一种锂电池保护装置及方法与流程

1.本发明涉及锂电池保护技术领域，具体为一种锂电池保护装置及方法。


背景技术：

2.随着全球一次能源日益枯竭，温室气体排放量急剧增多，发展可再生能源产业已成为国际上面对能源和环境危机、培育新经济增长点的必然选择，电池作为可再生能源与新能源的重要组成部分，将发挥至关重要的角色，锂离子电池具有电压高，比能量大，循环寿命好，自放电小等优点，是目前可商业化生产最先进的一代电池，也是当今各国首选配合新能源发展的电池。
3.在一些高档的景区内会配备观光车，观光车一般会使用锂电池作为蓄能的电池使用，传统的锂电池安装是在车架与锂电池之间增加缓冲棉或者橡胶垫对锂电池进行加固，而观光车相比社会车辆启停的频率更高，每次启动或者停止均会导致锂电池受惯性挤压缓冲件，引起橡胶物理化学性质和机械性能的逐步变坏，最后丧失缓冲的作用且自身会被锂电池挤压变薄，导致锂电池与车架之间产生一部分间隙，观光车行驶过程中锂电池会出现不断地晃动；
4.锂电池晃动轻则导致电池连接线路出现松动，严重的则会导致锂电池内部出现故障，锂电池内部故障难以发现，长时间不处理则会导致锂电池自然，严重威胁到游客的生命安全和给景区带来不必要的财产损失。
5.基于此，本发明设计了一种锂电池保护装置及方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种锂电池保护装置及方法，以解决上述背景技术中提出了的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种锂电池保护装置，包括外壳，所述外壳两侧分别滑动连接有为“梳子状”结构的安装夹板和紧固夹板，所述紧固夹板内设置有用于电池缓冲的缓冲结构，所述外壳端部安装有用于驱动安装夹板在外壳内向紧固夹板滑动的调节结构，所述外壳侧壁端部安装有用于持续柔性驱动紧固夹板在外壳内向安装夹板滑动的紧固结构，所述外壳侧壁还安装有用于紧固结构蓄力的蓄力结构，所述缓冲结构固定连通有用于清理紧固结构与蓄力结构之间灰尘的清理结构；
8.所述紧固结构包括与外壳转动连接的内齿轮和固定连接在紧固夹板表面的驱动齿条，所述内齿轮内壁固定连接有发条，所述发条端部固定连接有与内齿轮转动连接的外齿轮，所述内齿轮啮合有与外壳转动连接的传动齿轮，所述驱动齿条啮合有被传动齿轮驱动的驱动齿轮；
9.所述蓄力结构包括与外壳固定连接的固定轴，所述固定轴侧壁通过扭簧转动连接有用于限制外齿轮单向转动的限位键，所述固定轴外侧端设置有弹性元件，所述弹性元件内侧转动连接有与外齿轮错位设置的不完全齿轮，所述不完全齿轮外侧固定连接有摆锤；
10.作为本发明的进一步方案，所述缓冲结构包括与紧固夹板滑动连接的按压块，所述按压块与紧固夹板之间设置有相互连通且与外界连通的腔体，所述腔体内固定连接有用于连接紧固夹板和按压块的复位弹簧，所述腔体连通有与紧固夹板固定连接的液压杆，所述液压杆固定端与活动端之间设置有缓冲弹簧，所述液压杆活动端转动连接有剪叉架，所述液压杆固定端侧壁顶部固定连通有与紧固夹板固定连接的气囊，所述气囊内侧四角分别与剪叉架四角滑动连接；
11.作为本发明的进一步方案，所述清理结构包括清理喷头，所述清理喷头固定连通有三通管，所述三通管其中一端与缓冲结构的腔体连通，所述清理喷头另一端滑动连接有与弹性元件靠近外齿轮的一侧固定连接的限位塞；
12.作为本发明的进一步方案，所述安装夹板和紧固夹板均有两个且分别设置在外壳侧壁的上下两端，所述传动齿轮安装有皮带传动机构，所述皮带传动结构用于通过驱动齿轮和驱动齿条驱动紧固夹板同步移动；
13.作为本发明的进一步方案，所述调节结构包括固定连接在安装夹板之间的连接板，所述连接板固定连接有螺杆，所述螺杆螺纹连接有与外壳转动连接的螺套和与螺套转动连接的锁止套，所述外壳转动连接有用于驱动锁止套转动的锁止齿轮；
14.作为本发明的进一步方案，所述外壳为金属结构支撑且为镂空的框架结构；
15.作为本发明的进一步方案，所述不完全齿轮与外齿轮相邻侧齿牙均设置有圆角。
16.一种锂电池保护方法，适用于以上任意一种装置，包括以下步骤，
17.步骤一，将两个锂电池保护装置，分别将两个将外壳分别焊接在观光车的车体两侧，外壳靠近锁止齿轮的一侧朝向观光车尾部，另一侧朝观光车前进方向，外壳靠摆锤的一侧朝向观光车外侧，外壳另一侧朝向观光车内侧；
18.步骤二，焊接完成后，将锂电池放置在安装夹板和紧固夹板之间分支端的间隙中，通过调节结构移动安装夹板，从而将锂电池固定；
19.步骤三，观光车启停车(加减速)时，摆锤在惯性的作用下摆动并带动不完全齿轮转动，不完全齿轮驱动外齿轮转动，使得发条蓄力，并且将紧固夹板向锂电池靠近，提高对锂电池的夹持力；
20.步骤四，紧固夹板向锂电池靠近同时缓冲结构起到缓冲作用，首先，腔体内的气体瞬间将气囊打开并且膨胀，增大与锂电池的受力面积；
21.步骤五，气囊与腔体气压均衡后，锂电池与紧固夹板继续相互靠近，气囊内的气体由腔体、三通管流向清理喷头，清理喷头对不完全齿轮与外齿轮啮合处的灰尘进行清理，避免影响摆锤的摆动灵敏度。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.1.本发明中，通过发条驱动内齿轮反方向(顺时针)转动，传动齿轮在内齿轮的作用下带动驱动齿条向观光车尾部移动，紧固夹板也随之向观光车尾部移动(发条释放过程)，能够保证锂电池始终与紧固夹板、安装夹板接触，缓冲棉等一类缓冲件出现变形时，发条释放部分力使得紧固夹板移动迅速弥补缓冲件变形导致的间隙，而摆锤摆动过程，能够对发条进行蓄力，使得锂电池能够始终保持稳定，另外摆锤在观光车启停时的一瞬间，能够提高对锂电池的夹持力，进一步提高锂电池的稳定性，避免了锂电池晃动导致线路松动，甚至导致锂电池内部出现故障，威胁游客的生命安全和给景区带来不必要的财产损失；
24.2.本发明中观光车停车(减速)时，锂电池在惯性作用下推动按压块向紧固夹板靠近，使得腔体变小，腔体内的气体能够迅速通过液压杆将气囊打开并且膨胀，在一瞬间增加受力面积，将紧固夹板的推力分散施加在锂电池侧面，避免出现过度夹持，导致锂电池变形损坏，平时，尽可能地将锂电池裸露在外，提高锂电池的散热能力；
25.3.本发明中观光车停车(减速)时，腔体内的气体压与气囊内的气压相同时，锂电池与紧固夹板依然相互靠近，气囊内的气体向腔体内回流，并且由腔体流入三通管内，气体将限位塞顶开，气体由清理喷头喷向外齿轮与不完全齿轮啮合处，由于此时，外齿轮与不完全齿轮处于转动状态，清理喷头能够清理更多的部分，避免杂物与灰尘对外齿轮与不完全齿轮转动造成阻碍，导致摆锤摆动灵敏度降低，从而影响锂电池的夹持工作。
附图说明
26.图1为本发明总体结构示意图一；
27.图2为本发明总体结构示意图二；
28.图3为本发明图2中a处放大结构示意图；
29.图4为本发明紧固结构与蓄力结构连接结构示意图；
30.图5为本发明图4中b处放大结构示意图；
31.图6为本发明紧固结构与蓄力结构爆炸结构示意图；
32.图7为本发明图6中c处放大结构示意图；
33.图8为安装夹板与紧固夹板结构示意图；
34.图9为本发明图8中d处放大结构示意图；
35.图10为本发明图8中e处放大结构示意图；
36.图11为本发明使用方法流程图。
37.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
38.1、外壳；2、安装夹板；3、紧固夹板；41、按压块；42、腔体； 43、复位弹簧；44、液压杆；45、剪叉架；47、缓冲弹簧；46、气囊；51、连接板；52、螺杆；53、螺套；54、锁止套；55、锁止齿轮；61、内齿轮；62、驱动齿条；63、发条；64、外齿轮；65、传动齿轮；66、驱动齿轮；71、固定轴；72、限位键；73、弹性元件； 74、不完全齿轮；75、摆锤；81、清理喷头；82、三通管；83、限位塞。
具体实施方式
39.请参阅图1-11，本发明提供一种技术方案：包括外壳1，外壳1 两侧分别滑动连接有为“梳子状”结构的安装夹板2和紧固夹板3，紧固夹板3内设置有用于电池缓冲的缓冲结构，外壳1端部安装有用于驱动安装夹板2在外壳1内向紧固夹板3滑动的调节结构，外壳1 侧壁端部安装有用于持续柔性驱动紧固夹板3在外壳1内向安装夹板2滑动的紧固结构，外壳1侧壁还安装有用于紧固结构蓄力的蓄力结构，缓冲结构固定连通有用于清理紧固结构与蓄力结构之间灰尘的清理结构；
40.紧固结构包括与外壳1转动连接的内齿轮61和固定连接在紧固夹板3表面的驱动齿条62，内齿轮61内壁固定连接有发条63，发条63端部固定连接有与内齿轮61转动连接的外齿轮64，内齿轮61 啮合有与外壳1转动连接的传动齿轮65，驱动齿条62啮合有被传动齿
轮65驱动的驱动齿轮66；
41.蓄力结构包括与外壳1固定连接的固定轴71，固定轴71侧壁通过扭簧转动连接有用于限制外齿轮64单向转动的限位键72，固定轴 71外侧端设置有弹性元件73，弹性元件73内侧转动连接有与外齿轮64错位设置的不完全齿轮74，不完全齿轮74外侧固定连接有摆锤75；
42.使用前，参考图1，需要说明的是准备两个锂电池保护装置，分别将两个将外壳1分别焊接在观光车的车体两侧，外壳1靠近锁止齿轮55的一侧朝向观光车尾部，另一侧朝观光车前进方向，外壳1 靠摆锤75的一侧朝向观光车外侧，外壳1另一侧朝向观光车内侧，焊接完成后，在外壳1上方放置坐垫；另外，安装夹板2与紧固夹板3均为“梳子状”，即包括分支端和连接端，安装夹板2与紧固夹板3分支端交错设置；
43.参考图2-4，安装锂电池时；取下坐垫，通过调节结构驱动安装夹板2向外壳1尾部方向移动，调整外壳1内安装夹板2和紧固夹板3分支端之间用于放置电池空间大小，安装夹板2移动至极限后，向反方向移动紧固夹板3(可直接用手推紧固夹板3)，紧固夹板3 向去前进方向移动，与紧固夹板3固定连接的驱动齿条62随之向前进方向移动，驱动齿条62带动与其啮合的驱动齿轮66带动传动齿轮65顺时针转动，与传动齿轮65啮合的内齿轮61随之逆时针转动，内齿轮61转动过程中带动发条63一端转动，发条63另一端固定连接的外齿轮64受到限位键72限制无法转动，因此，发条63开始蓄力(发条63蓄力过程)；
44.当安装夹板2和紧固夹板3分支端之间的距离能够放入锂电池后，将锂电池依次放入安装夹板2和紧固夹板3分支端的间隙中，锂电池放置完成后，松开紧固夹板3，发条63所需的力驱动内齿轮 61反方向(顺时针)转动，传动齿轮65在内齿轮61的作用下带动驱动齿条62向观光车尾部移动，紧固夹板3也随之向观光车尾部移动(发条63释放过程)，直到紧固夹板3分支端通过缓冲结构接触锂电池，完成锂电池的放置工作；
45.通过调节结构驱动安装夹板2向外壳1前方移动，安装夹板2 通过锂电池推动紧固夹板3向去前进方向移动，与紧固夹板3固定连接的驱动齿条62随之向前进方向移动，驱动齿条62带动与其啮合的驱动齿轮66带动传动齿轮65顺时针转动，与传动齿轮65啮合的内齿轮61随之逆时针转动，内齿轮61转动过程中带动发条63一端转动，发条63另一端固定连接的外齿轮64受到限位键72限制无法转动，因此，发条63开始蓄力，当发条63无法蓄力时，完成锂电池的柔性夹持，停止移动安装夹板2，将锂电池与观光车电连接并将坐垫放回，完成锂电池的安装；
46.参考图2-4，观光车停车(减速)时，摆锤75与外壳1产生速度差，摆锤75在惯性的作用下前摆并带动不完全齿轮74逆时针转动，不完全齿轮74带动外齿轮64顺时针转动，外齿轮64转动时齿牙将限位键72顶起，外齿轮64能够正常顺时针转动，外齿轮64带动发条63一端转动，由于发条63在安装时已经蓄力，此时，由外齿轮64施加在发条63上的力，通过发条63施加在内齿轮61上，使得内齿轮61顺时针转动，内齿轮61转动同上述发条63释放过程相同，使得紧固夹板3向锂电池靠近，而安装夹板2相对外壳1静止，使得紧固夹板3进一步地夹紧锂电池，从而起到抵消锂电池惯性的作用，能够起到稳定锂电池的作用；
47.观光车刚停车(减速)后，摆锤75会回摆(后摆)，不完全齿轮74在摆锤75的作用下逆时针转动，由于外齿轮64受到限位键72 的限位作用进能够单向转动，无法随着不完全齿轮74回转，另外，不完全齿轮74与外齿轮64错位设置，不完全齿轮74受到外齿轮64 的阻力，
不完全齿轮74压缩弹性元件73，使得不完全齿轮74与外齿轮64完全错开，不完全齿轮74齿牙越过外齿轮64齿牙后，弹性元件73拉动不完全齿轮74复位，使得不完全齿轮74齿牙与外齿轮 64齿牙半啮合，弹性元件73的不断压缩与复位，使得不完全齿轮 74齿牙逐一越过外齿轮64齿牙，直到摆锤75回摆(后摆)结束，摆锤75不断地前后摆直到垂直地面(即复位)；
48.观光车启动(加速)与停车基本相同，不同之处在于摆锤75摆动方向相反(即摆锤75先后摆，再前摆)，此处不再做详细的描述；
49.另外，观光车在行驶过程中因加减速摆锤75也会不断地摆动且摆动幅度无法驱动外齿轮64顶起限位键72时，摆锤75前摆过程中，加速时能够增加紧固夹板3对锂电池的推力，起到加强对锂电池的固定，摆锤75回摆过程中，限位键72端部落下并恢复对外齿轮64 限位这段时间，外齿轮64由可回转的空间(即外齿轮64相邻齿牙之间的距离)，发条63能够得到一定的释放，可以减轻紧固夹板3 对锂电池的夹持力，避免对锂电池的过度挤压；
50.缓冲棉等一类缓冲件出现变形时，发条63释放部分力使得紧固夹板3移动弥补缓冲件变形导致的间隙，使得紧固夹板3依然紧贴锂电池，当摆锤75前摆时，通过外齿轮64对发条63进行蓄力补充释放的部分力；
51.本发明中，通过发条63驱动内齿轮61反方向(顺时针)转动，传动齿轮65在内齿轮61的作用下带动驱动齿条62向观光车尾部移动，紧固夹板3也随之向观光车尾部移动(发条63释放过程)，能够保证锂电池始终与紧固夹板3、安装夹板2接触，缓冲棉等一类缓冲件出现变形时，发条63释放部分力使得紧固夹板3移动迅速弥补缓冲件变形导致的间隙，而摆锤75摆动过程，能够对发条63进行蓄力，使得锂电池能够始终保持稳定，另外摆锤75在观光车启停时的一瞬间，能够提高对锂电池的夹持力，进一步提高锂电池的稳定性，避免了锂电池晃动导致线路松动，甚至导致锂电池内部出现故障，威胁游客的生命安全和给景区带来不必要的财产损失；
52.作为本发明的进一步方案，缓冲结构包括与紧固夹板3滑动连接的按压块41，按压块41与紧固夹板3之间设置有相互连通且与外界连通的腔体42，腔体42内固定连接有用于连接紧固夹板3和按压块41的复位弹簧43，腔体42连通有与紧固夹板3固定连接的液压杆44，液压杆44固定端与活动端之间设置有缓冲弹簧47，液压杆 44活动端转动连接有剪叉架45，液压杆44固定端侧壁顶部固定连通有与紧固夹板3固定连接的气囊46，气囊46内侧四角分别与剪叉架45四角滑动连接；
53.参观图8-9，观光车停车(减速)时，摆锤75使得紧固夹板3 向锂电池施加推力，锂电池在惯性作用下推动按压块41向紧固夹板 3靠近，复位弹簧43被压缩，同时腔体42变小，缓冲弹簧47向上顶液压杆44活动端，腔体42内的气体进入液压杆44底部的固定端，液压杆44顶部的活动端在缓冲弹簧47和气压作用下上移，剪叉架 45逐渐将气囊46平铺展开，当液压杆44活动端上移至顶部时，气体进入气囊46内，气囊46膨胀增加了锂电池惯性大时的接触面积，分散锂电池的受力点，直到惯性减弱并消失，复位弹簧43回弹，使得按压块41将锂电池复位，同时复位弹簧43推动紧固夹板3反向移动，使得外齿轮64与限位键72锁止，此时腔体42体积增加，气体从气囊46内回到腔体42内，气囊46收缩；由于气体可以看似不可压缩的流体，在腔体42变小时，腔体42内的气体能够迅速通过液压杆44将气囊46打开并且膨胀，在一瞬间增加受力面积，将紧固夹板3的推力分散施加在锂电池侧面，避免出现过度夹持，导致锂电池变形损坏，平时，尽可能地将锂电池裸露在外，提高锂电池的散热能力；
54.作为本发明的进一步方案，清理结构包括清理喷头81，清理喷头81固定连通有三通管82，三通管82其中一端与缓冲结构的腔体 42连通，清理喷头81另一端滑动连接有与弹性元件73靠近外齿轮 64的一侧固定连接的限位塞83；
55.参考图6-7，将腔体42与三通管82、外界连接处均安装单向阀，使得外界空气能够单向进入腔体42内，腔体42内的气体能够单向流入三通管82内，腔体42内的气体压与气囊46内的气压相同时，锂电池与紧固夹板3依然相互靠近，气囊46内的气体向腔体42内回流，并且由腔体42流入三通管82内，气体将限位塞顶开，气体由清理喷头81喷向外齿轮64与不完全齿轮74啮合处，由于此时，外齿轮64与不完全齿轮74处于转动状态，清理喷头81能够清理更多的部分，避免杂物与灰尘对外齿轮64与不完全齿轮74转动造成阻碍，导致摆锤75摆动灵敏度降低，从而影响锂电池的夹持工作，当锂电池与摆锤75惯性完全抵消后，弹性元件73将限位塞83复位，从而避免清理喷头81吸入杂物造成内部管路堵塞；
56.作为本发明的进一步方案，安装夹板2和紧固夹板3均有两个且分别设置在外壳1侧壁的上下两端，传动齿轮65安装有皮带传动机构，皮带传动结构用于通过驱动齿轮66和驱动齿条62驱动紧固夹板3同步移动；
57.工作时，安装夹板2与紧固夹板3分别从两侧的上下对锂电池进行夹持，能提高锂电池的稳定性，同时能够分散锂电池惯性的冲击力；
58.作为本发明的进一步方案，调节结构包括固定连接在安装夹板2 之间的连接板51，连接板51固定连接有螺杆52，螺杆52螺纹连接有与外壳1转动连接的螺套53和与螺套53转动连接的锁止套54，外壳1转动连接有用于驱动锁止套54转动的锁止齿轮55；
59.参考图8、图10，调整安装夹板2时，转动螺套53使得螺杆52 带动连接板51移动，连接板51带动两端的安装夹板2，实现调整安装夹板2分支端与紧固夹板3分支端的间距，方便锂电池的固定与松弛，当锂电池被安装夹板2与紧固夹板3夹持后，通过锁止齿轮 55带动锁止套54转动，锁止套54带动螺杆52移动，而此时螺杆 52受到螺套53的限制无法移动，从而起到螺套53、螺杆52锁止的作用(相当于一个螺丝上拧上两个螺帽，两个螺帽能够起到锁止的作用)，避免在使用过程中，螺套53与螺杆52之间出现松动，从而导致锂电池松动，导致锂电池受力晃动，导致锂电池保护效果降低。
60.作为本发明的进一步方案，外壳1为金属结构支撑且为镂空的框架结构；
61.外壳1金属结构能够提供足够的支撑力，避免游客将外壳1压变形，从而挤压到锂电池，外壳1镂空的设计能够方便锂电池散热，避免锂电池因高温而自然，导致游客生命安全受到威胁，景区财产造成损失；
62.作为本发明的进一步方案，不完全齿轮74与外齿轮64相邻侧齿牙均设置有圆角；
63.由于不完全齿轮74与外齿轮64处于半啮合状态，将不完全齿轮74与外齿轮64相邻侧齿牙均设置成圆角，能够在摆锤75回摆时，不完全齿轮74能够相对固定轴71发生位移并且压缩弹性元件73，从而使得不完全齿轮74齿牙能够越过外齿轮64的齿牙。
64.一种锂电池保护方法，适用于以上任意一种装置，包括以下步骤，
65.步骤一，将两个锂电池保护装置，分别将两个将外壳1分别焊接在观光车的车体两侧，外壳1靠近锁止齿轮55的一侧朝向观光车尾部，另一侧朝观光车前进方向，外壳1靠摆锤75的一侧朝向观光车外侧，外壳1另一侧朝向观光车内侧；
66.步骤二，焊接完成后，将锂电池放置在安装夹板2和紧固夹板3 之间分支端的间隙
中，通过调节结构移动安装夹板2，从而将锂电池固定；
67.步骤三，观光车启停车加减速时，摆锤75在惯性的作用下摆动并带动不完全齿轮74转动，不完全齿轮74驱动外齿轮64转动，使得发条63蓄力，并且将紧固夹板3向锂电池靠近，提高对锂电池的夹持力；
68.步骤四，紧固夹板3向锂电池靠近同时缓冲结构起到缓冲作用，首先，腔体内的气体瞬间将气囊46打开并且膨胀，增大与锂电池的受力面积；
69.步骤五，气囊46与腔体气压均衡后，锂电池与紧固夹板3继续相互靠近，气囊46内的气体由腔体、三通管82流向清理喷头81，清理喷头81对不完全齿轮74与外齿轮64啮合处的灰尘进行清理，避免影响摆锤75的摆动灵敏度。