CN112736567B - 一种电磁自吸式快换连接器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电磁自吸式快换连接器，由母端与公端配合组成，所述的母端或公端设置有可挂接在车身底板上的弹性部件，所述的母端与公端通过永磁铁与电磁铁相配合，通过电磁铁极性的变换可以实现母端子与公端子的牢固贴合与快速脱离。在对接配合过程中，公端的安装导向销先进入母端的安装导向孔后，公端子才进入对应的母端子，从而可保护强度较弱的电接头。母端子与公端子的端面贴合处设置有密封圈以保证贴合的紧密性。弹性部件的设计使得连接器的浮动端在空间的6个自由度上均有一定的浮动，保证了母端与公端的适配空间。本发明所提出的快换连接器适配性强，贴合性好，可靠性高，换电操作智能高效，而且可降低相关件的制造成本。

Description

一种电磁自吸式快换连接器

技术领域

本发明属于换电式电池包的快速连接技术领域，具体涉及一种快换连接器。

背景技术

电动汽车由于能源来源广泛、行驶安静、无污染排放等特点，越来越受到各汽车厂家的重视，纷纷推出家用电动汽车和电动大巴。在电动汽车中，汽车充电有直接充电和电池换电两种模式，直接充电模式由于时间长、对电池与电网冲击大而影响电动汽车的推广，而换电模式由于快捷、延长电池寿命、减少对电网冲击、方便对电池统一管理等诸多方面的优势，逐渐受到重视和开发应用。

快换电池包往往通过换电站中的快换小车，推动动力电池包或者锁止机构完成换电，而在这个过程中需要快换连接器的公端和母端准确对位，实现快速插接。在车辆运行过程中，因动力电池箱体与车身会发生相对运动，此时快换接插件不能发生断电、拉弧等危险情况，因此需要快换连接器的母端具有一定的浮动功能，始终与公端保持紧密连接。

公布号为CN110829100A的发明专利，公开了一种换电连接器，由插头组件和插座组件组成，插头组件包括插头外壳、插头后盖、公端子组件和插针组件；插座组件包括拼合成一体的插座外壳、插座后盖、面板以及可相对插座外壳三向移动的浮动组件，所述浮动组件内有母端子组件、插孔组件，所述插座后盖上设置有转换头。该换电连接器结构复杂，工艺复杂，装配制造难度大，且未考虑到车身端快换连接器母端与动力电池端的公端存在偏角的情况，安装难度大，安装时导向杆容易断裂；另外为了保证可靠的电连接，电连接插座和插头做的较长，以此适应Z向制造误差，且端子易损坏；该换电连接器采用机械插拔，无法通过电信号控制。

公布号为CN109888570A的发明专利，公开了一种新型快换连接器，包括快换插头和插座主体，快换插头通过连接插头与插座主体上的插座连接口插合，插座主体底部与插座外壳内底部之间的各限位板支撑柱上分别套有弹簧，可以使用自动化设备进行自动插拔，无需人工介入，可大大提高了电池包的更换效率。但新型快换连接器母端只能Z向浮动，X、Y向无法浮动，适应性差，无法满足实际行车中的X,Y,Z三向浮动。且换电过程中对车身与动力电池安装精度要求高，增加制造成本。

发明内容

为解决背景技术中所述的问题，本发明提供了一种电磁自吸式快换连接器。

一种电磁自吸式快换连接器，由母端与公端配合组成，其特征在于：所述的母端或公端设置有可挂接在车身底板上的弹性部件，所述的母端与公端通过永磁铁与电磁铁相配合，通过电磁铁极性的变换可以实现母端的母端子与公端的公端子的牢固贴合与快速脱离。

所述的母端包括母端壳体，安装在母端壳体上的母端子、永磁铁，弹性部件和密封圈。

所述的母端壳体包括周边设置有悬挂孔的底板，底板上凸起的侧壁以及侧壁顶部的贴合端面。所述的母端壳体的贴合端面中部设置有凹槽，所述的凹槽的底部设置有母端子卡入口和母端子安装孔，所述的母端壳体的贴合端面上围绕着凹槽设置有用于安装永磁铁的弧形槽。所述的母端壳体的贴合端面上设置有安装导向孔。所述的凹槽的顶部沿边设置有可安装密封圈的密封圈槽。

所述的公端包括公端壳体，安装在公端壳体上的公端子，以及电磁铁。

所述的公端壳体包括平板，所述的平板的贴合端面设置有安装导向销，所述的平板的非贴合端面设置有铁柱芯，所述的平板中部设置有可卡入公端子卡入口，公端子卡入口的周边设置有公端子安装孔。所述的铁柱芯的外侧套有可外接电源的螺线管。所述的安装导向销的高度比公端子的高度高2mm以上。

进一步地，公端可为固定端，公端整体安装固定在动力电池包内部；母端为浮动端，弹性部件使母端在空间的六个自由度上均可有一定的浮动，保证了母端适配公端的空间位置，当电池包与车身底板有角度偏斜时，仍可保证公端与母端的可靠贴合。

更进一步地，快换连接器对接时，公端子与母端子可通过侧面的凹槽与凸起结构初步配合，另外电磁铁的吸力大于弹性部件的回弹力，使得母端和公端保持可靠贴合连接。

更进一步地，公端壳体上的安装导向销采用铝合金材料、PVC高分子材料或其他具有一定强度的耐磨非铁磁性材料；母端壳体采用铝合金材料或PVC材料以减轻母端重量。

本发明的快换连接器对接时，由于安装导向销的高度比公端子的高度高2mm以上，公端的安装导向销先进入母端的安装导向孔后，公端子的插销才进入对应的母端子的接插口，从而可保护强度较弱的公端子和母端子的电接头；公端和母端对接时，公端电磁铁与母端永磁铁的极性相反，靠电磁的吸力使得公端子与母端子紧密贴合，且行车中电磁的吸力保持不变从而保证公端和母端可靠的电连接；需要换电时，使公端的电磁铁的极性与母端的永磁铁极性相同，靠电磁的斥力使公端与母端脱离；母端子安装的凹槽顶部可安装密封圈，从而保证了公端与母端的贴合的紧密性与密封性。

本发明与现有技术相比，提出的电磁快吸式快换连接器的公端与母端适配性强，贴合性好，可靠性高，换电操作智能高效，而且可降低相关件的制造成本。

附图说明

图1为本发明的整体示意图。

图2为母端的示意图。

图3为母端子的示意图I。

图4为母端子的示意图II。

图5为母端壳体的示意图I。

图6为母端壳体的示意图II。

图7为母端子与母端壳体配合的示意图I。

图8为母端子与母端壳体配合的示意图II。

图9为公端的示意图I。

图10为公端的示意图II。

图11为公端子的示意图I。

图12为公端子的示意图II。

图13为公端壳体的示意图。

其中：1-母端；1.1-弹性部件；1.2-永磁铁；1.3-密封圈；2-公端；2.1-电磁铁；3-母端子；3.1-母端子插接口；3.2-线路连接端头；3.3-母端子装配孔；3.4-插接凹槽；4-母端壳体；4.1-母端子安装孔；4.2悬挂孔；4.3-弧形槽；4.4-安装导向孔；4.5-凹槽；4.6-母端子卡入口；4.7-密封圈槽；5-公端子；5.1-公端子插销；5.2-公端子底座；5.3-公端子装配孔；5.4-插销凸块；5.5-安装定位凸块；5.4-公端子装配孔；6-公端壳体；6.1-公端子安装孔；6.2-铁柱芯；6.3-安装导向销；6.4-公端子卡入口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚的了解本发明，但它们不对发明构成限定。实施例中所述的位置关系均与附图所示一致。

如图1所示的一种电磁快吸式快换连接器，由母端1和公端2配合而成。公端2为固定端，可通过螺栓安装固定在动力电池包内部；母端1为浮动端，通过其四周的弹性部件1.1，如两端带挂耳的弹簧悬挂在车身底板上，母端1可在空间的六个自由度上均有一定浮动以保证与公端2的适配空间。

如图2所示，母端1由母端壳体4和安装在母端壳体4上的母端子3、永磁铁1.2、弹性部件1.1和密封圈1.3组成。

如图3和图4所示，母端子3由母端子插接口3.1和线路连接端头3.2组成，线路连接端头3.2垂直于母端子插接口3.1的外端，线路连接端头3.2上设置有母端子装配孔3.3，母端子插接口3.1的两侧设置有插接凹槽3.4。

如图5和图6所示，母端壳体3包括底板、底板上凸起的侧壁以及侧壁顶部的贴合端面。母端壳体3的底板四角上均设置有悬挂孔4.2，用于悬挂弹性部件1.1；贴合端面的中部设置有圆形的凹槽4.5，凹槽4.5的底部设置有母端子卡入口4.6和母端子安装孔4.1。

母端子3安装时，母端子插接口3.1先卡入母端子卡入口4.6后，然后使螺钉穿过母端子安装孔4.1与母端子3上的母端子装配孔3.3配合并拧紧螺钉，即完成了母端子3的安装固定，具体见图7和图8。

如图5和图6所示，母端壳体3的贴合端面上，围绕着凹槽4.5设置有两条对称的连续弧形槽4.3，永磁铁1.2与弧形槽4.3仿形，永磁铁1.2可拍入弧形槽4.3中并与弧形槽4.3过盈配合；凹槽4.5的顶部沿边设置有密封圈槽4.7，密封圈1.3可卡在密封圈槽4.7上，从而保证了母端1和公端2贴合后的密封性。母端壳体3的贴合端面上还设置有安装导向孔4.4，安装导向孔4.4穿过母端壳体3底板贯通整个母端壳体3。另外，弧形槽4.3可为连续的或非连续的多条，多条弧形槽4.3之间可为对称的或非对称的，并不局限于本实施例中所述的两条对称的连续弧形槽4.3。

如图9和图10所示，公端2由公端壳体6和安装在公端壳体6上的公端子5，以及电磁铁2.1组成。

如图11和图12所所示，公端子5由公端子底座5.2和安装在公端子底座5.2上的公端子插销5.1组成，公端子底座5.2的周边设置有公端子装配孔5.3，公端子底座5.2的底部设置有安装定位凸块5.5，公端子插销5.1的两侧设置有插销凸块5.4，在公端子5与母端子3配合时，插销凸块5.4与母端子的插接凹槽3.4可初步进行配合。

如图13所示，公端壳体6包括平板，平板的贴合端面上设置有安装导向销6.3，安装导向销6.3与母端壳体4的安装导向孔4.4相配合；平板的非贴合端面的四角设置有铁柱芯6.2，铁柱芯6.2垂直于非贴合端面，铁柱芯6.2的外侧可套有外接电源的螺线管，从而铁柱芯6.2与外侧套着的螺线管构成了极性可变换的电磁铁2.1，通过螺线管的外接电源的正接和反接可快速实现电磁铁2.1极性的变换，操作过程智能高效。公端壳体6的平板的中部设置有公端子卡入口6.4，公端子卡入口6.4的周边设置有公端子安装孔6.1，另外公端子卡入口6.4为不对称结构，以避免公端子5安装时反装。

公端子5安装时，先将公端子底座5.2底部的安装定位凸块5.5卡入公端子卡入口6.4，然后是螺钉穿过公端壳体6的公端子安装孔6.1与公端子装配孔5.3相配合并拧紧螺钉，即完成了公端子5的安装固定，具体见图9和图10。

公端子5安装完成后，安装导向销6.3的高度比公端子5的高度高2mm，这样使得公端子5与母端子3配合时，安装导向销6.3先进入安装导向孔4.4后，公端子插销5.1才进入对应的母端子插接口3.1，从而可保护强度较弱的公端子5和母端子3的电接头。

下面对母端1与公端2的对接配合和脱离换电过程进行说明，以进一步的了解本发明。

公端2与母端1需要对接配合时，公端2的电磁铁2.1正向接通，此时电磁铁2.1的磁性与母端1的永磁铁1.2的磁性相反，公端2的安装导向销6.3先落入母端1的安装导向孔4.4中，然后公端子5的公端子插销5.1才进入母端子3的母端子插接口3.1中，公端子插销5.1两侧的插销凸块5.4与母端子插接口3.1两侧的插接凹槽3.4初步配合，然后通过电磁的吸力使得公端2与母端1牢固贴合，并且在行车过程中保持电磁吸力不变，并且该电磁的吸力大于弹性部件1.1的回弹力，从而保证公端2和母端1的连接可靠性。

公端2与母端1需要脱离换电时，公端2的电磁铁2.1反向接通，此时电磁铁2.1的磁性与母端1的永磁铁1.2的磁性相同，，通过电磁的斥力使得公端2与母端1快速脱离，母端1靠着弹性部件1.1仍悬挂在车身底部。

另外，公端壳体6的安装导向销6.3可采用铝合金材料、PVC高分子材料或其他具有一定强度的耐磨非铁磁性材料。母端壳体4可采用铝合金材料或者PVC材料，减轻母端1的重量，以满足现在的整车轻量化要求。

以上结合附图及具体实施例详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种电磁自吸式快换连接器，由母端（1）与公端（2）配合组成，其特征在于：所述的母端（1）包括母端壳体（4），安装在母端壳体（4）上的母端子（3）、永磁铁（1.2）、弹性部件（1.1）和密封圈（1.3）；所述的母端壳体（4）的贴合端面上设置有安装导向孔（4.4）、永磁铁（1.2）和密封圈（1.3）；所述的弹性部件（1.1）的一端与母端壳体（4）非贴合端面的周边相连接，另一端可挂接在车身底板上；所述的公端（2）包括公端壳体（6）、安装在公端壳体（6）上的公端子（5）和电磁铁（2.1），所述的公端壳体（6）包括平板，所述的平板的贴合端面上设置有可与安装导向孔（4.4）配合的安装导向销（6.3），所述的电磁铁（2.1）包括设置于平板非贴合端面上的铁柱芯（6.2）和套设在铁柱芯（6.2）外侧的可外接电源的螺线管；所述的母端（1）与公端（2）通过安装导向孔（4.4）与安装导向销（6.3）的配合以及铁柱芯（6.2）外侧的螺线管电流方向的变换实现母端（1）的母端子（3）与公端（2）的公端子（5）的牢固贴合与快速脱离。

2.根据权利要求1所述的一种电磁自吸式快换连接器，其特征在于：所述的母端壳体（4）包括周边设置有悬挂孔（4.2）的底板，底板上凸起的侧壁以及侧壁顶部的贴合端面。

3.根据权利要求2所述的一种电磁自吸式快换连接器，其特征在于：所述的母端壳体（4）的贴合端面中部设置有凹槽（4.5），所述的凹槽（4.5）的底部设置有母端子卡入口（4.6）和母端子安装孔（4.1），所述的母端壳体（4）的贴合端面上围绕着凹槽（4.5）设置有用于安装永磁铁（1.2）的弧形槽（4.3）。

4.根据权利要求3所述的一种电磁自吸式快换连接器，其特征在于：所述的凹槽（4.5）的顶部沿边设置有可安装密封圈（1.3）的密封圈槽（4.7）。

5.根据权利要求1所述的一种电磁自吸式快换连接器，其特征在于：所述的安装导向销（6.3）和铁柱芯（6.2）分别设置在平板的两侧，所述的平板的中部设置有可卡入公端子卡入口（6.4），公端子卡入口（6.4）的周边设置有公端子安装孔（6.1）。

6.根据权利要求5所述的一种电磁自吸式快换连接器，其特征在于：所述的安装导向销（6.3）的高度比公端子（5）的高度高2mm以上。

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