CN106627083B - 快速加解锁套件 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电动汽车换电领域，具体提供一种快速加解锁套件。本发明旨在解决在现有技术中电动汽车动力电池的锁止机构零件较多、结构复杂、占用空间大并因此增加了电动汽车单车成本的问题，本发明的快速加解锁套件包括：可滑动连接到电动汽车车身上的第一滑块和第二滑块、固定连接到动力电池外壳上的限位套、驱动第一滑块和第二滑块相互靠近的第一弹簧和第二弹簧、沿轴向能够穿过限位套与第一滑块和第二滑块的螺栓体以及驱动螺栓体脱离车身的第三弹簧。进一步，螺栓体上设置有凸轮，通过旋转该凸轮能够迫使第一滑块和第二滑块相互远离，进而在第三弹簧的作用下能够使螺栓体脱离电动汽车。所以本发明的快速加解锁套件结构简单、操作方便。

Description

快速加解锁套件
技术领域
本发明属于电动汽车换电领域，具体提供一种快速加解锁套件。
背景技术
在能源和环境压力日趋增大的背景下，新能源汽车由于其具有的环保和节能的优点，已经成为汽车工业的主要研究方向之一。以电动汽车为例，对车载电源补电方式主要包括充电和换电两种类型。与充电式补电相比较，换电式补电由于采用整块电池更换的方式实现补电，因此具有更换时间短、便于自动化操作和对车载电源的使用寿命周期影响较小的优点，成为行业研究的热点技术之一。
由于与换电式补电类型相对应的电动汽车的底盘换电式结构的动力电池的重量通常较大，因此需要多个锁止机构对其进行锁定和解锁，目前通常采用一套自动化解锁设备同时对多个锁止机构进行锁定的解锁操作，例如对每个锁止机构配置有伺服电机驱动的扭矩扳手。但是，由于锁止机构往往由多个零件构成，存在结构复杂、占用空间大的缺陷，而且无形中也增加了电动汽车的单车成本。
相应地，本领域需要一种新的电动汽车动力电池锁止机构来解决上述问题。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决在现有技术中电动汽车动力电池的锁止机构零件较多、结构复杂、占用空间大并因此增加了电动汽车单车成本的问题，本发明提供了一种快速加解锁套件，该快速加解锁套件包括：螺栓体，所述螺栓体设置于动力电池，并且所述螺栓体能够沿轴向相对于所述动力电池移动；滑块组，其包括多个滑块，所述多个滑块分别以可滑动的方式连接到所述目标装置上，并且所述多个滑块能够通过该滑动形成允许所述螺栓体移动的导向孔。
在上述快速加解锁套件的优选技术方案中，所述螺栓体沿径向向外延伸有凸缘结构，并且通过旋转所述螺栓体能够带动所述凸缘结构同步旋转，该同步旋转能够迫使所述多个滑块以使所述导向孔的孔径增大的方式滑动。
在上述快速加解锁套件的优选技术方案中，所述凸缘结构为凸轮。
在上述快速加解锁套件的优选技术方案中，所述滑块组包括相对设置的第一滑块和第二滑块，在安装好的状态下，所述螺栓体在径向上容纳于所述第一滑块和第二滑块形成的导向孔内，并且所述螺栓体的螺帽在轴向上抵靠至所述第一滑块和所述第二滑块；之后通过旋转所述螺栓体，使所述第一滑块和第二滑块以远离彼此的方式滑动，进而使所述螺帽能够在所述导向孔内移动。
在上述快速加解锁套件的优选技术方案中，所述滑块沿滑动方向具有腔体，并且所述滑块还设置有复位组件，该复位组件包括：导向柱，其固定于目标装置，并且所述导向柱能够伸入/退出所述腔体；第一复位弹簧，其设置于所述导向柱和所述腔体之间。
在上述快速加解锁套件的优选技术方案中，所述套件还包括限位部，该限位部包括：套管，其套设于所述螺栓体的外侧；限位套，其设置于所述动力电池的外壳；第二复位弹簧，其设置于所述套管和所述限位套之间。
在上述快速加解锁套件的优选技术方案中，所述限位套的一端设置有限位槽，在安装好的状态下，所述螺栓体的凸缘结构坐落于所述限位槽，用于防止所述螺栓体转动。
在上述快速加解锁套件的优选技术方案中，所述螺栓体还连接有紧固螺母，所述螺栓体通过所述紧固螺母与所述动力电池的外壳相连接。
在上述快速加解锁套件的优选技术方案中，所述动力电池的外壳上设置有锁紧壳，在安装好的状态下，所述紧固螺母沿轴向抵靠至所述锁紧壳。
在上述快速加解锁套件的优选技术方案中，所述锁紧壳还连接有密封盖，在安装好的状态下，所述紧固螺母处于所述锁紧壳和所述密封盖形成的密封腔体中。
本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，通过在目标装置(如电动汽车车身)上设置彼此临近且能够相对滑动的第一滑块和第二滑块，并通过第一复位弹簧使第一滑块和第二滑块相互抵靠，进一步，在第一滑块和第二滑块之间形成有导向孔。更进一步，在通过紧固螺母与动力电池的外壳相连接的螺栓体上设置有螺帽、凸轮和套管，在动力电池的外壳上设置限位套，并且在限位套和套设于螺栓体上的套管之间设置有第二复位弹簧。再进一步，螺帽能够穿过导向孔，并因此能够在第二复位弹簧的作用下抵靠至第一滑块和第二滑块；通过将凸轮顶入第一滑块和第二滑块之间并旋转螺栓体时，能够使第一滑块和第二滑块相互远离，进而螺栓体在第二复位弹簧的作用下脱离车身。
因此，本发明的快速加解锁套件不仅结构更加简单、操作更加方便，而且也降低了制作和维护成本。
附图说明
图1是本发明的快速加解锁套件的效果图；
图2是本发明的快速加解锁套件的第一剖视图；
图3是本发明的快速加解锁套件的剖视面垂直于图2中第一剖视图的第二剖视图；
图4是本发明的快速加解锁套件的螺栓体的效果示意图；
图5是本发明的快速加解锁套件的锁紧壳的剖视图；
图6是本发明的快速加解锁套件的密封盖的效果示意图；
图7是本发明的快速加解锁套件加锁时螺栓体和第一滑块、第二滑块初步接触的示意图；
图8是本发明的快速加解锁套件加锁时第一滑块和第二滑块被螺栓体的螺帽打开状态的示意图；
图9是本发明的快速加解锁套件加锁后螺栓体被第一滑块和第二滑块锁定时的状态图；
图10是本发明的快速加解锁套件解锁时螺栓体的凸轮旋转90°的动作示意图；
图11是本发明的快速加解锁套件解锁时第一滑块和第二滑块被螺栓体的凸轮打开状态的示意图；
图12是本发明的快速加解锁套件解锁时第一滑块和第二滑块被螺栓体的螺帽打开状态的示意图；
图13是本发明的快速加解锁套件解锁完成后螺栓体的凸轮旋转90°复位时的动作示意图。
附图标记列表：
1、车身；2、支架；201、车身支架；202、电池支架；3、第一滑块；4、第二滑块；5、第一弹簧；6、第二弹簧；7、第一导向柱；8、第二导向柱；9、导向孔；10、卡槽；11、外壳；12、螺栓体；121、螺帽；122、凸轮；123、驱动结构；13、套管；14、限位套；141、限位槽；15、第三弹簧；16、锁紧壳；161、通孔；162、唇形结构；163、齿形槽；17、紧固螺母；18、密封盖；181、卡子；182、齿形结构；183、内六边形孔。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非用于限制本发明的保护范围。例如，虽然说明书是以电动汽车底盘式安装的动力电池为例来对本发明的快速加解锁套件进行说明的。具体而言，通过采用本发明的快速加解锁套件将动力电池相对于电动汽车的电池仓的装卸。但是很明显本发明的快速加解锁套件至少还可以应用于与电动汽车的电池仓具有等同结构的场景。如，在充换电站内，用于放置从电动汽车换下的亏电电池并对其进行补电作业的储能单元，具有与电池仓相同的用于实现动力电池装卸的连接结构。并且，本领域技术人员可以根据需要对加解锁套件作出调整，以便适应具体的应用场合。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至3所示，本发明的快速加解锁套件主要用于将动力电池安装到电动汽车上。该快速加解锁套件主要包括：可滑动安装到车身1上的滑块组和设置在动力电池外壳11上的螺栓体12。其中，滑块组通过支架2可滑动地连接到车身1上，具体地，支架2包括车身支架201和电池支架202，车身支架201通过螺栓与车身1固定连接，电池支架202通过螺栓与车身支架201固定连接。本发明技术人员能够理解的是，本发明的快速加解锁套件除了用于将动力电池安装到电动汽车的车身1上外，还可以用于将动力电池安装到其他的目标装置上，例如在以换电的方式直接对电动汽车进行补电的充换电站内，用于存储并对亏电电池进行补电的储能单元具有与加解锁套件对应的连接动力电池的结构。
如图3所示，左右两侧的电池支架202上分别连接有第一复位组件和第二复位组件。其中，第一复位组件包括第一弹簧5和第一导向柱7，第二复位组件包括第二弹簧6和第二导向柱8。滑块组包括与第一导向柱7和第二导向柱8分别对应的第一滑块3和第二滑块4，并且第一滑块3的左侧设置有第一空腔(图中未标示)，第二滑块4的右侧设置有第二空腔(图中未标示)。其中，第一空腔和第二空腔为权利要求书中所述的腔体。进一步，第一弹簧5设置在第一滑块3和第一导向柱7之间。具体地，第一弹簧5套在第一导向柱7上，第一弹簧5的右侧容纳于第一空腔内，且第一弹簧5的右端抵靠至第一空腔的台阶面上，第一弹簧5的左端抵靠至左侧的电池支架202。第二弹簧6设置在第二滑块4和第二导向柱8之间。具体地，第二弹簧6套在第二导向柱8上，第二弹簧6的左侧容纳于第二空腔内，且第二弹簧6的左端抵靠至第二空腔的台阶面上，第二弹簧6的右端抵靠至右侧的电池支架202。其中，第一弹簧5和第二弹簧6是权利要求说中所述的第一复位弹簧。更进一步，在图3中，第一滑块3和第二滑块4构成有导向孔9和卡槽10，其中卡槽10的截面形状优选地为椭圆形(图中未示出)。本领域技术人员能够 理解的是，滑块组不仅限于第一滑块3和第二滑块4两个，其数量可根据需要进行适当调整，例如一个、三个。
如图4所示，螺栓体12的顶部设置有螺帽121，螺栓体12的中间部分设置有凸轮122，螺栓体12的底部设置有驱动结构123。优选地，螺帽121设置有导向结构(图中未标示)，以便螺帽121通过该导向结构能够顺利地进入导向孔9。如在本发明的优选实施方案中，螺帽121具有锥形导向结构，或者本领域技术人员也可以根据需要将螺帽121设置成其他形式的导向结构，只要该导向结构能够引导螺帽121顺利进入导向孔9即可。
进一步，如图2至图4所示，凸轮122能够与卡槽10相互匹配，并且当凸轮旋转90°时，能够迫使第一滑块3和第二滑块4相互远离。驱动结构123用于连接驱动装置(图中未示出)，进而由驱动装置驱动螺栓体12旋转。本领域技术人员能够理解的是，驱动结构123可以是等六边形柱体、正方形柱体、椭圆形柱体、内六角形孔等与驱动装置能够相匹配的形状。在本发明的优选实施方案中，螺帽121、凸轮122和驱动结构123一体成型于螺栓体12，或者本领域技术人员也可根据需要将螺帽121、凸轮122和/或驱动结构123与螺栓体12分体设置，然后通过螺纹连接到一起。
继续参阅图2和图3，本发明的快速加解锁套件还包括设置在动力电池的外壳11上的限位部，该限位部具体包括：套管13、限位套14、第三弹簧15(权利要求书中所述的第二复位弹簧)、锁紧壳16、紧固螺母17和密封盖18。其中，套管13与螺栓体12通过螺纹固定连接。限位套14与外壳11固定连接(例如焊接、过盈配合连接等)，并且限位套14的顶端设置有限位槽141，该限位槽141能够与凸轮122相匹配，当凸轮122置于限位槽141内时，限位槽141能够限制螺栓体12的转动。锁紧壳16与外壳11固定连接(例如焊接、螺栓连接、螺纹连接等)。第三弹簧15套在套管13上，并且第三弹簧15的下端与套管13的凸缘(图中未标示)相抵靠，第三弹簧15的上端与限位套14的下端相抵靠。紧固螺母17与螺栓体12通过螺纹固定连接，进一步，在图2所示的锁紧状态下，紧固螺母17的上表面与锁紧壳16相抵触，优选地，可以在两者的接触面上分别设置防滑纹，用以防止动力电池因振动而导致螺栓体12和紧固螺母17之间松动。
如图5所示，锁紧壳16上设置有通孔161、唇型结构162和齿形槽163。其中，通孔161能够允许螺栓体12穿过，唇型结构162和齿形槽163能够使锁紧壳16与密封盖18相匹配连接。
如图2、图3和图6所示，密封盖18上设置有卡子181、齿形结构182和内六边形孔183。在密封盖18与锁紧壳16组装好的状态下，卡子181能够与唇形结构162相匹配连接，用于防止密封盖18脱落；齿形结构182与齿形槽163相匹配，主要用于防止密封盖18相对于锁紧壳16转动。内六边形孔183与紧固螺母17相匹配，主要用于防止密封盖18相对于紧固螺母17的转动，并且内六边形孔183的边缘处设置有导向结构(图中未标示)，该导向结构用于使紧固螺母17能够顺利地进入密封盖18内。本领域技术人员能够理解的是，密封盖18和锁紧壳16匹配连接时能够形成一个密封腔体(图中未示出)，用于将紧固螺母17与外界隔绝，能够有效地防止污染物(如灰尘、泥浆)粘附到螺栓体12和紧固螺母17上，并且通过密封盖18与紧固螺母17以及锁紧壳16之间的配合，能够限定紧固螺母17绕其轴线方向转动，防止电动汽车在行驶过程中因道路颠簸而导致动力电池与电动汽车之间的连接松动，进而导致电路接触不良和对动力电池造成损伤。
进一步，如图3所示，密封盖18的下端设置有螺纹孔184，密封盖18通过该螺纹孔184能够与换电站的驱动装置(如换电枪)相连接，进而驱动装置能够将密封盖18从锁紧壳16中拔出。
下面结合图7至图13对本发明的快速加解锁套件的工作原理以及工作流程进行详细说明。其中，图7至图9为将动力电池安装到电动汽车的过程，图10至图13为将动力电池从电动汽车上拆卸的过程。
如图7所示，需要将动力电池安装到电动汽车上时，首先可以由换电站的换电机器人将动力电池与电动汽车上动力电池的安装位对准，然后再将动力电池缓慢举起，直至如图7中的螺栓体12的螺帽121与第一滑块3和第二滑块4相接触，即螺帽121与导向孔9的下边缘相接触。
如图8所示，随着动力电池被进一步举升，螺帽121进入导向孔9内并因此迫使第一滑块3和第二滑块4沿相反的方向向外运动。
如图9所示，随着动力电池被进一步举升，螺帽121穿过导向孔9，之后，分离的第一滑块3和第二滑块4在第一弹簧5和第二弹簧 6的作用下相互靠近，直至第一滑块3和第二滑块4的内端沿径向分别抵靠至螺栓体12。进一步，由于限位套14固定于电池的外壳11，因此在第三弹簧15的作用下，套管与螺栓体12向下一起运动，直至螺帽121的下表面抵靠至第一滑块3和第二滑块4的上表面，进而通过驱动装置(如换电枪、伺服电机驱动的扭矩扳手)将紧固螺母17拧紧，以及将密封盖18安装到锁紧壳16上。至此，本发明的快速加解锁套件即完成了将动力电池锁定到电动汽车上的动作。
如图10所示，需要将动力电池从电动汽车上拆卸时，首先取下密封盖18，并将紧固螺母17拧动使其向下移动一端距离(例如5mm)，然后由驱动装置克服第三弹簧15的弹力，将螺栓体12向上举升一端距离(例如3mm)使螺帽121脱离与第一滑块3和第二滑块4的接触，同时使凸轮122进入卡槽10。
如图11所示，由驱动装置驱动螺栓体12转动90°，此时凸轮122沿第一滑块3和第二滑块4的滑动方向的直径变长，迫使第一滑块3和第二滑块4相互远离，并因此使得导向孔9的开口度变大，进而螺帽121能够顺利地穿过导向孔9。
如图12所示，随着动力电池向下移动，在第三弹簧15的作用下，螺栓体12向下移动。需要说明的是，应当满足L1≤L2的条件，优选地，满足L1＜L2的条件，以便使得螺帽121在凸轮122脱离卡槽10之前就已经进入到导向孔9内。其中，L1为螺帽121的下表面与凸轮122上表面之间的距离，L2为滑块3、4上、下两表面之间的距离。除此之外，本领域技术人员也可以根据需要在滑块(3、4)和电池支架202之间设置阻尼机构，用以降低第一弹簧5和第二弹簧6推动第一滑块3和第二滑块4滑动时的速度，进而使得螺帽121在凸轮122脱离卡槽10之前就已经进入到导向孔9内。
如图13所示，当螺帽121脱离导向孔9后，驱动装置驱动螺栓体12再次转动90°，从而使得凸轮122在第三弹簧15的作用下卡入限位槽141中，防止螺栓体12转动，以便下次将动力电池安装到电动汽车上。至此，本发明的快速加解锁套件即完成了将动力电池从电动汽车上拆卸的动作，即动力电池完全脱离了电动汽车。
本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选实施方案中，通过由第一弹簧5预紧的第一滑块3、由第二弹簧6预紧的第二滑块4对螺栓体12的螺帽121进行锁定。通过将螺栓体12上的凸轮122旋转90°迫使第一滑块3和第二滑块4相互背离进行解锁。通过螺栓体12与紧固螺母17之间的配合、紧固螺母17与密封盖18之间的配合、密封盖18与锁紧壳16之间的配合以及凸轮122与限位槽141之间的配合，使得动力电池锁定到电动汽车上时，螺栓体12和紧固螺母17之间不会发生相对转动，进而保证了本发明的快速加解锁套件在将动力电池锁定到电动汽车上时的可靠性。
因此，本发明的快速加解锁套件不仅加解锁性能可靠，而且结构简单、操作方便、制作成本较低。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种快速加解锁套件，用于实现动力电池相对于目标装置的装卸，其特征在于，所述快速加解锁套件包括：
螺栓体，其设置于动力电池，并且所述螺栓体能够沿轴向相对于所述动力电池移动；
滑块组，其包括多个滑块，所述多个滑块分别以可滑动的方式连接到所述目标装置，并且所述多个滑块能够通过该滑动形成允许所述螺栓体移动的导向孔；
其中，所述螺栓体沿径向向外延伸有凸缘结构，并且通过旋转所述螺栓体能够带动所述凸缘结构同步旋转，该同步旋转能够迫使所述多个滑块以使所述导向孔的孔径增大的方式滑动。
2.根据权利要求1所述的快速加解锁套件，其特征在于，所述凸缘结构为凸轮。
3.根据权利要求2所述的快速加解锁套件，其特征在于，所述滑块组包括相对设置的第一滑块和第二滑块，
在安装好的状态下，所述螺栓体在径向上容纳于所述第一滑块和第二滑块形成的导向孔内，并且所述螺栓体的螺帽在轴向上抵靠至所述第一滑块和所述第二滑块；
之后通过旋转所述螺栓体，使所述第一滑块和第二滑块以远离彼此的方式滑动，进而使所述螺帽能够在所述导向孔内移动。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的快速加解锁套件，其特征在于，所述滑块沿滑动方向具有腔体，并且所述滑块还设置有复位组件，该复位组件包括：
导向柱，其固定于目标装置，并且所述导向柱能够伸入/退出所述腔体；
第一复位弹簧，其设置于所述导向柱和所述腔体之间。
5.根据权利要求4所述的快速加解锁套件，其特征在于，所述套件还包括限位部，该限位部包括：
套管，其套设于所述螺栓体的外侧；
限位套，其设置于所述动力电池的外壳；
第二复位弹簧，其设置于所述套管和所述限位套之间。
6.根据权利要求5所述的快速加解锁套件，其特征在于，所述限位套的一端设置有限位槽，
在安装好的状态下，所述螺栓体的凸缘结构坐落于所述限位槽，用于防止所述螺栓体转动。
7.根据权利要求6所述的快速加解锁套件，其特征在于，所述螺栓体还连接有紧固螺母，所述螺栓体通过所述紧固螺母与所述动力电池的外壳相连接。
8.根据权利要求7所述的快速加解锁套件，其特征在于，所述动力电池的外壳上设置有锁紧壳，
在安装好的状态下，所述紧固螺母沿轴向抵靠至所述锁紧壳。
9.根据权利要求8所述的快速加解锁套件，其特征在于，所述锁紧壳还连接有密封盖，
在安装好的状态下，所述紧固螺母处于所述锁紧壳和所述密封盖形成的密封腔体中。
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