电池锁止装置及新能源交通工具的制作方法

本实用新型涉及新能源交通工具技术领域；具体地说，本实用新型涉及一种用于新能源交通工具的电池锁止装置。

进一步地，本实用新型还涉及包括这种电池锁止装置的新能源交通工具。

背景技术：

新能源汽车是一种典型的新能源交通工具。现有的插电式新能源汽车中，汽车动力电池充电等待时间长，并且不当操作易影响电池寿命。

换电式新能源汽车是未来发展的趋势。为了满足新能源汽车换电的商业模式，这种换电技术通过换电站中的换电平台实现动力电池的快速拆卸、更换、锁紧。现有的换电技术中常见的是将换电驱动电机装设在汽车上，通过换电平台将电池进给在位后通过汽车上的换电驱动电机来进行动力电池的装拆操作；但目前市场尚无成熟的规模化量产的同类产品。

现有的换电技术中这种使用车载换电驱动电机进行驱动的动力电池快换方式所涉及的零件多、结构复杂、可靠性差、占用空间大、单车成本增大。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种结构简单紧凑、可靠性好、空间利用率高并且成本有效的电池锁止装置。

进一步地，本实用新型的目的还在于提供一种包括前述电池锁止装置的新能源交通工具。

为了实现前述目的，本实用新型的第一方面提供了一种用于新能源交通工具的电池锁止装置，其中，所述电池锁止装置包括：

适于连接至所述新能源交通工具的连接支架，所述连接支架上具有第一连接孔和位于所述第一连接孔处的双限位结构，所述双限位结构包括第一限位和第二限位；

适于固定至所述新能源交通工具的动力电池的壳体结构，所述壳体结构上具有第二连接孔；

压板和螺母，所述压板包括头部及从所述头部延伸并且适于穿过所述第一连接孔和所述第二连接孔的柱部，在所述柱部上形成有用于接合所述螺母的螺纹部，并且所述柱部具有适于与转动操作工具配合的末端；以及

可拆卸的防转锁紧件，其相对于所述壳体结构将所述螺母锁紧，

其中，当所述压板处于所述第一限位时，所述压板和接合在所述螺纹部上的所述螺母将所述连接支架和所述壳体结构锁止；当所述压板达到所述第二限位时，所述压板的头部能够经过所述第一连接孔从所述连接支架退出从而将所述连接支架和所述壳体结构解锁。

可选地，在如前所述的电池锁止装置中，所述防转锁紧件呈圆盖状，其包括盖板和从所述盖板的第一侧延伸的周向侧壁，所述侧壁的内周面与所述螺母的外周面适于间隙地形状配合从而防止二者相对转动；

所述盖板具有延伸到所述周向侧壁外的凸缘，所述凸缘的外周处形成有适于接合所述壳体结构的保持部；

在所述周向侧壁的外周面与所述凸缘的结合处形成有防转限定结构，所述防转限定结构接合至所述壳体结构从而防止二者相对转动；并且

在所述盖板的第二侧上形成有牵引结构。

可选地，在如前所述的电池锁止装置中，所述防转锁紧件的周向侧壁的末端内侧形成起导向作用的倒角。

可选地，在如前所述的电池锁止装置中，所述壳体结构具有圆形的顶板和从所述顶板的一侧延伸的周向侧壁，并且在所述壳体结构的周向侧壁的末端处形成有向外的翻边，所述翻边的圆周外侧面上形成有周向延伸的凹槽；所述防转锁紧件的凸缘上的保持部为适于接合到所述凹槽的、分段布置的内翻边。

可选地，在如前所述的电池锁止装置中，所述防转限定结构为锥齿，所述锥齿与所述壳体结构的翻边处沿内周分布的锥槽形状配合。如此配置的电池锁止装置中，锥齿和锥槽能够同时实现防转和导向的双重作用。

可选地，在如前所述的电池锁止装置中，所述牵引结构为具有内螺纹的凹槽或通孔。

可选地，在如前所述的电池锁止装置中，所述连接支架具有基本垂直的第一侧壁和第二侧壁，在所述第一侧壁上形成有用于连接所述新能源交通工具的安装孔，在所述第二侧壁上设置所述双限位结构和所述第一连接孔。

可选地，在如前所述的电池锁止装置中，所述第一连接孔和所述压板的头部底面呈一致的长四边形。

可选地，在如前所述的电池锁止装置中，所述第一限位为所述第二侧壁的表面上与所述第一连接孔垂直的防松凹槽，所述第二限位为保持所述压板的头部对齐所述第一连接孔的台肩。

可选地，在如前所述的电池锁止装置中，所述柱部的末端呈截头的多边棱锥形状。

为了实现前述目的，本实用新型的第二方面提供了一种新能源交通工具，所述新能源交通工具具有使用如前述第一方面中任一项所述的电池锁止装置安装的动力电池。

可选地，在如前所述的新能源交通工具中，所述新通源交通工具为新能源汽车。

可选地，在如前所述的新能源交通工具中，所述电池锁止装置的连接支架连接至所述新能源汽车的车身，和/或，所述电池锁止装置的壳体结构固定至所述动力电池的电池壳体。

本实用新型适用于电池快速拆换的场合，通过仅在新能源交通工具例如汽车上保留锁紧及快速拆换功能，将电机驱动功能移至相配套的换电站装置上，简化了机械结构、减小了布置空间、降低了单车成本、提高了可靠性。

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是根据本实用新型的一种实施方式的用于新能源交通工具的电池锁止装置的立体结构示意图，其处于将动力电池的电池壳体连接至新能源交通工具的状态；

图2是图1中的电池锁止装置的沿A-A向的示意性剖面图；

图3(a)、图3(b)、图3(c)、图3(d)分别示出图1中的电池锁止装置进行的电池快换工作过程的步骤；

图4是图1中的电池锁止装置的连接支架的示意性立体图；

图5(a)、图5(b)分别是图1中的电池锁止装置的壳体结构的示意性仰视图、侧视截面图；

图6是图1中的电池锁止装置的压板的示意性立体图；

图7(a)、图7(b)、图7(c)分别是图1中的电池锁止装置的防转锁紧件的示意性立体图、侧视截面图、俯视图；以及

图8是图1中的电池锁止装置的防转示意图。

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，并且各图并非必定是按比例绘制。

图1是根据本实用新型的一种实施方式的用于新能源交通工具的电池锁止装置的立体结构示意图，其处于将动力电池的电池壳体连接至新能源交通工具的状态。图2是图1中的电池锁止装置的沿A-A向的示意性剖面图。

结合图1和图2可以看出，电池锁止装置100通过电池壳体300和车身200将新能源交通工具（例如新能源汽车，下同）的动力电池（未图示）安装至新能源交通工具（未图示）。需要指出的是，图中示意性地分别以电池骨架、车身门槛作为电池壳体、车身上相应的与电池锁止装置300连接的部位；应当了解，在不同的实施方式中，可以选择动力电池壳体上的其它部位和/或车身（尤其是车身底盘）上的其它部位来实现动力电池100的安装。

结合图1和图2可以看出，根据本实用新型的图示实施方式的电池锁止装置100可以包括连接支架110、壳体结构120、压板130、螺母140、防转锁紧件150等。

如图所示，电池锁止装置100的连接支架110通过螺栓组件160连接到车身门槛，从而连接至新能源交通工具。毫无疑问，所属领域的技术人员也可以想到用其它方式将连接支架110固定到新能源交通工具，例如但不限于焊接、铆接等。使用螺栓组件具有可拆卸的优点。连接支架110上还设置有第一连接孔111和位于第一连接孔111处的双限位结构112。从图中可以看出，双限位结构112包括第一限位112a和第二限位112b；这在图4中得到更清楚的显示。

在可选的实施方式中，壳体结构120可以通过例如但不限于焊接等方式固定至新能源交通工具的动力电池，例如可以固定至动力电池的电池壳体300，从而不会触及动力电池自身的内部结构、避免了对动力电池性能的影响。壳体结构120上具有第二连接孔123。

尤其在图2中可以看出，压板130包括头部131及从头部131延伸的柱部132。在图示的装配状态下，柱部132延伸穿过第一连接孔111和第二连接孔123，并且其上连接有螺母140。因而，可以想到，在柱部132上、尤其是其中段上适于形成有用于接合螺母140的螺纹部，并且柱部132具有适于与转动操作工具配合的末端。

防转锁紧件150是可拆卸的，其相对于壳体结构120将螺母140锁紧。在图示实施方式中，其通过形状配合接合在壳体结构120和螺母140之间，防止螺母140相对于壳体结构120转动；由于壳体结构120相对于电池壳体300固定，所以，在图示状态下螺母140不能转动，有利地实现了锁紧、防松的效果。

当压板130处于第一限位112a时，压板130不能相对于连接支架110转动，从而，压板130和接合在螺纹部上的螺母140将连接支架110和壳体结构120锁止，并且不会产生松动（即图1和图2中所示状态）。

当压板130达到第二限位112b时，压板130的头部131能够经过第一连接孔111从连接支架110退出从而将连接支架110和壳体结构120解锁。这种情况可以通过取下防转锁紧件150并且松动螺母140、使得螺母140相对于压板130的柱部132向下移动一定距离之后使用操作工具向上推动压板130胶离第一限位112a并将压板130转动到第二限位112而实现。可见，第一连接孔111的形状构造成在第一限位112a时不允许压板130的头部131穿过而在第二限位112b时允许压板130的头部131穿过。

可见，本实用新型采用螺纹紧固方式，并配以防转、密封，其工作原理为：电池壳体300中嵌套壳体结构120，压板130通过螺母140将电池壳体300与车身200紧固，防转锁紧件150将锁紧后的螺母140锁止，以达到防松的目的。通过机械结构以螺纹连接，螺母140不需要完全松脱即可实现动力电池的快速更换及锁紧。

图3(a)、图3(b)、图3(c)、图3(d)分别示出图1中的电池锁止装置进行的电池快换工作过程的步骤。

图3(a)至图3(d)的工作过程示出了由锁紧状态至放松状态。具体地，图3(a)中压板130的状态为锁紧状态，压头131扣牢在连接支架110的第一限位112a内；图3(b)中示出压板130向上升程，脱离连接支架110上的第一限位112a（在图示示例中，第一限位112a呈压板防转卡槽的形式）；图3(c)中压板130旋转90°，至压板130与连接支架110的脱离位置即第二限位112b处；图3(d)中电池壳体300带压板130下降，动力电池与车身200脱离。图3(b)至图3(d)中的箭头分别示出了压板130的移动或转动方向。

与之相反，图3(d)至图3(a)的工作过程则示出了放松至锁紧状态的过程。可以了解，在放松至锁紧状态的过程中，压板130的移动或转动方向需要采用与图3(b)至图3(d)中的箭头相反的方向。

图4是图1中的电池锁止装置的连接支架的示意性立体图。

在图示的实施方式中，连接支架110可以具有基本垂直的第一侧壁113和第二侧壁114，其中第一侧壁113适于连接到新能源交通工具，而第二侧壁114则适于连接压板130。

如图所示，在连接支架的第一侧壁113上形成有用于连接新能源交通工具的四个安装孔，螺栓组件160穿过安装孔从而安装到新能源交通工具上。可以了解，在可选的实施方式中，所属领域的技术人员可以想到采用其它数量的安装孔和螺栓组件；同样，所属领域的技术人员也可以采用其它常用连接方式通过第一侧壁113将连接支架110固定到新能源交通工具。

如图所示，在连接支架的第二侧壁114上设置双限位结构112和第一连接孔111。在该实施方式中，第一连接孔111和压板130的头部131的底面可以呈一致的长四边形，使得二者对齐时压板130的头部131能够经过第一连接孔111退出。可以了解，此时需要第一连接孔111至少稍大于压板130的头部131。图示中的长四边形具有易于加工的优点。在双限位结构112中，第一限位112a可以为第二侧壁的表面上与第一连接孔垂直的防松凹槽，作为锁紧状态的防松限位；第二限位112b为保持压板130的头部131对齐第一连接孔111的台肩，作为拆卸时对压板130的限位，防止压板相位错乱。连接支架110的这种双限位结构112能够达到小行程举升以及压板防错；在拆卸时，压板升程小，仅需超出第一限位112a（图示实施方式中为防松凹槽的侧壁高度）即可，这样使得压板130的柱部132上的螺纹部分长度可以较短，既便于加工又便于操作。

图5(a)、图5(b)分别是图1中的电池锁止装置的壳体结构的示意性仰视图、侧视截面图。图5(b)中的截面图是经过图5(a)中壳体结构120的第二连接孔123的中心剖切的。

壳体结构120通过例如焊接等方式固定至动力电池的电池壳体300。壳体结构120具有圆形的顶板121和从顶板121的一侧延伸的周向侧壁122，顶板121和周向侧壁122形成了空腔，如图所示其可以适于接纳压板的柱部、螺母、防转锁紧件等。第二连接孔123为位于顶板121的中心的通孔，该通孔适于压板130的柱部132通过，但是限制压板130的头部131不能通过。

如图中所示，在壳体结构120的周向侧壁122的末端处形成有向外的翻边125，翻边125的圆周外侧面上形成有周向延伸的凹槽126。另外，壳体结构120的翻边处（内侧）还形成有沿内周分布的锥槽124，用于与防转锁紧件150接合防止二者的相对转动。

图6是图1中的电池锁止装置的压板的示意性立体图。从图中可以看出，压板130包括一体的头部131、柱部132和末端133。压板130上部为压板头部131，用于与连接支架110上的双限位结构112配合实现锁紧或脱锁；中间的柱状的螺纹部与螺母140配合；下部为截头的多边棱锥（图中示例为四边棱锥），其带有导向特征能够用以配合换电站装置的转动操作工具。在图示的实施方式中，使用换电平台上的转动操作工具将压板130的头部131旋转90°即能够变换其在双限位结构内的位置，可以快速拆卸或装配动力电池。

在图示实施方式中压板130的头部131的底部采用了长四边形的形状。所属领域的技术人员可以想到，该底部也可以采用其它规则型面；相应地，在连接支架110上的第一限位和第二限位也可以采用与该规则型面相应的形状。该规则型面应该呈非圆形的形状。

图中柱部132的末端133可以呈截头的多边棱锥形状。锥状倾斜使得将操作工具接合该末端133时能够提供导向的作用，能够为工具操作提供便利。可以想到，在其它实施方式中，该多边棱锥形状可以选用三边、五边等其它数量的棱锥形状。

图7(a)、图7(b)、图7(c)分别是图1中的电池锁止装置的防转锁紧件150的示意性立体图、侧视截面图、俯视图。

如图中所示，防转锁紧件150能够呈圆盖状，其可以包括盖板151和从盖板151的第一侧延伸的周向侧壁152。

盖板151可以具有延伸到周向侧壁152外的凸缘153，凸缘153的外周处形成有适于接合壳体结构的保持部154。在图示实施方式中，防转锁紧件150的凸缘153上的保持部154为适于接合到壳体结构的凹槽的、分段布置的内翻边。在装配状态下，该内翻边能够接合到壳体结构120上的凹槽126。由于内翻边处的弹性，在将防转锁紧件150按到壳体结构120内时该内翻边将扣在凹槽126内；在牵引防转锁紧件150离开壳体结构120时，该内翻边将从该凹槽126脱离。

为了将螺母140防转锁紧，防转锁紧件150可以以防止转动的方式接合螺母140和壳体结构120。

周向侧壁152的内周面与螺母140的外周面适于间隙地形状配合从而防止二者相对转动。在图示实施方式中，周向侧壁152的内周面呈六角形状，与螺母的六角形状相配从而在装配状态下能够限制其相对转动。周向侧壁152的内周面与螺母140的外周面二者之间可以稍存在间隙以便于装配。基于该示例，所属领域的技术人员可以想到，螺母140的外周面和周向侧壁152的内周面也可以采用其它适当形状进行配合。防转锁紧件150的周向侧壁152的末端内侧形成起导向作用的倒角157，以防安装防转锁紧件150时与螺母140产生干涉造成安装不便。

另外，在周向侧壁152的外周面与凸缘的结合处形成有防转限定结构155，防转限定结构155接合至壳体结构120从而防止二者相对转动。在图示实施方式中，该防转限定结构155可以呈锥齿的形式，在防转锁紧件150装配在壳体结构120内时，适于接合至壳体结构120的翻边处沿内圆周的锥槽124，锁定二者之间的相对转动。

另外，为了便于从壳体结构120上拆卸下防转锁紧件150，可以在盖板151的第二侧上形成有牵引结构156。在图示示例中，牵引结构156可以为具有内螺纹的凹槽或通孔。该凹槽或通孔可以配合换电平台的操作工具，该操作工具旋转与该内螺纹连接后，下行将防转锁紧件150拆掉，能够实现装置的快速拆卸与安装。可以了解，此时优选为采用凹槽的形式，能够实现防尘、防水等作用。在此，并不排除牵引结构156能够采用其它具体结构，例如但不限于拉环等，在此不一一例举。

图8是图1中的电池锁止装置的防转示意图。

结合图8可以了解，在本实用新型中，锁紧螺母140设计有防转机构以防止扭矩衰减；如图中所示，防转锁紧件150的内六角与螺母140的外六角配合，防转锁紧件150的根部设计为齿形结构（优选为示例中的锥齿），配合壳体结构120根部的齿形槽（优选为示例中的锥槽），同时带有导向设计。防转锁紧件150底部边缘设计内翻边与壳体结构120的底部外缘的凹槽配合，从而达到螺母140的防转以及防转锁紧件150的限位。防转锁紧件150的内六角凹坑与螺母140的外六角配合并留有一定间隙，同时带有导向结构，不仅可以实现防转，还可以吸收装配公差及密封。

通过以上结合附图对电池锁止装置的描述，所属领域的技术人员能够实现具有使用本实用新型的电池锁止装置安装的动力电池的新能源交通工具。可以理解，这种新能源交通工具的一个典型的示例为新能源汽车；在可选的实施方式中，电池锁止装置的连接支架可以连接至新能源汽车的车身（尤其是底盘），和/或，电池锁止装置的壳体结构固定至动力电池的电池壳体，例如电池骨架。

进一步地，所属领域的技术人员可以了解，在使用本实用新型的电池锁止装置向新能源交通工具安装和拆卸动力电池的方法中，安装的步骤包括：（1）使带有电池锁止装置的动力电池到达安装位置，（2）转动动力电池的压板使其与连接支架的第一连接孔对齐，（3）使压板的头部穿过第一连接孔并且使用转动操作工具转动压板直至压板的头部进入第一限位，（4）拧紧螺母，（5）将防转锁紧件安装在壳体结构与螺母之间；和/或，拆卸的步骤包括：（1）拆下防转锁紧件，（2）拧松螺母，（3）向上推动压板，（4）使用转动操作工具使压板的头部转至第二限位，（5）使电池锁止装置和动力电池下降然后移除。

本实用新型的电池锁止装置是新能源交通工具动力电池快速更换及锁紧装置，其结构简单紧凑、可靠性好且空间利用率高，通过与换电平台的配合能够实现良好的技术效果，能够实现新能源交通工具例如汽车在电池快换的运营模式中，迅速、高效地进行电池更换。

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。