CN213799329U - 一种车载电池位移状态识别装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车载电池位移状态识别装置，属于探测设备技术领域。识别装置包括传感器；传感器的一侧设有用于探测设备位置的探棒；装置还包括钩型辅助架；钩型辅助架包括主背梁；主背梁的前端、后端向下弯曲分别形成钩型辅助架的前臂、后臂，并在主背梁下方形成L型支柱承载槽；前臂上设有二号孔；探棒可穿过二号孔延伸至支柱承载槽内。本实用新型能够通过旋动调节套相对于内壳套移动，改变滑动板及传感器相对于钩型辅助架的距离，实现探棒在支柱承载槽内的伸出长度改变，适应支柱承载槽的横向尺寸，不但能够适应不同型号的电池总成插接深浅不同的需求，也便于实现对装配误差进行硬件补偿，提高位移传感器的使用效果。

Description

一种车载电池位移状态识别装置

技术领域

本实用新型涉及探测设备技术领域，具体地说，涉及一种车载电池位移状态识别装置。

背景技术

纯电动汽车在逐渐普及，但是充电时间过长的问题严重影响了驾驶者使用体验。为了解决该问题，很多新能源汽车企业采用快速换电技术，即采用便于拆卸的电池总成安装于机车上，通过在特定的换电站更换有电电池满足使用者连续驾驶的需求。在快速换电过程中，新换的电池总成被举升设备推举到汽车底盘内的预定位置进行可靠插电。

对于驾驶频繁的纯电动车而言，在比较频繁的换电过程中，需要保证有传感器能够检测换电过程，从而保证长期换电安全。有些传感器为位移传感器，用探棒检测电池总成的运动位置，从而为自动换电设备运行指导提供数据参数。

但是如何安装相关位移传感器，以及针对不同电池总成的具体安装情况，如何实现传感器的便捷调控适应，对保证电池总成的自动化安装成功率具有重要意义。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术中的位移传感器采用螺栓紧固安装的方式，不能便捷适应多型号电池总成安装需求的问题，本实用新型提供一种车载电池位移状态识别装置，借助可以灵活调节传感器位置的相关架体实现传感器安装位置的调整，适应不同探测需求。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种车载电池位移状态识别装置，包括传感器；所述传感器的一侧设有用于探测设备位置的探棒；装置还包括钩型辅助架；所述钩型辅助架包括主背梁；所述主背梁的前端、后端向下弯曲分别形成钩型辅助架的前臂、后臂，并在主背梁下方形成L型支柱承载槽；

所述前臂上设有二号孔；

所述探棒可穿过二号孔延伸至支柱承载槽内。

优选地，所述传感器安装在传感器固定架内；

所述传感器固定架包括位于传感器与前臂之间的后端板；所述后端板上开设端孔；所述端孔内安装内壳套；所述内壳套向前臂一侧突出，螺纹配合有调节套；所述调节套同样位于传感器与前臂之间。

优选地，所述传感器固定架包括位于传感器后方的弹性件；

所述弹性件由前端板固定安装，弹性件另一端用于抵在传感器上。

优选地，所述传感器固定架采用燕尾槽滑动安装在燕尾轨道上；

所述前端板相对于燕尾轨道固定安装。

优选地，所述传感器固定架包括与后端板固连的滑动板；所述燕尾槽开设在滑动板上，燕尾槽的延伸方向与内壳套的轴线平行。

优选地，所述调节套外部设防滑纹。

优选地，所述前臂、后臂下端面靠近碰撞面的棱边均开设倒向角。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型能够通过旋动调节套相对于内壳套移动，改变滑动板及传感器（位移传感器）相对于钩型辅助架的距离，实现探棒在支柱承载槽内的伸出长度改变，适应支柱承载槽的横向尺寸，不但能够适应不同型号的电池总成插接深浅不同的需求，也便于实现对装配误差进行硬件补偿，提高位移传感器的使用效果。

（2）本实用新型采用安装在电池总成侧部的弹性材料制作的避撞块，减轻电池总成与解锁架之间的碰撞，同时避撞块上的斜面结构还能起到导向作用，帮助电池总成顺利安装，降低碰撞冲击。进一步地，采用卷簧对避撞块的侧向移动提供缓冲，能够保护斜面结构接触解锁架时产生的径向分力带来的侧冲击。

（3）本实用新型采用了嵌设在主背梁上内的活动锁扣结构，从而在占用尽可能小的横向空间前提下，巧妙地集成了所有结构。采用以上降低设备横向尺寸的方案，能够在汽车底盘固定的预留空间内尽可能多地将空间留给电池总成，以提高蓄电量，满足汽车长续航的市场实际需求，这也是纯电动汽车销售卖点的核心之一。

（4）本实用新型采用副钩环绕套在实心主背梁上的配合结构，使得钩型架能够通用地作为钩型辅助架，提高了零件通用性。

附图说明

图1为前部右上侧视角的电池总成结构示意图；

图2为后部左上侧视角的电池总成结构示意图；

图3为后部左下侧视角的电池总成结构示意图；

图4为前部右上侧视角的解锁架结构示意图；

图5为后部左下侧视角的解锁架结构示意图；

图6为前部右上侧视角的解锁架与电池总成配合示意图；

图7为后部左下侧视角的解锁架与电池总成配合示意图；

图8为一种实施例中的锁紧架结构示意图；

图9为一种实施例中的锁紧架隐去钩型架时的结构示意图；

图10为一种实施例中的钩型架的第一视角示意图；

图11为一种实施例中的钩型架的第二视角示意图；

图12为一种实施例中的钩型架的第三视角示意图；

图13为减震柱/调节螺栓的第一视角示意图；

图14为减震柱/调节螺栓的第二视角示意图；

图15为传感器与钩型辅助架配合关系示意图；

图16为传感器固定架结构示意图；

图17为防护安装板结构示意图；

图18为防冲击垫结构示意图；

图19为防护罩结构示意图；

图20为导向块整体结构示意图；

图21为定位套与倒V型导向框固接时的第一视角示意图；

图22为定位套与倒V型导向框固接时的第二视角示意图；

图23为解锁架的固定座上施加6 自由度全约束示意图；

图24为图23约束下的解锁架1 阶模态数据及表征图；

图25为图23约束下的解锁架2 阶模态数据及表征图；

图26为图23约束下的解锁架3阶模态数据及表征图；

图27为图23约束下的解锁架4 阶模态数据及表征图；

图28为图23约束下的解锁架5 阶模态数据及表征图；

图29为图23约束下的解锁架6 阶模态数据及表征图；

图30为锁紧架及钩型辅助架施加电池总成5250N载荷时的受力示意图；

图31为图30中的解锁架放大50倍变形量效果图；

图32为图30中的解锁架受力效果图；

图33为图32中最大受力部A部局部放大图；

图34为锁紧架中的螺栓孔约束及对副钩受1000N力示意图；

图35为图34中锁紧架受力效果图；

图36为图35中B部（后侧支脚枢轴支撑套）放大图；

图37为图34中锁紧架位移示意图；

图38为导向块数字模型简化图；

图39为导向块1000N载荷施加示意图；

图40为图39施力条件下导向块受力效果图；

图41为图39施力条件下导向块位移效果图；

图42为图39施力条件下螺栓受力效果图；

图43为图39施力条件下螺栓位移效果图。

图中：

1、解锁架；

2、左纵梁；21、三角片；22、减重孔；23、固定座；

3、右纵梁；

4、前梁；41、下部翼板；

5、后梁；

6、电池总成；61、支撑柱；62、定位柱；

7、锁紧架；71、钩型架；72、主背梁；73、支柱承载槽；74、竖槽；75、F锁；76、主钩；77、副钩；77a、前侧支脚；77b、后侧支脚；78、基台；79、压簧；710、垫块；711、减震通孔；712、减震柱；713、调节螺栓；714、前臂；715、后臂；

8、钩型辅助架；

9、传感器；91、探棒；92、传感器固定架；93、前端板；94、后端板；95、传感器复位弹簧；96、端孔；97、内壳套；98、调节套；99、滑动板；

10、导向块；101、防护安装板；102、防冲击垫；103、避撞块；104、防护罩；105、一号螺栓；106、卷簧；107、一号孔；108、通孔；109、卷簧槽；

11、插电接口总成；

12、定位套；121、倒V型导向框。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于了解，下面结合实施例对本实用新型作进一步阐述。

如图1至图7所示，一种车载电池位移状态识别装置，包括解锁架1。所述解锁架1包括相互平行的左纵梁2、右纵梁3。左纵梁2、右纵梁3的前后两端分别由前梁4与后梁5连接固定，从而整体形成四边形框架结构。在使用时，将电池总成6安装在该四边形框架结构内，从而利用该四边形框架结构将电池总成6包围和固定。

由于上述框架结构形成的目的在于适配地包围在电池总成6周围，因此在有些实施例中，电池总成6的一端相对于其余部分收窄，但是厚度增加，以便容纳电池总成6中的电池以外的系统结构，因此在该实施例中，为了增强该部分的支撑，将左纵梁2、右纵梁3的后端部向内弯折形成适配电池总成6形状的内收结构，并在该部分的内侧加设钩型辅助架8，配合锁紧机构做好该部分的支撑。

本实施例中的支撑电池总成6的锁紧机构为安装在左纵梁2和右纵梁3内侧面上的若干锁紧架7。锁紧架7的数量和位置按照电池总成6的具体型号和尺寸设置，本实施例中，电池总成6为紧凑型汽车适配型号，因此每一侧仅需三个锁紧架7进行锁紧。除了前文所述左纵梁2、右纵梁3的后端部设置的钩型辅助架8，在左纵梁2、右纵梁3前端内侧面处也设置两个钩型辅助架8，从而实现电池总成6两侧均匀完整支撑。

如图7至图14，锁紧架7的具体结构如下：

锁紧架7包括钩型架71，钩型架71的主体结构为主背梁72。主背梁72的前臂714向下弯折一段距离，再反向弯折一段距离。主背梁72的后臂715也向下弯折，形成支柱承载槽73的另一侧壁，最终在主背梁72下方形成L型的支柱承载槽73，用于容纳和支承电池总成6侧部的支撑柱61。

主背梁72上开设竖槽74。竖槽74内铰接有F锁75。具体地，F锁75包括扣在钩型架71上方的L型主钩76，及位于F锁75中部向下延伸的副钩77，本实施例中，副钩77下端分别向前、后两侧延伸出前侧支脚77a、后侧支脚77b。前侧支脚77a穿过竖槽74延伸至支柱承载槽73内，形成可封堵支柱承载槽73的活动扣，从而将电池总成6侧部的支撑柱61锁紧在支柱承载槽73内。前侧支脚77a下端向前倾斜的构型能够避免支撑柱61从支柱承载槽73与前侧支脚77a下端的间隙中挤出，提高前侧支脚77a的锁紧可靠性。后侧支脚77b铰接在主背梁72的竖槽74内。为了实现主钩76前端的复位，本实施例中，主背梁72后端向后延伸出基台78，主钩76的后端也延伸至基台78上方，并与基台78之间形成压簧79容置空间。

使用时，利用压簧79对主钩76后端的举升，实现以铰接枢轴为旋转中心，将主钩76的前端压扣在主背梁72上，并将副钩77压入竖槽74内，实现副钩77对支柱承载槽73的常闭封堵。当需要将电池总成6快速安装在锁紧架7内之时，支撑柱61沿支柱承载槽73上移至前侧支脚77a处，并将前侧支脚77a顶升，此时压簧79被压缩。前侧支脚77a上移至支柱承载槽73转角位置后，在向前侧移动，进入支柱承载槽73最前端，此时支撑柱61已经解除对于前侧支脚77a的顶升，前侧支脚77a在压簧79作用下复位，封堵支撑柱61的退出路径，从而将支撑柱61及电池总成6锁死。当需要将锁紧架7解锁时，利用电池举升平台上的顶升机构将主钩76顶起，从而将副钩77从支柱承载槽73内推出，向后推动电池总成6，即可将支撑柱61移动至支柱承载槽73转角处，然后向下摘取电池总成6即可将电池总成6卸除。

在以上实施例中，由于采用了嵌设在主背梁72上内的活动锁扣结构，从而在占用尽可能小的横向空间前提下，巧妙地集成了所有结构。采用以上降低设备横向尺寸的方案，能够在汽车底盘固定的预留空间内尽可能多地将空间留给电池总成6，以提高蓄电量，满足汽车长续航的市场实际需求，这也是纯电动汽车销售卖点的核心之一。

进一步地，为了更好地实现解锁架1对电池总成6的完整支撑，还需要采用以下补充技术方案。

为了实现支撑柱61上移至支柱承载槽73最上部之后向前移动或解锁时向后退出的动作，本实施例中，在电池举升平台上设置U型卡托，并将钩型辅助架8的外形设置为与U型卡托匹配的形式。使用时，U型卡托跟随电池举升平台上移，并卡在钩型辅助架8外侧，此时支撑柱61从支柱承载槽73开口处上移，然后U型卡托带动支撑柱61从支柱承载槽73转角处移动至最前端，此时被举升的副钩77复位封堵。解锁时，U型卡托向钩型辅助架8移动，以实现卡合，此时，电池举升平台上的顶升机构将移动至主钩76位置，以将主钩76顶起。当U型卡托完全扣合钩型辅助架8，副钩77刚好从支柱承载槽73内完全退出，留出支撑柱61后移路径，然后U型卡托带动钩型辅助架8及整个电池总成6后移，然后下移，使支撑柱61后移至支柱承载槽73转角处，然后下移脱离支柱承载槽73。在此过程中，顶升机构始终支撑主钩76，直至支撑柱61移动至副钩77下方。

为了实现电池总成6向后移动过程中，顶升机构始终支撑主钩76，本实施例中，将主钩76相对于主背梁72前延长度设置为大于支撑柱61在支柱承载槽73内横向移动距离，保证顶升机构即使与U型卡托在同一固定平台支撑下向后移动，仍能始终保持对主钩76的支承。

所述支柱承载槽73内部最前端固定有垫块710，所述垫块710内设有延伸至主背梁72前部的减震通孔711。所述减震通孔711内安装有减震柱712，用于对支撑柱61的移动进行限位和减震。所述减震柱712略伸出垫块710，以便起到减震作用。通过更换不同型号的垫块710可以简单高效地调节支撑柱61的移动极限。

在另一种可能的实施例中，所述减震柱712替换为调节螺栓713，并采用螺纹连接方式安装于垫块710与主背梁72的前端下弯部内，调节螺栓713的一端伸出主背梁72的前端下弯部，并开设十字槽，通过旋动调节螺栓713可以调节垫块710在支柱承载槽73内的位置，同样可以调节支撑柱61的移动极限。

为了方便电池总成6从下部更好地进入解锁架1内，避免锁紧架7与电池总成6硬性撞击，本实施例中，将锁紧架7下端靠近内侧面的棱边上设置倒角避让结构。

在另一种可能的实施例中，所述主钩76下方位于副钩77前侧的位置处设有拉簧。所述拉簧一端连接主钩76，另一端连接主背梁72，从而将主钩76前端向下拉，实现常态下将副钩77拉至支柱承载槽73内。

在另一种可能的实施例中，也可以将主钩76的前端铰接在主背梁72上，此时，主钩76的后端相对于主背梁72延伸出一段距离，用于配合顶升机构将主钩76的后端顶起，同样可以实现副钩77从支柱承载槽73内灵活退出的目的。相应地，主钩76的中后部与主背梁72之间设置复位拉簧，自然状态下，拉簧将副钩77拉入支柱承载槽73内。

在另一种可能的实施例中，主钩76的后端铰接在主背梁72上，此时，主钩76的前部或中部与主背梁72之间设置复位拉簧，自然状态下，拉簧将副钩77拉入支柱承载槽73内。

在另一种可能实施例中，所述副钩77采用环抱的方式绕过主背梁72的一侧伸至支柱承载槽73内，同时为了避让副钩77上移至极限位置阻挡支撑柱61的退出路径，在该实施例中，于支柱承载槽73的转角处向上开设避让槽。使用时，当作用力将F锁75向上推动，副钩77回升至避让槽内，此处为副钩77上升的极限位置，然后支撑柱61可沿支柱承载槽73顺利退出。这种结构的设置虽然需要略微牺牲了锁紧架7的横向尺寸，但是能够保证主背梁72的结构强度，而且，实心的主背梁72与其他零部件装配方式形成的锁紧架7能够降低加工难度，节省物料成本。

针对前述实施例，需要进一步说明的是，与锁紧架7配合使用的钩型辅助架8整体结构与上述主背梁72的结构基本相同，区别仅在于少了F锁75，以及用于装配F锁75的配套结构设计。由于钩型辅助架8不需要配合F锁75，因此也就无需加工成镂空结构，能够明显节省加工成本。以上，在这种需求下，采用该实施例中的实心主背梁72能够通用地作为钩型辅助架8使用，进一步提高了零件通用性。

在另一种可能的实施例中，F锁75与钩型架71之间相对平移运动。将F锁75中的主钩76与主背梁72之间采用拉簧连接，常态下主钩76与主背梁72贴合，且副钩77位于支柱承载槽73内。主钩76相对于钩型架71凸出一段，用于配合解锁机构的顶升操作。使用时，顶升机构将主钩76顶升，副钩77沿竖槽74等导向结构稳定上移，退出支柱承载槽73，以解除对支撑柱61的锁紧。

参见图15、16，为了便于感知支撑柱61的移动是否到达目的位置，在本实施例中，将其中一个钩型辅助架8的减震通孔711内的减震柱712或调节螺栓除去，用于容纳位置传感器9的探棒91。在该实施例中，为了便于传感器9线路的导出，作为优选地，将最前端的一个钩型辅助架8作为配合传感器9使用的结构。具体地，在该钩型辅助架8的前端安装传感器固定架92，该传感器固定架92包括前端板93和后端板94。前端板93的后端面上安装传感器复位弹簧95。后端板94上设有用于探棒91穿过的端孔96，该端孔96内固定安装有内壳套97。该内壳套97后端螺纹配合有调节套98，所述调节套98外表面设有防滑纹。后端板94与滑动板99固定连接。所述滑动板99上设有燕尾槽，滑动板99基于该燕尾槽滑动配合在左纵梁2、右纵梁3内侧面上的燕尾轨道上。前端板93固定安装在左纵梁2、右纵梁3上，且相对于燕尾轨道固定。

使用时，调节套98的另一端抵在钩型辅助架8上，传感器9安装在前端板93与后端板94之间，其探棒91依次穿过端孔96、内壳套97、调节套98和减震通孔711。基于对探测需求的不同，需要改变探棒91伸过减震通孔711的长度，此时，通过旋转调节套98，可借助内壳套97将后端板94向前推动，进而带动滑动板99、传感器9及其探棒91向前移动一段距离，并利用传感器复位弹簧95进行支撑和复位，以此实现探棒91伸出长度的改变，适应支柱承载槽73的横向尺寸，也便于实现对不同型号传感器9使用误差进行硬件补偿。另外需要补充说明的一点是，传感器复位弹簧95的弹性系数小于探棒91收缩支撑弹性件的弹性系数，避免在探棒91正常使用时传感器复位弹簧95收缩，影响传感器9读数。

本实施例中，为了避免电池总成6被托举进入解锁架1时，电池总成6与解锁架1因配合位置不对应发生硬冲击，除了在锁紧架7内侧面下端设置倒角避让结构以外，还在电池总成6上设置导向块10，见图17至图20。导向块10包括用于安装在电池总成6架体上的防护安装板101，所述防护安装板101上安装有防冲击垫102，所述防冲击垫102的中部向外凸出形成避撞块103。防冲击垫102上罩有防护罩104，该防护罩104中部设有用于凸出避撞块103的孔结构，防护罩104可将固定防冲击垫102的螺栓头等结构覆盖起来，避免螺栓头或螺钉头等结构与解锁架1中的零部件发生刮擦。所述避撞块103的上部内侧棱边位置设置为大倾角斜面，用于将电池总成6更顺利地导入到解锁架1内。

在另一种可能的实施例中，避撞块103采用橡胶材料制成。更进一步地，为了增加避撞块103在撞击之时的减震性能，在安装避撞块103的一号螺栓105外部套设卷簧106，并将该卷簧106嵌设在避撞块103上的螺栓孔内。使用时，当避撞块103碰撞解锁架1，避撞块103本身采用耐磨橡胶材质，兼具减震，能够在频繁更换电池总成6的现实使用环境中给电池总成6提供很好的侧防护。与此同时，避撞块103与旋紧在电池总成6上的一号螺栓105之间隔设卷簧106，利用卷簧106的缓冲作用，避撞块103整体可以相对于电池总成6具有一定位移和形变，从而更好地将笨重的电池总成6安全导入解锁架1内。相应地，防护罩104中部的孔结构与避撞块103中部凸出的部分之间可以留有3mm以内的间隙，以便避撞块103适度位移。

本实施例中，前梁4中部设置插电接口总成11，在装配时，为了快速准确将电池总成6的插口与前梁4中部的插电接口总成11精确配合，还需在前梁4上安装与电池总成6孔轴配合的定位套12。定位套12的外端设置承接定位柱62的倒角，该定位柱62固定安装在电池总成6前端面上。在实际使用中，右纵梁3，左纵梁2内侧面上的锁紧架7总会对支撑柱61的上移极限进行阻挡限位，所以电池总成6在竖直方向上通常不会出现运动误差，但是在横向方向上，电池总成6可能会出现装配误差，原因在于，电池总成6在右纵梁3与左纵梁2之间会预留一定间隙，间隙的设置一方面是为了更顺利地将电池总成6放入解锁架1内，另一方面需要考虑电池总成6的体积在使用过程中，由于热胀冷缩效应等因素发生一定程度变化。而由于存在上述预留间隙，所以电池总成6在安装之初，可能会更偏向于左侧或右侧，导致电池总成6上的定位柱62不能在初始位置进入定位套12的倒角中，这反而将导致定位套12成为电池总成6前移安装过程中的障碍，起不到应有的定位作用。为了解决上述问题，本实施例中，在定位套12的端部安装倒V型导向框121。使用时，倒V型导向框121的两个侧臂向下延伸并逐渐张开。定位柱62在上移过程中会完全落入倒V型导向框121的两个侧臂包围内，并被逐渐导至正对定位套12的位置处，然后电池总成6被U型卡托推动前移，定位套12与定位柱62精确导合，电池总成6上的插口与前梁4中部的插电接口总成11精确配合，实现快速安全的电池总成6装载。

本实施例中，左纵梁2与右纵梁3均采用钢板冲压成L型，并在转角处焊接若干组三角片21用作加强筋板。锁紧架7、钩型辅助架8、传感器固定架92等均安装在L型左纵梁2、右纵梁3的竖直板上。为了降低解锁架1重量，在水平板上开设减重孔22，且减重孔22间隔位于加强筋板之间。

进一步地，由于后梁5仅起到连接作用，并非承重件，因此后梁5的截面尺寸小于左纵梁2、右纵梁3的截面尺寸，同时，为了保证后梁5的结构强度，后梁5采用工字型截面。同样地，前梁4也采用工字型截面。进一步地，由于前梁4的中部需要安装插电接口总成，因此中部面积较大，在使用中容易受电池总成6的压力发生形变，影响插电接口中的接头配合。因此，前梁4的下部翼板41采用方管，以进一步增强前梁4的结构强度，避免前梁4发生形变，保证电池总成6的插电接口精确装配。

一、本实施例中，还采用有限元分析软件对解锁架1的数据模型结构进行了模态分析和静力分析如表1：

材料：HC420 单位制：mm

牌号	弹性模量 (MPa)	泊松比	密度 (t/mm3)	屈服强度 (MPa)	抗拉强度 (MPa)
						HC420LA	2.1×105	0.3	7.85×10-9	420~520	470~590

表1 HC420材料性能参数

采用以上机械性能的材料制作解锁架1的左纵梁2、右纵梁3、前梁4和后梁5。

并根据实际使用情况设置左纵梁2、右纵梁3长1400mm，宽140mm，高60mm，板材厚度2.5mm。后梁长777mm，高60mm，板材厚度16mm。前梁长1045mm，板材厚度16mm，中部最高处110mm，两侧逐渐降低至60mm。

为了综合考虑模型的准确性与节约计算成本，对模型进行了少量的简化：删除了较小直径的工艺圆孔及过渡圆角，防止出现应力集中；同时保留重要孔，用于进一步分析。

整个模型采用六面体网格与四面体网格。同时网格尺寸分别为 3mm 和 5mm。

1.模态分析

边界条件：左纵梁2与右纵梁3上方设置若干与车体固定安装的固定座23，且前梁4上也设置两个固定座23，在固定座23上设置 6 自由度全约束。

前 6 阶模态数据及表征如图24至图29所示。

车辆行驶时，来自路面的激励频率一般为 0~20Hz，考虑到其他激励作用，如传动系统、车身、车桥的振动等，通常受到的主要振动激励频率均小于 30Hz。实际情况中，低阶模态很容易被外界激励，因此要避免激励频率与低阶固有频率接近或重合。所以本实施例中选取了前6阶模态结果。同时为保证机械零件出现共振，通常应保证如下的条件：

0.85f ＞f _p

式中，f ：零件的固有频率；f p：激振源的频率。

阶数	频率/Hz	最大位移/mm	阶数	频率/Hz	最大位移/mm
						1	51.183	1.015	4	82.254	1.007
2	63.130	1.008	5	96.120	1.001
						3	63.479	1.007	6	165.61	1.005

表2 不同约束阶数下零件的固有频率与解锁架位移量关系

表2中的实验数据代入公式得：0.85×51.183=43.5＞30。故不会发生共振。同时，结合图24至图29知，在前6阶模态中，位移均在1mm附近，故整个解锁架1稳定性较好。

2.静力分析

通常情况下电池质量为350kg，考虑到一定的安全性，故最终采取1.5倍载荷，即实际加载5250N载荷。本实施例中，每一侧锁紧架7为三个，钩型辅助架8为五个，其中两个钩型辅助架8位于左纵梁2或右纵梁3的前侧，两个钩型辅助架8位于左纵梁2或右纵梁3的后侧，剩余一个构型辅助架位于前梁4的对应侧。以上两侧共16个架体均匀分摊5250N载荷。同时给予左纵梁2和右纵梁3上方的固定座23 以6 自由度全约束。具体如图30所示，最终位移、受力结果如图30至图32所示。由上图知，解锁架1最大受力为 286.3MPa，远小于 HC420 钢材的屈服强度；同时锁固架最大变形仅为 2.781mm，变形量较小。因此可以满足锁固架的稳定性与强度。

二、锁紧架7的受力分析

单位制：mm

弹性模量 (MPa)	泊松比	屈服强度 (MPa)	抗拉强度 (MPa)
				210000	0.31	385	600

表3 45号钢材料参数

锁紧架7采用表3中的材料，为了综合考虑模型的准确性与节约计算成本，对模型进行了少量的简化：删除了对模型应力不会产生较大影响的零件，同时保留重要组件用于分析。

钩型架的主背梁厚度15mm，两端向下弯折高度50mm，主要部分长度75mm。支柱承载槽宽15mm，水平部分长度40mm，竖直长度30mm。主背梁上开设的用于铰接副钩的枢轴孔径10mm，与主体边界保持适当距离。竖槽长55mm，宽8mm。

整个模型采用四面体网格。网格尺寸为2mm。

边界条件：将固定锁紧架7的螺栓孔进行6自由度全约束。

载荷：施加集中力于锁紧架7，集中力为1000N，指向内侧。具体位置如图34所示。

最终受力与变形如图35、37所示。

由上图知，锁紧架7最大受力为178.8MPa，小于HC420的屈服强度；同时最大变形量约为0.243mm，变形量较小。可满足锁紧架7的强度要求。

三、导向块10受力分析

采用HC420LA。防护罩104及防护安装板101高70mm，宽80mm，材料厚度2mm，中部容纳避撞块103的孔为35×45mm。采用4组M4螺栓。

模型简化与网格设置：由于导向块10的螺栓起着移动定位作用，因此需要防止被力剪切断裂，所以需重点分析其螺栓受力。

1.为了综合考虑模型的准确性与节约计算成本，对模型进行了少量的简化：删除了对模型应力不会产生较大影响的零件，精简了模型，同时将锁固架简化为一块板。

2.整个模型采用四面体网格。螺栓网格密度为0.8mm，其他零件网格密度为4mm。具体如图38示。

边界条件：对导向块10背面施加6自由度全约束。

载荷：首先给予导向块10向左的1000N集中力；然后给予传动件向右的1000N集中力。具体如图39所示，最终受力及位移如图40、41所示。

由上图知，整个导向块10最大应力为 9.576MPa，最大位移不足0.1mm。可实现在承受力的过程中不出现破坏。

同时，基于导向块10上的螺栓受力与位移云图42、43，可见螺栓最大受力为2.883MPa，最大位移量不足0.1mm，可以保证导向块10的稳定性与强度。

在另一种可能的实施例中，为了降低解锁架1的总重量，实现轻量化支撑，满足营运车辆的节能减排需求，将左纵梁2、右纵梁3与前梁4均更换为矩形管结构，该实施例经过类上述实验，所得实验数据验证了均匀减薄原实施例中的材料厚度，由2.5mm左纵梁和右纵梁改为2mm材料厚度方管，并将16mm后梁和前梁改为2mm材料厚度方管，仍设置减重孔，实现设备总重量小于原实施例中的解锁架1重量，仍能保证机械性能满足使用需求。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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专利的限制。

在本专利中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的普通技术人员应当了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都应落入要求保护的本实用新型内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种车载电池位移状态识别装置，包括传感器（9）；所述传感器（9）的一侧设有用于探测设备位置的探棒（91）；其特征在于：

装置还包括钩型辅助架（8）；所述钩型辅助架（8）包括主背梁（72）；所述主背梁（72）的前端、后端向下弯曲分别形成钩型辅助架（8）的前臂（714）、后臂（715），并在主背梁（72）下方形成L型支柱承载槽（73）；

所述前臂（714）上设有二号孔；

所述探棒（91）可穿过二号孔延伸至支柱承载槽（73）内。

2.根据权利要求1所述的一种车载电池位移状态识别装置，其特征在于：

所述传感器（9）安装在传感器固定架（92）内；

所述传感器固定架（92）包括位于传感器（9）与前臂（714）之间的后端板（94）；所述后端板（94）上开设端孔（96）；所述端孔（96）内安装内壳套（97）；所述内壳套（97）向前臂（714）一侧突出，螺纹配合有调节套（98）；所述调节套（98）同样位于传感器（9）与前臂（714）之间。

3.根据权利要求2所述的一种车载电池位移状态识别装置，其特征在于：

所述传感器固定架（92）包括位于传感器（9）后方的弹性件；

所述弹性件由前端板（93）固定安装，弹性件另一端用于抵在传感器（9）上。

4.根据权利要求3所述的一种车载电池位移状态识别装置，其特征在于：

所述传感器固定架（92）采用燕尾槽滑动安装在燕尾轨道上；

所述前端板（93）相对于燕尾轨道固定安装。

5.根据权利要求4所述的一种车载电池位移状态识别装置，其特征在于：

所述传感器固定架（92）包括与后端板（94）固连的滑动板（99）；所述燕尾槽开设在滑动板（99）上，燕尾槽的延伸方向与内壳套（97）的轴线平行。

6.根据权利要求2所述的一种车载电池位移状态识别装置，其特征在于：

所述调节套（98）外部设防滑纹。

7.根据权利要求2所述的一种车载电池位移状态识别装置，其特征在于：

所述前臂（714）、后臂（715）下端面靠近碰撞面的棱边均开设倒向角。

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