CN116118558A - 电池包快换导向装置及电动车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池包快换导向装置及电动车辆，用于引导沿电动车辆的长度方向或宽度方向并列排布的多个电池包分别与电动车辆的竖向挂接；电池包快换导向装置包括分别设置于各电池包与电动车辆之间的第一导向单元，第一导向单元的主导向机构用于电池包挂接于电动车辆时的竖向导向，快速、有效地确定电池包和电动车辆之间的位置关系，提高电池包相对于电动车辆的定位精度，提高换电成功率；第一导向单元的辅导向机构用于与主导向机构配合限制电池包在水平面内的转动，进一步提高电池包相对于电动车辆的定位精度，还能够防止电池包因为车辆颠簸或惯性等原因产生的旋转，降低电池包与电动车辆碰撞的可能性，避免电池包损坏。

Description

电池包快换导向装置及电动车辆

技术领域

本发明涉及电动车辆换电领域，特别涉及一种电池包快换导向装置及电动车辆。

背景技术

现在电动车辆越来越受到消费者的欢迎，电动车辆在电能使用完后需要充电，由于现在电池技术和充电技术的限制，电动车辆充满电需要花费较长的时间，不如汽车直接加油简单快速。因此，为了减少用户的等待时间，在电动车辆的电能快耗尽时更换电池是一种有效的手段。目前，随着电动车辆的市场占有率和使用频率也越来越高，除了小型车辆采用蓄电池作为驱动能源外，大型车辆(例如重型卡车、轻型卡车)也开始逐渐广泛应用电池快换技术。

在电池包的安装过程中，由于电动车辆的停靠偏差等原因，会导致电池包相对于电动车辆的定位精度降低，提高安装难度，降低换电成功率。

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由于电动车辆的停靠偏差等原因，导致电池包相对于电动车辆的定位精度降低的缺陷，提供一种电池包快换导向装置及电动车辆。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种电池包快换导向装置，所述电池包快换导向装置用于引导沿电动车辆的长度方向或宽度方向并列排布的多个电池包分别与所述电动车辆的竖向挂接；

所述电池包快换导向装置包括分别设置于各所述电池包与所述电动车辆之间的第一导向单元，所述第一导向单元包括至少一个主导向机构以及与所述主导向机构配合的辅导向机构；

所述主导向机构用于所述电池包挂接于所述电动车辆时的竖向导向，所述辅导向机构用于与所述主导向机构配合限制所述电池包在水平面内的转动。

在本方案中，在安装电池包的过程中，主导向机构能够预先对电池包进行引导，快速、有效地确定电池包和电动车辆之间的位置关系，提高电池包相对于电动车辆的定位精度，便于电池包与电动车辆的连接，并保证电池包在移动过程中与电动车辆的相对位置稳定，降低安装难度，提高换电成功率。主导向机构和辅导向机构配合限制电池包在水平面内的旋转，进一步提高电池包相对于电动车辆的定位精度，还能够防止电池包因为车辆颠簸或惯性等原因产生的旋转，降低电池包与电动车辆碰撞的可能性，避免电池包损坏。

较佳地，所述主导向机构还用于限制所述电池包沿水平方向的移动，所述辅导向机构还用于所述电池包挂接于所述电动车辆时的竖向导向。

在本方案中，主导向机构进一步限制电池包沿水平方向的移动，一方面避免电池包在安装过程中出现在水平方向上的偏移，保证电池包相对于电动车辆的定位精度，提高换电成功率，另一方面也能够防止电池包因为车辆颠簸或惯性等原因产生在水平方向的移动，进一步降低电池包与电动车辆碰撞的可能性，避免电池包损坏。辅导向机构同时对电池包起到竖向导向作用，提高第一导向单元对电池包的导向效果，提高电池包相对于电动车辆的定位精度和换电成功率。

较佳地，所述主导向机构包括沿竖直方向延伸的主导向销以及与所述主导向销配合的主导向孔，所述辅导向机构包括沿竖直方向延伸的辅导向销以及与所述辅导向销配合的辅导向孔；所述主导向销与所述主导向孔相匹配，所述辅导向销与所述辅导向孔间隙配合。

在本方案中，通过主导向销和主导向孔、辅导向销和辅导向孔的配合，在实现对电池包的导向的同时，也能够限制电池包水平方向上的移动以及在水平面上的旋转，结构简单，成本低，可靠性高。辅导向销与辅导向孔间隙配合，在实现辅导向机构对电池包的导向的同时，能够防止过定位，降低第一导向单元相对于电池包的定位精度，降低第一导向单元的位置精度，提高生产效率，降低生产成本。

较佳地，所述主导向销为圆形销，所述主导向孔为圆孔；

所述辅导向销为圆形销，所述辅导向孔为长圆孔；或，所述辅导向销为削边销，所述辅导向孔为圆孔，所述削边销的定位圆弧连线的法线指向所述主导向销的中心。

在本方案中，主导向销和主导向孔采用圆形销和圆孔的结构，辅导向销和辅导向孔采用圆形销和长圆孔的结构，一方面配合方便，能够实现对电池包的快速引导，长圆孔的形状能够降低辅导向销和辅导向孔的配合精度，从而降低第一导向单元的位置精度。另一方面，圆形销和圆孔的结构简单、加工方便、成本较低。辅导向销和辅导向孔采用削边销和圆孔的结构，为辅导向销预留了一定的自由度，避免了出现过定位的情况。

较佳地，所述主导向销和所述主导向孔中的一个设置于所述电池包，另一个设置于所述电动车辆；所述辅导向销和所述辅导向孔中的一个设置于所述电池包，另一个设置于所述电动车辆；

和/或，所述主导向机构和辅导向机构分别设有两个，两个所述主导向机构和两个所述辅导向机构对应于所述电池包顶部的四个端角区域设置；

和/或，所述主导向机构和所述辅导向机构分别设有一个，所述主导向机构和所述辅导向机构对应于所述电池包顶部的两个对角区域设置；

和/或，所述主导向销和/或所述辅导向销的自由端设有引导锥面。

在本方案中，主导向销和主导向孔、辅导向销和辅导向孔分别对应地设于电池包和电动车辆上，能够实现电池包相对于电动车辆的定位和导向，降低安装难度，提高换电成功率。在电池包的四个端角区域各设置一个主导向机构或辅导向机构，能够加强第一导向单元对电池包的导向、限位效果。将主导向机构和辅导向机构设置在电池包的两个对角区域，能够在减少主导向机构或辅导向机构的数量的同时，保证对电池包的导向、限位效果。在主导向销和/或辅导向销的自由端设置引导锥面，能够引导主导向销和/或辅导向销进入对应的主导向孔和辅导向孔内，提高导向的可靠性。

较佳地，所述电池包快换导向装置还包括分别设置于各所述电池包与所述电动车辆之间的第二导向单元，所述第二导向单元包括至少一个第二导向机构，所述第二导向机构包括导向槽以及与所述导向槽相对设置且相互配合的至少一个导向块，所述导向块朝向所述导向槽的一端设有导向斜面。

在本方案中，第二导向单元用于进一步实现对电池包的导向，通过导向槽与导向块的配合，进一步提高电池包相对于电动车辆的定位精度，提高换电成功率。在导向块朝向导向槽的一端设置导向斜面，方便两者的配合。

较佳地，所述导向斜面位于所述导向块上对应所述导向槽槽壁的两侧，且所述导向斜面向所述导向槽内侧倾斜；

和/或，所述第二导向机构设有两个，两个所述第二导向机构的所述导向槽平行间隔设置，两个所述导向槽分别位于所述电池包的长度方向的两相对侧；

和/或，所述导向槽的长度方向平行于所述电池包的长度方向；

和/或，所述电池包通过多个锁止组件挂接于所述电动车辆，所述锁止组件包括设置于所述电池包与所述电动车辆之间且相互配合的锁机构和锁轴，所述锁机构包括锁基座，所述导向块设有多个，分别形成于多个所述锁基座上。

在本方案中，在导向块的两侧均设置导向斜面，实现导向块两侧与导向槽之间的引导，进一步提高引导效果。在电池包的两侧均设置导向槽与导向块配合，进一步提高引导效果。导向槽的长度方向平行于电池包的长度方向，使得导向槽的长度能够设计的较长，能够同时容纳多个导向块，也能够保证导向的效果。通过锁机构与锁轴的配合实现电池包与电动车辆的可拆卸连接，充分利用锁基座的形状形成导向块，节省空间的同时，不用单独设置导向块，降低成本，结构也更加简单。

较佳地，当所述电池包与所述电动车辆连接时，所述第一导向单元的所述主导向销和所述主导向孔先于所述第二导向单元的所述导向槽和所述导向块配合连接，所述第一导向单元的所述辅导向销和所述辅导向孔先于所述第二导向单元的所述导向槽和所述导向块配合连接。

在本方案中，第一导向单元先于第二导向单元对电池包进行引导，能够预先保证导向槽和导向块的位置对应，使得导向块能够顺利进入导向槽内。

较佳地，所述第二导向机构的所述导向槽与所述导向块间隙配合。

在本方案中，上述设置方便导向块进入导向槽内，避免导向槽与导向块卡死，降低两者的位置精度。

较佳地，所述电池包快换导向装置还包括分别设置于各所述电池包与电动车辆之间的第三导向单元；

所述电池包通过多个锁止组件挂接于所述电动车辆，所述锁止组件包括设置于所述电池包与所述电动车辆之间且相互配合的锁机构和锁轴，所述锁机构包括锁槽，所述锁槽沿竖直方向延伸，且沿其延伸方向的一端设有开口，所述开口形成有向所述锁槽外逐渐扩大的扩张斜面，所述扩张斜面与所述锁轴配合构成第三导向机构，所述第三导向单元由多个所述锁止组件上的所述第三导向机构组成。

在本方案中，通过锁机构与锁轴的配合实现电池包与电动车辆的可拆卸连接，第三导向机构用于引导锁轴进入锁槽内，方便锁机构对锁轴的锁定。每个锁止组件都对应设置一个第三导向机构，保证每个锁轴都能够准确进入锁机构的锁槽内被锁定，提高锁止效果。

较佳地，所述扩张斜面为弧形面；

和/或，当所述电池包与所述电动车辆连接时，所述第二导向机构的所述导向槽和所述导向块先于所述第三导向机构的所述扩张斜面和所述锁轴配合连接；

和/或，所述第二导向机构的导向方向垂直于所述第三导向机构的导向方向。

在本方案中，扩张斜面采用弧形面，进一步提高对锁轴的引导效果。第二导向机构先于第三导向机构对电池包进行引导，能够预先保证锁机构和锁轴的位置对应，使得锁轴能够顺利进入锁槽之内。第二导向机构的导向方向与第三导向机构的导向方向垂直，分别对电池包进行不同方向上的导向，提高导向效果。

较佳地，所述电池包快换导向装置还包括分别设置于各所述电池包与电动车辆之间的第一缓冲件：

所述电池包包括用于容纳电池模组的电池箱，所述第一缓冲件设置于所述电池箱的顶部；

和/或，所述电池包通过多个锁止组件挂接于所述电动车辆，所述锁止组件包括设置于所述电池包与所述电动车辆之间且相互配合的锁机构和锁轴，所述锁机构包括锁基座，所述锁基座设有与所述锁轴配合的锁槽，所述锁槽的一端设有开口，所述第一缓冲件设置于所述锁基座上，和/或所述第一缓冲件设置于所述锁槽内并位于与所述开口相对的另一端。

在本方案中，第一缓冲结构用于避免电池包的顶部与电动车辆过度碰撞，防止电池包的损坏。第一缓冲结构设置电池箱的顶部，安装空间大，安装方便。通过锁机构与锁轴的配合实现电池包与电动车辆的可拆卸连接，第一缓冲结构安装在锁基座上，能够进一步减缓锁机构与锁轴对接时的冲击力。

较佳地，相邻两个所述电池包之间设有第二缓冲件。

在本方案中，第二缓冲结构用于避免电池包与电池包之间碰撞。

一种电动车辆，所述电动车辆包括车辆本体、快换支架和多个电池包，所述快换支架设置于所述车辆本体上，多个所述电池包通过如上所述的电池包快换导向装置的引导，分别竖向挂接于所述快换支架上。

在本方案中，电池包通过快换支架固定在电动车辆上，对电池包进行分包设置，降低单个电池包的重量，降低对换电设备的要求，而且换电也更加灵活。另外，当单个电池包出现损坏时，只需要对应修理或更换损坏的电池包即可，运营和使用成本低。

较佳地，所述车辆本体为电动卡车，所述快换支架连接于所述电动卡车的大梁上。

在本方案中，快换支架与电动车辆的大梁连接，连接强度高，连接可高，能够更好地支撑电池包。

较佳地，所述快换支架为整体式快换支架，所述整体式快换支架对应于各所述电池包的区域设有多个相应的电池包容纳区；或，所述快换支架包括多个分体式支架，多个所述分体式支架分别连接于所述电动卡车的大梁上，并形成多个电池包容纳区。

在本方案中，上述设置使得每个电池包均具有独立的安装空间，不会相互碰撞或者挤压。当电池挂架为整体式时，电池挂架的整体性强，与电池包组件的连接更为牢固；当电池挂架为分体式时，安装和布置更加灵活。

本发明的积极进步效果在于：在安装电池包的过程中，主导向机构能够预先对电池包进行引导，快速、有效地确定电池包和电动车辆之间的位置关系，提高电池包相对于电动车辆的定位精度，便于电池包与电动车辆的连接，并保证电池包在移动过程中与电动车辆的相对位置稳定，降低安装难度，提高换电成功率。主导向机构和辅导向机构配合限制电池包在水平面内的旋转，进一步提高电池包相对于电动车辆的定位精度，还能够防止电池包因为车辆颠簸或惯性等原因产生的旋转，降低电池包与电动车辆碰撞的可能性，避免电池包损坏。

附图说明

图1为本发明实施例1的电动车辆的立体结构示意图。

图2为本发明实施例1的快换支架与电池包配合的立体结构示意图。

图3为本发明实施例1的快换支架的立体结构示意图。

图4为本发明实施例1的电池包的立体结构示意图。

图5为本发明实施例1的快换支架与电池包配合的内部结构示意图。

图6为本发明实施例1的主导向销与主导向孔配合的结构示意图。

图7为本发明实施例1的辅导向销与辅导向孔配合的结构示意图。

图8为本发明实施例1的导向槽与导向块配合的结构示意图。

图9为本发明实施例1的锁机构与锁轴配合的结构示意图。

图10为本发明实施例1的锁机构的立体结构示意图。

图11为本发明实施例2的电池包的立体结构示意图。

图12为本发明实施例2的主导向销与主导向孔配合的结构示意图。

图13为本发明实施例2的辅导向销与辅导向孔配合的结构示意图。

图14为本发明实施例2的主导向销与辅导向销位置关系的结构示意图。

附图标记说明：

车辆本体1

大梁11

快换支架2

电池包容纳区21

电池包3

电池箱31

框架32

主导向机构41

主导向销411

主导向孔412

辅导向机构42

辅导向销421

辅导向孔422

引导锥面43

第二导向机构5

导向槽51

导向块52

导向斜面521

第三导向单元6

扩张斜面61

第一缓冲单元71

第二缓冲单元72

锁机构81

锁基座811

锁槽812

锁舌813

锁轴82

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

【实施例1】

如图1-图4所示，本实施例公开了一种电动车辆，具体为一种电动卡车，电动卡车包括车辆本体1、快换支架2、多个电池包3和电池包快换导向装置，快换支架2设置于车辆本体1上，多个电池包3通过电池包快换导向装置的引导竖向(即电动车辆的高度方向，图1中的Z方向)挂接于快换支架2上，进而通过快换支架2与车辆本体1连接。

具体地，如图1所示，快换支架2安装在车辆本体1的底盘位置处的大梁11上，连接强度高，连接可高，能够更好地支撑电池包3。其中，快换支架2可以通过螺纹连接等方式固定在大梁11上。

如图1所示，多个电池包3沿电动车辆的宽度方向(图1中的Y方向)排布，并均位于大梁11的下方，以避免与大梁11产生干涉。本实施例对电池包3进行分包设置，降低单个电池包3的重量，降低对换电设备的要求，而且换电也更加灵活。另外，当单个电池包3出现损坏时，只需要对应修理或更换损坏的电池包3即可，运营和使用成本低。

换电过程中，换电设备能够进入电动卡车的底盘位置，从电动卡车的底部竖向安装和拆卸电池包3，从而将电池包3安装到快换支架2上，或者将电池包3从快换支架2上拆卸下来，实现电动卡车的换电操作。

在其他可替代的实施方式中，电动车辆也可以为乘用车等小型电动车辆。

在其他可替代的实施方式中，多个电池包3也可以沿非电动车辆的宽度方向的同一方向排布，例如电动车辆的长度方向(图1中的X方向)，以方便电池包3的安装与拆卸。

如图1所示，本实施例中的快换支架2为整体式快换支架，整体式快换支架对应于每个电池包3的区域设有多个相应的开口朝下的电池包容纳区21，每个电池包容纳区21容纳一个电池包3，从而使得每个电池包3均具有独立的安装空间，不会相互碰撞或者挤压，而且整体式快换支架使得电池挂架的整体性强，与电池包组件的连接更为牢固。具体地，本实施例中的电池包3的数量为3个，电池包容纳区21的数量也为3个。

在其他可替代的实施方式中，若多个电池包3沿电动车辆的长度方向排布，则快换支架2在电动车辆的长度方向上设置多个电池包容纳区21。

在其他可替代的实施方式中，快换支架2也可以不采用整体式快换支架，而是采用分体式快换支架，分体式快换支架包括多个分体式支架，多个分体式支架分别连接于电动卡车的大梁11上，并形成多个电池包容纳区21，即每个分体式支架与一个电池包3连接，以使每个电池包3均具有独立的安装空间，不会相互碰撞或者挤压，安装和布置更加灵活。为进一步方便分体式快换支架的固定，多个分体式支架也可以通过连接件相互连接。

如图3-图5所示，电池包快换导向装置包括分别设置于各个电池包3与电动车辆之间的第一导向单元，即每个电池包3和对应的快换支架2的电池包容纳区21之间均设置有第一导向单元，以引导每个电池包3相对于快换支架2的竖向挂接。

如图3-图5所示，第一导向单元包括主导向机构41以及与主导向机构41配合的辅导向机构42。

主导向机构41用于电池包3挂接于电动车辆时的竖向导向，在安装电池包3的过程中，主导向机构41能够预先对电池包3进行引导，快速、有效地确定电池包3和电动车辆之间的位置关系，提高电池包3相对于电动车辆的定位精度，便于电池包3与电动车辆的连接，并保证电池包3在移动过程中与电动车辆的相对位置稳定，降低安装难度，提高换电成功率。

此外，主导向机构41还用于限制电池包3沿水平方向的移动，一方面避免电池包3在安装过程中出现在水平方向上的偏移，保证电池包3相对于电动车辆的定位精度，提高换电成功率，另一方面也能够防止电池包3因为车辆颠簸或惯性等原因产生在水平方向的移动，进一步降低电池包3与电动车辆碰撞的可能性，避免电池包3损坏。

辅导向机构42用于与主导向机构41配合限制电池包3在水平面内的转动，进一步提高电池包3相对于电动车辆的定位精度，还能够防止电池包3因为车辆颠簸或惯性等原因产生的旋转，降低电池包3与电动车辆碰撞的可能性，避免电池包3损坏。

此外，辅导向机构42还用于电池包3挂接于电动车辆时的竖向导向，通过与主导向机构41共同完成对电池包3的竖向挂接导向，提高第一导向单元对电池包3的导向效果，提高电池包3相对于电动车辆的定位精度和换电成功率。

如图3和图4所示，本实施例中的主导向机构41和辅导向机构42的数量均为两个，两个主导向机构41和两个辅导向机构42分别设置在电池包3顶部的四个端角区域。本实施例设置多个主导向机构41和辅导向机构42能够加强第一导向单元对电池包3的导向、限位效果。

在其他可替代的实施方式中，主导向机构41和辅导向机构42的数量也可以为一个或更多个，主导向机构41和辅导向机构42的数量可以相同也可以不同。当第一导向单元仅包括一个主导向机构41和一个辅导向机构42时，优选地，将一个主导向机构41和一个辅导向机构42分别设置在电池包3顶部的两个对角区域，能够在主导向机构41或辅导向机构42的数量较少的同时，也保证对电池包3的导向、限位效果。

如图3-图7所示，主导向机构41包括沿竖直方向延伸的主导向销411以及与主导向销411配合的主导向孔412，主导向销411与主导向孔412相匹配。辅导向机构42包括沿竖直方向延伸的辅导向销421以及与辅导向销421配合的辅导向孔422，辅导向销421与辅导向孔422间隙配合。

本实施例通过主导向销411和主导向孔412的配合、辅导向销421和辅导向孔422的配合，在实现对电池包3的导向的同时，也能够限制电池包3水平方向上的移动以及在水平面上的旋转，结构简单，成本低，可靠性高。辅导向销421与辅导向孔422间隙配合，在实现辅导向机构42对电池包3的导向的同时，能够防止过定位，降低第一导向单元相对于电池包3的定位精度，降低第一导向单元的位置精度，提高生产效率，降低生产成本。

如图3和图4所示，本实施例中的主导向孔412和辅导向孔422均设置在电池包3上，主导向销411和辅导向销421均设置在电动卡车的快换支架2上，从而实现电池包3相对于快换支架2的定位和导向，降低安装难度，提高换电成功率。

在其他可替代的实施方式中，也可以是主导向孔412和辅导向孔422均设置在快换支架2上，主导向销411和辅导向销421均设置在电池包3上；或者主导向孔412和辅导向销421均设置在快换支架2上，主导向销411和辅导向孔422均设置在电池包3上；或者主导向销411和辅导向孔422均设置在快换支架2上，主导向孔412和辅导向销421均设置在电池包3上；或者快换支架2和电池包3上均设置有部分主导向孔412、辅导向孔422、主导向销411和辅导向销421。本实施例将主导向孔412和辅导向孔422均设置在电池包3上，主导向销411和辅导向销421均设置在电动卡车的快换支架2上，是为了避免电池包3在安装过程中，安装在电池包3上的主导向销411和/或辅导向销421与电动卡车上的其他结构产生干涉，提高换电的可靠性。

如图3-图6所示，本实施例中的主导向销411为圆形销，主导向孔412为圆孔，主导向销411的外径与主导向孔412的孔径大致相同，主导向销411的外径仅略小于主导向孔412的孔径，以方便插入主导向孔412内，并限制电池包3在水平方向上的移动。主导向销411和主导向孔412采用圆形销和圆孔的结构，一方面配合方便，能够实现对电池包3的快速引导，另一方面，圆形销和圆孔的结构简单、加工方便、成本较低。

具体地，在电池包3安装的过程中，主导向销411能够使得电池包3仅沿主导向销411的延伸方向(即竖直方向)移动，当电池包3存在沿水平方向移动的趋势时，主导向销411能够与主导向孔412的孔壁抵接，以限制电池包3沿水平方向的移动。

如图3-图5、图7所示，本实施例中的辅导向销421为圆形销，辅导向孔422为长圆孔，辅导向孔422的宽度与辅导向销421的外径大致相同，辅主导向销411的外径仅略小于辅导向孔422的宽度，以方便插入辅导向孔422内，并限制电池包3在辅导向孔422的宽度方向上的移动。辅导向孔422的长度大于辅导向销421的外径，从而能够降低辅导向销421和辅导向孔422的配合精度，从而降低第一导向单元的位置精度。其中，长圆孔的宽度方向平行于电动车辆的宽度方向，长圆孔的长度方向平行于电动车辆的长度方向。

进一步地，如图3所示，主导向销411和辅导向销421朝向电池包3的一端为自由端，主导向销411和辅导向销421的自由端设有引导锥面43，引导锥面43由外向内逐渐向下倾斜，以引导主导向销411和辅导向销421进入对应的主导向孔412和辅导向孔422内，提高导向的可靠性。在其他可替代的实施方式中，主导向销411和/或辅导向销421的自由端也可以不设置引导锥面43。

如图3-图5、图8-图10所示，电池包快换导向装置还包括分别设置于各个电池包3与电动车辆之间的第二导向单元，即每个电池包3和对应的快换支架2的电池包容纳区21之间均设置有第二导向单元，以引导每个电池包3相对于快换支架2的竖向挂接。

如图3-图5、图8-图10所示，第二导向单元包括第二导向机构5，第二导向机构5包括导向槽51以及与导向槽51相对设置且相互配合的多个导向块52，导向槽51设置在快换支架2上，导向块52设置在电池包3上。当电池包3安装在快换支架2上后，导向块52能够容纳在导向槽51内，导向块52的顶部与导向槽51的槽底抵接。本实施例通过导向槽51与导向块52的配合，实现电池包3沿导向槽51的槽宽方向以及沿电池包3的高度方向(即竖直方向)上的导向，导向槽51能够限制电池包3沿导向槽51的槽宽方向的移动，以及限制电池包3向上的移动。

进一步地，导向槽51与导向块52间隙配合，例如导向块52与导向槽51的内壁面在导向槽51的槽宽方向上的单侧间隙可以为1mm，以方便导向块52进入导向槽51内，避免导向槽51与导向块52卡死，降低两者的位置精度。

进一步地，电池包快换导向装置还包括分别设置于各个电池包3与电动车辆之间的第一缓冲件，第一缓冲件包括第一缓冲单元71，第一缓冲单元71设置在导向块52的顶部和导向槽51的槽底之间，以避免电池包3在举升过程中与导向槽51的槽底的碰撞，防止电池包3损坏。

在其他可替代的实施方式中，也可以不单独设置第一缓冲单元71。

在其他可替代的实施方式中，导向块52的数量也可以为一个。

如图4所示，本实施例中的第二导向单元中的第二导向机构5的数量为两个，从而进一步提高引导效果。两个第二导向机构5的导向槽51平行间隔设置，两个导向槽51分别位于电池包3的长度方向(即电动车辆的长度方向)的两相对侧，导向槽51的长度方向平行于电池包3的长度方向，使得导向槽51的长度能够设计的较长，能够同时容纳多个导向块52，也能够保证导向的效果。其中，导向槽51的槽宽方向即为电动车辆的宽度方向，即导向槽51能够限制电池包3沿电动车辆的宽度方向的移动，而且由于导向槽51与导向块52是面与面之间的配合导向，限位效果更加可靠。

在其他可替代的实施方式中，一个第二导向单元中的第二导向机构5的数量可以为一个或更多个，根据实际需求进行设计。

在其他可替代的实施方式中，导向槽51也可以设置在电池包3的宽度方向(即电动车辆的宽度方向)的两侧或其中一侧，此时导向槽51的长度方向对应电动车辆的宽度方向，导向槽51的槽宽方向对应电动车辆的长度方向。或者也可以在电池包3的长度方向和宽度方向上均设置导向槽51。

如图8-图10所示，导向块52朝向导向槽51的一端设有导向斜面521，具体地，导向块52上对应导向槽51槽壁的两侧均设有一个导向斜面521，导向斜面521向导向槽51内侧倾斜，实现导向块52两侧与导向槽51之间的引导，进一步提高引导效果。本实施例通过导向槽51与导向块52的配合，进一步提高电池包3相对于电动车辆的定位精度，提高换电成功率。在导向块52朝向导向槽51的一端设置导向斜面521，方便两者的配合。

在其他可替代的实施方式中，也可以仅在导向块52的其中一侧设置导向斜面521。

如图3、图4和图9所示，电池包3通过多个锁止组件挂接于快换支架2上，锁止组件包括设置于电池包3与电动车辆之间且相互配合的锁机构81和锁轴82，通过锁机构81与锁轴82的配合实现电池包3与电动车辆的可拆卸连接。锁机构81安装在电池包3上，锁轴82安装在快换支架2上。锁机构81包括锁基座811，锁基座811上具有锁槽812和锁舌813，锁槽812沿竖直方向延伸，且沿其延伸方向的下端设有开口，以供锁轴82进入锁槽812内，之后再通过锁舌813对位于锁槽812内部的锁轴82进行锁定，实现锁机构81与锁轴82的连接，通过锁轴82与锁舌813的配合限制电池包3在电动车辆的高度方向上的移动。

进一步地，锁轴82和锁槽812在电动车辆的宽度方向上也先存在间隙，该间隙小于导向槽51与导向块52之间的间隙，例如锁轴82和锁槽812在电动车辆的宽度方向上的单侧间隙可以为0.2mm。

如图10所示，每个锁基座811的上部自然形成导向块52，导向块52的数量和锁基座811的数量相同，第一缓冲单元71设置在锁基座811的顶部。本实施例充分利用锁基座811的形状形成导向块52，节省空间的同时，不用单独设置导向块52，降低成本，结构也更加简单。

在其他可替代的实施方式中，也可以将锁机构81安装在快换支架2上，锁槽812沿竖直方向延伸，且沿其延伸方向的下端设有开口，锁轴82安装的电池包3上；与之相适应地，可以将导向槽51设置在电池包3上，导向块52设置在快换支架2上。

如图9和图10所示，电池包快换导向装置还包括分别设置于各个电池包3与电动车辆之间的第三导向单元6，即每个电池包3和对应的快换支架2的电池包容纳区21之间均设置有第三导向单元6，以引导每个电池包3相对于快换支架2的竖向挂接。

如图9和图10所示，锁槽812的开口处形成有向锁槽812外逐渐扩大的扩张斜面61，扩张斜面61位于锁槽812沿电动车辆的长度方向的两侧，锁轴82的外表面为平滑的曲面，扩张斜面61与锁轴82配合构成第三导向机构，实现电池包3在竖直方向上的导向。第二导向机构5的导向方向垂直于第三导向机构的导向方向，分别对电池包3进行不同方向上的导向，提高导向效果。

第三导向单元6由多个锁止组件上的第三导向机构组成。第三导向机构用于引导锁轴82进入锁槽812内，方便锁机构81对锁轴82的锁定。每个锁止组件都对应设置一个第三导向机构，保证每个锁轴82都能够准确进入锁机构81的锁槽812内被锁定，提高锁止效果。

如图10所示，本实施例中的扩张斜面61为弧形面，进一步提高对锁轴82的引导效果。在其他可替代的实施方式中，扩张斜面61也可以为平面。

当电池包3与电动车辆连接时，先通过第一导向单元对电池包3进行第一次的导向，通过主导向销411和主导向孔412的配合，以及辅导向销421和辅导向孔422的配合对电池包3进行水平方向上的导向和限位。其次，再通过第二导向单元对电池包3进行第二次导向，通过导向槽51与导向块52的配合，进一步限定电池包3在电动车辆的宽度方向和高度方向上的位置。然后，再通过第三导向单元6对电池包3进行第三次导向，通过扩张斜面61和锁轴82的配合，进一步限制电池包3在电动车辆的长度方向上的位置。最后，通过锁舌813锁定锁轴82，限制电池包3在电动车辆的高度方向上的移动。

在本实施例中，第一导向单元先于第二导向单元对电池包3进行引导，能够预先保证导向槽51和导向块52的位置对应，使得导向块52能够顺利进入导向槽51内。第二导向机构5先于第三导向机构对电池包3进行引导，能够预先保证锁机构81和锁轴82的位置对应，使得锁轴82能够顺利进入锁槽812之内。

如图4所示，本实施例中的电池包3包括电池箱31和框架32，电池箱31用于容纳电池模组，框架32设置在电池箱31的外部，并位于电池箱31在电动车辆的长度方向上的两侧，主导向孔412、辅导向孔422和锁机构81均设置在框架32上，以避免对电池箱31内部的电池模组造成破坏。

进一步地，如图10所示，第一缓冲件还包括第二缓冲单元72，第二缓冲单元72设置于锁槽812内并位于与开口相对的另一端，进一步减缓锁机构81与锁轴82对接时的冲击力。

在其他可替代的实施方式中，也可以不单独设置第二缓冲单元72。

在其他可替代的实施方式中，第一缓冲件还可以包括设置在电池箱31顶部的第三缓冲单元，第三缓冲单元用于避免电池包3举升时顶部与快换支架2的碰撞，防止电池包3损坏。

进一步地，相邻两个电池包3之间可以设置第二缓冲件，以避免电池包3与电池包3之间碰撞。

在其他可替代的实施方式中，第一导向单元、第二导向单元和第三导向单元可以单独实施，或者任意两两搭配实施。

【实施例2】

本实施例中的电池包快换导向装置和电动车辆的结构与实施例1基本相同，其不同之处在于：

如图11所示，本实施例中的主导向销411和辅导向销421各为一个，分别设置在电池包3顶部的两个对角区域，能够在主导向机构41或辅导向机构42的数量较少的同时，也保证对电池包3的导向、限位效果。

如图11所示，主导向销411和辅导向销421均设置在电池包3上，快换支架2上对应设置有空心柱体，以形成与主导向销411和辅导向销421配合的主导向孔412和辅导向孔422，从而实现电池包3相对于快换支架2的定位和导向，降低安装难度，提高换电成功率。

如图12所示，本实施例中的主导向销411为圆形销，主导向孔412为圆孔，主导向销411的外径与主导向孔412的孔径大致相同，主导向销411的外径仅略小于主导向孔412的孔径，以方便插入主导向孔412内，并限制电池包3在水平方向上的移动。主导向销411和主导向孔412采用圆形销和圆孔的结构，一方面配合方便，能够实现对电池包3的快速引导，另一方面，圆形销和圆孔的结构简单、加工方便、成本较低。

具体地，在电池包3安装的过程中，主导向销411能够使得电池包3仅沿主导向销411的延伸方向(即竖直方向)移动，当电池包3存在沿水平方向移动的趋势时，主导向销411能够与主导向孔412的孔壁抵接，以限制电池包3沿水平方向的移动。

如图13所示，本实施例中的辅导向销421为削边销，具体为一种菱形销，辅导向孔422为圆孔，削边销的长边与辅导向孔422的孔径大致相同，削边销的长边仅略小于辅导向孔422的孔径，以方便插入辅导向孔422内。削边销与圆孔的配合，用于限制电池包3在水平面上旋转的自由度，且同时能够为辅导向销421与辅导向孔422配合时预留了一定的自由度，避免了出现过定位的情况。

在其他可替代的实施方式中，也可以选择其他能够实现上述功能的形状的销作为削边销。

进一步地，如图14所示，削边销的定位圆弧连线的法线m指向主导向销411的中心，进一步提高导向、限位效果。其中，图14仅为了清楚显示削边销的定位圆弧连线的法线m与主导向销411的中心之间的位置关系，并不代表主导向销411和辅导向销421的实际距离如图14所示。

本发明中的锁止组件的锁机构81不限于上述各实施例中提及的锁机构，还可以是其他任意能够实现电池包沿竖向(直上直下)挂接式至电动车辆的锁机构，例如螺栓式锁止机构、涨珠式锁止机构、T型锁式锁止机构、钩挂式锁止机构等等。

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均为基于装置或组件正常使用时的方位或位置关系，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组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做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围内。

Claims (16)

1.一种电池包快换导向装置，其特征在于，所述电池包快换导向装置用于引导沿电动车辆的长度方向或宽度方向并列排布的多个电池包分别与所述电动车辆的竖向挂接；

所述电池包快换导向装置包括分别设置于各所述电池包与所述电动车辆之间的第一导向单元，所述第一导向单元包括至少一个主导向机构以及与所述主导向机构配合的辅导向机构；

所述主导向机构用于所述电池包挂接于所述电动车辆时的竖向导向，所述辅导向机构用于与所述主导向机构配合限制所述电池包在水平面内的转动。

2.如权利要求1所述的电池包快换导向装置，其特征在于，所述主导向机构还用于限制所述电池包沿水平方向的移动，所述辅导向机构还用于所述电池包挂接于所述电动车辆时的竖向导向。

3.如权利要求1所述的电池包快换导向装置，其特征在于，所述主导向机构包括沿竖直方向延伸的主导向销以及与所述主导向销配合的主导向孔，所述辅导向机构包括沿竖直方向延伸的辅导向销以及与所述辅导向销配合的辅导向孔；所述主导向销与所述主导向孔相匹配，所述辅导向销与所述辅导向孔间隙配合。

4.如权利要求3所述的电池包快换导向装置，其特征在于，所述主导向销为圆形销，所述主导向孔为圆孔；

所述辅导向销为圆形销，所述辅导向孔为长圆孔；或，所述辅导向销为削边销，所述辅导向孔为圆孔，所述削边销的定位圆弧连线的法线指向所述主导向销的中心。

5.如权利要求3所述的电池包快换导向装置，其特征在于，所述主导向销和所述主导向孔中的一个设置于所述电池包，另一个设置于所述电动车辆；所述辅导向销和所述辅导向孔中的一个设置于所述电池包，另一个设置于所述电动车辆；

和/或，所述主导向机构和辅导向机构分别设有两个，两个所述主导向机构和两个所述辅导向机构对应于所述电池包顶部的四个端角区域设置；

和/或，所述主导向机构和所述辅导向机构分别设有一个，所述主导向机构和所述辅导向机构对应于所述电池包顶部的两个对角区域设置；

和/或，所述主导向销和/或所述辅导向销的自由端设有引导锥面。

6.如权利要求3所述的电池包快换导向装置，其特征在于，所述电池包快换导向装置还包括分别设置于各所述电池包与所述电动车辆之间的第二导向单元，所述第二导向单元包括至少一个第二导向机构，所述第二导向机构包括导向槽以及与所述导向槽相对设置且相互配合的至少一个导向块，所述导向块朝向所述导向槽的一端设有导向斜面。

7.如权利要求6所述的电池包快换导向装置，其特征在于，所述导向斜面位于所述导向块上对应所述导向槽槽壁的两侧，且所述导向斜面向所述导向槽内侧倾斜；

和/或，所述第二导向机构设有两个，两个所述第二导向机构的所述导向槽平行间隔设置，两个所述导向槽分别位于所述电池包的长度方向的两相对侧；

和/或，所述导向槽的长度方向平行于所述电池包的长度方向；

和/或，所述电池包通过多个锁止组件挂接于所述电动车辆，所述锁止组件包括设置于所述电池包与所述电动车辆之间且相互配合的锁机构和锁轴，所述锁机构包括锁基座，所述导向块设有多个，分别形成于多个所述锁基座上。

8.如权利要求6所述的电池包快换导向装置，其特征在于，当所述电池包与所述电动车辆连接时，所述第一导向单元的所述主导向销和所述主导向孔先于所述第二导向单元的所述导向槽和所述导向块配合连接，所述第一导向单元的所述辅导向销和所述辅导向孔先于所述第二导向单元的所述导向槽和所述导向块配合连接。

9.如权利要求6所述的电池包快换导向装置，其特征在于，所述第二导向机构的所述导向槽与所述导向块间隙配合。

10.如权利要求6所述的电池包快换导向装置，其特征在于，所述电池包快换导向装置还包括分别设置于各所述电池包与电动车辆之间的第三导向单元；

所述电池包通过多个锁止组件挂接于所述电动车辆，所述锁止组件包括设置于所述电池包与所述电动车辆之间且相互配合的锁机构和锁轴，所述锁机构包括锁槽，所述锁槽沿竖直方向延伸，且沿其延伸方向的一端设有开口，所述开口形成有向所述锁槽外逐渐扩大的扩张斜面，所述扩张斜面与所述锁轴配合构成第三导向机构，所述第三导向单元由多个所述锁止组件上的所述第三导向机构组成。

11.如权利要求10所述的电池包快换导向装置，其特征在于，所述扩张斜面为弧形面；

和/或，当所述电池包与所述电动车辆连接时，所述第二导向机构的所述导向槽和所述导向块先于所述第三导向机构的所述扩张斜面和所述锁轴配合连接；

和/或，所述第二导向机构的导向方向垂直于所述第三导向机构的导向方向。

12.如权利要求1所述的电池包快换导向装置，其特征在于，所述电池包快换导向装置还包括分别设置于各所述电池包与电动车辆之间的第一缓冲件：

所述电池包包括用于容纳电池模组的电池箱，所述第一缓冲件设置于所述电池箱的顶部；

和/或，所述电池包通过多个锁止组件挂接于所述电动车辆，所述锁止组件包括设置于所述电池包与所述电动车辆之间且相互配合的锁机构和锁轴，所述锁机构包括锁基座，所述锁基座设有与所述锁轴配合的锁槽，所述锁槽的一端设有开口，所述第一缓冲件设置于所述锁基座上，和/或所述第一缓冲件设置于所述锁槽内并位于与所述开口相对的另一端。

13.如权利要求1或12所述的电池包快换导向装置，其特征在于，相邻两个所述电池包之间设有第二缓冲件。

14.一种电动车辆，其特征在于，所述电动车辆包括车辆本体、快换支架和多个电池包，所述快换支架设置于所述车辆本体上，多个所述电池包通过如权利要求1～13中任一项所述的电池包快换导向装置的引导，分别竖向挂接于所述快换支架上。

15.如权利要求14所述的电动车辆，其特征在于，所述车辆本体为电动卡车，所述快换支架连接于所述电动卡车的大梁上。

16.如权利要求15所述的电动车辆，其特征在于，所述快换支架为整体式快换支架，所述整体式快换支架对应于各所述电池包的区域设有多个相应的电池包容纳区；或，所述快换支架包括多个分体式支架，多个所述分体式支架分别连接于所述电动卡车的大梁上，并形成多个电池包容纳区。

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