CN109987067A - 换电装置及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换电装置及其安装方法。换电装置包电池包固定座、锁止机构和车体端电连接器。电池包固定座形成有用于容纳电池包的电池包容纳腔，电池包的两侧设有锁轴，锁止机构固设于电池包容纳腔的两侧。车体端电连接器设于电池包容纳腔内，且车体端电连接器朝向电池包的电池端连接器。车体端电连接器与电池端连接器均具有多个相对应的极柱。当锁轴到达锁止机构的锁定点时，电池端电连接器的极柱抵接于车体端电连接器的极柱。电池包锁止到位后，电池端电连接器能够可靠地与车体端连接器电连接，能够提高使用换电装置对电动汽车换电的可靠性和换电效率。

Description

换电装置及其安装方法

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，特别涉及一种换电装置及其安装方法。

背景技术

现有的电动车的电池包安装方式一般分为固定式和可换式，其中固定式的电池包一般固定在汽车上，充电时直接以汽车作为充电对象。而可换式的电池包，一般采用活动安装的方式，电池包可以随时取下并更换新的电池包。

在更换新的电池包的过程中，涉及到电池包的锁止和解锁。一般而言，电池包的左右两侧安装有锁轴；锁止机构固定在电池包固定座上以组装成换电装置，换电装置再一并安装到电动车的底盘上；锁轴与锁止机构配合，实现电池包的锁止。

在更换新的电池包的过程中，还涉及到电连接装置，锁止机构不仅影响电池包与电池包固定座之间的连接，还影响电池包与电连接装置之间电连接的可靠性。

但是，在现有技术中，锁止机构和电连接装置之间是独立设置的，容易出现锁止机构将电池包锁止到位了、但是不能实现电池包与电连接装置之间电连接的可靠，或者电池包与电连接装置之间能够较为可靠地电连接，但是电池包不能够锁止到位。也就是说，现有技术中的换电装置较难实现锁止机构与电连接装置的同步作用，容易影响换电的效率和换电可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺陷，提供一种换电装置及其安装方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种换电装置，其包括电池包固定座和锁止机构，所述电池包固定座形成有用于容纳电池包的电池包容纳腔，所述电池包的两侧设有锁轴，所述锁止机构固设于所述电池包容纳腔的两侧，其特点在于，所述换电装置还包括：

车体端电连接器，所述车体端电连接器设于所述电池包容纳腔内，且所述车体端电连接器朝向所述电池包的电池端连接器，所述车体端电连接器与所述电池端连接器均具有多个相对应的极柱；

其中，当所述电池包的锁轴沿所述电池包的高度方向上在所述锁止机构内上升到位时，所述锁轴在所述锁止机构内沿所述电池包的长度方向距离锁定点的距离大于所述电池端电连接器、所述车体端电连接器之间在沿所述电池包的长度方向上的间隙；

当所述锁轴到达所述锁止机构的锁定点时，所述电池端电连接器的极柱抵接于所述车体端电连接器的极柱

在本方案中，当电池包的锁轴在锁止机构内锁止到位后，电池端电连接器能够可靠地与车体端电连接器电连接，从而能够提高使用该换电装置对电动汽车换电的可靠性和换电效率。

较佳地，锁轴在锁止机构内沿电池包的长度方向距离锁定点的距离为第一距离，电池端电连接器的高压极柱、车体端电连接器的高压极柱之间在沿电池包的长度方向上的间隙为第二距离；

车体端电连接器的低压极柱的高度低于车体端电连接器的高压极柱的高度，且车体端电连接器的低压极柱和车体端电连接器的高压极柱之间的高度差小于或等于第一距离与第二距离之间的差值；

或，电池端电连接器的低压极柱的高度低于电池端电连接器的高压极柱的高度，且电池端电连接器的低压极柱和电池端电连接器的高压极柱之间的高度差小于或等于第一距离与第二距离之间的差值。

在本方案中，上述高度差与差值的关系使得车体端电连接器与电池端电连接器连接时，高压先连接、低压后连接，只要低压接触后电池包内接触器控制开关可输出高压。并且能够使得车体端电连接器与电池端电连接器的连接断开时，低压先断开控制高压断开，防止因高压未断引起极柱拉弧烧结等不良现象发生。

较佳地，车体端电连接器的低压极柱和车体端电连接器的高压极柱之间的高度差的范围为0～2mm。

较佳地，锁轴在锁止机构内沿电池包的长度方向距离锁定点的距离为第一距离，电池端电连接器的高压极柱、车体端电连接器的高压极柱之间在沿电池包的长度方向上的间隙为第二距离；

车体端电连接器的低压极柱的高度低于车体端电连接器的高压极柱的高度，且电池端电连接器的低压极柱的高度低于电池端电连接器的高压极柱的高度；

车体端电连接器的低压极柱和车体端电连接器的高压极柱之间的高度差以及电池端电连接器的低压极柱和电池端电连接器的高压极柱之间的高度差之和小于或等于第一距离与第二距离之间的差值。

在本方案中，上述高度差与差值的关系使得车体端电连接器与电池端电连接器连接时，高压先连接、低压后连接，只要低压接触后电池包内接触器控制开关可输出高压。并且能够使得车体端电连接器与电池端电连接器的连接断开时，低压先断开控制高压断开，防止因高压未断引起极柱拉弧烧结等不良现象发生。

较佳地，所述车体端电连接器用于与所述电池端电连接器之间浮动电连接；

优选地，所述车体端电连接器的高压极柱具有电接触端和接线端；

其中，高压极柱的电接触端的端面上设有凹槽，凹槽沿高压极柱的轴向向内凹进，凹槽内嵌设有导电弹性件，导电弹性件凸出于电接触端的接触面；

优选地，导电弹性件为导电簧。

较佳地，锁止机构括有锁基座，锁基座设有一开口以及自开口延伸的一空腔，开口用于供锁轴进入空腔；

电池包固定座具有上到位容纳腔，上到位容纳腔位于开口的上方，上到位容纳腔内设有上到位传感器，上到位传感器用于检测锁轴是否已通过开口，并在沿电池包的高度方向上在锁止机构内上升到位；

和/或，电池包固定座具有前到位容纳腔，前到位容纳腔位于空腔的前端，前到位容纳腔内设有前到位传感器，前到位传感器用于检测锁轴是否已进入空腔的前端，并在沿电池包的长度方向上在锁止机构内锁止到位。

在本方案中，上到位传感器能够检测锁轴是否在锁止机构内上升到位，前到位传感器能够检测锁轴是否在空腔的前端锁止到位、达到锁定点，上到位传感器和前到位传感器能够提高电池包的锁止可靠性，从而有利于提高车体端电连接器与电池端电连接器的电连接可靠性，进而有利于提高电动汽车的换电可靠性。

较佳地，电池包固定座中位于电池包固定座的长度方向上的两侧均设有两个锁止机构，位于电池包固定座的同一侧的两个锁止机构间隔设置，并分别为一级锁止机构和二级锁止机构；

车体端电连接器设于电池包固定座中沿电池包固定座的宽度方向上的一侧壁；

其中，电池包固定座的长度方向平行于电池包的长度方向。

在本方案中，当以一级锁止机构失效时，二级锁止机构起作用，以对电池包的锁轴进行锁止，防止电池包脱落，从而，有利于进一步提高电动汽车的换电可靠性。

较佳地，一级锁止机构包括锁连杆、至少一个一级锁舌、至少一个一级锁基座，一级锁基座固设于电池包固定座，一级锁基座设有一级开口以及自一级开口延伸的一级空腔，一级开口用于供电池包的一级锁轴进入一级空腔，锁连杆与至少一个一级锁舌可旋转连接，用于在外力作用下带动一级锁舌旋转，使一级锁舌能够相对于一级锁基旋转以在一级解锁状态以及一级锁止状态之间变化，当一级锁舌处于一级锁止状态时，一级锁舌能够阻止一级锁轴从一级开口离开一级空腔；

和/或，二级锁止机构包括有：

二级锁基座，二级锁基座固设于电池包固定座，二级锁基座设有一二级开口以及自二级开口延伸的二级空腔，二级开口用于供电池包的二级锁轴进入二级空腔；

二级锁舌，二级锁舌能够相对于二级锁基座旋转以在二级解锁状态以及二级锁止状态之间变化，二级锁舌包括固定连接的二级锁舌本体和二级锁舌扩展部，二级锁舌扩展部位于二级锁基座的外部，当二级锁舌处于二级锁止状态时，二级锁舌本体能够阻止二级锁轴从二级开口离开二级空腔；以及

二级复位部件，二级复位部件设于二级锁基座且二级复位部件作用于二级锁舌，二级复位部件能够发生弹性变形，二级复位部件用于使得二级锁舌沿一锁止方向旋转以从二级解锁状态复位到二级锁止状态。

较佳地，换电装置还包括：

保护锁机构，保护锁机构固设于电池包固定座上与一级锁机构相对的一侧，保护锁机构设于锁连杆的移动路径上，用于限制锁连杆相对于一级锁基座的运动；

优选地，保护锁机构能够相对于锁连杆在第一位置和第二位置之间移动；

其中，当保护锁机构位于第一位置时，保护锁机构作用于锁连杆，以限制锁连杆相对于一级锁基座的运动；

当保护锁机构位于第二位置时，保护锁机构与锁连杆脱离，以允许锁连杆相对于一级锁基座的运动。

在本方案中，当一级锁止机构对锁轴进行锁止时，保护锁机构能够限制锁连杆相对于一级锁基座的运动，从而能够提高一级锁止机构的锁止效果，使得一级锁止机构能够较为可靠地对锁轴进行锁定。进而，也有利于提高电动汽车的换电可靠性。

较佳地，保护锁机构包括：

下壳体，第一下壳体可拆卸连接于一级锁基座中与锁轴相对的一侧面，下壳体的内部具有容置腔，下壳体的侧壁具有与容置腔相连通的贯穿孔；

锁销，锁销位于容置腔内，且锁销穿设于锁销，并能够在一伸出状态和一缩回状态之间切换；其中，锁销处于伸出状态时，锁销位于第一位置；锁销处于缩回状态时，锁销位于第二位置；

优选地，保护锁机构还包括：

动力销，动力销作用于锁销，并在外力作用下能够相对于锁销运动，以与锁销相接合或相分离；

其中，当动力销与锁销相分离时，动力销施加给锁销沿缩回方向的作用力，以使锁销处于缩回状态；

当动力销与锁销相接合时，锁销处于伸出状态。

较佳地，电池包固定座上还设有线束，线束用于将上到位传感器检测到的上到位信号、前到位传感器检测到的前到位信号传递到换电设备。

较佳地，换电装置还包括：

多个支撑机构，多个支撑机构固设于电池包固定座面向电池包的一侧，多个支撑机构用于提供支撑电池包的多个支撑点；

优选地，支撑机构包括：

支撑基座，支撑基座设有支撑开口以及自支撑开口延伸的支撑槽，支撑开口用于供安装于电池包的支撑部进入支撑槽；

优选地，多个支撑机构分布于电池包固定座中位于电池包固定座的长度方向上的两侧，且电池包固定座的两侧设置的支撑机构一一对应并相对设置；

电池包固定座中位于电池包固定座的长度方向上的两侧均设有锁止机构，位于同一侧的支撑机构与锁止机构之间间隔设置。

在本方案中，支撑机构能够对电池包起到支撑作用，便于实现电池包与电池包固定座的安装，有利于提高锁止机构的锁止效果，从而有利于提高电动汽车的换电可靠性。

较佳地，换电装置还包括：

换电传感器，换电传感器设于电池包固定座上，用于感应换电设备，并用于控制车体端电连接器与电池端电连接器之间的电连接断开。

在本方案中，当换电设备将电池包从电池包固定座上取下时，换电传感器能够断开车体端电连接器与电池端电连接器之间的电连接，从而能够对电动汽车起到保护作用。

本发明还提供一种如上的换电装置的安装方法，其特点在于，其包括以下步骤：

S1、将电池包自电池包固定座的底部沿电池包的高度方向装入电池包固定座，直至锁轴在沿电池包的高度方向上在锁止机构内上升到位；

S2、使电池包沿其长度方向向前运动，直至锁轴在沿电池包的长度方向上在锁止机构内到达锁定点。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

在本发明的换电装置中，当电池包的锁轴在锁止机构内锁止到位后，电池端电连接器能够可靠地与车体端电连接器电连接，从而能够提高使用该换电装置对电动汽车换电的可靠性和换电效率。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的换电装置的部分结构示意图。

图2为本发明一较佳实施例的换电装置的另一部分结构示意图。

图3为本发明一较佳实施例的换电装置中一级锁止机构的结构示意图。

图4为本发明一较佳实施例的换电装置中二级锁止机构的结构示意图。

图5为本发明一较佳实施例的换电装置中保护锁机构的截面示意图，其中，锁销处于伸出状态。

图6为本发明一较佳实施例的换电装置中保护锁机构的分解结构示意图。

图7为本发明一较佳实施例的换电装置中保护锁机构的另一截面示意图，其中，锁销处于缩回状态。

图8为本发明一较佳实施例的保护锁机构中锁销的结构示意图。

图9为本发明一较佳实施例的保护锁机构中动力销的结构示意图。

图10为本发明一较佳实施例的换电装置中支撑机构的结构示意图。

附图标记说明：

10 保护锁机构

101 第一下壳体

1011 第一容置腔

1012 贯穿孔

102 锁销

1021 执行部

1022 连接部

1023 第二容置腔

1024 第一倾斜部

1025 凹陷部

1026 第二电磁感应元件

103 动力销

1031 阻挡部

1032 第二倾斜部

104 第一电磁感应元件

105 第一弹性元件

106 第二弹性元件

107 第二下壳体

1071 第三容置腔

108 上壳体

1081 第四容置腔

1082 第一传感器

1083 第二传感器

20 一级锁止机构

201 锁连杆

202 一级锁舌

203 一级锁基座

204 一级空腔

205 解锁块

30 二级锁止机构

301 二级锁基座

3011 二级开口

3012 二级空腔

302 二级锁舌

3021 二级锁舌本体

3022 二级锁舌扩展部

303 二级复位部件

40 支撑机构

401 支撑基座

402 支撑开口

403 支撑槽

50 车体端电连接器

501 接线端

502 电接触端

60 电池包固定座

601 通孔

602 电池包容纳腔

70 线束

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。

本实施例揭示一种换电装置，用于对电动汽车进行换电。如图1和图2所示，换电装置包括电池包固定座60和锁止机构(图中未标示出)、车体端电连接器50。其中，电池包固定座形成有用于容纳电池包(图中未标示出)的电池包容纳腔602，电池包的两侧设有锁轴，锁止机构固设于电池包容纳腔602的两侧。车体端电连接器50设于电池包容纳腔602内朝向电池包的电池端电连接器的一侧。其中，当电池包的锁轴沿电池包的高度方向上在锁止机构内上升到位时，锁轴在锁止机构内沿电池包的长度方向距离锁定点的距离大于电池端电连接器、车体端电连接器50之间在沿电池包的长度方向上的间隙。当锁轴到达锁止机构的锁定点时，电池端电连接器与车体端电连接器50过盈配合。

在本实施方式中，当电池包的锁轴在锁止机构内锁止到位后，电池端电连接器能够可靠地与车体端电连接器50电连接，从而能够提高使用该换电装置对电动汽车换电的可靠性和换电效率。

为了便于描述，将锁轴在锁止机构内沿电池包的长度方向距离锁定点的距离称作第一距离，将电池端电连接器的高压极柱、车体端电连接器50的高压极柱之间在沿电池包的长度方向上的间隙称作第二距离。在本实施方式中，车体端电连接器50的低压极柱的高度低于车体端电连接器50的高压极柱的高度，且车体端电连接器50的低压极柱和车体端电连接器50的高压极柱之间的高度差小于或等于第一距离与第二距离之间的差值。

在本实施方式中，上述高度差与差值的关系使得车体端电连接器50与电池端电连接器连接时，高压先连接、低压后连接，只要低压接触后电池包内接触器控制开关可输出高压。并且能够使得车体端电连接器50与电池端电连接器的连接断开时，低压先断开控制高压断开，防止因高压未断引起极柱拉弧烧结等不良现象发生。优选地，车体端电连接器50的低压极柱和车体端电连接器50的高压极柱之间的高度差的范围为0～2mm。且在本实施方式中，车体端电连接器50的低压极柱和车体端电连接器50的高压极柱之间的高度差为1mm。

需要说明的是，车体端电连接器50的低压极柱和车体端电连接器50的高压极柱之间的高度差在能够实现车体端电连接器50和电池端电连接器的基础上，可以取0与第一距离与第二距离之间的差值的任意数值。

在其他可替代的实施方式中，也可以设置为：电池端电连接器的低压极柱的高度低于电池端电连接器的高压极柱的高度，且电池端电连接器的低压极柱和电池端电连接器的高压极柱之间的高度差小于或等于第一距离与第二距离之间的差值。

在另一可替代的实施方式中，也可以设置为：车体端电连接器50的低压极柱的高度低于车体端电连接器50的高压极柱的高度，且电池端电连接器的低压极柱的高度低于电池端电连接器的高压极柱的高度；车体端电连接器50的低压极柱和车体端电连接器50的高压极柱之间的高度差以及电池端电连接器的低压极柱和电池端电连接器的高压极柱之间的高度差之和小于或等于第一距离与第二距离之间的差值。

在本实施方式中，电池端连接器与车体端电连接器之间浮动电连接，图1中的车体端电连接器50的高压极柱具有电接触端502和接线端501。其中，高压极柱的电接触端502的端面上设有凹槽(图中未标示出)，凹槽沿高压极柱的轴向向内凹进，凹槽内嵌设有导电弹性件(图中未标示出)，导电弹性件凸出于电接触端502的接触面。优选地，导电弹性件为导电簧。另外，车体端电连接器50包括柔性电连接件(图中未标示出)和高压插头，柔性电连接件的一端与高压极柱的接线端501浮动电连接。高压插头与柔性电连接件的另一端浮动电连接。

在本实施方式中，锁止机构括有锁基座，锁基座设有一开口以及自开口延伸的一空腔，开口用于供锁轴进入空腔。电池包固定座60具有上到位容纳腔，上到位容纳腔位于开口的上方，上到位容纳腔内设有上到位传感器，上到位传感器用于检测锁轴是否已通过开口，并在沿电池包的高度方向上在锁止机构内上升到位。电池包固定座60还具有前到位容纳腔，前到位容纳腔位于空腔的前端，前到位容纳腔内设有前到位传感器，前到位传感器用于检测锁轴是否已进入空腔的前端，并在沿电池包的长度方向上在锁止机构内锁止到位。

在本实施方式中，上到位传感器能够检测锁轴是否在锁止机构内上升到位，前到位传感器能够检测锁轴是否在空腔的前端锁止到位、达到锁定点，上到位传感器和前到位传感器能够提高电池包的锁止可靠性，从而有利于提高车体端电连接器50与电池端电连接器的电连接可靠性，进而有利于提高电动汽车的换电可靠性。

如图1所示，电池包固定座60上还设有线束70，线束70用于将上到位传感器检测到的上到位信号、前到位传感器检测到的前到位信号传递到换电设备。

参照图1和图2予以理解，电池包固定座60中位于电池包固定座60的长度方向上的两侧均设有两个锁止机构，位于电池包固定座60的同一侧的两个锁止机构间隔设置，且两个锁止机构分别为一级锁止机构20和二级锁止机构30。车体端电连接器50设于电池包固定座60中沿电池包固定座60的宽度方向上的一侧壁。电池包固定座60的长度方向平行于电池包的长度方向。其中，当以一级锁止机构20失效时，二级锁止机构30起作用，以对电池包的锁轴进行锁止，防止电池包脱落，从而，有利于进一步提高电动汽车的换电可靠性。

参照图1-3予以理解，一级锁止机构20包括锁连杆201、至少一个一级锁舌202、至少一个一级锁基座203，一级锁基座203固设于电池包固定座60，一级锁基座203设有一级开口以及自一级开口延伸的一级空腔204，一级开口用于供电池包的一级锁轴进入一级空腔204，锁连杆201与至少一个一级锁舌202可旋转连接，用于在外力作用下带动一级锁舌202旋转，使一级锁舌202能够相对于一级锁基座203旋转以在一级解锁状态以及一级锁止状态之间变化，当一级锁舌202处于一级锁止状态时，一级锁舌202能够阻止一级锁轴从一级开口离开一级空腔204。锁连杆201朝向一级锁基座203的一侧还设有解锁块205，解锁块205为自锁连杆201向外形成的弧形凸起，解锁块205的顶部为向锁连杆201凹进的内弧槽。其中，在本实施方式中，一级锁舌202和一级锁基座203的数量均为三个。

参照图1和图4予以理解，二级锁止机构30包括有二级锁基座301、二级锁舌302和二级复位部件303。其中，二级锁基座301固设于电池包固定座60，二级锁基座301设有一二级开口3011以及自二级开口3011延伸的二级空腔3012，二级开口3011用于供电池包的二级锁轴进入二级空腔3012。二级锁舌302能够相对于二级锁基座301旋转以在二级解锁状态以及二级锁止状态之间变化，二级锁舌302包括固定连接的二级锁舌本体3021和二级锁舌扩展部3022，二级锁舌302扩展部位于二级锁基座301的外部，当二级锁舌302处于二级锁止状态时，二级锁舌本体3021能够阻止二级锁轴从二级开口3011离开二级空腔3012。二级复位部件303设于二级锁基座301且二级复位部件303作用于二级锁舌302，二级复位部件303能够发生弹性变形，二级复位部件303用于使得二级锁舌302沿一锁止方向旋转以从二级解锁状态复位到二级锁止状态。

参照图1、图2和图5-7予以理解，换电装置还包括保护锁机构10。保护锁机构10固设于电池包固定座60上与一级锁机构相对的一侧，保护锁机构10设于锁连杆201的移动路径上，用于限制锁连杆201相对于一级锁基座203的运动。保护锁机构10能够相对于锁连杆201在第一位置和第二位置之间移动。其中，当保护锁机构10位于第一位置时，保护锁机构10作用于锁连杆201，以限制锁连杆201相对于一级锁基座203的运动；当保护锁机构10位于第二位置时，保护锁机构10与锁连杆201脱离，以允许锁连杆201相对于一级锁基座203的运动。

当一级锁止机构20对锁轴进行锁止时，保护锁机构10能够限制锁连杆201相对于一级锁基座203的运动，从而能够提高一级锁止机构20的锁止效果，使得一级锁止机构20能够较为可靠地对锁轴进行锁定。进而，也有利于提高电动汽车的换电可靠性。

参照图2、图5-9予以理解，保护锁机构10包括第一下壳体101和锁销102。第一下壳体101可拆卸连接于一级锁基座203中与锁轴相对的一侧面，第一下壳体101的内部具有第一容置腔1011，下壳体的侧壁具有与第一容置腔1011相连通的贯穿孔1012。锁销102位于第一容置腔1011内，且锁穿设于贯穿孔1012，并能够在一伸出状态和一缩回状态之间切换。其中，锁销102处于伸出状态时，锁销102位于第一位置；锁销102处于缩回状态时，锁销102位于第二位置。通过控制锁销102的伸出和缩回来实现锁销102在第一位置和第二位置之间的切换，结构简单，便于实现。另外，如图2所示，电池包固定座60上设有通孔601，锁销102通过通孔601在第一位置和第二位置之间切换。

保护锁机构10还包括动力销103、第一电磁感应元件104和第一弹性元件105。动力销103作用于锁销102，动力销103能够相对于锁销102运动，以与锁销102相接合或相分离。第一电磁感应元件104设于动力销103，第一电磁感应元件104用于在外部电磁设备的作用下，带动动力销103施加给锁销102沿锁销102的缩回方向的作用力。第一弹性元件105连接于锁销102远离空腔的一端，第一弹性元件105抵接于锁销102与第一容置腔1011的内壁面之间，第一弹性元件105用于施加给锁销102沿锁销102的伸出方向的作用力。其中，当第一电磁感应元件104与外部电磁设备吸合时，动力销103与锁销102相分离，并施加给锁销102沿缩回方向的作用力，以使锁销102处于缩回状态；当第一电磁感应元件104与外部电磁设备分离时，第一弹性元件105施加给锁销102沿伸出方向的作用力，动力销103与锁销102相接合，以使锁销102处于伸出状态。

在本实施方式中，当第一电磁感应元件104与外部电磁设备吸合时，动力销103朝着远离锁销102的方向运动，并施加给锁销102沿缩回方向的作用力，使得锁销102缩回，锁销102会挤压第一弹性元件105，当动力销103与锁销102完全分离后，第一弹性元件105向锁销102提供回复力，使得锁销102回到用于与动力销103接合的位置。当第一电磁感应元件104与外部电磁设备分离时，动力销103朝着靠近锁销102的方向运动，以与锁销102接合，使得锁销102处于伸出状态。另外，在本实施方式中，采用磁性吸合的方式来控制动力销103与锁销102的接合与分离，进而控制锁销102的伸出与缩回，控制方法简单，且控制效率较高。

锁销102具有执行部1021和连接部1022。连接部1022连接于执行部1021远离一级空腔204的一端，连接部1022具有第二容置腔1023，第二容置腔1023用于容置动力销103。其中，第一弹性元件105连接于连接部1022远离执行部1021的一端，第一弹性元件105抵接于连接部1022与第一容置腔1011的内壁面之间，第一弹性元件105施加给连接部1022沿伸出方向的作用力。当动力销103与锁销102接合时，动力销103靠近锁销102的一端卡合于第二容置腔1023，属于内嵌式连接，占用的空间较少。

本实施方式中，连接部1022的长度方向与动力销103的高度方向形成有第一夹角，第二容置腔1023沿动力销103的高度方向延伸，以使动力销103相对于锁销102沿动力销103的高度方向运动。

动力销103沿其高度方向具有首端和尾端，动力销103的首端嵌设于第二容置腔1023，第一电磁感应元件104设于动力销103的尾端。第二容置腔1023的内壁面上具有第一倾斜部1024，动力销103的首端具有与第一倾斜部1024相适配的第二倾斜部1032。其中，动力销103与锁销102相接合时，第一倾斜部1024贴合于第二倾斜部1032；当动力销103与锁销102相分离时，第二倾斜部1032相对于第一倾斜部1024向下运动，并施加给锁销102沿缩回方向的作用力，以使锁销102处于缩回状态。

在本实施方式中，巧妙地利用第一倾斜部1024和第二倾斜部1032的配合，当动力销103朝着远离锁销102的方向运动时，第一倾斜部1024相对于第二倾斜部1032滑动，第一倾斜部1024施加给第二倾斜部1032的摩擦力可以分解为一沿缩回方向的分力，在该分力的作用下，锁销102缩回。

第二容置腔1023的内壁面上还具有凹陷部1025，动力销103的首端具有与凹陷部1025相适配的凸出部。第二容置腔1023的内壁面上具有两个第一倾斜部1024，且两个第一倾斜部1024相对设置于凹陷部1025的两侧。在本实施方式中，凹陷部1025能够对动力销103起到限位作用，有助于使得动力销103与锁销102的可靠接合，从而有助于实现锁销102102的稳定伸出，从而有助于实现对锁轴的可靠锁止。

第一电磁感应元件104嵌设于动力销103的尾端。如此设置使得第一电磁感应元件104不会在动力销103的外部额外占用空间，有利于提高空间利用率。另外，也有利于保护第一电磁感应元件104。

另外，动力销103的尾端套设有第二弹性元件106，第二弹性元件106施加给动力销103沿靠近连接部1022的方向的作用力；其中第二弹性元件106施加给动力销103的作用力大于动力销103的重力。在本实施方式中，当动力销103与锁销102接合时，第二弹性元件106施加给动力销103的作用力，能够使得动力销103不会在重力的作用下掉落，从而能够进一步提高动力销103与锁销102接合的可靠性。当需要动力销103朝着靠近锁销102的方向运动时，第二弹性元件106施加给动力销103的作用力能够克服动力销103的重力，从而使得动力销103能够较为可靠地朝着靠近锁销102的方向运动。

保护锁机构10还包括第二下壳体107，第二下壳体107连接于第一下壳体101的底部，第二下壳体107具有第三容置腔1071，第三容置腔1071与第一容置腔1011相连通，动力销103位于第三容置腔1071内。第二下壳体107的中心轴线与第一下壳体101的中心轴线之间形成有第二夹角，第二夹角等于第一夹角。

另外，动力销103的外壁面上与第二弹性元件106的两端相对应的位置处均设有阻挡部1031，第二弹性元件106卡设于两阻挡部1031之间。也就是说，在本实施方式中，第二弹性元件106整体套设在动力销103的外壁面，且第二弹性元件106为弹簧。其中，阻挡部1031的主要作用是对第二弹性元件106进行定位，以限制第二弹性元件106沿动力销103的高度方向的运动。

另外，保护锁机构10还包括上壳体108，上壳体108压设于并可拆卸连接于第一下壳体101。上壳体108能够对锁销102、动力销103等起到固定和保护作用。上壳体108具有第四容置腔1081，第四容置腔1081内设有第一传感器1082，执行部1021上设有第二电磁感应元件1026。其中，第一传感器1082作用于第二电磁感应元件1026，以检测执行部1021处于伸出状态。第四容置腔1081内还设有第二传感器1083，第二传感器1083作用于第二电磁感应元件1026，以检测执行部1021处于缩回状态。其中，与第一传感器1082相比，第二传感器1083更靠近动力销103。通过第一传感器1082、第二传感器1083与第二电磁感应元件1026能够可靠地检测到锁销102何时处于伸出状态、缩回状态，有利于实现一级锁止机构20对电池包的解锁和锁止。另外，在本实施方式中，第一电磁感应元件104和第二电磁感应元件1026均为磁钢。

另外，在本实施方式中，保护锁机构10采用电磁吸合动力销103的方式实现锁销102的伸出和缩进，且锁销102的伸出和缩进在同一直线方向上。在其他可替代的实施方式中，可以采用其他驱动方式(非电磁驱动方式)实现锁销102的伸出和缩进，也可以将锁销102的行动路径设置为曲线，也可以采用其他非锁销102的结构，如曲柄机构、摇杆机构，来实现保护锁构在第一位置和第二位置之间的切换。

参照图1和图10予以理解，换电装置还包括多个支撑机构40。多个支撑机构40固设于电池包固定座60面向电池包的一侧，多个支撑机构40用于提供支撑电池包的多个支撑点。具体地，支撑机构40包括支撑基座401，支撑基座401设有支撑开口402以及自支撑开口402延伸的支撑槽403，支撑开口402用于供安装于电池包的支撑部进入支撑槽403。多个支撑机构40分布于电池包固定座60中位于电池包固定座60的长度方向上的两侧，且电池包固定座60的两侧设置的支撑机构40一一对应并相对设置。电池包固定座60中位于电池包固定座60的长度方向上的两侧均设有锁止机构，位于同一侧的支撑机构40与锁止机构之间间隔设置。支撑机构40能够对电池包起到支撑作用，便于实现电池包与电池包固定座60的安装，有利于提高锁止机构的锁止效果，从而有利于提高电动汽车的换电可靠性。

另外，在本实施方式中，图1中的电池包固定座60上还设有换电传感器(图中未标示出)，换电传感器用于感应换电设备，并用于控制车体端电连接器50与电池端电连接器之间的电连接断开。当换电设备将电池包从电池包固定座60上取下时，换电传感器能够断开车体端电连接器50与电池端电连接器之间的电连接，从而能够对电动汽车起到保护作用。

本实施例还揭示一种换电装置的安装方法，安装方法包括以下步骤：

步骤1、将电池包自电池包固定座的底部沿电池包的高度方向装入电池包固定座，直至锁轴在沿电池包的高度方向上在锁止机构内上升到位；

步骤2、使电池包沿其长度方向向前运动，直至锁轴在沿电池包的长度方向上在锁止机构内到达锁定点。

对于本实施例中的换电装置，当电池包的锁轴在锁止机构内锁止到位后，电池端电连接器能够可靠地与车体端电连接器电连接，从而能够提高使用该换电装置对电动汽车换电的可靠性和换电效率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“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。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种换电装置，其包括电池包固定座和锁止机构，所述电池包固定座形成有用于容纳电池包的电池包容纳腔，所述电池包的两侧设有锁轴，所述锁止机构固设于所述电池包容纳腔的两侧，其特征在于，所述换电装置还包括：

车体端电连接器，所述车体端电连接器设于所述电池包容纳腔内且所述车体端电连接器朝向所述电池包的电池端连接器所述车体端电连接器与所述电池端连接器均具有多个相对应的极柱；

其中，当所述电池包的锁轴沿所述电池包的高度方向上在所述锁止机构内上升到位时，所述锁轴在所述锁止机构内沿所述电池包的长度方向距离锁定点的距离大于所述电池端电连接器、所述车体端电连接器之间在沿所述电池包的长度方向上的间隙；

当所述锁轴到达所述锁止机构的锁定点时，所述电池端电连接器的极柱抵接于所述车体端电连接器的极柱。

2.如权利要求1所述的换电装置，其特征在于，所述锁轴在所述锁止机构内沿所述电池包的长度方向距离锁定点的距离为第一距离，所述电池端电连接器的高压极柱、所述车体端电连接器的高压极柱之间在沿所述电池包的长度方向上的间隙为第二距离；

所述车体端电连接器的低压极柱的高度低于所述车体端电连接器的高压极柱的高度，且所述车体端电连接器的低压极柱和所述车体端电连接器的高压极柱之间的高度差小于或等于第一距离与第二距离之间的差值；

或，所述电池端电连接器的低压极柱的高度低于所述电池端电连接器的高压极柱的高度，且所述电池端电连接器的低压极柱和所述电池端电连接器的高压极柱之间的高度差小于或等于第一距离与第二距离之间的差值。

3.如权利要求2所述的换电装置，其特征在于，所述车体端电连接器的低压极柱和所述车体端电连接器的高压极柱之间的高度差的范围为0～2mm。

4.如权利要求1所述的换电装置，其特征在于，所述锁轴在所述锁止机构内沿所述电池包的长度方向距离锁定点的距离为第一距离，所述电池端电连接器的高压极柱、所述车体端电连接器的高压极柱之间在沿所述电池包的长度方向上的间隙为第二距离；

所述车体端电连接器的低压极柱的高度低于所述车体端电连接器的高压极柱的高度，且所述电池端电连接器的低压极柱的高度低于所述电池端电连接器的高压极柱的高度；

所述车体端电连接器的低压极柱和所述车体端电连接器的高压极柱之间的高度差以及所述电池端电连接器的低压极柱和所述电池端电连接器的高压极柱之间的高度差之和小于或等于第一距离与第二距离之间的差值。

5.如权利要求1所述的换电装置，其特征在于，所述车体端电连接器用于与所述电池端电连接器之间浮动电连接；

优选地，所述车体端电连接器的高压极柱具有电接触端和接线端；

其中，所述高压极柱的所述电接触端的端面上设有凹槽，所述凹槽沿所述高压极柱的轴向向内凹进，所述凹槽内嵌设有导电弹性件，所述导电弹性件凸出于所述电接触端的接触面；

优选地，所述导电弹性件为导电簧。

6.如权利要求1所述的换电装置，其特征在于，所述锁止机构括有锁基座，所述锁基座设有一开口以及自所述开口延伸的一空腔，所述开口用于供所述锁轴进入所述空腔；

所述电池包固定座具有上到位容纳腔，所述上到位容纳腔位于所述开口的上方，所述上到位容纳腔内设有上到位传感器，所述上到位传感器用于检测所述锁轴是否已通过所述开口，并在沿所述电池包的高度方向上在所述锁止机构内上升到位；

和/或，所述电池包固定座具有前到位容纳腔，所述前到位容纳腔位于所述空腔的前端，所述前到位容纳腔内设有前到位传感器，所述前到位传感器用于检测所述锁轴是否已进入所述空腔的前端，并在沿所述电池包的长度方向上在所述锁止机构内锁止到位。

7.如权利要求6所述的换电装置，其特征在于，所述电池包固定座中位于所述电池包固定座的长度方向上的两侧均设有两个所述锁止机构，位于所述电池包固定座的同一侧的两个所述锁止机构间隔设置，并分别为一级锁止机构和二级锁止机构；

所述车体端电连接器设于所述电池包固定座中沿所述电池包固定座的宽度方向上的一侧壁；

其中，所述电池包固定座的长度方向平行于所述电池包的长度方向。

8.如权利要求7所述的换电装置，其特征在于，所述一级锁止机构包括锁连杆、至少一个一级锁舌、至少一个一级锁基座，所述一级锁基座固设于所述电池包固定座，所述一级锁基座设有一级开口以及自所述一级开口延伸的一级空腔，所述一级开口用于供所述电池包的一级锁轴进入所述一级空腔，所述锁连杆与至少一个所述一级锁舌可旋转连接，用于在外力作用下带动所述一级锁舌旋转，使所述一级锁舌能够相对于所述一级锁基座旋转以在一级解锁状态以及一级锁止状态之间变化，当所述一级锁舌处于所述一级锁止状态时，所述一级锁舌能够阻止所述一级锁轴从所述一级开口离开所述一级空腔；

和/或，所述二级锁止机构包括有：

二级锁基座，所述二级锁基座固设于所述电池包固定座，所述二级锁基座设有一二级开口以及自所述二级开口延伸的二级空腔，所述二级开口用于供所述电池包的二级锁轴进入所述二级空腔；

二级锁舌，所述二级锁舌能够相对于所述二级锁基座旋转以在二级解锁状态以及二级锁止状态之间变化，所述二级锁舌包括固定连接的二级锁舌本体和二级锁舌扩展部，所述二级锁舌扩展部位于所述二级锁基座的外部，当所述二级锁舌处于所述二级锁止状态时，所述二级锁舌本体能够阻止所述二级锁轴从所述二级开口离开所述二级空腔；以及

二级复位部件，所述二级复位部件设于所述二级锁基座且所述二级复位部件作用于所述二级锁舌，所述二级复位部件能够发生弹性变形，所述二级复位部件用于使得所述二级锁舌沿一锁止方向旋转以从所述二级解锁状态复位到所述二级锁止状态。

9.如权利要求8所述的换电装置，其特征在于，所述换电装置还包括：

保护锁机构，所述保护锁机构固设于所述电池包固定座上与所述一级锁机构相对的一侧，所述保护锁机构设于所述锁连杆的移动路径上，用于限制所述锁连杆相对于所述一级锁基座的运动；

优选地，所述保护锁机构能够相对于所述锁连杆在第一位置和第二位置之间移动；

其中，当所述保护锁机构位于所述第一位置时，所述保护锁机构作用于所述锁连杆，以限制所述锁连杆相对于所述一级锁基座的运动；

当所述保护锁机构位于所述第二位置时，所述保护锁机构与所述锁连杆脱离，以允许所述锁连杆相对于所述一级锁基座的运动。

10.如权利要求9所述的换电装置，其特征在于，所述保护锁机构包括：

下壳体，所述第一下壳体可拆卸连接于所述一级锁基座中与所述锁轴相对的一侧面，所述下壳体的内部具有容置腔，所述下壳体的侧壁具有与所述容置腔相连通的贯穿孔；

锁销，所述锁销位于所述容置腔内，且所述锁销穿设于所述锁销，并能够在一伸出状态和一缩回状态之间切换；其中，所述锁销处于所述伸出状态时，所述锁销位于所述第一位置；所述锁销处于所述缩回状态时，所述锁销位于所述第二位置；

优选地，所述保护锁机构还包括：

动力销，所述动力销作用于所述锁销，并在外力作用下能够相对于所述锁销运动，以与所述锁销相接合或相分离；

其中，当所述动力销与所述锁销相分离时，所述动力销施加给所述锁销沿缩回方向的作用力，以使所述锁销处于所述缩回状态；

当所述动力销与所述锁销相接合时，所述锁销处于所述伸出状态。

11.如权利要求6所述的换电装置，其特征在于，所述电池包固定座上还设有线束，所述线束用于将所述上到位传感器检测到的上到位信号、所述前到位传感器检测到的前到位信号传递到换电设备。

12.如权利要求1所述的换电装置，其特征在于，所述换电装置还包括：

多个支撑机构，多个所述支撑机构固设于所述电池包固定座面向所述电池包的一侧，多个所述支撑机构用于提供支撑所述电池包的多个支撑点；

优选地，所述支撑机构包括：

支撑基座，所述支撑基座设有支撑开口以及自所述支撑开口延伸的支撑槽，所述支撑开口用于供安装于所述电池包的支撑部进入所述支撑槽；

优选地，多个所述支撑机构分布于所述电池包固定座中位于所述电池包固定座的长度方向上的两侧，且所述电池包固定座的两侧设置的所述支撑机构一一对应并相对设置；

所述电池包固定座中位于所述电池包固定座的长度方向上的两侧均设有所述锁止机构，位于同一侧的所述支撑机构与所述锁止机构之间间隔设置。

13.如权利要求1-12中任意一项所述的换电装置，其特征在于，所述换电装置还包括：

换电传感器，所述换电传感器设于所述电池包固定座上，用于感应换电设备，并用于控制所述车体端电连接器与所述电池端电连接器之间的电连接断开。

14.一种如权利要求1-13中任意一项所述的换电装置的安装方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1、将所述电池包自所述电池包固定座的底部沿所述电池包的高度方向装入所述电池包固定座，直至所述锁轴在沿所述电池包的高度方向上在所述锁止机构内上升到位；

S2、使所述电池包沿其长度方向向前运动，直至所述锁轴在沿所述电池包的长度方向上在所述锁止机构内到达所述锁定点。