CN110015122A - 一种用于车辆的电池锁止装置、换电系统和换电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于车辆的电池锁止装置、换电系统和换电方法，属于车辆领域。电池锁止装置包括：升举机构，可沿竖向伸缩；多个锁止杆，沿车辆的竖向凸起于电池包；锁止结构，固定于车身，包括：第一活动块，可沿水平方向移动且设有第一接触块，第一活动块设有与锁止杆数量相同的第一卡接面；第二活动块，可沿水平方向移动且设有第二接触块和多个第二卡接面；和弹簧。电池锁止装置在锁紧状态时，第一卡接面和第二卡接面卡紧锁止杆；在松开状态时，升举机构伸入第一接触块和第二接触块之间，以推动第一活动块和第二活动块相向移动，使得每对第一卡接面与第二卡接面背向移动以脱开锁止杆。该电池锁止装置能够有效提高电池锁止装置的换电效率。

Description

一种用于车辆的电池锁止装置、换电系统和换电方法

技术领域

本发明涉及车辆领域，特别是涉及一种用于车辆的电池锁止装置、换电系统和换电方法。

背景技术

目前电动汽车受限电池储电和充电技术限制，汽车续航能力和方便性明显劣于传统燃油车，由此，换电车型应运而生。换电车型的车辆通过更换电池来续航，通常需要去换电站进行电池更换。

现有技术中，通过在电池包和车身之间设置锁止装置来实现电池包的拆装。但是现有的锁止装置在进行拆装时需要多个动作，例如通过竖向移动和前后方向的移动才能完成电池包的装卸。

因此现有技术中的电池锁止装置存在换电动作复杂，换电效率低的问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于车辆的电池锁止装置，以解决现有技术中电池锁止装置换电效率低的问题。

本发明的一个进一步的目的是要减少电池更换所需的运动空间。

特别地，本发明提供了一种用于车辆的电池锁止装置，包括：

升举机构，可沿所述车辆的竖向伸缩运动；

多个锁止杆，沿所述车辆的竖向凸起设置于电池包上；

锁止结构，固定于所述车辆的车身，所述锁止结构包括：

第一活动块，可沿水平方向移动且设有第一接触块，所述第一活动块设有与所述锁止杆数量相同的第一卡接面；

第二活动块，可沿水平方向移动且设有第二接触块，所述第二活动块还设有面向所述第一卡接面且与所述第一卡接面一一对应的多个第二卡接面；和

弹簧，连接于所述第一活动块和所述第二活动块之间；

所述电池锁止装置具有锁紧状态和松开状态，在所述锁紧状态时，所述弹簧用于保持每对所述第一卡接面和所述第二卡接面卡紧所述锁止杆；

在所述松开状态时，所述升举机构用于伸入所述第一接触块和所述第二接触块之间，以推动所述第一活动块和所述第二活动块相向移动，使得每对所述第一卡接面与所述第二卡接面背向移动以脱开所述锁止杆。

可选地，所述第一接触块和所述第二接触块均为滚轮，且所述滚轮的轴向与所述第一活动块的移动方向垂直。

可选地，所述升举机构伸入所述第一接触块与所述第二接触块之间的端部沿所述升举机构的伸入方向的截面积逐渐减小。

可选地，所述锁止结构还包括：

基座，与所述车身固定连接；和

轨道，设置于所述基座处，用于为所述第一活动块和所述第二活动块提供运动空间。

可选地，所述锁止结构还包括：

限位块，设置于所述轨道的两端，用于限制所述第一活动块和所述第二活动块的移动极限位置。

可选地，所述第一活动块设有竖向凸起的第一凸台，所述第一卡接面设置于所述第一凸台沿所述第一活动块的移动方向上的侧面；

所述第二活动块设有竖向贯通的第一开口，所述第二卡接面设置于所述第一开口沿所述第二活动块的移动方向上的侧面，所述第一凸台嵌入所述第一开口中，以使得所述第一卡接面和所述第二卡接面相对布置。

可选地，所述第一凸台设有竖向贯通的第二开口，所述第一开口内在垂直所述第二活动块移动的方向上跨接有第二凸台，所述弹簧连接于所述第二开口的内侧与所述第二凸台之间，且所述弹簧沿所述第一活动块的移动方向布置。

可选地，每一所述锁止杆的顶部附近均设有环槽，且所述第一卡接面和所述第二卡接面在卡紧所述锁止杆时卡接于所述环槽处。

特别地，本发明还提供了一种车辆的换电系统，包括：

换电平台，用于停放所述车辆，所述换电平台设有竖向贯通的换电开口，用于为所述电池包的更换提供通道，所述换电平台上还设有限位装置，用于定位所述车辆；

取电平台，用于通过所述换电开口移除需要更换的电池包；

送电平台，用于通过所述换电开口运送新的电池包；和

上述任一项所述的电池锁止装置，所述电池锁止装置的所述升举机构固定于所述换电平台处。

特别地，本发明还提供了一种车辆的换电方法，用于上述换电系统，包括以下步骤：

对停放于所述换电平台的车辆进行初步定位；

通过所述限位装置抬升所述车辆至水平的预设高度；

所述取电平台移动至贴合所述电池包的底部；

所述升举机构顶开所述锁止结构以解锁所述电池包；

所述取电平台移除所述电池包；

所述送电平台运送新的电池包至所述车辆。

本发明的电池锁止装置通过升举机构的上升来推动固定于车身的锁止结构的第一活动块和第二活动块，使得第一活动块的第一卡接面和第二活动块的第二卡接面互相背向移动，进而松开电池包上的锁止杆，完成电池包与车身的脱离。通过升举机构的下降，使得锁止结构不受该升举机构的作用力，并在弹簧力的回复力作用下使得第一卡接面和第二卡接面相向移动卡紧电池包上的锁止杆，进而完成电池包与车身的固定。该电池锁止装置通过升举机构的升降即可完成电池包的拆卸与锁止，即上下动作即可完成电池包的装卸，动作简单，有利于提高电池更换效率。

进一步地，由于本实施例中只需要上下动作就可以完成电池包的装卸，不再需要其他方向上的运动空间，例如不再需要预留沿车身的纵向的换电空间，因此能够节省电池更换所需的运动空间，保证电池包的布置空间，有利于提高车辆的续航里程。

进一步地，所述电池包的上表面设有电池接口。在电池包完成拆卸后，电池包向下运动，将电池接口设置在电池包上表面能够满足电池包上下运动完成换电的要求。另外，将电池接口设置在电池包的上表面，在电池包安装好之后，电池接口处于电池包与车身地板之间，可以有效防止地板雨水溅射到电池接口上，从而避免产生漏电的短路风险。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的电池锁止装置的结构示意图；

图2是根图1中A处的局部放大图；

图3是根图1中B处的局部放大图；

图4是根据本发明一个实施例的电池锁止装置的锁止结构的结构分解图；

图5是根据本发明一个实施例的换电系统的结构示意图；

图6是根据本发明一个实施例的换电方法的流程图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的电池锁止装置的结构示意图。图2是根图1中A处的局部放大图。图4是根据本发明一个实施例的电池锁止装置的锁止结构的结构分解图。本发明提供了一种用于车辆的电池锁止装置，如图1所示，一个实施例中该电池锁止装置100一般性地可以包括升举机构10、多个锁止杆21和锁止结构30。升举机构10可沿车辆的竖向伸缩运动。多个锁止杆21沿所述车辆的竖向凸起设置于电池包20上。锁止结构30固定于车辆的车身，如图4所示，该锁止结构30包括第一活动块31、第二活动块32和弹簧33。第一活动块31可沿水平方向移动且设有第一接触块311，第一活动块31设有与锁止杆21数量相同的第一卡接面312。第二活动块32可沿水平方向移动且设有第二接触块321，第二活动块32还设有面向第一卡接面312且与第一卡接面312一一对应的多个第二卡接面322。也就是说，每个第一卡接面312和每个第二卡接面322形成一对朝向彼此的卡接面组合。弹簧33连接于第一活动块31和第二活动块32之间。电池锁止装置100具有锁紧状态和松开状态。在锁紧状态时，弹簧33用于保持每对第一卡接面312和第二卡接面322卡紧锁止杆21。也就是说弹簧33的回复力推动第一活动块31和第二活动块32相向运动，并达到第一卡接面312和第二卡接面322能够卡紧锁止杆21的状态。在松开状态时，如图2所示，升举机构10用于伸入第一接触块311和第二接触块321之间，以推动第一活动块31和第二活动块32相向移动，使得每对第一卡接面312与第二卡接面322背向移动以脱开锁止杆21。

本实施例的电池锁止装置100通过升举机构10的上升来推动固定于车身的锁止结构30的第一活动块31和第二活动块32，使得第一活动块31的第一卡接面312和第二活动块32的第二卡接面322互相背向移动，进而松开电池包20上的锁止杆21，完成电池包20与车身的脱离。通过升举机构10的下降，使得锁止结构30不受该升举机构10的作用力，并在弹簧力的回复力作用下使得第一卡接面312和第二卡接面322相向移动卡紧电池包20上的锁止杆21，进而完成电池包20与车身的固定。该电池锁止装置100通过升举机构10的升降即可完成电池包20的拆卸与锁止，即上下动作即可完成电池包20的装卸，动作简单，有利于提高电池更换效率。

进一步地，由于本实施例中只需要上下动作就可以完成电池包20的装卸，不再需要其他方向上的运动空间，例如不再需要预留沿车身的纵向的换电空间，因此能够节省电池更换所需的运动空间，保证电池包20的布置空间，有利于提高车辆的续航里程。

需要说明的是，电池包20的上表面设有电池接口22。电池与车辆的其他部件的电连接是通过电池接口22完成的。在电池包20完成拆卸后，电池包20向下运动，将电池接口22设置在电池包20上表面能够满足电池包20上下运动完成换电的要求。另外，将电池接口22设置在电池包20的上表面，在电池包20安装好之后，电池接口22处于电池包20与车身地板之间，可以有效防止地板雨水溅射到电池接口22上，从而避免产生漏电的短路风险。

另一个实施例中，如图2所示，第一接触块311和第二接触块321均为滚轮，且滚轮的轴向与第一活动块31的移动方向垂直。滚轮的设置可以方便升举机构10的伸入，更好地将升举机构10的竖向运动转为第一活动块31和第二活动块32的水平移动。

优选地，升举机构10伸入第一接触块311与第二接触块321之间的端部沿升举机构10的伸入方向的截面积逐渐减小。例如图2所示，该升举机构10设有向上突起的升举臂，该升降臂的端部设置为尖头的，这样有利于该升举臂伸入滚轮之间。

一个实施例中，如图4所示，锁止结构30还包括基座34和轨道35。基座34与车身固定连接。轨道35设置于基座34处，用于为第一活动块31和第二活动块32提供运动空间。基座34可以焊接或螺接于车身。如图1所示的实施例中，轨道35沿车辆的纵向延伸，第一活动块31和第二活动块32置于该轨道35中，用于为第一活动块31和第二活动块32沿车辆的纵向移动进行导向。

另一个实施例中，如图4所示，锁止结构30还包括限位块36，设置于轨道35的两端，用于限制第一活动块31和第二活动块32的移动极限位置。

一个具体的实施例中，如图4所示，第一活动块31设有竖向凸起的第一凸台301，第一卡接面312设置于第一凸台301沿第一活动块31的移动方向上的侧面。第二活动块32设有竖向贯通的第一开口302，第二卡接面322设置于第一开口302沿第二活动块32的移动方向上的侧面，第一凸台301嵌入第一开口302中，以使得第一卡接面312和第二卡接面322相对布置。

如图4所示，另一个实施例中，第一凸台301设有竖向贯通的第二开口303，第一开口302内在垂直第二活动块32移动的方向上跨接有第二凸台304，弹簧33连接于第二开口303的内侧与第二凸台304之间，且弹簧33沿第一活动块31的移动方向布置。

图3是根图1中B处的局部放大图。如图3所示，一个实施例中，锁止杆21的顶部附近设有环槽211，且第一卡接面312和第二卡接面322在卡紧锁止杆21时卡接于环槽211处。例如，锁止杆21呈圆柱形，该锁止杆21顶部附件设有内凹的环槽211，相应地，第一卡接面312和第二卡接面322设置成内凹的半圆形，从而与该锁止杆21的环槽211配合，由于环槽211内凹，使得卡接后锁止杆21不容易滑出，卡接效果较好。

一个实施例中，如图1所示，电池包20的左右两侧均设有锁止杆21，相应地车身对应位置设有两个锁止结构30。

图5是根据本发明一个实施例的换电系统的结构示意图。如图5所示，本发明还提供了一种车辆的换电系统1000，包括换电平台200、取电平台300、送电平台400和上述任一个实施例中的电池锁止装置100(图5中未示出电池包20和锁止结构30)。换电平台200用于停放车辆，且换电平台200设有竖向贯通的换电开口201，用于为电池包20的更换提供通道。换电平台上还设有限位装置，用于定位该车辆。取电平台300用于通过换电开口201移除需要更换的电池包20。送电平台400用于通过换电开口201运送新的电池包20。电池锁止装置100的升举机构10固定于换电平台200处。

可选地，如图5所示，限位装置包括前定位顶升块202和后定位顶升块203，安装于换电平台200上，分别位于换电开口201的前方和后方。通过换电平台200上的前定位顶升块202和后定位顶升块203向上运动调整，至传感器检测确认电池包20处于水平状态。

图6是根据本发明一个实施例的换电方法的流程图。本发明还提供了一种换电方法，用于上述的换电系统，如图6所示，该换电方法包括以下步骤：

S10：对停放于换电平台200的车辆进行初步定位。

S20：通过限位装置抬升车辆至水平的预设高度。

S30：取电平台300移动至贴合电池包20的底部。

S40：升举机构10顶开锁止结构30以解锁电池包20。

S50：取电平台300移除所述电池包。

S60：送电平台400运送新的电池包至车辆。

本实施例中车辆的初步定位可以通过换电站的传感器和限位装置完成确认车辆位置。S20是车身的精确定位步骤，通过换电平台200上的前定位顶升块202和后定位顶升块203向上运动调整，至传感器检测确认电池包20处于水平状态。

具体的换电过程可以包括以下动作：取电平台300穿过换电开口201运动至电池包20下方并与电池包20底面贴合；升举机构10向上运动，顶开锁止结构30，解锁电池包20，电池包20随取电平台300向下穿过换电开口201并运送至充电仓库充电。送电平台400载有充满电的电池包20穿过换电开口201运送至车身下部，升举机构10向下运动，锁止结构30在弹簧33回复力作用下将新的电池包20锁紧；送电平台400向下运动至换电平台200，车辆可驶离换电平台200。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种用于车辆的电池锁止装置，其特征在于，包括：

升举机构，可沿所述车辆的竖向伸缩运动；

多个锁止杆，沿所述车辆的竖向凸起设置于电池包上；

锁止结构，固定于所述车辆的车身，所述锁止结构包括：

第一活动块，可沿水平方向移动且设有第一接触块，所述第一活动块设有与所述锁止杆数量相同的第一卡接面；

第二活动块，可沿水平方向移动且设有第二接触块，所述第二活动块还设有面向所述第一卡接面且与所述第一卡接面一一对应的多个第二卡接面；和

弹簧，连接于所述第一活动块和所述第二活动块之间；

所述电池锁止装置具有锁紧状态和松开状态，在所述锁紧状态时，所述弹簧用于保持每对所述第一卡接面和所述第二卡接面卡紧所述锁止杆；

在所述松开状态时，所述升举机构用于伸入所述第一接触块和所述第二接触块之间，以推动所述第一活动块和所述第二活动块相向移动，使得每对所述第一卡接面与所述第二卡接面背向移动以脱开所述锁止杆。

2.根据权利要求1所述的电池锁止装置，其特征在于，

所述第一接触块和所述第二接触块均为滚轮，且所述滚轮的轴向与所述第一活动块的移动方向垂直。

3.根据权利要求2所述的电池锁止装置，其特征在于，

所述升举机构伸入所述第一接触块与所述第二接触块之间的端部沿所述升举机构的伸入方向的截面积逐渐减小。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的电池锁止装置，其特征在于，所述锁止结构还包括：

基座，与所述车身固定连接；和

轨道，设置于所述基座处，用于为所述第一活动块和所述第二活动块提供运动空间。

5.根据权利要求4所述的电池锁止装置，其特征在于，所述锁止结构还包括：

限位块，设置于所述轨道的两端，用于限制所述第一活动块和所述第二活动块的移动极限位置。

6.根据权利要求5所述的电池锁止装置，其特征在于，

所述第一活动块设有竖向凸起的第一凸台，所述第一卡接面设置于所述第一凸台沿所述第一活动块的移动方向上的侧面；

所述第二活动块设有竖向贯通的第一开口，所述第二卡接面设置于所述第一开口沿所述第二活动块的移动方向上的侧面，所述第一凸台嵌入所述第一开口中，以使得所述第一卡接面和所述第二卡接面相对布置。

7.根据权利要求6所述的电池锁止装置，其特征在于，

所述第一凸台设有竖向贯通的第二开口，所述第一开口内在垂直所述第二活动块移动的方向上跨接有第二凸台，所述弹簧连接于所述第二开口的内侧与所述第二凸台之间，且所述弹簧沿所述第一活动块的移动方向布置。

8.根据权利要求7所述的电池锁止装置，其特征在于，

每一所述锁止杆的顶部附近均设有环槽，且所述第一卡接面和所述第二卡接面在卡紧所述锁止杆时卡接于所述环槽处。

9.一种车辆的换电系统，其特征在于，包括：

换电平台，用于停放所述车辆，所述换电平台设有竖向贯通的换电开口，用于为所述电池包的更换提供通道，所述换电平台上还设有限位装置，用于定位所述车辆；

取电平台，用于通过所述换电开口移除需要更换的电池包；

送电平台，用于通过所述换电开口运送新的电池包；和

权利要求1-9中任一项所述的电池锁止装置，所述电池锁止装置的所述升举机构固定于所述换电平台处。

10.一种车辆的换电方法，其特征在于，用于权利要求9所述的换电系统，包括以下步骤：

对停放于所述换电平台的车辆进行初步定位；

通过所述限位装置抬升所述车辆至水平的预设高度；

所述取电平台移动至贴合所述电池包的底部；

所述升举机构顶开所述锁止结构以解锁所述电池包；

所述取电平台移除所述电池包；

所述送电平台运送新的电池包至所述车辆。