CN211280615U - 一种电池包换电锁止装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池包换电锁止装置及车辆，涉及车辆技术领域。本实用新型的电池包换电锁止装置，包括：锁止机构、顶升机构和齿条板。锁止机构包括相互配合的棘轮和棘爪。齿条板的一侧设置有齿条，另一侧与电池包连接，齿条与棘轮相互啮合。当顶升机构运动至推动棘爪卡接在棘轮处时，齿条板与电池包能够沿着带动棘轮沿所述预设方向转动的方向运动，并在齿条板与电池包具有带动棘轮沿与预设方向相反的方向转动的运动趋势时，锁止齿条板与电池包。当顶升机构运动至棘爪脱离棘轮时，解锁齿条板与电池包。本实用新型的电池包换电锁止装置结构简单，成本低，便于锁体布置，操作简单，能够实现快速的锁止功能和解锁功能，安全可靠。

Description

一种电池包换电锁止装置及车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，特别是涉及一种电池包换电锁止装置及车辆。

背景技术

随着环保要求的增加，电动汽车日渐普及。而受到电动汽车的动力电池的续航里程的限制，以及充电时间的限制，其普及的速度受到阻碍。目前可以采用在换电站更换动力电池的方法来解决充电时间长的问题。而纯电动汽车动力电池实现快速换电的关键在于换电锁止机构的设计。目前的电动汽车的动力电池的锁止机构的结构复杂，其锁止与解锁功能都需要借助外界的动力，且没有防解锁功能，导致锁止装置被误解锁而出现危险。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是要提供一种电池包换电锁止装置，解决现有技术中的锁止装置结构复杂的问题；

本实用新型的另一个目的是解决现有技术中的锁止装置的锁止与解锁功能都需要借助外界动力，导致体验差的问题。

本实用新型的另一个目的是提供一种车辆，包括上述的电池包换电锁止装置。

特别地，本实用新型提供了一种电池包换电锁止装置，包括：

锁止机构，包括相互配合的棘轮和棘爪，构造成在所述棘爪卡接在所述棘轮处时，所述棘轮仅能够沿预设方向转动；

顶升机构，其一端与所述棘爪接触，以在所述顶升机构往复运动时，所述棘爪与所述棘轮能够卡接和脱离；

齿条板，一侧设置有齿条，另一侧与电池包连接，所述齿条与所述棘轮相互啮合；

当所述顶升机构运动至所述棘爪能够卡接在所述棘轮处时，所述齿条板与所述电池包能够沿着带动所述棘轮沿所述预设方向转动的方向运动，并在所述齿条板与所述电池包具有带动所述棘轮沿与所述预设方向相反的方向转动的运动趋势时，锁止所述齿条板与所述电池包；当所述顶升机构运动至所述棘爪能够脱离所述棘轮时，解锁所述齿条板与所述电池包。

可选地，所述棘轮为沿中间的棘轮轴转动的齿轮；

所述棘爪为沿中间的棘爪轴转动的长条状结构，所述棘爪包括第一端部，所述第一端部与所述齿轮相互靠近，以在所述棘爪转动时，所述第一端部与所述齿轮卡接或脱离。

可选地，所述棘爪还包括与所述第一端部相对的第二端部，所述顶升机构的一端与所述第二端部接触，以在所述顶升机构往复运动时，推动所述第二端部往复运动，从而使所述第一端部与所述齿轮卡接或脱离。

可选地，所述第二端部处还设置有复位弹簧，以在所述顶升机构运动至所述棘爪的第一端部能够脱离所述齿轮时，所述复位弹簧使所述第一端部具有与所述齿轮卡接的运动趋势。

可选地，还包括锁体安装基座，其上设置有凹腔，所述棘轮与所述棘爪安装于所述凹腔内，所述齿条板位于所述锁体安装基座的侧面。

可选地，在所述锁体安装基座的底部处设置有顶升机构安装凸台，在所述顶升机构安装凸台内设置有贯穿所述顶升机构安装凸台的顶升机构安装孔；

所述顶升机构包括顶升柱和动力装置，所述顶升柱位于所述顶升机构安装孔内并延伸至所述凹腔内，使得所述顶升柱在所述动力装置的带动下在所述顶升机构安装孔处做往复运动，进而使所述棘爪能够转动。

可选地，所述顶升柱包括靠近所述凹腔的第一段以及远离所述凹腔的第二段，所述第一段的截面尺寸大于所述第二段的截面尺寸，所述第一段在位于所述凹腔内的端部为半球状；

所述顶升机构安装孔内设置有台阶，所述第一段卡接与所述台阶处，以阻止所述顶升柱从所述顶升机构安装孔内移出。

可选地，还包括锁体盖板，所述锁体盖板与所述齿条板及所述锁体安装基座形成一个封闭的腔体，所述棘轮、所述棘爪及所述复位弹簧位于所述封闭的腔体内。

可选地，所述锁体安装基座、所述齿条板及所述锁体盖板处均设置有多个安装孔，用于安装所述棘轮和所述棘爪，以及将所述锁体安装基座、所述齿条板及所述锁体盖板相互连接形成一个整体。

特别地，本实用新型还提供一种车辆，包括上面所述的电池包换电锁止装置。

本实用新型的电池包换电锁止机构仅仅包括锁止机构、顶升机构和齿条板，其结构简单，成本低，单个锁体相对独立，便于锁体布置。此外，本实用新型的电池包换电锁止机构直接推动电池包和齿条板，到达指定位置后就实现了锁止功能，无需其他辅助动作，同时，只需要将棘爪运动至脱离棘轮，就能实现解锁功能，无需额外的提供锁止动力机构，其操作简单，能够实现快速的锁止功能和解锁功能，安全可靠。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的电池包换电锁止装置的示意性结构图；

图2是根据本实用新型一个实施例的电池包换电锁止装置的棘轮与棘爪卡接时的示意性结构图；

图3是根据本实用新型一个实施例的电池包换电锁止装置的棘轮与棘爪脱离时的示意性结构图；

图4是根据本实用新型一个实施例的锁体安装基座的示意性结构图；

图5是根据本实用新型一个实施例的齿条板的示意性结构图；

图6是根据本实用新型一个实施例的锁体盖板的示意性结构图。

具体实施方式

图1是根据本实用新型一个实施例的电池包换电锁止装置100的示意性结构图；图2是根据本实用新型一个实施例的电池包换电锁止装置的棘轮与棘爪卡接时的示意性结构图；图3是根据本实用新型一个实施例的电池包换电锁止装置的棘轮与棘爪脱离时的示意性结构图。具体地，如图1所示，本实施例的电池包换电锁止装置100可以包括锁止机构10、顶升机构20和齿条板30。其中，锁止机构10包括相互配合的棘轮11和棘爪12，构造成在棘爪12卡接在棘轮11处时，棘轮11仅能够沿预设方向转动。顶升机构20一端与棘爪12接触，以在顶升机构20往复运动时，棘爪12与棘轮11能够卡接和脱离。齿条板30(如图5所示)一侧设置有齿条31，另一侧与电池包连接，齿条31与棘轮11相互啮合。当顶升机构20运动至棘爪12能够卡接在棘轮11处时(如图2所示)，齿条板30与电池包能够沿着带动棘轮11沿预设方向转动的方向运动，并在齿条板30与电池包具有带动棘轮11沿与预设方向相反的方向转动的运动趋势时，锁止齿条板30与电池包。当顶升机构20运动至棘爪12能够脱离棘轮11时(如图3所示)，解锁齿条板30与电池包。

本实施例的电池包换电锁止机构10仅仅包括锁止机构10、顶升机构20和齿条板30，其结构简单，成本低，单个锁体相对独立，便于锁体布置。此外，本实施例的电池包换电锁止机构10直接推动电池包和齿条板30，到达指定位置后就实现了锁止功能，无需其他辅助动作，同时，只需要将棘爪12运动至脱离棘轮11，就能实现解锁功能，无需额外的提供锁止动力机构，其操作简单，能够实现快速的锁止功能和解锁功能，安全可靠。

更为具体地，棘轮11为沿中间的棘轮轴111转动的齿轮。棘爪12为沿中间的棘爪轴121转动的长条状结构，棘爪12包括第一端部122，第一端部122与齿轮相互靠近，以在棘爪12转动时，第一端部122与齿轮卡接或脱离。本实施例中，棘轮11是圆盘型的，其齿部设置在外圈，齿部可以沿着棘爪轴121转动。而棘爪12则设计成长条状，可以以棘爪轴121转动。

更为具体地，棘爪12还包括与第一端部122相对的第二端部123，顶升机构20的一端与第二端部123接触，以在顶升机构20往复运动时，使第二端部123往复运动，从而使第一端部122与齿轮卡接或脱离。本实施例的棘爪12主要利用杠杆原理。在第二端部123被推动时，第一端部122也会转动，从而实现第一端部122与齿轮的卡接或脱离。

具体地，作为本实用新型一个具体地实施例，本实施例的顶升机构20与棘爪12的第二端部123仅仅接触，顶升机构20仅仅能够将棘爪12的第二端部123向上顶起，使得棘爪12的第一端部122与棘轮11分离。而当棘爪12向下运动后，棘爪12需要借助外力使得棘爪12的第一端部122与棘轮11卡接。例如，本实施例中采用复位弹簧40的弹力使棘轮11与棘爪12卡接。当然，作为其它实施例，也可以将顶升机构20与棘爪12的第二端部123连接，在顶升机构20往复运动时，能够直接带动棘爪12转动，从而使棘爪12的第一端部122与棘轮11能够直接的卡接和脱离。具体地，该棘爪12与顶升机构20之间如何连接，可以根据实际需要进行设计，例如可以是机械的转动连接，也可以利用磁铁相互吸引，保证顶升机构20能够带动棘爪12运动。以下均以顶升机构20与棘爪12仅仅接触，并依赖复位弹簧40的弹力使得棘爪12的第二端123部向下运动为例进行详细说明。作为本实用新型一个具体地实施例，第二端部123处还设置有复位弹簧40，以在顶升机构20运动至棘爪12的第一端部122能够与棘轮11脱离时，复位弹簧40使第一端部122具有与齿轮卡接的运动趋势。

具体地，本实施例的复位弹簧40可以设置在第二端部123的下方，当顶升机构20推动第二端部123向上运动时，复位弹簧40施加在第二端部123向下的弹力。当顶升机构20向下运动时，第二端部123会在复位弹簧40的弹力作用下向下运动，从而保证棘爪12的第一端部122卡接在棘轮11处。

图4是根据本实用新型一个实施例的锁体安装基座的示意性结构图；作为本实用新型一个具体地实施例，本实施例的电池包换电锁止装置100还可以包括锁体安装基座50(如图1-4所示)，其上设置有凹腔55，棘轮11与棘爪12安装于凹腔55内，齿条板30位于锁体安装基座50的侧面。

当然本实施例的锁体安装基座50主要起安装和保护棘轮11和棘爪12的作用。具体地，锁体安装基座50侧壁中间有一棘轮轴安装孔51，用于将棘轮轴111一端安装在锁体安装基座50上，进而固定棘轮11。锁体安装基座50侧壁下部位置有棘爪轴安装孔52，用于将棘爪轴121一端安装在锁体安装基座50上，进而将棘爪12固定在锁体安装基座50处。

作为本实用新型一个具体地实施例，在锁体安装基座50的底部处设置有顶升机构安装凸台53，在顶升机构安装凸台53内设置有贯穿顶升机构安装凸台53的顶升机构安装孔54。顶升机构20包括顶升柱21和动力装置(图中未示出)，顶升柱21位于顶升机构安装孔54内并延伸至凹腔55内，使得顶升柱21在动力装置的带动下在顶升机构安装孔54处做往复运动，进而使棘爪12转动。本实施例的动力装置可以是气缸等能够推动顶升柱21上下运动的所有动力装置。

本实施例的顶升机构安装凸台53内设置顶升机构安装孔54，顶升柱21位于顶升机构安装孔54内部，主要是用来保护顶升柱21受外界的压力，避免顶升柱21因意外而被触碰导致整个电池包换电锁止装置100解锁。

更为具体地，顶升柱21包括靠近凹腔55的第一段211以及远离凹腔55的第二段212，第一段211的截面尺寸大于第二段212的截面尺寸，第一段211在位于凹腔55内的端部为半球状。顶升机构安装孔54内设置有台阶541，第一段211卡接与台阶541处，以阻止顶升柱21从顶升机构安装孔54内移出。

也就是说，本实施例的顶升柱21受到尺寸及台阶541的限制，使得顶升柱21仅仅能够在动力机构的作用下在上部上下运动。其运动的最低位置为第一段211刚好卡合在台阶541位置处。此时，避免第二段212直接移出顶升机构安装凸台53导致机构被误解锁。

图6是根据本实用新型一个实施例的锁体盖板的示意性结构图。作为本实用新型一个具体地实施例，如图6所示，本实施例的电池包换电锁止装置100还可以包括锁体盖板60，锁体盖板60与齿条板30及锁体安装基座50形成一个封闭的腔体，棘轮11、棘爪12及复位弹簧40位于封闭的腔体内。该锁体盖板60处同样也设置有棘轮轴安装孔61和棘爪轴安装孔62，以与锁体安装基座50共同安装棘轮11和棘爪12。

具体地，本实施例通过锁体盖板60安装于锁体安装基座50上来实现锁体侧面密封。其他需密封部位可酌情增加橡胶密封条(圈)等。

此外，本实施例的锁体安装基座50、齿条板30及锁体盖板60处均设置有多个安装孔70，用于安装棘轮11和棘爪12，以及将锁体安装基座50、齿条板30及锁体盖板60相互连接形成一个整体。

整个电池包换电锁止装置100的工作原理为：

在进行换电操作电池包上锁时，电池包由换电设备(也可以是人工)推动上升，装在电池包上的齿条板30同步上升。上升到达一定位置后，齿条板30上的齿条31与棘轮11上的齿接触，电池包继续上升，齿条板30施加向上推力到棘轮11上，使棘轮11有绕棘轮轴111预设方向旋转(本实施例中预设方向为逆时针方向)的倾向。棘轮11与棘爪12的第一端部122接触，并给棘爪12的第一端部122施加一向下的作用力，棘爪12的第一端部122被推开并绕棘爪轴121顺时针旋转。棘轮11逆时针转过一个齿的角度，棘轮11上的齿对棘爪12的作用力消失，棘爪12在复位弹簧40的作用下，第二端部123下移并逆时针旋转，第一端部122卡入棘轮11中。电池包持续上升，上述过程循环重复，直到电池包到达指定高度，换电设备脱离电池包下降，在重力作用下，电池包和齿条板30施加到棘轮11上的力变为向下压力，使棘轮11有向预设方向相反的方向旋转的倾向(顺时针旋转倾向)，但由于有复位弹簧40和棘爪12的作用，棘轮11被锁死无法顺时针转动，因此实现了电池包的锁止。

解锁时，换电设备上升轻微托住电池包，同时动力装置上升，进入顶升机构安装凸台53内并向上推动顶升柱21，顶升柱21向上顶升棘爪12的第二端部123，拉伸复位弹簧40并使棘爪12绕棘爪轴121顺时针旋转，棘爪12的第一端部122脱离棘轮11，棘轮11得到释放可以自由转动，动力装置保持不动，换电设备下降，电池包和齿条板30在重力作用下跟随下降，并推动棘轮11顺时针旋转，直至齿条板30与棘轮11脱离，实现电池包解锁。

本实施例的电池包换电锁止装置100结构简单，单个锁体相对独立，便于锁体布置。此外，加解锁操作简单，加锁仅需电池包上升，无需其他辅助动作，解锁仅需一个顶升动作即可实现。

另外，将顶升机构20的顶升柱21设置在顶升机构安装凸台53内部，在顶升机构安装凸台53的保护下避免顶升柱21被误操作，使得本实施例的电池包换电锁止装置100具备防解锁功能，安全可靠。

此外，锁止机构10车身侧为Z向安装，电池包侧为Y向安装，因此可实现三个方向匹配调节，降低对机构加工精度的要求。

作为本实用新型一个具体地实施例，本实施例还提供一种车辆，包括上面的电池包换电锁止装置100。

本实施例的车辆包括电池包换电锁止装置100，由于电池包换电锁止机构10仅仅包括锁止机构10、顶升机构20和齿条板30，其结构简单，成本低，单个锁体相对独立，便于锁体布置。此外，本实施例的电池包换电锁止机构10直接推动电池包和齿条板30，到达指定位置后就实现了锁止功能，无需其他辅助动作，同时，只需要将棘爪12运动至脱离棘轮11，就能实现解锁功能，无需额外的提供锁止动力机构，其操作简单，能够实现快速的锁止功能和解锁功能，安全可靠。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种电池包换电锁止装置，其特征在于，包括：

锁止机构，包括相互配合的棘轮和棘爪，构造成在所述棘爪卡接在所述棘轮处时，所述棘轮仅能够沿预设方向转动；

顶升机构，其一端与所述棘爪接触，以在所述顶升机构往复运动时，所述棘爪与所述棘轮能够卡接和脱离；

齿条板，一侧设置有齿条，另一侧与电池包连接，所述齿条与所述棘轮相互啮合；

当所述顶升机构运动至所述棘爪能够卡接在所述棘轮处时，所述齿条板与所述电池包能够沿着带动所述棘轮沿所述预设方向转动的方向运动，并在所述齿条板与所述电池包具有带动所述棘轮沿与所述预设方向相反的方向转动的运动趋势时，锁止所述齿条板与所述电池包；当所述顶升机构运动至所述棘爪能够脱离所述棘轮时，解锁所述齿条板与所述电池包。

2.根据权利要求1所述的电池包换电锁止装置，其特征在于，

所述棘轮为沿中间的棘轮轴转动的齿轮；

所述棘爪为沿中间的棘爪轴转动的长条状结构，所述棘爪包括第一端部，所述第一端部与所述齿轮相互靠近，以在所述棘爪转动时，所述第一端部与所述齿轮卡接或脱离。

3.根据权利要求2所述的电池包换电锁止装置，其特征在于，

所述棘爪还包括与所述第一端部相对的第二端部，所述顶升机构的一端与所述第二端部接触，以在所述顶升机构往复运动时，使所述第二端部往复运动，从而使所述第一端部与所述齿轮卡接或脱离。

4.根据权利要求3所述的电池包换电锁止装置，其特征在于，

所述第二端部处还设置有复位弹簧，以在所述顶升机构运动至所述棘爪的第一端部能够脱离所述棘轮时，所述复位弹簧使所述第一端部具有与所述齿轮卡接的运动趋势。

5.根据权利要求4所述的电池包换电锁止装置，其特征在于，

还包括锁体安装基座，其上设置有凹腔，所述棘轮与所述棘爪安装于所述凹腔内，所述齿条板位于所述锁体安装基座的侧面。

6.根据权利要求5所述的电池包换电锁止装置，其特征在于，

在所述锁体安装基座的底部处设置有顶升机构安装凸台，在所述顶升机构安装凸台内设置有贯穿所述顶升机构安装凸台的顶升机构安装孔；

所述顶升机构包括顶升柱和动力装置，所述顶升柱位于所述顶升机构安装孔内并延伸至所述凹腔内，使得所述顶升柱在所述动力装置的带动下在所述顶升机构安装孔处做往复运动，进而使所述棘爪转动。

7.根据权利要求6所述的电池包换电锁止装置，其特征在于，

所述顶升柱包括靠近所述凹腔的第一段以及远离所述凹腔的第二段，所述第一段的截面尺寸大于所述第二段的截面尺寸，所述第一段在位于所述凹腔内的端部为半球状；

所述顶升机构安装孔内设置有台阶，所述第一段卡接与所述台阶处，以阻止所述顶升柱从所述顶升机构安装孔内移出。

8.根据权利要求7所述的电池包换电锁止装置，其特征在于，

还包括锁体盖板，所述锁体盖板与所述齿条板及所述锁体安装基座形成一个封闭的腔体，所述棘轮、所述棘爪及所述复位弹簧位于所述封闭的腔体内。

9.根据权利要求8所述的电池包换电锁止装置，其特征在于，

所述锁体安装基座、所述齿条板及所述锁体盖板处均设置有多个安装孔，用于安装所述棘轮和所述棘爪，以及将所述锁体安装基座、所述齿条板及所述锁体盖板相互连接形成一个整体。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的电池包换电锁止装置。

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