CN111391703B - 电池锁止总成及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池锁止总成及车辆，涉及车辆技术领域。电池锁止总成，该总成上的锁止装置包括支撑轮和锁止块。支撑轮朝向动力电池的一侧设有一个凹槽。支撑轮可双向自转，凹槽随支撑轮转动时具有锁止位置和解锁位置，锁止块可旋转地设置于支架处，锁止块设有棘爪，棘爪和棘齿之间具有啮合状态和打开状态。采用上述结构，通过设置有棘齿和棘爪的配合、凹槽与电池连接轴的配合，支撑轮的正传和反转，实现动力电池的锁止，结构简单、操作方便。同时，由于锁止装置在工作时各部件没有平面摩擦，各运动部件都是围绕轴线旋转运动，降低了各部件之间卡顿的风险，从而提高了更换电池的稳定性和可靠性。

Description

电池锁止总成及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种电池锁止总成及车辆。

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电池锁止总成，以解决现有技术中电池更换装置结构复杂，操作不方便的问题。

本发明一个进一步的目的是要使动力电池与电池框架的连接更加稳固。

一方面，本发明提供了一种电池锁止总成，其包括设置于车身处且用于固定动力电池的电池框架，电池框架包括设置于动力电池相对两侧的支架，每个支架上设有至少一个用于固定动力电池相对两侧向外凸出的电池连接轴的锁止装置，锁止装置包括：

支撑轮，设置于支架朝向动力电池的一侧，支撑轮可双向自转，支撑轮朝向动力电池的一侧设有一个凹槽，凹槽在支撑轮的外缘形成使电池连接轴进出凹槽的开口，凹槽随支撑轮转动时具有锁止位置和解锁位置，支撑轮的边缘还设有一个棘齿；和

锁止块，可转动地设置于支架朝向动力电池的一侧，锁止块设有棘爪，棘爪和棘齿之间具有啮合状态和打开状态；

当凹槽处于锁止位置且棘爪与棘齿处于啮合状态时，电池连接轴卡接到凹槽内以限制动力电池相对于电池框架上下移动以使动力电池与电池框架处于锁止状态；当锁止块转动以使棘爪与棘齿处于打开状态时，支撑轮在动力电池的重力作用下自转预设角度后，凹槽处于解锁位置，电池连接轴滑出凹槽，以使动力电池与电池框架处于分离状态。

可选地，还包括限位装置，用于限制支撑轮的旋转角度，以使支撑轮的开口在旋转角度的上止点和下止点之间转动；其中，当开口位于上止点时，凹槽处于锁止位置，当开口位于下止点时，凹槽处于解锁位置。

可选地，限位装置包括：

限位孔，设置于支撑轮处；

限位柱，固定于支架上，且限位柱在支撑轮转动时通过与限位孔配合以限制支撑轮的旋转角度。

可选地，每个支架上设有多个锁止装置，其中，多个锁止装置中至少有两个锁止装置对称设置。

可选地，每个锁止装置还包括与锁止块的一端可旋转连接的曲柄，多个曲柄的另一端与同一连杆可旋转连接，其中，支撑轮、锁止块、曲柄和连杆在同一平面内运动。

可选地，还包括连杆复位装置，用于在开口到达上止点时驱动连杆以使棘爪与棘齿从打开状态变至啮合状态。

可选地，还包括支撑轮复位装置，用于在电池连接轴移出凹槽后使开口保持在下止点。

可选地，动力电池相对两侧设有导向限位块，导向限位块与支架过盈配合，以限制动力电池相对于支架沿车辆的行驶方向和横向方向移动。

可选地，连杆朝向支撑轮的一侧设置有至少一个推杆，推杆受到向上的力时带动连杆向上移动。

另一方面，本发明还提供了一种车辆，车辆的车身处设置有上述的电池锁止总成。

本发明的电池锁止总成，该总成上的锁止装置包括支撑轮和锁止块。支撑轮朝向动力电池的一侧设有一个凹槽，凹槽在支撑轮的外缘形成使电池连接轴进出凹槽的开口。支撑轮可双向自转，凹槽随支撑轮转动时具有锁止位置和解锁位置，当凹槽位于锁止位置时，支撑轮正向转动预设角度后凹槽到达解锁位置，凹槽位于解锁位置时，支撑轮反向转动预设角度后凹槽到达锁止位置。支撑轮的边缘还设有一个棘齿。锁止块具有相对的第一端和第二端，第一端可旋转地设置于支架处，第二端可绕第一端转动，锁止块设有棘爪，棘爪和棘齿之间具有啮合状态和打开状态；当凹槽处于锁止位置且棘爪与棘齿处于啮合状态时，电池连接轴卡接到凹槽内以限制动力电池相对于电池框架上下移动以使动力电池与电池框架处于锁止状态；当锁止块转动以使棘爪与棘齿处于打开状态时，支撑轮在动力电池的重力作用下自转预设角度后，凹槽处于解锁位置，电池连接轴滑出凹槽，以使动力电池与电池框架处于分离状态。当凹槽处于解锁位置时，将新电池的电池连接轴对准凹槽的开口，向上推动电池，此时，电池连接轴带动支撑轮反向转动，当凹槽到达锁止位置时，锁止块转动，以使棘爪和棘齿啮合，此时，在动力电池的重力作用下，动力电池与电池框架处于锁止状态。采用上述结构，通过设置有棘齿和棘爪的配合、凹槽与电池连接轴的配合，支撑轮的正传和反转，实现动力电池的锁止，结构简单、操作方便。同时，由于锁止装置在工作时各部件没有平面摩擦，各运动部件都是围绕轴线旋转运动，降低了各部件之间卡顿的风险，从而提高了更换电池的稳定性和可靠性。

进一步地，本发明的每个支架上设有多个锁止装置，其中，多个锁止装置中至少有两个锁止装置对称设置，也即是，凹槽的开口方向相对或者相反，以使动力电池与电池框架的连接更加稳固。

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总成的示意性结构分解图；

图2是图1所示电池锁止总成中的锁止装置安装到支架的示意性结构图；

图3是图1所示电池锁止总成中的锁止装置与动力电池相对位置关系的示意性结构图；

图4是图1所示电池锁止总成中的多个锁止装置的示意性分布图；

图5是锁止装置处于锁止状态的示意性结构图；

图6是锁止装置处于打开状态的示意性结构图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的电池锁止总成100的示意性结构分解图。图2是图1所示电池锁止总成100中的锁止装置1安装到支架102的示意性结构图。图3是图1所示电池锁止总成100中的锁止装置1与动力电池2相对位置关系的示意性结构图。图4是图1所示电池锁止总成100中的多个锁止装置 1的示意性分布图。图5是锁止装置1处于锁止状态的示意性结构图。图6是锁止装置1处于打开状态的示意性结构图。下面参照图1至图6来描述本发明实施例的电池锁止总成100，本发明实施例的描述中，“上下”“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。

参考图1-6，本实施例中的电池锁止总成100，包括设置于车身处且用于固定动力电池2的电池框架101，电池框架101包括设置于动力电池2相对两侧的支架102，每个支架102上设有至少一个用于固定动力电池2相对两侧向外凸出的电池连接轴21的锁止装置1。具体地，锁止装置1包括支撑轮11和锁止块12。支撑轮11朝向动力电池2的一侧设有一个凹槽111，凹槽111在支撑轮11的外缘形成使电池连接轴21进出凹槽111的开口112，其中，电池连接轴21的轴向方向与支撑轮11的轴向方向基本平行。支撑轮11可双向自转，凹槽111随支撑轮11转动时具有锁止位置和解锁位置，当凹槽111位于锁止位置时，支撑轮11正向转动预设角度后凹槽111到达解锁位置，凹槽111位于解锁位置时，支撑轮11反向转动预设角度后凹槽111到达锁止位置。优选地，凹槽111的开口112为水平方向时，支撑轮11处于锁止位置。支撑轮11 的边缘还设有一个棘齿113。锁止块12具有相对的第一端和第二端，第一端可旋转地设置于支架102处，第二端可绕第一端转动，锁止块12设有棘爪121，棘爪121和棘齿113之间具有啮合状态和打开状态。当凹槽111处于锁止位置且棘爪121与棘齿113处于啮合状态时，电池连接轴21卡接到凹槽111内以限制动力电池2相对于电池框架101上下移动以使动力电池2与电池框架101 处于锁止状态。当锁止块12转动以使棘爪121与棘齿113处于打开状态时，支撑轮11在动力电池2的重力作用下自转预设角度后，凹槽111处于解锁位置，电池连接轴21滑出凹槽111，以使动力电池2与电池框架101处于分离状态。当凹槽111处于解锁位置时，将新电池的电池连接轴21对准凹槽111的开口112，向上推动电池，此时，电池连接轴21带动支撑轮11反向转动，当凹槽111到达锁止位置时，锁止块12转动，以使棘爪121和棘齿113啮合，此时，在动力电池2的重力作用下，动力电池2与电池框架101处于锁止状态。采用上述结构，通过设置有棘齿113和棘爪121的配合、凹槽111与电池连接轴21的配合，支撑轮11的正传和反转，实现动力电池2的锁止和解锁，结构简单、操作方便。同时，由于锁止装置1在工作时各部件没有平面摩擦，各运动部件都是围绕轴线旋转运动，降低了各部件之间卡顿的风险，从而提高了更换电池的稳定性和可靠性。

进一步地，在其他实施例中，电池锁止总成100还包括限位装置13。限位装置13用于限制支撑轮11的旋转角度，以使支撑轮11的开口112在旋转角度的上止点和下止点之间转动。当开口112位于上止点时，凹槽111处于锁止位置，当开口112位于下止点时，凹槽111处于解锁位置。旋转角度优选为但不限于45度。在一个具体地实施例中，限位装置13包括限位孔131和限位柱 132。限位孔131设置于支撑轮11处，限位孔131沿支撑轮11的轴向方向贯穿支撑轮11；具体地，限位孔131可以为一个弧形的条状孔。限位柱132固定于支架102上，限位柱132贯穿限位孔131，且限位柱132在支撑轮11转动时通过与限位孔131配合以限制支撑轮11的旋转角度。限位柱132可以沿限位孔131的长度方向(支撑轮11的转动方向)滑动。限位装置13一方面可以保证锁止装置1的准确性，另一方面，限位装置13可以确保支撑轮11在旋转过程中的稳定性，在拆装电池时避免受到动力电池2的冲击力。

在一个优选的实施例中，每个支架102上设有多个锁止装置1，其中，多个锁止装置1中至少有两个锁止装置1对称设置。凹槽111的开口112方向相对或者相反。具体地，在图1所示的实施例中，电池锁止总成100包括12个锁止装置1，其中，每个支架102上设置6个，每3个一组，两组的开口112 方向相反。这样，相当于把4组锁止装置1对置固定在电池框架101上。用螺接或焊接的方式把电池框架101固定在电动车底盘上，在换电平台3的作用下实现电动车的快速更换电池。设置开口112方向相反的锁止装置1，在所有锁止装置1处于锁止状态时，使多个电池连接轴21形成互锁，可以有效确保在该方向上电池的稳定性，以使动力电池2与电池框架101的连接更加稳固。

参考图4，在一个进一步的实施例中，每个锁止装置1还包括与锁止块12 的一端可旋转连接的曲柄14，多个曲柄14的另一端与同一连杆15可旋转连接，其中，支撑轮11、锁止块12、曲柄14和连杆15在同一平面内运动。当连杆 15受力向上运动时，通过曲柄14带动锁止块12转动，使棘爪121与棘齿113 分开，支撑轮11在动力电池2重力的作用下旋转。

继续参考图4，电池锁止总成100还包括连杆复位装置16，用于在开口112 到达上止点时驱动连杆15以使棘爪121与棘齿113从打开状态变至啮合状态。具体地，在一个优选的实施例中，连杆复位装置16可以为金属弹簧，金属弹簧的一端固定于支架102上，另一端固定于连杆15上，当连杆15受力向上运动后，金属弹簧被拉伸后具有回复原状的弹力，当棘齿113旋转到棘爪121位置时，连杆15受到弹簧的拉力作用，使棘齿113与棘爪121啮合，同时避免锁止块12在车辆运动过程中意外旋转。

继续参考图4，锁止装置1还包括支撑轮复位装置17，用于在电池连接轴 21移出凹槽111后使开口112保持在下止点。支撑轮复位装置17优选地为弹簧，弹簧的一端固定于支架102上，另一端固定于支撑轮11上且随支撑轮11 一起运动。该弹簧一直处于拉伸状态，以确保支撑轮11位于解锁状态时，弹簧依然可以提供拉力使支撑轮11在不受外力的作用下保持在解锁状态，方便更换电池。

可以理解的是，连杆复位装置16和支撑轮复位装置17还可以为实现其功能的其他弹性部件。

在其他实施例中，动力电池2相对两侧设有导向限位块22，导向限位块 22与支架102过盈配合，以限制动力电池2相对于支架102沿车辆的行驶方向和横向方向移动。导向限位块22上可镶嵌有耐磨树脂块，耐磨树脂块均与电池框架101在行驶方向和横向上过盈配合，以确保车辆在行驶过程中产生的震动不会影响动力电池2。进一步地，导向限位块22的前端(上端)呈倾斜设置，起导向作用，可以使电池连接轴21与支撑轮11的开口112准确配合，节省安装时间。

在其他实施例中，连杆15朝向支撑轮11的一侧设置有至少一个推杆18，推杆18受到向上的力时带动连杆15向上移动。具体地，推杆18设置于连杆 15上，与换电平台3的活动解锁头19相配合，以实现锁止装置1的锁止和解锁。

本发明还提供了一种车辆，车辆的车身处设置有上述实施例中的电池锁止总成100。下面详细介绍换电原理：

动力电池2拆卸：换电平台3向Z方向(车辆高度方向)举升并顶住动力电池2的底面，换电平台3检测动力电池2到位后自动启动活动解锁头19向Z 方向运动，直到把推杆18顶起10mm(图4)。在推杆18、连杆15及曲柄 14的作用下锁止块122开启，此时降下换电平台3，电池包连接轴10在下降的过程中支撑轮11旋转45度使动力电池2脱离与电池框架101的连接，动力电池2拆卸完成。

动力电池2安装：换电平台3把活动解锁头19收回，同时把需要安装的动力电池2向Z方向举升，动力电池2两侧的电池连接轴21与支撑轮11的开口112对准，随着动力电池2被托举，电池连接轴21从开口112进入到凹槽 111内，支撑轮11在力的作用下旋转直到电池包到位，锁止块12的棘爪121 在连杆复位装置16和曲柄14的作用下实现与支撑轮11的“死点”(棘齿113) 进行锁止，撤掉换电平台3，动力电池2安装完成。

采用上述装置，动力电池2举升到位即完成锁紧，支撑轮11的锁紧点处于“死点”位置，使支撑轮11始终处于自动锁死状态，该结构可产生以下有益效果为：

一，利用换电平台3的Z方向运动带动支撑轮11旋转到锁紧点，拆、装动力电池2过程各减少一个X方向(支架102长度方向)的动作，降低了换电时间；

二，利用连杆复位装置16使锁紧块贴着支撑轮11旋转，当锁紧块到达死点位置时实现自锁；

三，锁止装置1上没有平面摩擦，各运动部件都是围绕轴线旋转运动降低了机构卡顿的风险，同时，在X方向和Z方向可实现零间隙，从而提高了更换电池稳定和可靠性。

进一步地，锁止装置1的解锁和锁止均可以通过传感器信号传输到后台服务器，整个过程的监控由后台服务器进行指挥操控，环境适应性强。

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 (8)

1.一种电池锁止总成，其包括设置于车身处且用于固定动力电池的电池框架，所述电池框架包括设置于所述动力电池相对两侧的支架，每个所述支架上设有至少一个用于固定所述动力电池相对两侧向外凸出的电池连接轴的锁止装置，其特征在于，所述锁止装置包括：

支撑轮，设置于所述支架朝向所述动力电池的一侧，所述支撑轮可双向自转，所述支撑轮朝向所述动力电池的一侧设有一个凹槽，所述凹槽在所述支撑轮的外缘形成使所述电池连接轴进出所述凹槽的开口，所述凹槽随所述支撑轮转动时具有锁止位置和解锁位置，所述支撑轮的边缘还设有一个棘齿；和

锁止块，可转动地设置于所述支架朝向所述动力电池的一侧，所述锁止块设有棘爪，所述棘爪和所述棘齿之间具有啮合状态和打开状态；

每个所述锁止装置还包括与所述锁止块的一端可旋转连接的曲柄，多个所述曲柄的另一端与同一连杆可旋转连接，其中，所述支撑轮、所述锁止块、所述曲柄和所述连杆在同一平面内运动；

所述连杆朝向所述支撑轮的一侧设置有至少一个推杆，所述推杆受到向上的力时带动所述连杆向上移动。

2.根据权利要求1所述的电池锁止总成，其特征在于，

还包括限位装置，用于限制所述支撑轮的旋转角度，以使所述支撑轮的开口在所述旋转角度的上止点和下止点之间转动；其中，当所述开口位于上止点时，所述凹槽处于所述锁止位置，当所述开口位于下止点时，所述凹槽处于解锁位置。

3.根据权利要求2所述的电池锁止总成，其特征在于，

所述限位装置包括：

限位孔，设置于所述支撑轮处；

限位柱，固定于所述支架上，且所述限位柱在所述支撑轮转动时通过与所述限位孔配合以限制所述支撑轮的旋转角度。

4.根据权利要求1所述的电池锁止总成，其特征在于，

每个所述支架上设有多个所述锁止装置，其中，多个所述锁止装置中至少有两个所述锁止装置对称设置。

5.根据权利要求2所述的电池锁止总成，其特征在于，

还包括连杆复位装置，用于在所述开口到达所述上止点时驱动所述连杆以使所述棘爪与所述棘齿从打开状态变至啮合状态。

6.根据权利要求2所述的电池锁止总成，其特征在于，

还包括支撑轮复位装置，用于在所述电池连接轴移出所述凹槽后使所述开口保持在所述下止点。

7.根据权利要求2所述的电池锁止总成，其特征在于，

所述动力电池相对两侧设有导向限位块，所述导向限位块与所述支架过盈配合，以限制所述动力电池相对于所述支架沿车辆的行驶方向和横向方向移动。

8.一种车辆，其特征在于，所述车辆的车身处设置有如权利要求1-7中任一项所述的电池锁止总成。

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