一种动力电池快换机构的制作方法

一种动力电池快换机构
【技术领域】
1.实用新型涉及电动汽车领域，具体涉及一种动力电池快换机构。


背景技术：

2.汽车是人们生活中常用的代步工具，传统汽车是以汽油或柴油做为动力源，强劲持久，但会有大量的尾气排出，造成严重污染，随着人们对环境问题的重视，为汽车寻找绿色环保的动力系统成为汽车研究领域最受关注的问题，以车载电源为动力、用电机驱动车轮行驶的电动汽车由于对环境影响小而备受青睐，随着新能源电动汽车的市场普及和生产规模的增加，对电动汽车的质量要求和性能要求越来越高，主要集中在速度和续航能力，电动汽车的续航能力由电力电池决定的，传统是将动力电池用螺栓等固定在电动汽车的底盘上，在电池损坏或续航不足时进行更换时，需要将固定螺栓全部拆除后才能实现电池的更换，拆装过程繁琐，更换难度大，需要时间长，更换效率低，导致电动汽车的使用不方便，因此设计开发汽车动力电池的快换装置，就显得十分的必要。
3.在申请号为201810908182.0的发明专利中公布了一种汽车电池包的快拆装置，包括下框架和与整车底板连接的上框架，所述下框架内设有可供电池包放置的放置腔，所述下框架上设有固定杆和移动轴套，所述上框架上设有能将电池包限位在放置腔内的限位杆，所述移动轴套套设在固定杆上且能在固定杆上滑动并定位，所述移动轴套的一端与上框架固连，所述固定杆的一端与下框架连接，通过向下移动轴套，带动下框架相对上框架向下移动，再配合限位杆的移动，从而更换电池包，本发明中通过移动轴套和固定杆之间的相对位置，实现了上框架的纵向位移，并实现了对电池包的快速拆卸，方便了工作人员的装卸工作，但是本发明中的快拆装置包括上下框架，结构复杂，部件较多，增加了整个电动汽车的重量，更换安装电池包过程中需要反复升降，过程仍然较为繁琐，且电池包和下框架的重量较大，升降过程需要提供较大动力才能完成，消耗更多能源，且频繁升降或长时间放置在电动汽车底部仅靠固定杆和移动轴套拉住，固定杆和移动轴套配合强度有限，容易损坏卡死，不仅无法完成电池包的快速更换，还需换掉整个快拆装置，严重影响更换效率，同时增加生产和维修的成本。
4.为了克服上述发明专利存在的不足，我公司开发并使用了一种汽车动力电池的快换机构，


技术实现要素：

5.实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，提供一种质量较轻、结构简单、操作方便的动力电池快换机构。
6.解决上述技术问题，实用新型采用如下技术方案：
7.一种动力电池快换机构，包括电池安装框架，所述电池安装框架内设有放置电池的放置腔，所述放置腔的内侧上方设有与汽车底板连接并卡住动力电池内侧的限位固定架，所述放置腔的外侧设有将电池限定在放置腔内的限位管，所述电池安装框架的前端设
有带动限位管升降转动的驱动传动组件，所述电池安装框架的后端设有辅助限位管升降转动的从动转动组件。
8.采用实用新型的有益效果：
9.1、当需要对电池进行更换时，先将旧电池进行拆卸，启动驱动传动组件驱动限位管转动升起，对电池外侧的限定解除，用手拉出动力电池即可，需要安装新的电池时，将新的电池推入电池安装框架后，启动驱动传动组件反向驱动限位管转动降落至最低点，卡住电池外侧实现对电池的限位，相较于现有技术一种汽车电池包的快拆装置，不用驱动电池安装框架升降，不用改变电池安装框架的位置，只需转动限位管即可完成电池更换，降低能源消耗，操作方便，提高了更换效率。
10.2、相较于现有技术，本方案中的快换机构结构更简单，限位固定架只设在放置腔的内侧上方，体积减小，减轻了整个快换机构的质量，从而减轻了整车重力，降低能耗，同时有利于电池散热。
11.3、本方案中的限位固定架既能够很好地实现将电池安装框架整体牢牢的固定在汽车底板上，又能卡住电池内侧，使电池长时间安装在汽车底部时，也不会因为汽车的颠簸而上下摆动或脱落，增加了电池的稳定性，也防止电池撞击汽车底板。
12.4、在限位管的前端和后端设有转动组件，保证限位管的转动更加顺滑，防止两端转动不同步，发生扭转变形，提高了快换机构的稳定性，增长了限位管的使用寿命。
13.作为优选，所述驱动传动组件包括推杆电机和与推杆电机的推杆连接的传动杆，所述传动杆远离推杆电机的一端与前翻转铰链铰接，所述前翻转铰链上固定设有与前翻转铰链垂直的前旋转轴，所述前旋转轴远离前翻转铰链的一端设有第一齿轮，所述限位管的前端设有与第一齿轮啮合的第一齿扇。
14.使用推杆电机作为驱动器，更换电池时，启动推杆电机，使推杆电机转动，推杆伸缩推拉传动杆，使前翻转铰链转动带动前旋转轴上的第一齿轮转动，带动与第一齿轮啮合的第一齿扇转动，从而带动限位管转动升降，结构简单，易于操作。
15.作为优选，所述电池安装框架前端设有前安装架，所述前旋转轴远离前翻转铰链的一端连接在前安装架上，并相对前安装架转动，所述前安装架上设有第一销轴，第一销轴上设有第一轴套，所述第一轴套通过前固定连接板与限位管前端连接，所述第一齿扇固定连接在第一轴套上。
16.通过前安装架，对驱动传动组件具有更好的稳固支撑的作用，同时采用上述结构，使第一齿轮和第一齿扇能够更好的配合转动。
17.作为优选，所述从动转动组件设在安装框架后侧，所述从动转动组件包括后翻转铰链，所述后翻转铰链上固定设有与后翻转铰链垂直的后旋转轴，所述后旋转轴远离后翻转铰链的一端设有第二齿轮，所述电池安装框架后端设有后安装架，所述后旋转轴远离后翻转铰链的一端连接在后安装架上，并相对后安装架转动，所述后安装架上设有第二销轴，第二销轴上设有第二轴套，所述第二轴套通过后固定连接板与限位管后端连接，所述第二齿扇固定连接在第二轴套上。
18.采用上述结构，固定在汽车底板上时，限位管对电池外侧进行限位作用，需要拆装时，限位管又起到传动的作用，前翻转铰链将扭转力矩传导至限位管，在后侧使用与前端相同的齿轮组，保证了前、后端的同步转动，同时限位管刚度较大，使扭转力矩更好地传导至
后翻转铰链，使限位管的升降更到位，更快更快速，减小扭矩传导至后端产生的变形量，延长了电池快换机构的使用寿命，第二齿轮和第二齿扇的配合，力学稳定性更好。
19.作为优选，所述从动转动组件设在安装框架后侧，所述从动转动组件包括后翻转铰链，所述后翻转铰链上固定设有与后翻转铰链垂直的后旋转轴，所述限位管的后端设有后固定连接板，所述后旋转轴穿过后固定连接板并在后固定连接板内转动，所述后旋转轴上套有扭簧，所述扭簧的一端固定在后旋转轴靠近后翻转铰链的一端，所述扭簧的另一端固定在后固定连接板上。
20.限位管的后端设置扭簧，对限位管的从动转动具有缓冲作用，降低限位管两端的扭力差，减小扭矩传导至后端产生的变形量，扭簧结构更简单，成本更低。
21.作为优选，所述放置腔为两个对称设置的放置腔，两个放置腔之间设有联动杆，所述推杆电机的推杆上设有主动板，所述传动杆铰接在主动板上，所述联动杆的前端穿过电池安装框架的前壁与主动板垂直连接，所述联动杆的后端与穿出电池安装框架的后壁连接有从动板，所述从动板上铰接有从动杆，所述从动杆远离从动板的一端与后翻转铰链铰接。
22.利用推杆电机带动主动板的移动，带动传动杆移动，同时带动位于旋转中心的联动杆旋转，从而带动传动杆移动，通过传动杆移动再带动后翻转铰链的转动，再通过齿轮组或扭簧的作用带动限位管后端的升降，通过联动杆的传动，使限位管的前、后两端同时受到主动扭力作用，同步作用，升降更容易，且不易发生变形。
23.作为优选，所述限位管上设有翻板，所述翻板随着限位管的升起转动而升起打开，翻板随着限位管的降落转动而降落关闭。
24.翻板对电池的阻挡面积更大，起到进一步的限位阻挡作用，防止电池在正常使用过程中，从限位管下滑落。
25.作为优选，所述限位固定架包括连接电池安装框架前、后端的纵向连接管，所述纵向连接管与放置腔的内侧壁之间设有两条及以上横向连接管。
26.采用上述设置使电池和电池安装框架的重力通过限位固定架与电池安装框架前、后端的连接点传给纵向连接管并在纵向连接管上分散，再通过纵向连接管与横向连接管的连接点分散给横向连接管，使整个限位固定架受力更加均匀，有利于应力分散，防止应力集中，承重效果更好，同时镂空结构有利于电池的散热。
27.实用新型的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
【附图说明】
28.下面结合附图对实用新型做进一步的说明：
29.图1为实用新型实施例一去除电池安装框架前、后壁的立体结构示意图。
30.图2为实用新型实施例一去除电池安装框架前、后壁的另一视角立体结构示意图。
31.图3为图2中a处放大图。
32.图4为图2中b处放大图。
33.图5为实用新型实施例二从动转动组件局部示意图。
34.图6为实用新型实施例三立体结构示意图。
35.图7为实用新型实施例三另一视角的立体结构示意图。
【具体实施方式】
36.下面结合实用新型实施例的附图对实用新型实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于实用新型的保护范围。
37.在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系的，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，因此不能理解为对实用新型的限制。
38.实施例一：
39.如图1至图4所示，一种动力电池快换机构，包括电池安装框架1，电池安装框架1内设有放置电池的放置腔2，放置腔2的内侧上方设有与汽车底板连接并卡住动力电池内侧的限位固定架3，放置腔2的外侧设有将电池限定在放置腔2内的限位管4，电池安装框架1的前端设有带动限位管4升降转动的驱动传动组件5，电池安装框架1的后端设有辅助限位管4升降转动的从动转动组件6。
40.本实施例中动力电池快换机构的工作原理是：当需要对电池进行更换时，先将旧电池进行拆卸，启动驱动传动组件5驱动限位管4转动升起，对电池外侧的限定解除，用手拉出动力电池即可，需要安装新的电池时，将新的电池推入电池安装框架1后，启动驱动传动组件5反向驱动限位管4转动降落至最低点，卡住电池外侧实现对电池的限位。该电池快换机构不用改变电池安装框架1的位置，只需转动限位管4即可完成电池更换，降低能源消耗，操作方便，提高了更换效率。在限位管4的前端和后端均设有转动组件，保证限位管4的转动更加顺滑，使两端转动保持同步，防止发生扭转变形；限位固定架3结构更简单，限位固定架3只设在放置腔2的内侧上方，体积减小，减轻了整个快换机构的质量，既能够很好地实现将电池安装框架1整体牢牢的固定在汽车底板上，又能卡住电池内侧，使电池长时间安装在汽车底部时，也不会因为汽车的颠簸而上下摆动或脱落，增加了电池的稳定性，也防止电池撞击汽车底板。
41.限位固定架3起到连接作用的同时，还需要承受电池的重量，为了防止应力集中，如图1所示，限位固定架3包括连接电池安装框架1前、后端的纵向连接管31，纵向连接管31与放置腔2的内侧壁之间设有两条及以上横向连接管32，电池和电池安装框架1的重力通过限位固定架3与电池安装框架1前、后端的连接点传给纵向连接管31并在纵向连接管31上分散，再通过纵向连接管31与横向连接管32的连接点分散给横向连接管32，使整个限位固定架3受力更加均匀，有利于应力分散，承重效果更好，同时镂空结构有利于电池的散热。
42.如图2和图3所示，本实施例中驱动传动组件5包括推杆电机51和与推杆电机51的推杆连接的传动杆52，传动杆52远离推杆电机51的一端与前翻转铰链53铰接，前翻转铰链53上固定设有与前翻转铰链53垂直的前旋转轴54，前旋转轴54远离前翻转铰链53的一端设有第一齿轮55，限位管4的前端设有与第一齿轮55啮合的第一齿扇41，为了对驱动传动组件5具有更好的稳固支撑的作用，电池安装框架1前端设有前安装架7，前旋转轴54远离前翻转铰链53的一端连接在前安装架7上，并相对前安装架7转动，前安装架7上设有第一销轴8，第一销轴8上设有第一轴套9，第一轴套9通过前固定连接板42与限位管4前端连接，第一齿扇41固定连接在第一轴套9上，采用上述结构使第一齿轮55和第一齿扇41能够更好的配合转动。
43.更换电池时，启动推杆电机51，使推杆电机51转动，推杆伸缩推拉传动杆52，使前翻转铰链53转动带动前旋转轴54上的第一齿轮55转动，带动与第一齿轮55啮合的第一齿扇41转动，从而带动限位管4转动升降，结构简单，易于操作。
44.如图2和4所示，从动转动组件6设在安装框架后侧，从动转动组件6包括后翻转铰链61，后翻转铰链61上固定设有与后翻转铰链61垂直的后旋转轴62，后旋转轴62远离后翻转铰链61的一端设有第二齿轮63，电池安装框架1后端设有后安装架10，后旋转轴62远离后翻转铰链61的一端连接在后安装架10上，并相对后安装架10转动，后安装架10上设有第二销轴8a，第二销轴8a上设有第二轴套9a，第二轴套9a通过后固定连接板44与限位管4后端连接，第二齿扇43固定连接在第二轴套9a上。
45.固定在汽车底板上时，限位管4对电池外侧进行限位作用，需要拆装时，限位管4又起到传动的作用，前翻转铰链53将扭转力矩传导至限位管4，在后侧使用与前端相同的齿轮组，保证了前、后端的同步转动，同时限位管4刚度较大，使扭转力矩更好地传导至后翻转铰链61，使限位管4的升降更到位，更快更快速，减小扭矩传导至后端产生的变形量，延长了电池快换机构的使用寿命，第二齿轮63和第二齿扇43的配合，力学稳定性更好。
46.需要说明的是，在其他实施方式中，齿轮组件并不局限于齿轮和齿扇的配合方式，还可以是齿轮和齿轮配合等等，只要是能够实现齿轮啮合传动，均落入实用新型的保护范围内。
47.为了增大对电池的阻挡面积，限位管4上设有翻板11，翻板11随着限位管4的升起转动而升起打开，翻板11随着限位管4的降落转动而降落关闭，翻板11起到进一步的限位阻挡作用，防止电池在正常使用过程中，从限位管4下滑落。
48.实施例二
49.如图5所示，本实施例与实施例一的区别在于，从动转动组件6包括后翻转铰链61，后翻转铰链61上固定设有与后翻转铰链61垂直的后旋转轴62，限位管4的后端设有后固定连接板44，后旋转轴62穿过后固定连接板44并在后固定连接板44内转动，后旋转轴62上套有扭簧12，扭簧12的一端固定在后旋转轴62靠近后翻转铰链61的一端，扭簧12的另一端固定在后固定连接板44上。
50.本实施例从动转动组件6中使用扭簧12代替齿轮组件，扭簧12结构更简单，成本更低，扭簧12对限位管4的从动转动具有缓冲作用，降低限位管4两端的扭力差，减小扭矩传导至后端产生的变形量。
51.实施例三
52.如图6和图7所示，本实施例与实施例一和实施例二的区别在于，所述放置腔2为两个对称设置的放置腔2，两个放置腔2之间设有联动杆13，推杆电机51的推杆上设有主动板14，传动杆52铰接在主动板14上，联动杆13的前端穿过电池安装框架1的前壁与主动板14垂直连接，联动杆13的后端与穿出电池安装框架1的后壁连接有从动板15，从动板15上铰接有从动杆16，从动杆16远离从动板15的一端与后翻转铰链61铰接。
53.上述结构的工作原理是：利用推杆电机51带动主动板14的移动，带动传动杆52移动，同时带动位于旋转中心的联动杆13旋转，从而带动传动杆52移动，通过传动杆52移动再带动后翻转铰链61的转动，再通过齿轮组或扭簧12的作用带动限位管4后端的升降。通过联动杆13的传动，使限位管4的前、后两端同时受到主动扭力作用，同步作用，升降更容易，且
不易发生变形。
54.以上所述，仅为实用新型的具体实施方式，但实用新型的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白实用新型包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。