CN103187655A - 一种电动汽车动力电池快速更换的连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电动汽车动力电池快速更换的连接装置，连接电池内箱与电池外箱，所述电池外箱安装在汽车车身上，电池放置在电池内箱中，所述电动汽车动力电池快速更换的连接装置包括：电池内箱安装板，电池内箱的一部分；电池外箱安装板，与电池外箱连接；内箱连接器，固定在电池内箱安装板上，所述内箱连接器中设有与电池进行电连接的插针；外箱连接器，安装在电池外箱安装板上，所述外箱连接器中设有与车身进行电连接的插孔；所述内箱连接器与所述外箱连接器配合连接，所述插针与所述插孔可以形成电连接，进而实现电池向车辆供电的功能。本发明可以实现电池内外箱的自动、快速地连接与分离，解决车辆转弯、颠簸造成的断电、极柱烧损以及连接器进水导致的损坏。

Description

一种电动汽车动力电池快速更换的连接装置

技术领域

本发明涉及电动汽车动力电池领域，尤其是一种电动汽车动力电池快速更换的连接装置。

背景技术

随着世界经济的快速发展，能源与环境已经成为人类发展和生存的重大问题。燃油汽车使用的燃料为一次性能源，开发使用后便不可再生。随着全球能源消耗的增加，地球的矿物能源已面临枯竭。电动汽车作为一种新型交通工具，在缓解能源危机，促进人类与环境和谐发展等方面具有无法比拟的优势。

电动汽车使用车载电池所储存的电能作为其行驶的动力，但是动力电池的能量密度和功率密度远不如汽油、柴油，导致电动汽车一次充电的行驶里程比较短，而且受电池使用特性的限制，不可能在短时间完成充电过程，为此，采用更换电池的方式来满足车辆日常的运行需求，即在车辆电量不足时，到换电站将电量不足的电池更换为充满电的电池，如同燃油车到加油站加油一样。只有这样，电动汽车才能满足人们的日常需求。其中的核心技术为如何实现电池内箱的快速更换以及电池内、外箱间的快速、安全、可靠地连接。

电动汽车的电池外箱固定在汽车车身上，动力电池放置在电池内箱中，起到为汽车提供电能的作用。电池箱(电池内箱)与电动汽车的电气连接时，就是将电池内箱安装到电池外箱上。目前电动汽车动力电池箱的电连接常用平面接触的电连接器连接。平面接触的电连接器体积大，连接不方便，尤其在车辆转弯过程中，容易出现由于虚接而产生接触不良等故障。另外，在车辆颠簸时，电连接器之间仍然容易脱离连接产生空隙，从而引起电弧，导致电连接器的平面烧伤。特别是平面接触方式的密封难度大，在雨水进入时易烧损。

发明内容

本发明提供一种电动汽车动力电池快速更换的连接装置，以至少解决现有的平面接触的电连接器容易虚接或断开连接的问题。

为此，本发明提出一种电动汽车动力电池快速更换的连接装置，连接电池内箱与电池外箱，所述电池外箱安装在汽车车身上，电池放置在电池内箱中，所述电动汽车动力电池快速更换的连接装置包括：电池内箱安装板，电池内箱的一部分；电池外箱安装板，与电池外箱连接；内箱连接器，固定在电池内箱安装板上，所述内箱连接器中设有与电池进行电连接的插针；外箱连接器，安装在电池外箱安装板上，所述外箱连接器中设有与车身进行电连接的插孔；所述内箱连接器与所述外箱连接器配合连接，所述插孔与所述插针可以形成电连接。

进一步地，所述插针包括高压插针、低压插针、通信插针、地线插针，所述插孔包括高压插孔、低压插孔、通信插孔、地线插孔，所述高压插孔与所述高压插针相插接，所述低压插孔与所述低压插针相插接，所述通信插孔与所述通信插针相插接，所述地线插孔与所述地线插针相插接。

进一步地，所述高压插针、低压插针、通信插针和地线插针的长度不相等，所述地线插针最长、所述高压插针次之、然后是所述通信插针、所述低压插针最短，所述高压插孔、低压插孔、通信插孔和地线插孔的长度也不相等，所述地线插孔最长、所述高压插孔次之、然后是所述通信插孔、所述低压插孔最短。

进一步地，内箱连接器和外箱连接器连接时，首先所述地线插针与所述地线插孔最先接触，然后所述高压插针与所述高压插孔接触，再是所述通信插针与所述通信插孔接触，最后所述低压插针与所述低压插孔接触；内箱连接器与外箱连接器分离时，首先所述低压插针与所述低压插孔最先分离，然后所述通信插针与所述通信插孔接触，再是所述高压插针与所述高压插孔接触，最后所述地线插针与所述地线插孔接触。

进一步地，所述高压插针和所述高压插孔的接线端开有螺纹孔，电缆可以螺接在所述插针和所述插孔上。

进一步地，所述高压插针的插入端安装有绝缘的保护帽。

进一步地，所述电池外箱安装板与所述外箱连接器通过弹性元件活动连接。

进一步地，所述弹性元件为弹簧。

进一步地，所述电池外箱安装板与所述外箱连接器之间设有连杆，所述外箱连接器固定板上设有所述连杆穿过的孔，所述孔的直径大于所述连杆的直径但小于所述连杆端面的外径，所述弹簧套在连杆外。

进一步地，所述电池外箱安装板与所述弹性元件之间使用限位片限位，限位片设置有沉孔，限位片的直径大于连杆的直径，沉孔的直径大于弹簧的外径。

进一步地，所述电动汽车动力电池快速更换的连接装置还包括：导向销，固定在所述内箱连接器固定板上，配合孔，设置在所述外箱连接器固定板上，所述导向销能与所述配合孔插接。

所述外箱连接器安装底座、所述外箱连接器限位座、所述内箱连接器安装底座和所述内箱连接器限位座为绝缘材料。

进一步地，所述外箱连接器限位座和所述内箱连接器限位座将不同类型的插针和插孔分开布置，特别是将通信插针与高压插针、通信插孔与高压插孔最远离，减少信号干扰。

进一步地，所述内箱连接器限位座的高度大于插针的高度，插针不会外露。

进一步地，所述外箱连接器限位座将插孔套在其中，保护插孔不因与插针不同轴而损坏。

本发明采用了插针与插孔的电连接方式，在车辆转弯和颠簸时，插针与插孔的电连接受车辆转弯影响较小，即使电池内箱相对电池外箱发生一定的偏移，也难以断开插针与插孔的电连接，仍然能够保持电池外箱与电池内箱的可靠连接。另外，本发明的插针与插孔分别设置在连接器安装底座与连接器限位座中，能够在安装和拆卸中得到有效的保护，同时还能保护电连接的安全，使得插头与插孔不直接裸露在外，而是通过外围的绝缘的内箱连接器限位座和外箱连接器限位座的连接来实现。在外箱连接器固定板上安装密封圈，能够在外箱连接器与内箱连接器连接时防止水的进入，从而起到密封的作用。同时，插孔上都套有O型密封圈，固定在外箱连接器安装底座时，不仅起到密封作用而且安装更牢固。

附图说明

图1为根据本发明实施例的电动汽车动力电池快速更换的连接装置的第一角度的立体结构示意图；

图2为根据本发明实施例的电动汽车动力电池快速更换的连接装置的第二角度的立体结构示意图；

图3为根据本发明实施例的插针分布及长度的结构示意图；

图4为根据本发明实施例的插孔分布及长度的结构示意图；

图5为根据本发明实施例的强电插针的结构示意图；

图6为根据本发明实施例的限位片的结构。

附图标号说明：

1.电池外箱安装板，2.限位片，3.弹性元件，4.外箱连接器安装底座，5.外箱连接器限位座，6.外箱连接器固定板，7.连杆，8.高压插孔，9.通信插孔，10.地线插孔，11.低压插孔，12.定位孔，13.防水橡胶圈，14.内箱连接器固定板，15.内箱连接器安装底座，16.通信插针，17.地线插针，18.低压插针，19.高压插针，20.电池内箱安装板，21.导向销，22.内箱连接器限位座，23.绝缘保护帽

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

图1至图2分别从两个角度示出了根据本发明实施例的电动汽车动力电池快速更换的连接装置的结构，根据本发明实施例的电动汽车动力电池快速更换的连接装置连接电池与汽车，电池外箱设置在汽车车身上，所述电池设置在电池内箱中。

图1至图2所示，所述电动汽车动力电池快速更换的连接装置包括：内箱连接器固定板14，固定在电池内箱安装板20上，内箱连接器固定板完全固定在电池内箱安装板20上，与电池内箱不会产生相对移动；外箱连接器固定板6，与电池外箱安装板1连接，本发明中，外箱连接器固定板6与电池外箱安装板1浮动连接；内箱连接器限位座16，固定在所述内箱连接器固定板14上，通过模具成型制作出来，所述内箱连接器限位座中设有与电池电连接的插针；内箱连接器安装底座15，固定在所述内箱连接器限位座22上，通过模具成型制作出来，所述插针安装在其中；外箱连接器限位座5，固定在所述外箱连接器固定板6上，通过模具成型制作出来，所述外箱连接器限位座中设有与车身电连接的插孔；外箱连接器安装底座4，固定在所述外箱连接器限位座5上，通过模具成型制作出来，所述插孔安装在其中；所述内箱连接器限位座22与所述外箱连接器限位座5配合连接；所述插针与所述插孔能形成电连接。本发明采用了插针与插孔的电连接方式，在车辆转弯和颠簸时，插针与插孔的电连接受车辆转弯影响较小，即使电池内箱相对电池外箱发生一定的偏移，也难以断开插针与插孔的电连接，仍然能够保持电池外箱与电池内箱的可靠连接。当内箱连接器与外箱连接器连接好后，所述插针与所述插孔形成电连接，当内箱连接器与外箱连接器分离时，所述插针与所述插孔与随之分开，电连接也断开。其中，所述内箱连接器安装底座、所述内箱连接器限位座、所述外箱连接器安装底座和所述外箱连接器限位座为绝缘材料板，以防止漏电。

本发明的插针与插孔分别设置在连接器安装底座与连接器限位座中，能够在安装和拆卸中得到有效的保护，同时还能保护电连接的安全，使得插头与插孔不直接裸露在外，而是通过外围绝缘的内箱连接器限位座和外箱连接器限位座的连接来实现。此外，在高压插针的头部安装绝缘的保护帽，防止误碰导致的电击事故。在外箱连接器固定板上安装密封圈13，能够在外箱连接器与内箱连接器连接时起到密封作用。同时，插孔上套有0型密封圈，固定在外箱连接器安装底座时，不仅起到密封作用而且安装更牢固。

进一步地，如图1和2所示，所述插针包括高压插针19、低压插针18、通信插针16、地线插针17，所述插孔包括高压插孔8、低压插孔11、通信插孔9、地线插孔10，所述高压插针19与所述高压插孔8相插接，可以形成高压电路，所述低压插针18与所述低压插孔11相插接，可以形成低压电路，所述通信插针16与所述通信插孔9相插接，可以形成信号电路，所述地线插针17与所述地线插孔10相插接，可以形成接地。其中，所有插孔为线簧结构，线簧与插针形成过盈配合，使得不易分离。

进一步地，如图3和4所示，所述高压插针19、所述低压插针18、所述通信插针16、所述地线插针17的长度不等，所述地线插针17最长、所述高压插针19次之、然后是所述通信插针16、所述低压插针18最短，所述高压插孔8、所述低压插孔11、所述通信插孔9、所述地线插孔10的长度也不等，所述地线插孔10最长、所述高压插孔8次之、然后是所述通信插孔9、所述低压插孔11最短。内箱连接器和外箱连接器连接时，首先所述地线插针与所述地线插孔最先接触，然后所述高压插针与所述高压插孔接触，再是所述通信插针与所述通信插孔接触，最后所述低压插针与所述低压插孔接触；内箱连接器与外箱连接器分离时，首先所述低压插针与所述低压插孔最先分离，然后所述通信插针与所述通信插孔分离，再是所述高压插针与所述高压插孔分离，最后所述地线插针与所述地线插孔分离。

进一步地，如图5所示，高压插针19的接线端外部是光杆，并在接线端开有螺纹孔，接线的时候可以使用螺接方式。

进一步地，如图5所示，高压插针槽191，所有插针都具有与高压插针相同的槽，用于安装O型密封圈，安装在外箱连接器插座上时防止水的进入。

进一步地，如图5所示，所述绝缘保护帽23通过过盈配合安装在高压插针上，防止操作人员无意触碰导致电击事故。

如图1所示，所述电池外箱安装板1与所述外箱连接器固定板6通过弹性元件3活动连接。车辆运行过程中转弯和颠簸时，外箱连接器将根据内箱位置变化可以在X、Y、Z轴三个坐标系上同时地自动调整其位置，保证内箱连接器与外箱连接器的可靠连接，防止电弧的产生。进一步地，所述弹性元件3为弹簧，便于安装和制作。

进一步地，如图1所示，所述电池外箱安装板与所述外箱连接器固定板之间设有连杆7，所述外箱连接器固定板6上设有所述连杆穿过的孔，所述孔的直径大于所述连杆的直径但小于所述连杆端面的外径，所述弹簧套在连杆外。外箱连接器安装时，弹簧受到预紧力的作用，使得外箱连接器保持在合理的工作区域。

进一步地，如图6所示，所述电池外箱安装板与所述弹性元件之间使用限位片2限位，所述限位片设置有沉孔，所述限位片孔的直径大于连杆的直径，沉孔的直径大于弹簧的外径。

进一步地，如图1所示，所述电动汽车动力电池快速更换的连接装置还包括：导向销23，固定在所述内箱连接器固定板14上，定位孔12，设置在所述外箱连接器固定板6上，所述导向销21与所述定位孔12配合，起到导向作用。安装电池箱时，导向销首先插入定位孔中，由于定位孔受力，使得具有浮动功能的外箱连接器固定板调整器位置，从而保证插针与插孔同轴，插针准确无误的插入插孔中。在分离电池箱时，由于线簧对插针有一定的压力，插孔在一定外力的作用下实现与插针的分离，从而实现电池内箱与电池外箱的快速分离。

车辆运行产生颠簸时，电池内箱将出现位置移动，此时，电池外箱固定板将随着内箱的移动而自动调整位置，保持内、外箱的连接可靠，从而稳定工作。本发明可以实现电池内外箱的自动快速连接与分离的同时，解决车辆转弯失去动力、极柱烧伤、防水的问题。

如图1所示，所述外箱连接器限位座5和所述内箱连接器限位座21将不同类型的插针和插孔分开布置，特别是将通信插针16与高压插针19、通信插孔9与高压插孔8远离，减少信号干扰。

如图2所示，所述内箱连接器限位座22将插孔套在其中，保护插孔不因与插针不同轴而损坏。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种电动汽车动力电池内外箱快速连接装置，连接电池内箱与电池外箱，所述电池外箱安装在汽车车身上，电池放置在电池内箱中，其特征在于，所述电动汽车动力电池内外箱快速连接装置包括：

电池内箱安装板，安装在电池内箱上；

电池外箱安装板，安装在电池外箱上；

内箱连接器，固定在所述电池内箱安装板上，所述内箱连接器中设有与电池电连接的插针，插针安装在内箱连接器安装底座上，使用内箱连接器限位座将其固定；

外箱连接器，固定在所述电池外箱安装板上，所述外箱连接器中设有与汽车车身电路相连接的插孔，插孔安装在外箱连接器安装底座上，使用外箱连接器限位座将其固定；

所述内箱连接器与所述外箱连接器为配合连接；所述插针与所述插孔形成电连接。

2.如权利要求1所述的电动汽车动力电池内外箱快速连接装置，其特征在于，所述插针包括高压插针、低压插针、通信插针和地线插针，所述插孔包括高压插孔、低压插孔、通信插孔和地线插孔，所述高压插孔能与所述高压插针相插接，所述低压插孔能与所述低压插针相插接，所述通信插孔能与所述通信插针相插接，所述地线插孔能与所述地线插针相插接。所述高压插针、低压插针、通信插针和地线插针的长度不相等，所述地线插针最长、所述高压插针次之、然后是所述通信插针、所述低压插针最短，所述高压插孔、低压插孔、通信插孔和地线插孔的长度也不相等，所述地线插孔最长、所述高压插孔次之、然后是所述通信插孔、所述低压插孔最短。在内箱连接器和外箱连接器连接时，首先所述地线插针与所述地线插孔最先接触，然后所述高压插针与所述高压插孔接触，再是所述通信插针与所述通信插孔接触，最后所述低压插针与所述低压插孔接触；内箱连接器与外箱连接器分离时，首先所述低压插针与所述低压插孔最先分离，然后所述通信插针与所述通信插孔接触，再是所述高压插针与所述高压插孔接触，最后所述地线插针与所述地线插孔接触。

3.如权利要求2所述的电动汽车动力电池内外箱快速连接装置，其特征在于，所述高压插针和所述高压插孔的接线端开有螺纹孔，电缆可以螺接在所述插针和所述插孔上。同时，高压插针的插入端安装有绝缘的保护帽。

4.如权利要求1所述的电动汽车动力电池内外箱快速连接装置，其特征在于，所述电池外箱安装板与所述外箱连接器通过弹性元件活动连接，所述弹性元件为弹簧。

5.如权利要求4所述的电动汽车动力电池内外箱快速连接装置，其特征在于，所述电池外箱安装板与所述外箱连接器之间设有连杆，所述外箱连接器固定板上设有所述连杆穿过的孔，所述孔的直径大于所述连杆的直径但小于所述连杆端面的外径，所述弹簧套在连杆外。所述电池外箱安装板与所述弹性元件之间使用限位片限位，所述限位片设置有沉孔，所述限位片孔的直径大于连杆的直径，沉孔的直径大于弹簧的外径。

6.如权利要求5所述的电动汽车动力电池内外箱快速连接装置，其特征在于，所述电动汽车动力电池内外箱快速连接装置还包括：导向销，固定在所述内箱连接器固定板上，配合孔，设置在所述外箱连接器固定板上，所述导向销能与所述配合孔插接。

7.如权利要求1所述的电动汽车动力电池内外箱快速连接装置，其特征在于，所述外箱连接器安装底座、所述外箱连接器限位座、所述内箱连接器安装底座和所述内箱连接器限位座为绝缘材料。所述外箱连接器限位座和所述内箱连接器限位座将不同类型的插针和插孔分开布置，特别是将通信插针与高压插针、通信插孔与高压插孔远离，减少信号干扰。

8.如权利要求7所述的电动汽车动力电池内外箱快速连接装置，其特征在于，所述内箱连接器限位座的高度大于插针的高度，插针不会外露。同时，所述外箱连接器限位座将插孔套在其中，保护插孔不因与插针不同轴而损坏。

9.如权利要求1所述的电动汽车动力电池内外箱快速连接装置，其特征在于，所述外箱连接器固定板上设有防水橡胶圈。所述高压插孔、所述低压插孔、所述通信插孔和所述地线插孔上套有O型密封圈，所述套有O型密封圈的高压插孔、低压插孔、通信插孔、地线插孔安装在外箱连接器安装底座上。

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