CN208730781U - 一种提升电动汽车换电空间的升降式电池框 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种提升电动汽车换电空间的升降式电池框，升降式电池框安装在电动汽车底盘处，包括底板，底板的前侧、后侧各设有与底板垂直的围板，两围板之间的底板上放置有多个动力电池，两围板外侧的底板上各装有两个以底板中轴线对称设置的升降装置，升降装置包括电机、剪式千斤顶和球头销机构，剪式千斤顶的底座和底板相连，电机的转轴和剪式千斤顶的丝杆相连，球头销机构安装在剪式千斤顶的鞍座上，球头销机构的顶部和电动汽车车身相连，电机的驱动端和电动汽车控制系统相连。本实用新型既能通过升降装置使电池框下降到地面，又能抬升起电动汽车使之离开地面一段距离，从而有效提升换电空间，便于换电操作，提高换电效率。

Description

一种提升电动汽车换电空间的升降式电池框

技术领域

本实用新型涉及电动汽车制造领域，尤其涉及一种提升电动汽车换电空间的升降式电池框。

背景技术

为了达到节能减排的目的，由动力电池提供动力的电动汽车越来越普及。目前电动汽车动力电池的电力补给方式一般分为带车插充和更换电池两种方式，其中插充方式有慢充和快充两种模式。采用插充方式，存在如下缺陷：1、电池的初期投资成本较大，在一定程度上阻碍了电动汽车的普及；2、充电时间太长，至少要2～4小时，与普通汽车的加油相比，电动汽车补给能源所化费的时间太长，非常不便捷，远远不能满足人们的需要。而快充模式对电池会有较大损伤，导致缩短电池的使用寿命。采用更换电池的方式可以有效避免插充方式存在的问题，近年来有所发展，相应也出现了各种电池箱、电池框结构。由于动力电池数量多、体积大，考虑到整车的稳定性，一般将电池框安装在电动汽车的底盘位置，需要更换电池时，只需将电池框下降到地面，拉出电量不足的电池，推入充满电的电池，再将电池框上升缩回到汽车底盘，就能完成换电。但是对于小型电动汽车，由于底盘较低，电池框下降到地面后所形成的换电空间比较狭小，导致换电操作不便，换电效率较低。

发明内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种提升电动汽车换电空间的升降式电池框，其既能通过升降使电池框从电动汽车底盘处下降到地面或从地面缩回到电动汽车底盘处，又能在电池框下降到地面后再抬升起电动汽车，使电动汽车在换电时能离开地面一段距离，从而有效提升换电空间，确保换电操作方便，提高换电效率。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型安装在电动汽车底盘处，包括用于放置电动汽车动力电池的底板，底板的前侧、后侧各设有与底板垂直的围板，两围板之间的底板上放置有多个动力电池，两围板外侧的底板上各装有两个以底板中轴线对称设置的升降装置，升降装置包括电机、剪式千斤顶和球头销机构，剪式千斤顶的底座和所述的底板相连，电机的转轴和剪式千斤顶的丝杆相连，球头销机构安装在剪式千斤顶的鞍座上，球头销机构的顶部和电动汽车车身相连，电机的驱动端和电动汽车控制系统相连。四个升降装置分别位于电池框的前侧和后侧，而且左右对称分布，使力量更均衡，确保电池框及电动汽车的升降更趋平稳。用围板将升降装置和动力电池隔离开，对动力电池起到保护作用，互相不会产生干扰。电机的运转通过电动汽车控制系统进行控制。电机运转，带动剪式千斤顶的丝杆旋转，使剪式千斤顶缩降或顶升，从而实现电池框的升降。当电池框下降到达地面时，电机继续运转，剪式千斤顶继续顶升，从而抬升整台电动汽车，使电动汽车离开地面一段距离，达到提升换电空间的目的，从电池框左侧或右侧都能推拉动力电池实现动力电池的更换，换电操作方便，提高换电效率。球头销用于减少升降距离的精度误差，有利于使多个电池框升降装置的升降距离达到一致，确保电动汽车被抬升后处于非常平稳的状态，提高升降的可靠性。当然也可采用其他千斤顶完成升降动作，如液压千斤顶、旋转千斤顶等。但液压千斤顶由于需要油压缸实现升降，需要配套液压站系统，安装在电动汽车上要占用大量的空间，还需布置复杂的管路和控制系统，成本较高，而且电池框的多个升降点需要同步进行升降实现换电，容易出现升降不同步、升降卡滞的现象。本实用新型通过剪式千斤顶，既能控制安装在电动汽车底盘处的电池框的升降，当电池框到达地面后又能顶起电动汽车，使电动汽车能离开地面一段距离，从而有效扩大换电空间，确保换电操作方便，提高换电效率，满足底盘较底的小型电动汽车的换电需要。

作为优选，所述的剪式千斤顶的摇座上设有电机支承座，电机安装在电机支承座上，电机呈垂直设置，电机的转轴垂直朝下，电机的转轴和所述的丝杆之间连接有传动机构。在剪式千斤顶的升降过程中，确保电机和丝杆的相对安装位置始终不变，提高电机对丝杆控制的可靠性。电机的转轴是垂直朝下的，丝杆是横向的，因此需要通过传动机构改变旋转方向，即电机的转轴旋转，通过传动机构带动丝杆旋转。这种方式，电机支承座可以做得较小，减小横向所占空间。当然也可将电机水平设置，电机的转轴直接和丝杆相连。但这种方式，需要面积比较大的电机支承座，横向所占空间会比较大，不利于电池框中动力电池的分布。

作为优选，所述的传动机构包括两个啮合的伞形齿轮，一个伞形齿轮和所述的电机的转轴相连，另一个伞形齿轮和所述的丝杆相连。一个伞形齿轮水平放置，另一个伞形齿轮垂直放置，并互相啮合，实现垂直旋转和水平旋转的转换。结构简单，实现方便，可靠性高。

作为优选，所述的球头销机构包括球头销、球销壳和支承板，球销壳由防尘罩和封盖连接而成，球头销的球头安装在球销壳内，球头销的销轴伸出于防尘罩外并伸入到所述的剪式千斤顶的鞍座中与鞍座相连，支承板套设在球销壳外，支承板设有向两个方向伸出的定位臂，两个定位臂的夹角为钝角，定位臂的末端设有定位孔，支承板通过定位孔中拧入螺钉和电动汽车车身相连。封盖的顶部和电动汽车车身相抵。球头销的销轴上有通孔，通过通孔中穿设旋转轴活动连接到剪式千斤顶的鞍座中。球头销能够摆动，从而可以调节电池框和电动汽车车身间的距离，吸收多个电池框升降装置之间存在的误差，使多个电池框升降装置的升降距离达到一致，确保电动汽车被抬升后处于非常平稳的状态，提高升降的可靠性。

作为优选，所述的剪式千斤顶包括底座、鞍座、丝杆、摇座和两个下支承臂、两个上支承臂，上支承臂的上端位于鞍座内并和鞍座通过销轴相连，下支承臂的下端位于底座内并和底座通过销轴相连，两个上支承臂的下端分别通过平面轴承和两个下支承臂的上端相连，摇座和左侧的平面轴承相连，丝杆的两端分别穿过两个平面轴承，丝杆的左端和所述的电机的转轴相连，上支承臂的两侧臂边下翻形成加强筋，两个上支承臂的加强筋的上端头设有多个凸齿形成齿轮状结构并互相啮合，下支承臂的两侧臂边上翻形成加强筋，两个下支承臂的加强筋的下端头设有多个凸齿形成齿轮状结构并互相啮合。电机带动丝杆旋转，右侧的上、下支承臂向左侧靠拢，则剪式千斤顶处于顶升状态，达到下降电池框和抬升整车的目的。电机带动丝杆反转，使右侧的上、下支承臂远离左侧移动，则剪式千斤顶处于下降状态，使电动汽车回到地面，并且上升电池框，使之回到电动汽车底盘处。采用剪式千斤顶，顶力足够大，确保抬升整车更加可靠。

作为优选，所述的底板中间设有和围板平行的分隔板，底板的左侧、右侧各设有一根横梁，横梁和围板及分隔板的顶面相连。分隔板和横梁的设置，提高整个电池框的强度，而且分隔板将电池框分隔成前后两个区域，有利于动力电池的分区放置，避免互相碰撞，也便于动力电池的更换。横梁上还可安装锁止件，如旋转锁片、搭扣等。换电需要推拉电池时，打开锁止件；换电完成，锁上锁止件，避免放置在底板上的动力电池从侧面推拉口处滑落。

作为优选，所述的底板上有四个动力电池放置区，其中两个按左右分布位于所述的分隔板和前侧围板之间，另外两个按左右分布位于所述的分隔板和后侧围板之间，电池框的左侧、右侧各有两个前后排列的动力电池换电口，左右相邻的两个动力电池放置区之间设有限位挡块，限位挡块安装在所述的底板上。四个动力电池换电口，便于四个换电工作人员同时操作，而且换电更加方便，减少换电时间，加快换电速度。限位挡块的设置，既起到分隔左右相邻的动力电池的作用，又使得向电池框中推入动力电池时，一推到底就能使动力电池就位，换电操作更加方便。

作为优选，每个动力电池放置区的底板上各设有两条滑轨，两条滑轨分布于每个动力电池放置区的前侧及后侧，滑轨设有多个和动力电池进出方向垂直的滚筒。动力电池底部的两侧正好位于动力电池放置区的前侧及后侧的滑轨上，滚筒的设置，减少推拉动力电池的摩擦力，既对动力电池起到保护作用，又使推拉电池更加顺畅，更加省力。

本实用新型的有益效果是：既能通过剪式千斤顶升降电池框，使电池框从电动汽车底盘处下降到地面或从地面缩回到电动汽车底盘处，又能在电池框下降到地面后再抬升起电动汽车，使电动汽车在换电时能离开地面一段距离，从而有效提升换电空间，确保换电操作方便，提高换电效率。球头销的设置，用于减少四个剪式千斤顶之间存在的升降距离误差，提高降下电池框及升起电动汽车的平稳性。

附图说明

图1是本实用新型的一种立体结构示意图。

图2是本实用新型在电动汽车换电时的一种结构示意图。

图3是本实用新型中升降装置的一种立体结构示意图。

图4是本实用新型中升降装置的一种立体分解结构示意图。

图5是本实用新型中球头销的一种轴向剖视结构示意图。

图6是电动汽车换电时本实用新型中升降装置的一种立体结构示意图。

图中1.电机，2.剪式千斤顶，3.球头销机构，4.底座，5.鞍座，6.丝杆，7.摇座，8.下支承臂，9.上支承臂，10.平面轴承，11.凸齿，12.电机支承座，13.球头销，14.支承板，15.防尘罩，16.封盖，17.电动汽车，18.电池框，19.升降装置，20.动力电池，21.底板，22.围板，23.分隔板，24.横梁，25.动力电池放置区，26.限位挡块，27.滑轨，28.滚筒。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种提升电动汽车换电空间的升降式电池框，如图1、图2所示，电池框18安装在电动汽车17的底盘处，包括用于放置电动汽车动力电池20的底板21，底板的前侧、后侧各连接有与底板垂直的围板22，底板中间有和围板平行的分隔板23，底板的左侧、右侧各有一根横梁24，横梁和围板及分隔板的顶面相连。底板上有四个动力电池放置区25，其中两个按左右分布位于分隔板和前侧围板之间，另外两个按左右分布位于分隔板和后侧围板之间，电池框的左侧、右侧各有两个前后排列的动力电池换电口，左右相邻的两个动力电池放置区之间各有两个限位挡块26，限位挡块安装在底板上。每个动力电池放置区的底板上各装有两条滑轨27，两条滑轨分布于每个动力电池放置区的前侧及后侧，滑轨上有三个沿滑轨长度方向等间距分布的滚筒28，滚筒的旋转方向和动力电池进出方向一致。前侧围板的前侧及后侧围板的后侧的底板上各装有两个以底板中轴线对称设置的升降装置19，即整个电池框的底板上装有四个升降装置，如图3、图4所示，升降装置包括电机1、剪式千斤顶2和球头销机构3。剪式千斤顶包括底座4、鞍座5、丝杆6、摇座7和两个下支承臂8、两个上支承臂9，上支承臂的上端位于鞍座内并和鞍座通过销轴相连，下支承臂的下端位于底座内并和底座通过销轴相连，两个上支承臂的下端分别通过平面轴承10和两个下支承臂的上端相连，摇座和左侧的平面轴承相连，丝杆的两端分别穿过两个平面轴承，上支承臂的两侧臂边下翻形成加强筋，两个上支承臂的加强筋的上端头有多个凸齿11形成齿轮状结构并互相啮合，下支承臂的两侧臂边上翻形成加强筋，两个下支承臂的加强筋的下端头有多个凸齿形成齿轮状结构并互相啮合。摇座上装有电机支承座12，电机安装在电机支承座上，电机呈垂直设置，电机的转轴垂直朝下，电机支承座内装有传动机构，传动机构包括两个啮合的伞形齿轮，一个伞形齿轮和电机的转轴相连，另一个伞形齿轮和穿过摇座的丝杆的左端相连，电机的驱动端和电动汽车控制系统相连。球头销机构安装在剪式千斤顶的鞍座上，如图5所示，球头销机构包括球头销13、球销壳和支承板14，球销壳由防尘罩15和封盖16连接而成，球头销的球头安装在球销壳内，球头销的销轴伸出于防尘罩外并伸入到剪式千斤顶的鞍座中与鞍座相连，支承板套装在球销壳外，支承板有向两个方向伸出的定位臂，两个定位臂的夹角为钝角，定位臂的末端开有定位孔，支承板通过定位孔中拧入螺钉和电动汽车车身相连。剪式千斤顶的底座和电池框的底板相连，球头销机构的顶部和电动汽车车身相抵相连，电机的驱动端和电动汽车控制系统相连。

工作过程：电动汽车需要更换动力电池时，驾驶员通过电动汽车控制系统发出一个控制信号给四个升降装置的电机，四个电机运转，电机的转轴通过传动机构带动剪式千斤顶的丝杆旋转，使剪式千斤顶右侧的上、下支承臂向左侧靠拢，如图6所示，剪式千斤顶处于顶升状态，将升降式电池框下降到地面，即将底板放置到地面上，电机继续运转，剪式千斤顶继续顶升，在四个升降装置的共同作用下，将电动汽车抬升，使电动汽车离开地面一段距离，如图2所示，从而使换电空间得到提升，便于换电工作人员从电池框的左侧、右侧推拉动力电池实现动力电池的更换，换电操作方便，提高换电效率；球头销的设置，用于减少四个剪式千斤顶之间存在的升降距离误差，提高降下电池框及升起电动汽车的平稳性；更换好动力电池后，驾驶员通过电动汽车控制系统发出一个控制信号使四个电机反转，电机的转轴通过传动机构带动丝杆反向旋转，使剪式千斤顶右侧的上、下支承臂远离左侧移动，剪式千斤顶处于缩降状态，将电动汽车先下降到地面，电机继续运转，剪式千斤顶继续缩降，升降式电池框上升，直到升降式电池框缩回到电动汽车底盘处，完成一次完整的动力电池更换操作。

本实用新型通过剪式千斤顶，既能控制安装在电动汽车底盘处的电池框的升降，当电池框到达地面后又能顶起电动汽车，使电动汽车能离开地面一段距离，从而有效扩大换电空间，确保换电操作方便，提高换电效率，满足底盘较底的小型电动汽车的换电需要。球头销的设置，用于减少升降距离的精度误差，提高降下电池框及升起电动汽车的平稳性。

Claims (7)

1.一种提升电动汽车换电空间的升降式电池框，其特征在于升降式电池框安装在电动汽车底盘处，包括用于放置电动汽车动力电池的底板，底板的前侧、后侧各设有与底板垂直的围板，两围板之间的底板上放置有多个动力电池，两围板外侧的底板上各装有两个以底板中轴线对称设置的升降装置，升降装置包括电机、剪式千斤顶和球头销机构，剪式千斤顶的底座和所述的底板相连，电机的转轴和剪式千斤顶的丝杆相连，球头销机构安装在剪式千斤顶的鞍座上，球头销机构的顶部和电动汽车车身相连，电机的驱动端和电动汽车控制系统相连。

2.根据权利要求1所述的一种提升电动汽车换电空间的升降式电池框，其特征在于所述的剪式千斤顶的摇座上设有电机支承座，电机安装在电机支承座上，电机呈垂直设置，电机的转轴垂直朝下，电机的转轴和所述的丝杆之间连接有传动机构。

3.根据权利要求2所述的一种提升电动汽车换电空间的升降式电池框，其特征在于所述的传动机构包括两个啮合的伞形齿轮，一个伞形齿轮和所述的电机的转轴相连，另一个伞形齿轮和所述的丝杆相连。

4.根据权利要求1所述的一种提升电动汽车换电空间的升降式电池框，其特征在于所述的球头销机构包括球头销、球销壳和支承板，球销壳由防尘罩和封盖连接而成，球头销的球头安装在球销壳内，球头销的销轴伸出于防尘罩外并伸入到所述的剪式千斤顶的鞍座中与鞍座相连，支承板套设在球销壳外，支承板设有向两个方向伸出的定位臂，两个定位臂的夹角为钝角，定位臂的末端设有定位孔，支承板通过定位孔中拧入螺钉和电动汽车车身相连。

5.根据权利要求1所述的一种提升电动汽车换电空间的升降式电池框，其特征在于所述的底板中间设有和围板平行的分隔板，底板的左侧、右侧各设有一根横梁，横梁和围板及分隔板的顶面相连。

6.根据权利要求5所述的一种提升电动汽车换电空间的升降式电池框，其特征在于所述的底板上有四个动力电池放置区，其中两个按左右分布位于所述的分隔板和前侧围板之间，另外两个按左右分布位于所述的分隔板和后侧围板之间，电池框的左侧、右侧各有两个前后排列的动力电池换电口，左右相邻的两个动力电池放置区之间设有限位挡块，限位挡块安装在所述的底板上。

7.根据权利要求6所述的一种提升电动汽车换电空间的升降式电池框，其特征在于每个动力电池放置区的底板上各设有两条滑轨，两条滑轨分布于每个动力电池放置区的前侧及后侧，滑轨设有多个和动力电池进出方向垂直的滚筒。