CN111384330A - 一种用于车辆的电池包快换装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车辆的电池包快换装置及车辆，涉及车辆技术领域。用于车辆的电池包快换装置包括限位销轴，其一端与车辆的下车身连接；壳体，与电池包连接且内部有呈梯形结构的空腔；位于空腔下部的螺栓，伸入空腔内，且与壳体螺纹连接；位于空腔内的支撑杆，支撑杆由螺栓支撑在空腔内并能随螺栓一起相对壳体上下移动；限位滚珠，位于支撑杆的中部；其中，限位销轴的中部具有凹陷部，支撑杆的内部中空并在与凹陷部对应的位置设有缺口，限位滚珠与缺口相配合，电池包快换装置处于锁止状态时，限位销轴插入支撑杆的内部，限位滚珠卡入凹陷部。本发明还提供了一种车辆，包括上述电池包快换装置。本发明能够提高电池包的安装和拆卸效率。

Description

一种用于车辆的电池包快换装置及车辆

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包快换装置及车辆。

背景技术

随着社会的发展和进步，纯电动车辆作为一种环保交通工具，具有运行经济、清洁环保等优点，其应用的范围已经越来越广。但由于受电池容量低的限制，行驶里程较短，同时，由于电池充电时间长、电池成本高、维护难度大，从而限制了纯电动车辆的推广。为了延长纯电动车辆的续驶里程，可采用更换电池的方法，当电池电量不足时，可到充电站迅速更换一个充满电的电池包，电池更换时间控制在3分钟以内，与燃油车加油时间相近，从而既延长了续驶里程，又节省了时间。采用更换电池的方法，可实现电动车辆的“车-电分离”，电池及充电、维护由专业运营商运营，降低用户购车成本，推动纯电动车辆的产业化和市场应用。

然而目前，纯电动车辆的电池快换系统主要有螺母丝杆与四连杆机构或齿轮机构等几种方式来控制电池包的锁紧和解锁完成换电，费时费力，安装和拆解方式过于复杂，造成生产线和售后维修效率低下，严重影响电动车的产业化。

发明内容

本发明第一方面的一个目的是提供一种锁止和解锁过程简单快捷的电池包快换装置。

本发明第一方面的另一个目的是提供一种锁止可靠的电池包快换装置。

本发明第二方面的一个目的是提供一种车辆，包括上述电池包快换装置，所述车辆的电池包快换装置锁止和解锁过程简单快捷。

根据本发明第一方面，本发明提供了一种用于车辆的电池包快换装置，包括：

限位销轴，其一端与所述车辆的下车身连接；

壳体，与所述电池包连接且内部有呈梯形结构的空腔；

位于所述空腔下部的螺栓，伸入所述空腔内，且与所述壳体螺纹连接；

位于所述空腔内的支撑杆，所述支撑杆由所述螺栓支撑在所述空腔内并能随所述螺栓一起相对所述壳体上下移动；和

限位滚珠，位于所述支撑杆的中部；

其中，所述限位销轴的中部具有向其轴线方向凹陷的凹陷部，所述支撑杆的内部中空并在与所述凹陷部对应的位置设有缺口，所述限位滚珠与所述缺口相配合，所述电池包快换装置处于锁止状态时，所述限位销轴插入所述支撑杆的内部，所述限位滚珠卡入所述凹陷部。

进一步地，所述螺栓具有头部区段和伸入区段，所述伸入区段伸入所述空腔内，所述头部区段与所述伸入区段均呈圆柱状，所述伸入区段的直径小于所述头部区段的直径，所述支撑杆套设在所述伸入区段上。

进一步地，所述头部区段的外表面设有外螺纹，所述壳体的对应位置设有内螺纹，所述螺栓通过螺纹连接至所述壳体并通过所述外螺纹与所述内螺纹的配合，使得所述螺栓相对所述壳体上下移动。

进一步地，所述限位销轴具有连接区段和插入区段，所述连接区段通过螺栓与所述车辆的下车身连接，所述插入区段插入所述支撑杆的内部。

进一步地，所述连接区段靠近所述插入区段的一面设有凸出表面的凸台，所述壳体的对应位置上设有与所述凸台相匹配的凹槽。

进一步地，所述凸台呈喇叭状，且所述凸台的轴线与所述连接区段的中心轴线重合。

进一步地，所述壳体内部空腔的截面积从上到下逐渐增大，所述电池包快换装置处于锁止状态时，所述限位滚珠位于所述空腔的侧壁与所述凹陷部之间。

进一步地，所述电池包快换装置处于锁止状态时，所述支撑杆的上部与所述空腔的上部相贴合。

进一步地，所述限位滚珠至少有三个，间隔且均匀地分布在所述支撑杆中部的所述缺口上。

根据本发明第二方面，本发明提供了一种车辆，包括车身，还包括上述所述的电池包快换装置，所述车身与所述电池包快换装置可拆卸连接。

本发明的用于车辆的电池包快换装置及车辆，通过设置限位销轴，其一端与所述车辆的下车身连接；壳体，与所述电池包连接且内部空腔呈梯形结构；位于所述空腔下部的螺栓，伸入所述空腔内，且与所述壳体螺纹连接；位于所述空腔内的支撑杆，所述支撑杆由所述螺栓支撑在所述空腔内并能够随所述螺栓一起相对所述壳体上下移动；和限位滚珠，位于所述支撑杆的中部；其中，所述限位销轴的中部具有向其轴线方向凹陷的凹陷部，所述支撑杆的内部中空并在与所述凹陷部对应的位置设有缺口，所述限位滚珠与所述缺口相配合，所述电池包快换装置处于锁止状态时，所述限位销轴插入所述支撑杆的内部，所述限位滚珠卡入所述凹陷部。如此，通过螺栓相对于壳体简单的上下运动就可以使电池包稳固地连接至车身或从车身上拆卸下来，因而极大提高了锁止和解锁效率。

进一步地，通过在连接区段靠近所述插入区段的一面设置凸出表面的凸台，所述壳体的对应位置上设置与所述凸台相匹配的凹槽。如此，当电池包快换装置处于锁止状态时，凸台和凹槽的配合保证了电池包快换装置水平方向形成锁死状态，同时限位滚珠卡入所述凹陷部保证了电池包快换装置垂直方向形成锁死状态，这种强锁止状态达到了全方面锁死的效果，因而本发明的电池包快换装置锁止可靠性好。

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限位销轴的立体示意图；

图2是根据本发明一个实施例的壳体的剖视示意图；

图3是根据本发明一个实施例的螺栓的立体示意图；

图4是根据本发明一个实施例的电池包快换装置锁止状态时的立体示意图；

图5是图4中沿A-A线的剖视示意图；

图6是根据本发明一个实施例的电池包快换装置解锁状态时的立体示意图；

图7是图6中沿B-B线的剖视示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的限位销轴的立体示意图。图2是根据本发明一个实施例的壳体的剖视示意图。图3是根据本发明一个实施例的螺栓的立体示意图。图4是根据本发明一个实施例的电池包快换装置锁止状态时的立体示意图。图5是图4中沿A-A线的剖视示意图。如图1-图5所示，所述电池包快换装置包括限位销轴1、壳体2、螺栓3、支撑杆4和限位滚珠5。

如图1所示，所述限位销轴1的一端与所述车辆的下车身连接。在这里，所述限位销轴1通过螺栓与所述下车身连接。

如图2所示，所述壳体与所述电池包连接且内部有呈梯形结构的空腔。在这里，所述壳体2位于所述电池包的边缘位置。同时，如图2所示，所述壳体2与所述电池包通过位于壳体2下部左右两侧的螺栓连接。

如图5所示，所述螺栓3位于壳体2内空腔的下部，其一端伸入所述空腔内，并且与壳体2螺纹连接。

如图5所示，所述支撑杆4位于壳体2空腔内，所述支撑杆4由所述螺栓3支撑在所述空腔内并能随所述螺栓3一起相对所述壳体2上下移动。所述限位滚珠5位于所述支撑杆4的中部。

其中，如图1所示，所述限位销轴1的中部具有向其轴线方向凹陷的凹陷部11。如图5所示，所述支撑杆4的内部中空并在与所述凹陷部11对应的位置设有缺口41，所述限位滚珠5与所述缺口41相配合。所述电池包快换装置处于锁止状态时，如图5所示，所述限位销轴1插入所述支撑杆4的内部，所述限位滚珠5卡入所述凹陷部11。

本发明的用于车辆的电池包快换装置，通过设置限位销轴1，其一端与所述车辆的下车身连接；壳体2，与所述电池包连接且内部空腔呈梯形结构；位于所述空腔下部的螺栓3，伸入所述空腔内，且与所述壳体2螺纹连接；位于所述空腔内的支撑杆4，所述支撑杆4由所述螺栓3支撑在所述空腔内并能够随所述螺栓3一起相对所述壳体上下移动；和限位滚珠5，位于所述支撑杆4的中部；其中，所述限位销轴1的中部具有向其轴线方向凹陷的凹陷部11，所述支撑杆4的内部中空并在与所述凹陷部对应的位置设有缺口41，所述限位滚珠5与所述缺口41相配合，所述电池包快换装置处于锁止状态时，所述限位销轴1插入所述支撑杆4的内部，所述限位滚珠5卡入所述凹陷部11。如此，通过螺栓3相对于壳体简单的上下运动就可以使电池包稳固地连接至车身或从车身上拆卸下来，因而极大提高了锁止和解锁效率。

具体地，如图3所示，所述螺栓3具有头部区段31和伸入区段32，所述伸入区段32伸入所述空腔内，所述头部区段31与所述伸入区段32均呈圆柱状，所述伸入区段32的直径小于所述头部区段31的直径，所述支撑杆4套设在所述伸入区段32上。同时，所述头部区段31的外表面设有外螺纹33，所述壳体2的对应位置设有内螺纹(图中未示出)，所述螺栓3通过螺纹连接至所述壳体2并通过所述外螺纹33与所述内螺纹的配合，使得所述螺栓3相对所述壳体2上下移动。

具体说来，当需要将电池包安装至车辆上时，限位销轴1与壳体2是分离的，顶升机构将电池包输送至车身下部靠近限位销轴1的位置，此时限位销轴1插入壳体2内，但是限位销轴1上的凹陷部11与限位滚珠5并不在同一水平面上，即限位滚珠5未卡入所述凹陷部11，而限位滚珠5又位于支撑杆4上的缺口41内。因此，若需要将电池包安装至车辆上，就需要螺栓3带动支撑杆4和限位滚珠5一起相对壳体向上运动，直至限位滚珠5卡入所述凹陷部11。如此，通过限位滚珠5卡入所述凹陷部11，电池包快换装置就处于锁止状态，也就是电池包已经安装至车辆上。

进一步地，如图1所示，所述限位销轴1具有连接区段12和插入区段13，所述连接区段12通过螺栓与所述车辆的下车身连接，所述插入区段13插入所述支撑杆4的内部。

同时，所述连接区段12靠近所述插入区段13的一面设有凸出表面的凸台14，如图2所示，所述壳体2的对应位置上设有与所述凸台14相匹配的凹槽21。

通过在连接区段12靠近所述插入区段13的一面设置凸出表面的凸台14，所述壳体2的对应位置上设置与所述凸台14相匹配的凹槽21。如此，当电池包快换装置处于锁止状态时，凸台14和凹槽的配合保证了电池包快换装置水平方向形成锁死状态，同时限位滚珠5卡入所述凹陷部11保证了电池包快换装置垂直方向形成锁死状态，这种强锁止状态达到了全方面锁死的效果，因而本发明的电池包快换装置锁止可靠性好。

更进一步地，所述凸台14可以呈喇叭状，且所述凸台14的轴线与所述连接区段12的中心轴线重合。如此，则可以在电池包快换装置处于锁止状态时，凸台14和凹槽21能够更好地配合以加强电池包快换装置的锁止稳定性。

同时，如图2所示，所述壳体2内部空腔的截面积从上到下逐渐增大。如图5所示，所述电池包快换装置处于锁止状态时，所述限位滚珠5位于所述空腔的侧壁与所述凹陷部11之间。所述连接区段12与所述壳体2相距一定的距离。

同时，如图5所示，所述电池包快换装置处于锁止状态时，所述支撑杆4的上部与所述空腔的上部相贴合。如此，则可以在垂直方向上进一步加强电池包快换装置的锁止稳定性。

此外，图6是根据本发明一个实施例的电池包快换装置解锁状态时的立体示意图，图7是图6中沿B-B线的剖视示意图。如图5和图7所示，所述限位滚珠5有两个，然而由于图5和图7仅示出了剖面图，因此只显示了两个限位滚珠，其实在本发明中，所述限位滚珠5至少有三个，比如3个、4个或者5个，其间隔且均匀地分布在所述支撑杆4中部的所述缺口41上。在所述电池包快换装置处于锁止状态时，所有的限位滚珠5均卡入凹陷部11，如此，则可以进一步增强电池包快换装置的锁止稳定性。

在这里，需要说明的是，本发明通过安装于电池包上的螺栓控制模块来控制螺栓3相对于壳体2上下移动。具体为，电池包上具有多个壳体2(也就是有多个电池包快换装置)，每一壳体2分布于电池包的边缘部分，每个壳体的附近均有一个小电机，用于控制螺栓3的旋转使之相对壳体2上下移动。同时，螺栓控制模块通过称重限值控制螺栓3上下移动，具体为：顶升机构顶升过程中，给予螺栓3一定的重力，通过称重限值给予螺栓控制模块锁止信号和解锁信号，通过锁止信号和解锁信号控制螺栓3上下移动，达到锁止和解锁目的。更具体为：当需要将电池包安装至车辆上时，顶升机构将电池包顶升至下车身附近，限位销轴1上的凸台14与壳体2上的凹槽切合配合，插入区段13插进壳体2内部空腔，顶升机构检测到电池包给予自身的重力为电池包重力时，传递锁止信号至螺栓控制模块，此时，螺栓控制模块控制电机使得螺栓3相对壳体向上移动，此时支撑杆4也在螺栓3的带动下向上移动，直至限位滚珠5卡进限位销轴1的凹陷部11，至此完成电池包安装过程；当需要将电池包拆卸下来时，顶升机构向上微顶电池包，此时，顶升机构检测到电池包给予自身的重力为电池包重力，则传递解锁信号至螺栓控制模块，此时，螺栓控制模块控制电机使得螺栓3相对壳体向下移动从而形成解锁状态，在这里，当顶升机构向上微顶电池包时，限位滚珠5也解除了受力状态，因而螺栓3可以在电机的带动下向下移动，支撑杆4也解除螺栓3向上顶的力向下移动，直至限位滚珠5移出凹陷部11，此时，电池包脱落到顶升机构上，至此完成电池包拆卸过程。

在这里，需要注意的是，螺栓控制模块接收到每一电池包快换装置对应的锁止信号或解锁信号后，才会统一输出锁止信号和解锁信号，所有电池包快换装置都是同时收到锁止信号和解锁信号，同时执行锁止动作和解锁动作。

特别地，在本发明一个实施例中，还提供了一种车辆，包括车身，还包括上述所述的电池包快换装置，所述车身与所述电池包快换装置可拆卸连接。本实施例中的电池包快换装置与上述所述的电池包快换装置完全相同，因此针对电池包快换装置部分，本实施例不再赘述。

由于所述车辆包括电池包快换装置，因此通过设置限位销轴1，其一端与所述车辆的下车身连接；壳体2，与所述电池包连接且内部空腔呈梯形结构；位于所述空腔下部的螺栓3，伸入所述空腔内，且与所述壳体2螺纹连接；位于所述空腔内的支撑杆4，所述支撑杆4由所述螺栓3支撑在所述空腔内并能够随所述螺栓3一起相对所述壳体上下移动；和限位滚珠5，位于所述支撑杆4的中部；其中，所述限位销轴1的中部具有向其轴线方向凹陷的凹陷部11，所述支撑杆4的内部中空并在与所述凹陷部对应的位置设有缺口41，所述限位滚珠5与所述缺口41相配合，所述电池包快换装置处于锁止状态时，所述限位销轴1插入所述支撑杆4的内部，所述限位滚珠5卡入所述凹陷部11。如此，通过螺栓3相对于壳体简单的上下运动就可以使电池包稳固地连接至车身或从车身上拆卸下来，因而极大提高了锁止和解锁效率。

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包快换装置，其特征在于，包括：

限位销轴，其一端与所述车辆的下车身连接；

壳体，与所述电池包连接且内部有呈梯形结构的空腔；

位于所述空腔下部的螺栓，伸入所述空腔内，且与所述壳体螺纹连接；

位于所述空腔内的支撑杆，所述支撑杆由所述螺栓支撑在所述空腔内并能随所述螺栓一起相对所述壳体上下移动；和

限位滚珠，位于所述支撑杆的中部；

其中，所述限位销轴的中部具有向其轴线方向凹陷的凹陷部，所述支撑杆的内部中空并在与所述凹陷部对应的位置设有缺口，所述限位滚珠与所述缺口相配合，所述电池包快换装置处于锁止状态时，所述限位销轴插入所述支撑杆的内部，所述限位滚珠卡入所述凹陷部。

2.根据权利要求1所述的电池包快换装置，其特征在于，所述螺栓具有头部区段和伸入区段，所述伸入区段伸入所述空腔内，所述头部区段与所述伸入区段均呈圆柱状，所述伸入区段的直径小于所述头部区段的直径，所述支撑杆套设在所述伸入区段上。

3.根据权利要求2所述的电池包快换装置，其特征在于，所述头部区段的外表面设有外螺纹，所述壳体的对应位置设有内螺纹，所述螺栓通过螺纹连接至所述壳体并通过所述外螺纹与所述内螺纹的配合，使得所述螺栓相对所述壳体上下移动。

4.根据权利要求1所述的电池包快换装置，其特征在于，所述限位销轴具有连接区段和插入区段，所述连接区段通过螺栓与所述车辆的下车身连接，所述插入区段插入所述支撑杆的内部。

5.根据权利要求4所述的电池包快换装置，其特征在于，所述连接区段靠近所述插入区段的一面设有凸出表面的凸台，所述壳体的对应位置上设有与所述凸台相匹配的凹槽。

6.根据权利要求5所述的电池包快换装置，其特征在于，所述凸台呈喇叭状，且所述凸台的轴线与所述连接区段的中心轴线重合。

7.根据权利要求1所述的电池包快换装置，其特征在于，所述壳体内部的空腔的截面积从上到下逐渐增大，所述电池包快换装置处于锁止状态时，所述限位滚珠位于所述空腔的侧壁与所述凹陷部之间。

8.根据权利要求1所述的电池包快换装置，其特征在于，所述电池包快换装置处于锁止状态时，所述支撑杆的上部与所述空腔的上部相贴合。

9.根据权利要求1所述的电池包快换装置，其特征在于，所述限位滚珠至少有三个，间隔且均匀地分布在所述支撑杆中部的所述缺口上。

10.一种车辆，包括车身，其特征在于，还包括如权利要求1-9中任一项所述的电池包快换装置，所述车身与所述电池包快换装置可拆卸连接。

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