CN109823227A - 新能源汽车快速换电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新能源汽车快速换电装置，属于新能源汽车电池换装技术领域，所述新能源汽车快速换电装置，包括：电池包外框架，其用于承载和传送所述电池包，所述电池包外框架上固定设置有轴承支座；滚珠丝杠，用于与所述轴承支座进行配合，将自身的转动转化为所述轴承支座的直线运动；电机，其固定设置于所述电池仓中，所述电机用于驱动所述滚珠丝杠进行转动。所述电池包的顶面设置有支持块，其能够与设置在电池仓压板上的过盈块配合，从而在竖直方向上对所述电池包进行固定和松开。本发明实现了电池包的便捷更换和安装，避免了繁重的人工劳动，提高了新能源汽车的换电效率，通过对电池包的三维固定，实现电池包的可靠定位安装。

Description

新能源汽车快速换电装置

技术领域

本发明属于新能源汽车电池换装技术领域，具体而言，涉及一种新能源汽车快速换电装置。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

目前，用于租赁、客货运营、物流、通勤等用途的新能源车辆，一般使用铅酸蓄电池、镍氢电池、钠硫电池、锂电池等电池包提供电源，由于上述用途的新能源车辆使用密度高、使用强度大、用电量大，因此，其电池包存着在充电较为频繁、更换较为频繁、安装较为频繁的特点。

但新能源汽车所用的电池包通常体积大、重量大，例如，单个电池包的重量就多达80kg，遇到多个电池包联用的情况，电池包的总重就更大，目前对电池包的拆卸、搬运、调换、固定等一系列操作，均是通过人工和叉车推入和拉出，存在着人工劳动繁重、更换繁琐困难、更换速度慢的问题，严重影响着新能源车辆的换电效率和运营密度，影响了正常工作。此外，人工更换和安装，还经常存在着电池包容易松动、稳定性差、安装精度低、电器接口容易对不准等问题，极大影响电池包的正常使用、影响新能源车辆的运营可靠性。此外，新能源车辆的电池包的工作电压普遍较高，人工更换操作时存在着触电风险。

因此，目前新能源车辆中的电池换装技术存在着很大的弊端和问题——电池包更换繁琐困难、人工劳动繁重、更换速度慢、存在安全风险，成为该领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种新能源汽车快速换电装置，目的是至少解决上述现有技术中存在的问题之一，该目的是通过以下技术方案实现的：

一种新能源汽车快速换电装置，所述新能源汽车中设有电池仓，所述电池仓用于存放为所述新能源汽车提供电源的电池包，其中，所述新能源汽车快速换电装置包括：电池包外框架，其用于承载和传送所述电池包，所述电池包外框架上固定设置有轴承支座；滚珠丝杠，其设置于所述电池仓中，所述滚珠丝杠用于与所述轴承支座配合，将自身的转动转化为所述轴承支座的直线运动；电机，其固定设置于所述电池仓中，所述电机用于驱动所述滚珠丝杠进行转动。

进一步地，所述新能源汽车快速换电装置的左右两侧均设置有所述轴承支座、所述滚珠丝杠和所述电机。

进一步地，所述电池包外框架下方设有滚轮组。

进一步地，所述电池包的顶面设置有支持块，所述支持块能够与设置在所述电池仓的压板内表面上的过盈块进行配合，从而在竖直方向上对所述电池包进行固定和松开。

进一步地，所述新能源汽车快速换电装置还包括用于进行电连接的插接组件，所述电池包与所述电池仓通过所述插接组件进行接驳或脱离。

进一步地，所述插接组件包括设置在所述电池包上的电器插座和设置在所述电池仓上的电器插头。

进一步地，所述插接组件包括设置在所述电池包上的电器插头和设置在所述电池仓上的电器插座。

进一步地，所述电池包外框架上设置有用于锁定所述电池包的锁止机构。

进一步地，所述锁止机构包括位于所述电池包前端的第一锁止件和位于所述电池包后端的第二锁止件。

进一步地，所述过盈块为能够产生形变的弹性材料。

相对于现有技术，本发明提供的新能源车快速换电的电池组托架具有以下优点：

本发明通过利用包括电机、滚珠丝杠、滚轮组等在内的电动传动设计，实现了电池包的自动移出/移入，实现了电池包的快捷更换和安装，同时，避免了繁重的人工操作，因此，具有节省换电时间、自动化程度高的优点，显著提高了新能源车的换电效率；

本发明中通过采用包括快速定位插接口在内的电池组托架结构，能够快捷、准确地完成电池包的精准对接，确保更换前后的电池包通用化，重新安装后能够快速投入正常使用，提高了电池包安装及使用的精度；

本发明对电池包通过三维固定，稳固性更好。本发明通过组合使用滚珠丝杠、轴承支座和固定支座等部件，为电池包提供了X方向和Y方向的固定，同时，本发明通过过盈结构配合实现了对电池包Z向的固定，电池包定位安装的稳固性更好。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明一个实施例中的新能源汽车快速换电装置的装配示意图；

图2为本发明一个实施例中的新能源汽车快速换电装置的接驳状态示意图；

图3为本发明一个实施例中的新能源汽车快速换电装置的脱离状态示意图；

图4为本发明一个实施例中的电池包在竖直方向上的固定状态示意图；

图5为本发明一个实施例中的电池包在竖直方向上的松开状态示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本申请进行详细的介绍说明。需要指出的是，虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

参见图1-图3，本发明提供了一种新能源汽车快速换电装置，新能源汽车中设有电池仓10，所述电池仓10用于存放电池包20，电池包20用于为所述新能源汽车提供电源。新能源汽车快速换电装置30，位于电池仓10中并且能够在电池仓10中移入和移出，新能源汽车快速换电装置30中能够固定地放置电池包20，新能源汽车快速换电装置30通过自身的移入和移出，带动电池包20与电池仓10进行接驳和脱离；

如图1-图3所示，新能源汽车快速换电装置30包括：电池包外框架31，其用于承载和传送电池包20，电池包20与电池仓10之间的接驳和脱离分别是通过电池包外框架31的移入和移出运动实现的；电池包外框架31上固定设置有轴承支座32；滚珠丝杠33，其固定设置于电池仓10中，滚珠丝杠33能够与轴承支座32进行配合，将滚珠丝杠33的转动转化为轴承支座32的直线运动；电机34，其固定设置于电池仓10中，电机34能够驱动滚珠丝杠33进行转动，进而带动轴承支座32的移动，轴承支座32的移动进而带动电池包沿滚珠丝杠33的轴向方向进行运动。进一步地，如图1-图3所示，滚珠丝杠33还具有固定支座331，固定支座331用于支撑滚珠丝杠33，支撑滚珠丝杠33能够与固定支座331配合，在固定支座331中产生转动。

根据本发明的一个实施例，如图1-图2所示，新能源汽车快速换电装置30的左右两侧均设置有由轴承支座32、滚珠丝杠33和电机34组成的驱动机构，通过左右两侧的驱动机构设置，由此能够均衡、平稳地带动电池包外框架31的移入和移出。

根据本发明的一个实施例，如图2-图3所示，为了进一步便于电池包外框架31的移入和移出，电池包外框架31的下方设置有滚轮组35，滚轮组35的轴向垂直于电池包外框架31的移入和移出方向，优选地，滚轮组35为多组，并在电池包外框架31的下方进行均匀设置，由此能够均衡地承载电池包20，以及平稳地带动电池包20的移入和移出。

根据本发明的一个实施例，如图4-图5所示，新能源汽车快速换电装置30还包括用于在竖直方向固定电池包20的支持块36和过盈块37，其中，支持块36设置于电池包20的电池包顶面21上，并且能够与设置在电池仓压板11的内表面上的过盈块37进行配合，从而在竖直方向上对电池包20进行固定或松开，具体地，过盈块37为能够产生形变的弹性材料，可选地，过盈块37为橡胶材料，当过盈块37与支持块36接触时，过盈块37能够通过自身的变形与支持块36接触在一起，从而实现在竖直方向对电池包20的固定，当二者脱离时，过盈块37又能够恢复，从而为下次再接触固定做好准备。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，所述新能源汽车快速换电装置还包括用于进行电连接的插接组件38，电池包20与电池仓10能够通过插接组件38实现接驳或脱离，采用插接组件38这种快速插接式设计，可以在短时间内快速完成电池包与电池仓之前的电连接，同时也便于脱离。

根据本发明的一个实施例，插接组件38包括设置在电池包20上的电器插座和设置在电池仓10上的电器插头。此外，根据本发明的另外一个实施例，插接组件38包括设置在电池包20上的电器插头和设置在电池仓10上的电器插座。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，电池包外框架30上设置有用于锁止电池包20的锁止机构39，优选地，锁止机构39，包括位于电池包20前端的第一锁止件和位于所述电池包后端的第二锁止件，可选地，所述第一锁止件和第二锁止件可以为卡合结构、扣合结构、栓接机构等现有技术中常用的锁定结构，前端的第一锁止件和后端的第二锁止件的协同作用，将电池包20固定在电池包外框架30中，从而能够保证电池包20与电池仓10接驳时定位的稳固性和电连接的可靠性。

本发明通过电机驱动滚珠丝杠33与固定设置在电池包外框架31上的轴承支座32之前的相对运动，带动电池包外框架31以及安装在其上的电池包20在滚珠丝杠33的轴线方向产生移动。下面结合附图具体说明电池包20的移入过程和移出过程：

参见图1-图5，电池包外框架31下方设有滚轮组35，在支撑电池包20重量时，方便电池包20向电池仓10外移动。电池包20上设置有能够与电池仓10接驳和脱离的插接组件38，在电池包20向电池仓10内移动时，电池包20的插接组件38与电池仓10实现接驳，完成电器连接，在电池包20向电池仓10外移动时，电池包20的插接组件38与车身脱离。电池包20的顶面设置有用于进行Z向固定的支持块1，电池仓压板的内表面上固定设置有能够与支持块36接触和脱离的过盈块37，在电池包10向电池仓10内移动时，电池包顶面设置的支持块1向固定于车身电池仓内表面的过盈块37移动，并完成过盈状态的匹配，实现电池包的Z向固定；在电池包在向电池仓10外移动时，用于Z向固定的支持块36与过盈块37相应脱开，解除固定状态。在电池包20在向车身外移动时，当滚珠丝杠33带动电池包外框架31移动导出到可以方便工具将电池包20拖出的位置，滚轮组35可以在车身电池仓10上持续支撑电池包20，方便电池包20完全移出车身电池仓10并开展后续其他维护、更换操作。在电池包向车身内移动时，电池包的顶部设置的用于Z向固定的支持块36向固定于车身电池仓10的内表面上的过盈块37移动，并完成过盈状态的匹配，实现电池包20的Z向固定，当电池包20移动到指定位置时，滚珠丝杠33与电池包外框架31上的轴承支座32之间的相对旋转运动停止，从而锁定电池包20的最终位置，完成对电池包20的定位安装。

本发明的技术方案具有显著的进步：本发明利用滚珠丝杠能够将自身旋转转化为轴线方向运动的特性，在滚轮组的配合下实现电池包的自动移出/移入运动，实现了电池包的快速便捷的更换，大大避免了繁重的人工劳动；快速插接的电器接口在滚珠丝杠和轴承支座的帮助下，能够快速、稳定的完成自动对接，提高了接驳精确度和减少了人工劳动；滚珠丝杠和轴承支座的配合使用，为电池包提供了可靠的X方向、Y方向固定，同时通过采用支持块与过盈块的配合，通过调整过盈量来实现电池包的Z向固定，提高了电池包安装固定时的稳固性和可靠性，从而有利于电池包的正常供电。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的修改、等同替换或改进等，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种新能源汽车快速换电装置，所述新能源汽车中设有电池仓，所述电池仓用于存放为所述新能源汽车提供电源的电池包，其特征在于，所述新能源汽车快速换电装置包括：

电池包外框架，其用于承载和传送所述电池包，所述电池包外框架上固定设置有轴承支座；

滚珠丝杠，其设置于所述电池仓中，所述滚珠丝杠用于与所述轴承支座配合，将自身的转动转化为所述轴承支座的直线运动；

电机，其固定设置于所述电池仓中，所述电机用于驱动所述滚珠丝杠进行转动。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车快速换电装置，其特征在于，所述新能源汽车快速换电装置的左右两侧均设置有所述轴承支座、所述滚珠丝杠和所述电机。

3.根据权利要求2所述的新能源汽车快速换电装置，其特征在于，所述电池包外框架下方设有滚轮组。

4.根据权利要求3所述的新能源汽车快速换电装置，其特征在于，所述电池包的顶面设置有支持块，所述支持块能够与设置在所述电池仓的压板内表面上的过盈块进行配合，从而在竖直方向上对所述电池包进行固定和松开。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的新能源汽车快速换电装置，其特征在于，所述新能源汽车快速换电装置还包括用于进行电连接的插接组件，所述电池包与所述电池仓通过所述插接组件进行接驳或脱离。

6.根据权利要求5所述的新能源汽车快速换电装置，其特征在于，所述插接组件包括设置在所述电池包上的电器插座和设置在所述电池仓上的电器插头。

7.根据权利要求5所述的新能源汽车快速换电装置，其特征在于，所述插接组件包括设置在所述电池包上的电器插头和设置在所述电池仓上的电器插座。

8.根据权利要求6或7所述的新能源汽车快速换电装置，其特征在于，所述电池包外框架上设置有用于锁定所述电池包的锁止机构。

9.根据权利要求8所述的新能源汽车快速换电装置，其特征在于，所述锁止机构包括位于所述电池包前端的第一锁止件和位于所述电池包后端的第二锁止件。

10.根据权利要求4所述的新能源汽车快速换电装置，其特征在于，所述过盈块为能够产生形变的弹性材料。