CN109177713A - 一种便于在车头快速更换动力电池的新能源汽车配套结构 - Google Patents

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CN109177713A CN201811260504.1A CN201811260504A CN109177713A CN 109177713 A CN109177713 A CN 109177713A CN 201811260504 A CN201811260504 A CN 201811260504A CN 109177713 A CN109177713 A CN 109177713A
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Abstract

本发明公开了一种便于在车头快速更换动力电池的新能源汽车配套结构，包括车体以及设置在车体上的电池，所述车体的前部设置有信号发射器和电池盖，所述电池盖与车体内的电池安装架连接，其电池盖的一侧通过旋转轴与车体连接，另一侧通过第一锁具与车体连接，所述车体内设置有驱动电池安装架上升或下降的驱动装置，所述电池安装架上设置有固定电池的第二锁具，所述第二锁具和驱动装置通过控制电路板与电池安装架上设置的信号接收器连接，所述控制电路板与第一锁具和信号发射器连接。本发明设计新颖、结构简单，使用方便，能够利用电池更换站进行电池的快速更换，减少车主因充电而浪费大量时间，使得电动汽车的续航里程大幅增加，大大提升了电动汽车的续航能力。

Description

一种便于在车头快速更换动力电池的新能源汽车配套结构
技术领域
本发明涉及汽车电池领域，尤其涉及一种便于在车头快速更换动力电池的新能源汽车配套结构。
背景技术
目前，电动汽车由于其环保节能的特点，正日益受市场青睐，传统汽车以汽油或者柴油作为动力能源，在加油站加油过程较短，相对方便，而电动汽车其充电时间长，如果在电池充电站等待电池充满电能再走，将耗费大量时间，且充电时，汽车长期间占用电池充电站，也会大大降低电池充电站的效率和利用率。
随着全球能源危机的不断加深、大气污染的日益恶劣，电动汽车作为新一代的交通工具，在节能减排及对传统石化能源的依赖方面具备传统汽车不可比拟的优势，但是，由于电动汽车的动力电池体积大、分量重，一般动力电池的重量达数十公斤，拆卸安装困难，搬运不灵活，因此，目前电动汽车的动力电池只能车载充电，充电很不方便，在此电动车日益普及之际，除了能车载充电以外，人们还希望电动汽车的动力电池能够拆卸更换。例如，在高速行驶时，当电动汽车的电量不足时，可以选择就近的电池更换站，快速的更换一个满电的电池，减少因排队等待以及充电的时间，而现有的电动汽车已不能满足人们的使用要求，电动汽车动力电池的装卸、搬运及充电困难问题，已经成为制约电动汽车普及应用的瓶颈问题。
申请号为CN201610125809.6的专利，公开了一种装有快速高效更换电池装置的电动汽车，包括有车体和更换电池装置，更换装置电池包括有支架、轴承座、转轴、放置板、蓄电池Ⅰ、蓄电池Ⅱ、电路接口、插座、旋转电机、滑轨、滑块、摇杆、连接杆、固定卡套和电路插头，电动汽车内座椅下端的车体内设有更换电池装置，更换电池装置内设有腔体。该专利达到了足以长时间支持电动汽车行驶、使用方便、操作简单的效果，避免了电动汽车的蓄电池电量不足，影响用户的正常工作。然而，汽车使用的动力电池不仅体积大，而且其重量比较的重，汽车在增加一块电池的同时，虽然可以提升汽车的续航能力，但是，却增加了汽车的载重，而且汽车的动力电池价格较高，不易普及。
申请号为CN201310656364.0的专利，公开了一种遥控液压汽车后背箱门自动开关装置，第一、第二液压油缸的缸体分别固设在汽车后背箱的左、右部底板上、活塞杆均固设在后背箱门上；第一、第二液压油缸均连接液压阀体总成，第一液压油缸的下腔回油、进油油管上分别设置回油、进油电磁阀、上腔回油、进油油管上分别设置回油、进油电磁阀；第二液压油缸的下腔回油、进油油管上分别设置回油、进油电磁阀、上腔回油、进油油管上分别设置回油、进油电磁阀；液压阀体总成连接液压油泵，液压油泵连接油箱，液压阀体总成和油箱之间设置单向阀；液压油泵、单向阀及所有电磁阀均连接中央控制模块，中央控制模块通过连接线束连接遥控接收装置，通过液压系统就可使后背箱门打开和关闭。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种便于在车头快速更换动力电池的新能源汽车配套结构，本发明设计新颖、结构简单，使用方便，能够利用电池更换站进行电池的快速更换，减少车主因充电而浪费大量时间，使得电动汽车的续航里程大幅增加，大大提升了电动汽车的续航能力。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种便于在车头快速更换动力电池的新能源汽车配套结构，包括车体以及设置在车体上的电池，所述车体的前部设置有信号发射器和电池盖，所述电池盖与车体内的电池安装架连接，其电池盖的一侧通过旋转轴与车体连接，另一侧通过第一锁具与车体连接，所述车体内设置有驱动电池安装架上升或下降的驱动装置，所述电池安装架上设置有固定电池的第二锁具，所述第二锁具和驱动装置通过控制电路板与电池安装架上设置的信号接收器连接，所述控制电路板与第一锁具和信号发射器连接。
作为优选，所述电池安装架上设置有连接控制电路板的姿态调整装置，所述姿态调整装置包括设置在电池安装架上用于发送信号给机械手上的第一红外接收器的红外发光二极管，所述红外发光二极管至少设置有两个，且每个所述红外发光二极管所发出的信号调制码不同。采用此技术方案，能够控制机械手的准确安装电池的位置和朝向；当机械手上的其中一个方向上的红外接收器接收到电池安装架上的红外发光二极管发射的信号后，并调整机械手的方向，为了准确识别出电池安装架安装电池的位置，在机械手上设置有多个红外接收器，用于接收电池安装架上各个红外发光二极管发射的信号。其中，电池安装架上还设置有避让槽，用于避让机械手上的夹持部分。
作为优选，所述第一锁具包括连接车体的底座以及滑动连接底座的锁杆和驱动锁杆在底座上滑动的第一驱动机构；所述锁杆设置有锁舌，所述锁舌与锁杆内设置的复位弹簧以及驱动锁舌内缩的第二驱动机构连接。采用此技术方案，第一驱动机构驱动锁杆以及锁杆上的锁舌内缩；第二驱动机构驱动锁杆中的锁舌内缩。
作为优选，所述第一驱动机构包括电磁铁、复位弹簧和驱动杆，所述驱动杆连接锁杆，所述锁杆通过复位弹簧与底座上设置的挡块连接，所述电磁铁设置于挡块，并与控制电路板和驱动杆连接。采用此技术方案，电磁铁通电带动驱动杆，使驱动杆连接的锁杆以及锁杆上的锁舌内缩与电池盖上的锁槽分离。
作为优选，所述第二驱动机构包括滑轮以及与滑轮连接的拉绳，所述拉绳的一端与锁舌连接，另一端与第一磁吸件连接，所述第一磁吸件用于连接机械手上设置的第二磁吸件，所述第一磁吸件和第二磁吸件其中一个设置为铁件，另一个设置为强磁铁或电磁铁。采用此技术方案，由机械手上的电磁铁通电产生强磁，吸附第一磁吸件，使第一磁吸件移动，带动连接的拉绳，使拉绳连接的锁舌内缩，与电池盖上的锁槽分离。
作为优选，所述驱动装置包括电动液压驱动杆或电机驱动机构；所述电机驱动机构包括连接控制电路板的步进电机以及设置在步进电机转轴上的驱动齿轮，所述驱动齿轮与电池安装架上设置的齿条连接。采用此技术方案，由电动液压驱动杆控制电池安装架的上升或下降；或由步进电机带动驱动齿轮旋转，使驱动齿轮带动齿条，使齿条连接的电池安装架上升或下降。
作为优选，所述车体上还设置有固定电池安装架的第三锁具，所述第三锁具与控制电路板连接；所述第三锁具或第二锁具设置为电磁锁，所述电磁锁与电池或电池安装架上设置的锁槽连接。采用此技术方案，由控制电路板控制电磁锁的通电或断电。
作为优选，所述信号发射器设置为红外发光二极管，所述红外发光二极管与机器手上设置的第一红外接收器连接。采用此技术方案，有助于机械手的准确定位，方便机械手上的第二磁吸件移动到第一磁吸件的位置。
作为优选，所述信号接收器设置为红外接收器，所述红外接收器与机械手上设置的红外发光二极管连接。采用此技术方案，由信号接收器根据接收到的红外发光二极管的信号，通过控制电路板控制第二锁具和/或第三锁具和/或驱动装置的启动或关闭。
作为优选，所述控制电路板包括电路板以及与电路板连接的微处理器和控制开关，所述微处理器通过控制电路板与电源、信号发射器、信号接收器、第一锁具、第二锁具、第三锁具、驱动装置和控制开关连接。采用此技术方案，控制开关用于手动操作控制驱动装置、第一锁具、第二锁具和第三锁具。
作为优选，所述电池安装架内包裹有一层连接电池的橡胶垫。采用此技术方案，有助于抗冲击保护电池。
作为优选，所述电池盖位于第一锁具的两侧设置有连接车体的电动液压驱动杆，所述电动液压驱动杆的一端与电池盖旋转连接，另一端与车体旋转连接。其中，电动液压驱动杆的控制开关通过控制电路板与第一锁具的锁舌连接。采用此技术方案，当锁舌内缩时，驱动连接的控制开关，由控制开关通过控制电路板控制电动液压驱动杆的伸出或缩回，使电池盖打开或关闭。
作为优选，所述旋转轴还设置有扭簧。采用此技术方案，第一锁具打开后，电池盖在扭簧的作用下自动开启。
本发明的有益效果是：
1、本发明设计新颖、结构简单，使用方便，能够利用电池更换站进行电池的快速更换，减少车主因充电而浪费大量时间，使得电动汽车的续航里程大幅增加，大大提升了电动汽车的续航能力；
2、本发明设置的电池盖以及电池安装架不仅可以由车主通过控制开关打开，而且可以由电池更换站上的机械手直接打开，有助于提升电池更换站的无人操作；
3、通过在电池安装架中设置的多个红外发光二极管和在机械手上多个方向上设置的红外接收器，能够使机械手准确的移动在指定的安装或拆卸位置；使机械手的操作更加准确、快捷的拆卸、安装，提升机械手的工作效率，有助于电池更换站的电池更换，减少工人操作，实现无人操作更换电池。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明涉及的汽车俯视图；
图2是本发明涉及的汽车主视图；
图3是本发明涉及的结构示意图；
图4是本发明涉及的局部剖面结构示意图；
图5是本发明涉及的电池安装架的上升示意图；
图6是本发明涉及的第一锁具结构示意图。
图中标号说明：1、车体，2、电池，3、信号发射器，4、电池盖，5、电池安装架，6、旋转轴，7、第一锁具，8、驱动装置，9、第二锁具，10、信号接收器，11、姿态调整装置，12、第三锁具，13、橡胶垫，14、电动液压驱动杆，15、扭簧，701、底座，702、锁杆，703、锁舌，704、复位弹簧，705、电磁铁，706、复位弹簧，707、驱动杆，708、挡块，709、滑轮，710、拉绳，711、第一磁吸件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述：
参照图1～图6所示，一种便于在车头快速更换动力电池的新能源汽车配套结构，包括车体1以及设置在车体1上的电池2，所述车体1的前部设置有信号发射器3和电池盖4，所述电池盖4与车体1内的电池安装架5连接，其电池盖4的一侧通过旋转轴6与车体1连接，另一侧通过第一锁具7与车体1连接，所述车体1内设置有驱动电池安装架5上升或下降的驱动装置8，所述电池安装架5上设置有固定电池2的第二锁具9，所述第二锁具9和驱动装置8通过控制电路板与电池安装架5上设置的信号接收器10连接，所述控制电路板与第一锁具7和信号发射器3连接。
作为优选，所述电池安装架5上设置有连接控制电路板的姿态调整装置11，所述姿态调整装置11包括设置在电池安装架5上用于发送信号给机械手上的第一红外接收器的红外发光二极管，所述红外发光二极管至少设置有两个，且每个所述红外发光二极管所发出的信号调制码不同。采用此技术方案，能够控制机械手的准确安装电池2的位置和朝向；当机械手上的其中一个方向上的红外接收器接收到电池安装架5上的红外发光二极管发射的信号后，并调整机械手的方向，为了准确识别出电池安装架5安装电池的位置，在机械手上设置有多个红外接收器，用于接收电池安装架5上各个红外发光二极管发射的信号。其中，电池安装架5上还设置有避让槽，用于避让机械手上的夹持部分。
作为优选，所述第一锁具7包括连接车体1的底座701以及滑动连接底座的锁杆702和驱动锁杆702在底座701上滑动的第一驱动机构；所述锁杆702设置有锁舌703，所述锁舌703与锁杆702内设置的复位弹簧704以及驱动锁舌703内缩的第二驱动机构连接。采用此技术方案，第一驱动机构驱动锁杆702以及锁杆702上的锁舌703内缩；第二驱动机构驱动锁杆702中的锁舌703内缩。
作为优选，所述第一驱动机构包括电磁铁705、复位弹簧706和驱动杆707，所述驱动杆707连接锁杆702，所述锁杆702通过复位弹簧706与底座701上设置的挡块708连接，所述电磁铁705设置于挡块708，并与控制电路板和驱动杆707连接。采用此技术方案，电磁铁705通电带动驱动杆707，使驱动杆707连接的锁杆702以及锁杆702上的锁舌703内缩与电池盖4上的锁槽分离。
作为优选，所述第二驱动机构包括滑轮709以及与滑轮709连接的拉绳710，所述拉绳710的一端与锁舌703连接，另一端与第一磁吸件711连接，所述第一磁吸件711用于连接机械手上设置的第二磁吸件，所述第一磁吸件711和第二磁吸件其中一个设置为铁件，另一个设置为强磁铁或电磁铁。采用此技术方案，由机械手上的电磁铁通电产生强磁，吸附第一磁吸件711，使第一磁吸件711移动，带动连接的拉绳710，使拉绳710连接的锁舌703内缩，与电池盖4上的锁槽分离。
作为优选，所述驱动装置8包括电动液压驱动杆或电机驱动机构；所述电机驱动机构包括连接控制电路板的步进电机以及设置在步进电机转轴上的驱动齿轮，所述驱动齿轮与电池安装架5上设置的齿条连接。采用此技术方案，由电动液压驱动杆控制电池安装架5的上升或下降；或由步进电机带动驱动齿轮旋转，使驱动齿轮带动齿条，使齿条连接的电池安装架5上升或下降。
作为优选，所述车体1上还设置有固定电池安装架5的第三锁具12，所述第三锁具12与控制电路板连接；所述第三锁具12或第二锁具9设置为电磁锁，所述电磁锁与电池2或电池安装架5上设置的锁槽连接。采用此技术方案，由控制电路板控制电磁锁的通电或断电。
作为优选，所述信号发射器3设置为红外发光二极管，所述红外发光二极管与机器手上设置的第一红外接收器连接。采用此技术方案，有助于机械手的准确定位，方便机械手上的第二磁吸件移动到第一磁吸件711的位置。
作为优选，所述信号接收器10设置为红外接收器，所述红外接收器与机械手上设置的红外发光二极管连接。采用此技术方案，由信号接收器10根据接收到的红外发光二极管的信号，通过控制电路板控制第二锁具9和/或第三锁具12和/或驱动装置8的启动或关闭。
作为优选，所述控制电路板包括电路板以及与电路板连接的微处理器和控制开关，所述微处理器通过控制电路板与电源、信号发射器3、信号接收器10、第一锁具7、第二锁具9、第三锁具12、驱动装置8和控制开关连接。采用此技术方案，控制开关用于手动操作控制驱动装置8、第一锁具7、第二锁具9和第三锁具12。
作为优选，所述电池安装架5内包裹有一层连接电池2的橡胶垫13。采用此技术方案，有助于抗冲击保护电池2。
作为优选，所述电池盖4位于第一锁具7的两侧设置有连接车体1的电动液压驱动杆14，所述电动液压驱动杆14的一端与电池盖4旋转连接，另一端与车体1旋转连接。其中，电动液压驱动杆14的控制开关通过控制电路板与第一锁具7的锁舌703连接。采用此技术方案，当锁舌703内缩时，驱动连接的控制开关，由控制开关通过控制电路板控制电动液压驱动杆14的伸出或缩回，使电池盖4打开或关闭。
作为优选，所述旋转轴6还设置有扭簧15。采用此技术方案，第一锁具7打开后，电池盖4在扭簧15的作用下自动开启。
具体实施例：
实际使用时，将电动汽车停放在电池更换站的指定更换位置，由电池更换站上的机械手打开车体上第一锁具，使电池盖开启；然后控制第三锁具的开启以及驱动装置的上升，使电池安装架上升，最后打开连接电池的第二锁具，然后，使用机械手取出电池安装架中缺电的电池，更换一个满电的电池。
机械手上的第一红外接收器感应车体上的红外发光二极管的位置，并调整机械手上的电磁铁移动到第一磁吸件的正面，然后，使电磁铁通电产生强磁，吸附第一磁吸件，使第一磁吸件连接的锁舌内缩与电池盖上的锁槽分离，电池盖在驱动杆的作用下自动打开；红外接收器接收机械手上的红外信号，然后根据内部设置的程序发送信号指令給第三锁具、驱动装置和第二锁具，第三锁具接收到信号与电池安装架分离，驱动装置接收到信号控制电池安装架上升，第二锁具接收到信号与电池分离；机械手上的第二红外接收器感应电池安装架上的姿态调整装置的位置，并调整其机械手的位置，使机械手上的夹持装置移动到指定位置，夹取电池安装架内的电池，将电池安装架内的旧电池或缺电的电池取出，更换一个新电池或满电的电池，从而实现了电池更换站的快速更换电池。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种便于在车头快速更换动力电池的新能源汽车配套结构，包括车体（1）以及设置在车体（1）上的电池（2），其特征在于：所述车体（1）的前部设置有信号发射器（3）和电池盖（4），所述电池盖（4）与车体（1）内的电池安装架（5）连接，其电池盖（4）的一侧通过旋转轴（6）与车体（1）连接，另一侧通过第一锁具（7）与车体（1）连接，所述车体（1）内设置有驱动电池安装架（5）上升或下降的驱动装置（8），所述电池安装架（5）上设置有固定电池（2）的第二锁具（9），所述第二锁具（9）和驱动装置（8）通过控制电路板与电池安装架（5）上设置的信号接收器（10）连接，所述控制电路板与第一锁具（7）和信号发射器（3）连接。
2.根据权利要求1所述的一种便于在车头快速更换动力电池的新能源汽车配套结构，其特征在于：所述电池安装架（5）上设置有连接控制电路板的姿态调整装置（11），所述姿态调整装置（11）包括设置在电池安装架（5）上用于发送信号给机械手上的第一红外接收器的红外发光二极管，所述红外发光二极管至少设置有两个，且每个所述红外发光二极管所发出的信号调制码不同。
3.根据权利要求1所述的一种便于在车头快速更换动力电池的新能源汽车配套结构，其特征在于：所述第一锁具（7）包括连接车体（1）的底座（701）以及滑动连接底座的锁杆（702）和驱动锁杆（702）在底座（701）上滑动的第一驱动机构；所述锁杆（702）设置有锁舌（703），所述锁舌（703）与锁杆（702）内设置的复位弹簧（704）以及驱动锁舌（703）内缩的第二驱动机构连接。
4.根据权利要求3所述的一种便于在车头快速更换动力电池的新能源汽车配套结构，其特征在于：所述第一驱动机构包括电磁铁（705）、复位弹簧（706）和驱动杆（707），所述驱动杆（707）连接锁杆（702），所述锁杆（702）通过复位弹簧（706）与底座（701）上设置的挡块（708）连接，所述电磁铁（705）设置于挡块（708），并与控制电路板和驱动杆（707）连接。
5.根据权利要求3所述的一种便于在车头快速更换动力电池的新能源汽车配套结构，其特征在于：所述第二驱动机构包括滑轮（709）以及与滑轮（709）连接的拉绳（710），所述拉绳（710）的一端与锁舌（703）连接，另一端与第一磁吸件（711）连接，所述第一磁吸件（711）用于连接机械手上设置的第二磁吸件，所述第一磁吸件（711）和第二磁吸件其中一个设置为铁件，另一个设置为强磁铁或电磁铁。
6.根据权利要求1所述的一种便于在车头快速更换动力电池的新能源汽车配套结构，其特征在于：所述驱动装置（8）包括电动液压驱动杆或电机驱动机构；所述电机驱动机构包括连接控制电路板的步进电机以及设置在步进电机转轴上的驱动齿轮，所述驱动齿轮与电池安装架（5）上设置的齿条连接。
7.根据权利要求1所述的一种便于在车头快速更换动力电池的新能源汽车配套结构，其特征在于：所述车体（1）上还设置有固定电池安装架（5）的第三锁具（12），所述第三锁具（12）与控制电路板连接；所述第三锁具（12）或第二锁具（9）设置为电磁锁，所述电磁锁与电池（2）或电池安装架（5）上设置的锁槽连接。
8.根据权利要求1所述的一种便于在车头快速更换动力电池的新能源汽车配套结构，其特征在于：所述信号发射器（3）设置为红外发光二极管，所述红外发光二极管与机器手上设置的第一红外接收器连接。
9.根据权利要求1所述的一种便于在车头快速更换动力电池的新能源汽车配套结构，其特征在于：所述信号接收器（10）设置为红外接收器，所述红外接收器与机械手上设置的红外发光二极管连接。
10.根据权利要求1所述的一种便于在车头快速更换动力电池的新能源汽车配套结构，其特征在于：所述控制电路板包括电路板以及与电路板连接的微处理器和控制开关，所述微处理器通过控制电路板与电源、信号发射器（3）、信号接收器（10）、第一锁具（7）、第二锁具（9）、第三锁具（12）、驱动装置（8）和控制开关连接。
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