CN115515891A - 用于车辆上的能量存储系统的安装系统的锁定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种安装系统，该安装系统用于将能量存储系统安装到车辆的车架。该安装系统包括能量存储系统支架组件、车架安装式支架组件以及锁定机构，该锁定机构包括滑动锁组件，该滑动锁组件能够在打开位置和锁定该能量存储系统的关闭位置之间平移。

Description

用于车辆上的能量存储系统的安装系统的锁定装置
技术领域
本发明涉及一种用于车辆上的能量存储系统的安装装置，尤其涉及一种快速滑动锁定机构。
本发明可以应用于重型车辆，例如卡车、公共汽车和作业机械。尽管将针对牵引车单元来描述本发明，但本发明不限于这种特定车辆，而是也可用在诸如重型建筑设备之类的其它车辆中。
背景技术
汽车领域近来的发展集中在电驱动解决方案上；这对于诸如卡车、公共汽车和建筑设备之类的重型车辆也是如此。这推动了对于围绕这些类型车辆的传动系、能量存储、建造和组装的新解决方案的需求。一般而言，重型车辆通常根据具体情况进行专门设计，或者取决于车辆的功能和类型而在车辆上安装多个不同的附件。例如，能量存储系统(例如电池)一般较重，并且在汽车应用中占据了大空间。这对于每天长时间运行并且具有较重负载的重型车辆来说尤其如此。此外，由于这些类型的车辆涉及较小的制造系列(manufacturing series)、通常专门设计的解决方案以及重型安装，因此这些车辆需要在制造期间易于组装，而且易于维护和修理。
安装诸如电池的能量存储系统或其它附件的另一方面是安全问题。令人担心的是，如果车辆发生事故，则安装在车辆内或车辆上的不同部件是否会被牢靠地安装并以可预测的方式起作用。因此，需要对能量存储系统等进行安全处理。
因此，对于在制造期间安装车辆的不同部件和维修车辆，需要有效且可靠的解决方案。如今经常使用的安装解决方案提供了繁琐的过程，并且在安装程序和安装布置上相当复杂。例如，CN208101948U公开了一种用于带有滑动装卸装置(handler)的电动运输车辆的电池箱，该滑动装卸装置包括箱体安装支架、滑动设备和电池箱。
发明内容
本发明的目的是消除至少一些上述缺点，并提供改进的系统、装置和方法，以用于将能量存储系统或其它附件单元安装到车辆的车架。因此，本发明的一个目的是提供一种用于将能量存储系统或附件单元安装到重型车辆的车架的系统和方法。根据本发明的第一方面，该目的通过根据权利要求1所述的系统来实现，其中提供了用于将至少一个能量存储系统(ESS)安装到车辆的车架的安装系统。该安装系统包括：至少一个滑动锁组件，该至少一个滑动锁组件能够在关闭位置和打开位置之间平移，该滑动锁组件包括至少一个开口，该至少一个开口被布置成当处于打开位置时接纳ESS支架组件；以及至少一个车架安装式(frame-mounted)支架，该至少一个车架安装式支架被布置成接纳附连到每个ESS的至少一个ESS支架组件，并且在水平方向上锁定该ESS支架组件。其中，当该滑动锁被定位在打开位置时，该ESS支架组件能够相对于所述至少一个车架安装式支架平移到锁定位置，并且当该ESS支架组件在所述车架安装式支架中处于关闭位置时，该滑动锁组件能够移动到关闭和锁定位置，从而在竖直方向上锁定该ESS支架组件。该滑动锁组件的使用提供了牢靠且高效的锁定机构。
所述至少一个车架安装式支架可以包括容纳腔，该容纳腔被布置成容纳ESS支架组件的突出衬套。这具有这样的优点：限制ESS在水平方向上的移动。
此外，该系统可以包括致动器，该致动器使所述滑动锁组件在关闭位置和打开位置之间移动。该致动器可以是电驱动的、液压驱动的或气动驱动的致动器类型中的至少一种。此外，该系统可以包括用于操作该致动器的控制单元。替代地，该致动器可以是手动驱动的致动器。利用致动器使该滑动锁板在关闭位置和打开位置之间移动有利于操作员提供所述滑动锁组件的更安全且更受控的操作。控制单元的使用具有这样的优点：提供了该滑动锁板的远程操作。
该滑动锁组件可以包括多个开口，每个开口被布置成当处于打开位置时接纳一个ESS支架组件。以这种方式，多个ESS支架组件和车架安装式支架组件可以在一次操作中被锁定。
该车架安装式支架组件可以包括引导装置，该引导装置被布置成接纳所述滑动锁组件，用于操纵滑动锁板并限制在其它方向上的移动。所述滑动锁组件还可以包括至少一个引导单元，该至少一个引导单元被布置成邻近所述滑动锁组件的每个开口，并且其中，该至少一个引导单元被布置成牢靠地装配在所述车架安装式支架的引导装置中。该引导装置提供了有利的解决方案，用于操纵并限制该滑动锁板相对于车架安装式支架组件的移动。
在本发明的另一方面，提供了一种包括所述安装系统的车辆。
在本发明的又一方面，提供了一种用于将至少一个能量存储系统(ESS)安装到车辆的车架的方法。该方法包括以下步骤：将能量存储系统(ESS)放置在车辆的车架下方，该ESS包括至少一个ESS支架组件；使滑动锁组件滑动到打开位置，该滑动锁组件包括至少一个开口，该至少一个开口被布置成当处于打开位置时接纳所述ESS支架组件；使所述ESS支架组件移动到该滑动锁的所述开口中；使ESS侧向移动到车架安装式支架上方的位置；将ESS下降，使得ESS支架组件搁置在所述车架安装式支架上，其中，所述车架安装式支架限制ESS支架组件在水平方向上的移动；以及使该滑动锁组件平移到关闭位置，从而在竖直方向上锁定该ESS支架组件。
通过提供包括滑动锁组件以及ESS和车架的支架组件的根据本发明的系统和方法，提供了将ESS快速、有效且牢靠地安装到车辆的车架的优点。
在以下描述和从属权利要求中公开了本发明的其它优点和有利特征。
附图说明
参照附图，下面是作为示例列举的本发明实施例的更详细描述。
在这些图中：
图1是具有安装系统的车辆的示意图；
图2是具有安装系统的车辆的车架的详细示意图；
图3是安装系统的一部分的详细的示意性3D图；
图4是安装系统的一部分的详细的示意性3D图；
图5是用于安装系统的滑动锁的示意性3D图；
图6是使用该安装系统的附件单元的示意性安装过程；
图7是该安装系统的3D概览图；
图8是该安装系统的侧视图；并且
图9是控制单元的示意性框图。
具体实施方式
在图1中，附图标记10总体上示出了重型车辆。所例示的车辆被示出为被布置成用于接纳挂车的卡车，但其它类型的卡车、公共汽车、作业机械和建筑设备也可适用于本解决方案。在这种情况下，该车辆配备有附件单元20，该附件单元20附连到车辆的车架11。该附件单元位于车辆的前轮12和后轮13之间，并且利用安装系统15安装到车架11。应当注意，该安装系统可以位于车辆的其它位置，而不是在前轮和后轮之间。附件单元20例如可以是诸如电池组20的能量存储系统(ESS)。
图2示出了使用安装系统15安装到车架11的能量存储系统的更详细视图。该ESS可以包括一个单个模块或多个模块，所述多个模块彼此相邻地附连，从而一起形成一个连续单元。安装系统15包括三个主要部件，其中一个主要部件在图3中示出，图3示了能量存储系统(ESS)支架组件50。该ESS支架组件包括支架框架51、中央ESS支架保持器54、止挡块(bumpstop)52以及缓冲部53，该支架框架51被布置成紧固到所述ESS，该中央ESS支架保持器54附连到ESS支架框架51或者与ESS支架框架51成一体。该止挡块可以用诸如金属的刚性材料或者诸如橡胶或塑料材料的较软材料来设计。当该缓冲部被装配在车架安装式组件的容纳腔中时，该缓冲部限制所述ESS在水平方向上的移动。该缓冲部可以由诸如金属的刚性材料或者诸如橡胶或塑料材料的较软材料制成。
该ESS支架组件被布置成放置在车架安装式支架组件30上，该车架安装式支架组件30被布置成装配在车辆的车架11上；在图4中示出了该车架安装式支架组件。该车架安装式支架组件包括支撑结构31，该支撑结构31被布置成装配在车辆10的车架11上(例如利用一个或多个螺钉或其它合适的紧固元件)。此外，该支撑结构可以包括锁板33和容纳腔35，该容纳腔35被布置成容纳该ESS支架组件50的缓冲部53。容纳腔35的结构优选被布置成用于容纳缓冲部53，使得该缓冲部牢靠地搁置在该容纳腔中。可以提供这一点，例如，如果该缓冲部具有圆锥形形状，则该容纳腔可以是倒圆锥形的。更一般地，缓冲部53包括突出形状、例如圆锥形、球形或凸形，而容纳腔35包括向内容纳的形状，例如凹形或倒圆锥形。锁板33提供操纵和锁定支持，用于限制滑动锁组件40在与该滑动锁组件的纵向方向垂直的方向上的移动。
该车架安装式支架组件30进一步被布置成接纳滑动锁组件40，该滑动锁组件40包括滑动锁板41、至少一个引导单元42、801、802、803以及至少一个开口45，该至少一个开口45被布置成当该滑动锁组件处于打开位置时接纳止挡块52。该滑动锁组件40能够在车辆的纵向方向上平移，但在其它方向上的移动被支撑结构31和锁板33限制。如图8中所见，该至少一个引导单元42、801、802、803被布置成由该车架安装式支架组件的引导装置805引导。当该滑动锁组件处于关闭位置时，止挡块52将在竖直方向上遇到该滑动锁板，并因此在竖直方向上受到限制。优选地，当该滑动锁组件处于打开位置时，止挡块52在带有一定合适的裕度的情况下装配在该滑动锁组件的开口45中，并且该开口然后延伸到该车架安装式支架组件的区域中，以使该止挡块平移到车架安装式支架组件30中。
现在参照图5，该滑动锁组件40可以连接到致动器60，该致动器60在打开位置和关闭位置之间致动所述滑动锁板41。该致动器可以包括手动操作，其中，操作员例如通过转动曲柄(未示出)、螺丝刀或用于机械地操作该致动器的其它装置来手动操作该致动器，这一手动操作被转换为所述锁板的线性移动。可选地，该致动器是电驱动且电控的、气动驱动的或液压驱动的。用于控制该致动的控制站可以放置在车辆的任何适当位置处，例如放置在靠近ESS定位的控制箱中、放置在车辆外部上的便于操作员进行适当操作且易于触及的某个位置处、或者放置在车辆驾驶室中。以这种方式，操作员可以方便且安全地远程打开或锁定该安装系统。
当所述ESS(或其它附件单元)要安装(以及拆卸)时，在下文的步骤601到605中参照图6a到图6e来描述这一操作。在图6中，仅示出了ESS支架组件的一部分，即，仅示出了中央ESS支架保持器的一部分、止挡块52和缓冲部53；然而，应当理解，该ESS支架组件在这一操作期间附连到所述ESS。当ESS要安装到车辆时，该ESS被放置在车辆下方并然后升高到安装位置，如下面将在后续步骤中描述的。
在第一步骤601中，开始将ESS安装到车辆的操作，滑动锁组件40被平移到打开位置，即，开口45被相对于车架安装式支架组件30以如下方式放置：即，止挡块52将装配在开口45中，并且止挡块52能够平移到车架安装式支架组件的区域中，如步骤602中所见。之后，在步骤603中，使ESS支架组件50下降，以将缓冲部53设置成搁置在车架安装式支架组件30的腔35中。该腔限制该缓冲部在水平方向上的移动，进而限制所述ESS在水平方向上的移动。在步骤604中，使滑动锁40平移到关闭和锁定位置，即，开口45移动到车架安装式支架的区域之外。在步骤605中，该ESS支架组件在竖直方向上受到限制，即，止挡块52被锁定在滑动锁板41下方。
如图7中所示，安装系统15可以包括多个车架安装式支架组件30和多个ESS支架组件，利用一个共同的滑动锁组件40在该滑动锁组件40平移到关闭锁定位置时同时锁定每个ESS支架组件。
图8以剖面侧视图给出了该安装系统的更详细视图。车架安装式支架组件30使用至少一个螺钉810或类似的紧固元件附连到车架。该车架安装式支架组件包括支撑结构820，腔35是该支撑结构820的一体部分。滑动锁组件40在该车架安装式支架组件中在引导装置805中平移，并且滑动锁组件40可选地包括一个或多个引导单元801、802、803，该一个或多个引导单元801、802、803包括弹性材料(例如，具有预定的摩擦系数)，以用于在该引导装置中平滑地引导。在图9a中，开口45被设置在打开位置，在该打开位置，该开口设置在车架安装式支架组件的区域中，即，ESS支架组件的所述止挡块能够在向上方向上移动，并且能够从该车架安装式支架向外平移离开或向内平移到该车架安装式支架中。在图9b中，开口45被设置在关闭位置，即，该开口在车架安装式支架组件的区域之外，并且ESS支架组件的止挡块51不能竖直地移动并且移出该车架安装式支架组件，这是因为锁板41将阻挡朝向锁板41的方向上的移动。
应当注意到，已经关于ESS支架组件(和ESS)移入或移出该安装位置描述了本发明，但替代地，该ESS支架组件和车架安装式组件可以互换，使得该ESS支架组件的构造被安装到车辆的车架，而该车架安装式组件设计被安装在ESS上。因此，术语“向上”和“向下”相应地互换，并且仅作参考。
如前所述，该滑动锁组件可以包括致动器60，该致动器60在打开位置和关闭位置之间致动该滑动锁板41。该致动器的操作可以由包括控制电路901的控制单元100控制，该控制电路901可以具有模拟或数字类型，或者这些类型的组合。该控制电路可以经由通信接口905连接到用户控制界面(未示出)。当该控制电路接收到所述致动器将要运行的信号时，该电路将控制信号或功率信号直接输出给所述致动器或功率调节装置(未示出)。该功率调节装置例如可以是向电动致动器提供电力的开关，该电动致动器包括驱动所述锁定机构的电动马达、用于提供液压流体的阀、或提供气动介质的阀，从而提供用于致动操作的能量。该控制单元例如可以从车辆驾驶室中的用户界面或者位于车辆上的其它位置的用户界面(例如，位于对操作员而言方便的位置处的致动控制按钮，例如在车辆的驾驶室后方并且对操作具有良好视野的致动控制按钮)接收来自操作员的信号。
应当理解，该安装系统已被描述为ESS支架组件布置在ESS上并且车架安装式支架组件布置在车辆的车架上，但这些组件也可以相反地布置，即，具有止挡块和缓冲部的ESS支架组件可以是车架安装式支架组件的一部分，而所述腔、引导装置等被安装在ESS支架组件上。
应当理解，本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，可以在所附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。

Claims (11)

1.一种安装系统(15)，所述安装系统(15)用于将至少一个能量存储系统(20)ESS安装到车辆的车架(11)，其特征在于，所述安装系统包括：
至少一个滑动锁组件(40)，所述至少一个滑动锁组件(40)能够在关闭位置和打开位置之间平移，所述滑动锁组件包括至少一个开口(45)，所述至少一个开口(45)被布置成当处于所述打开位置时接纳ESS支架组件(50)；以及
至少一个车架安装式支架组件(30)，所述至少一个车架安装式支架组件(30)被布置成接纳附连到每个ESS的至少一个ESS支架组件(50)，并且在水平方向上锁定所述ESS支架组件(50)；
其中，当所述滑动锁(40)被定位在所述打开位置时，所述ESS支架组件能够相对于所述至少一个车架安装式支架组件(30)平移到锁定位置，并且当所述ESS支架组件在所述车架安装式支架组件中处于所述关闭位置时，所述滑动锁组件能够平移到关闭位置，从而在竖直方向上锁定所述ESS支架组件。
2.根据权利要求1所述的安装系统，其中，所述至少一个车架安装式支架组件(30)包括容纳腔(35)，所述容纳腔(30)被布置成容纳所述ESS支架组件的突出衬套。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的安装系统，还包括致动器(60)，所述致动器(60)被布置成使所述滑动锁组件在所述关闭位置和所述打开位置之间移动。
4.根据权利要求3所述的安装系统，其中，所述致动器(60)是电驱动的、液压驱动的或气动驱动的致动器类型中的至少一种。
5.根据权利要求3到4中的任一项所述的安装系统，还包括用于操作所述致动器的控制单元(100)。
6.根据权利要求3所述的安装系统，其中，所述致动器是手动驱动的致动器。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的安装系统，其中，所述滑动锁组件包括多个开口(45)，每个开口(45)被布置成当处于打开位置时接纳一个ESS支架组件。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的安装系统，其中，所述车架安装式支架组件(30)包括引导装置(810)，所述引导装置(810)被布置成接纳所述滑动锁组件(40)。
9.根据权利要求8所述的安装系统，其中，所述滑动锁组件(40)还包括至少一个引导单元(42、801、802、803)，所述至少一个引导单元(42、801、802、803)被布置成邻近所述滑动锁组件的每个开口，并且其中，所述至少一个引导单元被布置成牢靠地装配在所述引导装置(805)中。
10.一种车辆(10)，所述车辆(10)包括根据前述权利要求中的任一项所述的安装系统(15)。
11.一种用于将至少一个能量存储系统ESS安装到车辆的车架的方法，其特征在于以下步骤：
将所述能量存储系统ESS放置在所述车辆的车架下方，所述ESS包括至少一个ESS支架组件，
使滑动锁组件滑动到打开位置，所述滑动锁组件包括至少一个开口，所述至少一个开口被布置成当处于打开位置时接纳所述ESS支架组件，
使所述ESS支架组件移动(601)到所述滑动锁的所述开口中，
使所述ESS侧向移动(602)到车架安装式支架上方的位置，
将所述ESS下降(603)，使得所述ESS支架组件搁置在所述车架安装式支架上，其中，所述车架安装式支架限制所述ESS支架组件在水平方向上的移动；
使所述滑动锁组件平移(604)到关闭位置，从而在竖直方向上锁定(605)所述ESS支架组件。
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