CN112311026A - 一种电池充电机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池充电机构，包括支撑框架，设置有导轨和限位部件，所述支撑框架用于放置电池；充电台，所述充电台设置在所述支撑框架的一端；U型连杆，所述U型连杆的转轴设置在所述支撑框架上，并且所述U型连杆的两端都位于所述充电台的一侧；所述U型连杆的一端连接有托盘，所述托盘用于与电池的底面接触并在受到电池压力时带动所述U型连杆转动；所述U型连杆的另一端设置有电连接器，所述电连接器用于在所述U型连杆转动时与电池的充电端子接触。本发明的电池充电机构能够实现电池的自动对接充电，节约了人工成本，提高了换电效率。

Description

一种电池充电机构

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种在电动汽车的电池放置后能够实现自动对接的电池充电机构。

背景技术

电动汽车以电力作为能源，是绿色交通工具。电动汽车补充电能一般采用两种方式，一种是整车充电，快充可以达到30分钟，但为了延长电池的使用寿命，多数情况下采用慢充方式，需要2-8小时，比较适合车辆停驶的夜间补充电能；另一种是电池更换方式，时间随更换设备的自动化程度不同，约为10到20分钟，换下来的电池由专门的设施进行维护，采用慢充方式延长寿命。电动汽车为了能够连续行驶，缩短补充电力的等待时间，采用电池更换的方式就成为比较理想的运营方式，即将需要充电的电池从车辆上卸下，更换已充满电的电池箱，车辆即可继续行驶，对卸下的电池采用地面充电系统进行补充充电。

目前市场上已有的电池更换方式中，卸下的电池被送到充电库或者充电仓进行充电维护，由人工或助力臂推动电池与充电口对接，该方式的人工成本高，效率低，且存在安全隐患，限制了无人工干预的全自动化电动汽车快速换电的实现。

发明内容

本发明解决的技术问题是现有技术中缺少一种电动汽车的电池放置后能够实现自动对接的电池充电装置。

为解决上述技术问题，本发明公开了一种电池充电机构，所述电池充电机构包括：支撑框架，设置有导轨和限位部件，所述支撑框架用于放置电池；充电台，所述充电台设置在所述支撑框架的一端；U型连杆，所述U型连杆的转轴设置在所述支撑框架上，并且所述U型连杆的两端都位于所述充电台的一侧；所述U型连杆的一端连接有托盘，所述托盘用于与电池的底面接触并在受到电池压力时带动所述U型连杆转动；所述U型连杆的另一端设置有电连接器，所述电连接器用于在所述U型连杆转动时与电池的充电端子接触。

优选的，所述电连接器通过滑轨装置设置在所述充电台上，所述滑轨装置与所述U型连杆配合使所述电连接器向电池方向移动以形成电连接；所述电连接器还设有复位机构，所述复位机构用于在电池被取出时使所述电连接器回到初始位置。

优选的，所述U型连杆包括：一端与所述托盘铰接的第一连杆，一端与所述第一连杆的另一端铰接的第二连杆，一端与所述第二连杆的另一端铰接的第三连杆，一端与所述第三连杆的另一端铰接的第四连杆，与所述第四连杆的另一端铰接的第五连杆，以及一端与所述第五连杆的一端铰接的第六连杆；所述第六连杆的另一端与所述电连接器铰接。

优选的，所述第一连杆的中部与所述支撑框架铰接，所述第三连杆的中部与所述支撑框架铰接，所述第五连杆的另一端与所述支撑框架铰接。

优选的，所述托盘包括第一托盘、第二托盘和连接杆，所述第一托盘通过第一连接件可拆卸地固定于所述连接杆的一端，所述第二托盘通过第二连接件可拆卸地固定于所述连接杆的另一端，所述连接杆的中部活动连接所述U型连杆的一端。

优选的，所述支撑框架还设有第一限位孔和第二限位孔，所述第一连接件穿设于所述第一限位孔，所述第二连接件穿设于所述第二限位孔。

优选的，所述支撑框架包括底框和至少一个上框架，所述上框架通过立柱固定于所述底框。

优选的，所述支撑框架包括两个所述上框架，两个所述上框架分别固定于所述底框的两端，所述充电台设置于其中一个所述上框架上。

优选的，所述支撑框架还设有X向限位机构、Y向限位机构以及Z向限位机构，所述X向限位机构用于电池放置位置的X向限位，所述Y向限位机构用于电池放置位置的Y向限位，所述Z向限位机构用于电池放置位置的Z向限位。

优选的，所述支撑框架还设有缓冲部件，所述缓冲部件设于电池放置处，所述缓冲部件为柔性材质。

采用上述技术方案，本发明所述的电池充电机构具有如下有益效果：

1)本技术方案的电池充电机构采用U型连杆，电池自重驱动U型连杆运动，配合滑轨装置，使电连接器向电池方向移动形成电连接，实现了电池与电连接器的自动对接，有助于实现无人工干预的全自动化电动汽车快速换电；

2)相较于传统的X向充电对接，即电池下降再沿X向运动与电连接器对接的方式，本技术方案的电池充电机构采用Z向充电对接的方式，即电池下降自动与电连接器对接的方式，换电动作更加简洁，提高了换电效率；

3)本技术方案的电池充电机构结构灵巧、紧凑，可适用于多种车型，且可模块化生产和应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的电池充电机构的结构示意图；

图2为本发明一实施例的电池充电机构的主视图；

图3为本发明一实施例的自动对接充电装置的结构示意图；

图4为本发明一实施例的电连接器的结构示意图；

图5为本发明一实施例的托盘的结构示意图；

图6为本发明一实施例的多层充电架的结构示意图；

图7为本发明一实施例的电池充电库的内部结构示意图；

图8为本发明一实施例的电池充电库的结构示意图。

以下对附图作补充说明：

1-支撑框架；101-第一限位孔；102-第二限位孔；103-底框；104-上框架；105-立柱；106-X向限位机构；107-Y向限位机构；108-Z向限位机构；109-缓冲部件；110-第一固定杆；111-第二固定杆；112-第三固定杆；2-充电台；201-滑轨装置；201a-滑轨；201b-滑块；3-U型连杆；301-第一连杆；302-第二连杆；303-第三连杆；304-第四连杆；305-第五连杆；306-第六连杆；4-托盘；401-第一托盘；402-第二托盘；403-连接杆；404-第一连接件；405-第二连接件；5-电连接器；501-复位机构；502-线缆；6-货架；7-堆垛小车；8-伸缩货叉；9-电池；10-集装箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

实施例1：

如图1-5所示，本发明提供了一种电池充电机构，包括：

支撑框架1，设置有导轨和限位部件，用于放置电池，如图1所示，本实施例中，支撑框架1还包括底框103和两个上框架104；其中，底框103包括两根平行设置的横杆，还设有与两个横杆均垂直连接的第一固定杆110和第三固定杆112；一个上框架104通过立柱105固定在底框103的一端，另一个上框架104通过立柱105固定在底框103的另一端，两个上框架104形成的水平支撑面即为电池最终充电的放置处，需要说明的是，图中示出了立柱105的数量为八，即每个上框架104的四个角各设有一个立柱105，实际上立柱105的数量和形状并无特殊限定，只要其能够将上框架104固定在底框103上即可，同理，在本实施例中，上框架的数量为二，在其他实施例中，上框架的数量可以为一或者更多，只要其能够达到支撑电池和安装充电台2的目的即可。

充电台2，充电台2设置在支撑框架1的一端；在本实施例中，充电台2安装于一个上框架104的一端。

U型连杆3，U型连杆3的转轴设置在支撑框架1上，并且U型连杆3的两端都位于充电台2的一侧；U型连杆3的一端连接有托盘4，托盘4用于与电池的底面接触并在受到电池压力时带动U型连杆3转动；U型连杆3的另一端设置有电连接器5，电连接器5用于在U型连杆3转动时与电池的充电端子接触。

在本实施例中，电连接器5通过滑轨装置201设置在充电台2上。滑轨装置201包括滑轨201a和滑块201b，滑轨201a固定在充电台2上，滑块201b固定连接电连接器5，且可滑动地安装在滑轨201a上，电连接器5的初始位置位于滑轨201a的上端，由此U型连杆3的转动可以带动电连接器5沿滑轨201a向下移动；此外，电连接器5还设有复位机构501，在本实施例中，复位机构501为配重块，电连接器5连接一配重块，当电池从充电架上取出时，在重力作用下，配重块拉动电连接器5沿滑轨向上滑动，回到初始位置，当然，复位机构501的具体结构并无特殊限定，可以是本实施例中配重的方式，也可以是其他的结构，只要其能够达到使电连接器5在电池取出后回到初始位置的目的即可。

在本实施例中，如图3所示，U型连杆3包括：一端与托盘4铰接的第一连杆301，一端与第一连杆301的另一端铰接的第二连杆302，一端与第二连杆302的另一端铰接的第三连杆303，一端与第三连杆303的另一端铰接的第四连杆304，与第四连杆304的另一端铰接的第五连杆305，以及一端与第五连杆305的一端铰接的第六连杆306；第六连杆306的另一端与电连接器5铰接。

其中，第一连杆301的中部与第一固定杆110的中部铰接，第三连杆303的中部与第二固定杆111的中部铰接，第五连杆305的另一端与第二固定杆111的中部铰接；第五连杆305还设有调节孔，用于调节U型连杆3的力矩。

在本实施例中，如图4所示，托盘4包括第一托盘401、第二托盘402和连接杆403，第一托盘401通过第一连接件404可拆卸地固定于连接杆403的一端，第二托盘402通过第二连接件405可拆卸地固定于连接杆403的另一端，连接杆403的中部与U型连杆3的一端铰接。

其中，第三固定杆112还设有第一限位孔103和第二限位孔104，第一连接件404穿设于第一限位孔103，第二连接件405穿设于第二限位孔104，通过第一限位孔103和第二限位孔104限制了托盘4的运动方向为Z向，即垂直方向，有助于电池和电连接器5的精准定位。

支撑框架1上还设有X向限位机构106、Y向限位机构107以及Z向限位机构108，X向限位机构106用于电池放置位置的X向限位，Y向限位机构107用于电池放置位置的Y向限位，Z向限位机构108用于电池放置位置的Z向限位。

在本实施例中，如图1所示，X向限位机构106为四个楔形定位块，设于电池放置的长方形区域的长边上，每边设置两个楔形定位块；Y向限位机构107为四个导向轮，设于电池放置的长方形区域的短边上，每边设置两个导向轮，导向轮的作用除了Y向限位外还在于使电池的下滑过程更顺畅；Z向限位机构108为两个定位销，定位销为下部圆柱体顶部棱锥体的形状，设于电池放置的长方形区域的长边上，与电池外框上的定位孔配合实现电池Z向限位。

在本实施例中，两个上框架104的支撑电池区域各设有两个缓冲部件109，缓冲部件109由聚氨酯材料制成，用于防止电池下滑到最低位置时与支撑框架1发生磕碰，需要说明的是，缓冲部件109的材质和形状并无特殊限定，只要其能够达到防止电池与支撑框架1磕碰的目的即可。

在本实施例中，当电池置于电池充电机构上方，四个楔形定位块和四个导向轮先对电池进行粗定位，两个定位销与电池外壳上的定位孔对接，电池完成精确定位，电池的下表面与托盘4接触后继续垂直下行，由此，电池自重带动托盘4垂直下降，第一连杆301与托盘4连接的一端下降，第一连杆301的另一端上升带动第二连杆302上升，第二连杆302带动第三连杆303的一端上升，第三连杆303另一端下降，第三连杆303带动第四连杆304下降，第四连杆304带动第五连杆305与第六连杆306连接的一端下降，第五连杆305带动第六连杆306下降，第六连杆306带动电连接器5沿滑轨201a下降，当电池沿定位销下降至最低位置时，电连接器5停止运动，且电连接器5与电池形成电连接。

如图2所示，当托盘4下降到最低位时，第一托盘401和第二托盘402的上表面所在的平面刚好是电池最低位时电池下表面所在的平面，当电池完成充电从电池充电机构上取出时，配重块在重力作用下拉动电连接器5沿滑轨201a回到初始位置，托盘4在U型连杆3的带动下上升回到初始位置。

相对于现有技术，本发明的电池充电机构采用U型连杆，电池自重驱动U型连杆运动，配合滑轨装置，使电连接器向电池方向移动形成电连接，实现了电池与电连接器的自动对接，有助于实现无人工干预的全自动化电动汽车快速换电；且本发明的电池充电机构采用X向对接的方式，对接动作简单快速，提高了换电效率。

实施例2：

如图6-8所示，本发明提供的电池充电机构在电池充电库中应用，实现了电动汽车电池换电全过程的自动化。

如上所述的电池充电库，包括作为仓体的集装箱10、堆垛小车7、伸缩货叉8、若干个电池充电机构以及多个用于放置电池充电机构的货架6。

每个货架6上依次间隔叠放了四个电池充电机构，每个电池充电机构通过连接件可拆卸地固定在货架6上，三个货架6组成一个大的充电矩阵，每个充电单元对应一个电池充电机构，集装箱10的一个侧壁设置为充电库的仓门，在充电矩阵靠近仓门的一侧设有一堆垛小车7，堆垛小车连接有伸缩货叉8。

当汽车需要更换电池时，汽车驶入相应的自动换电平台，伸缩货叉8将电池9从换电平台叉至堆垛小车7中，堆垛小车7自动寻找货架6，并找到单个充电单元，将电池9放入相应的电池充电机构，通过U型连杆与滑轨装置的配合，在电池下降同时完成自动对接充电。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池充电机构，其特征在于，包括：

支撑框架(1)，设置有导轨和限位部件，所述支撑框架(1)用于放置电池；

充电台(2)，所述充电台(2)设置在所述支撑框架(1)的一端；

U型连杆(3)，所述U型连杆(3)的转轴设置在所述支撑框架(1)上，并且所述U型连杆(3)的两端都位于所述充电台(2)的一侧；

所述U型连杆(3)的一端连接有托盘(4)，所述托盘(4)用于与电池的底面接触并在受到电池压力时带动所述U型连杆(3)转动；所述U型连杆(3)的另一端设置有电连接器(5)，所述电连接器(5)用于在所述U型连杆(3)转动时与电池的充电端子接触。

2.根据权利要求1所述的电池充电机构，其特征在于，所述电连接器(5)通过滑轨装置(201)设置在所述充电台(2)上，所述滑轨装置(201)与所述U型连杆(3)配合使所述电连接器(5)向电池方向移动以形成电连接；所述电连接器(5)还设有复位机构(501)，所述复位机构(501)用于在电池被取出时使所述电连接器(5)回到初始位置。

3.根据权利要求2所述的电池充电机构，其特征在于，所述U型连杆(3)包括：一端与所述托盘(4)铰接的第一连杆(301)，一端与所述第一连杆(301)的另一端铰接的第二连杆(302)，一端与所述第二连杆(302)的另一端铰接的第三连杆(303)，一端与所述第三连杆(303)的另一端铰接的第四连杆(304)，与所述第四连杆(304)的另一端铰接的第五连杆(305)，以及一端与所述第五连杆(305)的一端铰接的第六连杆(306)；所述第六连杆(306)的另一端与所述电连接器(5)铰接。

4.根据权利要求3所述的电池充电机构，其特征在于，所述第一连杆(301)的中部与所述支撑框架(1)铰接，所述第三连杆(303)的中部与所述支撑框架(1)铰接，所述第五连杆(305)的另一端与所述支撑框架(1)铰接。

5.根据权利要求1所述的电池充电机构，其特征在于，所述托盘(4)包括第一托盘(401)、第二托盘(402)和连接杆(403)，所述第一托盘(401)通过第一连接件(404)可拆卸地固定于所述连接杆(403)的一端，所述第二托盘(402)通过第二连接件(405)可拆卸地固定于所述连接杆(403)的另一端，所述连接杆(403)的中部活动连接所述U型连杆(3)的一端。

6.根据权利要求5所述的电池充电机构，其特征在于，所述支撑框架(1)还设有第一限位孔(101)和第二限位孔(102)，所述第一连接件(404)穿设于所述第一限位孔(101)，所述第二连接件(405)穿设于所述第二限位孔(102)。

7.根据权利要求1所述的电池充电机构，其特征在于，所述支撑框架(1)包括底框(103)和至少一个上框架(104)，所述上框架(104)通过立柱(105)固定于所述底框(103)。

8.根据权利要求7所述的电池充电机构，其特征在于，所述支撑框架(1)包括两个所述上框架(104)，两个所述上框架(104)分别固定于所述底框(103)的两端，所述充电台(2)设置于其中一个所述上框架(104)上。

9.根据权利要求1所述的电池充电机构，其特征在于，所述支撑框架(1)还设有X向限位机构(106)、Y向限位机构(107)以及Z向限位机构(108)，所述X向限位机构(106)用于电池放置位置的X向限位，所述Y向限位机构(107)用于电池放置位置的Y向限位，所述Z向限位机构(108)用于电池放置位置的Z向限位。

10.根据权利要求1所述的电池充电机构，其特征在于，所述支撑框架(1)还设有缓冲部件(109)，所述缓冲部件(109)设于电池放置处，所述缓冲部件(109)为柔性材质。

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