CN217778403U - 电动车自主电池更换机构 - Google Patents

Abstract

本专利提供一种更换电池时无需对电池精确定位，操作简单、使用方便、可以在任何场合使用的电动车自主电池更换机构。它包括设设置在车架上能够将电池提起的升降机构，升降机构中的升降动力机构通过柔性构件与电池连接，柔性构件与电池采用可拆卸连接，在车架上或升降机构上设置用于定位电池位置的定位机构。

Description

电动车自主电池更换机构

技术领域

本专利涉及对电动车的电池进行更换的装置。

背景技术

随着电动车的发展，充电慢的问题成为制约电动车应用的主要因素，为此，通过更换电池的方法给电动车换电，既快速又安全，正成为行业的主要发展方向。常规的更换电池的方法是，在电动车外部，通过机械手给电动车换电，例如建设换电站，车辆进站后定位好，机械臂从电动车上取下电池，再安装充好电的电池，或者把机械臂安装在保障车上，用相同的方法更换电池。换电站设施的建设成本高昂、且车辆必须进站换电，严重限制了车辆的使用范围，换电保障车虽然能够解决电动车的工作范围受限的问题，但是，更换电池过程中，电池无法精确的与目标车的电池安装位置定位，换电难度极大，不适合推广。

发明内容

本专利的目的是提供一种更换电池时无需对电池精确定位，操作简单、使用方便、可以在任何场合使用的电动车自主电池更换机构。

为达到上述目的，本专利采用的技术方案：

电动车自主电池更换机构，包括设设置在车架上能够将电池提起的升降机构，升降机构中的升降动力机构通过柔性构件与电池连接，柔性构件与电池采用可拆卸连接，在车架上或升降机构上设置用于定位电池位置的定位机构。

上述的电动车自主电池更换机构，柔性构件包括绳索、链条、皮带。

上述的电动车自主电池更换机构，升降动力机构包括电动机或者油缸。

上述的电动车自主电池更换机构，升降机构能够带动柔性构件收放，以提升或下降电池。

上述的电动车自主电池更换机构，定位机构包括转动设置在车架上的承载柱、固定在承载柱下端的长度大于宽度的承载块、固定在电池上部的悬挂板、在悬挂板上所开的与承载块对应的长度大于宽度的悬挂孔；当承载柱转动到承载块的长度方向与悬挂孔的长度方向平行，电池被升降机构提起，承载块穿过悬挂孔后，转动承载柱使得承载块的长度方向与悬挂孔的长度方向不平行，升降机构松开电池，承载块支撑悬挂板，电池通过定位机构固定在车架上。

上述的电动车自主电池更换机构，在车架上设置用于带动承载柱转动的承载柱驱动装置。

上述的电动车自主电池更换机构，承载柱驱动装置包括与承载柱固定相连的摆臂，摆臂另一端与连杆铰接，连杆的另一端与曲柄一端铰接，曲柄的另一端固定在承载柱驱动电机及减速机构输出轴上。

上述的电动车自主电池更换机构，承载柱、承载块、悬挂孔均有四个，悬挂孔位于电池的上部四个角部；承载柱驱动装置包括四个摆臂、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、中间连杆、曲柄、承载柱驱动电机及减速机构；每个摆臂一端与一个承载柱固定相连；其中两个摆臂的另一端与第一连杆铰接，另外两个摆臂的另一端与第二连杆铰接，中间连杆的两端通过第三连杆、第四连杆分别分别与第一连杆、第二连杆铰接，中间连杆的中部与曲柄一端铰接，曲柄的另一端固定在承载柱驱动电机及减速机构输出轴上。

上述的电动车自主电池更换机构，承载柱在承载柱驱动装置的带动下，能够转动的角度是90°。

上述的电动车自主电池更换机构，升降动力机构包括卷绕轮、带动卷绕轮转动的卷绕驱动装置，柔性构件一端固定在卷绕轮上，另一端连接用于与电池相连的挂钩。

上述的电动车自主电池更换机构，升降机构包括4个卷绕轮、4个挂钩、4根绳索、两个卷绕轮轴、链轮链条传动机构、卷绕驱动电机，一个卷绕轮轴的两端固定两个卷绕轮，链轮链条传动机构带动两个卷绕轮轴同步转动，每个卷绕轮上连接一根绳索，每根绳索的另一端连接挂钩，每个挂钩连接在电池的四个角部。

上述的电动车自主电池更换机构，电池固定在电池架上；所述升降机构是设置在电动车车架上的能够将电池架提起的升降机构。当然，所述定位机构是能够将提起的电池架固定在车架上或者与车架解除固定的定位机构；所述悬挂板固定在电池架上部；当承载柱转动到承载块的长度方向与悬挂孔的长度方向平行，电池架被升降机构提起，承载块穿过悬挂孔后，转动承载柱使得承载块的长度方向与悬挂孔的长度方向不平行，升降机构松开电池架，承载块支撑悬挂板，电池架通过定位机构固定在车架上。

本专利的有益效果：

由于车架上（如车架侧部或者底部）设置升降机构，所以在更换电池时，只需要把旧的电池通过升降机构降落到车架下方的置换位置（如地面、或移动小车）后移走，再把新的电池移动置换位置后，升降机构与新的电池相连，即把新的电池提升到需要位置，在通过定位机构把电池固定在车架上即完成更换。由于升降装置可以升降的特点，电池安装时不需要精确对位，极大提高了电池的更换效率，而且成本低，特别适合于在平整地面进行电池的更换。

定位机构能够根据需要把电池固定在车架上或者与车架解除固定。具体地说，当需要把电池固定在车架上时，转动承载柱使得承载块的长度方向与悬挂孔的长度方向不平行即可，此时悬挂孔宽度方向的悬挂板两侧底面悬挂在承载块长度方向的两端。当需要把把电池与车架解除固定时，转动承载柱使得承载块的长度方向与悬挂孔的长度方向平行即可，此时，承载块不会对悬挂板的上下移动造成妨碍，悬挂板相对于承载块上下移动时，承载块会顺利穿过悬挂孔。

为了使得承载柱（和承载块）的转动更加方便，采用承载柱驱动装置。

悬挂孔位于电池的上部四个角部，承载柱、承载块等对电池的悬挂更加可靠。

升降机构为具有柔性构件的升降机构，可伸缩的升降机构（如油缸等），或者是可以摆动的升降机构。这样只要电池与升降机构的连接点位于升降机构可以触及或者可以浮动的范围内，升降机构即可与电池连接，即使电池放置的置换位置有偏差，也能顺利的完成电池更换。这样，使整个换电过程免去了对电池精确定位要求。

升降机构采用4个卷绕轮、4个挂钩、4根绳索、两个卷绕轮轴、链轮链条传动机构，既保证了对电池的升降安全可靠，又采用简单的链轮链条传动机构使得两个卷绕轮轴同步转动，使得电池升降平稳。

当然，电池固定在电池架上时，所述升降机构用于升降电池架，所述定位机构用于将电池架固定在车架上或者与车架解除固定；升降机构与电池架之间采用可拆卸的连接；所述悬挂板固定在电池架上部；当承载柱转动到承载块的长度方向与悬挂孔的长度方向平行，电池架被升降机构提起，承载块穿过悬挂孔后，转动承载柱使得承载块的长度方向与悬挂孔的长度方向不平行，升降机构松开电池架，承载块支撑悬挂板，电池架通过定位机构固定在车架上。

本专利解决了现有技术的必须对电池进行精确定位或精确寻位、以及需要复杂和昂贵的电池包搬运机械手、必须在特定的地点特定的位置由专业人员操作换电的问题，创新的结构只需要简单的升降机构和定位机构，即可随时随地更换电池，从根本上解决了车辆换电的局限性。

附图说明

图1是电动车自主电池更换机构立体图；

图2是电动车自主电池更换机构另一个立体图；

图3是悬挂机构等的示意图；

图4是升降机构、承载柱驱动装置等的立体图；

图5是升降机构、承载柱驱动装置等的另一个立体图；

图6是升降机构、悬挂机构等的立体图；

图7是升降机构、承载柱驱动装置等的立体图（去掉一个承重板）；

图8是升降机构、承载柱驱动装置等的另一个立体图（去掉一个承重板）；

图9是电池架示意图；

图10是电机架的局部示意图；

图11是悬挂孔长度方向与承载块长度方向垂直状态的仰视图；

图12是悬挂孔长度方向与承载块长度方向垂直状态的俯视图；

图13是悬挂孔长度方向与承载块长度方向平行状态的仰视图；

图14是悬挂孔长度方向与承载块长度方向平行状态的俯视图；

图15是链轮链条传动机构等示意图。

图中，定位机构1，承载柱11、承载块12。

升降机构2，卷绕轮21、挂钩22、卷绕轮轴23、链轮链条传动机构24、链轮241、过渡链轮242、链条243、卷绕驱动电机25；

电池架3，悬挂板31，悬挂孔32，吊耳33，挂钩孔34。

电动车车架4，纵梁41，支撑臂42，承重板43、

承载柱驱动装置5，第一连杆51、第二连杆52、第三连杆53、第四连杆54、中间连杆55、曲柄56、承载柱驱动电机及减速机构57、摆臂58。

具体实施方式

下面以电动装载机（电动车）自主电池更换机构为例进行说明。

参见图1-3所示的电动车自主电池更换机构，包括设置在电动车车架4上的能够将电池架3提起的升降机构2、能够将提起的电池架固定在车架上或者与车架解除固定的定位机构1；电动车车架4包括固定在纵梁41侧面的两个支撑臂42，连接在两个支撑臂之间的承重板43。

参见图9、10，电池架3呈长方体形，在电池架上部四个角部固定悬挂板31，在悬挂板上开有与承载块对应的长度大于宽度的悬挂孔32。电池架四个角部的立柱上固定有吊耳33，吊耳33上开有挂钩孔34。

参见图3、6-8，升降机构2包括4个卷绕轮21、4个挂钩22、4根绳索、两个卷绕轮轴23、链轮链条传动机构24、卷绕驱动电机25。一个卷绕轮轴23的两端固定两个卷绕轮21，每个卷绕轮上连接一根绳索，每根绳索的另一端连接挂钩22，每个挂钩22与一个挂钩孔34成可拆卸连接。两个卷绕轮轴23转动支撑在两个支撑臂42相对的内侧，固定在车架4上的卷绕驱动电机25通过减速机构与一个卷绕轮轴23相连，以带动该卷绕轮轴23转动，该卷绕轮轴23通过链轮链条传动机构24带动另一个卷绕轮轴同步转动。两个卷绕轮轴的转动方向相反。

参见图15，链轮链条传动机构24主要包括固定在两个卷绕轮轴上的链轮241、转动设置在支撑臂上的过渡链轮242及链条243。

定位机构1包括转动设置在承重板43上的四个承载柱11、用于带动承载柱转动的承载柱驱动装置5、固定在每个承载柱下端的长度大于宽度的承载块12、固定在电池架上部的四个悬挂板31、与承载块对应的长度大于宽度的四个悬挂孔32。

承载柱驱动装置5包括第一连杆51、第二连杆52、第三连杆53、第四连杆54、中间连杆55、曲柄56、承载柱驱动电机及减速机构57、四个摆臂58。每个摆臂58一端与一个承载柱固定相连；其中两个摆臂的另一端与第一连杆铰接，另外两个摆臂的另一端与第二连杆铰接，中间连杆的两端通过第三连杆、第四连杆分别分别与第一连杆、第二连杆铰接，中间连杆的中部与曲柄一端铰接，曲柄的另一端固定在承载柱驱动电机及减速机构输出轴上。承载柱驱动电机及减速机构设置在支撑臂上。

当承载柱驱动电机及减速机构动作，带动承载柱转动到承载块的长度方向与悬挂孔的长度方向平行时，承载块可以进出悬挂孔，此时，电池架被升降机构提起，承载块穿过悬挂孔后，承载柱驱动电机及减速机构再动作，带动承载柱转动90°，使得承载块的长度方向与悬挂孔的长度方向垂直，然后升降机构略带动电池架下降，直到悬挂板支撑在承载块，此时电池架通过定位机构固定在车架上。

在电动车车架上设置能够将电池架提起或放下的升降机构，升降机构为具有绳索如钢丝绳（柔性构件）、挂钩、卷绕轮等的升降机构。

电池固定在电池架上，电池架上具有吊耳。挂钩可以钩住或脱离吊耳。

换电步骤：

1)小车移动到电动车侧部的（旧）电池下方。升降机构动作，同时放出四根钢丝绳，从而使电池架降下，落到小车上，将钢丝绳上的挂钩与吊耳脱开，推动小车把（旧）电池移走；

2)把载有充好电的（新）电池的小车推到电动车侧部升降机构下方，小车或者电池架的位置不需要十分精确，只要吊耳在挂钩的浮动范围内，挂钩能够钩住吊耳即可。挂钩钩住吊耳后，升降机构动作，收起钢丝绳，从而吊起电池，随着钢丝绳的收短，电池架逐渐被提升当电池架上的悬挂孔穿过承载块后，承载柱驱动装置带动承载柱转动90°，使得承载柱的长度方向与悬挂孔的长度方向垂直，升降机构再略下降电池架，悬挂板支撑在承载块上，实现电池架的固定。

本实用新型的创新结构：电池安装于车辆的侧面（两侧或前后侧），至少包括一个用来承担电池重量的支架（支架可以是车架），在所述的支架上设置能够将电池提起的升降机构，所述的升降机构与电池之间采用可拆卸的柔性连接，或者是可伸缩或摆动的连接；

工作描述：当需要更换电池时，在即将放下的旧电池与地面之间放置带有滚轮的可承载和移动电池架的辅助小车，升降机构工作，将电池架放到所述的辅助小车上，拆卸柔性连接机构，使电池架与车辆完全脱离，然后移动辅助小车将电池架移走。安装新电池时用辅助小车将装有充好电的电池的电池架移动到所述的升降机构下方的、柔性构件所能将电池架与升降机构连接起来的范围内，然后连接升降机构与电池架，之后升降机构升起电池架，将电池架安装到位。

有益之处在于：使用了柔性连接机构后，电池安装时不需要精确对位，极大提高了电池的更换效率，而且成本低，特别适合于在平整地面进行电池的更换。

所述的升降机构，可以是任何一种具有柔性构件的升降机构，例如钢丝绳和卷轮机构等，或者是摆杆机构等，其具体结构不影响本实用新型的权利要求保护范围；

所述的柔性连接机构，可以是钢丝绳、链条等，也可以是其具体类型不影响本实用新型的权利要求保护范围；

所述的支架，是固定在车上的能够承受电池重量的支架，其具体结构不影响本实用新型的权利要求保护范围；

定位机构用于锁固电池，以便电池在运行中更加稳固；

所述的电池是指电动车使用的成组电池，其具体结构不影响本实用新型的权利要求保护范围；

电池架与升降机构之间的柔性连接机构，其具体结构不影响本实用新型的权利要求保护范围；

所述的柔性连接机构的数量，不影响本实用新型的权利要求保护范围。

Claims (9)

1.电动车自主电池更换机构，其特征是，包括设置在车架上能够将电池提起的升降机构，升降机构中的升降动力机构通过柔性构件与电池连接，柔性构件与电池采用可拆卸连接，在车架上或升降机构上设置用于定位电池位置的定位机构。

2.如权利要求1所述的电动车自主电池更换机构，其特征是，柔性构件包括绳索、链条、皮带。

3.如权利要求1所述的电动车自主电池更换机构，其特征是，升降动力机构包括电动机或者油缸。

4.如权利要求1所述的电动车自主电池更换机构，其特征是，定位机构包括转动设置在车架上的承载柱、固定在承载柱下端的长度大于宽度的承载块、固定在电池上部的悬挂板、在悬挂板上所开的与承载块对应的长度大于宽度的悬挂孔；当承载柱转动到承载块的长度方向与悬挂孔的长度方向平行，电池被升降机构提起，承载块穿过悬挂孔后，转动承载柱使得承载块的长度方向与悬挂孔的长度方向不平行，升降机构松开电池，承载块支撑悬挂板，电池通过定位机构固定在车架上。

5.如权利要求4所述的电动车自主电池更换机构，其特征是，在车架上设置用于带动承载柱转动的承载柱驱动装置。

6.如权利要求5所述的电动车自主电池更换机构，其特征是，承载柱驱动装置包括与承载柱固定相连的摆臂，摆臂另一端与连杆铰接，连杆的另一端与曲柄一端铰接，曲柄的另一端固定在承载柱驱动电机及减速机构输出轴上。

7.如权利要求1所述的电动车自主电池更换机构，其特征是，升降动力机构包括卷绕轮、带动卷绕轮转动的卷绕驱动装置，柔性构件一端固定在卷绕轮上，另一端连接用于与电池相连的挂钩。

8.如权利要求7所述的电动车自主电池更换机构，其特征是，升降机构包括4个卷绕轮、4个挂钩、4根绳索、两个卷绕轮轴、链轮链条传动机构、卷绕驱动电机，一个卷绕轮轴的两端固定两个卷绕轮，链轮链条传动机构带动两个卷绕轮轴同步转动，每个卷绕轮上连接一根绳索，每根绳索的另一端连接挂钩，每个挂钩连接在电池的四个角部。

9.如权利要求1所述的电动车自主电池更换机构，其特征是，电池固定在电池架上；所述升降机构是设置在电动车车架上的能够将电池架提起的升降机构。

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