一种电池换电联接装置和车辆的制作方法

1.本发明涉及车辆的动力电池技术领域，尤其涉及一种电池换电联接装置和车辆。


背景技术：

2.电池作为新能源车辆的动力源，是新能源车辆中最重要的部分之一。但现有的车载电池续航能力不足，在较长的行驶里程中需要停车给车上的电池充电以维持一段里程。因此，在当前电池充电及电池容量没有重大技术革新的前提下，为了减少充电时间，节省因等待电池充电导致的时间成本的快速换电技术成为一种解决电池续航焦虑的可行方案。
3.快速换电技术是为了保证在电池能量耗尽或者损坏时能够进行电池更换。在快速换电技术中，需要一种可靠且可拆卸的电池与车身的联接结构，以保证电池在行驶过程中不出现脱落、窜动等影响动力电池安全的机械失效，同时又能够保证结构的可重复拆卸性。
4.现有技术中，通常采用固定在车身上的螺纹联接结构进行车身和电池之间的联接，依靠螺纹本身的预紧力实现电池与车身的锁止以实现快速换电，而受限于螺纹联接结构自身的特点，螺纹联接结构容易损坏，重复利用后的螺纹夹紧力将不可控，容易产生间隙导致窜动，进而影响电池与车身之间的连接可靠性。为保证车辆可以正常使用，则需要频繁更换电池，但安装于车身上的螺纹结构难以维修更换，导致维修更换成本过高。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种电池换电联接装置和车辆，以解决现有技术中，采用固定在车身上的螺纹联接结构进行车身和电池之间的联接，导致联接结构难以维修更换造成过高成本的问题。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
7.提供一种电池换电联接装置，包括车身锁紧模块和电池锁紧模块，所述车身锁紧模块包括具有倾斜外侧壁的车身固定销，所述车身固定销沿轴向末端延伸方向内径增大；
8.所述电池锁紧模块包括固定销锁止轴和电池固定座，所述电池固定座具有伸缩腔；
9.所述固定销锁止轴的外部设有外螺纹，所述固定销锁止轴的内部开设有可供所述车身固定销插入的内腔，所述内腔侧壁开设多个通孔，各所述通孔内安装有圆柱锁止锥销；
10.所述伸缩腔包括内螺纹段和斜面段，所述固定销锁止轴置入所述伸缩腔且通过所述内螺纹段上的螺纹与所述伸缩腔相互配合，所述斜面段用于在所述固定销锁止轴插入过程中提供挤压力，以使所述圆柱锁止锥销伸入所述内腔并抵接至所述车身固定销外侧壁。
11.可选地，所述圆柱锁止锥销的一端设有第一锥面，所述圆柱锁止锥销的另一端设有第二锥面，所述第一锥面斜度与所述车身固定销的外侧壁斜度相同，所述第二锥面斜度与所述斜面段斜度相同。
12.可选地，所述斜面段斜度大于所述车身固定销外侧壁斜度。
13.可选地，所述固定销锁止轴的上端具有呈锥形且斜度与所述斜面段斜度相同的锥
头部，所述斜面段呈与所述锥头部形状互补的倒圆台形。
14.可选地，所述通孔包括连接至所述锥头部外侧的第一孔和连接至所述内腔的第二孔，所述第一孔与所述第二孔连通，所述第一孔的内径大于所述第二孔的内径；
15.所述圆柱锁止锥销包括位于所述第一孔内的推动部，以及穿过所述第二孔伸入所述内腔的抵接部，所述推动部的内径大于所述抵接部的内径。
16.可选地，所述电池换电联接装置还包括用于限制所述固定销锁止轴转动的防转组件，所述固定销锁止轴包括中部具有多边形槽的传动柱，所述防转组件包括安装于所述传动柱且周向固定的防转套环、套设在所述传动柱并抵接所述防转套环的防转弹簧、以及封装至所述电池固定座下端的锁体固定盖；所述防转套环具有贴合所述锁体固定盖的滚花面。
17.可选地，所述锁体固定盖具有可供所述传动柱穿过的传动孔，所述防转套环抵接于所述锁体固定盖开设所述传动孔的部位。
18.可选地，所述车身锁紧模块还包括车身固定块，所述车身固定销安装固定于所述车身固定块。
19.可选地，所述车身固定块具有安装孔，所述车身固定销的上端穿过所述安装孔，并通过螺母与所述车身固定块安装固定，所述安装孔内设有用于抵接所述车身固定销并提供缓冲的橡胶块。
20.提供一种车辆，包括车身、电池和上述的电池换电联接装置，所述电池换电联接装置的车身锁紧模块固定于所述车身，所述电池换电联接装置的电池锁紧模块固定于所述电池。
21.本发明提供的电池换电联接装置和车辆的有益效果在于：本发明中的电池换电联接装置，将车身锁紧模块装在车身，将电池固定在电池锁紧模块装的电池上，当需要就电池固定锁紧在车身上时，将车身锁紧模块中的车身固定销朝固定销锁止轴内腔插入，然后转动固定销锁止轴，使固定销锁止轴在螺纹配合下旋入伸缩腔的内部，在固定销锁止轴旋入伸缩腔的过程中，伸缩腔的斜面段提供挤压力，迫使固定销锁止轴上的圆柱锁止锥销从通孔伸出抵接至固定销侧壁，由于车身固定销的侧壁倾斜，且圆柱锁止锥销被斜面段限制无法缩回，实现固定销锁止轴对车身固定销的锁止，从而将电池锁紧至车身上。当需要将电池从车身上解锁时，通过转动固定销锁止轴使得固定销锁止轴向下运动，进而使圆柱锁止锥销脱离斜面段的挤压，达到释放直至抽出车身固定销的目的，完成电池的解锁；本发明将螺纹设置在固定销锁止轴和伸缩腔上，而不是设置在车身上，在螺纹损坏时直接更换电池锁紧模块即可，易于更换维护，兼容性广，降低换电成本。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明一实施例中电池换电联接装置的锁紧状态剖视图示意图；
24.图2为本发明一实施例中电池换电联接装置的车身锁紧模块剖视示示意图；
25.图3为本发明一实施例中电池换电联接装置的电池锁紧模块剖视示示意图；
26.图4为本发明一实施例中驱动工具的结构示意图。
27.其中，图中各附图标记：
28.1-车身锁紧模块；11-车身固定销；111-固定头；112-圆台部；113-抵接座；114-连接柱；12-车身固定块；15-螺母；13-橡胶块；14-固定销垫片；
29.2-电池锁紧模块；211-固定销锁止轴；2111-传动柱；2112-多边形槽；212-圆柱锁止锥销；221-防转套环；222-防转弹簧；231-电池固定座；2311-螺纹段；2312-斜面段；2313-梯形开口部；232-锁体固定盖；2321-传动孔；24-通孔；
30.3-驱动工具；31-六角头；32-圆柱面。
具体实施方式
31.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
32.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
33.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.请一并参阅图1至图4，现对本实施例提供的一种电池换电联接装置进行说明。
36.如图1至图3所示，该电池换电联接装置包括车身锁紧模块1和电池锁紧模块2，其中，车身锁紧模块1安装于车身，电池锁紧模块2安装于电池壳体，通过车身锁紧模块1、电池锁紧模块2二者之间的锁定或者解锁，以实现电池与车身之间的锁定或者解锁，从而完成动力电池更换过程。
37.车身锁紧模块1包括具有倾斜外侧壁的车身固定销11，车身固定销11沿轴向末端延伸方向内径逐渐增大。电池锁紧模块2包括固定销锁止轴211和电池固定座231，电池固定座231具有伸缩腔，固定销锁止轴211的外部设有外螺纹，固定销锁止轴211的内部开设有可供车身固定销11插入的内腔，内腔侧壁开设多个通孔24，各通孔24内安装有圆柱锁止锥销212；伸缩腔包括内螺纹段2311和斜面段2312，固定销锁止轴211置入伸缩腔内且通过内螺纹段2311上的螺纹与伸缩腔相互配合，斜面段2312用于在固定销锁止轴211插入过程中提供挤压力，以使圆柱锁止锥销212伸入内腔并抵接至车身固定销11外侧壁。
38.电池固定座231通过紧固件与电池壳体进行连接，从而将电池锁紧模块2固定在电池包上，固定销锁止轴211能够相对电池固定座231伸缩运动，当处于锁定状态时，车身固定
销11插入固定销锁止轴211的内腔，转动固定销锁止轴211使其向上运动，固定销锁止轴211在螺纹配合下旋入伸缩腔的内部，在固定销锁止轴211旋入伸缩腔的过程中，伸缩腔的斜面段2312提供挤压力，在伸缩腔的斜面段2312推动下，固定销锁止轴211从通孔24处向内腔外凸，以抵接在车身固定销11外侧，由于车身固定销11的侧壁倾斜，且圆柱锁止锥销212被斜面段2312限制无法缩回，使固定销锁止轴211保持向内腔外凸抵接车身固定销11的状态，实现车身固定销11与固定销锁止轴211之间的锁定，也即电池与车身之间的锁定。当进行电池更换时，转动固定销锁止轴211使得固定销锁止轴211向下运动，圆柱锁止锥销212脱离斜面段2312的挤压，解除对车身固定销11的限制，此时可将车身固定销11从固定销锁止轴211的内腔抽出，顺利的将电池锁紧模块2与车身锁紧模块1进行解锁，也即将电池从车身上拆除以便于更换。
39.从上述过程可以看出，本实施例中的电池换电联接装置通过将车身锁紧模块1装在车身，将电池固定在电池锁紧模块2上，当需要将电池固定锁紧在车身上时，将车身锁紧模块1中的车身固定销11朝固定销锁止轴211内腔插入，然后转动固定销锁止轴211，使固定销锁止轴211在螺纹配合下旋入伸缩腔的内部，在固定销锁止轴211旋入伸缩腔的过程中，伸缩腔的斜面段2312提供挤压力，迫使固定销锁止轴211上的圆柱锁止锥销212从通孔24伸出抵接至固定销侧壁，由于车身固定销11的侧壁倾斜，且圆柱锁止锥销212被斜面段2312限制无法缩回，实现固定销锁止轴211对车身固定销11的锁止，从而将电池锁紧至车身上。当需要将电池从车身上解锁时，通过转动固定销锁止轴211使得固定销锁止轴211向下运动，进而使圆柱锁止锥销212脱离斜面段2312的挤压，达到释放直至抽出车身固定销11的目的，完成电池的解锁；本发明通过将螺纹设置在固定销锁止轴211和伸缩腔上，而不是设置在车身上，在螺纹损坏时直接更换电池锁紧模块2即可，易于更换维护，兼容性广，降低换电成本。
40.在一实施例中，如图1和图3所示，圆柱锁止锥销212的一端设有第一锥面，圆柱锁止锥销212的另一端设有第二锥面，第一锥面斜度与车身固定销11的外侧壁斜度相同，第二锥面斜度与伸缩腔的斜面段2312斜度相同。在进行车身固定销11锁紧时，圆柱锁止锥销212与固定销、与斜面段2312均为面接触，即圆柱锁止锥销212的第一锥面的下斜面与车身固定销11的外侧壁接触，圆柱锁止锥销212的第二锥面的上斜面与伸缩腔的斜面段2312接触，实现最大程度的面接触配合，具有更大的摩擦力，不易出现由于圆柱锁止锥销212与车身固定销11点接触导致的触点崩坏、可靠性降低等问题，进一步增大了锁紧力。
41.在一实施例中，如图1和图3所示，伸缩腔的斜面段2312斜度大于车身固定销11外侧壁斜度，使得沿伸缩腔轴线朝车身固定销11的方向，斜面段2312与车身固定销11外侧壁的间距越来越短，由于圆柱锁止锥销212为具有一定强度的零件，圆柱锁止锥销212位于斜面段2312与车身固定销11之间，在两斜面间距越来越短时，相当于共同对圆柱锁止锥销212提供了夹紧力，使得圆柱锁止锥销212的端部能够紧紧抵接在车身固定销11外侧壁上，实现对车身固定销11的锁紧。
42.在一实施例中，如图1和图3所示，固定销锁止轴211的上端具有呈锥形且斜度与斜面段2312斜度相同的锥头部，斜面段2312呈与锥头部形状互补的倒圆台形。在固定销锁止轴211通过螺纹向上移动过程中，倒圆台形斜面段2312与圆柱锁止锥销212第二锥面的上斜面紧贴，使得圆柱锁止锥销212被挤压向内腔内运动，从而挤压在车身固定销11上，当固定
销锁止轴211转动至倒圆台形斜面段2312上方极限位置后，固定销锁止轴211的锥头部端面与倒圆台形斜面段2312的倾斜侧壁刚好相互紧贴，使得车身固定销11被锁止在内腔中，实现车身锁紧模块1和电池锁紧模块2之间的相互锁定。由于倒圆台形斜面段2312的倾斜斜面与固定销锁止轴211的锥头部互补，固定销锁止轴211向上运动的过程中，挤压圆柱锁止锥销212向车身固定销11运动，直至抵接车身固定销11，换言之，当将固定销锁止轴211转动至倒圆台形斜面段2312上极限位置时，刚好处于锁定车身固定销11的状态。
43.在一实施例中，内腔侧壁上的多个通孔24包括连接至固定销锁止轴211的上端锥头部外侧的第一孔和连接至内腔的第二孔，第一孔与第二孔连通，第一孔的内径大于第二孔的内径；圆柱锁止锥销212包括位于第一孔内的推动部，以及穿过第二孔伸入内腔的抵接部，推动部的内径大于抵接部的内径。第一孔连通至锥头部，抵接部裸露在第二孔，在固定销锁止轴211通过螺纹向上移动过程中，便于倒圆台形斜面段2312直接推动圆柱锁止锥销212，推动部的内径较大无法越过第二孔，能够避免圆柱锁止锥销212从内腔内部脱落。
44.在一实施例中，内腔侧壁上的通孔24为四个，四个通孔24周向均匀布置在内腔侧壁上，在斜面段2312端面与固定销锁止轴211锥头部的侧壁紧贴时，位于四个通孔24内的圆柱锁止锥销212被挤压外露在内腔内，从四个方向抵接至车身固定销11以进行锁定，进一步增强了圆柱锁止锥销212对车身固定销11的锁定作用，从而提高了车身与电池之间锁紧的可靠性。
45.在一实施例中，电池换电联接装置还包括用于限制固定销锁止轴211转动的防转组件，固定销锁止轴211包括中空的传动柱2111，防转组件包括安装于传动柱2111且周向固定的防转套环221、套设在传动柱2111并抵接防转套环221的防转弹簧222、以及封装至电池固定座231下端的锁体固定盖232；防转套环221具有贴合锁体固定盖232的滚花面。
46.当防转弹簧222处于被压缩状态时，防转弹簧222将防转套环221紧紧压在锁体固定盖232上，由于防转套环221和锁体固定盖232接触面均为滚花面，受到防转弹簧222挤压时防转套环221与锁体固定盖232之间产生较大的摩擦力，该摩擦力能够阻止防转套环221转动。而防转套环221和固定销锁止轴211同轴布置，且防转套环221套设并周向固定于传动柱2111，防转套环221与传动柱2111之间无法相对转动，从而使传动柱2111无法转动，即锁定了固定销锁止轴211，使固定销锁止轴211无法转动。在需要转动固定销锁止轴211时，通过驱动工具3将防转套环221顶起，压缩防转弹簧222，使防转套环221下端面脱离锁体固定盖232，即可解除防转组件防转的作用。
47.此外，锁体固定盖232与电池固定座231通过紧固连接将电池锁紧模块2的零件封装在电池固定座231内。
48.在一实施例中，防转套环221上周向设置有两个一字键，传动柱2111上对应周向设置有两个一字键槽，防转套环221通过与一字键槽的配合实现对传动柱2111的周向固定，简单方便，在防转的同时实现固定销锁止轴211的周向固定。
49.在一实施例中，如图1至图4所示，锁体固定盖232具有可供传动柱2111穿过的传动孔2321，防转套环221抵接于锁体固定盖232开设传动孔2321的部位。将驱动工具3插入传动孔2321，将防转套环221顶起压缩防转弹簧222，使防转套环221脱离与锁体固定盖232的滚花接触，解除防转功能，进而驱动工具3的较小上端部进入传动柱2111的中空部，通过旋转驱动工具3带动固定销锁止轴211旋转，也即驱动固定销锁止轴211在伸缩腔内位移，实现锁
定或者解锁。
50.在一实施例中，如图1至图4所示，传动柱2111的中空部为正六边形槽2112，驱动工具3包括六角头31和圆柱面32，在驱动工具3伸入锁紧模块时，圆柱面32先与防转套环221接触压缩防转弹簧222，使防转套环221与锁体固定盖232的滚花面脱离，解除防转功能，然后六角头31进入固定销锁止轴211的正六边形槽2112，通过旋转驱动工具3带动固定销锁止轴211旋转，传动柱2111的中空部正六边形槽2112与驱动工具3的六角头31匹配，提高了转动固定销锁止轴211的效率，进而提高了电池更换的效率。
51.在一实施例中，车身锁紧模块1还包括车身固定块12，车身固定销11安装固定于车身固定块12，车身固定块12通过多个螺栓等结构与车身固定。在使用中如果固定销出现变形、损坏等问题时，能够方便的拆卸更换，以提高使用寿命。
52.在一实施例中，如图1至图4所示，车身固定块12具有安装孔，车身固定销11的上端穿过安装孔，并通过螺母15与车身固定块12安装固定，安装孔内设有用于抵接车身固定销11并提供缓冲的橡胶块13。通过螺母15将车身固定销11安装在车身固定块12上，能保证车身固定销11下端在x、y方向上具有一定的震动浮动范围，吸收电池对接车身时的制造定位误差；橡胶块13可以吸收震动缓冲，同时为车身固定销11提供回到电池固定座231中心位置的回弹力。
53.在一实施例中，如图1至图4所示，车身固定销11包括圆台部112和位于圆台部112端面的固定头111，固定头111末端内径增大形成近似水滴形；伸缩腔上端开口且开口处具有可供圆台部112置入并紧贴的梯形开口部2313，梯形开口部2313下端内径收缩构成斜面段2312。梯形开口部2313上端开口较大，便于固定头111插入，而圆台部112能辅助对准和限位，有助于实现车身固定销11与固定销锁止轴211的精确插入配合。
54.在一实施例中，如图1至图4所示，车身固定销11具有用于安装至车身固定块12的安装部，安装部包括抵接座113和连接柱114，抵接座113的外径大于安装孔内径，安装孔内径大于连接柱114外径，连接柱114上部外侧设有外螺纹。安装车身锁紧模块1时，连接柱114穿过并伸出安装孔上方，抵接座113抵接在安装孔下端开口处，通过螺栓和固定销垫片14固定连接柱114上端，最终螺栓和抵接座113配合夹紧车身固定块12开设安装孔处，实现将车身固定块12和车身固定销11相互固定。
55.本实施例还提供了一种车辆，包括车身和电池，还包括上述的一种电池换电联接装置，车身锁紧模块1固定于车身，电池锁紧模块2固定于电池。
56.本实施中的一种电池换电联接装置和车辆的工作过程为：
57.将车身锁紧模块1中的车身固定座12与车身相互固定，电池锁紧模块2中的电池固定座231与电池相互固定。
58.在需要将电池安装到车身时，搬动电池至车身锁紧模块1所在的位置，对准车身固定销11与电池固定座231的伸缩腔上端的开口，推动使车身固定销11插入。由于车身固定销11末端外径增大具有倾斜斜面，且电池固定座231的伸缩腔上端具有梯形开口部2313，能够较为容易的将车身固定销11插入，直至车身固定销11的圆台部112完全置入梯形开口部2313，车身固定销11插入到位。然后通过驱动工具3插入传动孔2321中并且与传动柱2111配合，推动顶起防转套环221，接着转动套筒带动传动柱2111转动，继而驱动整个固定销锁止轴211转动，在伸缩腔以及固定销锁止轴211上的螺纹配合下，固定销锁止轴211转动并上
升，直至位于上极限位置。在固定销锁止轴211上升的过程中，固定销锁止轴211上端的锥头部与伸缩腔的斜面段2312接触配合，将圆柱锁止锥销212逐渐推动至内腔内并最终抵接在车身固定销11的倾斜斜面上，完成车身锁紧模块1与电池锁紧模块2的相互锁定。然后抽出驱动工具3，此时在防转弹簧222的作用下，防转套环221紧贴在锁体固定盖232上，通过滚花面提供的摩擦力保证防转套环221无法转动，从而使固定销锁止轴211无法转动，锁定固定销锁止轴211的位置，保持在与车身固定销11相互锁定的状态。此时如果出现将电池与车身分开的外力(例如重力、震动等情况)，圆柱锁止锥销212受到伸缩腔的斜面段2312限制无法退回，紧紧卡住车身固定销11，使得车身固定销11无法退出内腔，从而保证了电池与车身的锁紧足够牢固。
59.在需要将电池从车身上拆下时，使用驱动工具3插入传动孔2321并且与传动柱2111配合，推动顶起防转套环221，与前述相反的方向转动固定销锁止轴211，同理，固定销锁止轴211转动并向下位移直至下极限位置。在移动的过程中，圆柱锁止锥销212逐渐不再受到斜面段2312的抵接，完成对车身固定销11的释放。此时将电池与车身分离，车身固定销11退出内腔的过程中，由于伸缩腔的斜面段2312本身位置可以自由滑动，不再对车身固定销11具有限位作用，因此车身固定销11能够直接从电池固定座231上抽出，完成电池与车身的解锁。
60.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。