CN202930657U - 一种防震与快速自动插接的连接器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种应用于电动汽车快装快卸抽屉式电池箱的，防震与快速自动插接的连接器的设计方案及结构。所述连接器的显著技术特征是：采用了具有可平面移动的支撑板，在支撑板上的固定孔内安装了弹性圈，在弹性圈的两面又安装了相对顶住的T形套，相对顶紧的T形套与支撑板两面有一定的间隙，保证支撑板平面相对移动。如此用固定螺栓通过T形套将支撑板固定在电池箱的后立面时，该支撑板相对电池箱立面可相对平面移动。如此，插座安装在所述支撑板上可随支撑板移动。与插座组件匹配的插头组件上安装了导向销，该导向销插进支撑板的导向孔时，给支撑板一个径向力，支撑板可移动压缩弹性圈，使本身带动插座相对插头运动到同轴位置，从而实现了自动同轴插接。借助插头组件与插座组件的此功能，能吸收插座和插头组件的制造和装配时引起的同轴度误差；能克服电箱体相对于车体的震动；保证安全输送电力。

Description

一种防震与快速自动插接的连接器

技术领域

本实用新型技术涉及适于电动汽车技术领域的一种防震与快速自动插接的连接器。更具体地说，涉及应用于电动汽车快换电池箱的防震与快速自动插接的连接器。 

背景技术

随着社会的发展，有限的石油资源和环境污染问题变得日益突出,这使得电动汽车越来越引起社会的重视,电动汽车成了未来汽车发展的方向。十二五汽车产业规划2近3000万辆，电动汽车100万辆，电动汽车保有量将逐年增加。电动汽车的产业化发展给电力产业提出一大难题，因为我国电力装机总容量8.6亿千瓦，仅次于美国，成为全球第二电力大国。即使如此容量 ，2010年7月29日，全国日发电量创出134.3亿千瓦时新高，可见高峰期用电也十分紧张。而电动汽车装载量和用电量大，一般轿车续驶里程150到200公里需要装电能25千瓦时的电量，如果想快速充电几分钟完成，则需要250千瓦的功率；大型客车装载量在150千瓦时以上，快速充电要上1000千瓦的功率支撑，更难于快速充电。所以，面对上千万的电动车用电，采取快换电池箱，进行非车载充电；晚上充电白天换电，起到削峰填谷、节能降耗的作用，是保护电网正常运行的有利方法。          

现在，电动汽车领域都在积极开发快装快卸的动力电池箱，为方便拆卸，设计成抽屉式结构装在汽车上。而这一系统急需解决的问题是：在汽车振动条件下、在人不能接近的条件下、在机械制造有误差的条件下，要保证所述的连接器的插头和插孔，能自动同轴插接和安全传输电力，是一个关键的技术问题。本案提出了“一种防震与快速自动插接的连接器”，可实现动力线路和通信控制线路的正常连接和安全运行。

在本案之前由于不能解决同轴插接问题，只好采用平面碰头办法，（如奥运会车辆用的电池箱）平面碰头方法可解决不同轴的误差问题。但是平面传递高压大电流易出现闪动，也易产生灰尘杂质影响电力输出。难免出现断电，虚接、高温、打火烧蚀等现象。有了本案的自动保证同轴插接的连接器的设计方案和实列，就可以解决连接器的防震和自动同轴插接问题。可保证车载充电，非车载充电与集中充电站的实施，促进电动汽车产业的顺利发展。 

发明内容

本实用新型一种防震与快速自动插接的连接器，其特征是：采用了具有可平面移动的支撑板，在支撑板上的固定孔内安装了弹性圈，在弹性圈的两面又安装了相对顶住的T形套，相对顶紧的T形套与支撑板两面有一定的间隙，可相对移动。如此用固定螺栓通过T形套将支撑板固定在电池箱的后立面时，该支撑板相对电池箱立面可相对平面移动。如此， 插座安装在所述支撑板上可随支撑板移动。与插座组件匹配的插头组件上安装了导向销，该导向销插进支撑板的导向孔时，给支撑板一个径向力，支撑板可移动压缩弹性圈，使本身带动插座相对插头运动到同轴位置，从而实现了自动同轴插接。如此，在人不能接近和有一定制造误差的条件下，吸收制造产生的同轴度误差，保证顺利插接。同时具有防震功能，确保正常的连接和可靠的电力输出。如上所述就可办到采用国家标准充电接口，即可对电动汽车实施车载充电，也可以实施电池与汽车分离，对单箱电池进行非车载充电。从而可实现充电站集中充电、运输配送及商业化运营的电动汽车能源供给模式。 

为了实现上述目的，本案所述连接器主要组件包括：支撑板组件、插座组件、插头组件。支撑板组件包括：支撑板、弹性圈、T形套，该支撑板上至少有两个导向销孔和弹性圈安装孔、弹性圈要有可压缩的弹性，并有一定的恢复力、T形套顶紧时一定不能将支撑板夹紧，仍保持支撑板浮动，即平行移动，其前端可以设计成平面顶紧，也可以设计有阶梯形子口；插座组件包括：法兰固定盘、插座体、后盖、后盖堵、电池正负极动力插孔单体、接地插孔单体、低压电源正负插孔单体、看总线和屏蔽线及充电确认线插孔单体，共九个插孔单体。插头组件包括：插头法兰盘、插头体、两个导向销、后盖、后盖赌、及与插孔单体对应的九个插针。 

本案所述支撑板在中间有安装固定插座法兰盘的四个孔，在插座周围即在该支撑板上至少还有四个孔，其中两个孔满足插头总成在向插座插进时，供导向销插入，起到导向作用。另外两个孔起到固定作用。固定方法是孔内放置弹性圈，弹性圈两面放置两个T形套，T形套顶紧后夹不紧支撑板，就是说支撑板仍然可以平移运动；如此，在形套被直接紧固在可快换电池箱的相关平面上时，是不能将支撑板夹紧，而是保持一定的间隙，保证支撑板即被定位，又能相对快换电池箱有平面移动的条件。如上所述，在导向销的作用下支撑板可相对快换电池箱能够平面移动，也就带动了插座的平面移动。所述导向销至少有两个，安装在插头法兰盘周围，其位置设计与支撑板上的导向销孔有一定的同轴精度，而且该精度必须保证插头组件能顺利的插进插座组件。如此，插头组件在向插孔组件插入的过程中，导向销先插入支撑板的导向销孔，强制支撑板平面移动，直至使插座组件与插头组件顺利同轴插接。由于支撑板能平面移动，可吸收内外箱体引起的相对位移，这样便可起到防震的作用。 

最好，所述插头组件与所述插孔组件的功能和配合效果，不但能吸收插孔组件和插头组件在制造和装配时引起的同轴度误差；如所述的弹性圈尺寸足够大，就使支撑板平面移动尺寸加大，在装插座组件的电池箱相对于装插头组件的车体之间震动时，保证连接器的安全工作，可靠的输出所述电池组的电力。 

优选的，在图6中的插座法兰盘的四个固定孔里也放上弹性圈与类似的T形套，插 孔组件相对于支撑板就可以平面移动，在插头组件插进插孔组件的过程中，在插头组件上的导向销用下，就会强制插孔组件与其同轴，从而顺利插接。如上所述可称为第二级自动同轴插接，可吸收插头与插孔的制造误差。 

当然，所述技术方案并不影响动力电池的车载充电，电池箱不拆下来同样可以车载充电。因电动汽车车身上的插座组件与本案所诉电池箱上的插座组件是通用接口。车载充电用人手持充电插头即可实施对电动车的充电。如上所述用本技术方案可车载充电、单箱充电、集中充电。从而，可实现充电站集中充电、运输配送、商业化运营及现代化信息管理。采用以上所述技术方案进一步满足了电动汽车的使用要求。对电动汽车的产业化具有重要的意义和作用。 

附图说明

图1-1是抽屉式电池箱的立体图，图1-2是本案连接器的插接状态图，图1-3是滑道断面示意图。 

图2-1表示连接器的插头组件40与外箱体的安装图。图2-2是把快装快卸电池箱的内箱体拉出一定尺寸后，对连接器局部做了剖视图，以表示连接器插头与插孔的分离状态。图2 -3表示快装快卸电池箱的内箱体20与插孔组件30的装配图。 

图3-1为插座组建30的立体图、图3-2为面向插座的正面图。图3-3为正面图垂直面剖视图，图3-4为水平面剖视图、图3-5为插座组件与支撑板的装配图。 

图4-1为插头组件40的立体图、图4-2为面向插头的正面图、4-3为正面图垂直面的剖视图、图4-4为正面图水平面的剖视图。 

图5-1为支撑板组件50的立体图、图5-2为支撑板组件中心水平面向下的剖视图。 

图6表示所述支撑板501的立体图。 

图7表示所述的弹性套502的结构图。 

图8表示前T形套503的结构图。 

图9表示后T形套504的结构图。 

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的一种防震与自动快速插接的接器进行详细介绍。 

先说明快装快卸电池箱的结构原理，以便了解连接器的工作要求和环境。电池箱部分非本案重点，所以结合图1-1、1-2、1-3与图2-1、2-2、2-3说明如下： 

图中10为外箱体、20为内箱体、30为插座组件、40为插头组件、50为支撑板、60为装在内箱体20上的锁止机构、70为动力电池组。

动力电池组70如图装在内箱体20里面，(具体固定及连接不属于本案内容，本案不 做介绍)，内箱体20装在外箱体10里面。外箱体10类似于一个桌体，有一面是开口的左侧和右侧立面101和102是滑道槽，内箱体20上有与外箱体10上滑道槽101与102对应的滑道201和202,  在图1-3上也有表示。如上所述滑道201和202就可以象抽屉一样在滑道槽101和102中推进和拉出，就可以带动内箱体20及装在里面的动力电池组70实现推进和拉出式的装卸。为了将内箱体20可靠地锁止在外箱体10里面，在内箱体前部左右各安装了锁止机构60（具体结构本案不再论述），如图1-2中锁止机构60上的锁销601与602在内箱体20推进到位时插进外箱体10前部左右立面的锁销孔103和104中，实现了可靠锁止。 

内箱体20推进和拉出外箱体10时还设计了导向销，用以克服滑道201和202与滑道槽101和102的制造误差，以保证在内箱体20推到位时获得更精确的定位。如图2-2在内箱体20后部立面上安装了导向销203和204,和其对应的外箱体10后部立面上有定位销孔105和106。如上所述电池箱的内箱体及装在里面的电池组可以基本实现了快装快卸，锁止定位。当然还有其他的密封、防震、绝缘、电安全等内容，这些内容本案不再详细论述。 

在快装和快卸的电池箱上如何实现连接器的插头和插孔的自动同轴插接，这是本案要说明的详细技术内容，下面详细介绍。 

图3-1为插座组件30的立体图，图中301是插座法兰盘、302是插座体、303是插座体后盖、304是后盖堵。图3-2为图中插座体302前面有9个孔，在孔中分别装有9个插孔，名称及功能分别如下：305是低压直流电源正极插孔、306是低压直流电源负极插孔、307是保护接地插孔、308是直流动力电源正极插孔、309是直流动力电源负极插孔、310是充电确认线插孔、311是充电通信屏蔽线插孔、312是充电通信CAN-H线插孔、313是充电通信CAN-L线插孔。在图3-3中，可表示保护地线插孔307与屏蔽线311、充电确认线路插孔310的形状。图中314是法兰盘与插座体之间的密封圈，315是接地插孔307的连接螺栓，316是接地插孔307接的线鼻子，317和318是连接插孔组件30与支撑板组件50的联装螺栓和螺母，319和320是连接直流动力电源插孔308与309的线鼻子与螺栓。在图3-4中可表示动力电源的正极308,与负极309的插孔形状与位置。图3-5为插孔组件30与支撑板50的组装图。表示插孔组件30中的法兰盘301上的四个孔321与支撑板50中的501上的4个孔5013，用螺栓317与螺母318进行的连接，图中505和506是支撑板与内箱体连接用的螺栓和螺母。 

图4-1为插头组件40的立体图，图中401是插头法兰盘、402是插头体、403是插头体后盖、404是后盖赌。图4-1中420与421是固定插头组件40与外箱体10的紧固螺栓和螺母。在图4-2中插头体402前面有9个孔中分别装有9个插头，名称及功能分别如下：405是低压直流电源正极插头、406是低压直流电源负极插头、407是保护接地插头、408是 直流动力电源正极插头、409是直流动力电源负极头插、410是充电确认线插头、411是充电通信屏蔽线插头、412是充电通信CAN-H线插头、413是充电通信CAN-L线插头。在图4-3中，可表示保护地线与屏蔽线路、充电确认线路插孔的形状，其中418是保护接地线407的线鼻子，419是所诉线鼻子的紧固螺栓。在图4-4中，可表示动力电源的插孔形状与位置。图4-4中：414是插头组件40的导向销，415是导向销40的紧固螺母，416是动力线插头正负极408与409的线鼻子，417是所述线鼻子固定螺栓。 

如上所述，可见插头组件40的9个插头与插座组件30的9个插孔是对应配合插接的，需要有对应的自动同轴插接方法和结构，才能保证顺利插接和可靠地输出电力。 

图5-1为插座支撑板50的立体图、图5-2为过中心水平面的剖视图，图中501是插座支撑板、502是弹性套、503是前T形套，504是后T形套。 

图6表示所诉的支撑板501零件结构图，图中5011是固定支撑板孔，5012是插头导向销孔，5013是插座固定孔。 

图7表示所述弹性套立体图。图中5022是内孔表面、5021是外圆表面。 

图8表示前T形套503的结构图，5 031是小圆子口内圆、5032是小圆外径5033是小圆内。 

图9表示后T形套504的结构图，图中5041是小圆子口外圆、5042是小圆外径图。5043是小圆内径。  

下面说明支撑板50的装配关系。所述撑板50的装配关系如下：

在图5-2中，用两个弹性圈502分别装在支撑板的两个固定孔5011内，让502的外圆5021与501的5011孔配合。前T形套503和后T形套504配对，其小径相对让5031和5041配合，用两对分别装在弹性套502的固定孔里，让502的孔5022内圆与5032与5042的外径配合，即夹向支撑板，问题关键在于503和504小圆的子口端面相互顶紧后，其长度尺寸大于支撑板501的厚度，有一定的间隙。这样在503和504与电池箱后立面207固定时，如支撑板501受径向力时，由于弹性圈502具有弹性，支撑板501就会相对电池箱立面207产生相对平面移动。

如上所述条件，在用固定螺栓通过前T形套503和504的内孔5033与5043把支撑板固定在电池内箱体20的后立面207上时，不难理解所述撑板50就会相对于电池箱的后立面207有平面移动的条件。在插头40上的导向销414插向支撑板501的导向孔5012的过程中，导向销414通过501的导向孔5012给支撑板501一个径向力，该径向力推动支撑板501压缩弹性圈，使本身获得移动。 

如上所述的结果在内箱体20被推进外箱体10时，插座30装在支撑板50的501上， 在插头40实施插接的过程中。如上所说的，支撑板组件50带动插座30产生平面移动，达到插座组件30与插头组件40自动同轴插接的目的。 

同理，优选的，导向销414与其导向销孔5012也有制造产生的同轴误差问题，将支撑板501上固定插座30的四个固定孔5013里，也同样安装相应的弹性圈和T形套，用同样办法，不难理解同样可实现同轴插接的目的。区别是由插头体402本身做导向，插座30相对于支撑板501做平面移动，实现了插座组件30与插头组件40更精确的自动同轴插接。 

如上所述的技术方案和结构不但满足了自动同轴插接的目的，也吸收电池内箱体20相对外箱体10的震动，满足了汽车震动的要求。不难理解，改变支撑板的安装孔，可以适合各种插座或插头安装，同样达到人难于接近时的自动同轴插接的目的。弹性圈502可以采用任何弹性材料制成，例如硅胶等等。 

如此自动同轴快速插接方案的成功实现，解决了所谓“自动快速插接快装快卸电池箱”的技术关键。从而，可实现充电站集中充电、运输配送、商业化运营及现代化信息管理。解决了电动汽车的能源供给问题，对电动汽车的产业化具有重要的意义和作用。 

本发明通过上面的实施例进行举例说明，但是，应当理解，本发明并不限于这里所描述的特殊实例和实施方案。在这里包含这些特殊实例和实施方案的目的在于帮助本领域中的技术人员实践本发明。任何本领域中的技术人员很容易在不脱离本发明精神和范围的情况下进行进一步的改进和完善，因此本发明只受到本发明权利要求内容和范围的限制，其意图涵盖所有包括在由所附权利要求所限定的本发明精神和范围内的备选方案和等同方案。 

Claims (1)

1.一种防震与快速自动插接的连接器，其特征是：采用了具有可平面移动的支撑板，在支撑板上的固定孔内安装了弹性圈，在弹性圈的两面又安装了相对顶住的T形套，相对顶紧的T形套与支撑板两面有一定的间隙，可相对移动；如此用固定螺栓通过T形套将支撑板固定在电池内箱体的后立面时，该支撑板相对电池箱立面可相对平面移动，如此，插座安装在所述支撑板上可随支撑板移动，与插座组件匹配的插头组件安装在相对内箱体的对面的外箱体上，在插头组件上安装了导向销，该导向销插进支撑板的导向孔时，给支撑板一个径向力，支撑板可移动压缩弹性圈，使本身带动插座相对插头运动到同轴位置，从而实现了自动同轴插接；连接器主要组件包括：支撑板组件、插座组件、插头组件；支撑板组件包括：支撑板，该支撑板上至少有两个导向销孔与弹性圈安装孔，弹性圈要有可压缩的弹性，并有一定的恢复力，T形套顶紧时一定不能将支撑板夹紧，仍保持支撑板浮动，即平行移动，其前端可以设计成平面顶紧，也可以设计有阶梯形子口，插座组件包括：插座法兰固定盘、插座体、后盖、后盖堵、电池正负极动力插孔单体、接地插孔单体、低压电源正负插孔单体、看总线和屏蔽线及充电确认线插孔单体、共九个插孔单体；插头组件包括：插头法兰盘、插头体、最少有两个导向销、后盖、后盖堵、及与插孔对应的九个插针。

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