CN108501901A - 一种动力电池箱快换系统及汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动力电池箱快换系统及汽车，该动力电池箱快换系统包括：固定安装在车身底板纵梁上的多个连接板，所述连接板上设有第二接口，多个所述第二接口之间并接；固定在所述连接板上的多个独立夹紧单元，所述独立夹紧单元上开设有锥销孔；固定在动力电池箱上的多个连接锥销，通过所述连接锥销与所述锥销孔配合，使动力电池箱与车身底板纵梁固定或解锁。本发明的实施例，多个独立夹紧单元与动力电池箱上的多个连接锥销配合，完成动力电池箱与电动汽车底盘间的快速导向、定位、锁紧及固定功能，定位精度较高，解锁、锁紧以及换电方便快捷；接口易标准化、系列化，整个动力电池箱重量直接悬挂于纵梁上，未形成任何悬置，固定刚度较好。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种动力电池箱快换系统及汽车。
背景技术
纯电动汽车目前由于动力电池续航能力较短、充电时间较长，加上大规模充电资源匮乏，占用空间较大等因素，过去很长时间内严重制约了纯电动汽车的快速发展。换电模式的纯电动汽车虽从理论上可以解决现有纯电动汽车存在的以上使用问题，但前提是必须可靠解决动力电池与汽车的机械、电气快速更换和连接密封问题，在快换系统设计上必须有益于企业内、企业间各车型的标准化、系列化，易于实现互换性，才能推动换电模式纯电动汽车的大量运用。
现有的底盘换电模式的纯电动汽车其动力电池箱快速更换结构设计都依靠固定在汽车底盘纵梁上的专用框形快换支架内侧壁和滑轨与动力电池箱两外侧内侧块和导向柱，实现动力电池箱在汽车底盘上X、Y、Z向导向、定位、锁紧、固定及电气连接等功能，最终实现动力电池箱的快速拆卸、更换。但是由于动力电池箱体大小和汽车底盘空间及纵梁位置尺寸等众多因素，使得快换系统结构难以形成标准化以实现动力电池箱兼容互换，且框型快换支架系钢板冲压焊接而成，刚性较低，受载后定位精度较低，影响机械、电气连接可靠性及密封性，由于动力电池箱采用水平导向、锁紧及固定，水平插接行程较大，占用汽车底盘X向空间较大，制约了电动汽车最大电量的配备，从而影响换电模式的纯电动汽车最大续航里程指标。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种动力电池箱快换系统及汽车，解决了换电模式的纯电动汽车上的快换系统刚度差、定位精度低、接口不易标准化、系列化及互换性差的问题。
依据本发明的一个方面，提供了一种动力电池箱快换系统，包括：
固定安装在车身底板纵梁上的多个连接板，所述连接板上设有第二接口，多个所述第二接口之间并接；
固定在所述连接板上的多个独立夹紧单元，所述独立夹紧单元上开设有锥销孔；
固定在动力电池箱上的多个连接锥销，通过所述连接锥销与所述锥销孔配合，使动力电池箱与车身底板纵梁固定或解锁。
可选地，所述独立夹紧单元包括气动解锁结构，所述气动解锁结构包括：
与所述连接锥销卡接的夹紧锲块；
与所述夹紧锲块连接的夹紧旋块；
与所述夹紧旋块连接的夹紧活塞。
可选地，所述连接锥销上开设有环形固定槽，所述夹紧锲块的一端与所述环形固定槽卡接。
可选地，所述独立夹紧单元上设有用于解锁压缩空气的第一接口；
所述独立夹紧单元内部设有第一气道，所述气动解锁结构通过所述第一气道与所述第一接口连通。
可选地，所述独立夹紧单元还包括：弹簧锁紧结构；
所述弹簧锁紧结构与所述夹紧活塞连接。
可选地，所述夹紧锲块上设有凸起的固定部，所述夹紧旋块上设有与所述固定部相配合的环形凹槽。
可选地，所述独立夹紧单元还包括：设置在所述气动解锁结构上方的盖板。
可选地，所述连接板内部设有与所述第一接口连通的第二气道；
所述第二气道与设置在所述连接板上的第二接口连通。
可选地，多个所述第二接口之间通过铝合金气管并接成一终端接口，所述终端接口通过快换接头固定在汽车底板上。
依据本发明的另一个方面，提供了一种汽车，包括上述的动力电池箱快换系统。
本发明的实施例的有益效果是：
上述方案中，通过多个独立夹紧单元与动力电池箱上的多个连接锥销配合，完成了动力电池箱与电动汽车底盘间的快速导向、定位、锁紧、固定及解锁功能，结构简单，定位精度较高，快换系统接口易于标准化、系列化，便于动力电池箱兼容互换，且解锁、锁紧及换电方便快捷，安全可靠；各独立夹紧单元通过连接板固定在车身底板纵梁上，整个动力电池箱重量直接悬挂于纵梁上，未形成任何悬置，动力电池箱固定刚度较好。
附图说明
图1表示本发明实施例中的动力电池箱快换系统的剖面图。
其中图中：1、连接板，2、独立夹紧单元，3、连接锥销；
11、第二接口，21、夹紧锲块，22、夹紧旋块，23、夹紧活塞，24、盖板。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示，本发明的实施例提供了一种动力电池箱快换系统，包括：
固定安装在车身底板纵梁上的多个连接板1，所述连接板1上设有第二接口11，多个所述第二接口11之间并接；
固定在所述连接板1上的多个独立夹紧单元2，所述独立夹紧单元2上开设有锥销孔；
固定在动力电池箱上的多个连接锥销3，通过所述连接锥销3与所述锥销孔配合，使动力电池箱与车身底板纵梁固定或解锁。
该实施例中，动力电池箱快换系统作为换电模式纯电动汽车的动力电池箱快速更换结构，由多个独立夹紧单元2与若干连接锥销3配合，使动力电池箱固定在车身底板纵梁上。其中，所述独立夹紧单元2不仅具备导向、锁紧和承载功能，还能够完成动力电池箱在车身底板上的定位。所述独立夹紧单元2通过多个螺栓与所述连接板1固定，所述连接板1预先定位焊接在电动汽车车身底板纵梁上，各个连接板1上均设有第二接口11，多个所述第二接口11之间并接，所述独立夹紧单元2配备了压缩空气快速解锁功能，各个独立夹紧单元2的气动解锁管路并成一路端口，在换电站更换动力电池箱时，只需将换电站压缩空气系统接入上述端口，即可在5秒内快速解锁各独立夹紧单元2的夹紧功能，从而快速拆卸、更换动力电池箱。
其中，按照动力电池系统现状，按A级车动力电池箱重量600kg考虑，结合独立夹紧单元2的承载能力，该动力电池箱快换系统需采用至少四个独立夹紧单元2就可以保证动力电池箱承载的安全可靠性。优选地，考虑动力电池箱体承载均匀，采用至少十个独立夹紧单元2为妥。
该快换系统采用若干独立夹紧单元组合来完成动力电池箱与电动汽车底盘间的导向、定位、锁紧、固定及解锁功能，设计上摒弃了现有快换系统中承担动力电池箱导向、定位、锁紧及解锁关键任务的框形快换支架，系统结构简单，制造成本较低，独立夹紧单元技术成熟可靠，机械锁紧、固定安全可靠；利用连接锥销与锥销孔配合，完成动力电池箱与汽车底盘间的导向、定位，系统定位精度明显提高；整个动力电池箱重量直接悬挂于车身底板纵梁上，未形成任何悬置，动力电池箱固定刚度较好。
具体地，所述独立夹紧单元2包括气动解锁结构，所述气动解锁结构包括：与所述连接锥销3卡接的夹紧锲块21；与所述夹紧锲块21连接的夹紧旋块22；与所述夹紧旋块22连接的夹紧活塞23。所述夹紧锲块21上设有凸起的固定部，所述夹紧旋块22上设有与所述固定部相配合的环形凹槽。
具体地，所述独立夹紧单元2还包括：弹簧锁紧结构；所述弹簧锁紧结构与所述夹紧活塞23连接。
该实施例中，每个所述独立夹紧单元2内均设有气动解锁结构，并配有锁紧到位信号接口，当拆卸、更换动力电池箱时，独立夹紧单元夹紧状态依靠弹簧锁紧结构锁紧连接锥销，通入规定的压缩空气后，能实现动力电池箱快速从汽车底盘上解锁拆卸，机械锁紧固定效果安全可靠，动力解锁方便快捷。
其中，所述独立夹紧单元2上设有用于解锁压缩空气的第一接口；所述独立夹紧单元2内部设有第一气道，所述气动解锁结构通过所述第一气道与所述第一接口连通。
所述连接板1内部设有与所述第一接口连通的第二气道；所述第二气道与设置在所述连接板1上的第二接口11连通。多个所述第二接口11之间通过铝合金气管并接成一终端接口，所述终端接口通过快换接头固定在汽车底板上。
该实施例中，各个独立夹紧单元2的第一接口与连接板1上相应的第二气道连通，并在连接板1上形成第二接口11，各个第二接口11间可以使用约10mm外径的铝合金气管并接，形成一个终端接口，该终端接口使用快换接头固定在汽车底板一侧。
在电动汽车需更换动力电池箱时，电动汽车进入换电站规定位置，专用换电托架慢慢进入汽车底盘下部，预先托住动力电池箱体，然后换电站压缩空气系统通过软管及快换接口与上述的终端接口相接，压缩空气通过第二气道和第一气道迅速进入各独立夹紧单元2内，推动所述夹紧活塞23克服弹簧压力移动，进而带动所述夹紧旋块22转动，并推动所述夹紧锲块21径向外移，从而解除所述夹紧锲块21对所述连接锥销3的锁紧，此后换电托架慢慢垂直下降，由于本身重量作用，动力电池箱与各连接锥销3一起相应从快换系统的各独立夹紧单元2的锥销孔中脱落，实现了动力电池箱与电动汽车底盘间的分离。
换电托架卸下已耗电池箱后，换上满电的动力电池箱，重新进入汽车底板下部，初步定位后，慢慢垂直抬起，依靠锥销孔与连接锥销3的锥形导向，各连接锥销3可以慢慢进入锥销孔中，此时，各独立夹紧单元2处于解锁状态，动力电池箱各连接锥销3可以顺利进入至锥销孔最终位置，并使动力电池箱体安装面压紧各独立夹紧单元2的端面，此后换电站压缩空气系统卸荷，各独立夹紧单元2中的夹紧活塞23在压缩弹簧的推动下，反向推动夹紧旋块22转动，进而推动夹紧锲块21径向内移，锁紧连接锥销3，此时各独立夹紧单元2发出到位信号，整车控制系统收到到位信号后，确认快换系统已安全可靠锁紧整个动力电池箱体，通知换电托架撤离汽车底板，并卸下压缩空气快换接口，从而完成动力电池箱与电动汽车底盘间的快速分离、更换、安装及锁紧固定。
其中，在每个独立夹紧单元2内，可以包含多个夹紧活塞23和夹紧锲块21，优选地，每个所述独立夹紧单元2分别沿周向布置三个夹紧活塞23、一个夹紧旋块22以及三个夹紧锲块21。
该动力电池箱快换系统由于设计上仅依靠若干独立夹紧单元2和若干连接锥销3的插接，实现动力电池箱与汽车底盘的快速更换、固定，因此只要使各车型其快速更换系统的独立夹紧单元2规格大小、安装位置标准化，就可方便地解决各车型动力电池箱的通用更换、连接问题，便于企业内和企业间各车型动力电池箱的兼容统一，便于制定统一的行业标准实现动力电池箱互换，有助于解决换电模式的纯电动汽车这一最大推广使用障碍，使换电模式的纯电动汽车的独特优势得以发挥，进一步提高电动汽车的使用经济性。
本发明的上述实施例中，所述连接锥销3上开设有环形固定槽，所述夹紧锲块21的一端与所述环形固定槽卡接。在各独立夹紧单元2处于解锁状态时，所述夹紧锲块21远离所述环形固定槽，所述连接锥销3从所述锥销孔脱落。在各独立夹紧单元2处于锁紧状态时，所述夹紧锲块21的一端与所述环形固定槽卡接，使动力电池箱体通过连接锥销3与汽车底板固定。
此种设计使动力电池箱不需要设置框形快换支架就能实现与汽车底盘的快速导向、定位、锁紧、固定及解锁更换，动力电池箱体空间设计不受原框形快换支架尺寸限制，仅需保证连接锥销3大小、位置与独立夹紧单元2的锥销孔大小、位置相配就可，底盘空间利用率大为增加。仅依靠连接锥销3和独立夹紧单元2中的锥销孔定位，结构简单，独立夹紧单元2定位精度很高，连接锥销3机械锁紧，安全可靠，故整个快换系统定位精度较高，且制造成本较低。独立夹紧单元2与连接锥销3大小、数量、位置等参数在不影响动力电池箱空间基础上易于实现标准化、系列化，以实现各车型动力电池箱通用互换，有益于促进换电模式的纯电动汽车的大规模推广使用。
本发明的上述实施例中，所述独立夹紧单元2还包括：设置在所述气动解锁结构上方的盖板24。
上述方案中，各独立夹紧单元2通过螺栓和连接板1对称固定在汽车底板两侧的纵梁上，动力电池箱体两侧仅需配置若干连接锥销3，就能完成整个动力电池箱与汽车底盘的导向、定位、锁紧、固定及解锁，因此快换动力电池箱体设计受限较少，可充分利用汽车底盘空间，增大动力电池箱的可载电量。动力电池箱更换时采取垂直导向、锁紧及固定，因此动力电池箱与整车电气连接可采取垂直插入式连接器插接，电动汽车底盘有足够的Z向空间，不但可保证动力电池箱电气连接可靠性，又不占用汽车底盘下面宝贵的X向空间，不影响电动汽车最大电量的配备，保证了换电模式的纯电动汽车较高的续航里程。
本发明的实施例还提供了一种汽车，包括上述的动力电池箱快换系统。
本发明的该实施例，通过多个独立夹紧单元与动力电池箱上的多个连接锥销配合，完成了动力电池箱与电动汽车底盘间的快速导向、定位、锁紧、固定及解锁功能，结构简单，定位精度较高，且解锁、锁紧以及换电方便快捷，安全可靠；各独立夹紧单元通过连接板固定在车身底板纵梁上，整个动力电池箱重量直接悬挂于纵梁上，未形成任何悬置，动力电池箱固定刚度较好。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种动力电池箱快换系统，其特征在于，包括：
固定安装在车身底板纵梁上的多个连接板(1)，所述连接板(1)上设有第二接口(11)，多个所述第二接口(11)之间并接；
固定在所述连接板(1)上的多个独立夹紧单元(2)，所述独立夹紧单元(2)上开设有锥销孔；
固定在动力电池箱上的多个连接锥销(3)，通过所述连接锥销(3)与所述锥销孔配合，使动力电池箱与车身底板纵梁固定或解锁。
2.根据权利要求1所述的动力电池箱快换系统，其特征在于，所述独立夹紧单元(2)包括气动解锁结构，所述气动解锁结构包括：
与所述连接锥销(3)卡接的夹紧锲块(21)；
与所述夹紧锲块(21)连接的夹紧旋块(22)；
与所述夹紧旋块(22)连接的夹紧活塞(23)。
3.根据权利要求2所述的动力电池箱快换系统，其特征在于，所述连接锥销(3)上开设有环形固定槽，所述夹紧锲块(21)的一端与所述环形固定槽卡接。
4.根据权利要求2所述的动力电池箱快换系统，其特征在于，所述独立夹紧单元(2)上设有用于解锁压缩空气的第一接口；
所述独立夹紧单元(2)内部设有第一气道，所述气动解锁结构通过所述第一气道与所述第一接口连通。
5.根据权利要求2所述的动力电池箱快换系统，其特征在于，所述独立夹紧单元(2)还包括：弹簧锁紧结构；
所述弹簧锁紧结构与所述夹紧活塞(23)连接。
6.根据权利要求2所述的动力电池箱快换系统，其特征在于，所述夹紧锲块(21)上设有凸起的固定部，所述夹紧旋块(22)上设有与所述固定部相配合的环形凹槽。
7.根据权利要求2所述的动力电池箱快换系统，其特征在于，所述独立夹紧单元(2)还包括：设置在所述气动解锁结构上方的盖板(24)。
8.根据权利要求4所述的动力电池箱快换系统，其特征在于，所述连接板(1)内部设有与所述第一接口连通的第二气道；
所述第二气道与设置在所述连接板(1)上的第二接口(11)连通。
9.根据权利要求1所述的动力电池箱快换系统，其特征在于，多个所述第二接口(11)之间通过铝合金气管并接成一终端接口，所述终端接口通过快换接头固定在汽车底板上。
10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的动力电池箱快换系统。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180907 |