CN218112600U - 一种电池架 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池架，电池架上设置有多层充电单元，充电单元包括机械式插拔组件和放置架，机械式插拔组件包括底板、垫板、充电头连接板、连杆组件和第一弹簧组件，垫板通过连杆组件与充电头连接板连接，第一弹簧组件安装于底板上，放置架与垫板连接，充电头设置于充电头连接板上，垫板向下运动能够压缩第一弹簧组件内的第一弹簧，垫板向下运动能够通过连杆组件带动充电头连接板向下运动，垫板下降的高度小于充电头连接板下降的高度，本结构能够利用电池包自身重力，通过连杆组件，带动充电头插入电池包充电口，实现给电池包充电，其不需要外部动力源，极大的简化结构，压缩其占用空间，无需额外控制和部件，极大的降低成本。

Description

一种电池架

技术领域

本实用新型涉及换电技术领域，具体涉及一种电池架。

背景技术

随着纯电动车辆、混合动力车辆等多种类型的新能源车不断兴起，具备快速更换电池的换电站随之出现。在换电站更换电池包的过程中，对亏电电池包进行充电时，电池包需要放置于电池架上进行充电，需要将电池架上的充电头与电池包的充电口连接，需要在电池架上安装可靠、快速的插拔机构，目前电连接器插拔机构的驱动方式采用的是气缸、电缸或电机伺服模组，都需要多种附属配套，这样使得插拔机构结构复杂，成本高。

例如1.气缸驱动利用压缩空气驱动气缸，使得各部件在导轨或直线轴承加导杆上前进后退，使得充电头插入或脱离电池包的充电口；

2.电缸驱动是利用电机驱动电缸活塞，使得各部件在轨或直线轴承加导杆上前进后退，使得充电头插入或脱离电池包的充电口；

3.电机伺服模组是利用电机、导轨或皮带等的配合，使得各部件前进后退，使得充电头插入和脱离电池包的充电口。

其缺点是，气缸输出力和力矩不大，传动效率较低，需要外部提供气源，且气体具有压缩性，难以实现精密控制；电缸不可承受径向力，只能作用在轴向的负载上，并且冲击载荷会影响电缸的丝杠，从而影响整个系统的性能，可能使锁定位置难以保持或存在间隙问题，电缸价格比气缸、液压缸都要高，采用电缸成本提高；电机伺服模组的滚珠丝杠与螺母等元件加工精度高，机构空间占比大，制造困难成本高，模组不能自锁，特别是垂直丝杠，由于自重惯性力的关系，运动部件在传动停止后不能自锁，需要加制动装置。

电连接器插拔机构采用气缸、电缸、电机伺服模组来驱动充电头与电池包连接进行充电，会使得整个插拔机构变得复杂、占空间大，且各零件加工工艺复杂，精度要求高，量产困难，成本提高。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供了一种电池架，本结构能够利用电池包自身重力，通过连杆组件，带动充电头插入电池包充电口，实现给电池包充电，其不需要外部动力源，极大的简化结构，压缩其占用空间，无需额外控制和部件，极大的降低成本。

一种电池架，所述电池架上设置有多层充电单元，所述充电单元包括机械式插拔组件和放置架，所述机械式插拔组件包括底板、垫板、充电头连接板、连杆组件和第一弹簧组件，垫板和充电头连接板分别滑动设置于底板前壁的左部和右部，垫板通过连杆组件与充电头连接板连接，第一弹簧组件安装于底板上，第一弹簧组件与垫板或充电头连接板连接，放置架与垫板连接，充电头设置于充电头连接板上，垫板向下运动能够压缩第一弹簧组件内的第一弹簧，垫板向下运动能够通过连杆组件带动充电头连接板向下运动，垫板下降的高度小于充电头连接板下降的高度。

优选地，所述连杆组件包括第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆，第一连杆的左下端通过第一销轴转动设置于垫板上，第一连杆的右上端通过第二销轴与第二连杆的左上端转动连接，第二连杆通过第三销轴转动设置于底板上，第二连杆的右下端连接第四销轴，第三连杆通过第五销轴转动设置于底板上，第三连杆的左下部开有槽口，第四销轴插入槽口内与槽口的顶壁和底壁接触，第四销轴能够在槽口内左右运动，第三连杆的右上端通过第六销轴与第四连杆的左上端转动连接，第四连杆的右下端通过第七销轴与充电头连接板转动连接。

优选地，所述第三连杆的长度大于第二连杆的长度。

优选地，所述充电单元还包括充电头安装板，充电头安装板设置于充电头连接板上，充电头设置于充电头安装板上。

优选地，所述充电单元还包括电池归正装置，所述电池归正装置包括两个归正单元，两个归正单元对称设置，两个归正单元分别设置于电池架的左部和右部，归正单元包括归正板、归正弹簧、归正固定板和归正导向杆，所述归正固定板与电池架连接，归正板通过归正弹簧与归正固定板连接，归正导向杆一端与归正板连接，归正导向杆活动贯穿归正固定板，两块归正板与电池接触能够将电池包定位。

优选地，所述充电单元还包括电池定位装置，电池定位装置包括定位销板和定位销，定位销设置于定位销板上，电池包向下运动，定位销能够进入电池包底部的定位孔内。

优选地，所述电池架的底部设置有交换机械手组件，堆垛机能够将电池架上的满电电池包取下放置于交换机械手组件上，自主机器人能够将交换机械手组件上的满电电池包取下。

优选地，所述交换机械手组件包括动力机构和两个机械手单元，两个机械手单元分别设置于电池架的左部和右部，机械手单元包括机械臂固定板、两根机械臂和两块平板，两根机械臂固定在机械臂固定板上，两块平板分别设置于两根机械臂上，堆垛机能够将电池架上的满电电池包取下放置于四块平板上，动力机构设置于电池架上，动力机构与两块机械臂固定板连接，动力机构能够带动两块机械臂固定板相向运动或反向运动。

本实用新型的有益效果体现在：本技术方案中在电池架上设置多层充电单元，充电单元内提供的机械式插拔组件，不需要气缸、电缸、电机驱动，能够利用电池包自身重力，通过连杆组件，带动充电头插入电池包充电口，实现给电池包充电，其不需要外部动力源，只需要利用电池包重力，即可实现充电头与电池包充电口的自动连接，极大的简化结构，压缩其占用空间，无需额外控制和部件，极大的降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型中电池架的整体结构示意图；

图2为本实用新型中机械式插拔组件初始状态的整体结构示意图；

图3为本实用新型中机械式插拔组件另一种状态的整体结构示意图；

图4为本实用新型中机械式插拔组件的侧视图；

图5为本实用新型中的电池归正装置的主视图；

图6为本实用新型中的电池归正单元的整体结构示意图；

图7为本实用新型中的交换机械手组件的整体结构示意图。

附图中，4-电池架，401-底板，402-垫板，403-第一连杆，404-第二连杆，405-第三连杆，406-第四连杆，407-充电头连接板，408-充电头安装板,409-第一弹簧，410-放置架，411-充电头,412-槽口，413-归正板，414-归正弹簧，415-归正固定板，416-归正导向杆，417-交换机械手组件,418-机械臂，419-机械臂固定板，420-平板。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例1

如图1-图7所示，本实施例中所述电池架4上设置有多层充电单元，所述充电单元包括机械式插拔组件和放置架410，所述机械式插拔组件包括底板401、垫板402、充电头连接板407、连杆组件和第一弹簧组件，垫板402和充电头连接板407分别滑动设置于底板401前壁的左部和右部，垫板402通过连杆组件与充电头连接板407连接，第一弹簧组件安装于底板401上，第一弹簧组件与垫板402或充电头连接板407连接，放置架410与垫板402连接，充电头411设置于充电头连接板407上，垫板402向下运动能够压缩第一弹簧组件内的第一弹簧409，垫板402向下运动能够通过连杆组件带动充电头连接板407向下运动，垫板402下降的高度小于充电头连接板407下降的高度。

随着纯电动车辆、混合动力车辆等多种类型的新能源车不断兴起，具备快速更换电池的换电站随之出现。在换电站更换电池包的过程中，对亏电电池包进行充电时，需要将充电头与电池包的充电口连接，需要一套可靠、快速的插拔机构，目前电连接器插拔机构的驱动方式采用的是气缸、电缸或电机伺服模组，都需要多种附属配套，这样使得插拔机构结构复杂，成本高。

例如1.气缸驱动利用压缩空气驱动气缸，使得各部件在导轨或直线轴承加导杆上前进后退，使得充电头插入或脱离电池包的充电口；

2.电缸驱动是利用电机驱动电缸活塞，使得各部件在轨或直线轴承加导杆上前进后退，使得充电头插入或脱离电池包的充电口；

3.电机伺服模组是利用电机、导轨或皮带等的配合，使得各部件前进后退，使得充电头插入和脱离电池包的充电口。

其缺点是，气缸输出力和力矩不大，传动效率较低，需要外部提供气源，且气体具有压缩性，难以实现精密控制；电缸不可承受径向力，只能作用在轴向的负载上，并且冲击载荷会影响电缸的丝杠，从而影响整个系统的性能，可能使锁定位置难以保持或存在间隙问题，电缸价格比气缸、液压缸都要高，采用电缸成本提高；电机伺服模组的滚珠丝杠与螺母等元件加工精度高，机构空间占比大，制造困难成本高，模组不能自锁，特别是垂直丝杠，由于自重惯性力的关系，运动部件在传动停止后不能自锁，需要加制动装置。

电连接器插拔机构采用气缸、电缸、电机伺服模组来驱动充电头与电池包连接进行充电，会使得整个插拔机构变得复杂、占空间大，且各零件加工工艺复杂，精度要求高，量产困难，成本提高。

本实施例中在电池架4上设置有多层充电单元，充电单元包括机械式插拔组件和放置架410，机械式插拔组件包括底板401、垫板402、充电头连接板407、连杆组件和第一弹簧组件，底板401设置在电池架4上实现机械式插拔组件的固定，初始状态时，机械式插拔组件如图2所示，第一弹簧组件处于自然状态，亏电电池包放置于放置架410时，充电头411位于亏电电池包上方，此时利用亏电电池包的重力，放置架410向下运动带动垫板402向下运动，垫板402向下运动压缩第一弹簧组件内的第一弹簧409，垫板402向下运动带动连杆组件运动，连杆组件运动带动充电头连接板407向下运动，充电头连接板407向下运动带动充电头411向下运动，由于充电头连接板407下降的高度大于垫板402下降的高度，因此充电头411下降的高度大于亏电电池包下降的高度，当亏电电池包的重力与第一弹簧409的弹性回复力平衡时，充电头411刚好插入电池包充电口，如此堆垛机将亏电电池包放入放置架410指定位置，即可实现充电头411与电池包充电口的自动连接，充电头411与电池包充电口连接后，机械式插拔组件的状态如图3所示，电池包充满电后需要取下时，堆垛机将电池包抬起，此时由于第一弹簧409具备弹性回复力，电池包抬起后，放置架410和垫板402位置恢复，此时充电头411上升的高度大于垫板402上升的高度，因此充电头411与电池包充电口脱离配合，实现充电头411和电池包充电口的分离。

本实施例中提供的机械式插拔组件，不需要气缸、电缸、电机驱动，能够利用电池包自身重力，通过连杆组件，带动充电头411插入或拔出电池包充电口，实现给电池包充电，其不需要外部动力源，只需要利用电池包重力，即可下实现充电头411与电池包充电口的自动连接，极大的简化结构，压缩其占用空间，机构反应迅速，无需额外控制和部件，极大的降低成本。

本实施例中所述连杆组件包括第一连杆403、第二连杆404、第三连杆405和第四连杆406，第一连杆403的左下端通过第一销轴转动设置于垫板402上，第一连杆403的右上端通过第二销轴与第二连杆404的左上端转动连接，第二连杆404通过第三销轴转动设置于底板401上，第二连杆404的右下端连接第四销轴，第三连杆405通过第五销轴转动设置于底板401上，第三连杆405的左下部开有槽口412，第四销轴插入槽口412内与槽口412的顶壁和底壁接触，第四销轴能够在槽口412内左右运动，第三连杆405的右上端通过第六销轴与第四连杆406的左上端转动连接，第四连杆406的右下端通过第七销轴与充电头连接板407转动连接。本实施例所述第三连杆405的长度大于第二连杆404的长度。

连杆组件的运行状态如下，初始状态如图2所示，垫板402向下运动时，带动第一连杆403向下运动，第一连杆403带动第二连杆404的左上端向下运动，此时第二连杆404的右上端向上运动带动第三连杆405的左下端向上运动，第三连杆405的右上端向下运动，第三连杆405带动第四连杆406向下运动，第四连杆406带动充电头连接板407向下运动，第三连杆405上开设的槽口412与第二连杆404上的第四销轴配合，为各连杆运动过程中提供左右方向的运动空间，保证第一连杆403、第二连杆404、第三连杆405和第四连杆406的活动，充电头411插入电池包充电口后，形成如图3所示的状态。具体各连杆的尺寸根据电池包的厚度等进行设定，保证电池包与第一弹簧409平衡时，充电头411能够刚好插入电池包充电口。

本实施例中所述充电单元还包括充电头安装板408，充电头安装板408设置于充电头连接板407上，充电头411设置于充电头安装板408上。

本实施例中将充电头411安装在充电头安装板408上，充电头安装板408与充电头连接板407连接，实现充电头411安装于充电头连接板407上，本实施例中在充电头411和充电头安装板408之间设置有压缩弹簧，可以在垂直方向具有缓存收缩量，可实现充电头411与电池包充电口之间柔性对接。

本实施例中所述充电单元还包括电池归正装置，所述电池归正装置包括两个归正单元，两个归正单元对称设置，两个归正单元分别设置于电池架4的左部和右部，归正单元包括归正板413、归正弹簧414、归正固定板415和归正导向杆416，所述归正固定板415与电池架4连接，归正板413通过归正弹簧414与归正固定板415连接，归正导向杆416一端与归正板413连接，归正导向杆416活动贯穿归正固定板415，两块归正板413与电池接触能够将电池包定位。本实施例中设置电池归正装置，当堆垛机将亏电电池包放在放置架410上时，两个归正板413与亏电电池包进行接触，利用归正弹簧414的弹性力，亏电电池包取得平衡时，实现亏电电池包左右定位，亏电电池包后壁可与垫板402前壁接触定位。本实施例中归正板413的前部设置倾斜导入面，便于堆垛机将电池包放入两块归正板413之间。

本实施例中所述充电单元还包括电池定位装置，电池定位装置包括定位销板和定位销，定位销设置于定位销板上，电池包向下运动，定位销能够进入电池包底部的定位孔内。本实施例中设置电池定位装置，电池包向下运动后，定位销能够插入电池包底部的定位孔，进一步实现电池包的定位。

本实施例中所述电池架4的底部设置有交换机械手组件417，堆垛机能够将电池架4上的满电电池包取下放置于交换机械手组件417上，自主机器人能够将交换机械手组件417上的满电电池包取下。本实施例中在电池架4设置为多个时，只需要在其中一个电池架4上设置交换机械手组件417即可。

本实施例中所述交换机械手组件417包括动力机构和两个机械手单元，两个机械手单元分别设置于电池架4的左部和右部，机械手单元包括机械臂固定板419、两根机械臂418和两块平板420，两根机械臂418固定在机械臂固定板419上，两块平板420分别设置于两根机械臂418上，堆垛机能够将电池架4上的满电电池包取下放置于四块平板420上，动力机构设置于电池架4上，动力机构与两块机械臂固定板419连接，动力机构能够带动两块机械臂固定板419相向运动或反向运动。本实施例中堆垛机能够将满电电池包放置于四块平板420上，自主机器人能够将四块平板420上的满电电池包取下。本实施例中动力机构可以采用电动机带动双向丝杠组件等均可，在此不做多余赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种电池架，其特征在于，所述电池架(4)上设置有多层充电单元，所述充电单元包括机械式插拔组件和放置架(410)，所述机械式插拔组件包括底板(401)、垫板(402)、充电头连接板(407)、连杆组件和第一弹簧组件，底板(401)设置于电池架(4)上，垫板(402)和充电头连接板(407)分别滑动设置于底板(401)前壁的左部和右部，垫板(402)通过连杆组件与充电头连接板(407)连接，第一弹簧组件安装于底板(401)上，第一弹簧组件与垫板(402)或充电头连接板(407)连接，放置架(410)与垫板(402)连接，充电头(411)设置于充电头连接板(407)上，垫板(402)向下运动能够压缩第一弹簧组件内的第一弹簧(409)，垫板(402)向下运动能够通过连杆组件带动充电头连接板(407)向下运动，垫板(402)下降的高度小于充电头连接板(407)下降的高度。

2.根据权利要求1所述的一种电池架，其特征在于，所述连杆组件包括第一连杆(403)、第二连杆(404)、第三连杆(405)和第四连杆(406)，第一连杆(403)的左下端通过第一销轴转动设置于垫板(402)上，第一连杆(403)的右上端通过第二销轴与第二连杆(404)的左上端转动连接，第二连杆(404)通过第三销轴转动设置于底板(401)上，第二连杆(404)的右下端连接第四销轴，第三连杆(405)通过第五销轴转动设置于底板(401)上，第三连杆(405)的左下部开有槽口(412)，第四销轴插入槽口(412)内与槽口(412)的顶壁和底壁接触，第四销轴能够在槽口(412)内左右运动，第三连杆(405)的右上端通过第六销轴与第四连杆(406)的左上端转动连接，第四连杆(406)的右下端通过第七销轴与充电头连接板(407)转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种电池架，其特征在于，所述第三连杆(405)的长度大于第二连杆(404)的长度。

4.根据权利要求1所述的一种电池架，其特征在于，所述充电单元还包括充电头安装板(408)，充电头安装板(408)设置于充电头连接板(407)上，充电头(411)设置于充电头安装板(408)上。

5.根据权利要求1所述的一种电池架，其特征在于，所述充电单元还包括电池归正装置，所述电池归正装置包括两个归正单元，两个归正单元对称设置，两个归正单元分别设置于电池架(4)的左部和右部，归正单元包括归正板(413)、归正弹簧(414)、归正固定板(415)和归正导向杆(416)，所述归正固定板(415)与电池架(4)连接，归正板(413)通过归正弹簧(414)与归正固定板(415)连接，归正导向杆(416)一端与归正板(413)连接，归正导向杆(416)活动贯穿归正固定板(415)，两块归正板(413)与电池接触能够将电池包定位。

6.根据权利要求1所述的一种电池架，其特征在于，所述充电单元还包括电池定位装置，电池定位装置包括定位销板和定位销，定位销设置于定位销板上，电池包向下运动，定位销能够进入电池包底部的定位孔内。

7.根据权利要求1所述的一种电池架，其特征在于，所述电池架(4)的底部设置有交换机械手组件(417)，堆垛机能够将电池架(4)上的满电电池包取下放置于交换机械手组件(417)上，自主机器人能够将交换机械手组件(417)上的满电电池包取下。

8.根据权利要求7所述的一种电池架，其特征在于，所述交换机械手组件(417)包括动力机构和两个机械手单元，两个机械手单元分别设置于电池架(4)的左部和右部，机械手单元包括机械臂固定板(419)、两根机械臂(418)和两块平板(420)，两根机械臂(418)固定在机械臂固定板(419)上，两块平板(420)分别设置于两根机械臂(418)上，堆垛机能够将电池架(4)上的满电电池包取下放置于四块平板(420)上，动力机构设置于电池架(4)上，动力机构与两块机械臂固定板(419)连接，动力机构能够带动两块机械臂固定板(419)相向运动或反向运动。

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