CN107444540B - 电动车辆 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及电动车辆。该电动车辆设置有如下结构，其用于可拆卸地保持电池且使得车辆能够被用手提起的，非常简单且方便。电动车辆的电池外壳包括上延伸部分(80F、80G)，该上延伸部分(80F、80G)包括上构件(80G)，该上构件(80G)被构造为被手抓握用于提起车辆，并且所述上延伸部分(80F、80G)限定抓握空间(112)，该抓握空间(112)用于在电池外壳中所容纳的电池的上表面与上构件之间容纳手，并且栓锁结构(102、106、120)设置在电池的上部与电池外壳的相对部之间，该栓锁结构包括位于抓握空间内的操作构件(104)。

Description

电动车辆
技术领域
本发明涉及一种电动车辆，具体地，涉及一种诸如设置有可拆卸电池的个人通勤车辆(personal mobility vehicle)这样的小型电动车辆。
背景技术
在诸如具有倒摆控制(inverted pendulum control)的电动车辆这样的个人通勤车辆中，已知提供了这样一种电池外壳，该电池外壳在车辆主体框架的后部中具有开口的上端和后端，并且盖枢转到电池外壳的上端，以选择性地闭合电池外壳的开口上端。从电池外壳的底壁突出的突起与电池的底端中形成的对应凹部啮合，在盖中形成的锁爪选择性地与在电池的上端中形成的栓锁凹部啮合，使得电池可以通过啮合电池的上端和底端而保持在电池外壳中。例如，参见JP2013-237334A。
在已知的用于电动车辆的电池安装结构中，固定附接到车辆主体的托架设置有定位凹部和啮合凹部，并且电池设置有支撑销，该支撑销被构造为安坐于定位凹部中。电池还设置有啮合突起，该啮合突起被构造为随着电池绕安坐于定位凹部中的支撑销旋转，而被啮合凹部啮合。参见JP2000-142551A。
在JP2013-237334A中公开的现有技术中，要求电池外壳与使电池保持结构复杂的枢转盖嵌合。
在JP2000-142551A中公开的现有技术的情况下，电池的下部可以以非常简单的方式被支撑，但要求栓锁结构以针对车辆可能受到的振动和撞击的稳定方式而紧固电池的上部。
在个人通勤领域中，除了用于以可拆卸方式内部容纳电池的电池外壳之外，车辆经常设置有用于提起车辆的把手(handle)或手柄(grisp)，用于搬运和其他目的。
发明内容
本发明的主要目的是，提供一种电动车辆，该电动车辆设置有如下结构，其用于可拆卸地保持电池，且使得车辆能够用手提起，非常简单且方便。
本发明的第二个目的是，提供一种电动车辆，该电动车辆设置有如下结构，其组合用于提起车辆的手柄和用于以非常紧凑的方式可拆卸地保持电池的电池外壳。
为了实现这些目的，本发明提供了一种电动车辆，该电动车辆包括：车辆主体框架12；轮14，该轮14被所述车辆主体框架支撑；电动马达60，该电动马达60，用于驱动所述轮；以及电源单元26，该电源单元26用于向所述电动马达供给电力。所述电源单元包括：电池外壳80，该电池外壳80设置在所述车辆主体框架的后部中，并且具有面朝后的开口；和电池82，该电池82被构造为可拆卸地放置在所述电池外壳中。其中，所述电池外壳包括上延伸部分80F、80G，该上延伸部分80F、80G包括上构件80G，该上构件80G被构造为被手抓握用于提起所述车辆，并且所述上延伸部分80F、80G限定抓握空间112，该抓握空间112用于在所述电池外壳中所容纳的所述电池的上表面与所述上构件之间容纳所述手，并且栓锁结构102、106、120设置在所述电池的上部与所述电池外壳的相对部之间，所述栓锁结构包括位于所述抓握空间内的操作构件104。
由于该布置，用于提起车辆的结构和用于接入电池的结构可以组合到紧凑单元中。
车辆可以由倒摆车辆组成。
在本发明的优选实施方式中，所述操作构件包括：操作臂，该操作臂具有由所述电池外壳枢转地支撑的基端和向前延伸的自由端，并且所述操作构件被构造为通过被向下按压而释放所述栓锁结构。
为了使操作构件由用户操作，手必须在手的手掌面朝下的状态下，插入到抓握空间中。另一方面，为了通过将手插入到抓握空间中来提起所述车辆，手的手掌必须面朝上。因此，当提起所述车辆时，可以防止所述操作构件的无意操作。
优选地，所述操作臂向下倾斜地向前延伸。
在该布置中，要求所述操作臂在向后方向上移动，使得当手在手的手掌面朝上的状态下插入到抓握空间中时，最有效地防止操作所述操作臂。
所述上延伸部分可以包括：一对侧壁，和在侧壁之间延伸的上壁，所述上构件由所述上壁组成。然而，所述上构件还可以由棒状物或适合于由手保持以便提起车辆的任意其他构件组成。
在本发明的特别优选的实施方式中，所述车辆被构造为放置在向前倾斜的停放位置，并且所述电池外壳包括：底壁，当所述车辆在工作中时，该底壁大致水平地延伸；以及倾斜壁，该倾斜壁从所述底壁的后边缘向下倾斜地延伸，所述倾斜壁以当所述车辆在所述停放位置中时所述倾斜壁大致水平地延伸这样的方式而形成角度。
所述倾斜壁设置一表面，用于当所述车辆放置在向前倾斜的停放位置中时，以稳定方式放置所述电池。虽然电池比较重，但倾斜壁的存在允许最省力地安装和去除电池。
在本发明的特别优选的实施方式中，所述电池设置有一对横向突起，所述一对横向突起位于电池的侧表面的下前部中，并且所述电池外壳的各个相对侧壁设置有导槽，该导槽用于引导电池绕横向轴线的旋转运动以及电池从和到电池放置在倾斜壁上的状态的垂直运动(vertical motion)。
根据该实施方式，由于所述横向突起与所述导槽之间的协作，所述电池能够正确地位于所述倾斜壁上，并且当在所述车辆位于所述停放位置中的情况下，将所述电池安装到所述电池外壳中时，不费力地向前倾斜到完全容纳位置中。由于所述横向突起与所述导槽之间的协作，当从所述电池外壳去除所述电池时，所述电池可以在所述倾斜壁上从所述完全容纳位置上升到直立位置中，然后被再次向上提起。
为了方便地提起和携带所述电池，所述电池可以在所述电池上部中设置有抓握把手。
附图说明
图1是具体实施本发明的倒摆车辆的立体图；
图2是倒摆车辆部分截面的侧视图；
图3是类似于图2的视图，示出了在停放位置中的倒摆车辆；
图4是倒摆车辆的电池外壳的上部的部分截面图；以及
图5是用于倒摆车辆的电池的立体图。
具体实施方式
以下参照附图来描述本发明的优选实施方式。
所例示的电动车辆由倒摆车辆10组成。以下公开中所提到的方向将基于倒摆车辆10的骑车人或占用人的视点。
如图1至图3所示，倒摆车辆10包括：车辆主体框架12，包括主轮14的推进单元16，包括尾轮18的尾轮单元20，用于驱动推进单元16的驱动单元22，用于控制驱动单元22和尾轮单元20的控制单元24，用于向控制单元24、驱动单元22和尾轮单元20供给电力的电源单元26，以及覆盖推进单元16的外部的外盖28。
车辆主体框架12包括：一对垂直延伸的侧柱30，其位于车辆主体框架12的各侧上；以及横梁(图中未示出)，其在两个侧柱30之间横向延伸。侧柱30的上端以鞍座32的高度可以在调节螺钉34的辅助下调节这样的方式来支撑鞍座32。
脚踏板38经由安装托架36而附接到各个侧柱30的下端。各个脚踏板38的底侧与可缩回支架40嵌合，当如图3所示被展开为在向前倾斜位置(停放位置)中支撑倒摆车辆10时，可缩回支架40向下延伸。
推进单元16位于两个侧柱30之间，并且包括：支撑轴50，其在两个安装托架36之间横向延伸；一对驱动盘52，它们以单独可旋转的方式被支撑轴50可旋转地支撑；以及一对从动皮带轮54(用于齿形带)，它们以同轴方式附接到各个驱动盘52。
各个驱动盘52具有截锥形，其锥形端面向内，并且多个金属驱动辊(图中未示出的自由辊)以规则的间隔角可旋转地被支撑在驱动盘52的锥形外周面上。驱动辊的旋转中心线与驱动盘的旋转中心线是偏斜(skewed)关系，并且驱动辊以相对于纵向和垂直延伸通过车辆主体框架12的中心平面的对称方式，沿着两个驱动盘52的周边布置。
主轮14包括：金属环形构件56；和多个从动辊(自由辊)58，它们被环形构件56可旋转地支撑，以便能够绕环形构件56的正切线旋转。各个从动辊58随着主轮14绕其旋转中心线旋转而接触路面，并且设置有由橡胶制成的外层，用于改善牵引。主轮14以从动辊和驱动辊彼此啮合的方式而插在驱动盘52之间。
对于用于驱动主轮14的机构的细节，可以参考JP 2014-234035A(US 9,511,656B2)。
驱动单元22包括一对电动马达60和一对驱动皮带轮62，用于被各个电动马达60致动的齿形带(cogged belt)，并且环形齿形带64在各个驱动皮带轮62和所关联的从动皮带轮54周围穿过，使得两个驱动盘52可以被各个电动马达650单独驱动。
尾轮单元20的尾轮18附接到尾轮臂的后端，尾轮臂具有枢转连接到支撑轴50的前端(基端)。尾轮18由全向轮组成，该全向轮包括盘轮72和多个自由辊74，所述多个自由辊74附接到盘轮72的周边，以便可在其各个旋转中心线周围旋转。尾轮18在重力下接触路面，并且当需要车辆10的偏航移动时，被安装在尾轮臂70上的电动马达76可旋转地致动。尾轮18如图1所示被外盖78覆盖。
控制单元24包括：主轮PDU(图中未示出)；尾轮PDU(图中未示出)；DC-DC转换器(图中未示出)；和陀螺传感器(图中未示出)，并且通过除了对于主轮14的行驶控制和使用尾轮18的转弯控制之外，还考虑到车辆主体框架12的倾斜角度和坐在鞍座32上的骑车人的重心的移动，控制单元24执行倒摆控制。
倒摆控制将车辆主体框架12维持在直立姿势，使得车辆10能够在维持如图1和图2所示的直立姿势的同时停止和行驶。
电源单元26包括：电池外壳80，其附接到车辆主体框架12的后部；和电池(电池组)82，其可拆卸地安装在电池外壳80中。
电池82包括：大致矩形的外护套84，其在密封条件下含有电池单元(二次电池单元)；和上框架94，其一体地形成在外护套84的上部中。外护套84和上框架94可以由模制塑料材料制成。外护套84的前端一体地设置有前突起86，该前突起86从外护套的不同的平坦前壁突出。前突起86的突出端限定平坦的平面，该平坦的平面在向前方向上稍稍倾斜，并且设置有用于容纳用于电力的母连接器90的中心凹部88。
如下文将讨论的，前突起86的上壁86A和下壁86B限定以外护套84的下前部为中心的弧形面(部分圆柱形面)。
横向突起92一体地形成在外护套83的各个侧壁84B的前部和下部中。横向突起92垂直伸长，并且横向突起92的底端形成为：具有沿横向延伸的中心的半圆柱形底面92A。
上框架94包括：一对侧壁94A，它们连续连接到外护套83的各个侧壁84B；和后壁94B，其连续连接到外护套83的后壁84C(参见图1)，使得在外护套83的顶部上限定具有开口的上端和前端的上凹部96。
上框架94的上前部一体地设置有把手棒(handle bar)95，其在两侧侧壁94A之间的上凹部96的上部中横向延伸。把手棒95被构造为由手保持以便搬运电池82。
如图4所示，支撑轴98在两侧壁94A之间的上凹部96的上后部中横向延伸。由塑料材料制成的电池侧栓锁构件100被支撑轴98枢转支撑。电池侧栓锁构件100包括：一对啮合爪102A，它们位于电池侧栓锁构件100的各侧上，并且指向上；和操作臂104，其具有在两个爪102A之间延伸的矩形板的形状。扭力卷簧106绕在支撑轴98周围，并且在一端被上框架94的后壁94B啮合，而在另一端被电池侧栓锁构件100啮合，使得电池侧栓锁构件100在向上方向(图4中的顺时针方向)上偏置。电池外壳80设置有：外壳侧栓锁构件120，其固定附接到电池外壳80，并且被构造为当电池82容纳在电池外壳80中时，啮合电池侧栓锁构件100的啮合爪102A。当啮合爪102通过相对于扭力卷簧106的弹簧力被手动按压操作臂104而在向下方向上(图4中的逆时针方向)枢转时，电池侧栓锁构件100的啮合爪102A从外壳侧栓锁构件120释放，使得如下文将描述的，电池82可以从电池外壳80去除。
如图4所示，操作臂104倾斜，使得操作臂104的自由端(前端)低于其基端。因此，当操作操作臂104时，要求操作臂104的自由端在向下和向后方向上移动。
电池外壳80由模制塑料构件制成，并且设置有：底壁80A，当车辆10在直立姿势时，底壁80A大致水平延伸，和倾斜壁80B，其从底壁80A的后边缘向后延伸。倾斜壁80B被构造为，使得当车辆10在规定的向前倾斜位置(停放位置)时，倾斜壁80B大致水平延伸。电池外壳80还包括：一对侧壁80C，它们从底壁80A和倾斜壁80B的各个侧边缘直立延伸；前壁80D，其将侧壁80C的前边缘和底壁80A彼此连接；和上壁80E，其连接侧壁80C的上边缘和前壁80D。由此，电池外壳80被形成为具有开口后端的通常矩形箱，并且内部限定电池室107。
当电池82容纳在电池室107中时，电池外壳80的侧壁80C与电池82的外护套83的各个侧壁84B和94A具有小间隙地相对，并且电池的外护套83的前壁84A紧靠电池外壳80的前壁80D。
电池外壳80的前壁80D设置有前凹部109，其向前凹进，以便与电池82的前突起86互补。更具体地，前凹部109由对应于前突起86的上壁86A和下壁86B的弧形上壁108A和弧形下壁108B来限定。用于从电池82导电并向电池82中导电的、与前突起86的母连接器90协作的公连接器110设置在前凹部109的前壁108C中。
电池外壳80进一步设置有：上壁延伸部分80G，其经由直立壁80F连接到上壁80E的后边缘。上壁延伸部分80G和直立壁80F的侧边缘连续连接到电池外壳80的各个侧壁80C的上边缘。因此，在电池82的上端(外护套83的上框架94)与上壁延伸部分80G之间限定具有开口后端的空间。该空间在以下公开中称为抓握空间(gripping space)112。
抓握空间112可以用于提起车辆10。用户的手可以在手的手掌面朝上的状态下插入到抓握空间112的后开口中，以抓握(或钩住)上壁80E，以提起车辆10，例如，用于将车辆10从一个地点搬运到另一个地点。
外壳侧栓锁构件120由电池外壳80的上壁80E的后端部中成型插入的金属钩构件制成。
电池外壳80的各个侧壁80C的下前部一体地设置有电池支撑部114，电池支撑部114限定在向上和向后方向上延伸并且具有开口后端的导槽116。具体地，导槽116的下表面限定线性平面，线性平面朝向其前部向下倾斜。导槽116的倾斜角度被确定为使得当车辆在向前倾斜的停放位置中时，导槽116垂直延伸。导槽116的后端具有的尺寸稍大于电池外护套84的对应横向突起92的宽度(前后尺寸)，但明显小于电池外护套84的对应横向突起92的长度(垂直尺寸)。增大导槽116的下前端，并且导槽116的下前端具有比电池外护套84的对应横向突起92的长度(垂直尺寸)稍大的垂直尺寸。
通常，当将电池82安装到电池外壳80中时，车辆10的倒摆控制被终止，并且车辆10被放入到向前倾斜的位置(停放位置)中，支架40被展开并与地面啮合。
因此，当电池82即将嵌合到电池室107中，各个横向突起92被对应的导槽116啮合时，电池82被垂直地向下引导到倾斜壁80B上。在车辆10的向前倾斜位置(停放位置)中，倾斜壁80B被放置在横向位置中，并且电池可以以稳定方式放置在倾斜壁80B中。一旦各个横向突起92到达对应导槽116的底(前)端，就允许电池82在向前方向上倾斜，或变为直立姿势(相对于车辆主体框架12)，使得电池82完全容纳在电池室107中。
更具体地，各个横向突起92的底面92A紧靠对应导槽116的底面116B。通过推动电池82的上部，电池82可以绕横向突起92的底面92A与对应导槽116的底面116B之间的接触点向前倾斜。从而，电池82完全容纳在电池室107中。同时，电池外壳80侧上的公连接器110完全嵌合到电池82侧上的母连接器90中。
而且，啮合爪102A被外壳侧栓锁构件120啮合。此时，横向突起92被容纳在导槽116的下端中，使得电池82在其上端和下端处被正向保持在电池室107中。
当将电池82从电池外壳80去除时，车辆10的倒摆控制被终止，并且车辆10放入到向前倾斜的位置(停放位置)中，支架40被展开并与地面啮合。
用户(骑车人)然后在手的手掌面向下的状态下，将手插入到抓握空间112的后开口中。通过向下和/或向后按压操作臂104，啮合爪102A从外壳侧栓锁构件120脱离。通过向后拉动电池82的上部，可以使电池82在横向突起92的底面92A与对应导槽116的底面116B之间的接触点周围向后倾斜。由此，电池82直立放置在倾斜壁80B上，而不管车辆10的向前倾斜状态。
此时，导槽116垂直延伸，使得可以向上拉动电池82。因此，使得用户能够抓握把手棒95，并且最省力地上拉电池82。
根据所例示的实施方式，电池82在安装电池82和去除电池82时，可以临时放置在倾斜壁上。因此，即使电池82比较重，但用户也能够最省力地安装和去除电池。而且，操作臂104正常地隐藏在抓握空间112内，使得能够避免操作臂104的无意操作。
当用手提起车辆10时，在手的手掌面朝上的状态下，手从后方向插在抓握空间112中。因此，可以避免操作臂104的无意操作。
由此，根据所例示的实施方式，使得能够提起车辆10的布置和用于接入电池82的布置被组合在有限空间中，从而改进车辆的外观，并且可以使所需组件的数量最小。而且，即使抓握空间112用于提起车辆10和接入电池82的两个目的，也能够避免啮合爪102A的无意释放。
虽然已经从其优选实施方式的角度描述本发明，但对于本领域技术人员而言明显的是，在不偏离本发明的精神的情况下各种改变和修改是可能的。例如，本发明还可应用于电动自行车和其他小型车辆。

Claims (8)

1.一种电动车辆，该电动车辆包括：
车辆主体框架；
轮，该轮被所述车辆主体框架支撑；
电动马达，该电动马达用于驱动所述轮；以及
电源单元，该电源单元用于向所述电动马达供给电力，所述电源单元包括：
电池外壳，该电池外壳设置在所述车辆主体框架的后部中，并且具有面朝后的开口，以及
电池，该电池被构造为可拆卸地放置在所述电池外壳中，
其中，所述电池外壳包括上延伸部分，该上延伸部分包括上构件，
该电动车辆的特征在于，
该上构件被构造为被手抓握用于提起所述车辆，所述上延伸部分限定抓握空间，该抓握空间用于在所述电池外壳中所容纳的所述电池的上表面与所述上构件之间容纳所述手，并且
栓锁结构设置在所述电池的上部与所述电池外壳的相对部之间，所述栓锁结构包括位于所述抓握空间内的操作构件。
2.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，所述车辆由倒摆车辆组成。
3.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，所述操作构件包括操作臂，该操作臂具有由所述电池外壳枢转地支撑的基端和向前延伸的自由端，并且所述操作构件被构造为通过被向下按压而释放所述栓锁结构。
4.根据权利要求3所述的电动车辆，其中，所述操作臂向下倾斜地向前延伸。
5.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，所述上延伸部分包括一对侧壁和在所述侧壁之间延伸的上壁，所述上构件由所述上壁组成。
6.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，所述车辆被构造为放置在向前倾斜的停放位置中，并且
所述电池外壳包括：底壁，当所述车辆在工作中时，该底壁大致水平地延伸；以及倾斜壁，该倾斜壁从所述底壁的后边缘向下倾斜地延伸，所述倾斜壁以当所述车辆在所述停放位置中时所述倾斜壁大致水平地延伸这样的方式而形成角度。
7.根据权利要求6所述的电动车辆，其中，所述电池设置有一对横向突起，所述一对横向突起位于所述电池的侧表面的下前部中，并且所述电池外壳的各个相对侧壁设置有导槽，该导槽用于引导所述电池绕横向轴线的旋转运动以及所述电池从所述电池放置在所述倾斜壁上的状态的向上运动。
8.根据权利要求7所述的电动车辆，其中，所述电池在所述电池的上部中设置有抓握把手。
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