CN114454703A - 一种电动汽车电池锁紧装置、电动汽车及下换电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动汽车电池锁紧装置、电动汽车及下换电方法，涉及电动汽车电池锁紧技术领域，采用的方案是：锁块设置有锁孔，锁芯基座内转动地设置有锁轴，锁轴能够在锁芯基座内上下移动，锁轴的下端设置有限位块，限位块的宽度D2小于与锁孔的宽度D1，限位块的长度L3小于锁孔的长度L2，限位块的长度L3大于锁孔的宽度D1，锁轴能够在锁孔中上下移动，锁轴沿限位块的宽度方向设置有限位孔，锁芯基座上设置有驱动装置，驱动装置上设有与限位孔配合的锁芯，锁块用于与电池连接，锁芯基座用于与车架连接。本发明能够实现从车架下方更换电池，实现对电池的可靠锁定，并且本发明不易损坏使用寿命长。

Description

一种电动汽车电池锁紧装置、电动汽车及下换电方法

技术领域

本发明涉及电动汽车电池锁紧技术领域，尤其涉及一种电动汽车电池锁紧装置、电动汽车及下换电方法。

背景技术

近年来，随着环保意识的增强，各重点城市群对空气污染、城市市容的整改，纯电动汽车逐渐推广开来；重型商用车虽然数量占比小，但是其碳排放量、污染性远高于乘用车，因受限于续航里程，重型纯电动商用车难以推广；换电方式作为解决续航问题的一种手段，有效加速了重型纯电动商用车的推广；然而，市场上常见的电池固定方式为副车架上的气缸带动锁紧销将电池固定，颠簸路段条件下，气缸抗破坏能力差、易损坏，导致电池无法实现可靠锁定，除此之外，采用此种电池固定方式不仅占用了部分运输空间，导致车辆运载量降低，还遮挡了后窗可视空间，对驾驶员产生的操作一定的影响，不利于全行业的推广。

因此，针对上述现有技术存在的现状，研发一种电动汽车电池锁紧装置、电动汽车及下换电方法是急需解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种电动汽车电池锁紧装置、电动汽车及下换电方法，能够实现从车架下方更换电池，且实现对电池可靠锁定，不易损坏使用寿命长。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种电动汽车电池锁紧装置，包括锁块和锁芯基座，所述锁块设置有锁孔，所述锁芯基座可转动地设置有锁轴，所述锁轴能够在所述锁芯基座内上下移动，所述锁轴的下端设置有限位块，所述限位块的宽度小于与所述锁孔的宽度，所述限位块的长度小于所述锁孔的长度，所述限位块的长度大于所述锁孔的宽度，所述锁轴能够在所述锁孔中上下移动，当所述锁块的上表面与所述锁芯基座的下表面接触时，所述限位块位于所述锁孔的下方，当所述限位块转动到其宽度方向与所述锁孔的宽度方向垂直时，所述锁块被所述限位块锁定，所述锁轴沿所述限位块的宽度方向设置有限位孔，所述锁芯基座上设置有驱动装置，所述驱动装置上设有与所述限位孔配合的锁芯，所述锁块还用于与电池连接，所述锁芯基座还用于与车架连接。通过限位块和锁轴实现对锁块上下方向的限位，结构紧凑，提高了抗破坏能力，且能够实现从车架下方换电。

进一步的，所述限位孔的端部设置有锥度，所述锁芯与所述限位孔适配。能够防止锁轴产生左右及前后方向的运动，避免锁轴受到多个方向的作用力，进一步延长锁轴的使用寿命。

进一步的，所述锁块为壳体结构，所述锁块的上表面设置有所述锁孔，所述锁孔为长条孔，所述锁块的左右侧面上还设置有电池连接孔。能够实现轻量化设计，有利于减重。

进一步的，所述限位块与所述锁轴的连接处设置有凸台，所述凸台的长度与所述锁孔宽度相同，所述锁芯基座下表面相对设置有两个限位凸台，当所述锁块被锁定时，所述限位凸台与所述锁孔的两端对应配合，所述凸台位于所述锁孔内。能够实现对锁块左右及前后方向的限位，防止其受颠簸产生位移，减少对锁轴的作用力，延长锁轴的使用寿命。

进一步的，所述锁轴与旋转驱动装置连接，所述旋转驱动装置能够带动所述锁轴转动，所述旋转驱动装置与所述锁芯基座连接。能够代替人工驱动锁轴带动限位块转动实现锁块的锁定与解锁，且具有固定锁轴的作用，解锁及锁定时不需要拆卸锁轴，提高了锁定和解锁效率。

进一步的，所述旋转驱动装置与所述锁轴的上端连接，所述旋转驱动装置设置在安装平台上，所述安装平台与升降装置连接，所述升降装置设置在所述锁芯基座上，所述升降装置能够带动所述安装平台沿竖直方向移动。能够实现锁轴的升降，完成自动锁定和解锁，在非锁定状态时，将限位块上升，减少磕碰。

进一步的，所述锁芯基座的后方设有连接板，所述锁芯基座的左右两侧面向所述锁芯基座的下部倾斜，所述锁芯基座的左右两侧面上均设置有缓冲橡胶，所述缓冲橡胶与所述锁芯基座为硫化一体结构，所述缓冲橡胶可拆卸地设置在缓冲板上，所述缓冲板与所述连接板连接，所述连接板用于与车架连接。能够减少锁芯基座对连接板的冲击力，提高连接板与车架连接的可靠性。

进一步的，还包括控制装置，所述控制装置分别与所述驱动装置、所述旋转驱动装置和所述升降装置电连接，所述控制装置能够控制所述驱动装置、所述旋转驱动装置和所述升降装置的启停，所述锁芯基座的下表面设置有接近开关，所述接近开关与所述控制装置电连接，所述接近开关检测所述锁块的位置时，所述接近开关向所述控制装置发出锁定电信号。能够实现自动解锁和锁定，提高工作效率。

本发明还提供了一种电动汽车，包括车架、电池和上述的电动汽车电池锁紧装置，所述电动汽车电池锁紧装置设置有至少两个，所述连接板对称设置在所述车架两侧，所述锁块设置在所述电池上部，所述车架上还设置有导向销，所述电池上部设置有导向孔，当所述电池举升和下降时，所述导向销能够在所述导向孔中移动。能够实现从车架下方换电，减少电池对货运空间的占用，且对电池连接牢固可靠。

本发明还提供了一种下换电方法，采用上述的电动汽车电池锁紧装置，包括以下步骤：

S1：电池举升装置上升至亏电电池下方并与其接触，并向所述控制装置发出解锁指令；

S2：电动汽车电池锁紧装置解锁：所述控制装置控制驱动装置带动所述锁芯移动直到所述锁芯完全脱出限位孔，所述控制装置控制所述升降装置带动所述安装平台下降直到所述限位块位于所述锁孔下方，所述控制装置控制所述锁轴转动直到所述限位块的宽度与所述锁孔的宽度方向平行，所述控制装置控制所述升降装置带动所述安装平台上升直到所述限位块与所述限位凸台贴合，解锁完成；

S3：电池举升装置承载亏电电池下降并将其转运至充电位置；

S4：电池举升装置承载满电电池上升；

S5：电动汽车电池锁紧装置锁定：当所述锁块的上表面与所述锁芯基座的下表面接触时，所述接近开关向所述控制装置发出锁定电信号，当所述控制装置接收到锁定电信号时，所述控制装置控制所述升降装置启动，带动所述安装平台下降直到所述限位块位于所述锁孔下方，所述控制装置控制所述锁轴反向转动直到所述限位块的宽度方向与所述锁孔的宽度方向垂直，所述控制装置控制所述升降装置带动所述安装平台上升直到所述限位块与所述锁块接触，所述控制装置控制所述驱动装置带动所述锁芯移动，直到所述锁芯与所述限位孔配合，锁定完成；

S6：电池举升装置下降到初始位置。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本方案提供了一种电动汽车电池锁紧装置、电动汽车及下换电方法，通过设置锁芯基座、锁块、锁芯和锁轴，能够实现对锁块上下方向进行限定，且能欧实现从下方更换电池；通过限位凸台和限位槽，能够实现对锁块前后左右方向的限定；通过驱动装置、旋转驱动装置和升降装置能够代替人工驱动，提高效率，通过控制装置和接近开关实现自动化锁定和解锁，进一步提高效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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为本发明具体实施方式锁定状态下的结构示意图。

图2为本发明具体实施方式中的锁芯基座、锁芯及锁轴的装配示意图。

图3为本发明具体实施方式中的锁芯基座的结构示意图。

图4为本发明具体实施方式中的锁轴的结构示意图。

图5为本发明具体实施方式中的锁块的结构示意图。

图6为本发明具体实施方式解锁状态下的结构示意图。

图中，1、连接板，2、锁芯基座，3、升降装置，4、锁芯，6、控制装置，7、旋转驱动装置，8、安装平台，9、缓冲板，10、缓冲橡胶，11、锁轴，12、锁孔，13、限位凸台，14、锁轴孔，15、接近开关，16、锁芯孔，17、限位块，18、限位孔，19、锁块，20、驱动装置，21、凸台。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

如图1至图6所示，本发明提供了一种电动汽车电池锁紧装置，包括锁块19、锁芯基座2、锁轴11、锁芯4、旋转驱动装置7、升降装置3、控制装置6、接近开关15和驱动装置20；锁块19用于连接电池，锁块19为长方体壳体结构，锁块19上表面设置有锁孔12，锁孔12为长条孔，锁块19的左右侧面设置有电池连接孔；锁芯基座2下表面相对设置有两个限位凸台13，两个限位凸台13最外侧之间的距离L1与锁孔12的长度L2相同，当锁块19的上表面与锁芯基座2下表面接触贴合时，限位凸台13能够位于与配合锁孔12内且与其端部形状配合，锁芯基座2的左右两侧面均向锁芯基座2的内部倾斜，锁芯基座2的左右两侧面上均设置有缓冲块，缓冲块包括缓冲板9，缓冲板9固定连接在连接板1上，缓冲板9上可拆卸设置缓冲橡胶10，缓冲橡胶10与锁芯基座2通过硫化粘接成为一体结构，缓冲板9上设置有插槽，缓冲橡胶10上设置有插片，插片与插槽配合实现缓冲橡胶10的可拆卸连接，连接板1上设置有安装孔用于与车架连接，锁芯基座2的下表面设置有接近开关15，接近开关15与控制装置6电连接，接近开关15能够检测锁块19的位置，接近开关15能够向控制装置6发出锁定电信号；锁芯基座2内竖直设置有锁轴孔14，锁轴孔14内可转动地设置有锁轴11，且锁轴11能够在锁轴孔14内上下移动，旋转驱动装置7与锁轴11的上端连接，旋转驱动装置7设置在安装平台8上，安装平台8位于锁芯基座2的上部且与升降装置3连接，升降装置3设置在锁芯基座2前侧，升降装置3能够带动安装平台8沿竖直方向移动从而带动锁轴11上下移动，锁轴11的下端设置有限位块17，限位块17的上表面为矩形，限位块17的下表面为弧面，限位块17与锁轴11的连接处设置有凸台21，凸台21的长度L4与锁孔12宽度D1相同，限位块17的宽度D2小于锁孔12的宽度D1，限位块17的长度L3小于锁孔12的长度L2，使得限位块17能够从锁块中通过，限位块17的长度L3大于锁孔12的宽度D1，当锁块19随电池下降时不产生干涉碰撞，当锁块19的上表面与锁芯基座2的下表面接触时，限位块17位于锁孔12的下方，当限位块17转动到其宽度方向与锁孔12的宽度方向垂直，限位块17能够卡在锁孔12下方将锁块19与锁芯基座2锁定连接；锁轴11的上端沿限位块17的宽度方向贯穿设置有限位孔18，限位孔18的两端设置有锥度，限位孔18的两端分别可移动地设置有锁芯4，锁芯4与限位孔18适配，锁芯基座2上与锁芯4对应的位置设置有锁芯孔16，锁芯4的一端均连接有驱动装置20，驱动装置20设置在锁芯基座2上，驱动装置20能够带动锁芯4水平往复移动与限位孔18配合或脱开，且能够将锁芯4锁定在相应位置，驱动装置20可以采用电机、气缸和液压缸等动力装置；控制装置6位于连接板1上，分别与驱动装置20、旋转驱动装置7和升降装置3电连接，控制装置6能够控制驱动装置20、旋转驱动装置7和升降装置3的启停。

本发明还提供了一种电动汽车，包括车架、电池和上述的电动汽车电池锁紧装置，所述电动汽车电池锁紧装置设置有两个，连接板1对称设置在车架两侧，锁块设置在电池上部，车架上还设置有导向销，电池上部设置有导向孔，当电池举升时，导向销能够在导向孔中移动；能够实现从下部更换电池，且实现对电池牢固可靠的锁定。

本发明还提供了一种下换电方法，采用上述的电动汽车电池锁紧装置，包括以下步骤：

S1：电池举升装置上升至亏电电池下方并与其接触，并向控制装置发出解锁指令；

S2：电动汽车电池锁紧装置解锁：控制装置控制驱动装置带动锁芯移动直到锁芯完全脱出限位孔，控制装置控制升降装置带动安装平台下降直到限位块位于锁孔下方，控制装置控制锁轴转动直到限位块的宽度与锁孔的宽度方向平行，控制装置控制升降装置带动安装平台上升直到限位块与限位凸台贴合，解锁完成；

S3：电池举升装置承载亏电电池下降并将其转运至充电位置；

S4：电池举升装置承载满电电池上升；

S5：电动汽车电池锁紧装置锁定：当锁块的上表面与锁芯基座的下表面接触时，接近开关向控制装置发出锁定电信号，当控制装置接收到锁定电信号时，控制装置控制升降装置启动，带动安装平台下降直至限位块位于锁孔下方，控制装置控制锁轴反向转动直到限位块的宽度方向与锁孔的宽度方向垂直，控制装置控制升降装置带动安装平台上升，直到限位块与锁块接触，控制装置控制驱动装置带动锁芯移动，直到锁芯与限位孔配合，锁定完成；

S6：电池举升装置下降到初始位置。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“上”、“下”、“外侧”、“内侧”等（如果存在）是用于区别位置上的相对关系，而不必给予定性。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。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车电池锁紧装置，其特征在于，包括锁块（19）和锁芯基座（2），所述锁块（19）设置有锁孔（12），所述锁芯基座（2）内可转动地设置有锁轴（11），所述锁轴（11）能够在所述锁芯基座（2）内上下移动，所述锁轴（11）的下端设置有限位块（17），所述限位块（17）的宽度D2小于与所述锁孔（12）的宽度D1，所述限位块（17）的长度L3小于所述锁孔（12）的长度L2，所述限位块（17）的长度L3大于所述锁孔（12）的宽度D1，所述锁轴（11）能够在所述锁孔（12）中上下移动，所述当所述锁块（19）的上表面与所述锁芯基座（2）的下表面接触时，所述限位块（17）位于所述锁孔（12）的下方，当所述限位块（17）转动到其宽度方向与所述锁孔（12）的宽度方向垂直时，所述锁块（19）被所述限位块（17）锁定，所述锁轴（11）沿所述限位块（17）的宽度方向设置有限位孔（18），所述锁芯基座（2）上设置有驱动装置（20），所述驱动装置（20）上设有与所述限位孔（18）配合的锁芯（4），所述锁块（19）用于与电池连接，所述锁芯基座（2）用于与车架连接。

2.如权利要求1所述的电动汽车电池锁紧装置，其特征在于，所述限位孔（18）的端部设置有锥度，所述锁芯（4）与所述限位孔（18）适配。

3.如权利要求2所述的电动汽车电池锁紧装置，其特征在于，所述锁块（19）为壳体结构，所述锁块（19）的上表面设置有所述锁孔（12），所述锁孔（12）为长条孔，所述锁块（19）的左右侧面上还设置有电池连接孔。

4.如权利要求3所述的电动汽车电池锁紧装置，其特征在于，所述限位块（17）与所述锁轴（11）的连接处设置有凸台（21），所述凸台（21）的长度L4与所述锁孔（12）宽度D1相同，所述锁芯基座（2）下表面相对设置有两个限位凸台（13），当所述锁块（19）被锁定时，所述限位凸台（13）与所述锁孔（12）的两端对应配合，所述凸台（21）位于所述锁孔（12）内。

5.如权利要求3所述的电动汽车电池锁紧装置，其特征在于，所述锁轴（11）与旋转驱动装置（7）连接，所述旋转驱动装置（7）能够带动所述锁轴（11）转动，所述旋转驱动装置（7）与所述锁芯基座（2）连接。

6.如权利要求5所述的电动汽车电池锁紧装置，其特征在于，所述旋转驱动装置（7）与所述锁轴（11）的上端连接，所述旋转驱动装置（7）设置在安装平台（8）上，所述安装平台（8）与升降装置（3）连接，所述升降装置（3）设置在所述锁芯基座（2）上，所述升降装置（3）能够带动所述安装平台（8）沿竖直方向移动。

7.如权利要求1所述的电动汽车电池锁紧装置，其特征在于，所述锁芯基座（2）的后方设有连接板（1），所述锁芯基座（2）的左右两侧面向所述锁芯基座（2）的下部倾斜，所述锁芯基座（2）的左右两侧面上均设置有缓冲橡胶（10），所述缓冲橡胶（10）与所述锁芯基座（2）为硫化一体结构，所述缓冲橡胶可拆卸地设置在缓冲板（9）上，所述缓冲板（9）与所述连接板（1）连接，所述连接板（1）用于与车架连接。

8.如权利要求6所述的电动汽车电池锁紧装置，其特征在于，还包括控制装置（6），所述控制装置（6）分别与所述驱动装置（20）、所述旋转驱动装置（7）和所述升降装置（3）电连接，所述控制装置（6）能够控制所述驱动装置（20）、所述旋转驱动装置（7）和所述升降装置（3）的启停，所述锁芯基座（2）的下表面设置有接近开关（15），所述接近开关（15）与所述控制装置（6）电连接，所述接近开关（15）检测到所述锁块（19）的位置时，所述接近开关（15）向所述控制装置（6）发出锁定电信号。

9.一种电动汽车，其特征在于，包括车架、电池和如权利要求1-8任一权利要求书所述的电动汽车电池锁紧装置，所述电动汽车电池锁紧装置设置有至少两个，所述锁芯基座（2）对称设置在所述车架两侧，所述锁块（19）设置在所述电池上部，所述车架上还设置有导向销，所述电池上部设置有导向孔，当所述电池举升和下降时，所述导向销能够在所述导向孔中移动。

10.一种下换电方法，其特征在于，采用如权利要求8所述的电动汽车电池锁紧装置，包括以下步骤：

S1：电池举升装置上升至亏电电池下方并与其接触，并向所述控制装置发出解锁指令；

S2：电动汽车电池锁紧装置解锁：所述控制装置控制驱动装置带动所述锁芯移动直到所述锁芯完全脱出限位孔，所述控制装置控制所述升降装置带动所述安装平台下降直到所述限位块位于所述锁孔下方，所述控制装置控制所述锁轴转动直到所述限位块的宽度与所述锁孔的宽度方向平行，所述控制装置控制所述升降装置带动所述安装平台上升直到所述限位块与所述限位凸台贴合，解锁完成；

S3：电池举升装置承载亏电电池下降并将其转运至充电位置；

S4：电池举升装置承载满电电池上升；

S5：电动汽车电池锁紧装置锁定：当所述锁块的上表面与所述锁芯基座的下表面接触时，所述接近开关向所述控制装置发出锁定电信号，当所述控制装置接收到锁定电信号时，所述控制装置控制所述升降装置启动，带动所述安装平台下降直到所述限位块位于所述锁孔下方，所述控制装置控制所述锁轴反向转动直到所述限位块的宽度方向与所述锁孔的宽度方向垂直，所述控制装置控制所述升降装置带动所述安装平台上升直到所述限位块与所述锁块接触，所述控制装置控制所述驱动装置带动所述锁芯移动，直到所述锁芯与所述限位孔配合，锁定完成；

S6：电池举升装置下降到初始位置。

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