一种卡车换电电池包的连接及固定装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种卡车换电电池包的连接及固定装置，属于汽车换电技术领域。


背景技术：

2.目前卡车的换电蓬勃发展，卡车在行驶过程中由于路面的颠簸等原因，电池包会承受各种冲击和振动。电池包更换后如何确保电池包的固定、减震、可靠连接(尤其是电气)是一大难题。目前已有不少专利技术授权或申请中，比如【cn 110920461 a】【cn 110978982a】【cn 110466386a】等，以上专利共同特点是：
3.1.采用卡车自带的空气压缩机作为动力源；
4.2.锁紧机构固定在卡车车架上，并由卡车控制；
5.3.连接器的公、母头分别固定在车架底座和电池包框架上；
6.4.自锁靠压缩弹簧和弹簧销配合作用。
7.以上解决方案的优点是：充分利用了汽车的空气压缩机、构造简单、经济性良好。但这些方案也存在诸多缺点比如：只能将电池包固定在卡车上而无法将电池包固定在换电站内(运输时需要)；依靠空气动力无法精确控制锁销的位置且容易发生卡滞；自锁可靠性差；连接器的公、母头在车辆行走时不断承受车辆振动导致故障甚至失效；应急状态下难以手动操作锁死电池包或给电池包解锁。


技术实现要素：

8.针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种卡车换电电池包的连接及固定装置，能够很好解决换电电池包在重型卡车上安全可靠的连接固定和减震问题。
9.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
10.一种卡车换电电池包的连接及固定装置，包括电池包和车架底座；所述的电池包的底部安装有锁紧机构；所述的车架底座设置有固定电池包的中间连接架；以电池包长边方向为x轴，汽车行进方向为y轴；所述的中间连接架侧边上设置有若干组y轴向导向支架，y轴向导向支架上设置有y轴向的锁紧销孔；
11.所述的锁紧机构包括动力机构，动力机构通过一x轴向的中间传动轴与至少一组锁紧组件传动连接；所述的锁紧组件包括四边形连杆和穿过对顶角的丝杆，丝杆与中间传动轴同轴传动；丝杆与设置于四边形连杆的一组对角位置的丝杆螺母配合并控制该对角间的距离；四边形连杆的另一组对角上设置有沿y轴方向上伸缩的锁紧销；
12.动机机构带动丝杆正反转动，驱动所述的锁紧销插入和退出锁紧销孔。
13.所述的动力机构包括一与电池包输出端子电性连接的直流电机、与直流电机输出轴传动连接的减速机，以及控制电路。
14.所述的锁紧销孔具有两组；锁紧销孔内侧上部安装锁紧楔块，所述的锁紧销上侧设置有与楔块相匹配的圆锥面。
15.所述的中间连接架上设置有若干组x轴方向导向支架，每组x轴方向导向支架的顶端为相向倾斜的斜面；所述的x轴方向导向支架与电池包底部对应位置设置的y轴方向上的底梁配合，在x轴方向上限制和导向电池包；每组y轴向导向支架的端部为相向倾斜的斜面；y轴方向导向支架与电池包底部的x轴方向上的底梁配合，在y轴方向上限制和导向电池包。更为优选的是，所述的斜面表面包覆有耐磨材料。
16.所述的中间连接架上设置有若干导向销，所述导向销与设置于电池包底部的导向孔相匹配，用于定位或限位电池包与中间连接架之间的位置。所述的导向孔包括至少具有一个圆形导向孔和一个槽形导向孔。所述的圆形导向孔由外至内其径向的截面积逐渐减小。
17.所述的中间连接架通过螺栓固定于车架底座上；所述的中间连接架与车架底座之间通过若干组减震垫。减震的目的是隔离中间连接架上所有相关连接设备。减震垫设置在中间架与车架底架之间，一共四组，每组四个。
18.所述的电池包具有至少两层，上层放置电池组，下层安置有锁紧机构；所述的电池包上与锁紧销相对应的位置处设置有锁紧销套，锁紧销穿过锁紧销套进出电池包与锁紧销孔连接或脱离。还包括一电磁制动器，可在紧急状态下可先手动释放电磁制动器，然后用手动扳手手动锁紧电池包或释放电池包。
19.所述的丝杆为梯形丝杆，梯形丝杆的螺纹升角保证丝杆有自锁功能。所述的丝杆两端与安装于电池包内壁上的带座轴承配合并绕轴旋转。
20.所述的减速机为多出轴结构，低速轴通过万向联轴器、中间传动轴把动力传给梯形丝杠；高速输出轴通过万向联轴器和中间传动轴连接电磁制动器。
21.所述的中间连接架上设置有若干与电池包底部延伸出的电连接端子相匹配的电性连接器，用于汽车用电。
22.上述卡车换电电池包的连接及固定装置的运行方法，其步骤为：
23.(1)电池包从换电站转移至卡车上时，电池包通过中间连接架上的导向机构导向进入中间连接架所在的虚拟平面上；
24.(2)中间连接架上的导向销和电池包底部的导向孔对位，实现精确定位；定位后的锁紧销与锁紧销孔对位；
25.(3)直流电机正转带动减速机、万向联轴器把力矩传到梯形丝杠上，梯形丝杠的转动带动正反螺旋的丝杠螺母对向运动，通过连杆机构传力把锁紧销推进锁紧销孔内，楔块压紧牢牢固定；
26.(4)当需要把卡车上的电池包取下充电时，直流电机反转带动减速机、万向联轴器把力矩传到梯形丝杠上，梯形丝杠的转动带动正反螺旋的丝杠螺母反向运动，通过连杆机构传力把锁紧销从锁紧销孔内拔出。
27.本实用新型具有以下有益效果：
28.(1)通过合理设置梯形丝杆的螺纹升角保证丝杆有自锁功能，另外通过中间轴把减速机高速轴动力引到电池包侧面，设置电磁制动器，断电时保证电池框架一直与卡车连接支架牢牢固定。
29.(2)当出现故障时人工通过手柄搬开制动器，反转梯形丝杠可以人为把锁紧机构打开。
附图说明
30.图1为本实用新型的整体结构示意图，(图中省略了电池主体)
31.图2为图1中a部放大图；
32.图3为图2中b部放大图；
33.图4为中间连接架的结构示意图；
34.图5为中间连接架和锁紧机构的结构示意图(锁紧状态)；
35.图6为中间连接架和锁紧机构的结构示意图(打开状态)；
36.图7为沿锁紧销轴向方向的剖面结构示意图；
37.图8为电池包框架的结构示意图，(图中省略了电池主体)；
38.图9为电池包底架的俯视结构示意图；
39.图中，10、车架底座；20、中间连接架；21、x轴向导向支架；22、y轴向导向支架；23、锁紧销孔；24、减震垫；26、导向销；27、电性连接器；28、楔块；30、锁紧机构；31、直流电机；32、减速机；33、电磁制动器；34、万向联轴器；35、中间传动轴；36、丝杆；37、丝杆螺母；38、连杆；39、锁紧销；310、锁紧销套；311、带座轴承；40、电池包；41、导向孔；42、底梁。
具体实施方式
40.下面根据附图与具体实施例，进一步就本实用新型的技术方案做详细阐述。
41.如图1-图9所示的一种卡车换电电池包的连接及固定装置，包括电池包和车架底座；所述的电池包的底部安装有锁紧机构30；所述的车架底座10设置有固定电池包的中间连接架20；以电池包长边方向为x轴，汽车行进方向为y轴；所述的中间连接架20侧边上设置有若干组y轴向导向支架22，每组y轴向导向支架22的端部为相向倾斜的斜面；y轴向导向支架22上设置有y轴向的锁紧销孔23；
42.所述的锁紧机构30包括动力机构，动力机构通过一x轴向的中间传动轴35与至少一组锁紧组件传动连接；所述的锁紧组件包括四边形连杆38和穿过对顶角的丝杆36，丝杆36与中间传动轴35同轴传动；丝杆36与设置于四边形连杆38的一组对角位置的丝杆螺母37配合并控制该对角间的距离；四边形连杆38的另一组对角上设置有沿y轴方向上伸缩的锁紧销39；
43.动机机构带动丝杆36正反转动，驱动所述的锁紧销39插入和退出锁紧销孔23。
44.所述的动力机构包括一与电池包输出端子电性连接的直流电机31、与直流电机31输出轴传动连接的减速机32，以及控制电路。
45.如图7所示，所述的锁紧销孔23具有两组；锁紧销孔23内侧上部安装锁紧楔块，所述的锁紧销39上侧设置有与楔块28相匹配的圆锥面。该楔块28可压紧锁紧销39，避免电池包40移动。
46.如图4所示，所述的中间连接架20上设置有若干组x轴方向导向支架21，每组x轴方向导向支架21的顶端为相向倾斜的斜面；所述的x轴方向导向支架21与电池包40底部对应位置设置的y轴方向上的底梁配合，在x轴方向上限制和导向电池包40。每组y轴向导向支架22的端部为相向倾斜的斜面；y轴方向导向支架22与电池包40底部的x轴方向上的底梁配合，在y轴方向上限制和导向电池包40。x轴方向导向支架与y轴导向支架一起将电池包导向至安装位置。更为优选的是，所述的斜面表面包覆有耐磨材料。
47.如图4、6所示，所述的中间连接架上设置有若干导向销26，所述导向销26与设置于电池包底部的导向孔41相匹配，用于定位或限位电池包与中间连接架20之间的位置。所述的导向孔41包括至少具有一个圆形导向孔和一个槽形导向孔。所述的圆形导向孔由外至内其径向的截面积逐渐减小。
48.如图2所示，所述的中间连接架20通过螺栓固定于车架底座10上；所述的中间连接架20与车架底座10之间通过若干组减震垫24。减震的目的是隔离中间连接架上所有相关连接设备。减震垫24设置在中间架与车架底架之间，一共四组，每组四个。
49.所述的电池包具有至少两层，上层放置电池组，下层安置有锁紧机构；所述的电池包上与锁紧销39相对应的位置处设置有锁紧销套310，锁紧销39穿过锁紧销套310进出电池包与锁紧销孔23连接或脱离。还包括一电磁制动器33，其控制扳手延伸至电池包外侧。可在紧急状态下可先手动释放电磁制动器，然后用手动扳手手动锁紧电池包或释放电池包。
50.所述的丝杆36为梯形丝杆，梯形丝杆的螺纹升角保证丝杆36有自锁功能。所述的丝杆36两端与安装于电池包内壁上的带座轴承311配合并绕轴旋转。
51.所述的减速机32为多出轴结构，低速轴通过万向联轴器34、中间传动轴35把动力传给梯形丝杠；高速输出轴通过万向联轴器34和中间传动轴35连接电磁制动器。
52.所述的中间连接架20上设置有若干与电池包底部延伸出的电连接端子相匹配的电性连接器27，用于汽车用电。
53.上述卡车换电电池包的连接及固定装置的运行方法，其步骤为：
54.(1)电池包从换电站转移至卡车上时，电池包通过中间连接架上的导向机构导向进入中间连接架所在的虚拟平面上；
55.(2)中间连接架上的导向销和电池包底部的导向孔对位，实现精确定位；定位后的锁紧销与锁紧销孔对位；
56.(3)直流电机正转带动减速机、万向联轴器把力矩传到梯形丝杠上，梯形丝杠的转动带动正反螺旋的丝杠螺母对向运动，通过连杆机构传力把锁紧销推进锁紧销孔内，楔块压紧牢牢固定；
57.(4)当需要把卡车上的电池包取下充电时，直流电机反转带动减速机、万向联轴器把力矩传到梯形丝杠上，梯形丝杠的转动带动正反螺旋的丝杠螺母反向运动，通过连杆机构传力把锁紧销从锁紧销孔内拔出。
58.传动机构布置在电池箱底部，具体包括电机、减速机、万向联轴器、中间传动轴、电磁制动器、梯形丝杆、连杆、锁紧销等；其中所述的电机为不带制动器的直流伺服电机，动力来源为电池包；所述的减速机为多出轴形式，低速轴通过万向联轴器、中间传动轴把动力传给梯形丝杠，高速输出轴通过万向联轴器和中间轴连接电磁制动器；所述中间传动轴根据锁销孔的布置远近位置调制长短尺寸；所述锁销孔开在y方向导向支架上；所述电磁制动器通过中间传动轴延伸到电池包侧面，以便出现故障时利于松开手刹维护便捷；所述梯形丝杆具有自锁功能，为电池包安全可靠固定提供保障；所述锁紧销有一定锥面，与锁紧销孔形状、大小相吻合，楔块压紧固定。所述锁紧销在所述电机、减速机、梯形丝杆和连杆带动下顶推插入锁紧销孔中。整个传动机构布置紧凑，所占高度空间不足20cm，做到锁紧牢固，自锁保护，易于维护。
59.分层布置设置减震垫，具体来说在卡车连接支架与电池包框架之间设置中间连接
架，所述中间连接架通过减震垫与卡车的车架底座连接做到整体减震，所述中间连接架布置有锁紧销孔，整体加工保证两对锁紧销孔同轴度要求。
60.电池包从换电站转移到卡车锁紧固定时，电池包通过锁紧主体上部导向进入中间架台面上，直流电机正转带动减速机、万向联轴器把力矩传到梯形丝杠上，梯形丝杠的转动带动正反螺旋的丝杠螺母对向运动，通过连杆机构传力把锁紧销推进锁紧销孔内，楔块压紧牢牢固定。
61.当需要把卡车上的电池包取下充电时，直流电机反转带动减速机、万向联轴器把力矩传到梯形丝杠上，梯形丝杠的转动带动正反螺旋的丝杠螺母反向运动，通过连杆机构传力把锁紧销从锁紧销孔内拔出。
62.通过合理设置梯形丝杆的螺纹升角保证丝杆有自锁功能，另外通过中间轴把减速机高速轴动力引到电池包侧面，设置电磁制动器，断电时保证电池框架一直与卡车连接支架牢牢固定。当出现故障时人工通过手柄搬开制动器，反转梯形丝杠可以人为把锁紧机构打开。
63.以上所述仅为本实用新型的一种实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有更多的更改和变化。凡在本实用新型的构思之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内之内。