CN113829863B - 一种自动加解锁的分箱换电机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动加解锁的分箱换电机构。其中，该分箱换电机构包括沿第一方向依次设置的多个分箱电池包，每个所述分箱电池包的第二方向的两侧分别设置有多个锁止钢套；两个相对设置在多个所述分箱电池包的第二方向两侧的换电框架；多个加解锁机构，每个所述换电框架上均设置有多个所述加解锁机构，所述加解锁机构和所述锁止块对应设置，所述加解锁机构包括伸缩销，所述加解锁机构的伸缩销可伸缩的穿过对应的所述锁止钢套；所述第一方向和第二方向垂直。本发明的分箱换电机操控简单，电池包的拆卸方便，且可实现分箱换电，具有很好的实用性。

Description

一种自动加解锁的分箱换电机构

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，尤其涉及一种自动加解锁的分箱换电机构。

背景技术

随着科技进步和社会发展，例如纯电动车辆、混合动力车辆等多种类型的新能源车辆日益获得广泛使用。就这些新型车辆来讲，其中涉及到电池快换等方面变得越来越重要。如果要实现车辆电池加电的体验超越传统汽车加油的体验，那么电池加电时间将是一个重要指标。更换电池是实现快速加电的一种方式，在电池技术没有取得突破性进展、安全可使用的快充技术出现之前，换电仍将是实现车辆电池加电时间能够对标、甚至超越传统车辆加油时间的最有可能方式。

现有技术中，一般使用电池固定座配合复杂的固定支架对电池包总成进行固定，在进行电池包的拆卸更换时，需要将整个电池包进行拆卸，这种整包换电的方式存在以下的技术痛点：1、整包换电更适合TOB市场，换电操作需要到特定的换电站进行；2、整包换电具有较大局限性，需要一车一包设计，每套包需单独开发，投入较大；3、整包换电所需换电设备投资费用较高，自动拆卸方式依靠复杂的换电系统支撑；4、电池包的固定方式复杂，拆卸过程复杂，耗费时间长；5、在电池出现热失控等事件时，无法对电池包快速拆卸，进行有效安全的处理。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种自动加解锁的分箱换电机构，可有效解决或缓解了现有技术中存在的以上这些问题以及其他方面问题中的一个或多个。

本发明提供了一种自动加解锁的分箱换电机构，其特征在于，包括：

沿第一方向依次设置的多个分箱电池包，每个所述分箱电池包的第二方向的两侧分别设置有多个锁止钢套；

两个相对设置在多个所述分箱电池包的第二方向两侧的换电框架；

多个加解锁机构，每个所述换电框架上均设置有多个所述加解锁机构，所述加解锁机构和所述锁止块对应设置，所述加解锁机构包括伸缩销，所述加解锁机构的伸缩销可伸缩的穿过对应的所述锁止钢套；

所述第一方向和第二方向垂直。

优选的，每个所述分箱电池包的第二方向的两侧分别内嵌设置有多个锁止块，所述锁止块的外侧面与所述分箱电池包的侧面平齐，所述锁止块的中部开设有第八通孔，所述锁止钢套嵌设于所述第八通孔内。

优选的，多个所述分箱电池包的第二方向的两侧还设有楔形块。

优选的，所述楔形块的上下端与所述分箱电池包的上下表面平齐，所述楔形块的顶部为斜面。

优选的，所述换电框架包括呈L形连接的第一固定梁和第二固定梁，所述第一固定梁竖向设置，所述第一固定梁上开设有多个第一通孔，所述第一固定梁上的每个所述第一通孔的四周均开设有多个第二通孔，所述第二固定梁水平设置，所述第二固定梁上开设有多个与车身纵梁螺栓连接的安装孔，所述第二固定梁上还开设有第三通孔。

优选的，所述加解锁机构还包括：

直流电机，所述直流电机上设有可操作转动的螺杆，所述直流电机上还开设有多个螺纹孔；

加强板，所述加强板包括呈U形依次连接的第一板段、第二板段和第三板段，所述第一板段上开设有多个第四通孔，螺栓穿过所述第四通孔和所述螺纹孔将所述直流电机与所述第一板段固定连接，所述第二板段的外侧面固定连接在所述第二固定梁的底面，所述第二板段上开设有减重孔，所述第三板段上开设有第五通孔，所述第五通孔与所述第一通孔对应设置；

固定套，所述固定套包括圆板和套筒，所述套筒的一端固定连接在所述圆板的一侧板面中心处，所述圆板的板面中心处开设有贯穿所述圆板和所述套筒的第六通孔，所述圆板上的所述第六通孔四周开设有多个第七通孔，螺栓穿过所述第七通孔和所述第二通孔将所述固定套与所述第一固定梁的外侧面连接，所述套筒穿过所述第一通孔设置，所述套筒的侧壁上开设有槽孔，所述槽孔与所述第六通孔连通；

所述伸缩销设置在所述第六通孔内，与所述固定套可滑动连接，所述伸缩销的外壁上设有防转键，所述防转键穿过所述槽孔设置，用于限制所述伸缩销的滑动行程和转动，所述螺杆穿过所述第五通孔延伸至所述套筒内，所述伸缩销的内壁设有螺纹，所述伸缩销套设在所述螺杆的端部，与所述螺杆可转动连接。

优选的，所述伸缩销的销头呈锥形。

优选的，所述伸缩销的销头与所述锁止钢套间隙配合。

优选的，所述第二固定梁的底部固定连接有定位块，所述定位块竖直方向开设有贯穿所述定位块的第九通孔，所述第九通孔与所述第三通孔对应设置。

优选的，所述第九通孔的下端孔径大于上端孔径。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种自动加解锁的分箱换电机构，使用通用性较强的小型电池包，可两块或多块同时固定在换电框架之间，进而搭载在整车上，整车底盘空间可根据需要搭载不同数量的分箱电池包，适用性较强，节省车体内部空间；换电时可采取分箱换电，满足不同用户的使用及换电需求；分箱电池包通过加解锁装置与车身进行连接，电池包的拆卸方便；降低了换电设备的投入，通常只需要换电平台和简易的举升机构即可进行分箱换电，无需配合换电小车进行繁琐的拆卸过程；在电池出现热失控等意外事件时，可快速控制加解锁机构将电池拆卸进行抛离，避免人员伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种自动加解锁的分箱换电机构的立体结构示意图；

图2为图1中分箱电池包的立体结构示意图；

图3为图2中锁止块和锁止钢套的立体结构示意图；

图4为图1中换电框架的立体结构示意图，同时示出了加解锁机构和定位块；

图5为图1中加解锁机构的拆分结构示意图；

图6为图5中直流电机的立体结构示意图；

图7为图5中加强板的立体结构示意图；

图8为图5中固定套的立体结构示意图；

图9为图5中伸缩销的立体结构示意图；

图10为图4中定位块的立体结构示意图；

附图标记说明：10-换电框架；101-第一固定梁；1011-第一通孔；1012-第二通孔；102-第二固定梁；1021-安装孔；1022-第三通孔；20-分箱电池包；201-楔形块；202-锁止块；2021-第八通孔；203-锁止钢套；30-加解锁机构；301-直流电机；3011-螺杆；3012-螺纹孔；302-加强板；3021-第一板段；3022-第二板段；3023-第三板段；3024-第四通孔；3025-减重孔；3026-第五通孔；303-固定套；3031-圆板；3032-套筒；3033-第六通孔；3034-第七通孔；3035-槽孔；304-伸缩销；3041-防转键；40-定位块；401-第九通孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种自动加解锁的分箱换电机构，可有效解决或缓解了现有技术中存在的包括前文中所描述的弊端和不足之处。

本发明实施例提供了一种自动加解锁的分箱换电机构，图1为依据本发明实施例的一种自动加解锁的分箱换电机构的立体结构示意图，图2为图1中分箱电池包的立体结构示意图，图3为图2中锁止块和锁止钢套的立体结构示意图，图4为图1中换电框架的立体结构示意图，图5为图1中加解锁机构的拆分结构示意图；结合图1和图5所示，该分箱换电机构包括多个分箱电池包20，两个换电框架10和多个加解锁机构30。

具体的，结合图1-3所示，分箱电池包20可以为矩形块结构，分箱电池包20的箱体边框采用铝合金挤压型材，使箱体不易变形，对内部的供电组件进行保护。多个分箱电池包20沿第一方向依次设置，多个分箱电池包20之间互相贴合，以减小分箱电池包20在整个换电机构的占用空间。每个分箱电池包20沿第二方向的两侧均设置有多个锁止钢套203，第一方向与第二方向垂直。

进一步的，结合图1所示，两个换电框架10平行于第一方向，相对设置在多个分箱电池包20的第二方向两侧，换电框架10安装在车身纵梁上，与车身固定连接，分箱电池包20位于两个换电框架10之间。换电框架10的材质可以选用铝合金等轻薄且不易变形的金属材料，在此本发明不做限制。

进一步的，结合图1-5所示，每个换电框架10上均固定安装有多个加解锁结构30，加解锁机构30与锁止块202对应设置，加解锁机构30包括可被控制伸缩的伸缩销304，加解锁机构30上的伸缩销304与锁止钢套203相对应，且多个加解锁机构30的伸缩销304同步伸出与缩回，当通过控制加解锁机构30使伸缩销304伸出时，多个伸缩销304的销头伸至锁止钢套203内，顶在分箱电池包20的第二方向的两侧，对分箱电池包20的位置进行锁定，完成分箱电池包20的固定安装，当需要换电时，通过控制加解锁机构30使伸缩销304缩回，分箱电池包20与换电框架10分离，可对分箱电池包20进行拆卸更换。

结合图1-5可以看到，本发明实施例的自动加解锁的分箱换电机构，使用通用性较强的小型电池包，可两块或多块同时固定在换电框架10之间，进而搭载在整车上，整车底盘空间可根据需要搭载不同数量的分箱电池包；换电时采取分箱换电，满足不同用户的使用及换电需求；分箱电池包通过加解锁装置30与车身进行连接，电池包的拆卸方便；还降低了换电设备的投入，通常只需要换电平台和简易的举升机构即可进行分箱换电，无需配合换电小车进行复杂的拆卸过程；同时在电池出现热失控等意外事件时，可快速控制加解锁机构30将分箱电池包20拆卸进行抛离，避免人员伤害。

进一步的，结合图2和图3，每个分箱电池包20沿第二方向的两侧内嵌设置有多个锁止块202，锁止块202的外侧面与分箱电池包20的侧面平齐。锁止块202可以通过焊接的方式连接在分箱电池包20的侧面，内嵌的锁止块202不会对分箱电池包20进入换电框架10之间的安装过程产生影响。锁止块202的中部开设有第八通孔2021，锁止钢套203为筒状结构，锁止钢套203嵌设于第八通孔2021内，筒状结构的锁止钢套203与第八通孔2021为过盈配合，对锁止钢套203进行固定。当然，在本发明的其他实施例中，锁止钢套还可直接内嵌在分箱电池包的两侧，或采用孔与伸缩销配合的形式以替代锁止钢套的作用，在此本发明不作限制。

进一步的，结合图2所示，多个分箱电池包20沿第二方向的两侧均设有楔形块201，多个楔形块201可以通过焊接的方式固定在分箱电池包20的侧面，分别与两个换电框架10相贴合，楔形块201在分箱电池包20进入换电框架10之间的安装过程中起到导向作用，同时使分箱电池包20与换电框架10之间存在一定的间隙，便于分箱电池包20的拆卸安装。

具体的，楔形块201的上下端与分箱电池包20的上下表面平齐，楔形块201的顶部为斜面，在分箱电池包20的安装过程中，分箱电池包20自下而上进入两个换电框架10之间，楔形块201起到进入过程的导向作用，分箱电池包20在楔形块201上部斜面的导向下进入换电框架10之间，使下部竖向的立面与换电框架10贴合，进而完成分箱电池包20的导向定位过程。

结合图4和图5所示，换电框架10包括呈L形连接的第一固定梁101和第二固定梁102，第一固定梁101竖向设置，第二固定梁102水平设置，第一固定梁101上开设有多个第一通孔1011，伸缩销304可穿过第一通孔1011进行伸缩；第一固定梁101上第一通孔1011的四周开设有多个第二通孔1012，第二通孔1012用于第一固定梁101与加解锁机构30的部件的固定。第二固定梁102上开设有多个安装孔1021，安装孔1021用于将第二固定梁102通过螺栓与车身纵梁连接，进而将整个分箱换电机构与车身固定；第二固定梁102上还开设有多个第三通孔1022，在对换电框架10进行安装时，第三通孔1022起到定位作用。

图6为图5中直流电机的立体结构示意图，图7为图5中加强板的立体结构示意图，图8为图5中固定套的立体结构示意图，图9为图5中伸缩销的立体结构示意图，结合图5-9所示，加解锁机构还包括直流电机301、加强板302和固定套303。

具体的，结合图6，根据加解锁机构30的动力需要，直流电机301可以使用12V蓄电池，为整个加解锁机构30提供动力来源，直流电机301上设有伸出的螺杆3011，通过电机转动可带动螺杆3011转动，直流电机301上还开设有多个螺纹孔3012，该螺纹孔3012用于直流电机301的固定。

结合图5和图7所示，加强板302呈U形结构，包括依次连接的第一板段3021、第二板段3022和第三板段3023，U型结构的加强板302开口方向朝下，第一板段3021竖向设置，且第一板段3021上开设有多个第四通孔3024，第四通孔3024与螺纹孔3012对应，通过螺栓穿过第四通孔3024及螺纹孔3012的方式，可将直流电机301与第一板段3021固定连接，第一板段3021的底部开有凹槽，该凹槽用于避开直流电机301后部的凸出位置，使直流电机301的安装稳定可靠；第二板段3022水平设置，第二板段3022的顶面可以通过焊接的方式与第二固定梁102的底面固定连接，进而将加强板302及直流电机301的位置进行固定，第二板段3022上开设有减重孔3025，用于减轻整个分箱换电机构的重量，进而减轻对汽车的荷载；第三板段3023竖向设置，第三板段3023上开设有第五通孔3026，直流电机的螺杆3011穿过第五通孔3026设置，加强板302在第二固定梁102上的连接位置需保证第五通孔3026与第一通孔1011相对应。

结合图5和图8所示，固定套303可以由圆板3031及套筒3032组成，套筒3032的一端可以通过焊接的方式固定连接在圆板3031的一侧板面中心处，圆板3031的板面中心处开设有第六通孔3033，第六通孔3033贯穿圆板3031及套筒3032；圆板3031上在第六通孔3033四周开设有多个第七通孔3034，第七通孔3034的位置与第二通孔1012相对应，通过螺栓穿过第二通孔1012及第七通孔3034的方式，可将固定套303与第一固定梁101固定连接，套筒3032穿过第一通孔1011设置，使第六通孔3033与第五通孔3026、螺杆3011相对应，套筒3032的侧壁上开设有与第六通孔3033连通的槽孔3035。

结合图5-9所示，伸缩销304为一端封闭另一端敞口设置的筒状结构，伸缩销304设置在第六通孔3033的内部，可沿着第六通孔3033滑动，伸缩销304的外壁上可通过焊接的方式连接有防转键3041，防转键3041穿过套筒上的槽孔3035，伸缩销304的内壁设有螺纹，伸缩销304敞口的一端与螺杆3011的端部螺纹连接，当螺杆3011转动时，防转键3041限制了伸缩销304的转动，使伸缩销304只能沿螺杆3011方向伸出或缩回，同时槽孔3035具有一定的长度，防转键3041在槽孔3035内来回滑动，进而对伸缩销304的伸缩行程起到限定作用。

结合图5-9所示，本实施例中，直流电机301通过加强板302与换电框架10连接，直流电机301的控制端安装在车内，通过按钮或指令可控制螺杆3011正转或反转，当螺杆3011转动时，位于螺杆3011端部的伸缩销304因防转键3041的限制变转动为直线运动，使伸缩销304可进行伸出或缩回，伸缩销304封闭端的销头可沿着第六通孔3033穿过套筒3032及圆板3031伸至圆板3031的外部，进而伸至锁止钢套203内，顶在分箱换电包20侧面，多个加解锁机构30的伸缩销304同步伸出，对分箱电池包20的位置进行锁定。

当然，在本发明的其他实施例中，加解锁机构30可以以气动推杆、液压推杆等形式对分箱电池包进行锁定，本实施例仅对一种较佳方式进行说明，并不构成对本发明的限定。

进一步的，结合图1-9，伸缩销304的头部呈锥形，锥形的伸缩销304销头在伸缩销304伸入锁止钢套203的过程中起到导向作用，同时锁止钢套203与伸缩销304的销头为间隙配合，可以对分箱电池包20各个方向上的自由度进行限定，便于将分箱电池包20锁定在换电框架10之间。

图10为图4中定位块的立体结构示意图，结合图4和图10所示，第二固定梁102的底部固定连接有定位块40，定位块40竖直方向开设有上下贯穿第九通孔401，第九通孔401与第三通孔1022相对应。定位块40可以通过焊接的方式与第二固定梁102连接，定位块40起到整个分箱换电机构安装过程的导向定位作用。在对该机构进行安装时，安装工具上的定位销穿过第九通孔401及第三通孔1022，将换电框架10伸入汽车的底盘空间与纵梁顶靠，随后通过螺栓进行安装固定。第九通孔401的下端孔径大于上端孔径，即第九通孔401的形状为圆台形，起到安装工具上定位销的导向作用，使定位销插入过程中，防止因第九通孔401过深导致定位销不好插入。

综上所述，本发明实施例的一种自动加解锁的分箱换电机构，可挂载多个分箱电池包，实现分箱换电；通过加解锁机构控制电池包的安装分离，降低换电站设备投入成本，占地面积等，便于换电推广；换电设备动力来源于整车直流电机，车端可控，通过按钮或者指令完成换电动作，方便简捷；同时针对电池热失控事件，能快速反应处理，安全性较强。该分箱换电机构结构简单，使用方便，具有很好的实用价值。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所述技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (9)

1.一种自动加解锁的分箱换电机构，其特征在于，包括：

沿第一方向依次设置的多个分箱电池包，每个所述分箱电池包的第二方向的两侧分别设置有多个锁止钢套；

两个相对设置在多个所述分箱电池包的第二方向两侧的换电框架；

多个加解锁机构，每个所述换电框架上均设置有多个所述加解锁机构，所述加解锁机构和所述锁止块对应设置，所述加解锁机构包括伸缩销，所述加解锁机构的伸缩销可伸缩的穿过对应的所述锁止钢套；

所述第一方向和第二方向垂直；

多个所述分箱电池包的第二方向的两侧还设有楔形块。

2.根据权利要求1所述的一种自动加解锁的分箱换电机构，其特征在于，每个所述分箱电池包的第二方向的两侧分别内嵌设置有多个锁止块，所述锁止块的外侧面与所述分箱电池包的侧面平齐，所述锁止块的中部开设有第八通孔，所述锁止钢套嵌设于所述第八通孔内。

3.根据权利要求1所述的一种自动加解锁的分箱换电机构，其特征在于，所述楔形块的上下端与所述分箱电池包的上下表面平齐，所述楔形块的顶部为斜面。

4.根据权利要求1所述的一种自动加解锁的分箱换电机构，其特征在于，所述换电框架包括呈L形连接的第一固定梁和第二固定梁，所述第一固定梁竖向设置，所述第一固定梁上开设有多个第一通孔，所述第一固定梁上的每个所述第一通孔的四周均开设有多个第二通孔，所述第二固定梁水平设置，所述第二固定梁上开设有多个与车身纵梁螺栓连接的安装孔，所述第二固定梁上还开设有第三通孔。

5.根据权利要求4所述的一种自动加解锁的分箱换电机构，其特征在于，所述加解锁机构还包括：

直流电机，所述直流电机上设有可操作转动的螺杆，所述直流电机上还开设有多个螺纹孔；

加强板，所述加强板包括呈U形依次连接的第一板段、第二板段和第三板段，所述第一板段上开设有多个第四通孔，螺栓穿过所述第四通孔和所述螺纹孔将所述直流电机与所述第一板段固定连接，所述第二板段的外侧面固定连接在所述第二固定梁的底面，所述第二板段上开设有减重孔，所述第三板段上开设有第五通孔，所述第五通孔与所述第一通孔对应设置；

固定套，所述固定套包括圆板和套筒，所述套筒的一端固定连接在所述圆板的一侧板面中心处，所述圆板的板面中心处开设有贯穿所述圆板和所述套筒的第六通孔，所述圆板上的所述第六通孔四周开设有多个第七通孔，螺栓穿过所述第七通孔和所述第二通孔将所述固定套与所述第一固定梁的外侧面连接，所述套筒穿过所述第一通孔设置，所述套筒的侧壁上开设有槽孔，所述槽孔与所述第六通孔连通；

所述伸缩销设置在所述第六通孔内，与所述固定套可滑动连接，所述伸缩销的外壁上设有防转键，所述防转键穿过所述槽孔设置，用于限制所述伸缩销的滑动行程和转动，所述螺杆穿过所述第五通孔延伸至所述套筒内，所述伸缩销的内壁设有螺纹，所述伸缩销套设在所述螺杆的端部，与所述螺杆可转动连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种自动加解锁的分箱换电机构，其特征在于，所述伸缩销的销头呈锥形。

7.根据权利要求6所述的一种自动加解锁的分箱换电机构，其特征在于，所述伸缩销的销头与所述锁止钢套间隙配合。

8.根据权利要求4所述的一种自动加解锁的分箱换电机构，其特征在于，所述第二固定梁的底部固定连接有定位块，所述定位块竖直方向开设有贯穿所述定位块的第九通孔，所述第九通孔与所述第三通孔对应设置。

9.根据权利要求8所述的一种自动加解锁的分箱换电机构，其特征在于，所述第九通孔的下端孔径大于上端孔径。