专利名称：电动汽车动力电池箱锁紧装置及电动汽车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种锁紧装置，尤其涉及一种电动汽车动力电池箱锁紧装置，适用于快换式电动汽车在换电时的动力电池箱锁紧，属于电动汽车电池装置领域。本实用新型还涉及一种汽车领域的电动汽车。
背景技术：
近些年兴起了电动汽车换电站结合自动快换设备的理念。电动车换电站自动快换设备需要快速拆卸电动汽车上的动力电池箱体，因此，动力电池箱体及其车身上的安装边梁就需要加装相应的结构，以保证动力电池箱的快速装卸和在车内可靠固定的工作。目前已有部分相关专利产品，如CN200910142368. O提出了更换电池的方法，并提供了由电机驱动、传感器检测到位的锁机构；科易动力公司设计的动力电池箱锁紧机构采用钩子状机构固定动力电池箱。但是，以上两种动力电池箱锁紧机构存在机构较为繁琐，加工制造成本高，动力电池箱锁紧机构在车内工作时可靠性较差的问题。
发明内容为解决上述问题，本实用新型提供一种电动汽车动力电池箱锁紧装置，其结构简单、加工制造成本低、可靠性高。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种电动汽车动力电池箱锁紧装置，该装置包括锁柱销和壳体，以及安装在壳体上的锁片和驱动装置，壳体与电动汽车固定，壳体上设有允许锁柱销穿过的锁孔，锁柱销安装在动力电池箱上，驱动装置驱动锁片进入锁紧位置或解锁位置，锁片在锁紧位置与穿过锁孔的锁柱销配合以锁紧动力电池箱。锁片和锁柱销配合锁紧和分离动力电池箱，结构简单,加工制造成本低。进一步地，壳体上还设有安全销，在锁紧位置安全销与锁片配合以限制锁片脱离锁紧位置，在解锁前安全销和锁片分离，允许锁片和锁柱销分离，使锁柱销可以退出壳体，即采用安全销提高可靠性。进一步地，壳体上还设有预紧弹簧室，预紧弹簧室内设有弹簧座和预紧弹簧，锁柱销在插入到壳体锁紧位置的过程中会推动弹簧座挤压预紧弹簧产生预紧力，并在装置锁紧状态下保持预紧弹簧的压缩状态，预紧弹簧通过弹簧座对锁柱销施加持续的预紧力。预紧弹簧将锁柱销压紧在锁片上，提高可靠性。进一步地，锁柱销上设有在装置锁紧状态下与锁片配合的锁槽，且锁柱销的头部带有导向锥度。锁柱销上加工的锁槽，结构简单，易于加工，锁柱销的头部带有导向锥度，从而使得锁柱销具有导向能力，便于插入。 进一步地，锁片可滑动地设置在壳体上，锁片上设有一个容许锁柱销的头部穿过的贯穿孔和一个能卡入锁柱销锁槽且限制锁柱销头部退出的槽口，槽口和贯穿孔相互连通，随着锁片滑动，在锁片到达锁紧位置时，槽口卡入锁柱销的锁槽中，锁柱销不能退出；在锁片到达解锁位置时，贯穿孔对准锁柱销，锁柱销解锁可以退出。进一步地，采用另一种锁片和锁槽结构，即锁槽是截面为三角形的槽，锁片的一段为可以卡进锁槽的凸起，锁片能绕一个支点转动，使得凸起插入锁槽锁紧或从锁槽分离。通过凸起与锁槽配合控制锁紧和分离。进一步地，该装置还包括预紧弹簧位置传感器、锁片位置传感器和或动力电池箱位置传感器，以准确检测预紧弹簧位置、锁片位置和或动力电池箱位置，以便配合自动快换设备快速更换动力电池。进一步地，所述驱动装置为齿轮齿条机构、丝杠螺母机构、凸轮机构、或连杆机构，驱动源为电机、气缸、液压缸、弹簧或电磁铁。 该装置的积极效果如下使得电动汽车动力电池箱的拆换方便，锁紧和解锁动作简单快捷，大大提高了电动汽车的换电效率；能确保动力电池箱与车身连接稳固；具备较大的导向能力，可实现动力电池箱与车身的导向定位，误差兼容能力强；配置传感器配合自动快换设备完成自动换电流程。另外，本实用新型还提供一种电动汽车，该电动汽车上设有所述电动汽车动力电池箱锁紧装置，所述电动汽车动力电池箱锁紧装置分布在电池箱安装空间两边的电池箱锁紧装置的安装梁上。
图I为电动汽车动力电池箱锁紧装置方案一解锁状态示意图；图2为电动汽车动力电池箱锁紧装置方案一锁紧状态示意图；图3为电动汽车动力电池箱锁紧装置方案一解锁状态剖面示意图；图4为电动汽车动力电池箱锁紧装置方案一锁紧状态剖面示意图；图5为电动汽车动力电池箱锁紧装置方案一解锁位置俯视示意图；图6为电动汽车动力电池箱锁紧装置方案一锁紧位置俯视示意图图7为电动汽车动力电池箱锁紧装置方案二解锁状态示意图；图8为电动汽车动力电池箱锁紧装置方案二锁紧状态示意图；图9为电动汽车动力电池箱锁紧装置在电池箱上分布示意图；图10为电动汽车动力电池箱锁紧装置在汽车底盘上的分布示意图。图中标记如下1_锁片；2_锁柱销；3_壳体；4_复位弹簧；5_驱动装置；6_安全销；7_预紧弹簧室；8_预紧弹簧；9_预紧弹簧座；10_汽车车身；11_动力电池箱；12_锁片解锁到位传感器；13_预紧到位传感器；14_锁片锁定到位传感器；15_电池箱到位传感器；16-电动汽车动力电池箱锁紧装置；17-安装梁；18_电池箱安装空间；19_电动汽车底盘。
具体实施方式
以下结合附图描述本实用新型优选的实施方式。电动汽车动力电池箱锁紧装置如图1-6所示，它包括锁片1，锁柱销2，壳体3、复位弹簧4、驱动装置5、安全销6、预紧弹簧8等。在安装动力电池箱11时，安全销6处于拔起状态，锁片I处于避开锁孔的解锁位置，锁柱销2随着动力电池箱11的装入插入锁孔并通过压缩预紧弹簧室7内的预紧弹簧座9来压缩预紧弹簧8，直至锁柱销2的锁槽超过锁片I达到预设锁定位置，驱动装置5拨动锁片I卡入锁柱销2的锁槽中，将锁柱销2锁紧，此时就完成了动力电池箱11的锁紧过程。动力电池箱11锁紧后，安全销6落下，防止锁片I在电动汽车运行过程中脱离锁紧位置，同时，预紧弹簧8也起到相同的作用。若锁柱销2自下而上安装，动力电池箱11锁紧后，可以依靠动力电池箱11的自身重力和预紧弹簧8将锁柱销2压紧在锁片I上；若锁柱销2水平安装，则预紧力全靠预紧弹簧8提供。动力电池箱11在拆卸时，首先拔起安全销6，推举设备推动动力电池箱11克服预紧弹簧8的阻力，使锁柱销2与锁片I分离，驱动装置5和复位弹簧4拨动锁片I解锁，此时就完成了动力电池箱11的解锁过程。如图3-6所示，锁柱销2包括大头部分和锁槽，本方案中大头部分优选为带有锥度，这样起到导向作用方便锁柱销2插入锁孔，锁槽优选为采用细腰部分形成，从而锁柱销2形成“头大腰细”的形状。锁片I上设有一大一小两个贯穿的圆孔，两个圆孔间用宽度与小圆孔直径相等的长孔连通，从而形成一个“葫芦形”的贯穿孔，贯穿孔一端直径为略大于锁柱销大头部分的圆孔，即大圆孔，另一端直径为略大于锁柱销细腰部分但是小于大头部分的圆孔，即小圆孔。驱动装置5可以为齿轮齿条、丝杠螺母、棘轮、凸轮、弹簧、连杆、摆杆等等可以提供直线运动的机构，动力来源可以是电机、气缸、液压缸、电磁铁。如图3和5所示，在锁紧开始时候，锁片I被驱动装置5推到左端，锁片I上大圆孔与壳体3上的锁孔对齐，壳体3上的锁孔与锁片I上的大圆孔直径相同或略大，此时锁柱销2大头部分可以顺利穿过锁片1，当锁柱销2细腰部分的上表面高于锁片I上表面，而锁柱销2细腰部分下表面低于锁片I下表面时，锁柱销2停止上移。此时，驱动装置5将锁片I推到右端，让锁柱销2细腰部分卡入锁片I小圆孔内，最后安全柱销6落下挡住锁片I左移的方向，这样就完成了锁紧过程，如图4和图6所示。解锁过程是锁紧过程的逆序。为配合自动快换设备快速更换动力电池，该装置还配置了预紧弹簧位置传感器、锁片位置传感器和或动力电池箱位置传感器，本方案中传感器优选为锁片解锁到位传感器12、预紧到位传感器13、锁片锁定到位传感器14、电池箱到位传感器15。如图7-8示意了电动汽车动力电池箱锁紧装置方案二，以下只描述和方案一不同的部分，相同部分不再赘述。锁柱销2包括大头部分和锁槽，本方案中锁槽优选为截面为三角形的槽，可以为三角形的环槽，即三角环槽。锁片I的一段为可以卡入锁槽的凸起，锁片I可以绕一个支点转动，随着锁片I的转动，凸起正好可以插入锁柱销2上的三角环槽中。如图7-8所示，在锁紧开始时，凸轮将锁片I的凸起推到锁柱销2所要插入的锁孔夕卜，这样，锁柱销2可以顺利插入锁孔。当锁柱销2的三角环槽达到凸起插入的位置时，凸轮转动，将凸起插入锁柱销2上的三角环槽，最后安全销6推出，完成锁定过程。解锁过程是锁紧过程的逆序。本方案提供的动力电池箱锁定机构，可以集成导向和预紧功能，并且容易实现密封，便于提高锁定系统的可靠性并可以有效降低动力电池箱锁紧机构的成本，保证动力电池箱的快速装卸和在车内可靠的工作。如图9-10所示，本实用新型还提供一种安装有所述电动汽车动力电池箱锁紧装置16的电动汽车，电动汽车动力电池箱锁紧装置16布置在动力电池箱11的周边。图9为所述锁紧装置16的相关部分在动力电池箱11上的分布示意图，同时汽车上的相应位置上也分布有所述动力电池箱锁紧装置16的另外部分，根据动力电池箱11的大小和重量改变锁紧装置的数量和位置。优 选地，该电动汽车上设有四个所述电动汽车动力电池箱锁紧装置16，四个所述电动汽车动力电池箱锁紧装置16分布在电池箱安装空间18两边的安装梁17上，电池箱安装空间18设置在电动汽车底盘19上。
权利要求1.一种电动汽车动力电池箱锁紧装置，该装置包括锁柱销和壳体，以及安装在壳体上的锁片和驱动装置，壳体与电动汽车固定，壳体上设有允许锁柱销穿过的锁孔，锁柱销安装在动力电池箱上，其特征在于驱动装置驱动锁片进入锁紧位置或解锁位置，在锁紧位置锁片与穿过锁孔的锁柱销配合以锁紧动力电池箱。
2.根据权利要求I所述的电动汽车动力电池箱锁紧装置，其特征在于壳体上还设有安全销，在锁紧位置安全销与锁片配合以限制锁片脱离锁紧位置，在解锁前安全销和锁片分离，允许锁片和锁柱销分离，即采用安全销提高了可靠性。
3.根据权利要求I所述的电动汽车动力电池箱锁紧装置，其特征在于壳体上还设有预紧弹簧室，预紧弹簧室内设有弹簧座和预紧弹簧，锁柱销在插入到锁紧位置的过程中会推动弹簧座挤压预紧弹簧产生预紧力，并在装置锁紧状态下保持预紧弹簧的压缩状态，预紧弹簧通过弹簧座对锁柱销施加持续的预紧力。
4.根据权利要求I所述的电动汽车动力电池箱锁紧装置，其特征在于锁柱销上设有在装置锁紧状态下与锁片配合的锁槽，且锁柱销的头部带有导向锥度。
5.根据权利要求4所述的电动汽车动力电池箱锁紧装置，其特征在于锁片可滑动地设置在壳体上，锁片上设有一个容许锁柱销的头部穿过的贯穿孔和一个能卡入锁柱销锁槽且限制锁柱销头部退出的槽口，槽口和贯穿孔相互连通，随着锁片滑动，在锁片到达锁紧位置时，槽口卡入锁柱销的锁槽中，锁柱销不能退出；在锁片到达解锁位置时，贯穿孔对准锁柱销，锁柱销解锁可以退出。
6.根据权利要求4所述的电动汽车动力电池箱锁紧装置，其特征在于所述锁槽是截面为三角形的槽，锁片的一段为可以卡进锁槽的凸起，锁片能绕一个支点转动，使得凸起插入锁槽锁紧或从锁槽分离。
7.根据权利要求1-6任一项所述的电动汽车动力电池箱锁紧装置，其特征在于该装置还包括预紧弹簧位置传感器、锁片位置传感器和或动力电池箱位置传感器。
8.根据权利要求1-7任一项所述的电动汽车动力电池箱锁紧装置，其特征在于所述驱动装置为齿轮齿条机构、丝杠螺母机构、凸轮机构、或连杆机构，驱动源为电机、气缸、液压缸、弹簧或电磁铁。
9.一种电动汽车，其特征在于该电动汽车上设有如权利要求7或8所述的电动汽车动力电池箱锁紧装置，所述电动汽车动力电池箱锁紧装置分布在电池箱安装空间两边的电池箱锁紧装置的安装梁上。
专利摘要本实用新型涉及一种电动汽车动力电池箱锁紧装置，属于电动汽车动力电池装置技术领域，该装置包括锁柱销和壳体，以及安装在壳体上的锁片和驱动装置，壳体与电动汽车固定，壳体上设有允许锁柱销穿过的锁孔，锁柱销安装在动力电池箱上，驱动装置驱动锁片进入锁紧位置或解锁位置，锁片在锁紧位置与穿过锁孔的锁柱销配合以锁紧动力电池箱。该装置解决了电池箱锁紧装置工作时可靠性差，加工成本高的问题，其可以快速安全的完成动力电池箱的锁定和解锁，便于实现动力电池箱的自动化更换，减少电动汽车动力电池箱更换时间，同时减轻工人劳动强度。另外本实用新型还涉及一种装有该装置的电动汽车。
文档编号B60K1/04GK202368320SQ20112040724
公开日2012年8月8日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者华剑锋, 李立国, 田硕 申请人:华剑锋, 李立国, 田硕