專利名稱：電動(dòng)乘用車底盤(pán)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(dòng)乘用車底盤(pán)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(duì)環(huán)境的污染，發(fā)展新能源汽車已成為未來(lái)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(dòng)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(dòng)汽車快速提供能量補(bǔ)給，直接影響到電動(dòng)汽車的推廣應(yīng)用。通常情況下，對(duì)電池慢速充電需要幾個(gè)小時(shí)才能完成，快速充電會(huì)對(duì)電池的壽命產(chǎn)生影響，所以對(duì)電動(dòng)車換電系統(tǒng)的研究非常有意義，對(duì)于底盤(pán)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(shí)快速解鎖，鎖止機(jī)構(gòu)的性能好換尤為重要。目前，電動(dòng)乘用車動(dòng)カ電池大都采用螺栓連接方式安裝在車輛底盤(pán)之上，不利于動(dòng)カ電池的快速更換。設(shè)計(jì)合理的動(dòng)カ電池鎖止機(jī)構(gòu)，成為實(shí)現(xiàn)動(dòng)カ電池的快速更換的關(guān) 鍵因素之一。專利I《電動(dòng)乘用車底盤(pán)電池鎖止機(jī)構(gòu)》(申請(qǐng)?zhí)?01110138556. 3)，專利2《電動(dòng)乘用車底盤(pán)電池箱鎖止機(jī)構(gòu)》(申請(qǐng)?zhí)?01120174452. 3)和專利3《一種電池箱鎖止機(jī)構(gòu)》(申請(qǐng)?zhí)?01010520353. 6)、專利4《一種電動(dòng)汽車電池箱組件》(申請(qǐng)?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(qǐng)?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(dòng)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(dòng)設(shè)計(jì)的鎖止機(jī)構(gòu)，不適合電動(dòng)乘用車豎直方向移動(dòng)動(dòng)カ電池。中國(guó)專利200910193454. 4提出了一種電動(dòng)汽車的電池安裝結(jié)構(gòu)，但其存在的問(wèn)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(wèn)題I.沒(méi)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(dòng)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(dòng)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(wú)法實(shí)現(xiàn)車輛中控臺(tái)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(jiǎn)單，電池拆裝方便，易于生產(chǎn)加工且使用可靠性高的電動(dòng)乘用車底盤(pán)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(dòng)乘用車底盤(pán)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(gè)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(guò)狀態(tài)采集板與控制板連接，控制板與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電源連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)；同時(shí)控制板還與分別與輸入電路和顯示電路以及車輛總控臺(tái)和后臺(tái)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(guò)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(guò)無(wú)線通訊模塊與后臺(tái)監(jiān)控設(shè)備連接。所述控制板通過(guò)CAN通信模塊與車輛中控臺(tái)連接。本實(shí)用新型采用了獨(dú)立的電氣控制部分，通過(guò)位置傳感器檢測(cè)鎖止機(jī)構(gòu)的狀態(tài)，并能夠根據(jù)車輛中控臺(tái)以及后臺(tái)監(jiān)控設(shè)備的命令在需要時(shí)進(jìn)行解鎖或鎖止；由于采用齒輪嚙合傳動(dòng)通過(guò)掛鉤鎖止的方式，其穩(wěn)定性好，同時(shí)也減少了整個(gè)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(dòng)使用條件要求較低；4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)模塊，306.后臺(tái)監(jiān)控設(shè)備，307.無(wú)線通訊模塊308. CAN通訊模塊，309.車輛中控臺(tái)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)ー步說(shuō)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(dòng)通過(guò)電機(jī)減速器107減速后傳動(dòng)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(dòng)，掛鉤齒輪104與轉(zhuǎn)軸102為平鍵連接，轉(zhuǎn)軸102轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)。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(guò)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(guò)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(guò)其上結(jié)構(gòu)機(jī)架橫板109 與車架大梁201通過(guò)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(kāi)，實(shí)現(xiàn)底盤(pán)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(duì)稱布置，安裝于車架大梁正下方。當(dāng)安裝電池時(shí)，電池送到位后，控制板301發(fā)出鎖止信號(hào)，電機(jī)108轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)電機(jī)減速器107減速后傳動(dòng)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(dòng)104，掛鉤齒輪104帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸102轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸102帶動(dòng)掛鉤111轉(zhuǎn)動(dòng)，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(hào)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(shí)，電池由卸電池裝置托舉到位后，控制板301發(fā)出解鎖信號(hào)，電機(jī)108反向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)電機(jī)減速器107減速后傳動(dòng)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(dòng)104，掛鉤齒輪104帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸102反向轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸102帶動(dòng)掛鉤111反向轉(zhuǎn)動(dòng)，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(hào)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(wú)線通訊模塊307、電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(guò)CAN通訊模塊308與車輛中控臺(tái)309通訊，通過(guò)無(wú)線通訊模塊307與后臺(tái)監(jiān)控設(shè)備306通信；同時(shí)，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(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊305驅(qū)動(dòng)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(wú)線通訊模塊307、狀態(tài)采集板302和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊305 ;狀態(tài)采集板302通過(guò)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(hào)，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(wú)線通訊模塊307和電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(hào)井根據(jù)控制板301的輸出信號(hào)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(tái)309或電池更換裝置發(fā)送的控制信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷執(zhí)行控制程序，輸出控制信號(hào)和狀態(tài)信息；CAN通訊模塊308和無(wú)線通訊模塊307把鎖止及運(yùn)行狀態(tài)傳送到車輛中控臺(tái)309和電池更換裝置后臺(tái)監(jiān)控并接收車輛中控臺(tái)309和電池更換裝置后臺(tái)監(jiān)控的控制指令；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊305把控制板301輸出的控制信號(hào)進(jìn)行放大和隔離，驅(qū)動(dòng)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(shí)，底盤(pán)電池快換裝置就位后，車輛中控臺(tái)309通過(guò)CAN通訊模塊308、快換裝置后臺(tái)監(jiān)控通過(guò)無(wú)線通訊模塊307或通過(guò)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(kāi)狀態(tài)，則啟動(dòng)電機(jī)108，經(jīng)過(guò)短時(shí)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(kāi)/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(shí)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(kāi)狀態(tài)，則啟動(dòng)電 機(jī)108，經(jīng)過(guò)短時(shí)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(kāi)/鎖止位置后，電機(jī)108停轉(zhuǎn)，實(shí)時(shí)顯示鎖止?fàn)顟B(tài)；鎖止處于非上述狀態(tài)時(shí)，指令無(wú)效；當(dāng)電機(jī)108驅(qū)動(dòng)電流過(guò)大時(shí)，裝置會(huì)進(jìn)行報(bào)警，短時(shí)之后保護(hù)動(dòng)作。
權(quán)利要求1.ー種電動(dòng)乘用車底盤(pán)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(gè)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(guò)狀態(tài)采集板與控制板連接，控制板與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電源連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)；同時(shí)控制板還與分別與輸入電路和顯示電路以及車輛總控臺(tái)和后臺(tái)監(jiān)控設(shè)備通信。
2.如權(quán)利要求I所述的電動(dòng)乘用車底盤(pán)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(dòng)乘用車底盤(pán)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(dòng)乘用車底盤(pán)電池鎖止機(jī)構(gòu)，其特征是，所述轉(zhuǎn)軸通過(guò)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(dòng)乘用車底盤(pán)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(dòng)乘用車底盤(pán)電池鎖止機(jī)構(gòu)，其特征是，所述控制板通過(guò)無(wú)線通訊模塊與后臺(tái)監(jiān)控設(shè)備連接。
7.如權(quán)利要求I所述的電動(dòng)乘用車底盤(pán)電池鎖止機(jī)構(gòu)，其特征是，所述控制板通過(guò)CAN通信模塊與車輛中控臺(tái)連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)乘用車底盤(pán)電池鎖止機(jī)構(gòu)，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(gè)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(guò)狀態(tài)采集板與控制板連接，控制板與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電源連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)；同時(shí)控制板還與分別與輸入電路和顯示電路以及車輛總控臺(tái)和后臺(tái)監(jiān)控設(shè)備通信。
文檔編號(hào)B60K1/04GK202641341SQ201220314618
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)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(qǐng)人:山東電力集團(tuán)公司電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司