CN114919454A - 一种可车端控制的电池锁和电池锁的加解锁控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于新能源电动汽车技术领域，公开了一种可车端控制的电池锁和电池锁的加解锁控制方法，可车端控制的电池锁包括电池端组件、车端组件、驱动件和控制器，控制器与驱动件通讯连接，驱动件与车端组件的连杆连接实现对车端组件的自动驱动解锁和锁止电池端组件。本发明实现了电池包解锁和锁止的自动化控制，提高快换效率；解锁联动性好，效率高。

Description

一种可车端控制的电池锁和电池锁的加解锁控制方法

技术领域

本发明涉及新能源电动汽车技术领域，尤其涉及一种可车端控制的电池锁和电池锁的加解锁控制方法。

背景技术

目前现有电动汽车换电机构均需要依托换电站专属换电设备，即换电站换电设备与换电结构相绑定，这种换电平台的通用性差，造成换电平台资源浪费；目前电池包换电主要分为侧方换电和底部换电等方式，换电机构分为半固定螺栓紧固方式、棘轮卡扣方式及解锁连杆滑块方式等多种实现方式，卡接的机械寿命更高，但是机构复杂，锁止和解锁控制为手动操作，自动化不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可车端控制的电池锁和电池锁的加解锁控制方法，以解决电池快换机构复杂和自动化不高的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种可车端控制的电池锁，包括：

电池端组件，所述电池端组件包括锁舌，所述锁舌设有多个，多个所述锁舌固定安装于电池包的吊点位置且间隔均匀设置；

车端组件，所述车端组件包括锁体和连杆，所述锁体设有多个，每个所述锁体包括固定部和转动部，所述固定部固定在车身上，所述转动部转动连接于所述固定部，所述转动部的底端设有锁孔，所述锁孔的外周壁设有轮牙，所述锁舌能够伸入所述锁孔内锁止或脱离所述锁孔以解锁；所述连杆与所述固定部滑动连接，所述连杆上间隔设置多个齿条段，多个所述锁体的所述轮牙与多个所述齿条段一一配合传动连接；

驱动件，所述驱动件的输出端连接所述连杆以驱动所述连杆移动以解锁所述锁舌；

控制器，所述控制器与所述驱动件通讯连接以控制所述驱动件的动作。

可选地，所述电池端组件还包括底座，所述锁舌设于所述底座上，所述底座和所述固定部中，一个设有定位销，另一个设有定位孔，当所述锁舌锁止时，所述定位销与所述定位孔配合定位。

可选地，所述固定部设有限位柱，所述连杆上设有滑槽，所述限位柱穿设在所述滑槽内，所述连杆移动时，所述限位柱与所述滑槽之间相对滑动以导向和限位。

可选地，所述车端组件还包括弹簧，所述弹簧一端固定连接所述连杆，另一端固定连接所述限位柱，所述连杆移动解锁时能够压缩或拉伸所述弹簧。

可选地，所述可车端控制的电池锁还包括保护板，所述保护板与车身地板连接且二者之间具有容纳空间，所述连杆位于所述容纳空间内，所述固定部连接在所述车身地板上。

可选地，所述锁体包括滚珠，所述滚珠绕所述转动部的周向均匀设置，当所述转动部穿设在所述固定部内部时所述滚珠能够夹设在所述固定部和所述转动部之间以实现所述转动部的转动。

可选地，所述锁体设有卡簧，所述卡簧卡接于所述固定部的内壁且位于所述转动部的顶端以对所述转动部进行轴向限位。

可选地，所述锁体还包括防护盖，所述防护盖可拆卸地设于所述固定部的顶端以密封所述卡簧和所述转动部。

可选地，所述电池包设有热失控传感器，所述热失控传感器通讯连接所述控制器。

一种可车端控制的电池锁的加解锁控制方法，根据所述的可车端控制的电池锁，所述可车端控制的电池锁的加解锁控制方法包括如下步骤：

电池端组件和车端组件需要锁止时，

S11，控制器发出解锁指令，驱动件驱动连杆移动，所述连杆带动转动部转动到位并保持；

S12，电池端组件的锁舌朝上，从下到上托举电池包使得所述锁舌与锁孔对中；

S13，继续向上托举所述电池包直到所述锁舌插入所述锁孔并到位；

S14，所述控制器发出锁止指令，所述驱动件驱动所述连杆反向运动以锁止所述锁舌；

所述电池端组件与所述车端组件需要解锁时，

S21,在所述电池包下方托举所述电池包；

S22，所述控制器发出解锁指令，所述驱动件驱动所述连杆移动，所述连杆带动所述转动部转动到位并保持；

S22，托举所述电池包向下运动使得锁舌逐渐脱离所述锁孔；

S23，所述控制器发出锁止指令，所述驱动件驱动所述连杆反向移动以将所述转动部复位。

本发明的有益效果：

本发明的可车端控制的电池锁，通过控制器控制驱动件的动作，实现对车端组件的驱动控制解锁或锁止电池端组件，便于整车控制器对电池包快换进行车端控制，从而实现电池包解锁和锁止的自动化控制，提高快换效率。本发明通过一个连杆同时驱动多个锁体的转动部转动以解锁锁舌，解锁联动性好，效率高。

本发明的可车端控制的电池锁的加解锁控制方法，通过车端控制器控制驱动件动作进而驱动连杆移动，增加了连杆驱动转动部解锁和锁止的可靠性。且车端控制器能够与整车控制器通讯以实现车端电池组件的自动化控制，电池快换效率高，安全性能好。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种可车端控制的电池锁的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种可车端控制的电池锁的端面结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种可车端控制的电池锁中电池端组件的分解结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种可车端控制的电池锁中车端组件的分解结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种可车端控制的电池锁中转动部的仰视图；

图6是本发明实施例提供的一种可车端控制的电池锁中固定部的仰视图；

图7是本发明实施例提供的一种可车端控制的电池锁中电池端组件与车端组件的装配组装示意图。

图中：

100、电池包；200、车身地板；300、保护板；301、容纳空间；

1、电池端组件；11、锁舌；12、底座；13、定位销；14、轴套；

2、车端组件；21、连杆；211、齿条段；212、滑槽；22、锁体；221、固定部；2211、导向孔；2212、定位孔；2213、限位柱；222、转动部；2221、锁孔；2222、轮牙；223、滚珠；224、卡簧；225、防护盖；23、弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本发明提供一种可车端控制的电池锁，如图1-图4所示，包括电池端组件1、车端组件2、驱动件和控制器，其中，电池端组件1固定在电池包100上，车端组件2固定在车身地板200上，驱动件固定设置(图中未标示)在车身地板200上，控制器能够发出控制指令给驱动件，使得驱动件能够驱动车端组件2与电池端组件1锁止(加锁)或解锁。当该控制器与车上的整车控制器通讯连接后，可以实现整车控制器对电池包100快换进行车端控制，从而实现电池包100解锁和锁止的自动化控制，提高快换效率。

具体地，如图3，电池端组件1包括锁舌11，锁舌11设有多个，多个锁舌11固定安装于电池包100的吊点位置且间隔均匀设置；如图2，车端组件2包括连杆21和锁体22，连杆21上间隔设置多个齿条段211；锁体22设有多个，多个锁体22与多个齿条段211一一配合对应设置；每个锁体22包括固定部221和转动部222，固定部222固定在车身地板200上，转动部222转动连接于固定部221，转动部222的底端设有锁孔2221，锁孔2221的外周壁设有轮牙2222，轮牙2222与齿条段211配合连接，锁舌11能够伸入锁孔2221内锁止或脱离锁孔2221以解锁；驱动件的输出端连接连杆21以驱动连杆21移动以解锁锁舌；控制器与驱动件通讯连接以控制驱动件的动作。

结合图2-图6，电池包100的吊点位置间隔设置多个通孔，锁舌11的底端能够穿设在各个通孔内，并通过轴套进行连接，轴套的顶端能够从通孔的底端穿入通孔并与锁舌11的底端螺纹连接实现对锁舌11的固定。在电池包100的两侧吊点位置均匀间隔设置多个锁舌11，能够提高对电池包100的均匀稳定的固定和锁止，安全性高。在优选实施例中，锁舌11的端部设有周向间隔均匀布置的凸块，图3所示锁舌11的端部具有三个凸块，与锁孔2221插接配合锁止，具有防止脱扣和防止转动的作用。对应地，锁孔2221为具有间隔均匀的凹槽的孔(对应凸块设有三个)，本实施例中，转动部222是整体位于固定部221内部的，因此为了锁舌11的顺利伸入锁孔2221，固定部221的底部设有导向孔2211，如图6，导向孔2211的端面为圆弧过渡结构，导向孔2211与锁孔2221同轴设置，锁舌11在导向孔2211的导向下进一步伸入锁孔2221内并锁止。在这种情况下，固定部221的侧面设置齿牙2222能够与连杆21上齿条段211相配合的工作窗口，固定部221能够对转动部222的大部分整体进行密封保护，仅通过工作窗口与连杆21配合传动，利于维护和保养。并且便于在固定部221内填充油脂类润滑剂，确保转动部222的顺畅转动。齿牙2222可以通过在转动部222端部加工直齿齿轮实现。

本发明实施例提供的可车端控制的电池锁，通过控制器控制驱动件的动作，实现对车端组件2的驱动控制解锁或锁止电池端组件1，通过一个连杆21同时驱动多个锁体22的转动部222转动以解锁锁舌11，解锁联动性好，效率高，且能够对电池包100的多点固定和锁止安装，稳定性好，可靠性高。

可选地，电池端组件1还包括底座12，锁舌11设于底座12上，底座12和述固定部221中，一个设有定位销13，另一个设有定位孔2212，当锁舌11锁止时，定位销13与定位孔2212配合定位。

如图3所示，锁舌11设置在底座12上，底座12具有底部连接端和外圆周凸台，锁舌11设置在凸台上，凸台下方连接端穿设在电池包100上的通孔与轴套14固定连接实现锁舌11固定。以定位销13设置在底座12上为例，定位销13相对与锁舌11对称设置在底座12的凸台边缘，与锁舌11形成间隔设置，当锁舌11插入锁孔2221时，定位销13能够插设在定位孔2212内并定位，实现对锁舌11与固定部221之间的转动限位。

可选地，固定部221设有限位柱2213，连杆21上设有滑槽212，限位柱2213穿设在滑槽212内，连杆21移动时，限位柱2213与滑槽212之间相对滑动以导向和限位。

如图4和图7，限位柱2213上设有定位凸台，限位柱2213能够从上向下穿过滑槽212并固定在固定部221上，固定方式包括但不限于螺接，同时，定位凸台能够压接连杆21在固定部221上起到对连杆21的限位作用。连杆21运动时，限位柱2213在滑槽212内滑动，实现对连杆21的导向限位。进一步地，对于连杆21的运动，连杆21在正向和反向运动时，锁舌11分别正向或反向转动60°实现锁舌11的锁止和解锁状态，进一步地，设置滑槽212的长度满足：当锁舌11处于锁止或解锁状态时，限位柱2213分别止抵于滑槽212的两端，实现对连杆21的运动限位，避免连杆21过度移动影响电池锁寿命。

可选地，车端组件2还包括弹簧23，弹簧23一端固定连接连杆21，另一端固定连接限位柱2213，连杆21移动解锁时能够压缩或拉伸弹簧23。

如图4和图7所示，为了便于弹簧23的安装，连杆21表面设置连接件，弹簧23的两端分别固定在连杆21和固定部221上，当连杆21相对于固定部221移动后，转动部222发生转动以解锁或锁止，弹簧23被压缩或伸长形成弹力，在锁舌11插入或脱离锁孔2221后，连杆21能够在弹簧23的弹力作用下复位至锁止状态，进而提高电池锁的可靠性。可以理解，弹簧23可以设置在连杆21上相对于滑槽212的一侧或同时设置在两侧，具体根据锁止需要的弹力大小和容纳空间进行设计，不以本实施例为限。

可选地，可车端控制的电池锁还包括保护板300，保护板300与车身地板200连接且二者之间具有容纳空间301，连杆21位于容纳空间301内，固定部221连接在车身地板200上。

如图1和图2所示，车身地板200通过多次弯折形成突出部，保护板300与车身地板200固定连接后密封该突出部，该突出部与保护板300之间形成密封的容纳空间301，连杆21能够在该容纳空间301内滑动。容纳空间301内填充有润滑脂，防止外部的沙粒等杂物进入容纳空间301，避免连杆21在运动时出现卡顿现象。

可选地，锁体22包括滚珠223，滚珠223绕转动部222的周向均匀设置，当转动部222穿设在固定部221内部时滚珠223能够夹设在固定部221和转动部222之间以实现转动部222的转动。

如图4所示，转动部222的外周壁和固定部221的内周壁相应位置均设有圆环形的凹槽，滚珠223夹设在两个凹槽内形成滚轴轴承实现转动部222相对于固定部221的转动连接，当然，转动部222和固定部221之间也可以直接采用增设转动轴承的方式但是相比于滚珠223更占空间，造成锁体22体积大。

可选地，锁体22设有卡簧224，卡簧224卡接于固定部221的内壁且位于转动部222的顶端以对转动部222进行轴向限位。

可以理解，卡簧224在安装前需要在固定部221内壁开始安装槽，卡簧224优选开口环形的片状卡簧224，利于减少安装空间。卡簧224的作用是起到限位作用，防止转动部222在固定部221内脱出，具有固定作用。

可选地，锁体还包括防护盖225，防护盖225可拆卸地设于固定部221的顶端以密封卡簧224和转动部222。

如图4和图7，防护盖225采用卡接或螺接方式固定在固定部221上，进一步对壳体结构的固定部221进行密封固定，包括密封润滑剂等防止灰尘杂质进入固定部21内部空间影响转动部222的转动。如图1和图2所示，防护盖225最后安装，密封固定部221同时，能够止抵于车身地板200表面以夹紧固定锁体22。

可选地，电池包100设有热失控传感器，热失控传感器通讯连接控制器。

本发明提供一种可车端控制的电池锁，通过电池端组件1和车端组件2的加解锁实现对电池包100的加解锁，实现电池包100与整车的固定安装锁止或解锁换电，实现电池包100的锁止过程和解锁过程；通过控制器，负责控制锁止运动状态及全车况监控锁止状态。该可车端控制的电池锁能够不依托换电站专属换电设备，即在任何换电站、任何场合，只要有普通托举盘即可完成快速换电或者电池报100的拆卸；并且为卡接式快换机构，换电速度快，当电池包100内出现热失控现象后，电池包100上设置的热失控传感器报警，并将报警信号传递到电池管理系统，导致电池管理系统的阈值出现变化，进而将信号反馈给整车控制器，整车控制器通过控制器通讯连接的驱动件，控制车端组件2解锁电池端组件1，使电池包100与车身地板200分开，让热量尽快的散出去。

本发明还提供一种可车端控制的电池锁的加解锁控制方法，根据上述实施例提供的可车端控制的电池锁，可车端控制的电池锁的加解锁控制方法包括如下步骤：

电池端组件1和车端组件2需要锁止时，

S11，控制器发出解锁指令，驱动件驱动连杆21移动，连杆21带动转动部222转动到位并保持；此处可设置到位传感器与控制器通讯连接。

S12，电池端组件1的锁舌11朝上，从下到上托举电池包100使得锁舌11与锁孔2221对中；

S13，继续向上托举电池包100直到锁舌11插入锁孔2221并到位；此处也可以设置一个到位传感器进行到位检测并通讯连接控制器。

S14，控制器发出锁止指令，驱动件驱动连杆21反向运动以锁止锁舌11；

电池端组件1与车端组件2需要解锁时，

S21,在电池包100下方托举电池包100；

S22，控制器发出解锁指令，驱动件驱动连杆21移动，连杆21带动转动部222转动到位并保持；

S22，托举电池包100向下运动使得锁舌11逐渐脱离锁孔2221；

S23，控制器发出锁止指令，驱动件驱动连杆21反向移动以将转动部222复位。当连杆21与固定部221之间设置弹簧23时，连杆21能够自动复位并确保复位的保持，通过机械结构进行锁止保持，避免由于电信号不稳定造成的误操作。

本发明的可车端控制的电池锁的加解锁控制方法，通过车端的控制器控制驱动件动作进而驱动连杆21移动，增加了连杆21驱动转动部22解锁和锁止的可靠性。且车端控制器能够与整车控制器通讯以实现电池端组件1的自动化控制加解锁，电池包100的快换效率高，安全性能好。电池包100从下向上安装，无需专用工具夹持转运电池包100，只需要上下托举电池包100就可以实现拆装，到达简化了电池包100的安装设备，利于降低安装成本。本发明提供一种可车端控制的电池锁的加解锁控制方法，能够不依托换电站专属换电设备，即在任何换电站、任何场合，在抵消电池包100重力后，只需普通托盘即可完成快速换电或者电池拆卸任务，实现随时随地进行快速换电过程，并且能够快速维修故障电池包。

补充说明的是，在一个具体的实施例中，当车辆要进行换电池包100的时候，换电场所需要设有机械加锁解锁装置和对应的联动驱动机构，此装置作用备用，避免出现车端功能由于整车执行机构失效，出现解锁及加锁的不顺畅现象。可选地，换电场所还可以设置堆垛系统、输送系统和站端控制系统，堆垛系统主要功能是对电池包100进行放置，并对电池包100进行充电等功能。输送系统主要功能是运输电池包100，可以是自动小车，或人工转运小车。站端控制系统主要功能是控制换电场所内的电子设备正常工作，车辆识别，与整车进行通讯等功能，可以是简易设备，也可以是换电站内的大型设备。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可车端控制的电池锁，其特征在于，包括：

电池端组件(1)，所述电池端组件(1)包括锁舌(11)，所述锁舌(11)设有多个，多个所述锁舌(11)固定安装于电池包(100)的吊点位置且间隔均匀设置；

车端组件(2)，所述车端组件(2)包括锁体(22)和连杆(21)，所述锁体(22)设有多个，每个所述锁体(22)包括固定部(221)和转动部(222)，所述固定部(221)固定在车身上，所述转动部(222)转动连接于所述固定部(221)，所述转动部(222)的底端设有锁孔(2221)，所述锁孔(2221)的外周壁设有轮牙(2222)，所述锁舌(11)能够伸入所述锁孔(2221)内锁止或脱离所述锁孔(2221)以解锁；所述连杆(21)与所述固定部(221)滑动连接，所述连杆(21)上间隔设置多个齿条段(211)，多个所述锁体(22)的所述轮牙(2222)与多个所述齿条段(211)一一配合传动连接；

驱动件，所述驱动件的输出端连接所述连杆(21)以驱动所述连杆(21)移动以解锁所述锁舌(11)；

控制器，所述控制器与所述驱动件通讯连接以控制所述驱动件的动作。

2.根据权利要求1所述的可车端控制的电池锁，其特征在于，所述电池端组件(1)还包括底座(12)，所述锁舌(11)设于所述底座(12)上，所述底座(12)和所述固定部(221)中，一个设有定位销(13)，另一个设有定位孔(2212)，当所述锁舌(11)锁止时，所述定位销(13)与所述定位孔(2212)配合定位。

3.根据权利要求1所述的可车端控制的电池锁，其特征在于，所述固定部(221)设有限位柱(2213)，所述连杆(21)上设有滑槽(212)，所述限位柱(2213)穿设在所述滑槽(212)内，所述连杆(21)移动时，所述限位柱(2213)与所述滑槽(212)之间相对滑动以导向和限位。

4.根据权利要求3所述的可车端控制的电池锁，其特征在于，所述车端组件(2)还包括弹簧，所述弹簧一端固定连接所述连杆(21)，另一端固定连接所述限位柱(2213)，所述连杆(21)移动解锁时能够压缩或拉伸所述弹簧。

5.根据权利要求1所述的可车端控制的电池锁，其特征在于，所述可车端控制的电池锁还包括保护板(300)，所述保护板(300)与车身地板(200)连接且二者之间具有容纳空间(301)，所述连杆(21)位于所述容纳空间(301)内，所述固定部(221)连接在所述车身地板(200)上。

6.根据权利要求1所述的可车端控制的电池锁，其特征在于，所述锁体(22)包括滚珠(223)，所述滚珠(223)绕所述转动部(222)的周向均匀设置，当所述转动部(222)穿设在所述固定部(221)内部时所述滚珠(223)能够夹设在所述固定部(221)和所述转动部(222)之间以实现所述转动部(222)的转动。

7.根据权利要求1所述的可车端控制的电池锁，其特征在于，所述锁体(22)设有卡簧(224)，所述卡簧(224)卡接于所述固定部(221)的内壁且位于所述转动部(222)的顶端以对所述转动部(222)进行轴向限位。

8.根据权利要求7所述的可车端控制的电池锁，其特征在于，所述锁体(22)还包括防护盖(225)，所述防护盖(225)可拆卸地设于所述固定部(221)的顶端以密封所述卡簧(224)和所述转动部(222)。

9.根据权利要求1所述的可车端控制的电池锁，其特征在于，所述电池包(100)设有热失控传感器，所述热失控传感器通讯连接所述控制器。

10.一种可车端控制的电池锁的加解锁控制方法，其特征在于，根据权利要求1-9任一项所述的可车端控制的电池锁，所述可车端控制的电池锁的加解锁控制方法包括如下步骤：

电池端组件(1)和车端组件(2)需要锁止时，

S11，控制器发出解锁指令，驱动件驱动连杆(21)移动，所述连杆(21)带动转动部(222)转动到位并保持；

S12，电池端组件(1)的锁舌(11)朝上，从下到上托举电池包(100)使得所述锁舌(11)与锁孔(2221)对中；

S13，继续向上托举所述电池包(100)直到所述锁舌(11)插入所述锁孔(2221)并到位；

S14，所述控制器发出锁止指令，所述驱动件驱动所述连杆(21)反向运动以锁止所述锁舌(11)；

所述电池端组件(1)与所述车端组件(2)需要解锁时，

S21,在所述电池包(100)下方托举所述电池包(100)；

S22，所述控制器发出解锁指令，所述驱动件驱动所述连杆(21)移动，所述连杆(21)带动所述转动部(222)转动到位并保持；

S22，托举所述电池包(100)向下运动使得锁舌(11)逐渐脱离所述锁孔(2221)；

S23，所述控制器发出锁止指令，所述驱动件驱动所述连杆(21)反向移动以将所述转动部(222)复位。

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