專利名稱：電動乘用車底盤電池鎖止機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種電池鎖止機(jī)構(gòu)，尤其是ー種電動乘用車底盤電池鎖止機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著資源與環(huán)境雙重壓カ的持續(xù)増大，為緩解石油資源短缺局面，降低汽車燃油對環(huán)境的污染，發(fā)展新能源汽車已成為未來汽車エ業(yè)發(fā)展的方向之一。在實(shí)際應(yīng)用中，由于受到當(dāng)前電池能量密度的限制，電動汽車的續(xù)航里程一般在一百公里至兩百公里之間。能否為電動汽車快速提供能量補(bǔ)給，直接影響到電動汽車的推廣應(yīng)用。通常情況下，對電池慢速充電需要幾個小時才能完成，快速充電會對電池的壽命產(chǎn)生影響，所以對電動車換電系統(tǒng)的研究非常有意義，對于底盤換電的乘用車，需要有鎖止機(jī)構(gòu)將滿電池牢固固定在車輛上，井能在需要換電時快速解鎖，鎖止機(jī)構(gòu)的性能好換尤為重要。目前，電動乘用車動カ電池大都采用螺栓連接方式安裝在車輛底盤之上，不利于動カ電池的快速更換。設(shè)計(jì)合理的動カ電池鎖止機(jī)構(gòu)，成為實(shí)現(xiàn)動カ電池的快速更換的關(guān) 鍵因素之一。專利I《電動乘用車底盤電池鎖止機(jī)構(gòu)》(申請?zhí)?01110138556. 3)，專利2《電動乘用車底盤電池箱鎖止機(jī)構(gòu)》(申請?zhí)?01120174452. 3)和專利3《一種電池箱鎖止機(jī)構(gòu)》(申請?zhí)?01010520353. 6)、專利4《一種電動汽車電池箱組件》(申請?zhí)?01110149292. I)和專利5《一種電池箱自鎖緊機(jī)構(gòu)及使用這種自鎖緊機(jī)構(gòu)的電池箱》(申請?zhí)?01120227827. 8)等均提出了鎖止機(jī)構(gòu)。這些鎖止機(jī)構(gòu)都采用純機(jī)械結(jié)構(gòu)，電池更換和解鎖/鎖止操作均由電池更換裝置完成，電池更換裝置到位之后，執(zhí)行解鎖動作，更換裝置需要増加相應(yīng)的自由度和機(jī)械結(jié)構(gòu)；專利3、4、5均是基于電池箱水平移動設(shè)計(jì)的鎖止機(jī)構(gòu)，不適合電動乘用車豎直方向移動動カ電池。中國專利200910193454. 4提出了一種電動汽車的電池安裝結(jié)構(gòu)，但其存在的問題為機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，容易產(chǎn)生故障，且受カ狀況不好，容易變形失效。以上鎖止機(jī)構(gòu)存在以下問題I.沒有獨(dú)立的控制裝置，只能由更換裝置控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，鎖止機(jī)構(gòu)解鎖/鎖止動作由電池更換裝置完成，需增加更換裝置自由度，需配備相應(yīng)的動カ和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；2.只能從更換裝置監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視和控制鎖止機(jī)構(gòu)的運(yùn)行，不增添額外裝置無法實(shí)現(xiàn)車輛中控臺和就地的狀態(tài)顯示和運(yùn)行控制。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供ー種結(jié)構(gòu)簡單，電池拆裝方便，易于生產(chǎn)加工且使用可靠性高的電動乘用車底盤電池鎖止機(jī)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案—種電動乘用車底盤電池鎖止機(jī)構(gòu)，它包括機(jī)械部分和電氣部分，所述機(jī)械部分包括機(jī)架，掛鉤齒輪與掛鉤安裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸安裝在機(jī)架上，在轉(zhuǎn)軸的軸端設(shè)有至少ー個軸向限位器；在機(jī)架上還安裝電機(jī)，電機(jī)與電機(jī)減速器連接，電機(jī)減速器輸出端與電機(jī)齒輪連接，電機(jī)齒輪與掛鉤齒輪嚙合；所述電氣部分包括安裝在掛鉤齒輪下部的位置傳感器，它通過狀態(tài)采集板與控制板連接，控制板與電機(jī)驅(qū)動模塊、電源連接，驅(qū)動電機(jī)運(yùn)動；同時控制板還與分別與輸入電路和顯示電路以及車輛總控臺和后臺監(jiān)控設(shè)備通信。所述機(jī)架由機(jī)架橫板、機(jī)架豎板以及轉(zhuǎn)軸安裝座組成，機(jī)架豎板與轉(zhuǎn)軸安裝座均固連在機(jī)架橫板上；轉(zhuǎn)軸安裝在轉(zhuǎn)軸座鐘，電機(jī)和位置傳感器均安裝在機(jī)架豎板上。所述電機(jī)減速器為蝸輪蝸桿減速器。所述轉(zhuǎn)軸通過平鍵與掛鉤齒輪和掛鉤連接。所述軸向限位器為彈性擋圈。所述控制板通過無線通訊模塊與后臺監(jiān)控設(shè)備連接。所述控制板通過CAN通信模塊與車輛中控臺連接。本實(shí)用新型采用了獨(dú)立的電氣控制部分，通過位置傳感器檢測鎖止機(jī)構(gòu)的狀態(tài)，并能夠根據(jù)車輛中控臺以及后臺監(jiān)控設(shè)備的命令在需要時進(jìn)行解鎖或鎖止；由于采用齒輪嚙合傳動通過掛鉤鎖止的方式，其穩(wěn)定性好，同時也減少了整個鎖止機(jī)構(gòu)的體積，易于安裝維護(hù)。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)I、安全性好，電池重力豎直作用于車架大梁上，穩(wěn)定可靠；2、體積較小，節(jié)省安裝空間，避免與車輛懸掛減震等部件干渉；3、操作性能好，齒輪傳動使用條件要求較低；4、結(jié)構(gòu)簡單，故障率低；5、易于加工，便于維護(hù)。

圖I是電池鎖止機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖；圖Ia為圖I的俯視圖；圖Ib為圖I的側(cè)視圖；圖2是鎖止機(jī)構(gòu)與車體及電池連接示意圖；圖3是電池鎖止機(jī)構(gòu)安裝布置示意圖；圖4是控電氣部分結(jié)構(gòu)框圖；圖5是電氣部分的控制流程圖。其中，101.位置傳感器，102.轉(zhuǎn)軸，103.電機(jī)齒輪，104.掛鉤齒輪，105.彈性擋圏，106.電機(jī)安裝螺栓，107.電機(jī)減速器，108.電機(jī)，109.機(jī)架橫板，110.機(jī)架豎板，111.掛鉤，112.轉(zhuǎn)軸安裝座，201.車架大梁，202.電池鎖止機(jī)構(gòu)，203.電池掛鼻，301.控制板，302.狀態(tài)采集板，303.輸入電路和顯示電路，304.電源，305.電機(jī)驅(qū)動模塊，306.后臺監(jiān)控設(shè)備，307.無線通訊模塊308. CAN通訊模塊，309.車輛中控臺。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)ー步說明。[0034]如圖I、圖la、圖Ib所示為本實(shí)用新型的機(jī)械部分電機(jī)108的轉(zhuǎn)動通過電機(jī)減速器107減速后傳動到電機(jī)齒輪103，電機(jī)齒輪103與掛鉤齒輪104嚙合，實(shí)現(xiàn)掛鉤齒輪104轉(zhuǎn)動，掛鉤齒輪104與轉(zhuǎn)軸102為平鍵連接，轉(zhuǎn)軸102轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸102與掛鉤111之間為平鍵連接，實(shí)現(xiàn)掛鉤111轉(zhuǎn)動。所述機(jī)架為各部件提供安裝支撐，由機(jī)架橫板109、機(jī)架豎板110及轉(zhuǎn)軸安裝座112三部分組成，機(jī)架豎板110與轉(zhuǎn)軸安裝座112均焊接在機(jī)架橫板109上；在掛鉤齒輪104下部設(shè)有位置傳感器101，位置傳感器101安裝在機(jī)架豎板110上并與鎖止機(jī)構(gòu)控制板連接，鎖止機(jī)構(gòu)控制板安裝在車輛后排座椅下。電機(jī)108通過電機(jī)安裝螺栓106安裝在機(jī)架豎板110上。所述轉(zhuǎn)軸102兩端穿過轉(zhuǎn)軸安裝座112上的軸孔，軸端有若干彈性擋圈105軸向限位；鎖止機(jī)構(gòu)與車體及電池連接如圖2所示，鎖止機(jī)構(gòu)202通過其上結(jié)構(gòu)機(jī)架橫板109 與車架大梁201通過螺栓連接，鎖止機(jī)構(gòu)202上的掛鉤111與電池掛鼻203鉤住或打開，實(shí)現(xiàn)底盤電池的鎖止與解鎖。圖3為電子鎖組合裝置與電池懸掛組合裝置裝配圖，共使用四套，對稱布置，安裝于車架大梁正下方。當(dāng)安裝電池時，電池送到位后，控制板301發(fā)出鎖止信號，電機(jī)108轉(zhuǎn)動，通過電機(jī)減速器107減速后傳動到電機(jī)齒輪103，電機(jī)齒輪103與掛鉤齒輪104嚙合，實(shí)現(xiàn)掛鉤齒輪轉(zhuǎn)動104，掛鉤齒輪104帶動轉(zhuǎn)軸102轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸102帶動掛鉤111轉(zhuǎn)動，掛鉤111與電池掛鼻203鉤住，位置傳感器101判斷是否鎖止到位，當(dāng)鎖止到位后，位置傳感器101發(fā)出信號給控制板301，控制板301控制電機(jī)108停止旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)鎖止。卸電池時，電池由卸電池裝置托舉到位后，控制板301發(fā)出解鎖信號，電機(jī)108反向轉(zhuǎn)動，通過電機(jī)減速器107減速后傳動到電機(jī)齒輪103，電機(jī)齒輪103與掛鉤齒輪104嚙合，實(shí)現(xiàn)掛鉤齒輪反向轉(zhuǎn)動104，掛鉤齒輪104帶動轉(zhuǎn)軸102反向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸102帶動掛鉤111反向轉(zhuǎn)動，掛鉤111與電池掛鼻203脫鉤，位置傳感器101判斷是否解鎖到位，當(dāng)解鎖到位后，位置傳感器101發(fā)出信號給控制板301，控制板301控制電機(jī)108停止旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)解鎖。圖4中為本實(shí)用新型的電氣部分，它包括鎖止機(jī)構(gòu)狀態(tài)采集板302、電源304、顯示電路303、控制板301、CAN通訊模塊308和無線通訊模塊307、電機(jī)驅(qū)動模塊305，狀態(tài)采集板302采集位置傳感器101信息，控制板301通過CAN通訊模塊308與車輛中控臺309通訊，通過無線通訊模塊307與后臺監(jiān)控設(shè)備306通信；同時，控制板301與顯示電路303連接，顯示鎖止?fàn)顟B(tài)，控制板301驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動模塊305驅(qū)動電機(jī)108。電源304把車載蓄電池直流電源轉(zhuǎn)化成適當(dāng)?shù)碾娫垂┙o控制板301、無線通訊模塊307、狀態(tài)采集板302和電機(jī)驅(qū)動模塊305 ;狀態(tài)采集板302通過位置傳感器101確定鎖止機(jī)構(gòu)當(dāng)前位置并轉(zhuǎn)化成電信號，經(jīng)光耦隔離、電平轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理后送入控制板301 ;電源304把輸入電源轉(zhuǎn)換成控制板301、無線通訊模塊307和電機(jī)驅(qū)動模塊305適用的電源；輸入電路和顯示電路303錄入本地控制信號井根據(jù)控制板301的輸出信號顯示當(dāng)前鎖止運(yùn)行狀態(tài)；控制板301根據(jù)采集的鎖止?fàn)顟B(tài)和本地輸入、車輛中控臺309或電池更換裝置發(fā)送的控制信號進(jìn)行邏輯判斷執(zhí)行控制程序，輸出控制信號和狀態(tài)信息；CAN通訊模塊308和無線通訊模塊307把鎖止及運(yùn)行狀態(tài)傳送到車輛中控臺309和電池更換裝置后臺監(jiān)控并接收車輛中控臺309和電池更換裝置后臺監(jiān)控的控制指令；電機(jī)驅(qū)動模塊305把控制板301輸出的控制信號進(jìn)行放大和隔離，驅(qū)動電機(jī)108的啟停、轉(zhuǎn)向和速度調(diào)節(jié)。如圖5所示，在更換電池箱時，底盤電池快換裝置就位后，車輛中控臺309通過CAN通訊模塊308、快換裝置后臺監(jiān)控通過無線通訊模塊307或通過本裝置輸入電路獲取解鎖/鎖止指令。控制邏輯如下所述接收到整體解鎖/鎖止指令后，如所有鎖止機(jī)構(gòu)均處于鎖止/打開狀態(tài)，則啟動電機(jī)108，經(jīng)過短時加速后，電機(jī)108恒速運(yùn)行，運(yùn)行到減速位置吋，電機(jī)108減速，完全到達(dá)打開/鎖止位置后，電機(jī)108停轉(zhuǎn)，快換裝置卸下/安裝電池，實(shí)時顯示鎖止?fàn)顟B(tài)；接收到單體解鎖/鎖止指令后，如相應(yīng)鎖止機(jī)構(gòu)處于鎖止/打開狀態(tài)，則啟動電 機(jī)108，經(jīng)過短時加速后，電機(jī)108恒速運(yùn)行，運(yùn)行到減速位置吋，電機(jī)108減速，完全到達(dá)打開/鎖止位置后，電機(jī)108停轉(zhuǎn)，實(shí)時顯示鎖止?fàn)顟B(tài)；鎖止處于非上述狀態(tài)時，指令無效；當(dāng)電機(jī)108驅(qū)動電流過大時，裝置會進(jìn)行報(bào)警，短時之后保護(hù)動作。
權(quán)利要求1.ー種電動乘用車底盤電池鎖止機(jī)構(gòu)，它包括機(jī)械部分和電氣部分，其特征是，所述機(jī)械部分包括機(jī)架，掛鉤齒輪與掛鉤安裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸安裝在機(jī)架上，在轉(zhuǎn)軸的軸端設(shè)有至少ー個軸向限位器；在機(jī)架上還安裝電機(jī)，電機(jī)與電機(jī)減速器連接，電機(jī)減速器輸出端與電機(jī)齒輪連接，電機(jī)齒輪與掛鉤齒輪嚙合； 所述電氣部分包括安裝在掛鉤齒輪下部的位置傳感器，它通過狀態(tài)采集板與控制板連接，控制板與電機(jī)驅(qū)動模塊、電源連接，驅(qū)動電機(jī)運(yùn)動；同時控制板還與分別與輸入電路和顯示電路以及車輛總控臺和后臺監(jiān)控設(shè)備通信。
2.如權(quán)利要求I所述的電動乘用車底盤電池鎖止機(jī)構(gòu)，其特征是，所述機(jī)架由機(jī)架橫板、機(jī)架豎板以及轉(zhuǎn)軸安裝座組成，機(jī)架豎板與轉(zhuǎn)軸安裝座均固連在機(jī)架橫板上；轉(zhuǎn)軸安裝在轉(zhuǎn)軸座鐘，電機(jī)和位置傳感器均安裝在機(jī)架豎板上。
3.如權(quán)利要求I所述的電動乘用車底盤電池鎖止機(jī)構(gòu)，其特征是，所述電機(jī)減速器為蝸輪蝸桿減速器。
4.如權(quán)利要求I所述的電動乘用車底盤電池鎖止機(jī)構(gòu)，其特征是，所述轉(zhuǎn)軸通過平鍵與掛鉤齒輪和掛鉤連接。
5.如權(quán)利要求I所述的電動乘用車底盤電池鎖止機(jī)構(gòu)，其特征是，所述軸向限位器為弾性擋圈。
6.如權(quán)利要求I所述的電動乘用車底盤電池鎖止機(jī)構(gòu)，其特征是，所述控制板通過無線通訊模塊與后臺監(jiān)控設(shè)備連接。
7.如權(quán)利要求I所述的電動乘用車底盤電池鎖止機(jī)構(gòu)，其特征是，所述控制板通過CAN通信模塊與車輛中控臺連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電動乘用車底盤電池鎖止機(jī)構(gòu)，它結(jié)構(gòu)簡單，電池拆裝方便，易于生產(chǎn)加工且使用可靠性高。它包括機(jī)械部分和電氣部分，所述機(jī)械部分包括機(jī)架，掛鉤齒輪與掛鉤安裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸安裝在機(jī)架上，在轉(zhuǎn)軸的軸端設(shè)有至少一個軸向限位器；在機(jī)架上還安裝電機(jī)，電機(jī)與電機(jī)減速器連接，電機(jī)減速器輸出端與電機(jī)齒輪連接，電機(jī)齒輪與掛鉤齒輪嚙合；所述電氣部分包括安裝在掛鉤齒輪下部的位置傳感器，它通過狀態(tài)采集板與控制板連接，控制板與電機(jī)驅(qū)動模塊、電源連接，驅(qū)動電機(jī)運(yùn)動；同時控制板還與分別與輸入電路和顯示電路以及車輛總控臺和后臺監(jiān)控設(shè)備通信。
文檔編號B60K1/04GK202641341SQ201220314618
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者王同斌, 趙金龍, 黃德旭, 尚文政, 譚林, 高先進(jìn) 申請人:山東電力集團(tuán)公司電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司