CN109624780B - 一种换电机构及电动汽车 - Google Patents

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CN109624780B CN201811468437.2A CN201811468437A CN109624780B CN 109624780 B CN109624780 B CN 109624780B CN 201811468437 A CN201811468437 A CN 201811468437A CN 109624780 B CN109624780 B CN 109624780B
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Abstract

本发明公开了一种换电机构，包括转动基座、固定基座、连杆、顶梁和至少两个滑块，转动基座套设在固定基座上，顶梁上靠近固定基座一侧固定设有限位销，限位销位于滑块上的开孔内，顶梁能带动限位销在滑块上的开孔内上下运动；滑块一端通过所述连杆与转动基座连接，另一端与固定基座转动连接，滑块推动连杆沿连杆与转动基座的连接轴转动，滑块通过连杆带动转动基座同步转动；本发明还公开一种电动汽车，包括换电机构、换电支架梁和电池包框架，换电机构上的滑块用于固定电池包框架；本发明采用可旋转的滑块夹紧方式，利用弹簧预紧、轴销限位，多个连杆运动学及斜面承载等原理实现电池包的更换，换电效率高，且能够安全可靠快捷的进行电池包更换。

Description

一种换电机构及电动汽车
技术领域
本发明涉及电动汽车电池更换技术领域，尤其涉及一种换电机构及电动汽车。
背景技术
近年来，面对传统能源日益供需失衡、全球气候日益变暖的严峻形势，各国纷纷加大对新能源和新能源技术开发与应用的力度。电动汽车作为一种新能源交通工具，具有噪声低、能源利用率高、无移动废气排放等特点，成为我国重点支持的战略性新兴产业之一。能源供给模式是电动车产业链中的重要环节，直接决定了该产业的发展命脉。
随着电动汽车进入市场，续航里程成为阻碍其发展的瓶颈，相比传动汽车利用加油续航，动力电车包快换成为解决电动车续航里程不足的发展趋势之一。
目前电池包换电主要分为侧方换电和底部换电等方式，换电机构分为半固定螺栓紧固方式，棘轮卡扣方式及连杆滑块方式等多种实现方式；两者相比，底盘换电成本更低，各项性能更好。难点在于底盘换电对连接机构的要求很高，要具有快换锁止功能。
目前，市场上的电动汽车快速换电系统大多数存在机构复杂、锁止可靠性差、换电效率低等问题，商业应用难度高。
发明内容
为了解决上述技术问题，针对以上问题点，本发明公开的换电机构，采用可旋转的滑块夹紧方式，利用弹簧预紧、轴销限位，多个连杆运动学及斜面承载等原理实现电池包的更换，换电效率高，且能够安全可靠快捷的进行电池包更换。
为了达到上述发明目的，本发明提供了一种换电机构，包括转动基座、固定基座、连杆、顶梁和至少两个滑块，所述转动基座套设在所述固定基座上，所述顶梁上靠近所述固定基座一侧固定设有限位销，所述限位销位于所述滑块上的开孔内，所述顶梁能带动所述限位销在所述滑块上的开孔内上下运动；
所述滑块一端通过所述连杆与所述转动基座连接，另一端与所述固定基座转动连接，所述滑块推动所述连杆沿所述连杆与所述转动基座的连接轴转动，所述滑块通过所述连杆带动所述转动基座同步转动。
优选地，所述连杆一端与所述转动基座通过连杆销连接，另一端通过扭转回位组件与所述滑块连接；
所述连杆以所述连杆销为轴进行转动，所述连杆通过所述扭转回位组件带动所述滑块同步转动。
进一步地，所述扭转回位组件包括扭簧和连接销，所述扭簧固定套设在所述连接销上。
优选地，所述连杆销的外壁固定套设有套筒，所述连杆与所述套筒连接。
进一步地，所述固定基座上设有限位孔和转轴销孔，所述顶梁上设有限位孔，所述限位销外壁上固定套设有限位弹簧，套设有所述限位弹簧的所述限位销穿过所述顶梁和所述固定基座上的所述限位孔，所述限位弹簧的一端与所述顶梁固定连接，另一端与所述固定基座固定连接；
所述顶梁通过所述限位弹簧带动所述限位销沿所述限位孔的向上运动；
所述限位销通过所述限位弹簧和重力作用带动所述顶梁向靠近所述固定基座一端运动。
更进一步地，所述滑块通过滑块销穿过所述固定基座上设置的所述转轴销孔与所述固定基座固定连接；
所述滑块以所述滑块销为轴进行旋转，所述滑块通过所述连杆带动所述转动基座同步转动。
进一步地，所述固定基座的侧壁上设有开口，所述滑块在所述开口内活动；
所述滑块设有四个，所述连杆与所述滑块数量相同。
本发明公开一种电动汽车，包括换电机构、换电支架梁和电池包框架，所述换电机构为上述所述换电机构，所述换电支架梁设置在电动汽车的车底部，所述换电机构上的所述固定基座通过紧固件与所述换电支架梁固定连接，所述换电机构上的所述滑块用于固定所述电池包框架。
进一步地，所述电池包框架上固定设有插销，所述滑块通过所述插销固定所述电池包框架；
所述滑块靠近所述插销一侧设有与所述插销紧密配合的配合部；
所述紧固件设置在所述固定基座靠近所述顶梁一侧。
更进一步地，还包括推杆，所述电池包框架上的所述插销上沿竖直方向设有与所述推杆相配合的插孔，所述推杆穿过所述插孔将所述顶梁顶起。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1、本发明公开的换电机构，采用可旋转的滑块夹紧方式，利用弹簧预紧、轴销限位，多个连杆运动学及斜面承载等原理实现电池包的更换，换电效率高，且能够安全可靠快捷的进行电池包更换；
2、本发明公开的换电机构，能够在短时间内完成电池包卸载，电池包安装，电池包固定的换电过程，并保证在车辆行驶过程中的安全性和耐久性，以及频繁换电动作下的精准性和可靠性；
3、本发明公开的换电机构，结构简单、受力合理、更换方便且安全可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明所述的换电机构及电动汽车，下面将对实施例所需要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它附图。
图1为换电机构的爆炸图；
图2为图1中虚线框内结构的爆炸图；
图3为换电机构的结构示意图；
图4为换电机构电池包拆卸的原理图组合；
图5为换电机构电池包安装夹紧的原理图组合；
其中，图中附图标记对应为：1-转动基座，2-插销，201-插孔，3-连杆，4-固定基座，401-限位孔，402-转轴销孔，403-开口，5-顶梁，6-限位销，7-限位弹簧，8-紧固件，801-紧固螺栓，802-螺栓套筒，9-滑块，10-扭转回位组件，1001-扭簧，1002-连接销，11-滑块销，12-连杆销，13-推杆，14-套筒。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例1：
如图1至图3所示：一种换电机构，包括转动基座1、固定基座4、连杆3、顶梁5和至少两个滑块9，所述转动基座1套设在所述固定基座4上，所述顶梁5上靠近所述固定基座4一侧固定设有限位销6，所述限位销6位于所述滑块9上的开孔内，所述顶梁5能带动所述限位销6在所述滑块9上的开孔内上下运动；
所述滑块9一端通过所述连杆3与所述转动基座1连接，另一端与所述固定基座4转动连接，所述滑块9推动所述连杆3沿所述连杆3与所述转动基座1的连接轴转动，所述滑块9通过所述连杆3带动所述转动基座1同步转动；本发明采用可旋转的滑块9夹紧方式，利用弹簧预紧、轴销限位，多个连杆3运动学及斜面承载等原理实现电池包的更换，换电效率高，且能够安全可靠快捷的进行电池包更换。
具体的，滑块9绕与固定基座4的连接轴转动，并通过连杆3带动转动基座1同步转动。
具体的，所述连杆3一端与所述转动基座1通过连杆销12连接，另一端通过扭转回位组件10与所述滑块9连接；
所述连杆3以所述连杆销12为轴进行旋转，所述连杆3通过所述扭转回位组件10带动所述滑块9同步转动。
进一步地，转动基座1上设有连杆销通孔，所述连杆销12设置在连杆销通孔内。
更为具体的，所述固定基座4上设有限位孔401和转轴销孔402，所述顶梁5上设有限位孔401，所述限位销6外壁上固定套设有限位弹簧7，套设有所述限位弹簧7的所述限位销6穿过所述顶梁5和所述固定基座4上的所述限位孔401，所述限位弹簧7的一端与所述顶梁5固定连接，另一端与所述固定基座4固定连接；
所述顶梁5通过所述限位弹簧7带动所述限位销6沿所述限位孔401的向上运动；
所述限位销6通过所述限位弹簧7和重力作用带动所述顶梁5向靠近所述固定基座4一端运动。
更为具体的，限位销6远离顶梁5的一端穿过限位孔401后，再穿入滑块9内，使滑块9与固定基座4通过限位销6连接。
进一步地，顶梁5通过外力被顶起时，限位弹簧7伸长，并带动限位销6向上运动，当外力消失时，顶梁5受重力和限位弹簧7的拉力使限位销6向下运动，顶梁5回位。
具体的，所述滑块9通过滑块销11穿过所述固定基座4上设置的所述转轴销孔402与所述固定基座4固定连接；
所述滑块9以所述滑块销11为轴进行旋转，所述滑块9通过所述连杆3带动所述转动基座1同步转动。
进一步地，转动基座1在滑块9和连杆3的带动下以固定基座4为轴进行转动。
实施例2：为实施例1的优选实施例
如图1至图3所示:一种换电机构，
包括转动基座1、固定基座4、连杆3、顶梁5和至少两个滑块9，所述转动基座1套设在所述固定基座4上，所述顶梁5上靠近所述固定基座4一侧固定设有限位销6，所述限位销6位于所述滑块9上的开孔内，所述顶梁5能带动所述限位销6在所述滑块9上的开孔内上下运动；
所述滑块9一端通过所述连杆3与所述转动基座1连接，另一端与所述固定基座4转动连接，所述滑块9推动所述连杆3沿所述连杆3与所述转动基座1的连接轴转动，所述滑块9通过所述连杆3带动所述转动基座1同步转动；本发明采用可旋转的滑块9夹紧方式，利用弹簧预紧、轴销限位，多个连杆3运动学及斜面承载等原理实现电池包的更换，换电效率高，且能够安全可靠快捷的进行电池包更换。
具体的，滑块9绕与固定基座4的连接轴转动，并通过连杆3带动转动基座1同步转动。
优选地，所述固定基座4的侧壁上设有开口403，所述滑块9在所述开口403内活动；
所述滑块9设有四个，所述连杆3与所述滑块9数量相同。
进一步地，开口403也设有与四个，滑块9在开口403内和转动基座1之间的间隙内转动。具体的，所述连杆3一端与所述转动基座1通过连杆销12连接，另一端通过扭转回位组件10与所述滑块9连接；
所述连杆3以所述连杆销12为轴进行旋转，所述连杆3通过所述扭转回位组件10带动所述滑块9同步转动。
进一步地，转动基座1上设有连杆销通孔，所述连杆销12设置在连杆销通孔内。
优选地，所述扭转回位组件10包括扭簧1001和连接销1002，所述扭簧1001固定套设在所述连接销1002上。
进一步地，连杆3通过扭簧1001与滑块9连接，所述连杆3能带动所述滑块9绕连接销1002转动。
优选地，所述连杆销12的外壁固定套设有套筒14，所述连杆3与所述套筒14连接。
更为具体的，所述固定基座4上设有限位孔401和转轴销孔402，所述顶梁5上设有限位孔401，所述限位销6外壁上固定套设有限位弹簧7，套设有所述限位弹簧7的所述限位销6穿过所述顶梁5和所述固定基座4上的所述限位孔401，所述限位弹簧7的一端与所述顶梁5固定连接，另一端与所述固定基座4固定连接；
所述顶梁5通过所述限位弹簧7带动所述限位销6沿所述限位孔401的轴向向远离所述固定基座4一端运动；
所述限位销6通过所述限位弹簧7带动所述顶梁5向靠近所述固定基座4一端运动。
更为具体的，限位销6远离顶梁5的一端穿过限位孔401后，再穿入滑块9内，使滑块9与固定基座4通过限位销6连接。
进一步地，顶梁5为板状结构，顶梁5上设有四个限位孔401，每个限位孔401内都分别规定连接一个限位销6，每个限位销6分别与一个滑块9上的开孔相对应。
进一步地，顶梁5通过外力被顶起时，限位弹簧7伸长，并带动限位销6向上运动，当外力消失时，顶梁5受重力和限位弹簧7的拉力使限位销6向下运动，顶梁5回位。
具体的，所述滑块9通过滑块销11穿过所述固定基座4上设置的所述转轴销孔402与所述固定基座4固定连接；
所述滑块9以所述滑块销11为轴进行旋转，所述滑块9通过所述连杆3带动所述转动基座1同步转动。
进一步地，转动基座1在滑块9的连杆3的带动下以固定基座4为轴进行转动。
与实施例1的不同之处在于：
优选地，所述固定基座4的侧壁上设有开口403，所述滑块9在所述开口403内活动；
所述滑块9设有四个，所述连杆3与所述滑块9数量相同。
进一步地，开口403也设有与四个，滑块9在开口403内和转动基座1之间的间隙内转动。
优选地，所述扭转回位组件10包括扭簧1001和连接销1002，所述扭簧1001固定套设在所述连接销1002上。
进一步地，连杆3通过扭簧1001与滑块9连接，所述连杆3能带动所述滑块9绕连接销1002转动。
优选地，所述连杆销12的外壁固定套设有套筒14，所述连杆3与所述套筒14连接。
进一步地，顶梁5为板状结构，顶梁5上设有四个限位孔401，每个限位孔401内都分别规定连接一个限位销6，每个限位销6分别与一个滑块9上的开孔相对应。
实施例3：
如图1至图5所示，一种电动汽车，包括换电机构、换电支架梁和电池包框架，所述换电机构为实施例1或2所述换电机构，所述换电支架梁设置在电动汽车的车底部，所述换电机构上的所述固定基座4通过紧固件8与所述换电支架梁固定连接，所述换电机构上的所述滑块9用于固定所述电池包框架。
具体的，所述电池包框架上固定设有插销2，所述滑块9通过所述插销2固定所述电池包框架；
所述滑块9靠近所述插销2一侧设有与所述插销2紧密配合的配合部；
所述紧固件8设置在所述固定基座4靠近所述顶梁5一侧。
优选地，所述紧固件包括紧固螺栓801和螺栓套筒802，所述螺栓套筒802设置在紧固螺栓801靠近固定基座4的一端，可加强紧固螺栓801与固定基座4之间连接的牢固性，换电机构通过紧固螺栓801与电动汽车上的换点支架梁固定连接。
具体的，还包括推杆13，所述电池包框架上的所述插销2上沿竖直方向设有与所述推杆13相配合的插孔201，所述推杆13穿过所述插孔201将所述顶梁5顶起。
该换电机构的工作原理，包括电池包卸载原理和电池包安装原理；
如图4所示，电池包卸载原理：推杆13推动顶梁5向上运动，顶梁5通过限位弹簧7带动限位销6向上运动，使限位销6脱离固定基座4及滑块9上的限位孔401；所述插销2在电池重力作用向下运动，并通过滑块9推动连杆3绕连杆销12转动；所述连杆3通过连杆销12带动滑块9绕连接销1002转动；进一步地，使滑块9通过滑块销11带动转动基座1以固定基座4为轴转动；所述插销2脱离固定基座4后，扭转回位组件10上的扭簧1001推动连杆3和滑块9复位；推杆13向下运动，限位弹簧7带动限位销6滑入固定基座4及滑块9的限位孔401中，完成电池卸载过程；
如图5所示，电池包安装原理：推杆13推动顶梁5向上运动，顶梁5通过限位弹簧7带动限位销6向上运动，使限位销6脱离固定基座4及滑块9上的限位孔401；插销2在升降机或其他装置的推力作用向上运动，并通过滑块9推动连杆3绕连杆销12转动；所述连杆3通过连杆销12带动滑块9绕连接销1002转动；进一步地，使滑块9通过滑块销11带动转动基座1以固定基座4为轴转动；所述插销2完全进入固定基座4后，扭转回位组件10上的扭簧1001推动连杆3和滑块9复位；推杆13向下运动，限位弹簧7带动限位销6滑入固定基座4及滑块9的限位孔401中，完成电池锁止过程；这种方法安装操作简单、快速，拆卸方便，牢固性更高，成本更低；这种设计能够在短时间内完成电池包卸载，电池包安装，电池包固定的换电过程，并保证在车辆行驶过程中的安全性和耐久性，以及频繁换电动作下的精准性和可靠性。
本发明公开的换电机构，采用可旋转的滑块夹紧方式，利用弹簧预紧、轴销限位，多个连杆运动学及斜面承载等原理实现电池包的更换，换电效率高，且能够安全可靠快捷的进行电池包更换；能够在短时间内完成电池包卸载，电池包安装，电池包固定的换电过程，并保证在车辆行驶过程中的安全性和耐久性，以及频繁换电动作下的精准性和可靠性；结构简单、受力合理、更换方便且安全可靠。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种换电机构，其特征在于：包括转动基座(1)、固定基座(4)、连杆(3)、顶梁(5)和至少两个滑块(9)，所述转动基座(1)套设在所述固定基座(4)上，所述顶梁(5)上靠近所述固定基座(4)一侧固定设有限位销(6)，所述限位销(6)位于所述滑块(9)上的开孔内，所述顶梁(5)能带动所述限位销(6)在所述滑块(9)上的开孔内上下运动；
所述滑块(9)一端通过所述连杆(3)与所述转动基座(1)连接，另一端与所述固定基座(4)转动连接，所述滑块(9)推动所述连杆(3)沿所述连杆(3)与所述转动基座(1)的连接轴转动，所述滑块(9)通过所述连杆(3)带动所述转动基座(1)同步转动；
所述连杆(3)一端与所述转动基座(1)通过连杆销(12)连接，另一端通过扭转回位组件(10)与所述滑块(9)连接。
2.根据权利要求1所述的换电机构，其特征在于：
所述连杆(3)以所述连杆销(12)为轴进行转动，所述连杆(3)通过所述扭转回位组件(10)带动所述滑块(9)同步转动。
3.根据权利要求2所述的换电机构，其特征在于：所述扭转回位组件(10)包括扭簧(1001)和连接销(1002)，所述扭簧(1001)固定套设在所述连接销(1002)上。
4.根据权利要求2所述的换电机构，其特征在于：所述连杆销(12)的外壁固定套设有套筒(14)，所述连杆(3)与所述套筒(14)连接。
5.根据权利要求1所述的换电机构，其特征在于：所述固定基座(4)上设有限位孔(401)和转轴销孔(402)，所述顶梁(5)上设有限位孔(401)，所述限位销(6)外壁上固定套设有限位弹簧(7)，套设有所述限位弹簧(7)的所述限位销(6)穿过所述顶梁(5)和所述固定基座(4)上的所述限位孔(401)，所述限位弹簧(7)的一端与所述顶梁(5)固定连接，另一端与所述固定基座(4)固定连接；
所述顶梁(5)通过所述限位弹簧(7)带动所述限位销(6)沿所述限位孔(401)的向上运动；
所述限位销(6)通过所述限位弹簧(7)和重力作用带动所述顶梁(5)向靠近所述固定基座(4)一端运动。
6.根据权利要求5所述的换电机构，其特征在于：所述滑块(9)通过滑块销(11)穿过所述固定基座(4)上设置的所述转轴销孔(402)与所述固定基座(4)转动连接；
所述滑块(9)以所述滑块销(11)为轴进行旋转，所述滑块(9)通过所述连杆(3)带动所述转动基座(1)同步转动。
7.根据权利要求1所述的换电机构，其特征在于：所述固定基座(4)的侧壁上设有开口(403)，所述滑块(9)在所述开口(403)内活动；
所述滑块(9)设有四个，所述连杆(3)与所述滑块(9)数量相同。
8.一种电动汽车，其特征在于：包括换电机构、换电支架梁和电池包框架，所述换电机构为权利要求1-7任意一项所述换电机构，所述换电支架梁设置在电动汽车的车底部，所述换电机构上的所述固定基座(4)通过紧固件(8)与所述换电支架梁固定连接，所述换电机构上的所述滑块(9)用于固定所述电池包框架。
9.根据权利要求8所述的电动汽车，其特征在于：所述电池包框架上固定设有插销(2)，所述滑块(9)通过所述插销(2)固定所述电池包框架；
所述滑块(9)靠近所述插销(2)一侧设有与所述插销(2)紧密配合的配合部；
所述紧固件(8)设置在所述固定基座(4)靠近所述顶梁(5)一侧。
10.根据权利要求9所述的电动汽车，其特征在于：还包括推杆(13)，所述电池包框架上的所述插销(2)上沿竖直方向设有与所述推杆(13)相配合的插孔(201)，所述推杆(13)穿过所述插孔(201)将所述顶梁(5)顶起。
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