快速加解鎖套件的制作方法

本發明屬于電動汽車換電領域，具體提供一種快速加解鎖套件。

背景技術：

在能源和環境壓力日趨增大的背景下，新能源汽車由于其具有的環保和節能的優點，已經成為汽車工業的主要研究方向之一。以電動汽車為例，對車載電源補電方式主要包括充電和換電兩種類型。與充電式補電相比較，換電式補電由于采用整塊電池更換的方式實現補電，因此具有更換時間短、便于自動化操作和對車載電源的使用壽命周期影響較小的優點，成為行業研究的熱點技術之一。

由于與換電式補電類型相對應的電動汽車的底盤換電式結構的動力電池的重量通常較大，因此需要多個鎖止機構對其進行鎖定和解鎖，目前通常采用一套自動化解鎖設備同時對多個鎖止機構進行鎖定的解鎖操作，例如對每個鎖止機構配置有伺服電機驅動的扭矩扳手。但是，由于鎖止機構往往由多個零件構成，存在結構復雜、占用空間大的缺陷，而且無形中也增加了電動汽車的單車成本。

相應地，本領域需要一種新的電動汽車動力電池鎖止機構來解決上述問題。

技術實現要素：

為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決在現有技術中電動汽車動力電池的鎖止機構零件較多、結構復雜、占用空間大并因此增加了電動汽車單車成本的問題，本發明提供了一種快速加解鎖套件，該快速加解鎖套件包括：螺栓體，所述螺栓體設置于動力電池，并且所述螺栓體能夠沿軸向相對于所述動力電池移動；滑塊組，其包括多個滑塊，所述多個滑塊分別以可滑動的方式連接到所述目標裝置上，并且所述多個滑塊能夠通過該滑動形成允許所述螺栓體移動的導向孔。

在上述快速加解鎖套件的優選技術方案中，所述螺栓體沿徑向向外延伸有凸緣結構，并且通過旋轉所述螺栓體能夠帶動所述凸緣結構同步旋轉，該同步旋轉能夠迫使所述多個滑塊以使所述導向孔的孔徑增大的方式滑動。

在上述快速加解鎖套件的優選技術方案中，所述凸緣結構為凸輪。

在上述快速加解鎖套件的優選技術方案中，所述滑塊組包括相對設置的第一滑塊和第二滑塊，在安裝好的狀態下，所述螺栓體在徑向上容納于所述第一滑塊和第二滑塊形成的導向孔內，并且所述螺栓體的螺帽在軸向上抵靠至所述第一滑塊和所述第二滑塊；之后通過旋轉所述螺栓體，使所述第一滑塊和第二滑塊以遠離彼此的方式滑動，進而使所述螺帽能夠在所述導向孔內移動。

在上述快速加解鎖套件的優選技術方案中，所述滑塊沿滑動方向具有腔體，并且所述滑塊還設置有復位組件，該復位組件包括：導向柱，其固定于目標裝置，并且所述導向柱能夠伸入/退出所述腔體；第一復位彈簧，其設置于所述導向柱和所述腔體之間。

在上述快速加解鎖套件的優選技術方案中，所述套件還包括限位部，該限位部包括：套管，其套設于所述螺栓體的外側；限位套，其設置于所述動力電池的外殼；第二復位彈簧，其設置于所述套管和所述限位套之間。

在上述快速加解鎖套件的優選技術方案中，所述限位套的一端設置有限位槽，在安裝好的狀態下，所述螺栓體的凸緣結構坐落于所述限位槽，用于防止所述螺栓體轉動。

在上述快速加解鎖套件的優選技術方案中，所述螺栓體還連接有緊固螺母，所述螺栓體通過所述緊固螺母與所述動力電池的外殼相連接。

在上述快速加解鎖套件的優選技術方案中，所述動力電池的外殼上設置有鎖緊殼，在安裝好的狀態下，所述緊固螺母沿軸向抵靠至所述鎖緊殼。

在上述快速加解鎖套件的優選技術方案中，所述鎖緊殼還連接有密封蓋，在安裝好的狀態下，所述緊固螺母處于所述鎖緊殼和所述密封蓋形成的密封腔體中。

本領域技術人員能夠理解的是，在本發明的優選技術方案中，通過在目標裝置(如電動汽車車身)上設置彼此臨近且能夠相對滑動的第一滑塊和第二滑塊，并通過第一復位彈簧使第一滑塊和第二滑塊相互抵靠，進一步，在第一滑塊和第二滑塊之間形成有導向孔。更進一步，在通過緊固螺母與動力電池的外殼相連接的螺栓體上設置有螺帽、凸輪和套管，在動力電池的外殼上設置限位套，并且在限位套和套設于螺栓體上的套管之間設置有第二復位彈簧。再進一步，螺帽能夠穿過導向孔，并因此能夠在第二復位彈簧的作用下抵靠至第一滑塊和第二滑塊；通過將凸輪頂入第一滑塊和第二滑塊之間并旋轉螺栓體時，能夠使第一滑塊和第二滑塊相互遠離，進而螺栓體在第二復位彈簧的作用下脫離車身。

因此，本發明的快速加解鎖套件不僅結構更加簡單、操作更加方便，而且也降低了制作和維護成本。

附圖說明

圖1是本發明的快速加解鎖套件的效果圖；

圖2是本發明的快速加解鎖套件的第一剖視圖；

圖3是本發明的快速加解鎖套件的剖視面垂直于圖2中第一剖視圖的第二剖視圖；

圖4是本發明的快速加解鎖套件的螺栓體的效果示意圖；

圖5是本發明的快速加解鎖套件的鎖緊殼的剖視圖；

圖6是本發明的快速加解鎖套件的密封蓋的效果示意圖；

圖7是本發明的快速加解鎖套件加鎖時螺栓體和第一滑塊、第二滑塊初步接觸的示意圖；

圖8是本發明的快速加解鎖套件加鎖時第一滑塊和第二滑塊被螺栓體的螺帽打開狀態的示意圖；

圖9是本發明的快速加解鎖套件加鎖后螺栓體被第一滑塊和第二滑塊鎖定時的狀態圖；

圖10是本發明的快速加解鎖套件解鎖時螺栓體的凸輪旋轉90°的動作示意圖；

圖11是本發明的快速加解鎖套件解鎖時第一滑塊和第二滑塊被螺栓體的凸輪打開狀態的示意圖；

圖12是本發明的快速加解鎖套件解鎖時第一滑塊和第二滑塊被螺栓體的螺帽打開狀態的示意圖；

圖13是本發明的快速加解鎖套件解鎖完成后螺栓體的凸輪旋轉90°復位時的動作示意圖。

附圖標記列表：

1、車身；2、支架；201、車身支架；202、電池支架；3、第一滑塊；4、第二滑塊；5、第一彈簧；6、第二彈簧；7、第一導向柱；8、第二導向柱；9、導向孔；10、卡槽；11、外殼；12、螺栓體；121、螺帽；122、凸輪；123、驅動結構；13、套管；14、限位套；141、限位槽；15、第三彈簧；16、鎖緊殼；161、通孔；162、唇形結構；163、齒形槽；17、緊固螺母；18、密封蓋；181、卡子；182、齒形結構；183、內六邊形孔。

具體實施方式

下面參照附圖來描述本發明的優選實施方式。本領域技術人員應當理解的是，這些實施方式僅僅用于解釋本發明的技術原理，并非用于限制本發明的保護范圍。例如，雖然說明書是以電動汽車底盤式安裝的動力電池為例來對本發明的快速加解鎖套件進行說明的。具體而言，通過采用本發明的快速加解鎖套件將動力電池相對于電動汽車的電池倉的裝卸。但是很明顯本發明的快速加解鎖套件至少還可以應用于與電動汽車的電池倉具有等同結構的場景。如，在充換電站內，用于放置從電動汽車換下的虧電電池并對其進行補電作業的儲能單元，具有與電池倉相同的用于實現動力電池裝卸的連接結構。并且，本領域技術人員可以根據需要對加解鎖套件作出調整，以便適應具體的應用場合。

需要說明的是，在本發明的描述中，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方向或位置關系的術語是基于附圖所示的方向或位置關系，這僅僅是為了便于描述，而不是指示或暗示所述裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

此外，還需要說明的是，在本發明的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域技術人員而言，可根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

如圖1至3所示，本發明的快速加解鎖套件主要用于將動力電池安裝到電動汽車上。該快速加解鎖套件主要包括：可滑動安裝到車身1上的滑塊組和設置在動力電池外殼11上的螺栓體12。其中，滑塊組通過支架2可滑動地連接到車身1上，具體地，支架2包括車身支架201和電池支架202，車身支架201通過螺栓與車身1固定連接，電池支架202通過螺栓與車身支架201固定連接。本發明技術人員能夠理解的是，本發明的快速加解鎖套件除了用于將動力電池安裝到電動汽車的車身1上外，還可以用于將動力電池安裝到其他的目標裝置上，例如在以換電的方式直接對電動汽車進行補電的充換電站內，用于存儲并對虧電電池進行補電的儲能單元具有與加解鎖套件對應的連接動力電池的結構。

如圖3所示，左右兩側的電池支架202上分別連接有第一復位組件和第二復位組件。其中，第一復位組件包括第一彈簧5和第一導向柱7，第二復位組件包括第二彈簧6和第二導向柱8。滑塊組包括與第一導向柱7和第二導向柱8分別對應的第一滑塊3和第二滑塊4，并且第一滑塊3的左側設置有第一空腔(圖中未標示)，第二滑塊4的右側設置有第二空腔(圖中未標示)。其中，第一空腔和第二空腔為權利要求書中所述的腔體。進一步，第一彈簧5設置在第一滑塊3和第一導向柱7之間。具體地，第一彈簧5套在第一導向柱7上，第一彈簧5的右側容納于第一空腔內，且第一彈簧5的右端抵靠至第一空腔的臺階面上，第一彈簧5的左端抵靠至左側的電池支架202。第二彈簧6設置在第二滑塊4和第二導向柱8之間。具體地，第二彈簧6套在第二導向柱8上，第二彈簧6的左側容納于第二空腔內，且第二彈簧6的左端抵靠至第二空腔的臺階面上，第二彈簧6的右端抵靠至右側的電池支架202。其中，第一彈簧5和第二彈簧6是權利要求說中所述的第一復位彈簧。更進一步，在圖3中，第一滑塊3和第二滑塊4構成有導向孔9和卡槽10，其中卡槽10的截面形狀優選地為橢圓形(圖中未示出)。本領域技術人員能夠 理解的是，滑塊組不僅限于第一滑塊3和第二滑塊4兩個，其數量可根據需要進行適當調整，例如一個、三個。

如圖4所示，螺栓體12的頂部設置有螺帽121，螺栓體12的中間部分設置有凸輪122，螺栓體12的底部設置有驅動結構123。優選地，螺帽121設置有導向結構(圖中未標示)，以便螺帽121通過該導向結構能夠順利地進入導向孔9。如在本發明的優選實施方案中，螺帽121具有錐形導向結構，或者本領域技術人員也可以根據需要將螺帽121設置成其他形式的導向結構，只要該導向結構能夠引導螺帽121順利進入導向孔9即可。

進一步，如圖2至圖4所示，凸輪122能夠與卡槽10相互匹配，并且當凸輪旋轉90°時，能夠迫使第一滑塊3和第二滑塊4相互遠離。驅動結構123用于連接驅動裝置(圖中未示出)，進而由驅動裝置驅動螺栓體12旋轉。本領域技術人員能夠理解的是，驅動結構123可以是等六邊形柱體、正方形柱體、橢圓形柱體、內六角形孔等與驅動裝置能夠相匹配的形狀。在本發明的優選實施方案中，螺帽121、凸輪122和驅動結構123一體成型于螺栓體12，或者本領域技術人員也可根據需要將螺帽121、凸輪122和/或驅動結構123與螺栓體12分體設置，然后通過螺紋連接到一起。

繼續參閱圖2和圖3，本發明的快速加解鎖套件還包括設置在動力電池的外殼11上的限位部，該限位部具體包括：套管13、限位套14、第三彈簧15(權利要求書中所述的第二復位彈簧)、鎖緊殼16、緊固螺母17和密封蓋18。其中，套管13與螺栓體12通過螺紋固定連接。限位套14與外殼11固定連接(例如焊接、過盈配合連接等)，并且限位套14的頂端設置有限位槽141，該限位槽141能夠與凸輪122相匹配，當凸輪122置于限位槽141內時，限位槽141能夠限制螺栓體12的轉動。鎖緊殼16與外殼11固定連接(例如焊接、螺栓連接、螺紋連接等)。第三彈簧15套在套管13上，并且第三彈簧15的下端與套管13的凸緣(圖中未標示)相抵靠，第三彈簧15的上端與限位套14的下端相抵靠。緊固螺母17與螺栓體12通過螺紋固定連接，進一步，在圖2所示的鎖緊狀態下，緊固螺母17的上表面與鎖緊殼16相抵觸，優選地，可以在兩者的接觸面上分別設置防滑紋，用以防止動力電池因振動而導致螺栓體12和緊固螺母17之間松動。

如圖5所示，鎖緊殼16上設置有通孔161、唇型結構162和齒形槽163。其中，通孔161能夠允許螺栓體12穿過，唇型結構162和齒形槽163能夠使鎖緊殼16與密封蓋18相匹配連接。

如圖2、圖3和圖6所示，密封蓋18上設置有卡子181、齒形結構182和內六邊形孔183。在密封蓋18與鎖緊殼16組裝好的狀態下，卡子181能夠與唇形結構162相匹配連接，用于防止密封蓋18脫落；齒形結構182與齒形槽163相匹配，主要用于防止密封蓋18相對于鎖緊殼16轉動。內六邊形孔183與緊固螺母17相匹配，主要用于防止密封蓋18相對于緊固螺母17的轉動，并且內六邊形孔183的邊緣處設置有導向結構(圖中未標示)，該導向結構用于使緊固螺母17能夠順利地進入密封蓋18內。本領域技術人員能夠理解的是，密封蓋18和鎖緊殼16匹配連接時能夠形成一個密封腔體(圖中未示出)，用于將緊固螺母17與外界隔絕，能夠有效地防止污染物(如灰塵、泥漿)粘附到螺栓體12和緊固螺母17上，并且通過密封蓋18與緊固螺母17以及鎖緊殼16之間的配合，能夠限定緊固螺母17繞其軸線方向轉動，防止電動汽車在行駛過程中因道路顛簸而導致動力電池與電動汽車之間的連接松動，進而導致電路接觸不良和對動力電池造成損傷。

進一步，如圖3所示，密封蓋18的下端設置有螺紋孔184，密封蓋18通過該螺紋孔184能夠與換電站的驅動裝置(如換電槍)相連接，進而驅動裝置能夠將密封蓋18從鎖緊殼16中拔出。

下面結合圖7至圖13對本發明的快速加解鎖套件的工作原理以及工作流程進行詳細說明。其中，圖7至圖9為將動力電池安裝到電動汽車的過程，圖10至圖13為將動力電池從電動汽車上拆卸的過程。

如圖7所示，需要將動力電池安裝到電動汽車上時，首先可以由換電站的換電機器人將動力電池與電動汽車上動力電池的安裝位對準，然后再將動力電池緩慢舉起，直至如圖7中的螺栓體12的螺帽121與第一滑塊3和第二滑塊4相接觸，即螺帽121與導向孔9的下邊緣相接觸。

如圖8所示，隨著動力電池被進一步舉升，螺帽121進入導向孔9內并因此迫使第一滑塊3和第二滑塊4沿相反的方向向外運動。

如圖9所示，隨著動力電池被進一步舉升，螺帽121穿過導向孔9，之后，分離的第一滑塊3和第二滑塊4在第一彈簧5和第二彈簧 6的作用下相互靠近，直至第一滑塊3和第二滑塊4的內端沿徑向分別抵靠至螺栓體12。進一步，由于限位套14固定于電池的外殼11，因此在第三彈簧15的作用下，套管與螺栓體12向下一起運動，直至螺帽121的下表面抵靠至第一滑塊3和第二滑塊4的上表面，進而通過驅動裝置(如換電槍、伺服電機驅動的扭矩扳手)將緊固螺母17擰緊，以及將密封蓋18安裝到鎖緊殼16上。至此，本發明的快速加解鎖套件即完成了將動力電池鎖定到電動汽車上的動作。

如圖10所示，需要將動力電池從電動汽車上拆卸時，首先取下密封蓋18，并將緊固螺母17擰動使其向下移動一端距離(例如5mm)，然后由驅動裝置克服第三彈簧15的彈力，將螺栓體12向上舉升一端距離(例如3mm)使螺帽121脫離與第一滑塊3和第二滑塊4的接觸，同時使凸輪122進入卡槽10。

如圖11所示，由驅動裝置驅動螺栓體12轉動90°，此時凸輪122沿第一滑塊3和第二滑塊4的滑動方向的直徑變長，迫使第一滑塊3和第二滑塊4相互遠離，并因此使得導向孔9的開口度變大，進而螺帽121能夠順利地穿過導向孔9。

如圖12所示，隨著動力電池向下移動，在第三彈簧15的作用下，螺栓體12向下移動。需要說明的是，應當滿足L1≤L2的條件，優選地，滿足L1＜L2的條件，以便使得螺帽121在凸輪122脫離卡槽10之前就已經進入到導向孔9內。其中，L1為螺帽121的下表面與凸輪122上表面之間的距離，L2為滑塊3、4上、下兩表面之間的距離。除此之外，本領域技術人員也可以根據需要在滑塊(3、4)和電池支架202之間設置阻尼機構，用以降低第一彈簧5和第二彈簧6推動第一滑塊3和第二滑塊4滑動時的速度，進而使得螺帽121在凸輪122脫離卡槽10之前就已經進入到導向孔9內。

如圖13所示，當螺帽121脫離導向孔9后，驅動裝置驅動螺栓體12再次轉動90°，從而使得凸輪122在第三彈簧15的作用下卡入限位槽141中，防止螺栓體12轉動，以便下次將動力電池安裝到電動汽車上。至此，本發明的快速加解鎖套件即完成了將動力電池從電動汽車上拆卸的動作，即動力電池完全脫離了電動汽車。

本領域技術人員能夠理解的是，在本發明的優選實施方案中，通過由第一彈簧5預緊的第一滑塊3、由第二彈簧6預緊的第二滑塊4對螺栓體12的螺帽121進行鎖定。通過將螺栓體12上的凸輪122旋轉90°迫使第一滑塊3和第二滑塊4相互背離進行解鎖。通過螺栓體12與緊固螺母17之間的配合、緊固螺母17與密封蓋18之間的配合、密封蓋18與鎖緊殼16之間的配合以及凸輪122與限位槽141之間的配合，使得動力電池鎖定到電動汽車上時，螺栓體12和緊固螺母17之間不會發生相對轉動，進而保證了本發明的快速加解鎖套件在將動力電池鎖定到電動汽車上時的可靠性。

因此，本發明的快速加解鎖套件不僅加解鎖性能可靠，而且結構簡單、操作方便、制作成本較低。

至此，已經結合附圖所示的優選實施方式描述了本發明的技術方案，但是，本領域技術人員容易理解的是，本發明的保護范圍顯然不局限于這些具體實施方式。在不偏離本發明的原理的前提下，本領域技術人員可以對相關技術特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術方案都將落入本發明的保護范圍之內。