电池框升降系统及升降方法与流程

本发明涉及一种新能源电动汽车，尤其是涉及一种新能源电动汽车上的电池框升降系统。

背景技术：

随着国家对新能源电动汽车的重视以及扶持，新能源汽车行业也迎来了蓬勃的发展。然而新能源汽车在其跟随配套服务上却存在着不足不够便捷的情况，对于传统燃油汽车来说有着其本身足够便捷的人工加油及自助加油服务；虽然也有较多的新能源快速充电站配套服务，然而现有新能源电动汽车所配置的快速充电站充电桩数量还是不够充分，并且使用者每次给电动汽车电池充电仍需耗费较长时间，不能更好适应现代社会的高速工作生活节奏；并且能够与新能源电动汽车相匹配的快捷换电池服务则是更少，在出现电池故障问题时，需要耗费更长时间进行电池更换维持操作，直接影响人们的正常行程安排。虽然很多厂商也有研发换电池方案，但现有换电池方案更多的采用为单块底盘式换电，属于整个电池包更换模式，也即类似手机电板的拆卸模式，所需要的更换电池操作时间长，人力成本高，且更换操作不够稳定灵活容易造成卡滞，容易给后续的电池再次维护更换造成不便影响。

技术实现要素：

本发明为解决现有新能源电动汽车的电池更换存在着升降更换操作不够稳定灵活容易造成卡滞等故障，容易给后续的电池再次维护更换操作造成不便等现状而提供的一种升降操作更加快捷稳定灵活，不易造成卡滞等故障，为后续的电池再次更换维持提供更好安全保证的电池框升降系统及升降方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为：一种电池框升降系统，包括电池框，电池框与车身平台间设有至少两个升降驱动机构，所述升降驱动机构均包括电机，电机启动以控制电池框在车身平台下侧上升或下降，所述电池框前侧和后侧均设有至少一个所述升降驱动机构，所述电机与电池框或车身平台固定，所述电机内设有霍尔传感器，所述电机外设有行程开关。

多个升降驱动机构在电池框不同部位进协调同步升降驱动电池框，升降操作更加快捷稳定灵活，不易造成卡滞等故障，为后续的电池再次更换维持提供更好安全保证。通过设置霍尔传感器便于得到电机输出轴转动圈数，以得到电池框升降行程的大小；通过设置行程开关以判断电池框是否升降到位。行程开关的作用是上位移限制防止电池框被电机驱动以与车身平台接触，以避免电池框被顶变形，还用于每次升降后校准避免累计行程误差，提高升降到位后控制电机停止运行的可靠有效性。电机出轴每转动一圈输出2个脉冲信号，控制器通过脉冲信号离开计算电机上下位移行程。

作为优选，所述的升降驱动机构还包括设置于电机上的减速箱，所述减速箱内设有与电机出轴联动的蜗轮、与蜗轮配合的蜗杆，所述蜗杆竖向设置，所述蜗杆一端与电池框和车身平台两者中的一个固定，所述电机与电池框和车身平台两者中的另一个固定，所述电机启动以使电机沿蜗杆上下移动。提高同步升降驱动整体平衡稳定性，提高电池更换维护操作稳定性。公知的，可以使蜗杆另一端与电池框和车身平台两者中的另一个配合有导向结构，以保持蜗杆的竖向设置以避免蜗杆晃动。

作为优选，所述的升降驱动机构为电动推杆，电动推杆的一端与电池框固定，电动推杆的另一端与车身平台固定，电机启动以使电动推杆伸缩以实现电池框的上下移动。升降驱动机构更加简单便捷有效，提高同步升降驱动整体平衡稳定性，提高电池更换维护操作稳定性。更易维护，易维修。

作为优选，若干升降驱动机构分别分布于电池框前后两端和/或中间位置处。提高同步升降驱动整体平衡稳定性，提高电池更换维护操作稳定性。

本发明的另一个发明目的在于提供一种电池框升降系统的升降方法，其特征在于：包括如下升降步骤

5-1判断是否检测到仪表盘按键信号，若有按键信号则进入下一执行步骤，若没有按键信号则返回继续判断是否检测到仪表盘按键信号的判断等待；

5-2有按键信号时，控制器换醒；

5-3判断电池框状态，分别对电池框处于预上升状态和处于预下降状态进行处理；

5-4在上述5-3步骤中，若是判断处于升到位状态，驱动权利要求1～4之一的升降驱动机构控制电池框上升；

5-5检测权利要求1～4之一的升降驱动机构发送的pmm信号；

5-6判断最大行程差值是否满足设定值，若满足设定值，控制运动速度最快的电机停机1～3s，若不满足设定行程差值，则进入下一执行步骤；

5-7判断是否检测到位信号，如果没有检测到位信号，则返回到至上述5-6步骤，如果有检测到位信号了，则进入下一执行步骤；

5-8控制电机停机；

5-9在上述5-3步骤中，若是判断处于降到位状态，驱动升降驱动机构控制电池框下降；

5-10检测升降驱动机构发送的pmm信号；

5-11判断最大下降程差值是否满足设定值，若满足设定值，控制运动速度最快的电机停机1～3s，若不满足设定行程差值，则进入下一执行步骤；

5-12判断是否检测到位信号，如果没有检测到位信号，则返回到至上述5-6步骤，如果有检测到位信号了，则进入下一执行步骤；

5-13控制电机停机。

上述第5-4步骤～第5-8步骤或第5-9步骤～第5-13步骤的启动，以第5-3步骤的判断状态而启动。

作为优选，所述的设定行程差值为≥20mm。提高行程差判断可靠有效性，提高对最快运动速度的电机控制可靠有效性，便于更好维持整体同步升降驱动稳定可靠性。

作为优选，在执行上述升降步骤之外时间状态下，执行电池框出现异常升降报警步骤，所述异常升降报警步骤包括如下步骤

7-1判断是否检测到on档信号，若没有行车on档信号则返回继续判断是否检测到on档信号的判断等待，若有行车on档信号则进入下一执行步骤；

7-2有行车on档信号时，控制器换醒；

7-3判断是否有故障；若没有故障则返回继续判断是否有故障的故障判断，若有故障则进入下一执行步骤；

7-4根据判断得到有故障时，将故障上报整车。

提高行车过程中出现的异常升降故障检测控制上报，提高行车安全可靠性，避免行车安全隐患问题发现。

作为优选，所述的升降步骤中使用的控制程序包括如下上升程序流程和下降程序流程

其中上升程序流程包括

a1.判断是否检测到有钥匙off信号，若没有钥匙off信号则返回继续判断是否检测到钥匙off信号的判断等待，若有钥匙off则进入下一执行步骤；

a2.判断是否检测到按键信号，若没有按键信号则返回继续执行判断是否检测到按键信号，若有检测到按键信号则进入下一执行步骤；

a3.控制权利要求1～4所述之一的所有电机上升保证电机脉冲圈数nmax-nmin≤设定值a；

a4.判断是否检测到到位信号，若没有到位信号则返回继续执行判断是否检测到位信号，若有检测到位信号则进入下一执行步骤；

a5.在检测到到位信号的情况下，电机停止；

a6.判断是否检测到所有电机到位信号，若没有到位信号则返回继续执行判断是否检测到所有电机到位信号，若有检测到所有电机到位信号则进入下一执行步骤；

a7.执行控制电机预降；

a8.判断是否未检测到到位信号，若没有未检测到到位信号则返回继续执行判断是否未检测到位信号，若有是未检测到位信号则进入下一执行步骤；

a9.在是未检测到到位信号的情况下，电机停止；

a10.所有到位信号全部检测不到后达到升完成状态；

其中下降程序流程包括

b1.判断是否检测到有钥匙off信号，若没有钥匙off信号则返回继续判断是否检测到钥匙off信号的判断等待，若有钥匙off则进入下一执行步骤；

b2.判断是否检测到按键信号，若没有按键信号则返回继续执行判断是否检测到按键信号，若有检测到按键信号则进入下一执行步骤；

b3.控制电机预升；

b4.判断是否检测到到位信号，若没有到位信号则返回继续执行判断是否检测到位信号，若有检测到位信号则进入下一执行步骤；

b5.在检测到到位信号的情况下，电机停止；

b6.判断是否检测到所有电机到位信号，若没有所有到位信号则返回继续执行判断是否检测到所有电机到位信号，若有检测到所有电机到位信号则进入下一执行步骤；

b7.控制所有电机下降保证电机脉冲圈数nmax-nmin≤设定值a；

b8.判断是否电机脉冲圈数≥设定值b，若电机脉冲圈数没有≥设定值b则返回继续执行判断是否电机脉冲圈数≥设定值b，若电机脉冲圈数≥设定值b则进入下一执行步骤；

b9.在电机脉冲圈数≥设定值b情况下，电机停止；

b10.所有电机脉冲圈数均≥设定值b达到升完成状态；

上述上升程序流程和下降程序流程中，通过权利要求1～4所述之一的霍尔传感器来检测电机输出轴转动圈数。

提高利用霍尔传感器对电机输出轴转动圈数检测在升降步骤中使用的控制程序应用可靠有效性，通过控制升降精度和同步性，提高电池框整体升降运行稳定可靠性，为后续的电池再次更换维持提供更好安全保证。

本发明的有益效果是：多个升降驱动机构在电池框不同部位进协调同步升降驱动电池框，升降操作更加快捷稳定灵活，不易造成卡滞等故障，为后续的电池再次更换维持提供更好安全保证。可根据实际情况选择不同的升降驱动机构组合方式，同步升降驱动控制更加便捷灵活有效，更利于提高电池更换便捷有效性。使一般电动车升降快换电池方案中，驱动力为电动控制，便于生产，后期维护。电池升降由电动推杆控制，装配售后简单，易维护，易维修。全自动更换电池速度明显提高，快速实现电动汽车动力电池的更换，不存在电池长时间充电带来的不便，搭建的是快换电池方案的平台，可以适用于各种类型车型；方便维护，使用电动推杆便于量产与后期维护。使用升降驱动机构构，通过检测pwm脉冲和到位信号来控制电机同步运动到限位位置；便于快速、高效地更换新能源汽车的电池，便于增加新能源汽车续驶里程，加快推进新能源汽车进程。行车更加安全可靠有效。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

图1是本发明电池框升降系统的结构示意图。

图2是本发明电池框升降系统的侧视结构示意图。

图3是图2的俯视结构示意图。

图4是本发明电池框升降系统的另一种结构示意图。

图5是本发明电池框升降系统的升降方法程示意图。

图6是本发明电池框升降系统的升降方法在行车状态下的流程示意图。

图7是本发明电池框升降系统的升降方法中使用的上升程序流程示意图。

图8是本发明电池框升降系统的升降方法中使用的下降程序流程示意图。

具体实施方式

实施例1：

图1、图2、图3所示的实施例中，一种电池框升降系统，包括电池框10，电池框与车身平台间设有至少两个升降驱动机构，所述升降驱动机构均包括电机，电机启动以控制电池框在车身平台下侧上升或下降，所述电池框前侧和后侧均设有至少一个所述升降驱动机构，所述电机与电池框或车身平台固定。降驱动机构还包括设置于电机上的减速箱，所述减速箱内设有与电机出轴联动的蜗轮、与蜗轮配合的蜗杆，所述蜗杆竖向设置，所述蜗杆一端与电池框和车身平台两者中的一个固定，所述电机与电池框和车身平台两者中的另一个固定，所述电机启动以使电机沿蜗杆上下移动。电机内部安装有霍尔传感器。进一步的电池框包括四个从侧边13进出电池的电池单框体11、设于电池框上的多个升降驱动机构，多个升降驱动机构分别分布安装于电池框10的前后两端14和/或中间位置12处，多个升降驱动机构采用电动推杆30和/或带蜗轮蜗杆减速箱的蜗轮蜗杆20；电动推杆和/或蜗轮蜗杆减速箱底端与新能源电动汽车车身平台连接固定，电动推杆顶端和/或蜗轮蜗杆顶端与电池框10连接固定。

电池框两端头14外侧分别安装设置两个带蜗轮蜗杆减速箱的蜗轮蜗杆，其中一端头的两个涡轮蜗杆20分别安装在端头两端角位置处，另外一端头的两个涡轮蜗杆分别安装在电池框端头的三分之一等分位置处；在四个电池单框体11之间的电池框中间12安装有一个带减速箱减速电机的蜗轮蜗杆20。蜗轮蜗杆减速箱包括减速箱体23和电机21，减速箱体上设电机和齿轮箱体，减速电机连接固定在减速箱体上，减速电机输出轴通过齿轮箱23与涡轮蜗杆20相啮合传动。电机外设有用于检测电机或电池框上下位置的行程开关，电池框10上安装行程开关22，行程开关安装在减速箱体外边侧处。用来判定电池框处于上升到位状态还是下降到位状态。

实施例2：

图4所示的实施例中，多个升降驱动机构采用电动推杆30；电动推杆30由驱动电动推杆的电机驱动控制，电机启动以使电动推杆伸缩以实现电池框的上下移动；电动推杆与新能源电动汽车车身平台连接固定，电动推杆顶端和/或蜗轮蜗杆顶端与电池框10连接固定。电池框两端头外侧分别设置一个电动推杆，两个电动推杆分别设于电池框端头的中间位置处；在四个电池单框体之间的电池框中间设有一个电动推杆。其他同实施例1相同。

实施例3：

图5、图6、图7、图8所示的实施例中，一种电池框升降系统的升降方法，包括如下升降步骤：

7-1判断是否检测到仪表盘按键信号40，若有按键信号则进入下一执行步骤，若没有按键信号则返回继续判断是否检测到仪表盘按键信号的判断等待；

7-2有按键信号时，控制器换醒41；

7-3判断电池框状态，分别对电池框处于预上升状态50和处于预下降状态60进行处理；

7-4在上述6-3步骤中，若是判断处于预上升状态，驱动权利要求1～5之一的升降驱动机构控制电池框上升51；

7-5检测升降驱动机构发送的pmm信号52；

7-6判断最大行程差值≥20mm53是否满足设定值，若满足设定值，控制运动速度最快的电机停机1s54，控制运动速度最快的电机停机1～3s，更进一步的，控制运动速度最快的电机停机1～3s，若不满足设定行程差值，则进入下一执行步骤；

7-7判断是否检测到位信号55，如果没有检测到位信号，则返回到至上述7-6步骤，如果有检测到位信号了，则进入下一执行步骤；

7-8控制电机停机56；

7-9在上述6-3步骤中，若是判断处于预下降状态60，驱动升降驱动机构控制电池框下降61；

7-10检测升降驱动机构发送的pmm信号62；

7-11判断最大下降程差值≥20mm63是否满足设定值，若满足设定值，控制运动速度最快的电机停机1s64，当然也可以是控制运动速度最快的电机停机1～3s，若不满足设定行程差值，则进入下一执行步骤；

7-12判断是否检测到位信号65，如果没有检测到位信号，则返回到至上述7-6步骤，如果有检测到位信号了，则进入下一执行步骤；

7-13控制电机停机66。

上述第7-4步骤～第7-8步骤或第7-9步骤～第7-13步骤的启动，以第7-3步骤的判断状态而启动。

在执行上述升降步骤之外时间状态下，执行电池框出现异常升降报警步骤，所述异常升降报警步骤包括如下步骤

9-1判断是否检测到on档信号70，若没有行车on档信号则返回继续判断是否检测到on档信号的判断等待，若有行车on档信号则进入下一执行步骤；

9-2有行车on档信号时，控制器换醒71；

9-3判断是否有故障72；若没有故障则返回继续判断是否有故障的故障判断，若有故障则进入下一执行步骤；

9-4根据判断得到有故障时，将故障上报整车73。

升降步骤中使用的控制程序包括如下上升程序流程和下降程序流程

其中上升程序流程包括

a1.判断是否检测到有钥匙off信号，若没有钥匙off信号则返回继续判断是否检测到钥匙off信号的判断等待，若有钥匙off则进入下一执行步骤；

a2.判断是否检测到按键信号，若没有按键信号则返回继续执行判断是否检测到按键信号，若有检测到按键信号则进入下一执行步骤；

a3.控制权利要求1～6所述之一的5个电机上升保证电机脉冲圈数nmax-nmin≤设定值a；其中设定值a为1500；

a4.判断是否检测到到位信号，若没有到位信号则返回继续执行判断是否检测到位信号，若有检测到位信号则进入下一执行步骤；

a5.在检测到到位信号的情况下，电机停止；

a6.判断是否检测到5个电机到位信号，若没有到位信号则返回继续执行判断是否检测到5个电机到位信号，若有检测到5个电机到位信号则进入下一执行步骤；

a7.执行控制电机预降；

a8.判断是否未检测到到位信号，若没有未检测到到位信号则返回继续执行判断是否未检测到位信号，若有是未检测到位信号则进入下一执行步骤；

a9.在是未检测到到位信号的情况下，电机停止；

a10.5个到位信号全部检测不到后达到升完成状态；

其中下降程序流程包括

b1.判断是否检测到有钥匙off信号，若没有钥匙off信号则返回继续判断是否检测到钥匙off信号的判断等待，若有钥匙off则进入下一执行步骤；

b2.判断是否检测到按键信号，若没有按键信号则返回继续执行判断是否检测到按键信号，若有检测到按键信号则进入下一执行步骤；

b3.控制电机预升；

b4.判断是否检测到到位信号，若没有到位信号则返回继续执行判断是否检测到位信号，若有检测到位信号则进入下一执行步骤；

b5.在检测到到位信号的情况下，电机停止；

b6.判断是否检测到5个电机到位信号，若没有5个到位信号则返回继续执行判断是否检测到5个电机到位信号，若有检测到5个电机到位信号则进入下一执行步骤；

b7.控制5个电机下降保证电机脉冲圈数nmax-nmin≤设定值a；

b8.判断是否电机脉冲圈数≥设定值b，设定值b为47000，若电机脉冲圈数没有≥设定值b则返回继续执行判断是否电机脉冲圈数≥设定值b，若电机脉冲圈数≥设定值b则进入下一执行步骤；

b9.在电机脉冲圈数≥设定值b情况下，电机停止；

b10.5个电机脉冲圈数均≥设定值b达到升完成状态；

上述上升程序流程和下降程序流程中，通过霍尔传感器来检测电机输出轴转动圈数。

在本发明位置关系描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系的为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者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发明的限制。

以上内容和结构描述了本发明产品的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解。上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本发明范围之内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。