一种动力电池的快换机构的制作方法

本实用新型涉及新能源汽车中动力电池的技术领域，尤其是涉及一种动力电池的快换机构。

背景技术：

受环境和石油等能源的影响，新能源汽车(包括但不限于纯电动汽车、插电式混合动力汽车、增程式电动汽车等)成为汽车发展的趋势。各国陆续制定战略大力发展新能源汽车，尤其是我国通过法规制定双积分政策，推动我国新能源汽车的发展。

作为三电系统之一的动力电池是新能源汽车的核心部件。动力电池在电动汽车续航能力和使用过程的安全性及稳定性显得尤为重要。但是动力电池充电时间长、充电难、充电桩供给不足，都严重制约了新能源汽车的发展。因此，可以快速更换动力电池成为一种需求。快换效率是动力电池快换机构的一个重要指标，直接影响到电动汽车的使用体验。常规快换机构存在操作繁琐，机构复杂，可靠性差的缺点而导致快换机构效率较低，换电周期较长。

现有的动力电池快换机构之一是采用弹簧式，通过弹簧受力或者受拉存在的预紧力，在通过挂钩锁止动力电池。该方案中将原有动力电池与车身的刚性连接变成了弹性连接，需要弹簧有足够的力支撑起动力电池总成，因此整个弹性快换机构的体积大、重量大且不利于空间布置。

另一种动力电池快换机构为通过锥形面或者球形面内胀达到互锁的效果，但是该结构中，内胀空间有限，要求动力电池与车身安装点制造公差非常精确，从而大幅增加了制造成本及周期。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决现有新能源汽车中的动力电池中的快换机构存在操作繁琐、机构复杂、可靠性差以及制造成本高、周期长的缺点，提供一种动力电池的快换机构。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种动力电池的快换机构，包括车固定座、顶升轮盘、锁紧装置以及安装螺杆，所述固定座设置于车身上，所述安装螺杆穿过动力电池固定于所述固定座上；

所述安装螺杆具有依次设置的与所述顶升轮盘转动连接的第一连接段、可与所述锁紧装置固定连接的第二连接段以及与所述固定座固定连接的第三连接段；

所述锁紧装置包括固定于所述动力电池上的安装座和设置于所述安装座上用于将所述动力电池锁紧于所述安装螺杆的第二连接段上的卡箍；

所述顶升轮盘套设于所述第一连接段上并与所述动力电池抵接，所述顶升轮盘通过与所述安装螺杆的相对转动驱动所述动力电池朝向所述固定座移动。

进一步地，所述顶升轮盘在远离所述动力电池的一侧的端面上设有两个相对设置的旋转斜面，所述安装螺杆的第一连接段设有可与所述旋转斜面抵接并随着所述旋转斜面的设置方向滑动的水平旋转杆。

具体地，所述两个旋转斜面均沿着顺时针方向高度逐渐增加。

进一步地，所述锁紧装置的卡箍包括固定半环、活动半环以及锁紧组件，所述固定半环与所述活动半环之间设置有可供所述安装螺杆穿过的通孔，所述固定半环与所述活动半环的一端通过第一铰接轴固定于所述安装座上，所述固定半环与所述活动半环的另一端通过所述锁紧组件固定连接。

进一步地，所述锁紧组件包括设置于所述固定半环端部的第一连接孔、设置于所述活动半环端部的第二连接孔、穿过所述第一连接孔和所述第二连接孔的连杆以及分别位于所述连杆的两端的第一锁紧件和第二锁紧件。

具体地，所述第一锁紧件和所述第二锁紧件均为设置于所述连杆两端分别与所述活动半环的端部或所述固定半环的端部抵接的锁紧螺母。

具体地，所述第一锁紧件为设置于所述连杆的端部与所述固定半环的端部抵接的锁紧螺母，所述第二锁紧件为设置于所述连杆的另一端与所述连杆铰接的具有偏心凸轮的扳手，所述活动半环的端部设置有与所述扳手抵接的弧面。

进一步地，所述固定半环和所述活动半环的内壁上均设置第一连接螺纹，所述安装螺杆的第二连接段上设置有与所述第一连接螺纹啮合的第二连接螺纹。

进一步地，所述锁紧装置上的安装座包括用于固定所述卡箍的安装平板以及设置于所述安装平板上与所述动力电池固定连接的连接件。

进一步地，所述固定座上设置有与所述安装螺杆固定连接的螺纹孔，所述安装螺杆的第三连接段上设有与所述螺纹孔啮合的外螺纹，所述安装螺杆通过所述第三连接段固定于所述固定座上。

本实用新型所提供的一种动力电池的快换机构的有益效果在于：将动力电池固定于车身的安装螺杆，该安装螺杆通过顶升轮盘即可实现车身与动力电池的位置固定，再通过锁紧装置将动力电池固定于安装螺杆上，完成动力电池与车身的锁止固定，需要拆卸式时，也仅需松开锁紧装置即可将安装螺杆从动力电池内取下，整个动力电池的拆换周期可以控制在三分钟以内，并且对原车身不做任何改动，仅需在动力电池上增设安装点即可实现该快换机构，因此该快换机构成本低、重量轻，对原设计变更少，且该快换机构的生产资源多，可靠性高。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种动力电池的快换机构的立体结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种动力电池的快换机构中动力电池处于第二安装位时的全剖视图；

图3是本实用新型提供的一种动力电池的快换机构中动力电池处于第一安装位时的全剖视图；

图4是本实用新型提供的一种动力电池的快换机构中锁紧装置的立体结构示意图；

图5是本实用新型提供的一种动力电池的快换机构中锁紧装置在锁紧状态下的俯视图；

图6是本实用新型提供的一种动力电池的快换机构中安装螺杆的立体结构示意图；

图7是本实用新型提供的一种动力电池的快换机构中安装螺杆的侧视图；

图8是本实用新型提供的一种动力电池的快换机构中顶升轮盘的俯视图；

图9是图8中a-a处的剖视图。

图中：100-快换机构、10-安装螺杆、11-第一连接段、111-水平旋转杆、112-导向斜面、12-第二连接段、121-第二连接螺纹、13-第三连接段、131-外螺纹、20-顶升轮盘、21-旋转斜面、22-一字型通孔、23-圆形通孔、24-安装平面、30-锁紧装置、31-安装座、311-安装平板、312-连接件、32-卡箍、321-固定半环、322-活动半环、323-锁紧组件、3231-连杆、3232-第一锁紧件、3233-第二锁紧件(扳手、偏心凸轮)、3234-弧面、324-通孔、325-第一铰接轴、326-第一连接螺纹、200-车身、210-固定座、211-螺纹孔、300-动力电池、301-第一安装位、302-第二安装位。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1-图9，为本实用新型所提供的一种动力电池的快换机构100，可以用于各种新能源汽车中，为新能源汽车与动力电池300之间提供可靠的紧密连接，并且该快换机构100通过多种结构之间的相互配合可以将更换动力电池300的时间控制在3分钟以内，并且保持单组机构拆换寿命在三十万次以上。因此，本实用新型所提供的一种动力电池的快换结构100可以解决目前电动汽车充电时间长、换电周期长的问题，具有非常大的实用意义。

具体地，如图1和图2所示，本实用新型所提供的一种动力电池的快换机构100中，动力电池300与车身200上的固定座210之间具有第一安装位301和第二安装位302，该车身200上的固定座210为焊接于车身下车体平面上的固定件。在第二安装位302时，车身200与动力电池300之间具有一定的间隙，通过快换机构100可以快速将动力电池300贴紧在车身200上，使得车身200与动力电池300处于第一安装位301处，确保动力电池300的安装到位。

具体地，如图2和图3所示，该快换机构100包括位于车身200上的固定座210、顶升轮盘20、锁紧装置30以及穿过动力电池300固定于固定座210上的安装螺杆10。

其中，该安装螺杆10用于将车身200与动力电池300固定连接。如图6和图7所示，为本实用新型所提供的一种动力电池的快换机构100中所提供的安装螺杆10的立体结构示意图。本实用新型所提供的快换机构100中，该安装螺杆10为专门设计的专用螺杆。该专用螺杆不仅可以用于将车身200与动力电池300紧密连接，还可以与顶升轮盘20配合实现动力电池300由第二安装位302移动至第一安装位301处，实现快速锁止。具体地，该安装螺杆10具有依次设置的与顶升轮盘20转动连接的第一连接段11、可与锁紧装置30固定连接的第二连接段12以及与固定座210固定连接的第三连接段13。在车身200的固定座210上设置有螺纹孔211，一般新能源汽车的车身200上均设置有为了与动力电池300固定连接所需的螺纹孔211，该螺纹孔211为m10的内螺纹。对应的，该安装螺杆10上的第三连接段13上设有与螺纹孔211对应啮合的外螺纹131，该第三连接段13上外螺纹的长度为20mm。安装螺杆10通过第三连接段13固定于固定座210上。该安装螺杆10在穿过动力电池300的壳体后，在动力电池300拆卸之前，通过第三连接段13始终保持与车身200固定连接。该第三连接段13与第二连接段12之间设置有过渡斜面，从而保证在动力电池300贴合到车身200时，该安装螺杆10不会与车身200之间产生干涉现象。安装螺杆10在第二连接段12与第一连接段11之间还设置有旋转轴，使得该第二连接段12与第三连接段13均可以随着第一连接段11转动。

如图4和图5所示，该锁紧装置30包括固定于动力电池300上的安装座31和设置于安装座31上用于将动力电池300锁紧于安装螺杆10的第二连接段12的卡箍32。该卡箍32用于在需要固定锁止时，实现与安装螺杆10之间的固定连接。该安装座31用于将卡箍32固定于动力电池300的壳体上。通过该锁紧装置30即可实现动力电池300与安装螺杆10的固定连接。

如图8和图9所示，为本实用新型所提供的一种动力电池的快换机构100中的顶升轮盘20的俯视图和剖视图。该顶升轮盘20为与外部工装配合的工装部件，顶升轮盘20套设于安装螺杆10的第一连接段11上并与动力电池300抵接，可通过与安装螺杆10的相对转动驱动动力电池300朝向固定座210移动。在动力电池300的安装过程中，该顶升轮盘20通过旋转推动动力电池300朝向固定座210方向移动，直至动力电池300与车身200紧贴。当动力电池300与车身200之间贴合紧密之后，再通过锁紧装置30将安装螺杆10固定于动力电池300上。

如图2所示，为该安装螺杆10穿过动力电池300的壳体与车身200上的固定座210固定连接状态下，该动力电池300处于第二安装位302时的全剖结构示意图。此时，该安装螺杆10穿过动力电池300与车身200的固定座210固定连接。在车身200的固定座210上设置有螺纹孔211，通过该螺纹孔211实现车身200与快换机构100中的安装螺杆10的固定连接。在该状态下，安装螺杆10穿过动力电池300的壳体，但并未与动力电池300固定连接。此时，可通过顶升轮盘20的旋转驱动安装螺杆10带动动力电池300由第二安装位302移动至第一安装位301。该顶升轮盘20在该动力电池300安装固定于车身200上时，对安装螺杆10起到推动作用，使得安装螺杆10可以随着顶升轮盘20的旋转推动车身200的固定座210与动力电池300之间相对移动。如图2所示，该顶升轮盘20与固定座210分别位于动力电池300的两侧，在与安装螺杆10连接的车身200保持不动的情况下，随着该顶升轮盘20的旋转，顶升轮盘20受到安装螺杆10向上的推动力，并传递至动力电池300上，促使动力电池300向上移动至第一安装位301处，实现动力电池300与车身200之间的紧密连接，确保动力电池300与车身20之间安装到位。

如图3所示，为本实用新型所提供的一种动力电池的快换机构100中，该动力电池300移动至第一安装位301时的全剖结构示意图。如图3所示，当动力电池300移动至第一安装位301时，锁紧装置30将安装螺杆10锁紧于动力电池300上，实现安装螺杆10与动力电池300之间的固定连接，保证动力电池300的壳体的锁止。

本实用新型所提供的一种动力电池的快换机构100通过安装螺杆10、顶升轮盘20和锁紧装置30之间的相互配合，可以在顶升轮盘20的旋转过程中，通过安装螺杆10实现动力电池300与车身200的安装到位，并且安装完成后锁紧装置30可以将安装螺杆10锁止于动力电池300的壳体外侧，使得安装螺杆10与动力电池300以及车身200之间不会再产生相对位移，从而达到锁止动力电池300的目的。

进一步地，如图8和图9所示，为本实用新型所提供的一种动力电池的快换机构100中的顶升轮盘20的俯视图和剖视图。该顶升轮盘20在远离动力电池300的一侧的端面上设有两个相对设置的旋转斜面21。如图6和图7所示，该安装螺杆10的第一连接段11设有可与顶升轮盘20的旋转斜面21抵接并随着该旋转斜面的设置方向滑动的水平旋转杆111，该水平旋转杆111与旋转轴之间形成t字形结构，使得该t字形结构可以插入顶升轮盘20内，随着顶升轮盘20旋转而产生推动力。该水平旋转杆111的宽度为8mm,厚度为6mm，并且在水平旋转杆111的侧面设置有导向斜面112，使得该水平旋转杆111可以更好地随着顶升轮盘20的旋转而在其旋转斜面21上滑动。在顶升轮盘20的中间设有一字型通孔22，该一字型通孔22可供安装螺杆10的水平旋转杆111穿过并且与该旋转斜面21抵接，水平旋转杆111可以随着旋转斜面21的设置方向滑动。并且，在一字型通孔22的中心处还设置有圆形通孔23，该圆形通孔23方便顶升轮盘20在转动时，该第一连接段11的旋转轴的插设。在顶升轮盘20的侧面还设置有安装平面24，通过该安装平面24可以方便地带动顶升轮盘20转动，通过顶升轮盘20的转动，在安装螺杆10与车身200固定连接的情况下，该顶升轮盘20上的旋转斜面21与水平旋转杆111的抵接产生向上的推动力，该推动力随着顶升轮盘20与动力电池300壳体之间的接触而传导至动力电池300上，从而推动动力电池300由第二安装位302处移动至第一安装位301处，即通过旋转顶升轮盘20可推动动力电池300朝着车身200的方向移动。

具体地，如图9所示，本实用新型所提供的一种动力电池的快换机构100中，该顶升轮盘20上的两个旋转斜面21均沿着顺时针方向高度逐渐增加。两个旋转斜面21的两端的高度差大于等于第二安装位302至第一安装位301之间的距离。其中旋转斜面21一侧的高度为h1,另一侧的高度为h2，两侧的高度差决定了该顶升轮盘20所能推动动力电池300朝向车身200移动的距离。若该两侧的高度差等于第二安装位302与第一安装位301之间的距离h3，该顶升轮盘20旋转半圈，即可将动力电池300由第二安装位302推动至第一安装位301处。此时，安装螺杆10的水平旋转杆111随着顶升轮盘20的旋转斜面21旋转180°。若该两侧的高度差大于第二安装位302与第一安装位301之间的距离h3时，则该顶升轮盘20旋转的角度小于180°时，即可将动力电池300由第二安装位302推动至第一安装位301处，完成动力电池300与车身200之间的紧密贴合。在本实施例中，该旋转斜面21一侧的高度h1与另一侧的高度h2之间的高度差为3mm，而该第二安装位302与第一安装位301之间的距离h3为2mm，因此，该顶升轮盘20所需的角度小于180°时即可将动力电池300固定于车身200上，实现动力电池300与新能源汽车的安装固定。

进一步地，当该顶升轮盘20将动力电池300由第二安装位302推动至第一安装位301之后，通过快换机构100中的锁紧装置30实现该安装螺杆10与动力电池300之间的固定连接。如图4所示，该安装座31包括用于固定卡箍32的安装平板311以及设置于安装平板311上与动力电池300固定连接的连接件312。安装平板311固定于动力电池300的壳体外侧，通过连接件312固定连接于壳体上。在本实施例中，该连接件312为安装螺母。仅需在动力电池300的壳体上增设两个可供安装螺母固定的螺纹孔，即可实现该锁紧装置30与动力电池300之间的固定连接，使得该动力电池300与锁紧装置30之间的连接简单且可靠。

具体地，如图4所示，该锁紧装置30的卡箍32包括固定半环321、活动半环322以及锁紧组件323，固定半环321与活动半环322之间设置有可供安装螺杆10穿过的通孔324，固定半环321与活动半环322的一端通过第一铰接轴325固定于安装座31上，固定半环321与活动半环322的另一端通过锁紧组件323固定连接。当动力电池300未移动至第一安装位301时，该锁紧装置30上的锁紧组件323处于打开的状态，该卡箍32上的固定半环321固定于安装座31的安装平板311上。该活动半环322通过第一铰接轴325实现与固定半环321之间的铰接，从而使得该固定半环321与活动半环322之间所形成的通孔324可以调节。

在本实施例中，该锁紧装置30的固定半环321和活动半环322的内壁上均设置第一连接螺纹326，安装螺杆10的第二连接段12上设置有与第一连接螺纹326啮合的第二连接螺纹121。该安装螺杆10的第二连接段12的外侧设置有25mm的滚牙，该滚牙为牙高0.5mm、牙深0.5mm、牙距1mm的螺牙。

具体地，如图5所示，该锁紧装置30中的锁紧组件323包括设置于固定半环321端部的第一连接孔(图中未示出)、设置于活动半环322端部的第二连接孔(图中未示出)、穿过第一连接孔和第二连接孔的连杆3231以及分别位于连杆3231的两端的第一锁紧件3232和第二锁紧件3233。其中第一锁紧件3232始终保持在连杆3231的一端固定不动，通过调节另一端的第二锁紧件3233即可实现固定半环321与活动半环322之间的锁紧固定。当力电池300移动至第一安装位301后，调节锁紧组件323上的第二锁紧件3233即可将整个锁紧装置30固定于安装螺杆10的外侧，实现锁紧装置30与安装螺杆10之间的固定连接。

具体地，如图5所示，在本实施例中，该第一锁紧件3232为设置于连杆3231的端部并与固定半环321的端部抵接的锁紧螺母3232，第二锁紧件3233设置于连杆3231的另一端并与连杆3231铰接，第二锁紧件3233为具有偏心凸轮的扳手，活动半环322的端部设置有与偏心凸轮抵接的弧面3234。通过旋转第二锁紧件3233即可打开或者关闭该旋转装置。该锁紧装置30在张开状态下，固定半环321和活动半环322之间所形成的通孔324的直径为20+2mm，此时第二锁紧件3233处于打开状态。该锁紧装置30处于锁紧状态下，第二锁紧件3233对应的也处于锁紧状态下，此时的固定半环321和活动半环322之间的所形成通孔324的直径为20mm。此时，该锁紧装置30内壁上的第一连接螺纹326与安装螺杆10上的第二连接螺纹121啮合，从而将安装螺杆10与锁紧装置30锁止固定。

本实用新型所提供的动力电池的快换机构100中，该锁紧装置30的锁紧组件323中的第一锁紧件3232和第二锁紧件3233还可以为设置于连杆3231两端分别与活动半环322的端部或固定半环321的端部抵接的锁紧螺母(图中未示出)。当动力电池300移动至第一安装位301后，通过锁紧该第二锁紧件3233上的螺母，也可实现锁紧装置30与安装螺杆10之间的固定连接。

本实用新型所提供的一种动力电池的快换机构100中，该安装螺杆10通过第三连接段13上的外螺纹131固定于汽车车身200的固定座210上。当动力电池300运输到车身底部时，该安装螺杆10穿过处于打开状态固定于动力电池300上的锁紧装置30，使得动力电池300与车身200之间处于如图2的第二安装位302上。此时，使用专用工装带动顶升轮盘20插入安装螺杆10的第一连接段11处，并且带动顶升轮盘20相对于安装螺杆10旋转，在顶升轮盘20的旋转过程中，该顶升轮盘20上的旋转斜面21与安装螺杆10上的水平旋转杆111抵接产生向上的推动力，该推动力促使动力电池300移动至车身200的第一安装位301处。在专用工装上设定了扭力值，当专用工装带动顶升轮盘20达到该扭力值后，停止旋转顶升轮盘20，此时推动锁紧装置30上的扳手，将锁紧装置30固定于安装螺杆10的外侧，使得锁紧装置30上的第一连接螺纹326与安装螺杆10上的第二连接螺纹121啮合，保证锁紧装置30与安装螺杆10的锁止。然后将顶升轮盘20由安装螺杆10的底部取出，从而完成动力电池300与新能源动力汽车车身200的固定连接。当需要拆卸动力电池300时，将锁紧装置30处的扳手打开，即可实现动力电池300与安装螺杆10之间的解锁，然后将安装螺杆10由动力电池300处取出，即可完成动力电池300的拆卸。整个动力电池300的拆换周期可以控制在三分钟以内，单组机构拆换寿命在三十万次以上。

本实用新型所提供的一种动力电池300的快换机构100包括将动力电池300固定于车身200的安装螺杆10，该安装螺杆10通过顶升轮盘20即可实现车身200与动力电池300的位置固定，再通过锁紧装置30将动力电池300锁紧于安装螺杆10上，完成动力电池300与车身200的锁止固定。需要拆卸时，也仅需松开锁紧装置30即可将安装螺杆10从动力电池300内取下，整个动力电池300的拆换周期可以控制在三分钟以内，并且对原车身200不做任何改动，仅需在动力电池300上增设安装点即可实现该快换机构，因此该快换机构成本低、重量轻，对原设计变更少，且该快换机构100的生产资源多，可靠性高。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。