CN117227449B - 一种快换装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车换电技术领域，提供了一种快换装置及车辆。快换装置包括：第一锁紧组件，第一锁紧组件与车辆边框连接；第二锁紧组件，第二锁紧组件包括锁紧外壳和连接件，锁紧外壳与动力电池包连接，连接件设置于锁紧外壳内，沿竖直方向设置，且连接件具有延伸至第一锁紧组件内的连接位置，以及连接件具有脱离第一锁紧组件的第一解锁位置；第三锁紧组件，至少部分的第三锁紧组件设置于锁紧外壳内，且第三锁紧组件位于连接件的一侧，第三锁紧组件具有沿水平方向移动至与连接件接触以将连接件进行锁紧的锁紧位置，以及第三锁紧组件具有沿水平方向移动直至与连接件脱离的第二解锁位置。本申请解决的是螺栓锁紧方式存在松动、脱牙的问题。

Description

一种快换装置及车辆

技术领域

本发明涉及电动汽车换电技术领域，具体而言，涉及一种快换装置及车辆。

背景技术

目前现有电动汽车补能有两种方式，换电方式和充电方式。对于电动汽车的动力电池来说，充电很难在短时间内完成，即使是超级快充的时间相较传统加油时间来说耗时过长，用户难以接受。与传统加油时间可以匹敌的只有使用换电方式进行补能的时间，换电方式中，用于连接车身与电池包的锁体组件可以实现车与电池包的分离，实现电动汽车快速补能的需求。

当前的快换机构一般有卡接机构和螺接机构两种，卡接换电机构的电池包固定后，对自由度的限制较差。螺接机构固定的形式一直是电池包与车身固定的传统方案，螺接换电机构的电池包固定后，可以实现六个方向自由度的限制，相比之下，螺栓连接更为安全可靠。

目前螺接机构普遍存在的问题：1、螺栓锁紧方式存在松动、脱牙的风险，没有自锁紧功能；2、螺接机构的密封性能差，不能防止雨、雪、灰尘等杂质进入机构内部，影响机构运动卡滞；3、传统电池包与车身的螺栓连接更改成螺栓连接的换电形式所带来的成本问题；4、螺栓连接在使用过程中产生的零件磨损导致螺栓连接寿命较短的问题；5、螺接换电机构的可靠性差，无法解决螺栓力矩衰减、退扭等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种快换装置及车辆，以解决现有技术中螺栓锁紧方式存在松动、脱牙的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种快换装置。包括：第一锁紧组件，第一锁紧组件与车辆边框连接；第二锁紧组件，第二锁紧组件包括锁紧外壳和连接件，锁紧外壳与动力电池包连接，连接件设置于锁紧外壳内，连接件沿竖直方向设置，且连接件具有延伸至第一锁紧组件内的连接位置，以及连接件具有脱离第一锁紧组件的第一解锁位置；第三锁紧组件，至少部分的第三锁紧组件设置于锁紧外壳内，且第三锁紧组件位于连接件的一侧，第三锁紧组件具有沿水平方向移动至与连接件接触以将连接件进行锁紧的锁紧位置，以及第三锁紧组件具有沿水平方向移动直至与连接件脱离的第二解锁位置。

进一步地，锁紧外壳包括：外壳本体，外壳本体的远离第一锁紧组件一侧的表面设置有滑槽，外壳本体上还开设有供连接件穿过的避让通道，避让通道的靠近滑槽的一端设置有限位台，至少部分的第三锁紧组件设置于滑槽内，且部分的第三锁紧组件在滑槽内可移动地设置，以使第三锁紧组件可移动至与位于限位台处的连接件相接触的锁紧位置，以及使第三锁紧组件可移动至与位于限位台处的连接件相脱离的第二解锁位置。

进一步地，滑槽的底面与限位台的台面相平齐地设置。

进一步地，第三锁紧组件包括：锁紧滑块，锁紧滑块设置于滑槽内，锁紧滑块的朝向连接件的一端设置有第一止转结构；制动件，部分的制动件可活动地设置于锁紧外壳内，另一部的制动件延伸至锁紧外壳的外部以形成操作端，操作制动件的操作端可驱动锁紧滑块移动至第二解锁位置。

进一步地，制动件位于锁紧滑块的下方，制动件在自身重力作用下位于初始位置，且制动件位于初始位置时，锁紧滑块位于锁紧位置。

进一步地，连接件设置有与第一止转结构相配合的第二止转结构和拆装结构，第二止转结构的最大外径大于限位台内径，且第二止转结构位于限位台的下方，拆装结构设置于连接件的下端，连接件的上端设置有与第一锁紧组件相配合的外螺纹。

进一步地，锁紧滑块包括：滑块本体，滑块本体的朝向制动件一侧的表面设置有第一斜面，制动件的朝向滑块本体的端部设置有与第一斜面相配合的第二斜面。

进一步地，制动件包括第一弹性件和制动杆中的至少一个，第一弹性件和制动杆设置于滑块本体的下方。

进一步地，制动件包括第一弹性件和制动杆，制动杆的第一端延伸至锁紧外壳内，第一弹性件沿制动杆的第一端的周向设置，且第一弹性件位于锁紧外壳内，制动杆的第二端延伸至锁紧外壳外以形成操作端。

进一步地，第三锁紧组件还包括：第二弹性件，第二弹性件设置于锁紧外壳内，第二弹性件用于向锁紧滑块施加预紧力，以使锁紧滑块具有朝向连接件所在一侧的运动趋势。

进一步地，锁紧外壳还包括：盖板，盖板与外壳本体连接，盖板用于支撑制动件，盖板上设置有安装通道，安装通道的端部设置有后盖，制动件的操作端位于后盖内侧。

进一步地，锁紧外壳还包括：盖板，盖板与外壳本体连接，盖板用于支撑制动件，盖板上设置有安装通道，安装通道的端部设置有后盖，制动件的操作端位于后盖外侧。

进一步地，第一锁紧组件包括：螺母结构，螺母结构与连接件可拆卸连接，螺母结构与车辆边框一体注塑成型。

进一步地，第一锁紧组件包括：螺母结构，螺母结构通过过渡件与车辆边框可拆卸地连接，螺母结构与过渡件之间设置有至少一个第三弹性件。

根据本发明的一个方面，提供了一种车辆，包括上述快换装置。

应用本发明的技术方案，设置了第一锁紧组件、第二锁紧组件和第三锁紧组件。第一锁紧组件与车辆边框连接，第二锁紧组件包括锁紧外壳和连接件，锁紧外壳与动力电池包连接，且连接件具有延伸至第一锁紧组件内的连接位置，以及连接件具有脱离第一锁紧组件的第一解锁位置，至少部分的第三锁紧组件设置于锁紧外壳内，第三锁紧组件具有沿水平方向移动至与连接件接触以将连接件进行锁紧的锁紧位置，以及第三锁紧组件具有沿水平方向移动直至与连接件脱离的第二解锁位置，达到了防止第二锁紧组件在与第一锁紧组件连接后发生转动的技术效果，使第二锁紧组件在车辆边框与动力电池包连接后实现自锁紧，以解决现有技术中螺栓锁紧方式存在松动、脱牙的问题。

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快换装置的第一实施例的结构示意图；

图2示出了根据本发明的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快换装置的第三实施例的结构示意图；

图4示出了根据本发明的快换装置的第四实施例的结构示意图；

图5示出了根据本发明的快换装置的第五实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、第一锁紧组件；11、螺母结构；12、过渡件；13、第三弹性件；

20、第二锁紧组件；

21、锁紧外壳；210、外壳本体；211、滑槽；212、避让通道；213、限位台；214、凹槽；

22、连接件；221、第二止转结构；222、拆装结构；

23、盖板；231、安装通道；

24、后盖；

30、第三锁紧组件；

31、锁紧滑块；310、滑块本体；3101、第一斜面；311、第一止转结构；

32、制动件；321、第一弹性件；322、制动杆；3221、第二斜面；

33、第二弹性件。

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。

结合图1至图5所示，根据本发明的实施例，提供了一种快换装置。

具体地，该快换装置包括：第一锁紧组件10、第二锁紧组件20和第三锁紧组件30。第一锁紧组件10与车辆边框连接。第二锁紧组件20包括锁紧外壳21和连接件22，锁紧外壳21与动力电池包连接，连接件22设置于锁紧外壳21内，连接件22沿竖直方向设置，且连接件22具有延伸至第一锁紧组件10内的连接位置，以及连接件22具有脱离第一锁紧组件10的第一解锁位置。至少部分的第三锁紧组件30设置于锁紧外壳21内，且第三锁紧组件30位于连接件22的一侧，第三锁紧组件30具有沿水平方向移动至与连接件22接触以将连接件22进行锁紧的锁紧位置，以及第三锁紧组件30具有沿水平方向移动直至与连接件22脱离的第二解锁位置。

在本实施例中，应用本发明的技术方案，第一锁紧组件10、第二锁紧组件20和第三锁紧组件30。第一锁紧组件10与车辆边框连接。第二锁紧组件20包括锁紧外壳21和连接件22，锁紧外壳21与动力电池包连接，连接件22设置于锁紧外壳21内，连接件22沿竖直方向设置，且连接件22具有延伸至第一锁紧组件10内的连接位置，以及连接件22具有脱离第一锁紧组件10的第一解锁位置。至少部分的第三锁紧组件30设置于锁紧外壳21内，且第三锁紧组件30位于连接件22的一侧，第三锁紧组件30具有沿水平方向移动至与连接件22接触以将连接件22进行锁紧的锁紧位置，以及第三锁紧组件30具有沿水平方向移动直至与连接件22脱离的第二解锁位置，达到了防止第二锁紧组件在与第一锁紧组件连接后发生转动的技术效果，使第二锁紧组件在车辆边框与动力电池包连接后实现自锁紧，以解决现有技术中螺栓锁紧方式存在松动、脱牙的问题。

结合图1所示，在本实施例中，第一锁紧组件10与车辆边框连接；第二锁紧组件20包括锁紧外壳21和连接件22，锁紧外壳21与动力电池包连接，连接件22设置于锁紧外壳21内，连接件22沿竖直方向设置，且连接件22具有延伸至第一锁紧组件10内的连接位置，以及连接件22具有脱离第一锁紧组件10的第一解锁位置，这样设置实现了动力电池包与车辆边框具有连接状态和解锁状态，使动力电池包便于拆卸换电，实现快速补能需求。进一步地，第二锁紧组件20在本实例中具体地设置在第一锁紧组件10内部，在本发明的另一实施例中，第二锁紧组件20设置在车身底板边梁内部，其边界距离第一锁紧组件10内部边界设置留有自由活动尺寸，用于适应换电过程中对接的公差。

在上述实施例中，设置第三锁紧组件30，至少部分的第三锁紧组件30设置于锁紧外壳21内，且第三锁紧组件30位于连接件22的一侧，第三锁紧组件30具有沿水平方向移动至与连接件22接触以将连接件22进行锁紧的锁紧位置，以及第三锁紧组件30具有沿水平方向移动直至与连接件22脱离的第二解锁位置。当第一锁紧组件10与第二锁紧组件20处于连接位置时，第三锁紧组件30可以沿水平方向移动至与连接件22接触，将连接件22进行锁紧，防止第二锁紧组件20进行转动运动，达到了防止第二锁紧组件在与第一锁紧组件连接后发生转动的技术效果，使第二锁紧组件在车辆边框与动力电池包连接后实现自锁紧，解决现有技术中螺栓锁紧方式存在螺纹松动、脱牙风险的问题，解决了频繁换电带来螺纹的磨损和机械寿命问题，延长了快换装置的机械寿命，使快换装置的防转动性能更加稳固可靠，提高了快换装置的实用性。

进一步地，锁紧外壳21包括：外壳本体210，外壳本体210的远离第一锁紧组件10一侧的表面设置有滑槽211，外壳本体210上还开设有供连接件22穿过的避让通道212，避让通道212的靠近滑槽211的一端设置有限位台213，至少部分的第三锁紧组件30设置于滑槽211内，且部分的第三锁紧组件30在滑槽211内可移动地设置，以使第三锁紧组件30可移动至与位于限位台213处的连接件22相接触的锁紧位置，以及使第三锁紧组件30可移动至与位于限位台213处的连接件22相脱离的第二解锁位置。

在上述实施例中，外壳本体210的远离第一锁紧组件10一侧的表面设置有滑槽211，用于放置第三锁紧组件30，且使第三锁紧组件30可移动至与位于限位台213处的连接件22相接触的锁紧位置，以及使第三锁紧组件30可移动至与位于限位台213处的连接件22相脱离的第二解锁位置。避让通道212用于在连接件22连接时放置连接件22，限位台213用于安装连接件22，凹槽214用于安装密封圈，保证连接的密封性。

滑槽211的底面与限位台213的台面相平齐地设置。这样设置便于第三锁紧组件30通过滑槽211移动至与位于限位台213处的连接件22相接触，达到了防止第二锁紧组件在与第一锁紧组件连接后发生转动的技术效果，使第二锁紧组件在车辆边框与动力电池包连接后实现自锁紧，解决现有技术中螺栓锁紧方式没有自锁紧功能的问题，减小了螺纹松动、脱牙风险问题。

第三锁紧组件30包括锁紧滑块31、制动件32。锁紧滑块31设置于滑槽211内，锁紧滑块31的朝向连接件22的一端设置有第一止转结构311；部分的制动件32可活动地设置于锁紧外壳21内，另一部的制动件32延伸至锁紧外壳21的外部以形成操作端，操作制动件32的操作端可驱动锁紧滑块31移动至第二解锁位置。

结合图1、图3和图4所示，在本实施例中，锁紧滑块31的朝向连接件22的一端设置有第一止转结构311，用于与连接件22实现锁紧功能与解锁功能。部分的制动件32可活动地设置于锁紧外壳21内，另一部的制动件32延伸至锁紧外壳21的外部以形成操作端，操作制动件32的操作端可驱动锁紧滑块31移动至第二解锁位置，便于第一止转结构311与连接件22实现锁紧功能与解锁功能。

进一步地，制动件32位于锁紧滑块31的下方，制动件32在自身重力作用下位于初始位置，且制动件32位于初始位置时，锁紧滑块31位于锁紧位置。结合图3所示，在本实施例中，制动件32在自身重力作用下位于初始位置，此时锁紧滑块31位于锁紧位置。当操作制动件32的操作端时，制动件32与锁紧滑块31实现配合，锁紧滑块31沿滑槽211移动至远离限位台213的一端，进而驱动锁紧滑块31移动至第二解锁位置，使锁紧滑块31与连接件22分离，便于锁紧滑块31与连接件22实现锁紧功能与解锁功能。

进一步地，连接件22设置有与第一止转结构311相配合的第二止转结构221和拆装结构222，第二止转结构221的最大外径大于限位台213内径，且第二止转结构221位于限位台213的下方，拆装结构222设置于连接件22的下端，连接件22的上端设置有与第一锁紧组件10相配合的外螺纹。

结合图1和图3所示，在本实施例中，连接件22安装在第一锁紧组件10内部，连接件22的螺柱端伸出第一锁紧组件10，连接件22的上端设置有与第一锁紧组件10相配合的外螺纹，连接件22中间部位设置有第二止转结构221，与锁紧滑块31的第一止转结构311啮合实现锁紧功能与解锁功能，即防松结构。连接件22下端设置有拆装结构222，在本实施例中，拆装结构222具体地设置为花角结构，这样设置方便使用适配的扳手工具对其进行控制转动，实现螺纹的拧紧与拧松。进一步地，连接件22上下分别设置有两个密封圈，实现连接件22与第一锁紧组件10的转动密封。

在上述实施例中，当操作制动件32的操作端时，制动件32与锁紧滑块31实现配合，锁紧滑块31沿滑槽211移动，进而驱动锁紧滑块31移动至第二解锁位置，使锁紧滑块31与连接件22分离，连接件22可以自由旋转，与第一锁紧组件10内部螺纹啮合实现螺纹连接，当力矩达到阈值时，动力电池包与车身安装完成。连接件22与第一锁紧组件10接触连接时，动力电池包与车身拆装完成。当不操作制动件32的操作端时，制动件32依靠自身重力下移至初始位置，锁紧滑块31与连接件22啮合，此时连接件22无法旋转，实现自锁紧功能。解锁功能只需要操作制动件32的操作端即可实现，解锁过程简单，换电速度快，解锁方便可靠。

在上述实施例中，连接件22下端的拆装结构222具体地设置为花角结构，连接件22中间部位的第二止转结构221和锁紧滑块31的第一止转结构311具体地设置为齿轮结构，便于现第二锁紧组件在车辆边框与动力电池包连接后实现自锁紧。进一步地，用于控制转动的限位结构也可以设置为键位凹槽、凸筋结构、六角状结构、多角状结构、内多角状结构、十字或一字状结构等等，使第二锁紧组件在车辆边框与动力电池包连接后实现自锁紧，解决现有技术中螺栓锁紧方式没有自锁紧功能的问题，减小了螺纹松动、脱牙风险问题，还解决了频繁换电带来螺纹的磨损和机械寿命，延长了快换装置的机械寿命，使快换装置的防转动性能更加稳固可靠，提高了快换装置的实用性。

进一步地，锁紧滑块31包括：滑块本体310，滑块本体310的朝向制动件32一侧的表面设置有第一斜面3101，制动件32的朝向滑块本体310的端部设置有与第一斜面3101相配合的第二斜面3221。

结合图1和图3、图4所示，在本实施例中，当操作制动件32的操作端时，滑块本体310的第一斜面3101与制动件32的第二斜面3221相配合，用以控制锁紧滑块31沿滑槽211移动至远离限位台213的一端，进而驱动锁紧滑块31移动至第二解锁位置，使锁紧滑块31与连接件22分离，此时连接件22可以自由旋转。连接件22与第一锁紧组件10内部螺纹啮合实现螺纹连接，当力矩达到阈值时，动力电池包与车身安装完成。连接件22与第一锁紧组件10接触连接时，动力电池包与车身拆装完成。当不操作制动件32的操作端时，制动件32依靠自身重力下移至初始位置，锁紧滑块31与连接件22啮合，滑块本体310的第一斜面3101与制动件32的第二斜面3221相配合，此时连接件22无法旋转，实现自锁紧功能。其中，解锁功能只需要操作制动件32的操作端即可实现，解锁过程简单，换电速度快，解锁方便可靠。具体地，在本实施例中，第一斜面3101的斜面不限制具体角度，这样设置解决了频繁换电带来螺纹的磨损和机械寿命，延长了快换装置的机械寿命，使快换装置的防转动性能更加稳固可靠，提高了快换装置的实用性。

进一步地，制动件32包括第一弹性件321和制动杆322中的至少一个，第一弹性件321和制动杆322设置于滑块本体310的下方。在本实施例中，这样设置可以让第一弹性件321和制动杆322限制锁紧滑块31的向下运动趋势，制动杆322功能与第一弹性件321一致。即，在本发明的另一个实施例中，也可以不设置第一弹性件321，仅设置制动杆322，依靠重力即可实现制动杆322限制锁紧滑块31的向下运动趋势。

结合图1和图3、图4所示，在本实施例中，当操作制动件32的操作端时，滑块本体310的第一斜面3101与制动件32的第二斜面3221相配合，锁紧滑块31沿滑槽211移动至远离限位台213的一端，进而驱动锁紧滑块31移动至第二解锁位置，使锁紧滑块31与连接件22分离，此时连接件22可以自由旋转。连接件22与第一锁紧组件10内部螺纹啮合，实现螺纹连接，当力矩达到阈值时，动力电池包与车身安装完成。连接件22与第一锁紧组件10接触连接时，动力电池包与车身拆装完成。当不操作制动件32的操作端时，制动件32依靠自身重力下移至初始位置，锁紧滑块31与连接件22啮合，滑块本体310的第一斜面3101与制动件32的第二斜面3221相配合，此时连接件22无法旋转，实现自锁紧功能。其中，解锁功能只需要操作制动件32的操作端即可实现，解锁过程简单，换电速度快，解锁方便可靠。

进一步地，制动件32包括第一弹性件321和制动杆322，制动杆322的第一端延伸至锁紧外壳21内，第一弹性件321沿制动杆322的第一端的周向设置，且第一弹性件321位于锁紧外壳21内，制动杆322的第二端延伸至锁紧外壳21外以形成操作端。

结合图1和图2所示，在本实施例中，制动件32包括第一弹性件321和制动杆322，制动杆322的第一端延伸至锁紧外壳21内，第一弹性件321沿制动杆322的第一端的周向设置，且第一弹性件321位于锁紧外壳21内，制动杆322的第二端延伸至锁紧外壳21外以形成操作端，制动杆322外部设置有第一弹性件321，用以压缩第一弹性件321进行上下移动，限制锁紧滑块31向下的运动趋势，制动件32外部面另设置密封圈，保证和后盖24之间的密封性能。

进一步地，第三锁紧组件30还包括第二弹性件33。第二弹性件33设置于锁紧外壳21内，第二弹性件33用于向锁紧滑块31施加预紧力，以使锁紧滑块31具有朝向连接件22所在一侧的运动趋势。结合图1、图3和图4，在本实施例中，滑槽211端面设置安装第二弹性件33，第二弹性件33另一端面连接锁紧滑块31，使锁紧滑块31可以在滑槽211内部受弹力移动，保持锁紧滑块31与连接件22维持锁紧状态。

在上述实施例中，制动杆322不仅限制为实施例中描述的斜面齿环结构，可实现转动的类似结构均可。

进一步地，锁紧外壳21还包括：盖板23，盖板23与外壳本体210连接，盖板23用于支撑制动件32，盖板23上设置有安装通道231，安装通道231的端部设置有后盖24，制动件32的操作端位于后盖24内侧，或者，操作端位于后盖24外侧。结合图1和图4所示，在本发明的实施例中，安装通道231用于安装制动件32，制动件32的操作端位于后盖24内侧，并在制动件32外部另设置密封圈，保证制动件32和后盖24之间的密封性能。

进一步地，锁紧外壳21还包括：盖板23，盖板23与外壳本体210连接，盖板23用于支撑制动件32，盖板23上设置有安装通道231，安装通道231的端部设置有后盖24，制动件32的操作端位于后盖24外侧。在本发明的另一个实施例中，设置为操作端位于后盖24外侧。解锁功能只需要操作制动件32的操作端即可实现，解锁过程简单，换电速度快，解锁方便可靠。

进一步地，第一锁紧组件10包括：螺母结构11，螺母结构11与连接件22可拆卸连接，螺母结构11与车辆边框一体注塑成型。结合图1所示，在本实施例中螺母结构11与连接件22可拆卸连接，可实现动力电池包与车辆边框具有连接状态和解锁状态，使动力电池包便于拆卸换电。螺母结构11用于与车身底板边梁固定安装，在本发明的另一个实施例中，可将螺母结构11螺接或其他方式安装在车身底板边梁上，便于后续对螺母结构11的维修与更换。在本发明的另一个实施例中，将螺母结构11与车身底板边梁一体化集成，则无需单独设置可拆卸的螺母结构11部件。在本实施例中仅具体地设置为螺母结构11与车辆边框一体注塑成型。螺母结构11凸台上面设置有开孔，螺母结构11内表面设置有螺纹结构，用于与连接件22螺接配合。

进一步地，第一锁紧组件10包括：螺母结构11，螺母结构11通过过渡件12与车辆边框可拆卸地连接，螺母结构11与过渡件12之间设置有至少一个第三弹性件13。结合图1所示，在本实施例中，过渡件12内部设置有螺母结构11，用于对第二锁紧组件20进行防护以及对第一锁紧组件10 和第二锁紧组件20的安装进行限制。过渡件12内部上表面设置有凹槽结构，用于配合放置第三弹性件13，具体地，在本实施例中第三弹性件13设置为弹簧。

根据本发明的另一个实施例，还提供了一种车辆，包括上述快换装置。

具体地，该快换装置包括：第一锁紧组件10、第二锁紧组件20和第三锁紧组件30。第一锁紧组件10与车辆边框连接；第二锁紧组件20包括锁紧外壳21和连接件22，锁紧外壳21与动力电池包连接，连接件22设置于锁紧外壳21内，连接件22沿竖直方向设置，且连接件22具有延伸至第一锁紧组件10内的连接位置，以及连接件22具有脱离第一锁紧组件10的第一解锁位置；至少部分的第三锁紧组件30设置于锁紧外壳21内，且第三锁紧组件30位于连接件22的一侧，第三锁紧组件30具有沿水平方向移动至与连接件22接触以将连接件22进行锁紧的锁紧位置，以及第三锁紧组件30具有沿水平方向移动直至与连接件22脱离的第二解锁位置。

结合图1和图5所示，在本实施例中，第一锁紧组件10与车辆边框连接；第二锁紧组件20，第二锁紧组件20包括锁紧外壳21和连接件22，锁紧外壳21与动力电池包连接，连接件22设置于锁紧外壳21内，连接件22沿竖直方向设置，且连接件22具有延伸至第一锁紧组件10内的连接位置，以及连接件22具有脱离第一锁紧组件10的第一解锁位置，这样设置实现了动力电池包与车辆边框具有连接状态和解锁状态，使动力电池包便于拆卸换电，实现快速补能的需求。进一步地，第二锁紧组件20在本实例中具体地设置在第一锁紧组件10内部，在本发明的另一实施例中，第二锁紧组件20设置在车身底板边梁内部，其边界距离第一锁紧组件10内部边界设置留有自由活动尺寸，用于适应换电过程中对接的公差。

在上述实施例中，设置第三锁紧组件30，至少部分的第三锁紧组件30设置于锁紧外壳21内，且第三锁紧组件30位于连接件22的一侧，第三锁紧组件30具有沿水平方向移动至与连接件22接触以将连接件22进行锁紧的锁紧位置，以及第三锁紧组件30具有沿水平方向移动直至与连接件22脱离的第二解锁位置。当第一锁紧组件10与第二锁紧组件20处于连接位置时，第三锁紧组件30可以沿水平方向移动至与连接件22接触，将连接件22进行锁紧，防止第二锁紧组件20进行转动运动，达到了防止第二锁紧组件在与第一锁紧组件连接后发生转动的技术效果，使第二锁紧组件在车辆边框与动力电池包连接后实现自锁紧，解决现有技术中螺栓锁紧方式没有自锁紧功能的问题，减小了螺纹松动、脱牙的问题，解决了频繁换电带来螺纹的磨损和机械寿命，延长了快换装置的机械寿命，使快换装置的防转动性能更加稳固可靠，提高了快换装置的实用性。

制动件32位于锁紧滑块31的下方，制动件32在自身重力作用下位于初始位置，且制动件32位于初始位置时，锁紧滑块31位于锁紧位置。结合图3所示，在本实施例中，制动件32在自身重力作用下位于初始位置，此时锁紧滑块31位于锁紧位置。当操作制动件32的操作端时，制动件32与锁紧滑块31实现配合，锁紧滑块31沿滑槽211移动，进而驱动锁紧滑块31移动至第二解锁位置，使锁紧滑块31与连接件22分离，便于锁紧滑块31与连接件22实现锁紧功能与解锁功能。

结合图1和图3、图4所示，在上述实施例中，当操作制动件32的操作端时，滑块本体310的第一斜面3101与制动件32的第二斜面3221相配合，用以控制锁紧滑块31沿滑槽211移动，进而驱动锁紧滑块31移动至第二解锁位置，使锁紧滑块31与连接件22分离，此时连接件22可以自由旋转。连接件22与第一锁紧组件10内部螺纹啮合实现螺纹连接，当力矩达到阈值时，动力电池包与车身安装完成。连接件22与第一锁紧组件10接触连接时，动力电池包与车身拆装完成。当不操作制动件32的操作端时，制动件32依靠自身重力下移至初始位置，锁紧滑块31与连接件22啮合，滑块本体310的第一斜面3101与制动件32的第二斜面3221相配合，此时连接件22无法旋转，实现自锁紧功能。其中，解锁功能只需要操作制动件32的操作端即可实现，解锁过程简单，解锁方便可靠，提高了换电速度。具体地，在本实施例中，第一斜面3101的斜面不限制具体角度。这样设置解决了频繁换电带来螺纹的磨损和机械寿命，延长了快换装置的机械寿命，使快换装置的防转动性能更加稳固可靠，提高了快换装置的实用性。

在本发明的另一个实施例中，快换装置分为车身端和电池包端，车身端快换装置安装或集成在车身底板边梁上，实现充电版车型和换电版车型兼容。使传统充电版车型在改动量最小的前提下可改变成换电版车型，车身端快换装置替代原有螺母即可实现充电版车型转化成换电版车型，充电版车型直接安装螺栓即可将电池固定在车身上，换电版车型将电池端快换装置替换成螺栓即可完成换电版车型的转换。使充电版车型扩展成换电版车型的实现过程简单方便，应用性、拓展性强，最终实现充换电一体化车型，可充可换，满足不同场景需求。

在本发明的另一个实施例中，由于换电车型的电池补能速度快，即为对螺接换电过程要求速度快，所以将快换装置设计成多头螺纹的结构形式，在同样的螺接深度尺寸下，多头螺纹安装速度更快，缩短换电过程时间。在相同螺距条件下，同样的螺接深度尺寸意味着同样的螺纹圈数n，正常螺纹需要行进n圈完成螺栓紧固，二头螺纹需要行进n/2圈完成螺栓紧固，三头螺纹需要行进n/3圈完成螺栓紧固，即提高多倍的螺纹螺接的速度，实现快速换电过程。频繁换电对螺纹的磨损及机械寿命带来极大挑战，普通螺纹不能满足使用需求，因此螺纹牙型设计加宽尺寸，螺纹牙结构加强受力面积和强度，降低磨损及机械老化率。为保证螺接的强度及可靠性，经计算和仿真验证，将螺纹齿型设计成超粗牙梯形结构，保证螺接强度及配合顺滑度。多头、宽型螺纹的设计即确保快换装置安装、分离的效率，又避免频繁换电带来螺纹的磨损和机械寿命的问题。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

实现了车辆与动力电池包间快换装置的密封性能，能够防止雨、雪、灰尘等杂质进入快换装置机构内部，避免影响机构造成快换装置运动卡滞，保证快换装置机构的正常运行，增强了快换装置可靠性。

连接件22受第二锁紧组件20内部的限位台213限制，只能转动不能上下移动。当第三锁紧组件30的第一止转结构311移动到与连接件22上的第二止转结构221啮合时，连接件22旋转力传递到锁紧滑块31上，锁紧滑块31的旋转力传递到滑槽211内壁上并被固定的内壁抵消，实现自锁紧功能。

快换装置使用螺纹连接并且带自锁紧功能，保证了螺纹连接可靠性，解决了螺纹松动、脱牙的风险问题，把螺纹旋转力分解成水平力，水平力被抵消后实现自锁紧功能。

当操作制动件32的操作端时，制动件32与锁紧滑块31实现配合，锁紧滑块31沿滑槽211移动，进而驱动锁紧滑块31移动至第二解锁位置，使锁紧滑块31与连接件22分离，连接件22可以自由旋转，与第一锁紧组件10内部螺纹啮合实现螺纹连接，当力矩达到阈值时，动力电池包与车身安装完成。连接件22与第一锁紧组件10接触连接时，动力电池包与车身拆装完成。当不操作制动件32的操作端时，制动件32依靠自身重力下移至初始位置，锁紧滑块31与连接件22啮合，此时连接件22无法旋转，实现自锁紧功能。解锁功能只需要操作制动件32的操作端即可实现，解锁过程简单，换电速度快，解锁方便可靠。锁紧功能与解锁功能的实现过程简单，使解锁更加方便可靠，可提高车辆动力电池包的换电速度。

锁止机构稳固可靠性强、机械寿命久，连接件22外部通过第二止转结构221与锁紧外壳21内部锁紧滑块31的第一止转结构311啮合，实现防止连接件22转动，使快换装置的防转动性能更加稳固可靠，机械寿命更久。

对磨损严重的螺纹部件可进行精准更换，使维修过程变得简单方便，降低维修操作的难度，减小了维修成本。

设计多头、宽型螺纹确保快换装置的安装效率及分离效率，减少频繁换电带来螺纹的磨损、机械寿命短等问题。

快换装置可与传统充电版车型中电池包与车身通过螺栓连接形式兼容，使传统充电版车型在改动量最小的前提下可改变成换电版车型，使用螺母外壳替代原有螺母即可实现充电版车型转化成换电版车型，能够拓展快速换电的车型范围，使适配快速换电的车型更广，增加了该快换装置的实用性。

快换装置体积小、用件少、结构简单，电池端快换装置和车身端快换装置两个部分相对独立，并且可以各自单独进行维修、更换。维修简单较为方便，并能够精准更换磨损严重部件，对磨损严重的螺纹部件进行可维修化设计结构，降低维修操作及维修成本。该快换装置结构简化设计使本快换装置体积小、重量轻，便于整车布置。

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 (12)

1.一种快换装置，其特征在于，包括：

第一锁紧组件（10），所述第一锁紧组件（10）与车辆边框连接；

第二锁紧组件（20），所述第二锁紧组件（20）包括锁紧外壳（21）和连接件（22），所述锁紧外壳（21）与动力电池包连接，所述连接件（22）设置于所述锁紧外壳（21）内，所述连接件（22）沿竖直方向设置，且所述连接件（22）具有延伸至所述第一锁紧组件（10）内的连接位置，以及所述连接件（22）具有脱离所述第一锁紧组件（10）的第一解锁位置；

第三锁紧组件（30），至少部分的所述第三锁紧组件（30）设置于所述锁紧外壳（21）内，且所述第三锁紧组件（30）位于所述连接件（22）的一侧，所述第三锁紧组件（30）具有沿水平方向移动至与所述连接件（22）接触以将所述连接件（22）进行锁紧的锁紧位置，以及所述第三锁紧组件（30）具有沿水平方向移动直至与所述连接件（22）脱离的第二解锁位置；

所述锁紧外壳（21）包括：外壳本体（210），所述外壳本体（210）的远离所述第一锁紧组件（10）一侧的表面设置有滑槽（211），所述外壳本体（210）上还开设有供所述连接件（22）穿过的避让通道（212），所述避让通道（212）的靠近所述滑槽（211）的一端设置有限位台（213），至少部分的所述第三锁紧组件（30）设置于所述滑槽（211）内，且部分的所述第三锁紧组件（30）在所述滑槽（211）内可移动地设置，以使所述第三锁紧组件（30）可移动至与位于所述限位台（213）处的所述连接件（22）相接触的所述锁紧位置，以及使所述第三锁紧组件（30）可移动至与位于所述限位台（213）处的所述连接件（22）相脱离的所述第二解锁位置；

所述第三锁紧组件（30）包括：

锁紧滑块（31），所述锁紧滑块（31）设置于所述滑槽（211）内，所述锁紧滑块（31）的朝向所述连接件（22）的一端设置有第一止转结构（311）；

制动件（32），部分的所述制动件（32）可活动地设置于所述锁紧外壳（21）内，另一部的所述制动件（32）延伸至所述锁紧外壳（21）的外部以形成操作端，操作所述制动件（32）的操作端可驱动所述锁紧滑块（31）移动至所述第二解锁位置。

2.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，所述滑槽（211）的底面与所述限位台（213）的台面相平齐地设置。

3.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，所述制动件（32）位于所述锁紧滑块（31）的下方，所述制动件（32）在自身重力作用下位于初始位置，且所述制动件（32）位于所述初始位置时，所述锁紧滑块（31）位于所述锁紧位置。

4.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，所述连接件（22）设置有与所述第一止转结构（311）相配合的第二止转结构（221）和拆装结构（222），所述第二止转结构（221）的最大外径大于所述限位台（213）内径，且所述第二止转结构（221）位于所述限位台（213）的下方，所述拆装结构（222）设置于所述连接件（22）的下端，所述连接件（22）的上端设置有与所述第一锁紧组件（10）相配合的外螺纹。

5.根据权利要求3所述的快换装置，其特征在于，所述锁紧滑块（31）包括：

滑块本体（310），所述滑块本体（310）的朝向所述制动件（32）一侧的表面设置有第一斜面（3101），所述制动件（32）的朝向所述滑块本体（310）的端部设置有与所述第一斜面（3101）相配合的第二斜面（3221）。

6.根据权利要求5所述的快换装置，其特征在于，所述制动件（32）包括第一弹性件（321）和制动杆（322）中的至少一个，所述第一弹性件（321）和所述制动杆（322）设置于所述滑块本体（310）的下方。

7.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，所述制动件（32）包括第一弹性件（321）和制动杆（322），所述制动杆（322）的第一端延伸至所述锁紧外壳（21）内，所述第一弹性件（321）沿所述制动杆（322）的第一端的周向设置，且所述第一弹性件（321）位于所述锁紧外壳（21）内，所述制动杆（322）的第二端延伸至所述锁紧外壳（21）外以形成所述操作端。

8.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，所述第三锁紧组件（30）还包括：

第二弹性件（33），所述第二弹性件（33）设置于所述锁紧外壳（21）内，所述第二弹性件（33）用于向所述锁紧滑块（31）施加预紧力，以使所述锁紧滑块（31）具有朝向所述连接件（22）所在一侧的运动趋势。

9.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，所述锁紧外壳（21）还包括：

盖板（23），所述盖板（23）与所述外壳本体（210）连接，所述盖板（23）用于支撑所述制动件（32），所述盖板（23）上设置有安装通道（231），所述安装通道（231）的端部设置有后盖（24），所述制动件（32）的操作端位于所述后盖（24）内侧，或者，所述操作端位于所述后盖（24）外侧。

10.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，所述第一锁紧组件（10）包括：

螺母结构（11），所述螺母结构（11）与所述连接件（22）可拆卸连接，所述螺母结构（11）与所述车辆边框一体注塑成型。

11.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，所述第一锁紧组件（10）包括：

螺母结构（11），所述螺母结构（11）通过过渡件（12）与所述车辆边框可拆卸地连接，所述螺母结构（11）与所述过渡件（12）之间设置有至少一个第三弹性件（13）。

12.一种车辆，包括快换装置，其特征在于，所述快换装置为权利要求1至11中任一项所述的快换装置。