一种换电锁紧装置和车辆的制作方法

本实用新型涉及车辆的动力电池技术领域，尤其涉及一种换电锁紧装置和车辆。

背景技术：

动力电池作为新能源车辆的动力源，是新能源车辆中最重要的部分之一。但现有的车载动力电池续航能力不足，需要停车充电以维持一段里程。因此，在当前电池充电及电池容量没有重大技术革新的前提下，为了减少充电时间，节省因等待电池充电导致的时间成本，车载动力电池的快速换电技术成为解决续航焦虑的一种可行方案。

在快速换电技术中，需要一种维持动力电池与车身之间可拆卸连接的结构，以保证动力电池在行驶工程中不出现脱落、窜动等影响安全的机械失效，同时又能够保证结构的可重复拆卸。

现有技术中，动力电池与车身之间的连接结构通常采用螺纹联接，依靠螺纹本身的预紧力实现动力电池与车身的锁止，但由于螺纹容易破坏，且螺纹结构不易维修更换。因此，螺纹联接的实际有效拆卸次数有限，重复利用后螺纹的夹紧力将不可控，容易产生间隙导致窜动，进而影响动力电池与车身之间的连接可靠性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种换电锁紧装置和车辆，以解决现有技术中，动力电池与车身之间的连接结构采用螺纹联接容易产生间隙导致窜动，进而影响动力电池与车身之间连接可靠性的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种换电锁紧装置，包括车身锁紧模块和电池锁紧模块，所述车身锁紧模块包括固定销，所述固定销沿轴向的末端外径逐渐增大以构成固定头；

所述电池锁紧模块包括基座组件和伸缩安装于所述基座组件的锁止组件；

所述锁止组件具有可供所述固定销插入的内腔，所述内腔侧壁开设有通孔，所述通孔内活动设有限位件；

所述基座组件包括用于推动所述限位件以将所述固定头锁定在所述内腔的第一限位结构，以及用于锁定所述锁止组件位置的第二限位结构。

可选地，所述固定头为水滴形，所述限位件为锁止球。

可选地，所述基座组件包括锁紧安装座和用于固定动力电池的电池固定块，所述锁紧安装座下端固定于所述电池固定块，所述锁紧安装座具有可供所述锁止组件置入并轴向滑动的伸缩腔。

可选地，所述锁止组件上端呈锥形，所述锁止球直径大于所述锁止组件的锥形侧壁厚度，所述第一限位结构包括设置于所述伸缩腔内的倒圆台部。

可选地，所述固定销中部设有圆台部，所述伸缩腔上端开口，所述伸缩腔的开口处具有可供所述圆台部置入并紧贴的梯形开口部，所述梯形开口部下端内径收缩并连接至倒圆台部。

可选地，所述锁止组件外端面设有呈螺旋状的旋转槽，所述第二限位结构包括一个或多个限位销，所述锁紧安装座侧壁开设有多个限位孔，所述限位销固定安装于各所述限位孔且所述限位销末端伸入所述旋转槽。

可选地，所述第二限位结构还包括用于限制所述锁止组件转动的防转组件，所述锁止组件包括传动棱柱，所述防转组件包括安装于所述传动棱柱且周向固定所述传动棱柱的防转套环，和套设在所述传动棱柱并抵接所述防转套环的防转弹簧；所述防转套环具有贴合所述电池固定块的滚花面。

可选地，所述电池固定块具有可供传动棱柱穿过的传动孔，防转套环抵接于所述电池固定块开设所述传动孔的部位。

可选地，所述车身锁紧模块还包括车身固定块，所述固定销安装固定于所述车身固定块。

提供一种车辆，包括车身、动力电池和上述的换电锁紧装置，所述换电锁紧装置的车身锁紧模块固定于所述车身，所述换电锁紧装置的电池锁紧模块固定于所述动力电池。

本实用新型提供的换电锁紧装置和车辆的有益效果在于：本实用新型中的换电锁紧装置，通过第二限位结构限制锁止组件的位置，通过第一限位结构、锁止组件、限位件以及固定销之间的配合，将固定销锁定在锁止组件中的特定位置，使动力电池和车身之间紧密可靠的连接，然后通过解除第二限位结构对锁止组件的限制以使锁止组件滑动解锁，使得动力电池从车身脱落，从而可快速完成动力电池的锁定和拆除，以便进行动力电池更换，另外，在动力电池的锁定和拆除的过程中，无需螺纹配合，解决了动力电池与车身之间的连接结构采用螺纹联接容易产生间隙导致动力电池窜动，进而影响动力电池与车身之间连接可靠性的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例中换电锁紧装置的立体示意图；

图2为本实用新型一实施例中换电锁紧装置的爆炸图；

图3为本实用新型一实施例中换电锁紧装置的截面图；

图4为本实用新型一实施例中基座组件的截面图。

其中，图中各附图标记：

1-车身锁紧模块；11-固定销；111-固定头；112-圆台部；12-车身固定块；

2-电池锁紧模块；21-锁止组件；211-通孔；212-限位件(锁止球)；213-旋转槽；214-传动棱柱；215-内腔；

22-基座组件；221-锁紧安装座；2211-伸缩腔；22111-倒圆台部；22112-梯形开口部；2212-限位孔；2213-限位销；222-电池固定块；2221-传动孔；

23-防转组件；231-防转弹簧；232-防转套环。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图4，现对本实施例提供的一种换电锁紧装置进行说明。

如图1和图2所示，该换电锁紧装置包括车身锁紧模块1和电池锁紧模块2，其中，车身锁紧模块1安装于车身，电池锁紧模块2安装于动力电池，通过车身锁紧模块1、电池锁紧模块2二者之间的锁定或者解锁，以实现动力电池与车身之间的锁定或者解锁，从而可完成动力电池更换过程。

车身锁紧模块1包括固定销11，固定销11沿轴向的末端外径逐渐增大以构成固定头111。电池锁紧模块2包括基座组件22和锁止组件21，锁止组件21伸缩安装在基座组件22上。锁止组件21具有可供固定销11插入的内腔215，在内腔215的侧壁开设有通孔211，通孔211内活动设有限位件212，其中，在内腔215的侧壁开设的通孔211包括一个或者多个。基座组件22还包括用于推动限位件212以将固定头111锁定在内腔215的第一限位结构，以及用于锁定锁止组件21位置的第二限位结构。

锁止组件21能够相对基座组件22伸缩滑动，当处于锁定状态时，固定销11的固定头111插入内腔215，在第一限位结构的推动下，限位件212从通孔211处向内腔215内凸，以抵接在固定销11外侧，此时通过第二限位结构限制锁止组件21的位置，使锁止组件21无法滑动，并保持限位件212向内腔215内凸抵接固定销11的状态。由于固定销11末端的固定头111外径较大，受到限位件212的限制后，固定头111无法从内腔215中退出，实现固定销11与锁止组件21之间的锁定，也即动力电池与车身之间的锁定。当进行动力电池更换时，锁止组件21处于解锁状态，第二限位结构解除对于锁止组件21的限制，锁止组件21能够相对基座组件22滑动，从而使限位件212与第一限位结构脱离，限位件212失去支撑不再抵接在固定销11上，从而解除固定销11对锁止组件21的抵接，此时可将锁止组件21抽出。在抽出的过程中，由于限位件212没有限位作用，可以顺利地将锁止组件21与车身锁紧模块1进行解锁，也即将动力电池从车身上拆除以便于更换。

从上述过程可以看出，本实施例中的换电锁紧装置通过第二限位结构限制锁止组件21的位置，通过第一限位结构、锁止组件21、限位件212以及固定销11之间的配合，将固定销11锁定在锁止组件21中的特定位置，使动力电池和车身之间紧密可靠的连接，然后通过解除第二限位结构对锁止组件21的限制以使锁止组件21滑动解锁，使得动力电池从车身脱落，从而完成了动力电池的锁定和拆除，以便进行动力电池更换。在动力电池的锁定和拆除过程中，无需螺纹配合，解决了动力电池与车身之间的连接结构采用螺纹联接容易产生间隙导致动力电池窜动，从而影响动力电池和车辆的安全的问题，可重复拆卸性强，不容易产生间隙，提高了动力电池和车辆的安全性。在整个过程中，无需螺纹配合，因此不存在拆装次数有限、容易产生窜动等不良后果，而且拆装操作简单，能够兼容多种产品。

在一实施例中，如图2和图3所示，固定头111为水滴形，限位件212为锁止球212。水滴形固定头111一端外径较大且具有球面的特点，锁止球212也具有球面，使得固定头111和锁止球212通过圆弧球面接触，能够避免卡死。具体地，固定销11插入内腔215的过程中，固定头111的下端先进入，当锁止组件21上的通孔211与第一限位结构的位置对齐时，第一限位结构推动通孔211中的锁止球212向内腔215内凸与固定头111接触，锁止球212与固定头111的圆弧球面相互抵接，完成对固定销11的锁定；固定销11从内腔215拔出的过程中，锁止组件21下降，锁止组件21上通孔211低于第一限位结构的位置，固定销11的侧端面逐渐过渡，将锁止球212压迫缩回，即此时的锁止球212处于外露(但未被第一限位结构所限位)状态，固定头111与锁止球212的球面接触迫使锁止球212退回内腔215侧壁的通孔211内，而不会被卡住，便于动力电池的安装。在其他的实施例中，固定头111和限位件212也可以为其他形状，例如固定头111下端为圆锥面，限位件212外端呈楔形，具有倾斜上端面，在固定头111插入的过程中，圆锥面与楔形倾斜的上端面紧贴，力传递后压迫限位件212缩回。在其他实施例中，固定头111还可以是近似纺锤形。

在一实施例中，如图3和图4所示，基座组件22具体包括锁紧安装座221和用于固定电池的电池固定块222，锁紧安装座221的下端固定于电池固定块222，锁紧安装座221具有可供锁止组件21置入并轴向滑动的伸缩腔2211。锁止组件21可在伸缩腔2211内滑动，实现动力电池的锁定或者解锁。

在一实施例中，如图2、图3和图4所示，锁止组件21上端呈锥形，锁止球212直径大于锁止组件21的锥形侧壁厚度，第一限位结构包括设置于伸缩腔2211内的倒圆台部22111。锁止组件21滑动至倒圆台部22111上方极限位置后，锁止组件21的锥形端面与倒圆台部22111的倾斜侧壁刚好相互紧贴，而锁止球212的直径大于锁止组件21的锥形侧壁的厚度，锁止球212的一部分会超出锁止组件21的锥形侧壁，在锥形端面与倒圆台部22111侧壁紧贴时，锁止球212会被倒圆台部22111侧壁挤压向内腔215内运动，从而挤压在内腔215内的固定头11上，使得固定头11被锁止球212锁住，实现推动锁止球212抵接固定销11，以实现车身锁紧模块1和电池锁紧模块2之间的相互锁定。由于倒圆台部22111的倾斜斜面，锁止组件21向上滑动的过程中，锁止球212沿着该斜面滑动或滚动，被逐渐压至内腔215内，换言之，当将锁止组件21滑动至倒圆台部22111上极限位置时，刚好处于锁定固定销11的状态。在其他的实施例中，第一限位结构也可以采用其他结构实现，例如在伸缩腔2211内设置弹簧柱塞，弹簧柱塞完全回缩在伸缩腔2211侧壁且指向伸缩腔2211的轴线，弹簧柱塞受锁止组件21外侧壁的抵接而无法弹出，当锁止组件21移动至预定位置时，弹簧柱塞刚好对准通孔211，弹簧柱塞弹出后推动限位件212外露于内腔215中以锁定固定销11。

在一实施例中，如图2、图3和图4所示，固定销11的中部设有圆台部112，伸缩腔2211上端开口，且伸缩腔2211的开口处具有可供圆台部112置入并紧贴的梯形开口部22112，梯形开口部22112下端内径收缩并连接至倒圆台部22111。梯形开口上端开口较大，便于固定头111插入，而圆台部112能辅助对准和限位，有助于实现固定销11与锁止组件21的精确插入配合。

在一实施例中，如图2、图3和图4所示，在锁止组件21内腔215的侧壁开设的通孔211包括两个，两个通孔211对称设置在内腔215的侧壁上，在锥形端面与倒圆台部22111侧壁紧贴时，位于固定销11两侧的锁止球212被挤压外露在内腔215内，实现推动锁止球212抵接固定销11以进行锁定，进一步提高了锁止球212对固定销11的锁定作用，从而提高了车身与动力电池之间锁紧的可靠性。

在一实施例中，如图2、图3和图4所示，在锁止组件21外端面设有呈螺旋状的旋转槽213，第二限位结构包括一个或多个限位销2213，锁紧安装座221侧壁开设有多个限位孔2212，限位销2213固定安装在各限位孔2212，且限位销2213的末端伸入旋转槽213。转动锁止组件21的时候，在固定销11和旋转槽213的配合下，可实现锁止组件21在伸缩腔2211内移动，借助外部结构(如套筒)驱动锁止组件21转动，以改变锁止组件21在伸缩腔2211内的位置，实现锁止组件21与固定销11在锁定和解锁状态之间切换，从而实现车身与动力电池的锁定和解锁。旋转槽213和限位销2213的配合与螺纹配合略有相似，都起到转动锁止组件21的作用，但是限位销2213可以快速更换，能够避免因螺纹失效无法维修导致的间隙和窜动，保证换电锁紧装置长期使用的可维护性。

在一实施例中，如图2、图3和图4所示，第二限位结构还包括用于限制锁止组件21转动的防转组件23。锁止组件21包括传动棱柱214，防转组件23包括安装于传动棱柱214且周向固定的防转套环232和套设在传动棱柱214并抵接防转套环232的防转弹簧231；防转套环232具有贴合电池固定块222的滚花面。防转弹簧231本身处于被压缩状态，防转弹簧231将防转套环232紧紧压在电池固定块222上，由于防转套环232具有滚花面，受到防转弹簧231挤压时与电池固定块222之间产生较大的摩擦力，该摩擦力能够阻止防转套环232转动。而防转套环232套设并周向固定于传动棱柱214，防转套环232与传动棱柱214之间无法相对转动，使传动棱柱214无法转动，从而在车辆正常行驶过程中使锁止组件21无法转动。在需要转动锁止组件21时，通过外部工具将防转套环232顶起，压缩防转弹簧231，使防转套环232下端面脱离电池固定块222，即可解除防转弹簧231的防转作用。

在一实施例中，如图2、图3和图4所示，电池固定块222具有可供传动棱柱214穿过的传动孔2221，防转套环232抵接于电池固定块222开设传动孔2221的部位。将具有棱孔的套筒插入传动孔2221，传动棱柱214插入棱孔中与套筒实现周向固定，向插入传动孔2221的方向继续推动套筒，即可将防转套环232顶起，此时转动套筒，即可驱动锁止组件21转动，也即驱动锁止组件21在伸缩腔2211内位移，实现锁定或者解锁。

在其他的实施例中，第二限位结构还可通过其他结构实现，例如，在锁紧安装座221上开设贯通至内腔215的开孔，在开孔内插入可滑动的伸缩块，当锁止组件21处于锁定状态(位于上极限位置时)，将伸缩块插入，通过合适的尺寸设计使锁止组件21的下端面刚好抵接在伸缩块上，无法后退，使锁止组件21处于锁定状态。在需要解锁时，抽出伸缩块，锁止组件21即可自由滑动离开锁定位置，实现与固定销11的解锁。

在一实施例中，车身锁紧模块1还包括车身固定块12，固定销11安装固定于车身固定块12，车身固定块12通过多个螺栓等结构与车身固定。在使用中如果固定销11出现变形、损坏等问题时，能够方便的拆卸维护，以提高使用寿命。

本实施例还提供了一种车辆，包括车身和动力电池，还包括上述的一种换电锁紧装置，车身锁紧模块1固定于车身，电池锁紧模块2固定于动力电池。

本实施中的一种换电锁紧装置和车辆的工作原理为：

将车身锁紧模块1中的车身固定块12与车身相互固定，电池锁紧模块2中的电池固定块222与动力电池相互固定。

在需要将动力电池安装到车身时，搬动动力电池至车身锁紧模块1所在的位置，对准固定销11与锁紧安装座221上端的开口，推动使固定销11插入。由于固定销11末端的固定头111呈水滴形，且锁紧安装座221的伸缩腔2211上端具有梯形开口，能够较为容易的将固定头111插入，直至固定销11的圆台部112完全置入梯形开口，固定头111插入到位。此时通过套筒插入传动孔2221中并且与传动棱柱214配合，推动顶起防转套环232，然后转动套筒带动传动棱柱214转动，继而驱动整个锁止组件21转动，在旋转槽213和限位销2213的配合下，锁止组件21转动并上升，直至位于上极限位置。在锁止组件21上升的过程中，锁止组件21上端外侧面与伸缩腔2211的倒圆台部22111接触配合，将锁止球212逐渐推动至外露于内腔215内并最终抵接在固定销11端面上，完成锁定。然后抽出套筒，此时在防转弹簧231的作用下，防转套环232紧贴在动力电池固定块222上，通过滚花面提供的摩擦力保证防转套环232无法转动，从而锁定锁止组件21的位置，保持在与固定销11相互锁定的状态。此时如果出现将动力电池与车身分开的外力(例如重力、震动等情况)，锁止球212受到伸缩腔2211倒圆台部22111的限制无法退回，紧紧卡住固定销11，使得固定销11具有较大外径的固定头111无法退出内腔215，从而保证了动力电池与车身的锁紧足够牢固。

在需要将动力电池从车身上拆下时，使用套筒插入传动孔2221并且与传动棱柱214配合，推动顶起防转套环232，与前述相反的方向转动锁止组件21，同理，锁止组件21转动并向下位移直至下极限位置。在位移的过程中，锁止球212逐渐不再受到倒圆台部22111的抵接，能够在通孔211内自由滑动。此时将动力电池与车身分离，固定销11退出内腔215的过程中，由于锁止球212位置可以自由滑动，不再对固定头111具有限位作用，因此固定销11能够从锁紧安装座221上抽出，完成动力电池与车身的解锁。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。