CN116587829B - 电池包锁定装置和电动卡车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电池包锁定装置和电动卡车。电池包锁定装置具有：车架总成，车架总成提供用于容纳电池包的空间，电池包具有电池包框架；固定装置，固定装置具有承重钩，承重钩用于从下方固定电池包；驱动装置，其与承重钩作用连接，用于使承重钩在锁止位置和释放位置之间移动；其中，固定装置被设计为，在承重钩处于锁止位置时承重钩提供从下方支撑电池包的全部的支撑力，并且在承重钩处于释放位置时承重钩的末端不干涉电池包的下落。按照本发明的电动卡车具有按照本发明的电池包锁定装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电动卡车的可更换电池包的电池包锁定装置。本发明还涉及一种具有这种电池包锁定装置的电动卡车。
背景技术
电动卡车的电池包安装方式主要分为后背式和悬挂式。后背式主要是指电池布置在驾驶舱后方，悬挂式是指电池布置在底盘内。后背式的缺点在于，电池包的重心高，不利于车辆行驶的稳定性，且需要占用较大空间。针对后背式电池包的换电方案，已知利用卡钳结构将电池箱体框架底部与车体固定，但是这些卡钳结构只起到限位固定的作用。
而针对悬挂式的换电方案，电池包大多通过螺栓连接固定在底盘上，在装配和拆卸时需要将螺栓锁紧机构准确定位，因此对于换电设备（比如AGV小车）要求较高。同时，螺栓在反复使用之后容易产生滑丝等问题，因此这种换电方案对于电动卡车、尤其电动重卡的场景适应能力较弱。此外对于电池包的固定，还已知涨珠以及其他机构，因接触区域较小，可靠性存疑。
此外，目前已知的换电方案需要时间较长，还有改善的空间。另外，电池包的承重和固定主要通过螺栓，这也因为受力分布的因素导致电池包框架的边框的结构尺寸相对较大，因此同样需要对电池包框架进行轻量化设计。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电池包锁定装置，其不但能够实现电池包更高效的安装和拆卸，而且实现了电池包框架的轻量化。
按照本发明的电池包锁定装置，其具有：
车架总成，车架总成提供用于容纳电池包的空间，电池包容纳在电池包框架中，
固定装置，固定装置具有承重钩，承重钩用于从下方固定电池包，
驱动装置，其与承重钩作用连接，用于使承重钩在锁止位置和释放位置之间移动，
其中，固定装置被设计为，在承重钩处于锁止位置时承重钩提供从下方支撑电池包的全部的支撑力，并且在承重钩处于释放位置时承重钩的末端不干涉电池包的下落。
在本发明的意义上，固定应当理解为实现对电池包或电池包框架沿三个空间方向的有效约束。在本发明中，电池包框架与电池包能够一体化设计，电池包受力结构与电池包框架连接结构耦合。
按照本发明，通过固定装置使得电池包能够被夹紧在车辆的车架总成中，由于避免了使用不利的螺纹连接，使得不需要对螺栓锁紧机构进行定位，从而一方面减少了安装和拆卸电池包的操作时间，另一方面也大大降低了对换电设备的运行精度的要求。此外，由于不需要使用螺纹连接，无需在电池包框架上设置用于螺纹连接件的孔，从而使电池包框架的边框的结构尺寸能够设计得相对较小，进一步实现了电池包框架的轻量化设计。
在本发明的一种设计方案中规定，固定装置还具有锁紧钩，固定装置的锁紧钩和承重钩机械耦连，使得所述锁紧钩和所述承重钩联动。由此能够在单独地驱动锁紧钩或者承重钩的情况下通过它们的联动实现对应的承重钩或者锁紧钩的共同驱动，从而简化驱动装置和传动装置的构造，减少构件数量并且降低成本。
在该设计方案的第一变型中规定，锁紧钩和承重钩设计为第一锁紧钩和第一承重钩，第一锁紧钩和第一承重钩之间的机械耦连通过蜗轮蜗杆机构实现，蜗轮蜗杆机构具有上蜗轮和下蜗轮，在所述上蜗轮和下蜗轮之间设置有蜗杆，其中，第一锁紧钩与上蜗轮固定连接，第一承重钩与下蜗轮固定连接，其中，上蜗轮和下蜗轮的蜗轮转轴分别可转动地支撑在所述车架总成上。通过蜗轮蜗杆的自锁止的机械特性能够良好地保证夹紧力。
在该设计方案的第二变型中规定，锁紧钩和承重钩设计为第二锁紧钩和第二承重钩，第二锁紧钩和第二承重钩之间的机械耦连通过它们各自的齿部实现，其中，锁紧钩和承重钩分别具有各自的齿部，并且通过所述齿部相互啮合，由此以简单的方式实现了锁紧钩和承重钩之间的可靠的传动连接。
在本发明的另一种优选设计方案中规定，承重钩设计为第三承重钩并且电池包锁定装置具有锁止机构，该锁止机构设置在电池包框架上，用于在第三承重钩处于锁止位置时锁止第三承重钩，锁止机构具有复位机构，复位机构用于在第三承重钩处于锁止位置时向第三承重钩提供预紧力。因此，通过电池包框架与承重钩之间的自锁功能尤其在不使用锁紧钩的情况下就可以将承重钩可靠地锁止，以便避免承重钩从电池包框架脱离，从而有效地提高车辆的行驶安全性。
补充地或备选地规定，锁止机构具有固定连接的第一杆和第二杆，第二杆上设有压缩弹簧作为复位机构，使得第一杆挤压在第三承重钩上，第二杆能够被操作以挤压压缩弹簧，使得第一杆与第三承重钩脱离。在此，第二杆尤其可以被升降装置、例如自动导引车操作，也就是说在升降装置托住电池包框架的同时向上推动第二杆将锁止机构解锁。以此方式能够简单地、低成本地并且节省空间地实现电池包框架与承重钩之间的自锁功能，并且能够在更换电池时自动地同时完成电池包框架的托举和解锁，使得更换电池的过程非常简洁且迅速。
在本发明的一种实施方式中规定，在所述车架总成的相互对置的两侧上分别设置有至少两个固定装置，从而实现了电池包作用在固定装置上的力的均匀分布。在本发明中还规定，相互对置的两侧上的固定装置的锁紧钩和/或承重钩分别通过连杆相连，所述连杆被驱动装置驱动，由此能够通过共同的驱动装置同步地驱动至少两个锁紧钩和/或承重钩，从而简化驱动装置和传动装置的构造，并且实现分别对锁紧钩和/或承重钩的同步驱动。
在本发明的一种实施方式中规定，电池包框架具有电池上框架和电池下框架，在锁定时，锁紧钩作用在电池上框架上，承重钩作用在电池下框架上。通过设置电池包框架使电池包得到良好的机械保护。在将电池包框架设计为电池上框架和电池下框架的情况下使电池包能够方便地安装至电池包框架中，并且在固定装置锁定时分别为锁紧钩和承重钩提供机械稳定的作用位置。
在本发明的一种实施方式中规定，电池上框架和所述电池下框架与所述电池包一体化地安装为总成，由此能够有利地将电池包和电池包框架作为整体快速地安装或者拆卸，避免在拆装过程中损坏电池包。此外能够使电池包的受力结构与电池包框架的连接结构耦合。
在本发明的一种实施方式中规定，在电池上框架和电池下框架之间设置有弹性部件、例如弹性体、橡胶垫等。当固定装置夹紧时，弹性部件能够进行一定程度的收缩，从而实现公差补偿，提高电池包框架在固定装置之间的稳定性。
在本发明的一种实施方式中规定，在车架总成的中部区域中设置有柴田挂钩，所述柴田挂钩作用于电池包框架或者作用于电池包上。通过设置在该位置的柴田挂钩能够分担电池包中心区域的受力。此外，柴田挂钩还起到对准定位的功能。
在本发明的一种实施方式中规定，锁紧钩和/或所述承重钩设计为L形的结构或者钩形，从而实现钳臂与电池包或者电池包框架之间的可靠配合。
在本发明的一种实施方式中规定，在固定装置的锁紧钩和/或承重钩与所述电池包之间设置有柔性元件，由此提供固定装置与电池包之间的公差补偿并且提供缓冲，减小电池包在复杂路况中的变形。
本发明另一方面涉及一种换电系统，其包括电池包锁定装置，其中，该换电系统具有升降装置、尤其是自动导引车（AGV）用于做上升动作以托住电池包框架，并且驱动装置驱动承重钩以使承重钩从锁止位置到达释放位置，然后升降装置做下降动作以使得电池包框架与车架总成中脱离。由此完成了电池包的更换，安装过程则是反之使然。在优选的实施方式中，升降装置做上升动作时操作锁止机构，使得在托住电池包框架时也使得锁止机构解锁，此时驱动装置驱动承重钩以使承重钩从锁止位置到达释放位置，然后升降装置做下降动作以使得电池包框架与车架总成中脱离。
本发明还涉及一种电动卡车、尤其是电动重卡，其具有按照本发明所述的电池包锁定装置，其中，除了布置在电池包框架内的电池包之外还在电池包框架之上布置额外的电池包。在这种布局中，额外的电池包布置在两个纵梁的两侧以及纵梁之间。由此实现了更加紧凑的结构布局。
按照本发明的电池包锁定装置、换电系统和电动卡车为电动卡车的普及和广泛工况适应性提供了有利的设计，其中不但能够实现快速的电池更换，而且也能够节省重量地、节省空间地构造电动卡车的车架总成，由此在制造过程中可以降低成本并提高制造效率。
附图说明
以下结合具体实施例并参照附图详细阐述本发明的上述特征和优点以及实现它们的方式，但本发明并不局限于具体实施例的特征。在附图中：
图1示出电池包锁定装置的第一实施例的整体视图；
图2示出电池包锁定装置的第一实施例的局部视图；
图3示出电池包锁定装置的第二实施例的整体视图；
图4示出电池包锁定装置的第三实施例的整体视图；
图5示出电池包锁定装置的第三实施例的局部视图；
图6示出电池包锁定装置的第三实施例中的锁止机构的细节视图；
图7示出了具有电池包锁定装置的第三实施例的换电系统的换电状态。
具体实施方式
图1示出按照本发明的电池包锁定装置的第一实施例的整体视图。电池包锁定装置具有车架总成1，其在该实施例中具有支撑梁2和纵梁3（在其他实施方式中也可以是横梁），其中在支撑梁和纵梁上可拆卸地布置有电池上框架，该电池上框架和电池下框架5在装配状态下提供用于容纳电池包的空间。在该图1中并未示出电池包。
在图1中示出两个支撑梁2，每个支撑梁上设置5个固定装置4，全部的固定装置用于夹持电池上框架和电池下框架，从而固定住电池包。电池下框架在此仅通过固定装置固定，也就是不存在其他的固定元件（比如螺栓）。在图1中的实施例中，在电池上框架和电池下框架之间设置弹性部件，其例如是弹性体、橡胶垫等。当固定装置夹紧时，弹性部件能够进行一定程度的收缩，从而增强稳定性。
此外，在两个纵梁3的中部区域上分别设有2个柴田承重钩，柴田承重钩用于勾住电池上框架，或者直接作用于电池包，因此可以分担电池包中心区域的受力。此外，柴田承重钩还起到对准定位的功能。
图2示出电池包锁定装置的第一实施例的局部视图，其中可见固定装置具有蜗轮蜗杆机构。固定装置具有上蜗轮7，第一锁紧钩8与上蜗轮7固定连接。上蜗轮7具有蜗轮转轴9，蜗轮转轴可转动地支撑在支撑梁的结构上。同样，固定装置具有下蜗轮12，第一承重钩11与下蜗轮12固定连接，下蜗轮的蜗轮转轴可转动地支撑在支撑梁的结构上。上蜗轮和下蜗轮之间设有蜗杆10，当蜗杆转动时，上蜗轮和下蜗轮同时夹紧或释放，从而夹紧或释放电池上框架和电池下框架。在此，第一锁紧钩和第一承重钩设计为L形的结构，当然其他结构也可以满足要求，比如钩形等。
图3示出电池包锁定装置的第二实施例的整体视图，其中与第一实施例相同的结构不再重复描述，而在此仅说明区别点。在图3中，固定装置具有第二锁紧钩15和第二承重钩17，第二锁紧钩15咬合在电池包框架18的上侧，第二承重钩17咬合在电池包框架18的下侧，在装配状态下电池包框架被固定。在图3中仅示意性示出2个固定装置，其中2个第二承重钩17通过连杆16相连，进而连杆16通过2个驱动油缸14驱动，用于锁定或释放第二承重钩。在此，第二锁紧钩和第二承重钩可以具有各自的齿部（图3中未示出），以便使得第二锁紧钩和第二承重钩相互啮合，并产生联动。因此当第二承重钩被驱动油缸驱动时，同时导致第二锁紧钩相应的动作。此外，第二锁紧钩和第二承重钩也可以彼此不联动，第二锁紧钩通过图3所示的驱动气缸13驱动。第二锁紧钩可以单独地被驱动气缸13驱动（以图中未示出的方式），也可以通过与第二承重钩类似的连杆被共同驱动。在实际情况中，根据空间需求可以调整驱动装置的数量和布置位置。
图4示出电池包锁定装置的第三实施例的整体视图，其中，动力电池采用上下堆叠的双层结构，除了电池包框架33中容纳的一部分电池外，额外的电池32并且分为左、中、右三部分布置在电池包框架33之上。电池包框架33通过固定装置连接在车架总成上，在该实施例中，固定装置仅具有第三承重钩34用于承重，第三承重钩34能围绕枢转轴线枢转地通过承重钩支架35固定连接在车架总成1上，其中，第三承重钩34通过气缸36驱动，从而能够在锁止位置和释放位置之间运行，其中，气缸固定连接在气缸支架37上。
图5示出了电池包锁定装置的第三实施例的局部视图，其中，第三承重钩34位于锁止位置中，在锁止位置中，第三承重钩34与电池包框架33通过电池包自身的重力以及锁止机构38锁紧。图6示出了锁止机构38的细节视图，其中，锁止机构38通过连接件固定地连接在电池包框架上。锁止机构具有基本上相互平行的第一杆和第二杆，其中，第一杆和第二杆之间固定连接，其中，在第三承重钩34中设置有用于第一杆的凹部，第一杆能够啮合在该凹部中。在一种优选的实施方式中，在第二杆上设置有压缩弹簧，弹簧的预紧力将第二杆向下压紧，由此使得与第二杆固定连接的第一杆啮合在第三承重钩34的对应的凹部中，从而实现第三承重钩34的锁定。在另一种备选的实施方式中，第一杆和第二杆之间通过杠杆连接，在第二杆被压缩弹簧向下压紧时，第一杆通过杠杆被向上抬起，并且啮合到第三承重钩34的为此设置的凹部中，同样实现第三承重钩的锁定。
在进行电池包更换时，如图7所示的自动导引车39在电池包下方对锁止机构38进行操作，从而逆着弹簧力将锁止机构38的第二杆向上抬起，由此带动第一杆共同运动并且脱离与第三承重钩34的啮合，从而解除第三承重钩34的锁定。接着通过气缸36的操作杆带动第三承重钩34进行枢转运动，从而使第三承重钩从锁止位置运动到释放位置中。在更换电池包之后，气缸36的操作杆沿着相反的方向带动处于释放位置中的第三承重钩，从而使承重钩从释放位置运动到锁止位置中，接着，换电设备停止对锁止机构38进行操作，从而锁止机构的第二杆被弹簧的预紧力向下压紧，并且带动第一杆啮合到第三承重钩34的凹部中，重新实现第三承重钩的锁定。
本领域技术人员应该理解，上述的具体实施例仅是例子而非限制，可以根据设计需求和其它因素对本发明的实施例进行各种修改、组合、部分组合和替换，只要它们在所附权利要求或其等同的范围内，即属于本发明所要保护的权利范围。
Claims (6)
1.一种电池包锁定装置，其特征在于，其具有：
车架总成，车架总成提供用于容纳电池包的空间并且电池包容纳在电池包框架中，
固定装置，固定装置具有承重钩，承重钩用于从下方固定电池包，
驱动装置，其与承重钩作用连接，用于使承重钩在锁止位置和释放位置之间移动，
其中，固定装置被设计为，在承重钩处于锁止位置时承重钩提供从下方支撑电池包的全部的支撑力，并且在承重钩处于释放位置时承重钩的末端不干涉电池包的下落，
其中，固定装置还具有锁紧钩，其中，锁紧钩和承重钩如此机械耦连，使得所述锁紧钩和所述承重钩联动，锁紧钩咬合在电池包框架的上侧，承重钩咬合在电池包框架的下侧，
其中，锁紧钩和承重钩设计为第一锁紧钩和第一承重钩，第一锁紧钩和第一承重钩之间的机械耦连通过蜗轮蜗杆机构实现，蜗轮蜗杆机构具有上蜗轮和下蜗轮，在所述上蜗轮和下蜗轮之间设置有蜗杆，其中，第一锁紧钩与上蜗轮固定连接，第一承重钩与下蜗轮固定连接，其中，上蜗轮和下蜗轮的蜗轮转轴分别可转动地支撑在所述车架总成上。
2.一种电池包锁定装置，其特征在于，其具有：
车架总成，车架总成提供用于容纳电池包的空间并且电池包容纳在电池包框架中，
固定装置，固定装置具有承重钩，承重钩用于从下方固定电池包，
驱动装置，其与承重钩作用连接，用于使承重钩在锁止位置和释放位置之间移动，
其中，固定装置被设计为，在承重钩处于锁止位置时承重钩提供从下方支撑电池包的全部的支撑力，并且在承重钩处于释放位置时承重钩的末端不干涉电池包的下落，
其中，承重钩设计为第三承重钩并且电池包锁定装置具有锁止机构，该锁止机构设置在电池包框架上，用于在第三承重钩处于锁止位置时锁止第三承重钩，锁止机构具有复位机构，复位机构用于在第三承重钩处于锁止位置时向第三承重钩提供预紧力，其中在第三承重钩处于释放位置时电池包框架与车架总成脱离，
其中，锁止机构具有固定连接的第一杆和第二杆，第二杆上设有压缩弹簧作为复位机构，使得第一杆挤压在第三承重钩上，第二杆能够被操作以挤压压缩弹簧，使得第一杆与第三承重钩脱离。
3.根据权利要求1或2所述的电池包锁定装置，其特征在于，在所述车架总成的相互对置的两侧上分别设置有至少两个固定装置，其中相互对置的两侧上的固定装置的承重钩分别通过连杆相连，所述连杆被驱动装置驱动。
4.根据权利要求1或2所述的电池包锁定装置，其特征在于，在车架总成的中部区域中设置有柴田挂钩，所述柴田挂钩从上方提供电池包的拉力。
5.根据权利要求1或2所述的电池包锁定装置，其特征在于，在固定装置的锁紧钩和/或承重钩与所述电池包之间设置有柔性元件。
6.一种电动卡车，其特征在于，该电动卡车具有根据上述权利要求1至5中任一项所述的电池包锁定装置。
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