CN107293898A - 一种电池快换连接器及电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池快换连接器及电动汽车。其中，该电池快换连接器包括：插头，所述插头具有第一接口，围绕所述第一接口的内侧壁，设置有一圈第一密封件；插座，所述插座具有第二接口，围绕所述第二接口的外侧壁，设置有一圈第二密封件；其中，所述第一接口与所述第二接口压合连接，所述第二接口伸入至所述第一接口内，所述第一密封件分别与所述第二接口的外侧壁和所述第二密封件抵接。上述技术方案，关键是由于插头接口和插座接口上均设置有密封件，且密封件具有一定弹性，因此既能持久保持密封件设计形状，又能够增大压缩量，从而明显提高了电池快换连接器在压合方向上的容错量，保证了可靠连接和密封安全使用要求。

Description

一种电池快换连接器及电动汽车
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种电池快换连接器及电动汽车。
背景技术
纯电动汽车目前由于动力电池续航能力较短(一般<300km)、慢充充电时间长、快充时间虽然较短(>30min)但大电流快充影响动力电池寿命且现有快充资源缺乏等因素，严重制约了纯电动汽车的快速发展。而换电模式纯电动汽车能够很好的满足客户的基本使用要求，既能短时间完成电池更换(<3min)，又能延长动力电池使用寿命，可以极大地推动纯电动汽车的快速发展。
但换电模式纯电动汽车必须解决好动力电池箱机械和电气间关键的快速更换技术。电池箱电气高，低压快换连接器是实现电动汽车动力电池箱快速更换的关键零部件。目前换电模式纯电动汽车的快换连接器有两种基本结构，一种是平面触点连接器，优点是换电行程较短(<15mm)，故快换系统占有整车空间较小，十分有利于整车电池箱布置，但内部极柱压缩结构复杂，且工作时需保持较大的压紧力；另一种是插入式快换连接器，优势是高、低压电气连接可靠性较高，缺点是换电行程较大(>45mm)，快换系统占有空间较大，不利于整车电池箱布置。为了充分利用整车宝贵的底部空间，通常采用平面压合快换连接器。
常规的平面触点式快换连接器，插头上设有一密封件，依靠电池箱快换系统安装、锁紧后，在插头接口和插座接口相互的压力下，压合密封件变形，起到密封防护要求。由于受结构限制，该快换连接器在压合方向上的最大容错量通常为：-1mm≤容错量≤1mm，然而现有技术中的纯电动汽车的车身底板、快换支架及快换电池箱的制造工艺及安装工艺都难以满足该要求，而一般快换连接器的密封性又完全依靠插头上的密封件的压合变形程度，因此现有技术中的快换连接器通常不能满足电动汽车IP67的密封防护要求(其中，IP67是指防护安全级别。IP是Ingress Protection Rating或者International Protection code的缩写，它定义了一个界面对液态和固态微粒的防护能力。IP67的解释是：防护灰尘吸入(整体防止接触，防护灰尘渗透)；防护短暂浸泡(防浸))，不能确保电动汽车高压绝缘的安全使用要求。
发明内容
本发明实施例提供了一种电池快换连接器及电动汽车，以解决现有技术中的快换连接器的密封和连接可靠性差的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
依据本发明实施例的一个方面，提供了一种电池快换连接器，包括：
插头，所述插头具有第一接口，围绕所述第一接口的内侧壁，设置有一圈第一密封件；
插座，所述插座具有第二接口，围绕所述第二接口的外侧壁，设置有一圈第二密封件；
其中，所述第一接口与所述第二接口压合连接，所述第二接口伸入至所述第一接口内，所述第一密封件分别与所述第二接口的外侧壁和所述第二密封件抵接。
进一步地，所述第一密封件包括：
第一连接结构，所述第一连接结构与所述插头固定连接；
第一密封结构，所述第一密封结构与所述第二密封件抵接；
第二密封结构，所述第二密封结构与所述第二接口呈斜面的外侧壁抵接。
进一步地，所述第一连接结构包括：第一连接部和第二连接部；
其中，所述第一接口侧壁上开设有第一凹槽，所述第一连接部插设于所述第一凹槽中，与所述插头卡接；
其中，所述第二连接部呈L型；在所述第一接口内具有一第一部件，所述第二连接部设置于所述第一接口的内侧壁与所述第一部件之间，分别与所述内侧壁和所述第一部件抵接。
进一步地，所述第一密封结构包括至少两个第一唇边，相邻两个所述第一唇边之间具有预设间隙，每个所述第一唇边均与所述第二密封件抵接。
进一步地，所述第二密封结构包括至少两个第二唇边，相邻两个所述第二唇边之间具有预设间隙，每个所述第二唇边均与所述第二接口呈斜面的外侧壁抵接。
进一步地，所述第二密封件朝向所述插座的一侧具有第二连接结构，所述插座上开设有第二凹槽，所述第二连接结构插设于所述第二凹槽中，与所述插座卡接。
进一步地，所述第一接口中还具有两个定位柱，所述第二接口中具有两个定位孔，所述定位柱与所述定位孔插接定位。
进一步地，所述定位柱与定位孔配合部分的长度的取值范围为：2mm～4mm。
进一步地，所述第一密封件和所述第二密封件均为硅橡胶材料制成。
依据本发明实施例的另一个方面，提供了一种电动汽车，包括：如上所述的电池快换连接器；
其中，所述电池快换连接器中的插头与固定在所述电动汽车上的快换支架固定连接，所述电池快换连接器中的插座与安装在快换支架上的电池箱固定连接。
本发明实施例的有益效果是：
上述技术方案，在插头的第一接口处设置有第一密封件，在插座的第二接口处设置有第二密封件，在插头与插座压合连接时，第一密封件分别与第二密封件和插座呈斜面的外侧壁抵接，从而实现密封；又由于插头接口(即第一接口)和插座接口(即第二接口)上均设置有密封件，且密封件具有一定的弹性，因此既能持久保持密封件设计形状，又能够增大压缩量，从而明显提高了电池快换连接器在压合方向上的容错量，保证了可靠连接和密封安全使用要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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。
图1表示本发明实施例提供的插头与插座的结构示意图；
图2表示本发明实施例提供的图1中的A部分放大示意图；
图3表示本发明实施例提供的第一密封件的剖视图；
图4表示本发明实施例提供的图1中的B部分放大示意图。
附图标记说明：
1、插头；
101、第一接口；102、第一密封件；103、插头的内侧壁；104、第一凹槽；105、第一部件；106、定位柱；
1021、第一连接结构；1022、第一密封结构；1023、第二密封结构；
10211、第一连接部；10212、第二连接部；10221、第一唇边；10231、第二唇边；
2、插座；
201、第二接口；202、第二密封件；203、插座的外侧壁；204、第二凹槽；
2021、第二连接结构。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
依据本发明实施例的一个方面，提供了一种电池快换连接器，尤其是一种适用于换电模式电动汽车的电池快换连接器。
如图1所示，该电池快换连接器包括：插头1和插座2。其中，电动汽车上设置有快换支架，插头1固定于快换支架上；插座2固定于包裹有电池的电池箱上。在使用时，将电池箱安装在快换支架上，通过插头1与插座2的连接，实现电池箱中的电池与电动汽车的电连接。
其中，插头1上具有第一接口101。围绕第一接口101的内侧壁103，设置有一圈第一密封件102，该第一密封件102与第一接口101的内侧壁103紧紧贴合，以保证密封性。一般，第一密封件102的部分外露于第一接口101。
其中，插座2上具有第二接口201，围绕第二接口201的外侧壁203，设置有一圈第二密封件202，该第二密封件202与第二接口201的外侧壁203紧紧贴合，以保证密封性。
在将电池箱安装到快换支架时，插头1的第一接口101与插座2的第二接口201压合连接，第二接口201伸入至第一接口101内，第一密封件102分别与第二接口201的外侧壁203和第二密封件202紧紧抵接，进行密封，以达到电池快换连接器的密封防护要求。
此外，本发明实施例中，不仅在插头1的第一接口101上设置有密封件，在插座2的第二接口201上也设置有密封件。由于密封件具有一定的弹性，因此在插头1和插座2上均设置密封件，既能持久保持密封件设计形状，又能够增加压缩量，从而明显提高电池快换连接器在压合方向上的容错量，这样在不改变其他相关结构(如电动汽车的车身底板、快换支架及电池箱等)的制造工艺和安装工艺的前提下，就能够保证电池箱与电动汽车的高、低压电气连接的可靠性和安全性要求，也满足了电动汽车IP67的防护要求。
进一步地，如图2所示，第一密封件102包括：第一连接结构1021、第一密封结构1022和第二密封结构1023。
其中，第一连接结构1021与插头1固定连接。具体地，第一连接结构1021包括：第一连接部10211和第二连接部10212。
第一接口101的侧壁上形成有第一凹槽104，第一连接部10211插设于第一凹槽104中，与插头1卡接。
第二连接部10212具有一倒钩结构。优选地，第二连接部10212呈L型。在第一接口101内具有一第一部件105，第二连接部10212设置于第一接口101的内侧壁103与该第一部件105之间，分别与第一接口101的内侧壁103和第一部件105抵接，如图2所示。
本发明实施例中，通过第一连接部10211和第二连接部10212，能够使第一密封件102牢固的固定于插头1上，且第二连接部10212的倒钩结构，更有利于增加第一密封件102与插头1连接的牢固度，降低第一密封件102从插头1上脱落的概率。
需要说明的是，第一部件105为插头1上处于第一接口101内的部件，该部件可以是为第一密封件102的固定特意设置的一个部件，也可以是插头1上的原有结构，具体情况，可根据实际需求设计。还需要说明的是，第一连接部10211、第二连接部10212、第一凹槽104以及第一部件105的结构和形状可根据实际需求设计，本发明实施例对此不进行限制。
其中，第一密封结构1022与第二密封件202抵接，形成第一道密封，该道密封主要为轴向密封。优选地，第一密封结构1022包括至少两个第一唇边10221，相邻两个第一唇边10221之间具有预设间隙，每个第一唇边10221均与第二密封件202抵接。本发明实施例为了提高密封性，通过多重唇边进行密封，以防止灰尘、液体等进入插头1和插座2中，即使灰尘、液体等进入第一层唇边，也还有第二层唇边等后续的防护，保证电池快换连接器的安全使用要求和密封防护要求。
其中，第二接口201的外侧壁203具有一呈斜面的部分，第二密封结构1023与第二接口201呈斜面的外侧壁203抵接，形成第二道密封，该道密封主要为轴向密封和横向密封。优选地，第二密封结构1023包括至少两个第二唇边10231，相邻两个第二唇边10231之间具有预设间隙，每个第二唇边10231均与第二接口201呈斜面的外侧壁203抵接。本发明实施例为了提高密封性，通过多重唇边进行密封，以防止灰尘、液体等进入插头1和插座2中，即使灰尘、液体等进入第一层唇边，也还有第二层唇边等的后续防护，保证电池快换连接器的安全使用要求和密封防护要求。
进一步地，如图4所示，第二密封件202朝向插座2的一侧具有第二连接结构2021。在插座2上开设有于第二连接结构2021相适配的第二凹槽204，第二连接结构2021插设于第二凹槽204中，与插座2卡接。需要说明的是，第二连接结构2021和第二凹槽204的形状和结构，可根据实际需求设计，本发明实施例对此不进行限制。
进一步地，如图1所示，为了便于插头1与插座2的连接定位，第一接口101中还具有两个定位柱106，第二接口201中具有两个定位孔(未在图中标注)，定位柱106与定位孔插接。优选地，由于插头1和插座2上均设置有密封件，增大了压缩量，因此在此基础上，可适当增加定位柱106与定位孔的配合长度，以提高快换连接器的定位性能和抗冲击能力。优选地，定位柱106与定位孔配合部分的长度的取值范围为：2mm～4mm。
进一步地，密封件的压缩量还与密封件的硬度、厚度、材料、形状等因素相关，因此，本发明实施例中，对密封件的厚度、硬度、材料等参数也进行了优化。
首先，为了持久保持密封件设计形状和进一步提高第一密封件102和第二密封件202的压缩量，本发明实施例中，对第一密封件102和第二密封件202的厚度具有特殊要求，其中，第一密封件102厚度的取值范围为6.2～6.7mm，优选6.5mm；第二密封件202厚度的取值范围为2.7～3.3mm，优选3mm。此外，由于第一密封件102的结构比第二密封件202的结构复杂，因此，为了避免第一密封件102在压合过程中变形严重，影响使用，第一密封件102的邵氏硬度要大一些，并且要大于第二密封件202的邵氏硬度。一般，第一密封件102邵氏硬度的取值范围为30～35，第二密封件202邵氏硬度的取值范围为20～25。
其次，本发明实施例中，也对材料进行了优化。其中，第一密封件102和第二密封件202均优选采用硅橡胶材料制成。硅橡胶耐高温、耐腐蚀、电气性能好，具有优异的绝缘性能。
综上所述，本发明实施例提供的电池快换连接器，在插头1的第一接口101处设置有第一密封件102，在插座2的第二接口201处设置有第二密封件202，在插头1与插座2压合连接时，第一密封件102分别与第二密封件202和插座2呈斜面的外侧壁203抵接，进行可靠密封，以达到电动汽车IP67的密封防护要求。
特别是，由于插头1和插座2的接口上均设置有密封件，且密封件具有一定的弹性，因此既能持久保持密封件设计形状，又能够增加压缩量，从而明显提高电池快换连接器在压合方向上的容错量，这样在不改变其他相关结构的制造工艺和安装工艺的前提下，就能够保证电池箱与电动汽车的高、低压电气连接的可靠性和密封安全性要求，确保整车高压绝缘的安全要求。
另外，该电池快换连接器在保证电动汽车可靠使用要求的条件下，可以降低快换系统中的机械零部件的设计制造精度，提高产品批量生产合格率，具有明显的经济效益。
依据本发明实施例的另一个方面，提供了一种电动汽车，尤其是一种换电模式电动汽车。其中，该电动汽车包括：如上所述的电池快换连接器；
其中，电池快换连接器中的插头1与固定在电动汽车上的快换支架固定连接，电池快换连接器中的插座2与安装在快换支架上的电池箱固定连接。
本发明实施例提供的电动汽车中的电池快换连接器，在插头1的第一接口101处设置有第一密封件102，在插座2的第二接口201处设置有第二密封件202，在插头1与插座2压合连接时，第一密封件102分别与第二密封件202和插座2呈斜面的外侧壁203抵接，进行可靠密封，达到密封防护要求。
特别是，由于插头1和插座2的接口上均设置有密封件，且密封件具有一定的弹性，因此既能持久保持密封件设计形状，又能够增加压缩量，从而明显提高电池快换连接器在压合方向上的容错量，这样在不改变其他相关结构的制造工艺和安装工艺的前提下，就能够保证电池箱与电动汽车的高、低压电气连接的可靠性和密封安全性要求，确保整车高压绝缘的安全要求。
另外，该电池快换连接器在保证电动汽车可靠使用要求的条件下，可以降低快换系统中的机械零部件的设计制造精度，提高产品批量生产合格率，具有明显的经济效益。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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。
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”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种电池快换连接器，其特征在于，包括：
插头(1)，所述插头(1)具有第一接口(101)，围绕所述第一接口(101)的内侧壁(103)，设置有一圈第一密封件(102)；
插座(2)，所述插座(2)具有第二接口(201)，围绕所述第二接口(201)的外侧壁(203)，设置有一圈第二密封件(202)；
其中，所述第一接口(101)与所述第二接口(201)压合连接，所述第二接口(201)伸入至所述第一接口(101)内，所述第一密封件(102)分别与所述第二接口(201)的外侧壁(203)和所述第二密封件(202)抵接。
2.根据权利要求1所述的电池快换连接器，其特征在于，所述第一密封件(102)包括：
第一连接结构(1021)，所述第一连接结构(1021)与所述插头(1)固定连接；
第一密封结构(1022)，所述第一密封结构(1022)与所述第二密封件(202)抵接；
第二密封结构(1023)，所述第二密封结构(1023)与所述第二接口(201)呈斜面的外侧壁(203)抵接。
3.根据权利要求2所述的电池快换连接器，其特征在于，所述第一连接结构(1021)包括：第一连接部(10211)和第二连接部(10212)；
其中，所述第一接口(101)侧壁上开设有第一凹槽(104)，所述第一连接部(10211)插设于所述第一凹槽(104)中，与所述插头(1)卡接；
其中，所述第二连接部(10212)呈L型；在所述第一接口(101)内具有一第一部件(105)，所述第二连接部(10212)设置于所述第一接口(101)的内侧壁(103)与所述第一部件(105)之间，分别与所述内侧壁(103)和所述第一部件(105)抵接。
4.根据权利要求2所述的电池快换连接器，其特征在于，所述第一密封结构(1022)包括至少两个第一唇边(10221)，相邻两个所述第一唇边(10221)之间具有预设间隙，每个所述第一唇边(10221)均与所述第二密封件(202)抵接。
5.根据权利要求2或4所述的电池快换连接器，其特征在于，所述第二密封结构(1023)包括至少两个第二唇边(10231)，相邻两个所述第二唇边(10231)之间具有预设间隙，每个所述第二唇边(10231)均与所述第二接口(201)呈斜面的外侧壁(203)抵接。
6.根据权利要求1所述的电池快换连接器，其特征在于，所述第二密封件(202)朝向所述插座(2)的一侧具有第二连接结构(2021)，所述插座(2)上开设有第二凹槽(204)，所述第二连接结构(2021)插设于所述第二凹槽(204)中，与所述插座(2)卡接。
7.根据权利要求1所述的电池快换连接器，其特征在于，所述第一接口(101)中还具有两个定位柱(106)，所述第二接口(201)中具有两个定位孔，所述定位柱(106)与所述定位孔插接定位。
8.根据权利要求7所述的电池快换连接器，其特征在于，所述定位柱(106)与所述定位孔配合部分的长度的取值范围为：2mm～4mm。
9.根据权利要求1所述的电池快换连接器，其特征在于，所述第一密封件(102)和所述第二密封件(202)均为硅橡胶材料制成。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括：如权利要求1至9任一项所述的电池快换连接器；
其中，所述电池快换连接器中的插头(1)与固定在所述电动汽车上的快换支架固定连接，所述电池快换连接器中的插座(2)与安装在快换支架上的电池箱固定连接。
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