CN114520392B - 电池快换装置及具有其的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池快换装置及具有其的车辆，电池快换装置包括壳体结构，壳体结构与车辆的底盘连接，壳体结构具有安装腔和容纳腔，安装腔用于安装电芯组件，其中，电芯组件包括至少一个电芯单元，容纳腔用于安装电池管理组件，电池管理组件与车辆的电连接器电性连接；锁紧组件，锁紧组件具有将电芯组件承载至安装腔内的锁紧位置，以及锁紧组件具有将电芯组件承载至安装腔外并与壳体结构脱离的拆卸位置，锁紧组件位于锁紧位置时，电芯组件与电池管理组件电性连接。采用本申请的技术方案，仅仅对电芯组件进行拆装和更换，有效地克服了将电池包作为一个整体换电导致的电芯重量占比率低的问题，同时无需使用换电框架，降低了整车的重量及成本。

Description

电池快换装置及具有其的车辆
技术领域
本发明涉及电池快换设备技术领域，具体而言，涉及一种电池快换装置及具有其的车辆。
背景技术
随着电动汽车的发展，电动汽车充电慢的特点逐渐显露，为了解决这个问题，出现超级快充功能，但是超级快充不但影响电池寿命，而且充电时间仍然不能满足驾驶者的需求，为了解决此问题，出现了多种电动汽车快换方案，以满足快速更换电池系统保障电动汽车的续驶里程需求。因此，通过快速更换电池的换电模式受到更多的关注。
现有的电池快换结构中，通过在车辆底盘设置换电框架，并且将电池包作为一个整体进行更换，在换电过程中，电池包端高低压连接器与整车端高低压连接器对接的轴向尺寸偏差较大，影响电连接的可靠性及连接寿命，同时，使用换电框架增加了车辆的整体重量及成本，电池包的模组出现故障时，无法单独更换模组，需要整个电池包进行更换维修。将电池包作为一个整体进行更换，电芯重量占比率低，因此存在着能量密度低的问题。使用换电框架进行电池包更换所需的锁止机构结构复杂，需配合传感器才能实现锁止反馈。
现有的电池快换结构中还存在着使用螺栓连接的快换结构，并且将电池包作为一个整体进行更换，所需的换电时间长，并且仍然存在电芯重量占比率低以及电芯出现故障时需更换整个电池包等问题。
针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电池快换装置及具有其的车辆，以解决现有技术中的电池快换装置的电芯重量占比率低的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电池快换装置，包括：壳体结构，壳体结构与车辆的底盘连接，壳体结构具有安装腔和容纳腔，安装腔用于安装电芯组件，其中，电芯组件包括至少一个电芯单元，容纳腔用于安装电池管理组件，电池管理组件与车辆的电连接器电性连接；锁紧组件，锁紧组件具有将电芯组件承载至安装腔内的锁紧位置，以及锁紧组件具有将电芯组件承载至安装腔外并与壳体结构脱离的拆卸位置，锁紧组件位于锁紧位置时，电芯组件与电池管理组件电性连接。
进一步地，锁紧组件包括：旋转外壳，旋转外壳为环形结构，旋转外壳与壳体结构可活动地连接，旋转外壳内设置有限位结构，限位结构与旋转外壳的内壁之间形成放置腔；第一承载件，第一承载件可活动地放置于放置腔内，第一承载件用于支撑电芯组件；其中，旋转外壳沿预设方向转动时可带动第一承载件移动，以使第一承载件带动电芯组件移动至安装腔内，以及旋转外壳沿与预设方向相反的方向转动时，可使第一承载件带动电芯组件移动至安装腔外。
进一步地，锁紧组件还包括：防护壳，防护壳为一端开口的桶状结构，防护壳的底部与第一承载件可拆卸地连接，电芯组件可拆卸地设置于防护壳内，旋转外壳移动至锁紧位置和拆卸位置的过程中，防护壳与第一承载件同时移动。
进一步地，限位结构包括滚珠槽和多个滚珠，滚珠槽沿旋转外壳的周向延伸设置，多个滚珠均匀地分布于滚珠槽内，第一承载件的底面与多个滚珠接触，以使旋转外壳与第一承载件可相对转动地设置。
进一步地，安装腔包括第一安装腔、第二安装腔，第二安装腔为环形结构，第一安装腔位于第二安装腔内，且第一安装腔的外径小于第二安装腔的内径，旋转外壳位于锁紧位置时，第一承载件位于第一安装腔内，第一安装腔用于安装电芯组件，第二安装腔用于安装旋转外壳，第二安装腔的内壁上设置有螺旋凸台，旋转外壳的内周面上开设有螺旋槽，旋转外壳转动时，螺旋凸台与螺旋槽配合以使旋转外壳沿旋转外壳的轴线方向移动；其中，螺旋凸台与螺旋槽完全啮合时，锁紧组件位于锁紧位置，螺旋凸台与螺旋槽退出啮合时，锁紧组件位于拆卸位置。
进一步地，旋转外壳设置有轮齿结构，锁紧组件还包括：第一驱动部，第一驱动部与底盘连接，第一驱动部的输出端设置有驱动齿轮，驱动齿轮与轮齿结构啮合，第一驱动部驱动旋转外壳做圆周运动以使电芯组件沿旋转外壳的轴线方向移动至锁紧位置和拆卸位置。
进一步地，壳体结构与底盘一体成型地设置，或，壳体结构与底盘可拆卸地连接。
进一步地，壳体结构包括多个锁孔机构，锁孔机构设置有连接孔，锁紧组件包括：锁针，锁针为多个，多个锁针与多个锁孔机构一一对应地设置，锁针沿锁针的轴线方向可移动地设置；第二承载件，第二承载件与锁针连接，第二承载件用于支撑电芯组件；其中，锁针沿锁针的轴线方向移动至连接孔内时可带动第二承载件移动，以使第二承载件带动电芯组件移动至安装腔内，以及锁针沿锁针的轴线方向退出连接孔时，可使第二承载件带动电芯组件移动至安装腔外。
进一步地，锁孔机构包括：固定块；连接臂，连接臂的第一端与固定块的底面连接，连接臂的第二端朝向锁针延伸设置，连接臂设置有连接孔，连接孔的孔壁设置有多个钢珠孔；钢珠，钢珠为多个，各钢珠分别位于各钢珠孔内，锁针朝向连接臂的一端设置有环形凹坑，各钢珠可通过钢珠孔与环形凹坑的表面抵接；位移块，位移块为环形结构，位移块位于连接臂的外侧，各钢珠可通过钢珠孔与位移块的内表面抵接；第二驱动部，第二驱动部与位移块连接，第二驱动部用于驱动位移块沿锁针的轴线方向滑动，以使锁紧组件将电芯组件沿锁针的轴线方向从锁紧位置承载至拆卸位置。
进一步地，位移块包括相邻设置的第一连接段和第二连接段，第一连接段的直径大于第二连接段的直径地设置；其中，锁紧组件位于锁紧位置时，第二连接段与钢珠的第二端抵接，锁紧组件位于拆卸位置时，第一连接段滑动至与钢珠的第二端相对设置。
进一步地，电池快换装置还包括：电连接总成，电连接总成分别与电池管理组件、电芯组件电性连接，电连接总成与第一承载件连接，或，电连接总成与第二承载件连接。
根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，包括电池快换装置，电池快换装置为上述的电池快换装置。
应用本发明的技术方案，电池快换装置包括壳体结构和锁紧组件，通过在壳体结构上设置用于安装电芯组件的安装腔和用于安装电池管理组件的容纳腔，并且使用锁紧组件将电芯组件承载至锁紧位置或拆卸位置，使用电池快换装置进行换电时，仅仅对电芯组件进行拆装和更换，有效地克服了现有技术中将电池包作为一个整体换电导致的电芯重量占比率低的问题，同时无需使用换电框架，降低了整车的重量及成本。在换电过程中，电池包端高低压连接器和整车端高低压连接器不解锁，因此电池包端高低压连接器和整车端高低压连接器的对接状态良好，不易产生轴向偏差，而且电芯出现故障时，仅仅更换电芯即可而无需整包进行更换维修。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的电池快换装置的第一实施例的爆炸结构示意图；
图2示出了根据本发明的电池快换装置的第二实施例的结构示意图；
图3示出了根据本发明的电池快换装置的壳体结构的第一实施例的结构示意图；
图4示出了根据本发明的电池快换装置的壳体结构的第二实施例的结构示意图；
图5示出了根据本发明的电池快换装置的壳体结构的第三实施例的结构示意图；
图6示出了根据本发明的电池快换装置的第三实施例的结构示意图；
图7示出了根据本发明的电池快换装置的第四实施例的结构示意图；
图8示出了根据本发明的电池快换装置的旋转外壳的第一实施例的结构示意图；
图9示出了根据本发明的电池快换装置的旋转外壳的第二实施例的结构示意图；
图10示出了根据本发明的电池快换装置的第五实施例的结构示意图；
图11示出了根据本发明的电池快换装置的滚珠的实施例的结构示意图；
图12示出了根据本发明的电池快换装置的防护壳的实施例的结构示意图；
图13示出了根据本发明的电池快换装置的第一承载件的实施例的结构示意图；
图14示出了根据本发明的电池快换装置的第六实施例的结构示意图；
图15示出了根据本发明的电池快换装置的第七实施例的结构示意图；
图16示出了根据本发明的电池快换装置的第八实施例的结构示意图；
图17示出了根据本发明的电池快换装置的第九实施例的结构示意图；
图18示出了根据本发明的电池快换装置的第十实施例的结构示意图；
图19示出了根据本发明的电池快换装置的第十一实施例的结构示意图；
图20示出了根据本发明的电池快换装置的第十二实施例的结构示意图；
图21示出了根据本发明的电池快换装置的第十三实施例的结构示意图；
图22示出了根据本发明的电池快换装置的第十四实施例的结构示意图；
图23示出了根据本发明的电池快换装置的第十五实施例的结构示意图；
图24示出了根据本发明的电池快换装置的第十六实施例的结构示意图；
图25示出了根据本发明的电池快换装置的第十七实施例的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、壳体结构；11、安装腔；111、第一安装腔；112、第二安装腔；1121、螺旋凸台；12、容纳腔；13、锁孔机构；131、固定块；132、连接臂；133、钢珠；134、位移块；1341、第一连接段；1342、第二连接段；135、弹性限位块；
20、电芯组件；21、电芯极耳；22、电芯电连接器；
30、锁紧组件；31、旋转外壳；311、放置腔；312、滚珠槽；313、螺旋槽；314、轮齿结构；315、到位提示孔；32、第一承载件；321、圆盘；33、防护壳；34、滚珠；35、锁针；351、环形凹坑；
40、驱动齿轮；
50、电连接总成；
100、上盖总成；
201、第一安装区域；202、第二安装区域；203、第三安装区域；204、第四安装区域；205、第五安装区域；206、第六安装区域；207、第七安装区域；208、第八安装区域；209、吊耳结构；210、第九安装区域；211、壳体电连接器；
501、高压连接排；502、电连接器总成；503、低压连接排总成；504、座体；
331、密封垫安装槽结构；332、旋转限位结构；333、座体安装结构；334、密封垫。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
公开号为CN202378838U的专利文献公开了一种车载动力电池系统。该系统包括充电架单元、动力电池快换单元，充电架单元用于对换下的动力电池进行充电，充电架单元沿长度方向设置有一排以上的电池放置格，电池放置格的开口方向朝向充电架单元的与电动车行走的一侧相对的另一侧。动力电池快换单元位于充电架单元的长度方向上的一侧。该动力电池快换单元进一步包括电池旋转架和移动平台、码垛机单元，电池旋转架可转动安装在移动平台上，电池旋转架上还设置有可伸缩的用于换取动力电池的电池托盘。码垛机单元用于将动力电池快换单元从电动车上更换下来的动力电池取下并放入到充电架单元预定的电池放置格中，或是将在充电架单元上充好电的动力电池取下并给动力电池快换单元。采用上述方案进行快速换电，存在着以下弊端：第一、换电过程为整个电池包底盘一起更换；第二、换电过程需使用换电框架，增加车辆的整体重量及成本；第三、换电过程，电池包端高低压连接器与整车端高低压连接器对接其轴向尺寸偏差较大，影响电连接可靠性及连接寿命；第四、模组或电芯出现故障时，无法单独更换模组，需要整包进行更换维修。
公开号为CN112895870A的专利文献公开了一种锁止机构及电动汽车。锁止机构包括固定架、解锁组件、第一锁止臂和第二锁止臂。固定架形成有解锁组件、第一锁止臂和第二锁止臂的活动空间。第一锁止臂和第二锁止臂与固定架活动连接。解锁组件与第一锁止臂和第二锁止臂活动连接。解锁组件包括一驱动件。驱动件控制解锁组件活动时，第一锁止臂和第二锁止臂具有张开的解锁状态和闭合的锁止状态。采用该方案仍然存在以下弊端：第一、换电过程为整个电池包底盘一起更换；第二、换电过程需使用换电框架，增加车辆的整体重量及成本；第三、换电过程，电池包端高低压连接器与整车端高低压连接器对接的轴向尺寸偏差较大，影响电连接可靠性及连接寿命；第四、模组或电芯出现故障时，无法单独更换模组，需要整包进行更换维修；第五、该锁止结构复杂，使得换电过程拆装繁琐，锁止结构的成本高，使用较为不便。
结合图1至图25所示，根据本申请的具体实施例，提供了一种电池快换装置。
电池快换装置包括壳体结构10、锁紧组件30。壳体结构10与车辆的底盘连接。壳体结构10具有安装腔11和容纳腔12。安装腔11用于安装电芯组件20。其中，电芯组件20包括至少一个电芯单元，容纳腔12用于安装电池管理组件，电池管理组件与车辆的电连接器电性连接。锁紧组件30具有将电芯组件20承载至安装腔11内的锁紧位置，以及锁紧组件30具有将电芯组件20承载至安装腔11外并与壳体结构10脱离的拆卸位置，锁紧组件30位于锁紧位置时，电芯组件20与电池管理组件电性连接。
应用本实施例的技术方案，电池快换装置包括壳体结构10和锁紧组件30，通过在壳体结构10上设置用于安装电芯组件20的安装腔11和用于安装电池管理组件的容纳腔12，并且使用锁紧组件将电芯组件20承载至锁紧位置或拆卸位置，使用电池快换装置进行换电时，仅仅对电芯组件20进行拆装和更换，有效地克服了现有技术中将电池包作为一个整体换电导致的电芯重量占比率低的问题，同时无需使用换电框架，降低了整车的重量及成本。在换电过程中，电池包端高低压连接器和整车端高低压连接器不解锁，因此电池包端高低压连接器和整车端高低压连接器的对接状态良好，不易产生轴向偏差，而且电芯出现故障时，仅仅更换电芯即可而无需整包进行更换维修。
如图1所示为电池快换装置的整体爆炸图。电池快换装置包括壳体结构10和锁紧组件30。壳体结构10还包括上盖总成100。其中，上盖总成100实现电池快换装置的防护功能，防止外界杂志进入电池快换装置内部。壳体结构10用于安装电池管理组件，以及安装电芯组件20，壳体结构10还起到与整车底盘连接固定和实现电芯组件20的防护的功能。电芯组件20与整成的电连接器电性连接，起到快速连接以供给电源的作用。电池管理组件包括高、低压电路总成、电池管理系统、电池切断单元等结构，实现电池的电路管理等功能。
如图3所示为壳体结构10的俯视图。如图4、图5所示均为壳体结构10的仰视图。壳体结构10用于安装电芯组件20、电池管理组件，并与整车连接固定，实现电池的防护及安装固定功能。进一步地，壳体结构10包括第一安装区域201、第二安装区域202、第三安装区域203、第四安装区域204、第五安装区域205、第六安装区域206、第七安装区域207、第八安装区域208、吊耳结构209、第九安装区域210。其中，第一安装区域201为电池管理系统主控总成和电池切断单元总成的安装固定区域，用于安装并固定电池管理系统主控总成和电池切断单元总成。第二安装区域202为电池端连接器总成安装固定区域，用于与整车电连接，实现能量及信号的传递与交互功能。第三安装区域203为主控线束总成安装固定区域，用于安装并固定主控线束总成，采用凹槽的结构设计可以让主控线束安装后整体低于壳体结构10的上表面，其内部结构可以固定、限位线束。第四安装区域204为采集线束总成安装固定区域，用于安装并固定采集线束总成，共计4个数量和电芯组件20数量一致，本实施例以4个为例。第五安装区域205为连接排总成安装固定区域，用于安装并固定连接排总成。第六安装区域206为电池管理系统从控总成安装固定区域，用于安装并固定电池管理系统从控总成，共计4个数量和电芯组件20数量一致，本实施例以4个为例。第七安装区域207为透气阀、防爆阀安装固定区域，用于安装并固定透气阀、防爆阀，其结构区域与安装腔11连通，并设计风道结构，实现安全泄气、排烟、防爆等功能。第八安装区域208为主动高压熔断器和热失控传感器总成安装固定区域，用于安装并固定主动高压熔断器和热失控传感器总成，当热失控传感器检测到热失控时，控制主动高压熔断器断开主电路，实现主动控制以降低热失控风险。第九安装区域210为防火、隔热、保温层安装固定区域，用于安装并固定防火、隔热、保温层，实现电芯组件20与电池其他部件隔离或者与整车隔离，加强人员安全防护功能，既能减小热传递对其他电器件功能的影响，又能对电芯组件20进行保温作用。壳体结构10还包括吊耳结构209和壳体电连接器211。其中，当壳体结构10与车辆底盘一体化集成时，无需设置吊耳结构209。吊耳结构209用于与整车连接并固定。
进一步地，电芯组件20作为快速换电的主体，其数量和成组形式可根据整车电量需求和空间尺寸改型或定制，多个电芯组件20可进行串联或者并联的连接形式来实现电路功能，其连接形式依据连接排的连接形式，可变更第五安装区域205来实现连接布置。在一个可选地实施例中，锁紧组件30与电芯组件20构成换电模块，换电模块为圆柱型结构时，锁紧组件为圆柱形结构，电芯单元排列成组的外形类似圆状型。电芯组件20可以是电芯或模组。
如图6所示为锁紧组件30与电芯组件20的配合图。需要注意的是，电芯组件20与锁紧组件30也可一体成型地设置，即将电芯组件20与锁紧组件30作为一个整体模块进行换电。电芯组件20与锁紧组件30作为一个整体模块被生产和运输至换电站以快速进行换电。锁紧组件30主要包括旋转外壳31、第一承载件32、防护壳33、滚珠34、密封垫334。
图6中还示出了电连接总成50的结构。电连接总成50主要包括：高压连接排501、电连接器总成502、低压连接排总成503、座体504。其中，电连接总成50整体呈薄片型。高压连接排501安装固定于电连接总成50的下表面，与电芯组件20的电芯极耳21连接，用于将电芯组件20连接，最后连接到电连接器总成502中高压输出端。电连接器总成502主要包括高压输出端、低压输出端、互锁信号输出端、连接器外壳。当电芯组件20安装到位后，电连接器总成502与电芯组件20的电芯电连接器22插合，实现模组总成对电池的电路交互功能。低压连接排总成503负责采集电芯电压和温度功能，与电芯组件20和电连接器总成502连接，实现信号互通功能。座体504负责固定安装高压连接排501、电连接器总成502、低压连接排总成503等，并与防护壳33连接固定。
如图2所示为电池快换装置的仰视图。如图7所示为锁紧组件30与电芯组件20的配合结构的局部放大图，其中，示出了多个滚珠34，多个滚珠34构成滚珠组。
进一步地，锁紧组件30包括旋转外壳31、第一承载件32。旋转外壳31为环形结构。旋转外壳31与壳体结构10可活动地连接。旋转外壳31内设置有限位结构。限位结构与旋转外壳31的内壁之间形成放置腔311。第一承载件32可活动地放置于放置腔311内，第一承载件32用于支撑电芯组件20。其中，旋转外壳31沿预设方向转动时可带动第一承载件32移动，以使第一承载件32带动电芯组件20移动至安装腔11内，以及旋转外壳31沿与预设方向相反的方向转动时，可使第一承载件32带动电芯组件20移动至安装腔11外。如图13示出了第一承载件32的结构示意图。第一承载件32主要包括圆盘321，圆盘321对电芯组件20起到防护作用。如图8所示为旋转外壳31的结构示意图。如图9所示为旋转外壳31沿周向展开的示意图。其中，到位提示孔315与螺旋槽313较高的一端相邻设置，到位提示孔315的高度略小于螺旋槽313较高的一端的高度。旋转外壳31主要包括放置腔311、滚珠槽312、螺旋槽313、轮齿结构314、到位提示孔315。
在旋转外壳31与第一承载件32的动态配合运动中，锁紧组件30将电芯组件20快速换电锁紧的方式为：锁紧组件30随着拖爪向上移动，锁紧组件30承载着电芯组件20，电芯组件20与安装腔11配合安装到位后，预先设置的传感器能够在到位提示孔315处检测该孔无透光，此为结构锁止判断成功，再结合互锁信号反馈安装到位，此为电子锁止判断成功，当结构锁止判断成功以及电子锁止判断成功时，判断电芯组件20快换成功。在本实施例中，利用拖爪使锁紧组件30向上移动。
在另一可选地实施例中，如图16示出了驱动齿轮40与旋转外壳31配合的结构示意图。旋转外壳31设置有轮齿结构314，锁紧组件30还包括第一驱动部。第一驱动部与底盘连接。第一驱动部的输出端设置有驱动齿轮40。驱动齿轮40与轮齿结构314啮合。第一驱动部驱动旋转外壳31做圆周运动以使电芯组件20沿旋转外壳31的轴线方向移动至锁紧位置和拆卸位置。
可选地，锁紧组件30还包括防护壳33。防护壳33为一端开口的桶状结构。防护壳33的底部与第一承载件32可拆卸地连接。电芯组件20可拆卸地设置于防护壳33内。旋转外壳31移动至锁紧位置和拆卸位置的过程中，防护壳33与第一承载件32同时移动。如图12示出了防护壳33的结构示意图。防护壳33主要包括密封垫安装槽结构331、旋转限位结构332、座体安装结构333。在一个可选的实施例中，防护壳33的底部设置有多个通风孔。
在一个示例性实施例中，限位结构包括滚珠槽312和多个滚珠34。滚珠槽312沿旋转外壳31的周向延伸设置。多个滚珠34均匀地分布于滚珠槽312内。第一承载件32的底面与多个滚珠34接触，以使旋转外壳31与第一承载件32可相对转动地设置。
安装腔11包括第一安装腔111、第二安装腔112。第二安装腔112为环形结构。第一安装腔111位于第二安装腔112内，且第一安装腔111的外径小于第二安装腔112的内径。旋转外壳31位于锁紧位置时，第一承载件32位于第一安装腔111内。第一安装腔111用于安装电芯组件20。第二安装腔112用于安装旋转外壳31。第二安装腔112的内壁上设置有螺旋凸台1121，旋转外壳31的内周面上开设有螺旋槽313。旋转外壳31转动时，螺旋凸台1121与螺旋槽313配合以使旋转外壳31沿旋转外壳31的轴线方向移动。其中，螺旋凸台1121与螺旋槽313完全啮合时，锁紧组件30位于锁紧位置，螺旋凸台1121与螺旋槽313退出啮合时，锁紧组件30位于拆卸位置。如图10示出了壳体结构10与锁紧组件30配合的结构示意图。螺旋槽313与螺旋凸台1121配合，螺旋凸台1121滑入螺旋槽313中，旋转外壳31随着受到向上的推力，螺旋凸台1121沿着螺旋槽313旋转向上前进，当螺旋凸台1121到达预定位置时到位提示孔315处，螺旋凸台1121卡住第二安装腔112，实现锁紧组件30的固定连接。
进一步地，旋转外壳31为旋转上升，旋转外壳31与第一承载件32靠着多个滚珠34构成的滚珠组实现相对转动，即旋转外壳31旋转但是第一承载件32不旋转，其带着电芯组件20只有向上的运动，最终实现电芯组件20的电芯电连接器22与壳体电连接器211对接，实现电路连接。
进一步地，密封垫334不但能够保证连接处的密封，而且能够对锁紧组件30实施一个向下的推力，该推力时刻保证螺旋凸台1121卡住第二安装腔112。密封垫334可以是能够增加带弹性的零部件，如波纹弹簧、碟簧等弹簧或其他带弹性的部件组成
具体地，锁紧组件30与电芯组件20构成的换电模块快速换电解锁的方式为：锁紧组件30和电芯组件20随托爪向上移动，当螺旋凸台1121下表面超过螺旋槽313下表面最高点时，托爪靠轮齿结构314带动旋转外壳31旋转，并在重力的影响下，锁紧组件30和电芯组件20随托爪向下脱离安装腔11，实现解锁拆卸。
在一个可选的实施例中，壳体结构10与底盘一体成型地设置。壳体结构10与底盘可拆卸地连接。在一个可选的实施例中，如图23示出了壳体结构10与车辆底盘一体成型的结构示意图，即将壳体结构10设置于底盘的钣金件上。壳体结构10与电池管理组件可以单独作为快换电池结构，也可以与整车底盘或其他部件等集成在一起，附属于整车部件，即壳体结构10集成在底盘内部，电芯组件20与锁紧组件30组成换电模块，换电模块直接与车身底盘连接，实现快速换电，因电芯重量占比率更高，换电模块整体重量更低，对换电机构换要求降低，换电实现更简单、方便。
进一步地，壳体结构10包括多个锁孔机构13。锁孔机构13设置有连接孔。锁紧组件30包括锁针35、第二承载件。锁针35为多个。多个锁针35与多个锁孔机构13一一对应地设置。锁针35沿锁针35的轴线方向可移动地设置。第二承载件与锁针35连接，第二承载件用于支撑电芯组件20。其中，锁针35沿锁针35的轴线方向移动至连接孔内时可带动第二承载件移动，以使第二承载件带动电芯组件20移动至安装腔11内，以及锁针35沿锁针35的轴线方向退出连接孔时，可使第二承载件带动电芯组件20移动至安装腔11外。
如图14示出了电池快换结构的另一实施方式的结构示意图。在本实施例中，对锁紧组件30与电芯组件20构成的换电模块为方块型的方案进行介绍。本实施例中的电芯组件20中的电芯单元排列成组的外形类似方块。本实施例中的换电模块为方块型，并不是对电池快换结构的限制，而是阐述一种可以实现电池快换的一种结构方法，换电模块可以为方块型，可以为圆柱型，进一步地还可以为不规则形状。方块型、不规则型结构与圆柱型换电模块功能、结构一致，不同之处在换电锁止机构不同，方块型、不规则型换电模块锁止结构非旋转固定。
如图14所示，第二承载件的四周有数个锁针35，锁止过程中锁针35与锁孔机构13配合锁止，电芯组件20与整车固定连接。
具体地，锁孔机构13包括固定块131、连接臂132、钢珠133、位移块134、第二驱动部。连接臂132的第一端与固定块131的底面连接。连接臂132的第二端朝向锁针35延伸设置。连接臂132设置有连接孔，连接孔的孔壁设置有多个钢珠孔。钢珠133为多个。各钢珠133分别位于各钢珠孔内。锁针35朝向连接臂132的一端设置有环形凹坑351。各钢珠133可通过钢珠孔与环形凹坑351的表面抵接。位移块134为环形结构。位移块134位于连接臂132的外侧。各钢珠133可通过钢珠孔与位移块134的内表面抵接。第二驱动部与位移块134连接。第二驱动部用于驱动位移块134沿锁针35的轴线方向滑动，以使锁紧组件30将电芯组件20沿锁针35的轴线方向从锁紧位置承载至拆卸位置。如图15示出了锁孔机构13与锁针35配合的结构示意图。锁孔机构13主要包括固定块131、连接臂132、钢珠133、位移块134、第二驱动部、弹性限位块135。锁针35的一端与第二承载件连接，锁针35的另一端朝向锁孔机构13延伸设置。锁孔机构13安装在车辆底盘端。钢珠133均布在连接臂132内。连接臂132与固定块131固定在一起。弹性限位块135安装在固定块131内部，螺栓连接便于更换。进一步地，位移块134能够竖直移动，移动受整车电动系统控制，可使用微动开关功能或电磁铁移动功能实现其竖直移动动作。
位移块134包括相邻设置的第一连接段1341和第二连接段1342。第一连接段1341的直径大于第二连接段1342的直径地设置。其中，锁紧组件30位于锁紧位置时，第二连接段1342与钢珠133的第二端抵接。锁紧组件30位于拆卸位置时，第一连接段1341滑动至与钢珠133的第二端相对设置。
位移块134包括相邻设置的第一连接段1341和第二连接段1342。第一连接段1341的直径大于第二连接段1342的直径地设置。其中，锁紧组件30位于锁紧位置时，第二连接段1342与钢珠133的第二端抵接，锁紧组件30位于拆卸位置时，第一连接段1341滑动至与钢珠133的第二端相对设置。
锁孔机构13与锁针35的配合过程包括上锁过程和下锁过程。上锁过程：位移块134的大径与钢珠133接触，钢珠133处于自由活动状态，锁针35上移，当锁针35上凹槽处环形凹坑351与钢珠133接触时，位移块134接收命令后竖直上移，当位移块134的小径第二连接段1342与钢珠133接触时完成上锁动作，即锁针35与钢珠133、连接臂132、固定块131紧密结合连接，实现电芯组件20与整车固定连接。
下锁过程：电芯组件20受到托盘向上推力，抵消模组重力，然后位移块134接收命令后竖直下移，当位移块134的大径第一连接段1341到达钢珠133位置时，钢珠133解除空间限制向外侧滚动，此时锁针35与钢珠133脱离接触，即锁针35与连接臂132脱离连接关系，实现电芯组件20与整车脱离。
进一步地，钢珠133数量至少为3个，均布在连接臂132内部。快换结构装置为电芯或模组，当快换结构为电芯时，电芯装置尺寸规格和模组一致，确保实现标准化平台产品。快换结构为模组时，电芯成组方式灵活多变，可兼容市场上所有系别、规格的电芯，包括三元体系、磷酸体系等，兼容方型、片状、圆柱、软包、异型等规格的电芯，便于推广，实现标准化平台产品。
为实现换电模块设计成标准化平台产品，换电模块设计成两种：圆柱型换电模块和方块型换电模块，其由外壳部分含锁紧组件30等、电连接总成50部分、电芯组件20部分组成，类似月饼的外层对应外壳部分，月饼的馅对应电芯，月饼外层与馅结合处对应电连接总成50，因此，该换电模块又叫“月饼”换电模块。
规格不同的电芯其排布布置方式不同，但不论何种排布布置方式，其换电模块规格一致，控制策略一致，以下列举市场上常用的电芯规格进行布置，并不是对电池快换装置的布置进行限制，而是阐述一种可以电池快换装置的一种布置方法。如图11示出了滚珠34的结构示意图。
如图17至图20示出了锁紧组件30(或换电模块)为方块形结构时，电芯组件20的电芯单元的四种布置方式，分别为点阵式、均布式、圆周式，不规则形式。如图21至如22示出了锁紧组件30为圆柱形结构时，电芯组件20的电芯单元的两种布置方式，分别为不规则形式和均匀式。图17中A、B分别为锁紧组件30(或换电模块)的长和宽，a和b分别为单个电芯单元的宽度和长度。图18中所示的c、e分别为单个电芯单元的长度和宽度。图19中所示的为单个电芯单元的直径。图20中所示的f、g为单个电芯单元的长度和宽度。图21中所示的a和b分别为单个电芯单元的长度和宽度，/>为锁紧组件30(或换电模块)的直径。图22中所示的分别为单个电芯单元的直径，/>为锁紧组件30(或换电模块)的直径。
如图24示出了电池快换结构的解锁控制逻辑的示意图。图25示出了电池快换结构的锁止判断策略方法的流程图。
电池快换装置还包括电连接总成50。电连接总成50分别与电池管理组件、电芯组件20电性连接，电连接总成50与第一承载件32连接，第一承载件32用于支撑电芯组件20，或，电连接总成50与第二承载件连接，第二承载件用于支撑电芯组件20。电连接总成50为薄片型定制化部件，配合电芯单元成组布置结构，对应换电模块规格，形成统一的电路输出接口，实现标准化平台产品。需要说明的是，换电模块主要包括锁紧组件30和电芯组件20，其中电芯组件20也可以是其他的能源储备元器件。本实施例中的电连接总成50仅为列举实施例中的一个，电连接总成集成高压连接、低压采集、电连接、防护、定位、固定等功能，配合各种电芯成组方式，实现换电模块的电路连接及信号传递。采用本申请的技术方案，根据整车配电需求，换电模块的组成同时赋有形式灵活多变性，根据底盘规格及电量需求可选取任意数量的换电模块以及其排布形式。换电模块组成可以有1个或多个，可以单排、双排、三排等布置，适用于各种车型。
本申请提供一种电池快换装置，可实现车端控制快换结构，车端控制落锁、解锁动作，换电过程可在不同厂家换电站进行或不依托换电站进行换电，解决换电站与换电机构捆绑或匹配问题，适用范围更广。圆柱型换电模块车端控制落锁、解锁动作实现机理如下：旋转外壳31的外表面设置有轮齿结构314，车端配合安装旋转外壳31的接触结构处设置有带驱动齿轮40的电控装置，该带驱动齿轮40的电控装置数量为1个或多个，布置在车端配合结构内部，与旋转外壳31外表面的轮齿结构314啮合。所述落锁过程为旋转外壳31带换电模块竖直上移落锁。车端控制解锁动作为，当换电模块的重量被托盘类支架抵消后，车端控制器接收解锁信号后，发送解锁指令给带轮齿结构314的电控装置，电控装置顺时针转动，带动旋转外壳31逆时针转动，此时，螺旋凸台1121沿螺旋槽313结构选择下移，实现解锁动作。
进一步地，方块型换电模块车端控制落锁、解锁动作实现机理如下：车端控制机理为车端控制器接收解锁信号后，发送解锁指令给带微动开关装置，微动开关装置带动位移块134实现上移和下移动作，控制和解除钢珠133的空间限制，实现解锁动作。进一步地，落锁过程为换电模块随换电机构上移并安装到预定位置后自动锁紧。解锁动作需车端控制才能够实现解锁。
如图24所示，所述车端控制解锁动作实现策略为主、被动双重控制：车辆到达换电位置，传感器/控制器发出解锁信号，该传感器/控制器可在车辆端控制(如仪表盘控制等)，可在托盘端控制，可在换电站内控制，可手机远程控制均可，该解锁信号为主动控制。当托盘升起并抵消换电模块重力时，重力产生的摩擦力被抵消，锁结构自动开启，即为被动控制。电池快换装置采用先被动控制解锁再主动控制解锁的策略，也可同时解锁。整车控制器接收解锁信号后进行自检，检测当前电池状态是否满足解锁条件，当满足解锁条件时给电控装置发出解锁指令。电控装置接收到解锁指令后，对机构进行解锁执行动作，圆柱型换电模块解锁动作为驱动齿轮40转动，方块型换电模块解锁动作为位移块134竖直移动，即解锁成功。
图25所示的快换结构锁止判断策略方法。通过机械和电子双重检测实现锁止判定锁紧组件30锁紧的同时，电芯电连接器22与壳体电连接器211插合，其中模组总成互锁插件和电池的互锁插件对接实现信号交互，电芯电连接器22与壳体电连接器211对接处其中设有互锁信号，通过“后插先拔”特点，实现互锁信号传递判断。锁紧组件30位于锁紧位置时，螺旋凸台1121移动到到位提示孔结构处，能够遮挡到位提示孔315处光源。螺旋凸台1121和到位提示孔315配合后，到位提示孔315结构能够检测到该孔无透光，实现透光识别判断。所述方块型换电模块的锁止判定原理与圆柱型换电模块同理。
采用本申请的技术方案，提供了一种换电站换电模块的充/放电补偿及成组电池电量一致性控制方法，保证了换电模块均衡性。换电站内部的换电模块储存、充电过程实时监控，并有智能匹配充电系统，换电模块在换电站内部为并联充电，可根据需求在满足充电Map条件下，自动调整充电功率，保证电量相近的几个换电模块电量时刻保持一致，便于同时更换。
采用本申请的技术方案，提供了一种换电模块式快速换电的方法，可在换电站或非换电站进行更换，也可对故障换电模块进行单独更换，实现快速换电、快速维修功能。在换电站换电情况下，车辆行驶到换电站门前，门前拍照系统对经过车辆进行拍照记录，确认车辆匹配的换电模块类型等信息。车辆到达指定换电位置后，车辆下高压电即电池与车辆高压电分离。托盘升起并抵消换电模块重力，被动控制解锁，传感器/控制器发出解锁信号，主动控制解锁，车端控制解锁完成，车辆与电池实现低压电分离。托盘带着换电模块进入换电站内储存，同时，系统根据之前确认的车辆信息，托盘带着需要更换的一个或几个换电模块进行电池安装。当换电模块安装到位后，整车控制器接收到双重的锁紧成功判定后，完成换电过程。在非换电站换电情况下，首先确认车辆匹配的换电模块类型等信息。车辆下高压电即电池与车辆高压电分离。移动托盘升起并抵消换电模块重力，进行被动控制解锁，传感器/控制器发出解锁信号，实现主动控制解锁，车端控制解锁完成，车辆与电池实现低压电分离。将需要更换的换电模块放在移动托盘上，托盘上移带动换电模块进行安装，整车控制器接收到双重的锁紧成功判定后，完成换电过程。
采用本申请的技术方案，电池快换装置的上盖总成100、壳体结构10可以单独成为电池包产品，也可以与整车底板或其他部件等集成在一起，附属于整车部件。由于本方案仅仅为模组或电芯总成的快换方案，因此，无需将整个电池包作为整体进行更换，也不存在电池包整体的概念方案，换电速度更快，能量密度更高。
特别地，电芯组件20不限制内部结构及尺寸，电芯组件20可以是电芯模组，也可以采用单个大电芯来实现，其形状可以为圆柱体或者方体等多种形式，模组的排列也可以为任意方体形式，电芯数量可以为需求的任意数量，模组数量同理。特别地，锁紧装置中的滚珠34可以是陶瓷珠、玻璃珠、钢珠，也可由如滚轮、滑片等其他可以实现减少摩擦的零部件替代。
具体地，采用将除电芯组件20外的电池管理组件与整车连接固定，在进行换电时仅将电芯组件总成进行更换的方案，可以实现电池的快速换电。当电芯组件20换电完成后，即其达到预定固定位置时，其互锁信息接通，表示换电完成且成功。
由上述的具体实施例可知，采用本申请技术方案，实现了以下技术效果：第一、快速换电方案采用仅仅更换电芯组件20，电芯重量占比率更高、换电简单、方便；第二、电池换电不需使用换电框架，降低整体重量及成本；第三、无电池包概念，电芯组件20单独存在集成快换机构，剩余部件与底盘集成，能量密度更高；第四、采用非螺栓连接的快换结构，圆柱型换电模块使用旋弧槽机构、方形电芯/模组使用卡接机构进行换电，无需定扭矩，换电时间更短；第五、电芯成组方式灵活多变，可兼容市场上所有规格的电芯，包含方形、片状、圆柱、软包等电芯，并且所述规格不同的电芯其排布布置方式不同，但不论何种排布布置方式，其换电模块规格一致，控制策略一致，便于推广，实现标准化平台产品；第六、薄片形电连接总成定制化，电连接总成集成高压连接、低压采集、电连接、防护、定位、固定等功能，配合各种电芯成组方式，实现模组的电路连接及信号传递；第七、需求的模组组成形式灵活多变，根据底盘规格选取任意数量及排布形式；第八、实现车端控制快换结构，车端控制落锁、解锁动作，换电过程可在不同厂家换电站进行或不依托换电站进行换电，解决换电站与换电机构捆绑或匹配问题，适用范围更广；第九、换电过程，电池包端高低压连接器与整车端高低压连接器不解锁，对接状态不变；第十、锁止机构简单、可靠，通过机械和电子双重检测实现锁止判定；第十一、电芯组件20出现故障时，可以单独更换模组，无需对整包进行更换维修；第十二、提供了一种换电站内电芯组件20的充/放电补偿及成组电池电量一致性控制方法，保证快换电芯组件20的均衡性。
采用本申请的技术方案，通过壳体结构10实现电芯组件20的防护及安装固定，通过锁紧组件30实现快速连接和解锁，通过电芯组件20实现供电，将电芯组件20单独作为快换对象，使得快换过程更加简单、方便。与传统的换电方案相比，具有如下优点：第一、将电芯组件20单独作为快换对象即为换电模块，换电简单、方便；第二、无电池包概念，换电模块总成与电池包为可分离式设计，两者可完全独立，单独存在集成快换机构，现有的电池包的剩余部件与底盘集成，能量密度更高；第三、换电模块总成占车辆使用成本较高，分离后实现购车成本降低；第四、换电模块总成的规格尺寸可形成标准，统一规格后，可实现通用化电池产品。
采用本申请的技术方案，车辆需求的换电模块组成形式灵活多变，根据底盘规格选取任意数量及排布形式，并且多个换电模块可串联或者并联布置提高电压或电量，实现标准化平台产品。当换电模块并联布置时，可选择并联换电模块同时使用或故障时单独使用，即降功率行驶。车辆根据需求及空间尺寸可以选择不同规格、不同数量的换电模块进行串联或者并联布置。其效果较传统换电方案相比：灵活布置电路形式，可串联或并联布置，当换电模块并联布置时，可选择并联换电模块同时使用或故障时单独使用，避免路上停车问题。另外，本申请的技术方案实现了薄片形电连接总成定制化，电连接总成50集成高压连接、低压采集、电连接、防护、定位、固定等功能，电连接总成50配合各种电芯成组方式，可实现换电模块的电路连接及信号传递。薄片形电连接总成一体化产品安装方便，降低成本。通过车端控制电池快换装置，车端控制落锁、解锁动作，换电过程可在不同厂家换电站进行或不依托换电站进行换电，解决换电站与换电机构捆绑或匹配问题，适用范围更广。其效果较传统换电方案相比：第一、实现车端控制快换结构，车端控制落锁、解锁动作；第二、换电过程可在不同厂家换电站进行或不依托换电站进行换电；第三、可单独更换故障换电模块。并且换电方式为换电模块与壳体结构10的锁紧与解锁方案，不需要使用换电框架，降低整体重量及成本，免去额外的换电框架设计，实现减重、降低成本的效果。
采用本申请的技术方案，提供了一种新型电池快换装置，圆柱型换电模块的快换结构为旋转外壳总成中螺旋槽313与螺旋凸台1121配合，螺旋凸台1121滑入螺旋槽313中，随着受到向上的推力，螺旋凸台1121沿着螺旋槽313旋转向上前进，当螺旋凸台1121到达预定位置时，实现固定连接。使用螺旋槽313进行换电，螺旋凸台1121沿螺旋槽313轨迹转动上升，并克服密封垫334弹性压缩力，达到预定位置时下沉到凹槽中，同时受到密封垫334弹性力和重力加持下，固定在壳体结构10上实现快速锁紧功能。其中，凹槽为旋转外壳31开设，用于对螺旋凸台1121在抵达螺旋槽313最高点后进行限位。圆柱型换电模块的解锁过程为，锁紧组件30受到托爪向上的推力，当螺旋凸台1121下表面超过螺旋槽313的下表面最高点时，伴随托爪的旋转，螺旋凸台1121沿螺旋槽313轨迹转动下降，实现快速解锁功能。这样设置使得换电过程无需定扭矩，换电时间更短。
本申请提供的电池快换装置不拘于以上两种机构形式，也可以采用电磁铁吸合原理，原理为常闭电磁控制，电磁铁在无电流时，换电模块吸合在车辆中实现电路的连接，换电过程中，通过加入外来电磁场，改变电磁场力，抵消换电模块的吸合力，实现换电模块的解锁。
采用本申请的技术方案，当电芯组件20出现异常时，可以在不拆卸整体电池包的情况下，单独对电芯组件20进行更换。电芯组件20作为快速换电的主体，能够独立在电池包之外自由更换，可同时更换某几个或某个，整个换电过程灵活方便。
采用本申请的技术方案，壳体结构的电连接器，用于与整车电连接，实现能量及信号的传递与交互功能，由于将电芯组件20作为快换对象进行拆装，电池管理组件始终与整车固定，在换电过程中电池管理组无动作，即电池包端高低压连接器与整车端高低压连接器一直处于对接状态，固定连接，无电连接失效风险，提高了电连接可靠性及连接寿命的问题。
上述实施例中的还可以用于车辆技术领域，即根据本申请的另一方面，提供了一种车辆，包括电池快换装置，所述电池快换装置为上述任一实施例中的电池快换装置。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池快换装置，其特征在于，包括：
壳体结构(10)，所述壳体结构(10)与车辆的底盘连接，所述壳体结构(10)具有安装腔(11)和容纳腔(12)，所述安装腔(11)用于安装电芯组件(20)，其中，所述电芯组件(20)包括至少一个电芯单元，所述容纳腔(12)用于安装电池管理组件，所述电池管理组件与所述车辆的电连接器电性连接；
锁紧组件(30)，所述锁紧组件(30)具有将所述电芯组件(20)承载至所述安装腔(11)内的锁紧位置，以及所述锁紧组件(30)具有将所述电芯组件(20)承载至所述安装腔(11)外并与所述壳体结构(10)脱离的拆卸位置，所述锁紧组件(30)位于所述锁紧位置时，所述电芯组件(20)与所述电池管理组件电性连接；
所述锁紧组件(30)包括：
旋转外壳(31)，所述旋转外壳(31)为环形结构，所述旋转外壳(31)与所述壳体结构(10)可活动地连接，所述旋转外壳(31)内设置有限位结构，所述限位结构与所述旋转外壳(31)的内壁之间形成放置腔(311)；
第一承载件(32)，所述第一承载件(32)可活动地放置于所述放置腔(311)内，所述第一承载件(32)用于支撑所述电芯组件(20)；
其中，所述旋转外壳(31)沿预设方向转动时可带动所述第一承载件(32)移动，以使所述第一承载件(32)带动所述电芯组件(20)移动至所述安装腔(11)内，以及所述旋转外壳(31)沿与所述预设方向相反的方向转动时，可使所述第一承载件(32)带动所述电芯组件(20)移动至所述安装腔(11)外；
所述锁紧组件(30)还包括：
防护壳(33)，所述防护壳(33)为一端开口的桶状结构，所述防护壳(33)的底部与所述第一承载件(32)可拆卸地连接，所述电芯组件(20)可拆卸地设置于所述防护壳(33)内，所述旋转外壳(31)移动至所述锁紧位置和所述拆卸位置的过程中，所述防护壳(33)与所述第一承载件(32)同时移动。
2.根据权利要求1所述的电池快换装置，其特征在于，所述限位结构包括滚珠槽(312)和多个滚珠(34)，所述滚珠槽(312)沿所述旋转外壳(31)的周向延伸设置，多个所述滚珠(34)均匀地分布于所述滚珠槽(312)内，所述第一承载件(32)的底面与多个所述滚珠(34)接触，以使所述旋转外壳(31)与所述第一承载件(32)可相对转动地设置。
3.根据权利要求1所述的电池快换装置，其特征在于，所述安装腔(11)包括第一安装腔(111)、第二安装腔(112)，所述第二安装腔(112)为环形结构，所述第一安装腔(111)位于所述第二安装腔(112)内，且所述第一安装腔(111)的外径小于所述第二安装腔(112)的内径，所述旋转外壳(31)位于锁紧位置时，所述第一承载件(32)位于所述第一安装腔(111)内，所述第一安装腔(111)用于安装所述电芯组件(20)，所述第二安装腔(112)用于安装所述旋转外壳(31)，所述第二安装腔(112)的内壁上设置有螺旋凸台(1121)，所述旋转外壳(31)的内周面上开设有螺旋槽(313)，所述旋转外壳(31)转动时，所述螺旋凸台(1121)与所述螺旋槽(313)配合以使所述旋转外壳(31)沿所述旋转外壳(31)的轴线方向移动；
其中，所述螺旋凸台(1121)与所述螺旋槽(313)完全啮合时，所述锁紧组件(30)位于所述锁紧位置，所述螺旋凸台(1121)与所述螺旋槽(313)退出啮合时，所述锁紧组件(30)位于所述拆卸位置。
4.根据权利要求1所述的电池快换装置，其特征在于，所述旋转外壳(31)设置有轮齿结构(314)，所述锁紧组件(30)还包括：
第一驱动部，所述第一驱动部与所述底盘连接，所述第一驱动部的输出端设置有驱动齿轮(40)，所述驱动齿轮(40)与所述轮齿结构(314)啮合，所述第一驱动部驱动所述旋转外壳(31)做圆周运动以使所述电芯组件(20)沿所述旋转外壳(31)的轴线方向移动至所述锁紧位置和所述拆卸位置。
5.根据权利要求1所述的电池快换装置，其特征在于，所述壳体结构(10)与所述底盘一体成型地设置，或，所述壳体结构(10)与所述底盘可拆卸地连接。
6.根据权利要求1所述的电池快换装置，其特征在于，所述壳体结构(10)包括多个锁孔机构(13)，所述锁孔机构(13)设置有连接孔，所述锁紧组件(30)包括：
锁针(35)，所述锁针(35)为多个，多个所述锁针(35)与多个所述锁孔机构(13)一一对应地设置，所述锁针(35)沿所述锁针(35)的轴线方向可移动地设置；
第二承载件，所述第二承载件与所述锁针(35)连接，所述第二承载件用于支撑所述电芯组件(20)；
其中，所述锁针(35)沿所述锁针(35)的轴线方向移动至所述连接孔内时可带动所述第二承载件移动，以使所述第二承载件带动所述电芯组件(20)移动至所述安装腔(11)内，以及所述锁针(35)沿所述锁针(35)的轴线方向退出所述连接孔时，可使所述第二承载件带动所述电芯组件(20)移动至所述安装腔(11)外。
7.根据权利要求6所述的电池快换装置，其特征在于，所述锁孔机构(13)包括：
固定块(131)；
连接臂(132)，所述连接臂(132)的第一端与所述固定块(131)的底面连接，所述连接臂(132)的第二端朝向所述锁针(35)延伸设置，所述连接臂(132)设置有所述连接孔，所述连接孔的孔壁设置有多个钢珠孔；
钢珠(133)，所述钢珠(133)为多个，各所述钢珠(133)分别位于各所述钢珠孔内，所述锁针(35)朝向所述连接臂(132)的一端设置有环形凹坑(351)，各所述钢珠(133)可通过所述钢珠孔与所述环形凹坑(351)的表面抵接；
位移块(134)，所述位移块(134)为环形结构，所述位移块(134)位于所述连接臂(132)的外侧，各所述钢珠(133)可通过所述钢珠孔与所述位移块(134)的内表面抵接；
第二驱动部，所述第二驱动部与所述位移块(134)连接，所述第二驱动部用于驱动所述位移块(134)沿所述锁针(35)的轴线方向滑动，以使所述锁紧组件(30)将所述电芯组件(20)沿所述锁针(35)的轴线方向从所述锁紧位置承载至所述拆卸位置。
8.根据权利要求7所述的电池快换装置，其特征在于，所述位移块(134)包括相邻设置的第一连接段(1341)和第二连接段(1342)，所述第一连接段(1341)的直径大于所述第二连接段(1342)的直径地设置；
其中，所述锁紧组件(30)位于所述锁紧位置时，所述第二连接段(1342)与所述钢珠(133)的第二端抵接，所述锁紧组件(30)位于所述拆卸位置时，所述第一连接段(1341)滑动至与所述钢珠(133)的第二端相对设置。
9.根据权利要求6所述的电池快换装置，其特征在于，所述电池快换装置还包括：
电连接总成(50)，所述电连接总成(50)分别与所述电池管理组件、所述电芯组件(20)电性连接，所述电连接总成(50)与所述第一承载件(32)连接，或，所述电连接总成(50)与所述第二承载件连接。
10.一种车辆，包括电池快换装置，其特征在于，所述电池快换装置为权利要求1至9中任一项所述的电池快换装置。
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