CN109095382A - 一种便于电动汽车换电的电池框升降装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便于电动汽车换电的电池框升降装置，包括电机、剪式千斤顶和球头销机构，剪式千斤顶的摇座上安装有电机支承座，电机的，电机垂直安装在电机支承座上，电机的转轴垂直朝下，电机的转轴通过传动机构和剪式千斤顶的丝杆相连，球头销机构安装在剪式千斤顶的鞍座上，剪式千斤顶的底座和安装在电动汽车底部的电池框相连，球头销机构的顶部和电动汽车车身相连，电机的驱动端和电动汽车控制系统相连。本发明既能控制安装在电动汽车底盘处的电池框的升降，当电池框到达地面后又能抬升电动汽车使其离开地面，从而有效扩大换电空间，确保换电操作方便，提高换电效率。

Description

一种便于电动汽车换电的电池框升降装置

技术领域

本发明涉及一种电动汽车换电用辅助设备，尤其涉及一种提升电动汽车换电空间、便于电动汽车换电的电池框升降装置。

背景技术

为了达到节能减排的目的，由动力电池提供动力的电动汽车越来越普及。目前电动汽车动力电池的电力补给方式一般分为带车插充和更换电池两种方式，其中插充方式有慢充和快充两种模式。采用插充方式，存在如下缺陷：1、电池的初期投资成本较大，在一定程度上阻碍了电动汽车的普及；2、充电时间太长，至少要2～4小时，与普通汽车的加油相比，电动汽车补给能源所化费的时间太长，非常不便捷，远远不能满足人们的需要。而快充模式对电池会有较大损伤，导致缩短电池的使用寿命。采用更换电池的方式可以有效避免插充方式存在的问题，近年来有所发展，相应也出现了各种电池箱、电池框结构。由于动力电池数量多、体积大，考虑到整车的稳定性，一般将电池框安装在电动汽车的底盘位置，需要更换电池时，只需将电池框下降到地面，拉出电量不足的电池，推入充满电的电池，再将电池框上升缩回到汽车底盘，就能完成换电。但是对于小型电动汽车，由于底盘较低，电池框下降到地面后所形成的换电空间比较狭小，导致换电操作不便，换电效率较低。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种便于电动汽车换电的电池框升降装置，其既能控制安装在电动汽车底盘处的电池框的升降，又能顶起电动汽车，使电动汽车在换电时能离开地面一段距离，有效扩大换电空间，从而确保换电操作方便，提高换电效率。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括电机、剪式千斤顶和球头销机构，电机的转轴和剪式千斤顶的丝杆相连，球头销机构安装在剪式千斤顶的鞍座上，电机的驱动端和电动汽车控制系统相连。电机的运转通过电动汽车控制系统进行控制。本发明安装在电动汽车上，可以采用剪式千斤顶的底部和电池框相连、球头销机构的顶部和电动汽车车身相连的结构，也可采用球头销机构的顶部和电池框相连、剪式千斤顶的底部和电动汽车车身相连的结构。用于安装动力电池的电池框位于电动汽车的底盘位置，根据需要电池框上可以安装多个本发明的电池框升降装置。电机运转，带动剪式千斤顶的丝杆旋转，使剪式千斤顶下降或顶升，从而实现电池框的升降。当电池框下降到达地面时，电机继续运转，剪式千斤顶继续顶升，从而抬升整台电动汽车，使电动汽车离开地面一段距离，达到提升换电空间的目的，从电池框左侧或右侧都能推拉动力电池实现动力电池的更换，换电操作方便，提高换电效率。球头销用于减少升降距离的精度误差，有利于使多个电池框升降装置的升降距离达到一致，确保电动汽车被抬升后处于非常平稳的状态，提高升降的可靠性。当然也可采用其他千斤顶完成升降动作，如液压千斤顶、旋转千斤顶等。但液压千斤顶由于需要油压缸实现升降，需要配套液压站系统，安装在电动汽车上要占用大量的空间，还需布置复杂的管路和控制系统，成本较高，而且电池框的多个升降点需要同步进行升降实现换电，容易出现升降不同步、升降卡滞的现象。本发明通过剪式千斤顶，既能控制安装在电动汽车底盘处的电池框的升降，当电池框到达地面后又能顶起电动汽车，使电动汽车能离开地面一段距离，从而有效扩大换电空间，确保换电操作方便，提高换电效率，满足底盘较底的小型电动汽车的换电需要。

作为优选，所述的剪式千斤顶的底座和安装在电动汽车底部的电池框相连，所述的球头销机构的顶部和电动汽车车身相连。确保升降更加稳定。

作为优选，所述的剪式千斤顶的摇座上设有电机支承座，电机安装在电机支承座上。在剪式千斤顶的升降过程中，确保电机和丝杆的相对安装位置始终不变，提高电机对丝杆控制的可靠性。

作为优选，所述的电机呈垂直设置，电机的转轴垂直朝下，电机的转轴和所述的丝杆之间连接有传动机构。电机的转轴是垂直朝下的，丝杆是横向的，因此需要通过传动机构改变旋转方向，即电机的转轴旋转，通过传动机构带动丝杆旋转。这种方式，电机支承座可以做得较小，减小横向所占空间。当然也可将电机水平设置，电机的转轴直接和丝杆相连。但这种方式，需要面积比较大的电机支承座，横向所占空间会比较大，不利于电池框中动力电池的分布。

作为优选，所述的传动机构包括两个啮合的伞形齿轮，一个伞形齿轮和所述的电机的转轴相连，另一个伞形齿轮和所述的丝杆相连。一个伞形齿轮水平放置，另一个伞形齿轮垂直放置，并互相啮合，实现垂直旋转和水平旋转的转换。结构简单，实现方便，可靠性高。

作为优选，所述的球头销机构包括球头销、球销壳和支承板，球销壳由防尘罩和封盖连接而成，球头销的球头安装在球销壳内，球头销的销轴伸出于防尘罩外并伸入到所述的剪式千斤顶的鞍座中与鞍座相连，支承板套设在球销壳外，支承板设有向两个方向伸出的定位臂，两个定位臂的夹角为钝角，定位臂的末端设有定位孔，支承板通过定位孔中拧入螺钉和电动汽车车身相连。封盖的顶部和电动汽车车身相抵。球头销的销轴上有通孔，通过通孔中穿设旋转轴活动连接到剪式千斤顶的鞍座中。球头销能够摆动，从而可以调节电池框和电动汽车车身间的距离，吸收多个电池框升降装置之间存在的误差，使多个电池框升降装置的升降距离达到一致，确保电动汽车被抬升后处于非常平稳的状态，提高升降的可靠性。

作为优选，所述的剪式千斤顶包括底座、鞍座、丝杆、摇座和两个下支承臂、两个上支承臂，上支承臂的上端位于鞍座内并和鞍座通过销轴相连，下支承臂的下端位于底座内并和底座通过销轴相连，两个上支承臂的下端分别通过平面轴承和两个下支承臂的上端相连，摇座和左侧的平面轴承相连，丝杆的两端分别穿过两个平面轴承，丝杆的左端和所述的电机的转轴相连，上支承臂的两侧臂边下翻形成加强筋，两个上支承臂的加强筋的上端头设有多个凸齿形成齿轮状结构并互相啮合，下支承臂的两侧臂边上翻形成加强筋，两个下支承臂的加强筋的下端头设有多个凸齿形成齿轮状结构并互相啮合。电机带动丝杆旋转，右侧的上、下支承臂向左侧靠拢，则剪式千斤顶处于顶升状态，达到下降电池框和抬升整车的目的。电机带动丝杆反转，使右侧的上、下支承臂远离左侧移动，则剪式千斤顶处于下降状态，使电动汽车回到地面，并且上升电池框，使之回到电动汽车底盘处。采用剪式千斤顶，顶力足够大，确保抬升整车更加可靠。

本发明的有益效果是：通过剪式千斤顶，既能控制安装在电动汽车底盘处的电池框的升降，当电池框到达地面后又能顶起电动汽车，使电动汽车能离开地面一段距离，从而有效扩大换电空间，确保换电操作方便，提高换电效率。球头销的设置，用于减少升降距离的精度误差，提高降下电池框及升起电动汽车的平稳性。

附图说明

图1是本发明的一种立体结构示意图。

图2是本发明的一种立体分解结构示意图。

图3是本发明中球头销的一种轴向剖视结构示意图。

图4是电动汽车换电时本发明的一种立体结构示意图。

图5是电动汽车换电时的一种示意图。

图中1.电机，2.剪式千斤顶，3.球头销机构，4.底座，5.鞍座，6.丝杆，7.摇座，8.下支承臂，9.上支承臂，10.平面轴承，11.凸齿，12.电机支承座，13.球头销，14.支承板，15.防尘罩，16.封盖，17.电动汽车，18.电池框，19.电池框升降装置，20.动力电池。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种便于电动汽车换电的电池框升降装置，如图1、图2所示，包括电机1、剪式千斤顶2和球头销机构3。剪式千斤顶包括底座4、鞍座5、丝杆6、摇座7和两个下支承臂8、两个上支承臂9，上支承臂的上端位于鞍座内并和鞍座通过销轴相连，下支承臂的下端位于底座内并和底座通过销轴相连，两个上支承臂的下端分别通过平面轴承10和两个下支承臂的上端相连，摇座和左侧的平面轴承相连，丝杆的两端分别穿过两个平面轴承，上支承臂的两侧臂边下翻形成加强筋，两个上支承臂的加强筋的上端头有多个凸齿11形成齿轮状结构并互相啮合，下支承臂的两侧臂边上翻形成加强筋，两个下支承臂的加强筋的下端头有多个凸齿形成齿轮状结构并互相啮合。摇座上装有电机支承座12，电机安装在电机支承座上，电机呈垂直设置，电机的转轴垂直朝下，电机支承座内装有传动机构，传动机构包括两个啮合的伞形齿轮，一个伞形齿轮和电机的转轴相连，另一个伞形齿轮和穿过摇座的丝杆的左端相连，电机的驱动端和电动汽车控制系统相连。球头销机构安装在剪式千斤顶的鞍座上，如图3所示，球头销机构包括球头销13、球销壳和支承板14，球销壳由防尘罩15和封盖16连接而成，球头销的球头安装在球销壳内，球头销的销轴伸出于防尘罩外并伸入到剪式千斤顶的鞍座中与鞍座相连，支承板套装在球销壳外，支承板有向两个方向伸出的定位臂，两个定位臂的夹角为钝角，定位臂的末端开有定位孔，支承板通过定位孔中拧入螺钉和电动汽车车身相连。剪式千斤顶的底座和安装在电动汽车17底部的电池框18相连，球头销机构的顶部和电动汽车车身相抵相连。

电池框安装在电动汽车的底盘位置，电池框的前侧、后侧各安装有两个本发明的电池框升降装置，位于同侧的两个电池框升降装置又呈左右分布，电池框中安装有为电动汽车提供动力的多个动力电池20。需要换电时，驾驶员通过电动汽车控制系统发出一个控制信号给四个电机，四个电机运转，电机的转轴通过传动机构带动丝杆旋转，使剪式千斤顶右侧的上、下支承臂向左侧靠拢，如图4所示，剪式千斤顶处于顶升状态，将电池框18下降到地面，电机继续运转，剪式千斤顶继续顶升，在四个电池框升降装置19的共同作用下，将电动汽车17抬升，使电动汽车离开地面一段距离，如图5所示，从而使换电空间得到提升，从电池框左侧或右侧都能推拉电池实现动力电池的更换，换电操作方便，提高换电效率。球头销用于减少升降距离的精度误差，有利于使四个电池框升降装置的升降距离达到一致，确保电动汽车被抬升后处于非常平稳的状态，提高升降的可靠性。更换好动力电池后，驾驶员通过电动汽车控制系统发出一个控制信号使四个电机反转，电机的转轴通过传动机构带动丝杆反向旋转，使剪式千斤顶右侧的上、下支承臂远离左侧移动，如图1所示，剪式千斤顶处于下降状态，首先使电动汽车降到地面，电机继续运转，剪式千斤顶继续下降，电池框上升，直到缩回到电动汽车底盘处，完成一次完整的动力电池更换操作。

本发明通过剪式千斤顶，既能控制安装在电动汽车底盘处的电池框的升降，当电池框到达地面后又能顶起电动汽车，使电动汽车能离开地面一段距离，从而有效扩大换电空间，确保换电操作方便，提高换电效率，满足底盘较底的小型电动汽车的换电需要。球头销的设置，用于减少升降距离的精度误差，提高降下电池框及升起电动汽车的平稳性。

Claims (7)

1.一种便于电动汽车换电的电池框升降装置，其特征在于包括电机、剪式千斤顶和球头销机构，电机的转轴和剪式千斤顶的丝杆相连，球头销机构安装在剪式千斤顶的鞍座上，电机的驱动端和电动汽车控制系统相连。

2.根据权利要求1所述的一种便于电动汽车换电的电池框升降装置，其特征在于所述的剪式千斤顶的底座和安装在电动汽车底部的电池框相连，所述的球头销机构的顶部和电动汽车车身相连。

3.根据权利要求1所述的一种便于电动汽车换电的电池框升降装置，其特征在于所述的剪式千斤顶的摇座上设有电机支承座，电机安装在电机支承座上。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种便于电动汽车换电的电池框升降装置，其特征在于所述的电机呈垂直设置，电机的转轴垂直朝下，电机的转轴和所述的丝杆之间连接有传动机构。

5.根据权利要求4所述的一种便于电动汽车换电的电池框升降装置，其特征在于所述的传动机构包括两个啮合的伞形齿轮，一个伞形齿轮和所述的电机的转轴相连，另一个伞形齿轮和所述的丝杆相连。

6.根据权利要求1所述的一种便于电动汽车换电的电池框升降装置，其特征在于所述的球头销机构包括球头销、球销壳和支承板，球销壳由防尘罩和封盖连接而成，球头销的球头安装在球销壳内，球头销的销轴伸出于防尘罩外并伸入到所述的剪式千斤顶的鞍座中与鞍座相连，支承板套设在球销壳外，支承板设有向两个方向伸出的定位臂，两个定位臂的夹角为钝角，定位臂的末端设有定位孔，支承板通过定位孔中拧入螺钉和电动汽车车身相连。

7.根据权利要求1或2或3或6所述的一种便于电动汽车换电的电池框升降装置，其特征在于所述的剪式千斤顶包括底座、鞍座、丝杆、摇座和两个下支承臂、两个上支承臂，上支承臂的上端位于鞍座内并和鞍座通过销轴相连，下支承臂的下端位于底座内并和底座通过销轴相连，两个上支承臂的下端分别通过平面轴承和两个下支承臂的上端相连，摇座和左侧的平面轴承相连，丝杆的两端分别穿过两个平面轴承，丝杆的左端和所述的电机的转轴相连，上支承臂的两侧臂边下翻形成加强筋，两个上支承臂的加强筋的上端头设有多个凸齿形成齿轮状结构并互相啮合，下支承臂的两侧臂边上翻形成加强筋，两个下支承臂的加强筋的下端头设有多个凸齿形成齿轮状结构并互相啮合。