也起到了一定的机械固定作用。与前述的第一实施例类似的，在电池体积较小、重量较轻的情况下，可以不使用单独的机械榫头和机械榫窝，而是由电极榫头/榫窝、通信榫头/榫窝来同时起到导电、通信和机械支撑及锁定的功能。在电池体积较大，重量较重，或者对于连接的安全性和稳定性要求较高时，会考虑配置单独的机械榫头/榫窝，而不采用集成功能的方式。

虽然没有图示，但本发明也可以提供与图2所示的第二实施例相对应的，电气通路以及通信通路的建立采用无线连接的方式，电池仓上具有机械榫头，而在电池上具有机械榫窝的配置。电池和电池仓上会分别安装电能收发器，电能收发器建立电气通路对电池充电。对于通信通路来说，信号收发器会被安装在电池和电池仓上。结合前述的图1、图2、图3所介绍的实施例，本领域的技术人员能够实现该种配置方式。

图4揭示了根据本发明的一实施例的电动车的电池与电池仓进行锁定的示意图。在图4所示的实施例中，采用的是图1或者图2所示的配置方式，即在电池上具有榫头，在电池仓上具有榫窝。如图4所示，在电池301上安装榫头311的位置具有一个容纳槽313。榫头311能够收缩进入容纳槽313中，或者从容纳槽313中伸出。蜗杆驱动电机315和蜗杆317被用于驱动榫头311伸出或者收缩进入容纳槽313。榫头311上开有一个凹槽319。电池仓302上的榫窝312上具有台阶结构314。另外，在电池仓302上对准蜗杆317的位置开有操作孔316。

电池与电池仓进行锁定的过程如下：电池更换装置501将电池310输送至电池仓302内，定位完毕后蜗杆驱动电机315驱动蜗杆317转动，使得榫头311从容纳槽313中伸出并进入到榫窝312中。此时电池更换装置501会将电池301停留在合适的高度，使得榫窝312中的台阶结构314不会阻挡榫头311。在榫头311进入到榫窝312中后，凹槽319的位置与台阶结构314对齐。电池更换装置501撤走，电池压紧机构502向电池301施加向下的力601，台阶结构314嵌入到榫头311的凹槽319中，榫头311被锁定在榫窝中。

电池与电池仓进行解锁的过程如下：电池压紧机构502向电池301施加的向下的力601撤销，电池更换装置501向电池301施加向上的力602，将电池301向上抬起。使得台阶结构314从榫头311的凹槽319中脱离出来，并且榫头311的底面高于台阶结构314的顶面，此时台阶结构314不会影响榫头311的伸缩。驱动电机315驱动蜗杆317转动，使得榫头311收缩回到容纳槽313中，电池301与电池仓302分离。电池更换装置501携带电池301离开电池仓302。

如果驱动电机315出现故障，无法驱动蜗杆317带动榫头311伸出或者缩回容纳槽313，则可以通过操作孔316直接对蜗杆317进行操作，直接手动操作蜗杆317，使得蜗杆317带动榫头311伸出或者缩回容纳槽313。

虽然图4所示的实施例是以电池上具有榫头，电池仓上具有榫窝的配置方式为例进行说明，但本领域的技术人员能够了解，对于电池仓上具有榫头，电池上具有榫窝的配置方式，图4所示的配置方式依旧是适用的。只需要调整驱动电机、蜗杆、操作孔、台阶结构的位置，既可以实现。比如，容纳槽、驱动电机、蜗杆和操作孔都位于电池仓上，而台阶结构是位于电池的榫窝中。

在实际的应用中，电池及电池仓的尺寸被标准化。所谓标准化是指制定一系列标准尺寸(包括从大至小的数个固定尺寸，对应不同的电池容量)。电池仓尺寸为电池尺寸的整数倍。电池及电池仓用于不同型号的电动车上，但电池及电池仓的尺寸始终为上述一系列的标准尺寸中的一个。这样，无论是什么型号的电动车，在进行充电或者电池更换时都能够使用统一型号的电池或用统一型号的电池积木式拼装在一个电池仓内。电池及电池仓尺寸的标准化对于充电管理也十分有利，标准化的尺寸对应标准化的电池规格，使得充电站在电池准备、仓储及输送方面都能够得到便利。

本发明的电动车的电池与电池仓能够实现便捷的锁定与解锁，更换方便，锁定时连接可靠，能够满足电动车的充换电需求。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (10)

1.一种电动车的电池及电池仓，电池仓位于电动车内，电池安装于电池仓内，其特征在于，电池与电池仓通过榫头与榫窝配合，电池与电池仓的其中之一具有榫头，其中另一具有榫窝，榫头置于榫窝中并锁定，电池被锁定于电池仓中。

2.如权利要求1所述的电动车的电池及电池仓，其特征在于，所述电池上具有榫头，所述电池仓上具有榫窝。

3.如权利要求2所述的电动车的电池及电池仓，其特征在于，

所述电池上具有容纳榫头的容纳槽，榫头连接到驱动电机和蜗杆，驱动电机和蜗杆带动榫头伸出或者缩回所述容纳槽；

所述榫头上具有凹槽，所述榫窝上具有台阶结构，台阶结构嵌入凹槽中使得榫头和榫窝锁定。

4.如权利要求2所述的电动车的电池及电池仓，其特征在于，所述电池上具有机械榫头、电极榫头和通信榫头，所述电池仓上具有机械榫窝、电极榫窝和通信榫窝；

所述机械榫头放置在机械榫窝中；

所述电极榫头放置在电极榫窝中形成电气通路；

所述通信榫头放置在通信榫窝中形成通信通路。

5.如权利要求2所述的电动车的电池及电池仓，其特征在于，所述电池上具有机械榫头，所述电池仓上具有机械榫窝，所述机械榫头放置在机械榫窝中；

所述电池上具有电能收发器，所述电池仓上具有电能收发器，所述电能收发器和电能收发器形成电气通路；

所述电池和电池仓上具有信号收发器，所述信号收发器形成通信通路。

6.如权利要求1所述的电动车的电池及电池仓，其特征在于，所述电池上具有榫窝，所述电池仓上具有榫头。

7.如权利要求6所述的电动车的电池及电池仓，其特征在于，

所述电池仓上具有容纳榫头的容纳槽，榫头连接到驱动电机和蜗杆，驱动电机和蜗杆带动榫头伸出或者缩回所述容纳槽；

所述榫头上具有凹槽，所述榫窝上具有台阶结构，台阶结构嵌入凹槽中使得榫头和榫窝锁定。

8.如权利要求7所述的电动车的电池及电池仓，其特征在于，所述电池仓上具有机械榫头、电极榫头和通信榫头，所述电池上具有机械榫窝、电极榫窝和通信榫窝；

所述机械榫头放置在机械榫窝中；

所述电极榫头放置在电极榫窝中形成电气通路；

所述通信榫头放置在通信榫窝中形成通信通路。

9.如权利要求7所述的电动车的电池及电池仓，其特征在于，所述电池仓上具有机械榫头，所述电池上具有机械榫窝，所述机械榫头放置在机械榫窝中；

所述电池上具有电能收发器，所述电池仓上具有电能收发器，所述电能收发器和电能收发器形成电气通路；

所述电池和电池仓上具有信号收发器，所述信号收发器形成通信通路。

10.如权利要求1-9中任一项所述的电动车的电池及电池仓，其特征在于，所述电池及电池仓用于不同型号的电动车，所述电池及电池仓的尺寸被标准化，电池仓尺寸为电池尺寸的整数倍。