CN111376787A - 用于车辆的电池更换总成 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于车辆的电池更换总成，涉及车辆技术领域。用于车辆的电池更换总成包括用于为车辆提供动力的动力电池包和用于安装动力电池包的安装结构。动力电池包相对的两侧分别设有多个向外延伸而出的固定销。安装结构包括两个安装机构。每个安装机构包括固定于车辆上的车身固定支架和设置于车身固定支架上且沿长度方向与车身固定支架可相对运动的锁止支架。通过两个支架之间的相对运动以实现将固定销固定于安装机构的锁止状态和具有使固定销与安装机构分离的解锁状态，结构简单，操作方便。

Description

用于车辆的电池更换总成

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种用于车辆的电池更换总成。

背景技术

随着环保要求，新能源汽车已经广泛应用于市场，由于动力电池能量密度提升空间十分有限的，对于使用频率高的营运车辆来说是不可接受的。目前，电动车充电时间已经成为阻碍纯电动汽车发展的瓶颈之一，为推进电动汽车行业的发展，已有不少电动汽车采用直接更换电池的方式来解决充电时间的问题，把更换电池的时间降低至3分钟以内甚至比燃油车加油的时间还短。

但是，现有技术中的电池更换装置结构复杂、操作不方便、耗时长，无法满足日益增长的市场需求。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种可快速更换动力电池包的电池更换总成。

本发明一个进一步的目的是要使得更换动力电池包时无需使用任何辅助工具，方便快捷。

特别地，本发明提供了一种用于车辆的电池更换总成，包括：

动力电池包，用于为车辆提供动力，动力电池包相对的两侧分别设有多个向外延伸而出的固定销；

安装结构，设置于车辆上，用于安装动力电池包，安装结构包括两个安装机构；

其中，安装机构包括：

固定于车辆上的车身固定支架，和

设置于车身固定支架上且沿长度方向与车身固定支架可相对运动的锁止支架；

其中，固定销固定于安装机构时，安装机构处于锁止状态，固定销与安装机构分离时，安装机构处于解锁状态。

可选地，车身固定支架上设有多个与固定销相对应的第一销孔；第一销孔配置成可使固定销沿其横截面方向滑入第一销孔；

锁止支架上设有多个与第一销孔对应的第二销孔；第二销孔包括形状与第一销孔对应的第一部分和用于与第一销孔配合以固定固定销的第二部分，第一部分和第二部分相连通；

其中，当第二销孔的第一部分运动到与第一销孔重合时，安装机构处于解锁状态；当第二销孔的第二部分运动到与第一销孔重合时，安装机构处于锁止状态。

可选地，车身固定支架包括呈L型设置的垂直板和水平板，第一销孔设置于垂直板上且第一销孔在水平板上形成可使固定销沿横截面方向滑入第一销孔的开口。

可选地，第一限位结构，设置于安装机构上，用于使安装机构在未受外力时保持在锁止状态。

可选地，第一限位结构包括：

固定于车身固定支架上的导向柱；

固定于锁止支架上的固定柱；和

弹簧，其两端分别固定于导向柱和固定柱上；

其中，锁止支架上沿长度方向设有可沿导向柱滑动的导向限位槽；

当导向柱分别处于导向限位槽的两端时，弹簧分别处于原始状态和受力状态；当弹簧处于原始状态时，安装机构保持在锁止状态，当弹簧处于受力状态时，安装机构处于锁止状态。

可选地，锁止支架驱动结构，用于驱动锁止支架沿其长度方向运动以使安装机构从锁止状态变为解锁状态。

可选地，换电平台，用于支撑动力电池包。

可选地，锁止支架驱动结构设置于换电平台上，锁止支架驱动结构为梯形结构，梯形结构的斜边与锁止支架的斜边相对应。

可选地，第二限位结构，用于限制动力电池包沿其宽度方向移动。

可选地，第二限位结构包括第一限位块和第二限位块，第一限位块设置于动力电池包靠近安装机构的外侧，第二限位块设置于车身固定支架靠近动力电池包的内侧，第一限位块与第二限位块的截面均为直角三角形，第一限位块与第二限位块对称设置，通过两斜面的接触以限制动力电池包沿其宽度方向移动。

本发明的用于车辆的电池更换总成，包括用于为车辆提供动力的动力电池包和用于安装动力电池包的安装结构。动力电池包相对的两侧分别设有多个向外延伸而出的固定销。安装结构包括两个安装机构。每个安装机构包括固定于车辆上的车身固定支架和设置于车身固定支架上且沿长度方向与车身固定支架可相对运动的锁止支架。通过两个支架之间的相对运动以实现将固定销固定于安装机构的锁止状态和具有使固定销与安装机构分离的解锁状态，结构简单，操作方便。

进一步地，本发明的电池更换总成，通过设置在换电平台上的锁止支架驱动结构，随换电平台的上升来驱动锁止支架运动以使安装机构从锁止状态变为解锁状态，无需使用任何辅助工具，方便快捷。

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用于车辆的电池更换总成的示意性装置图；

图2是图1中A区域的示意性局部放大视图，其示出了安装机构处于解锁状态的示意图；

图3是图1中A区域的示意性局部放大视图，其示出了安装机构处于锁止状态的示意图；

图4示出了固定销安装到安装机构的示意图；

图5是图1中B区域的示意性局部放大视图；

图6是图1中D区域的示意性局部放大视图；

图7是图1中C区域的示意性局部放大视图；

图8是图1所示电池更换总成中的第二限位结构示意性局部放大视图。

具体实施方式

下面参照图1至图8来描述本发明实施例的电池更换总成100，本发明实施例的描述中，“前后”“横向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

图1是根据本发明一个实施例的用于车辆的电池更换总成100的示意性装置图。如图1所示，图中所示的X方向为动力电池包3的长度方向，Y方向为动力电池包3的宽度方向，Z方向为动力电池包3的厚度方向，这里标记的X/Y/Z方向只是为了更好的了解本发明的技术方案，而不能将其作为对本发明的限制。继续参考图1，本实施例中的用于车辆的电池更换总成100包括用于为车辆提供动力的动力电池包3和用于安装动力电池包3的安装结构。动力电池包3除了为车辆提供动力外，还可以为车辆上的其他用电部件提供电量，例如空调、收音机等用电设备。动力电池包3相对的两侧分别设有多个向外延伸而出的固定销31。安装结构包括两个安装机构1。如图1所示，两个安装机构1平行设置于动力电池包3的两侧，两个安装机构1之间限定有用于安装动力电池包3的安装空间。每个安装机构1包括固定于车辆上的车身固定支架11和设置于车身固定支架11上且沿长度方向与车身固定支架11可相对运动的锁止支架12。车身固定支架11可以焊接到车身上，也可以通过螺栓安装到车身上。通过两个支架之间的相对运动以实现将固定销31固定于安装机构1的锁止状态和使固定销31与安装机构1分离的解锁状态，结构简单，操作方便。

在一个具体地实施例中，图2是图1中A区域的示意性局部放大视图，其示出了安装机构1处于解锁状态的示意图。图3是图1中A区域的示意性局部放大视图，其示出了安装机构1处于锁止状态的示意图。图4示出了固定销31安装到安装机构1的示意图。参考图2、图3和图4，车身固定支架11上设有多个与固定销31相对应的第一销孔111。第一销孔111配置成可使固定销31沿其横截面方向滑入第一销孔111。在本实施例中，第一销孔111设置成方向为沿Z向的条形孔，第一销孔111用于限制固定销31沿长度方向运动。由于本实施例中的车身固定支架11包括呈L型设置的垂直板114和水平板115，第一销孔111设置于垂直板114上且第一销孔111在水平板115上形成可使固定销31沿横截面方向滑入第一销孔111的开口113。开口113的作用是供固定销31沿Z轴方向进入第一销孔111，在没有其他零部件限制的情况下，固定销31在第一销孔111内可沿Z轴方向随意滑动。

继续参考图2、图3和图4，锁止支架12上设有多个与第一销孔111对应的第二销孔121。第二销孔121包括形状与第一销孔111对应的第一部分123和用于与第一销孔111配合以固定固定销31的第二部分124。第二销孔121的第一部分123设置成与第一销孔111的形状相似，也是条形状，为了方便在两者重合时，固定销31进入第一销孔111。第二销孔121的第二部分124配置成沿X方向延伸的孔，用于限制固定销31沿厚度方向运动，第一部分123和第二部分124相连通，固定销31可以从第二销孔121的第一部分123进入到第二部分124。

在具体地更换电池的过程中，当第二销孔121的第一部分123运动到与第一销孔111重合时，安装机构1处于解锁状态；当第二销孔121的第二部分124运动到与第一销孔111重合时，安装机构1处于锁止状态。

继续参考图2和图3，为了使锁止支架12在不受外力的情况下能够自动恢复到锁止状态，电池更换总成100还包括第一限位结构。第一限位结构设置于安装机构1上，用于使安装机构1在未受外力时保持在锁止状态。在一个具体的实施例中，第一限位结构包括导向柱131、固定柱132和弹簧133。导向柱131固定于车身固定支架11；固定柱132固定于锁止支架12；弹簧133的两端分别固定于导向柱131和固定柱132。为了使锁止支架12的行程受到限制，沿长度方向锁止支架12上设有可沿导向柱131滑动的导向限位槽。当导向柱131分别处于导向限位槽的两端时，弹簧133具有原始状态和受力状态；当弹簧133处于原始状态时，安装机构1保持在锁止状态，当弹簧133处于受力状态时，安装机构1处于锁止状态。

在其他实施例中，也可以不需要第一限位结构，通过人工对锁止支架12进行回位和固定，例如：用卡接结构直接将锁止支架12固定到车身固定支架11上，当需要锁止支架12移动时，在人工打开卡接结构。

图6是图1中D区域的示意性局部放大视图。参考图6，还可以结合图1，除了人工移动锁止支架12外，还可以增加一个动力结构给锁止支架12提供动力。具体地，电池更换总成100还包括锁止支架驱动结构21。锁止支架驱动结构21用于驱动锁止支架12沿其长度方向运动以使安装机构1从锁止状态变为解锁状态。在一个具体的实施例中，电池更换总成100还包括换电平台2。换电平台2用于支撑动力电池包3，其可以受控地向上或向下移动。为了方便更换动力电池包3，锁止支架驱动结构21可以设置于换电平台2上，锁止支架驱动结构21为梯形结构，梯形结构的斜边与锁止支架12的斜边相对应。可以理解的是，锁止支架驱动结构21还可以设置成其他任意形状，只要能够与锁止支架12配合，推动锁止支架12沿X轴方向移动即可。锁止支架驱动结构21即可以随换电平台2一起运动，又可以与换电平台2发生相对运动。

图5是图1中B区域的示意性局部放大视图。图7是图1中C区域的示意性局部放大视图。图8是图1所示电池更换总成100中的第二限位结构示意性局部放大视图。参考图5-8，在一些进一步的实施例中，为了进一步限制安装好的动力电池包3沿Y轴方向移动，电池更换总成100还包括第二限位结构。第二限位结构用于限制动力电池包3沿其宽度方向移动。第二限位结构包括第一限位块32和第二限位块112，第一限位块32设置于动力电池包3靠近安装机构1的外侧，第二限位块112设置于车身固定支架11靠近动力电池包3的内侧，第一限位块32与第二限位块112的截面均为直角三角形，第一限位块32与第二限位块112对称设置，通过两斜面的接触以限制动力电池包3沿其宽度方向移动。第一限位块32和第二限位块112还可以设置成其他可以实现该功能的任意形状，如弧形等，此处不做赘述。

采用本发明的电池更换总成100，固定后能够实现动力电池包在垂直上下方向及水平方向的移动限位，在更换时无需使用任何辅助工具。在一个优选地实施例中，电池更换总成100由安装机构1、动力电池包3、换电平台2三大部分构成。安装机构1又包括车身固定支架11和锁止支架12，车身固定支架11直接与车身固定，锁止支架12可移动地设置于车身固定支架11上。动力电池包3摆放在换电平台2上的特定位置。锁止支架驱动结构21安装在换电平台2上，可以随其上下运动，左右各一个。动力电池包3的两侧设有固定销31，用于限制动力电池包3在整车X、Z方向的移动，共10个，分布在电池包左右两侧。第一限位块32和第二限位块112配合用于限制动力电池包3在整车Y方向的移动，共4个，分别分布在动力电池包3左右两侧和车身固定支架11内侧。导向柱131为锁止支架12移动过程中起导向和行程限位作用，导向柱131固定在车身固定支架11上，与锁止支架12相对运动。弹簧133在静止状态时(未受力状态)拉住锁止支架12，阻挡其移动，当锁止支架12受外力作用后，起到锁止支架12回位的作用。锁止支架12用于限制固定在电池包上的电池包固定销31和承载动力电池包3重量。导向限位槽设置于锁止支架12上，导向柱131设置于车身固定支架11上，在导向限位槽行程内移动。固定柱132固定在锁止支架12上，通过弹簧133连接导向柱131。

动力电池包3安装过程如下：动力电池包3放置在换电平台2特定位置上，随着换电平台2向上移动，由于锁止支架12此时受弹簧133的拉力和导向柱131的限位，锁止支架12需要受到外力的作用才能移动。当锁止支架驱动结构21运动到接触到锁止支架12时，即在锁止支架驱动结构21的作用下，锁止支架12沿X方向移动，此时第二销孔121向前运动，第二销孔121的第一部分123与第一销孔111慢慢重合，此后换电平台2继续向上移动，固定销31沿开口113逐渐进入到第一销孔111内。当换电平台2移动到固定位置，此时动力电池包3的固定销31到达车身固定支架11的第一销孔111内，然后，锁止支架驱动结构21单独向下移动，释放锁止支架12到静止状态(也即是锁止支架12在弹簧133自身的作用力下回到锁止状态)，此时固定动力电池包3，此后换电平台2向下移动，电池包安装完成。动力电池包3拆卸过程，同安装过程。

在上述实施例中，通过锁止支架12驱动机构和弹簧133驱动锁止支架12运动，可以实现动力电池包3在车辆上快速更换；通过动力电池包3上的固定销31、安装机构1上的三角块及安装机构1上的销孔限制动力电池包3沿XYZ三个方向的运动，保证车辆行驶过程中的稳定不发生异响；进一步地，所有结构均可以为钣金件，由于都是纯机械结构，满足换电机构成本低、可靠性高的要求。

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更换总成，其特征在于，包括：

动力电池包，所述动力电池包相对的两侧分别设有多个向外延伸而出的固定销；

安装机构，包括固定于所述车辆上的车身固定支架，和设置于所述车身固定支架上且沿长度方向与所述车身固定支架可相对运动的锁止支架；所述车身固定支架上设有供所述固定销滑入的第一销孔，所述锁止支架上设有用于固定所述固定销的第二销孔。

2.根据权利要求1所述的电池更换总成，其特征在于，

所述车身固定支架上设有多个与所述固定销相对应的第一销孔；所述第一销孔配置成可使所述固定销沿其横截面方向滑入所述第一销孔；

所述锁止支架上设有多个与所述第一销孔对应的第二销孔；所述第二销孔包括形状与所述第一销孔对应的第一部分和用于与所述第一销孔配合以固定所述固定销的第二部分，所述第一部分和所述第二部分相连通；

其中，当所述第二销孔的第一部分运动到与所述第一销孔重合时，所述安装机构处于解锁状态；当所述第二销孔的第二部分运动到与所述第一销孔重合时，所述安装机构处于锁止状态。

3.根据权利要求2所述的电池更换总成，其特征在于，

所述车身固定支架包括呈L型设置的垂直板和水平板，所述第一销孔设置于所述垂直板上且所述第一销孔在所述水平板上形成可使所述固定销沿横截面方向滑入所述第一销孔的开口。

4.根据权利要求1所述的电池更换总成，其特征在于，还包括：

第一限位结构，设置于所述安装机构上，用于使所述安装机构在未受外力时保持在锁止状态。

5.根据权利要求4所述的电池更换总成，其特征在于，

所述第一限位结构包括：

固定于所述车身固定支架上的导向柱；

固定于所述锁止支架上的固定柱；和

弹簧，其两端分别固定于所述导向柱和所述固定柱上；

其中，所述锁止支架上沿长度方向设有可沿所述导向柱滑动的导向限位槽；

当所述导向柱分别处于所述导向限位槽的两端时，所述弹簧分别处于原始状态和受力状态；当所述弹簧处于原始状态时，所述安装机构保持在所述锁止状态，当所述弹簧处于受力状态时，所述安装机构处于所述锁止状态。

6.根据权利要求1所述的电池更换总成，其特征在于，还包括：

锁止支架驱动结构，用于驱动所述锁止支架沿其长度方向运动以使所述安装机构从所述锁止状态变为解锁状态。

7.根据权利要求6所述的电池更换总成，其特征在于，还包括：

换电平台，用于支撑所述动力电池包。

8.根据权利要求7所述的电池更换总成，其特征在于，

所述锁止支架驱动结构设置于所述换电平台上，所述锁止支架驱动结构为梯形结构，所述梯形结构的斜边与所述锁止支架的斜边相对应。

9.根据权利要求1所述的电池更换总成，其特征在于，还包括：

第二限位结构，用于限制所述动力电池包沿其宽度方向移动。

10.根据权利要求9所述的电池更换总成，其特征在于，

所述第二限位结构包括第一限位块和第二限位块，所述第一限位块设置于所述动力电池包靠近所述安装机构的外侧，所述第二限位块设置于所述车身固定支架靠近所述动力电池包的内侧，所述第一限位块与所述第二限位块的截面均为直角三角形，所述第一限位块与所述第二限位块对称设置，通过两斜面的接触以限制所述动力电池包沿其宽度方向移动。

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