CN108819692A - 多车型电动乘用车动力电池快换锁紧控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多车型电动乘用车动力电池快换锁紧控制系统，包括电池限位单元，电池限位单元包括限位模块和辅助模块；限位模块包括锁块、钩形件和连杆，电池限位单元通过连杆固定设置于汽车底盘的纵向大梁上，连杆为一T形杆件，锁块为一内部设置有贯穿的长孔的金属块；钩形件设置在长孔的一端，钩形件的外表面设置为圆形，钩形件可在长孔的一端转动；连杆与多个钩形件之间通过转轴进行连接，连杆用于同时驱动不同位置的钩形件进行转动；辅助模块包括相互连接的第一弹性元件和限位件，上述结构可将动力电池的电池轴进行限位。本发明解决了确保安装在电动乘用车车体上的动力电池能够安全、方便快速更换的问题。

Description

多车型电动乘用车动力电池快换锁紧控制系统

技术领域

本发明涉及电动乘用车领域，具体涉及一种多车型电动乘用车动力电池快换锁紧控制系统。

背景技术

随着全球能源的紧缺，环境污染问题日趋严重，在环保以及清洁能源概念的大趋势下,由于电动乘用车对环境影响相对传统汽车较小，其发展前景十分广阔。电动乘用车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。其中动力电池是电动乘用车的核心，但对于动力电池的续航能力不足一直是困扰于电动乘用车发展的瓶颈所在。

现在出现了不需要对动力电池进行充电，而只对电动乘用车进行换装充满电力的动力电池的运营方式，这样减少了用户等待动力电池充电的时间，与传统汽车加油时间基本相同，无需改变用户使用汽车的习惯。

在这种模式下，其中动力电池安装在电动乘用车车体上，动力电池的尺寸比较大(长度和宽度一般为几米)而且重量都比较大(可达几百公斤)，由于电动乘用车的动力电池本身具有的特性，那么在对电动乘用车进行换装充满电力的动力电池的过程中既要需要满足方便快速更换的要求，还要满足安全的要求就会十分困难。

因此，如何提供一种新的结构的技术方案，确保安装在电动乘用车车体上的动力电池能够安全、方便快速更换，就成为了当前需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种电动乘用车的多车型车载电池快换的锁紧控制系统，以解决确保安装在电动乘用车车体上的动力电池能够安全、方便快速更换的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种多车型电动乘用车动力电池快换锁紧控制系统，用于电动乘用车与车载动力电池的快速接合，包括电池限位单元，用于对可拆卸式的动力电池进行定位和限位，其中电池限位单元包括限位模块和辅助模块；

限位模块包括锁块、钩形件和连杆，电池限位单元通过连杆固定设置于汽车底盘的纵向大梁上，连杆为一T形杆件，锁块为一内部设置有贯穿的长孔的金属块；钩形件设置在长孔的一端，钩形件的外表面设置为圆形，钩形件可在长孔的一端转动；连杆与多个钩形件之间通过转轴进行连接，连杆用于同时驱动不同位置的钩形件进行转动；

辅助模块包括相互连接的第一弹性元件和限位件，限位件为一设置在T形杆件上的长方体；

在换电过程中，T形杆件被拨动，且T形杆件压紧辅助模块中第一弹性元件后，带动限位模块中钩形件旋转，使动力电池的电池轴进入钩形件的缝隙打开，动力电池的电池轴被推入钩形件内部后，反向拨动限位模块中T形杆件，接着钩形件反向旋转，使动力电池的电池轴离开钩形件的缝隙关闭，将动力电池的电池轴进行限位，完成电动乘用车与车载动力电池的接合。

与现有技术相比，应用本发明，锁紧控制系统作为一个整体，极易实现在车辆底盘的定位和固定，且自身精度可得到较好的保证，使其与相对应的可拆卸式的动力电池间具有可靠的互换性；同时锁紧控制系统结构简单，降低了加工难度，保证了系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的电动乘用车的车载电池与锁紧控制系统接合的结构示意图；

图2为本发明的锁紧控制系统的结构示意图；

图3为本发明的锁紧控制系统中电池限位单元的结构示意图；

图4为本发明的锁块10111的立体图；

图5为本发明的钩形件10112的立体图；

图6为本发明的锁止单元的结构示意图；

图7为本发明的锁止单元的立体图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中，在采用换电模式下，用于换电的动力电池为谱系电池，即其外观尺寸为设定标准规格的尺寸(例如：所有动力电池的宽度相同，其中由于所排列的电池包的数量不同而设置了几个长度的尺寸，由此产生了几个不同规格的动力电池，为不同级别的电动乘用车提供动力)，只有这样才能适用于本发明的加电站对动力电池进行快速更换的操作，其中动力电池核心技术的升级(例如各种新的化学技术或者核聚变技术应用于动力电池)并不对本发明构成影响，本发明的动力电池只是设定了外部形状尺寸的标准规格。

本发明的锁紧控制系统是用于电动乘用车底盘换电模式，解决电动乘用车中动力电池在汽车底盘位置的安装和拆卸问题。锁紧控制系统可根据不同的电动乘用车的底盘和不同外形的动力电池外形，定制与其相配的尺寸规格和安装方式，如外形尺寸，不同的长、宽和高等尺寸进行定制，安装方式可以包括螺接或焊接等。

如图1和图2所示，在本发明中，提供了一种电动乘用车的多车型车载电池快换的锁紧控制系统10，用于电动乘用车与车载动力电池20的快速接合，包括电池限位单元101和一设置在电池限位单元101上的锁止单元102，电池限位单元101用于对可拆卸式的动力电池进行定位和限位；锁止单元102用于电池限位单元101在对动力电池完成限位后，对电池限位单元101进行锁定和止退；

如图3所示，其中电池限位单元101包括限位模块1011和辅助模块1013；限位模块1011包括锁块10111、钩形件10112和连杆10113，电池限位单元101通过连杆固定设置于汽车底盘的纵向大梁上，连杆10113为一T形杆件，锁块10111为一内部设置有贯穿的长孔的金属块；钩形件10112设置在长孔的一端，钩形件10112的外表面设置为圆形，钩形件10112可在长孔的一端转动(即在使用中，钩形件10112设置在锁块10111内，可在锁块内转动)；连杆10113与多个钩形件10112之间通过转轴进行连接，连杆可同时驱动不同位置的钩形件10112进行转动；

辅助模块1013包括相互连接的第一弹性元件和限位件，限位件为一设置在T形杆件上的长方体；(第一弹性元件可以采用弹簧或弹性橡胶等具有弹性力的元件，弹簧可以采用碟形簧等弹簧结构，本发明对此不作任何限定，第一弹性元件在设计时需进行精确计算弹性驱动力，在动力电池可靠固定在车辆的同时，保证人在车辆上的安全。可确保车辆在剧烈撞击后，钩形件时刻将电池轴201离开钩形件的缝隙关闭，保证动力电池不从车辆脱落)

所述限位件的长方体上设置有多个螺纹孔。多个螺纹孔为安装孔，便于安装其他装置。

在换电过程中，T形杆件被拨动，且T形杆件压紧辅助模块1013中第一弹性元件后，带动限位模块1011中钩形件10112旋转，使动力电池的电池轴201进入钩形件10112的缝隙打开，动力电池的电池轴201被推入钩形件10112内部后，反向拨动限位模块1011中T形杆件，接着钩形件10112反向旋转，使动力电池的电池轴201离开钩形件10112的缝隙关闭，将动力电池的电池轴201进行限位，完成电动乘用车与车载动力电池的接合。

所述动力电池20为板状立方体，板状立方体左右两侧部的端面上固定有动力电池的电池轴201，电池轴201为设置有环形槽的圆柱体，该环形槽可与钩形件内表面的形状相配合，使圆柱体进入到钩形件内部。动力电池上电池轴与电动乘用车的锁紧控制系统配合，使动力电池在车辆上可靠固定，为电动乘用车提供能源供给。

电池轴上的环形槽的结构，可以通过一体成型结构实现，也可以通过设置带沟槽的距离套实现。其中，由于电池轴是动力电池和锁紧控制系统连接的主要部件，在使用过程中会进行大量频繁的分离和接合动作；距离套可以在电池轴上转动。这样既可完成动力电池的左右方向定位，也可减少动力电池定位柱的磨损，延长了电池轴的使用寿命。

如图4所示，所述锁块10111为一形状为长方体的金属块，在金属块的中间设置有椭圆形的贯穿长孔。锁块内贯穿长孔为椭圆形可更好的锁定进入到钩形件内部的动力电池的电池轴，提高了电动乘用车与车载动力电池的接合的安全性。

如图5所示，所述钩形件10112为设置有柄的钩形件，柄上设置有贯穿孔；所述连杆与多个钩形件之间是通过穿过贯穿孔的转轴进行连接，同时驱动不同位置的钩形件进行转动。穿过贯穿孔的转轴为滑动摩擦可降低了摩擦力，保护了部件，延长了设备的使用寿命

如图2所示，所述电池限位单元101还包括一导向模块1012，所述导向模块1012设置在所述连杆10113上，导向模块1012一组为两个导向件，每个导向件均为U形结构，用于对限位模块1011中T形杆件进行导向。导向模块防止了T形杆件不必要的摆动，提高了电动乘用车与车载动力电池的接合的安全性。

动力电池由锁紧控制系统固定在电动乘用车底盘上，在换电举升平台的配合下，可在短时间内可靠完成动力电池更换。锁紧控制系统不仅能将动力电池牢固地固定在车上，而且能够保证乘车人的安全。

所述锁紧控制系统为通过对称两部分的结构进行设置；是通过对称设置的电池限位单元101中T形杆件分别固定设置于汽车底盘的左右纵向大梁上。

如图6所示，锁止单元102包括驱动模块1021和锁止模块1022，驱动模块1021包括销子和与销子连接的第二弹性元件(第二弹性元件可以采用弹簧或弹性橡胶等具有弹性力的元件，弹簧可以采用碟形簧等弹簧结构，本发明对此不作任何限定)，锁止模块1022包括锁销和与锁销一端连接的第三弹性元件(第三弹性元件可以采用弹簧或弹性橡胶等具有弹性力的元件，弹簧可以采用碟形簧等弹簧结构，本发明对此不作任何限定)，驱动模块和锁止模块中的销子和锁销设置为联动结构；在换电过程中，外力压紧驱动模块中销子后，第二弹性元件被压缩，销子向结构内部压入，同时锁止模块中锁销与驱动模块中销子执行相同动作，完成对电池限位单元101进行锁定和止退。

如图7所示，所述锁止单元102还包括一信息传输模块1023，用于传输锁止单元102是否完成锁止动作的信息，信息传输模块与开关元件相连接；锁止模块还包括一由锁销驱动的开关元件，该开关元件与第三弹性元件的一端相连接，该端为与锁销一端连接的第三弹性元件的相对端；在换电过程中，锁止模块中锁销与驱动模块中销子执行相同动作，完成对电池限位单元101进行锁定和止退，同时信息传输模块接收开关元件传递相对应的开关量，即输出锁销被压入和常态两种动作的信息。

如图6所示，所述驱动模块中销子和与销子对应连接的第二弹性元件可以为多个，驱动模块和锁止模块中多个销子和锁销为联动结构，及驱动多个销子时，锁销跟随其执行相同的动作。

所述开关元件为电器开关元件，所述开关元件可以包括微动开关或霍尔开关等，主要是传递开关信号即可，本发明对此不作任何限定。

下面结合具体实例对本发明作进一步说明。

在换电过程中，拨动限位模块中的T形杆件，T形杆件会压紧辅助模块中的弹簧，同时带动限位模块中的钩形件旋转，保持T形杆件的此时的位置，之后电池轴进入钩形件内(是动力电池被换电平台操作的动作)，然后反向拨动限位模块中的T形杆件(或释放辅助模块的弹簧力)，限位模块中的钩形件反向旋转，使电池轴处于限位状态(常态)。

锁止单元中驱动模块可以包括销子1和销子2与分别对应的弹簧，锁止模块可以包括锁销、对应的弹簧和锁销驱动的开关元件。驱动模块和锁止模块中的销子1、销子2和锁销为联动结构，即驱动销子1和销子2时，锁销跟随其做相同的动作；当外部有力压紧驱动模块中的销子1和销子2时，它们相对应的弹簧被压缩，销子1和销子2向结构内部压入，同时与它们为联动结构的锁止模块中的锁销同驱动模块中的销子1和销子2做相同动作，且与锁销相对应的弹簧亦被压缩，在整个动作运转的同时，锁止模块的开关元件传递相对应的开关量(即输出锁销被压入和常态两种状态型号)。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种多车型电动乘用车动力电池快换锁紧控制系统，用于电动乘用车与车载动力电池的快速接合，其特征在于，

包括电池限位单元，用于对可拆卸式的动力电池进行定位和限位，其中电池限位单元包括限位模块和辅助模块；

限位模块包括锁块、钩形件和连杆，电池限位单元通过连杆固定设置于汽车底盘的纵向大梁上，连杆为一T形杆件，锁块为一内部设置有贯穿的长孔的金属块；钩形件设置在长孔的一端，钩形件的外表面设置为圆形，钩形件可在长孔的一端转动；连杆与多个钩形件之间通过转轴进行连接，连杆用于同时驱动不同位置的钩形件进行转动；

辅助模块包括相互连接的第一弹性元件和限位件，限位件为一设置在T形杆件上的长方体；

在换电过程中，T形杆件被拨动，且T形杆件压紧辅助模块中第一弹性元件后，带动限位模块中钩形件旋转，使动力电池的电池轴进入钩形件的缝隙打开，动力电池的电池轴被推入钩形件内部后，反向拨动限位模块中T形杆件，接着钩形件反向旋转，使动力电池的电池轴离开钩形件的缝隙关闭，将动力电池的电池轴进行限位，完成电动乘用车与车载动力电池的接合。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述动力电池为板状立方体，板状立方体左右两侧部的端面上固定有动力电池的电池轴，电池轴为设置有环形槽的圆柱体，该环形槽可与钩形件内表面的形状相配合，使圆柱体进入到钩形件内部。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述锁块为一形状为长方体的金属块，在金属块的中间设置有椭圆形的贯穿长孔。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述钩形件为设置有柄的钩形件，柄上设置有贯穿孔；所述连杆与多个钩形件之间是通过穿过贯穿孔的转轴进行连接，同时驱动不同位置的钩形件进行转动。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述电池限位单元还包括一导向模块，所述导向模块设置在所述连杆上，导向模块一组为两个导向件，每个导向件均为U形结构，用于对限位模块中T形杆件进行导向。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述限位件的长方体上设置有多个螺纹孔。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

还包括一设置在电池限位单元上的锁止单元，锁止单元用于电池限位单元在对动力电池完成限位后，对电池限位单元进行锁定和止退；锁止单元包括驱动模块和锁止模块，驱动模块包括销子和与销子连接的第二弹性元件，锁止模块包括锁销和与锁销一端连接的第三弹性元件，驱动模块和锁止模块中的销子和锁销设置为联动结构；在电池限位单元将动力电池的电池轴进行限位后，外力压紧驱动模块中销子，且第二弹性元件被压缩，销子向结构内部压入，同时锁止模块中锁销与驱动模块中销子执行相同动作，完成对电池限位单元进行锁定和止退。

8.如权利要7所述的系统，其特征在于，

所述锁止单元还包括一信息传输模块，用于传输锁止单元是否完成锁止动作的信息；锁止模块还包括一由锁销驱动的开关元件，该开关元件与第三弹性元件的一端相连接，该端为与锁销一端连接的第三弹性元件的相对端；在换电过程中，锁止模块中锁销与驱动模块中销子执行相同动作，完成对电池限位单元进行锁定和止退，同时信息传输模块接收开关元件传递相对应的开关量，即输出锁销被压入和常态两种动作的信息。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，

还包括：所述驱动模块中销子和与销子对应连接的第二弹性元件为多个，驱动模块和锁止模块中多个销子和锁销为联动结构，及驱动多个销子时，锁销跟随其执行相同的动作。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述开关元件包括微动开关或霍尔开关。