CN206585092U - 连接器组件及包括其的电池连接系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种连接器组件及包括其的电池连接系统。所述连接器组件包括：电气接口，所述电气接口包括相互适配的电气接口第一端和电气接口第二端；液体接口，所述液体接口包括相互适配的液体接口第一端和液体接口第二端，所述液体接口第一端和液体接口第二端均带有截止阀；并且，所述电气接口第一端和所述液体接口第一端固定至第一部件，所述电气接口第二端和所述液体接口第二端固定至第二部件。

Description

连接器组件及包括其的电池连接系统

技术领域

本实用新型涉及机电连接技术领域；具体地说，本实用新型涉及一种连接器组件。更进一步地，本实用新型还涉及一种包括其的电池连接系统。

背景技术

众所周知，在许多情况下设备同时需要电气连接和液体连接。当前应用中，通常将电气连接器与液体连接器单独设置在不同位置处以防止电/液泄漏造成危险和事故。

以电动汽车的液冷电池包为例，通常设置有单独的高压电气连接器、低压电气连接器和液体连接器等，其中高压电气连接器用于将电池包的电能输出给车身电机以及向电池包充电时使用，低压电气连接器用于电池包与车身间的低压供电及通讯使用，液体连接器则将来自散热器或水泵的冷却液转送至电池包的冷却水套。

在实际应用中，出于安全性的考虑，电气连接器和液体连接器的插拔方式各不相同。具体地说，虽然都是布置在液冷电池包与电动汽车车身的连接处，但是，高、低压电连接器一般都带有锁止装置，只能通过人工操作才能插拔；而液体连接器一般是装配上去就不能拆卸，以避免冷却液流出而造成冷却液损耗和污染环境。正是因为这些功能上的不同、同时考虑到安全问题，通常将电气连接器与液体连接器单独设计并且布置在不同的接合部位处。

在换电模式下，电池包与车身连接的各种连接器必须具备快速插拔、更换迅速且无需人工干预的特点，以支持全自动化操作。可见，现有技术中的电气连接器和液体连接器并不适用于电动汽车动力电池包的换电模式。

因此，现有技术中亟需一种能够适应换电模式自动化操作的连接器组件；同时，在其它适当的场合中为了连接装置的结构紧凑和安装方便也需要对现有的电气连接器和液体连接器提出改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够克服前述现有技术中的缺陷的连接器组件。

更进一步地，本实用新型还涉及一种包括这种连接器组件的装置。

为了实现本实用新型的前述目的，本实用新型的第一方面提供了一种连接器组件，其中，所述连接器组件包括：

电气接口，所述电气接口包括相互适配的电气接口第一端和电气接口第二端；

液体接口，所述液体接口包括相互适配的液体接口第一端和液体接口第二端，所述液体接口第一端和液体接口第二端均带有截止阀；

并且，所述电气接口第一端和所述液体接口第一端固定至第一部件，所述电气接口第二端和所述液体接口第二端固定至第二部件。

可选地，在如前所述的连接器组件中，所述电气接口中集成有高压接口和低压接口，和/或，所述液体接口为冷却液接口。

可选地，在如前所述的连接器组件中，所述电气接口第一端和所述液体接口第一端在所述第一部件上并排地固定至同一表面，所述电气接口第二端和所述液体接口第二端在所述第二部件上并排地固定至同一表面。

可选地，在如前所述的连接器组件中，所述电气接口第一端和所述电气接口第二端的接合面与所述液体接口第一端和所述液体接口第二端的接合面共面。

可选地，在如前所述的连接器组件中，所述电气接口第一端和所述电气接口第二端具有方便其适配的导向件，和/或，所述液体接口第一端和所述液体接口第二端具有方便其适配的导向件。

可选地，在如前所述的连接器组件中：

所述电气接口第一端和所述电气接口第二端中的一个为具有PIN针插孔的插座端，所述插座端通过第一浮动机构安装至所述第一部件；和/或

所述液体接口第一端通过第二浮动机构安装至所述第一部件或者所述液体接口第二端通过第二浮动机构安装至所述第二部件。

可选地，在如前所述的连接器组件中，所述插座端包括由上盖板和底座组成的壳体，在所述壳体内具有中间挡板、用于布置PIN针的固定座及所述第一浮动机构，其中所述第一浮动机构包括：

销轴，所述销轴穿过所述固定座的通孔，其两端分别插置于所述中间挡板和所述底座上的孔内；

第一水平浮动块和第二水平浮动块，其在所述通孔处分别位于位于所述固定座之上和之下；

弹簧，所述弹簧套在所述销轴外侧，其两端面分别抵靠所述中间挡板和所述第一水平浮动块；以及

水平浮动弹性件，其置于所述固定座的夹层中并且与所述固定座之间存在间隙。

可选地，在如前所述的连接器组件中，所述第二浮动机构包括：

浮动安装板，在所述浮动安装板上布置有通孔；

水平浮动弹性体，其位于所述通孔内；

水平浮动块，其包括两个挡片和连接在两个所述挡片之间的连接部，所述连接部穿过所述水平浮动弹性体，两个所述挡片分别覆盖在所述通孔的两端；

螺栓，其穿过所述水平浮动块从而穿过所述水平浮动弹性体；

螺母，其接合至所述螺栓的螺纹端；

弹簧，其套接在所述螺栓上，并且其两端分别抵靠所述水平浮动块和所述螺母。

可选地，在如前所述的连接器组件中，所述弹性体为柱状橡胶体，并且其外周面上分布有齿槽。

为了实现本实用新型的前述目的，本实用新型的第二方面提供了一种装置，其中，所述装置包括如前述第一方面中任一项所述的连接器组件。

可选地，在如前所述的装置中，所述装置为电动汽车，并且所述第一部件为所述电动汽车的车身底盘，所述第二部件为电动汽车的动力电池包的电池包壳体。

可选地，在如前所述的装置中，所述连接器组件通过安装支架固定于所述车身底盘和所述电池包壳体。

附图说明

参照附图，本实用新型的公开内容将更加显然。应当了解，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中：

图1示出了根据本实用新型的一种实施方式的连接器组件的示意图；

图2是图1中连接器组件中电气接口的电气接口第二端；

图3是图1中连接器组件中电气接口的电气接口第一端；

图4是图3中电气接口第一端的分解图，其中示出了第一浮动机构；

图5是图1中连接器组件中液体接口的液体接口第一端；

图6是图1中连接器组件中液体接口的液体接口第二端；以及

图7是图5中液体接口第一端的第二浮动机构的分解图。

具体实施方式

下面参照附图详细地说明本实用新型的具体实施方式。在各附图中，相同的附图标记表示相同或相应的技术特征。

图1示出了根据本实用新型的一种实施方式的连接器组件的示意图。

在图示实施方式中，连接器组件包括电气接口100和液体接口200。在图中，电气接口100包括相互适配的电气接口第一端110和电气接口第二端120，二者通断时使电气回路通断；液体接口200包括相互适配的液体接口第一端210和液体接口第二端220，二者通断时使液冷回路通断。除了可用于液冷回路之外，液体接口200也可以用于其它液体回路。

根据图1所示，电气接口第一端110和液体接口第一端210固定至第一部件10，电气接口第二端120和液体接口第二端220固定至第二部件20。在本示例中示出的是本实用新型的连接器组件应用于电动汽车的情况，其中，第一部件10为电动汽车的车身底座，而第二部件20为电动汽车的动力电池包的电池包壳体，该连接器组件用于电池包的高低压电气连接和液冷回路连接。所属领域的技术人员可以想到，在可选实施方式中，第一部件10和第二部件20可以是需要电气连接和液体连接的任何部件而不限于本实施方式的示例。

所属领域的技术人员可以了解，虽然在图示实施方式中电气接口第一端110示出为电气插座、电气接口第二端120示出为电气插头，但是，将电气接口第一端110作为电气插头、电气接口第二端120作为电气插座也将落入本实用新型的范围；虽然在图示实施方式中液体接口第一端210示出为液冷插头、液体接口第二端220示出为液冷插座，但是，将液体接口第一端210作为液冷插座、液体接口第二端220作为液冷插头也将落入本实用新型的范围；另外，所属领域的技术人员可以根据本实用新型公开的教示对具体实施方式的细节特征作出相应的调整。

可以理解，根据本实用新型，在将第一部件10和第二部件20装配在一起时，电气接口第一端110和电气接口第二端120接通，同时液体接口第一端210和液体接口第二端220接通；在将第一部件10和第二部件20拆分开时，电气接口第一端110和电气接口第二端120断开，同时液体接口第一端210和液体接口第二端220断开。因此，为了防止液体接口第一端210和液体接口第二端220断开时液冷回路中的冷却液泄漏，液体接口第一端210和液体接口第二端220均带有截止阀。在液体接口第一端210和第二端220断开时，截止阀同时将其封闭接口，冷却液体不会流出；在液体接口第一端210和第二端220装配在一起时，截止阀打开导通液冷回路。

电气接口100和液体接口200的第一端110、210和第二端120、220可以如图中所示通过固定支架例如支架12、13固定到第一部件10和第二部件20，也可以通过螺栓等常规方式直接固定到第一部件10和第二部件20。固定支架可以通过螺栓连接或焊接等常规方式固定到第一部件10和第二部件20，然后再将电气接口100和液体接口200例如通过螺栓固定到支架12、13。所属领域的技术人员可以想到其它替代的固定和连接方式，此处不再赘述。

如图所示，为了保证电气接口100和液体接口200的配合准确度，电气接口第一端110和液体接口第一端210优选地在第一部件10上并排地固定至同一表面11，电气接口第二端120和液体接口第二端220优选地在第二部件20并排地固定至同一表面21。电气接口第一端110和电气接口第二端120的接合面与液体接口第一端210和液体接口第二端220的接合面共面，这同样将有助于电气接口和液体接口的自动装拆。可以了解，可选地将电气接口第一端110和液体接口第一端210置于不同表面和/或将电气接口第二端120和液体接口第二端220置于不同表面，或者电气接口第一端110和电气接口第二端120的接合面与液体接口第一端210和液体接口第二端220的接合面不在共同面上，均可以实现并且将落入本实用新型的范围内。

更优选地，电气接口和液体接口中还设置有导向件以进一步便于减小装配失误，将在下文中结合具体示例进行描述。

图2是图1中连接器组件中电气接口100的电气接口第二端120；图3是图1中连接器组件中电气接口100的电气接口第一端110。

电气接口100中集成有高压接口和低压接口。具体地，在图2和图3的示例中，电气接口第一端110为具有PIN针插孔的电气插座，而电气接口第二端120为具有PIN针的电气插头，其中包括高压PIN针122和低压PIN针123等。在电气接口的装配状态下，高低压PIN针将插入电气接口第一端110上的PIN针插孔内可实现通电。根据本实施方式将电气插座（电气接口第一端110）安装在车身底座并将电气插头（电气接口第二端120）安装在电池包端；可以理解，在不同的实施方式中，也可以将电气插头和电气插座互换位置，同样落入本实用新型的范围内。

在本示例中，电气接口第二端120是连接器的电池包端，它可以通过螺栓直接固定或通过螺栓和支架固定，内部的高压PIN针122、低压PIN针123及高压互锁针125带有X、Y、Z向浮动机构（具体见图4）。高压PIN针122的端部可以为绝缘材料，可以防手指触摸，它是电池包高压电源输出和充电接口；低压PIN针123可以实现低压供电和通讯接口，并有两根较短的PIN针125作为高压互锁针，PE针124可以实现该电池包端插头的金属外壳与电池包壳体等电位连接。相应地，电气接口第一端110是连接器的车身端，它同样可以通过螺栓直接固定或通过螺栓和支架固定。电气接口第一端110具有供前述高压PIN针122、低压PIN针123、高压互锁针125及PE针124插接的高压PIN针插孔111、低压PIN针插孔113、高压互锁针插孔115及PE针插孔114。

电气接口第一端110和电气接口第二端120具有方便其适配的导向件。在图示示例中，导向件包括电气接口第二端120上的导向销121及电气接口第一端110上的筒形导向套111。在该示例中，导向销121和导向套111分别布置在电气接口第二端120和电气接口第一端110的两端处；所属领域的技术人员可以想到其它布置数量和布置方式。导向销121的末端可以呈锥形渐缩，例于引导其插入导向套111以实现定位，有利于连接器的自动导向和偏差纠正。

图4是图3中电气接口第一端的分解图，其中示出了浮动机构130。在图4中可以看出，该电气接口第一端包括上盖板116、中间挡板117、高低压PIN针压接固定座118、浮动机构130及底座119。上盖板116和底座119组成电气接口第一端110的壳体，中间挡板117、固定座118及浮动机构130位于壳体内。

浮动机构130为X、Y、Z三向浮动机构，其包括有销轴131、弹簧132、第一水平浮动块133、水平浮动弹性件134及第二水平浮动块135。

销轴131穿过固定座118的通孔，其两端分别插置（例如通过PIN连接）于中间挡板117和底座119上的孔内。第一水平浮动块和第二水平浮动块在通孔处分别位于位于固定座之上和之下。弹簧132套在销轴131外侧，其两端面分别抵靠中间挡板117和第一水平浮动块133。水平浮动弹性件置于固定座的夹层中并且与固定座之间存在间隙。固定座118与水平浮动弹性件134存在间隙，可以挤压水平浮动弹性件134变形在水平面任意角度浮动。沿销轴131的轴向挤压弹簧132，可使得固定座118、第一水平浮动块133、水平浮动弹性件134、第二水平浮动块135整体在该轴向上移动。

图5是图1中连接器组件中液体接口200的液体接口第一端210，可以看出，液体接口第一端210示例地包括浮动机构211、压力传感器212、液体接口200的车身端截止阀213及车身端浮动板214。浮动机构211为X、Y、Z三向浮动机构，使得液体接口第一端210相对于车身连接支架13能够三向浮动。示例性地，浮动机构211可以分别布置在车身端浮动板214的四个角落处。压力传感器212可以进行快换接头连接状态指示。

图6是图1中连接器组件中液体接口200的液体接口第二端220，可以看出，液体接口第二端220示例地包括液体接口200的电池包端截止阀221及方便液体接口第一端210和液体接口第二端220适配的导向件222。该导向件222的顶端可以呈锥形渐缩，适于插接到液体接口第一端210的浮动板214上相应的通孔，有利于连接器组件的自动导向和偏差纠正。

在液体接口第一端210和液体接口第二端220插接时，车身端截止阀213和电池包端截止阀221接通，允许冷却水路流通。在液体接口第一端210和液体接口第二端220断开时，截止阀213和截止阀221自动将冷却液流动截止，防止冷却液流出。由于截止阀221、213的端部形状是平面形状，冷却液基本无残留。传统充电模式的液冷电池包不具备上述功能。

图7是图5中液体接口第二端处的浮动机构的分解图。

从图中可以看出，浮动机构211包括螺栓2111、螺母2112、弹簧2113、水平浮动块215、水平浮动弹性体2115及车身端浮动安装板214。

在浮动安装板214上布置有通孔，水平浮动弹性体2115位于通孔内。水平浮动块215包括一体形成的两个挡片2114、2116和连接在两个挡片之间的连接部，连接部穿过水平浮动弹性体2115，两个挡片2114、2116分别覆盖在通孔的两端。螺栓2111穿过水平浮动块215从而穿过水平浮动弹性体2115，可以在浮动板214的通孔内实现水平方向任意角度浮动（通过挤压弹性体2115变形获得运动空间，改变通孔与弹性体2115直径大小可以调节水平浮动量）。弹性体2115可以为柱状橡胶体，并且其外周面上可以分布有齿槽，以增强柔韧度。螺母2112接合至螺栓2111的螺纹端。弹簧2113套接在螺栓2111上，并且其一端抵靠水平浮动块214，实现Z向固定；另一端抵靠螺母2112固定，螺母2112与支架13进行装配，浮动板214及截止阀213可以在Z向沿着螺栓2111一起浮动。在该示例中，浮动板四个角落总共有四个类似的浮动机构。所属领域的技术人员可以想到其它数量和其它布置。

所属领域的技术人员还可以了解，电气接口100中的浮动机构布置方式同样可以用于液体接口200；液体接口200中的浮动机构布置方式同样可以用于电气接口100。

通过上文的描述，所属领域的技术人员可以想到将本实用新型的连接器组件应用于任何同时具有电气连接和液体连接的装置。典型地，本实用新型的连接器组件可以应用于电动汽车；例如，连接器组件可以用于电动汽车的车身底盘与动力电池包之间。结合图1的示例可以了解，当本实用新型的连接器组件应用于电动汽车时，第一部件10可以为所述电动汽车的车身底盘，而第二部件20则可以为电动汽车的动力电池包的电池包壳体。可选地，连接器组件可以通过安装支架固定于车身底盘或电池包壳体。结合上文中关于图1的详细描述，能够更清楚地了解连接器组件的在电动汽车上的安装方式。

根据本实用新型，将电池包与车身高低压电气连接器集成在一起，统称电源快换连接器，它可以具有自动纠正偏差（带有X、Y、Z向浮动）、导向机构、IP67、高压防手指触摸、高压互锁HVIL功能。液冷快换接头两端分别固定在安装板上，双向带有截止阀功能（接头断开后冷却液不会溢出渗漏），带有自纠正偏差（带有X、Y、Z向浮动）和导向机构、IP67、零泄漏和防止空气进入冷却系统等功能。

可以了解，这种电动汽车中将液冷电池包冷却水路和高低压电源快换连接器设计共同安装在同一块电池包盖板上，实现同步动作；同时与电源快换连接器分别布置在盖板的左右两边，实现了水电隔离。水电快换连接器均支持快速插拔，可实现电池包的全自动化快速更换，无需人工解锁。浮动和导向机构支持快换连接器进行盲插和自动纠正偏差，可以保证连接器可靠接触，吸收补偿电池包与车身产生的相对振动与装配公差。快换连接器与电池包盖板之间安装有密封圈，实现IP67密封，保证电池包内部与外界空气和水隔离。液冷快换接头具有传感器状态指示功能，可以进行快换接头连接与否状态指示。

本实用新型的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本实用新型技术思想的前提下，对上述实施方式进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本实用新型的范围内。

Claims (12)

1.一种连接器组件，其特征在于，所述连接器组件包括：

电气接口，所述电气接口包括相互适配的电气接口第一端和电气接口第二端；

液体接口，所述液体接口包括相互适配的液体接口第一端和液体接口第二端，所述液体接口第一端和液体接口第二端均带有截止阀；

并且，所述电气接口第一端和所述液体接口第一端固定至第一部件，所述电气接口第二端和所述液体接口第二端固定至第二部件。

2.如权利要求1所述的连接器组件，其中，所述电气接口中集成有高压接口和低压接口，和/或，所述液体接口为冷却液接口。

3.如权利要求1所述的连接器组件，其中，所述电气接口第一端和所述液体接口第一端在所述第一部件上并排地固定至同一表面，所述电气接口第二端和所述液体接口第二端在所述第二部件上并排地固定至同一表面。

4.如权利要求1至3中任一项所述的连接器组件，其中，所述电气接口第一端和所述电气接口第二端的接合面与所述液体接口第一端和所述液体接口第二端的接合面共面。

5.如权利要求1至3中任一项所述的连接器组件，其中，所述电气接口第一端和所述电气接口第二端具有方便其适配的导向件，和/或，所述液体接口第一端和所述液体接口第二端具有方便其适配的导向件。

6.如权利要求1至3中任一项所述的连接器组件，其中：

所述电气接口第一端和所述电气接口第二端中的一个为具有PIN针插孔的插座端，所述插座端通过第一浮动机构安装至所述第一部件；和/或

所述液体接口第一端通过第二浮动机构安装至所述第一部件或者所述液体接口第二端通过第二浮动机构安装至所述第二部件。

7.如权利要求6所述的连接器组件，其中，所述插座端包括由上盖板和底座组成的壳体，在所述壳体内具有中间挡板、用于布置PIN针的固定座及所述第一浮动机构，其中所述第一浮动机构包括：

销轴，所述销轴穿过所述固定座的通孔，其两端分别插置于所述中间挡板和所述底座上的孔内；

第一水平浮动块和第二水平浮动块，其在所述通孔处分别位于位于所述固定座之上和之下；

弹簧，所述弹簧套在所述销轴外侧，其两端面分别抵靠所述中间挡板和所述第一水平浮动块；以及

水平浮动弹性件，其置于所述固定座的夹层中并且与所述固定座之间存在间隙。

8.如权利要求6所述的连接器组件，其中，所述第二浮动机构包括：

浮动安装板，在所述浮动安装板上布置有通孔；

水平浮动弹性体，其位于所述通孔内；

水平浮动块，其包括两个挡片和连接在两个所述挡片之间的连接部，所述连接部穿过所述水平浮动弹性体，两个所述挡片分别覆盖在所述通孔的两端；

螺栓，其穿过所述水平浮动块从而穿过所述水平浮动弹性体；

螺母，其接合至所述螺栓的螺纹端；

弹簧，其套接在所述螺栓上，并且其两端分别抵靠所述水平浮动块和所述螺母。

9.如权利要求8所述的连接器组件，其中，所述弹性体为柱状橡胶体，并且其外周面上分布有齿槽。

10.一种电池连接系统，其特征在于，所述电池连接系统包括如前述权利要求1至9中任一项所述的连接器组件。

11.如权利要求10所述的电池连接系统，其中，所述电池连接系统为电动汽车的动力电池包的连接系统，并且所述第一部件为所述电动汽车的车身底盘，所述第二部件为电动汽车的动力电池包的电池包壳体。

12.如权利要求11所述的电池连接系统，其中，所述连接器组件通过安装支架固定于所述车身底盘和所述电池包壳体。