电池包快换导向装置及包括其的换电车辆的制作方法

本发明涉及电动车辆换电领域，特别涉及一种电池包快换导向装置及包括其的换电车辆。

背景技术：

1、现有电动汽车的电池包安装方式一般分为固定式安装和可换式安装，其中固定式安装的电池包一般固定在汽车上；而可换式安转的电池包一般采用活动安装的方式，电池包可以随时取下，以进行更换或充电，在更换或充电完毕后，再安装到车体上。

2、现有电动重卡或轻卡车辆，电池包安装在车体的上方，换电时需要使用吊具从车辆上方拆装电池包以实现换电，吊具成本高且占用空间大，增大建站用地成本及设备成本，并且，电池包重量大，吊装过程中容易发生晃动，影响吊装可靠性，存在安全隐患。另外，在电池包的安装过程中，由于电动车辆的停靠偏差等原因，会导致电池包相对于电动车辆的定位精度降低，提高安装难度，降低换电成功率。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个，提供一种电池包快换导向装置及包括其的换电车辆。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、一种电池包快换导向装置，所述电池包快换导向装置用于引导沿换电车辆的长度方向或宽度方向并列排布的多个电池包分别通过涨珠锁止方式与所述换电车辆的竖向连接；

4、所述电池包快换导向装置包括分别设置于各所述电池包与所述换电车辆之间的第一导向单元，所述第一导向单元包括至少一个主导向机构以及与所述主导向机构配合的辅导向机构；

5、所述主导向机构用于所述电池包连接于所述换电车辆时的竖向导向，所述辅导向机构用于与所述主导向机构配合限制所述电池包在水平面内的转动。

6、在本方案中，涨珠锁止的方式操作简单，锁止可靠性高。在安装电池包的过程中，主导向机构能够预先对电池包进行引导，快速、有效地确定电池包和换电车辆之间的位置关系，提高电池包相对于换电车辆的定位精度，便于电池包与换电车辆的连接，并保证电池包在移动过程中与换电车辆的相对位置稳定，降低安装难度，提高换电成功率。主导向机构和辅导向机构配合限制电池包在水平面内的旋转，进一步提高电池包相对于换电车辆的定位精度，还能够防止电池包因为车辆颠簸或惯性等原因产生的旋转，降低电池包与换电车辆碰撞的可能性，避免电池包损坏。

7、较佳地，所述涨珠锁止方式的结构包括涨珠和锁座，所述涨珠与所述锁座之间可拆卸连接以实现将所述电池包独立锁止于所述换电车辆的快换支架或车梁上。

8、在本方案中，通过涨珠和锁座之间的配合实现电池包和换电车辆之间的涨珠锁止，有利于提高锁止的可靠性和耐用性。

9、较佳地，所述涨珠设置于所述电池包上，所述锁座设置于所述快换支架或所述车梁上；或者，所述锁座设置于所述电池包上，所述涨珠设置于所述快换支架或所述车梁上。

10、在本方案中，涨珠和锁座的其中一个设置在电池包上，另一个设置在换电车辆上，从而通过涨珠和锁座的配合实现电池包与换电车辆的连接。相较于传统的卡接式锁止方式、t型旋转锁止方式和螺栓式锁止方式，涨珠式锁止方式能够实现结构的浮动，降低电池包和换电车辆的定位误差，提高换电效率。

11、较佳地，所述涨珠或者所述锁座设于所述电池包的中间位置，且所述涨珠或者所述锁座贯穿于所述电池包。

12、在本方案中，上述设置用于保证电池包与换电车辆连接的稳定性。

13、较佳地，所述涨珠或者所述锁座浮动连接于所述电池包上。

14、在本方案中，浮动连接能够减少换电车辆在受到转向扭曲或是颠簸时的扭矩或是震动传递至快换支架或车梁，进而使得快换支架或车梁受扭矩或是震动的影响减小。

15、较佳地，所述涨珠或者所述锁座浮动连接于所述快换支架或所述车梁上。

16、在本方案中，浮动连接能够减少换电车辆在受到转向扭曲或是颠簸时的扭矩或是震动传递至快换支架或车梁，进而使得快换支架或车梁受扭矩或是震动的影响减小。

17、较佳地，所述涨珠包括连接柱和若干锁止球，若干所述锁止球能够在所述连接柱上运动，使得若干所述锁止球露出于所述连接柱的外表面或向所述连接柱的内部收缩，以实现所述锁止球抵靠锁止在所述锁座上或者所述涨珠与所述锁座相互解锁。

18、在本方案中，通过锁止球相对于连接柱的移动实现锁止球与锁座的配合，进而实现涨珠与锁座的锁止和解锁。

19、较佳地，所述涨珠还包括驱动组件，所述驱动组件设于所述连接柱的内部并与所述锁止球连接，所述锁座具有用于容纳所述连接柱和所述锁止球的锁止腔室，所述驱动组件用于驱动所述锁止球在一锁止位置和一解锁位置之间移动；

20、当所述锁止球位于所述锁止位置时，所述锁止球露出于所述连接柱的外表面并与所述锁止腔室的内侧壁卡接；

21、当所述锁止球位于所述解锁位置时，所述锁止球向所述连接柱的内部收缩并复位至所述连接柱的内部。

22、在本方案中，当需要将电池包锁止于换电车辆上时，可将连接柱和锁止球伸入锁止腔室内，通过驱动组件驱动锁止球伸出连接柱并与锁止腔室的内侧壁卡接，实现锁止；当需要将电池包从换电车辆上解锁时，通过驱动组件驱动锁止球复位至驱动组件内部，实现解锁。上述锁止和解锁操作简单方便，有利于提高电池包的锁止和解锁效率。

23、较佳地，所述驱动组件包括驱动螺栓和驱动球，所述驱动球设置在所述驱动螺栓朝向所述锁止球的一端，所述驱动球位于所述连接柱内并与所述锁止球抵接，所述连接柱的内部设有内螺纹，所述内螺纹与所述驱动螺栓配合，所述驱动螺栓通过调节与所述连接柱的螺旋长度以控制所述驱动球向所述锁止球施加使所述锁止球至少部分伸出所述连接柱的作用力。

24、在本方案中，当进行电池包的锁止操作时，通过旋转驱动螺栓使驱动螺栓相对连接柱向靠近驱动球的方向移动，并不断顶升驱动球，进而使得驱动球能够挤压锁止球，使锁止球伸出连接柱并与锁止腔室的内侧壁卡接，实现锁止；当进行电池包的解锁操作时，沿相反的方向旋转驱动螺栓使驱动螺栓相对连接柱向远离驱动球的方向移动，驱动球在失去驱动螺栓的外力作用后，不再挤压锁止球，锁止球复位至连接柱内，实现解锁。通过驱动螺栓和驱动球的设置，使得涨珠的锁止和解锁更加方便。

25、较佳地，所述涨珠锁止方式的结构还包括防转止退结构，所述防转止退结构连接于所述涨珠和/或所述锁座以阻止所述涨珠与所述锁座之间相对旋转运动。

26、在本方案中，防转止退结构避免了涨珠和锁座配合时产生相对旋转，进而保证了电池包与换电车辆连接的稳定性。

27、较佳地，所述防转止退结构通过棘轮棘爪、涨珠、卡合、啮合中的其中一种配合方式实现限制所述涨珠相对所述锁座转动的目的。

28、在本方案中，提供几种防转止退结构的具体结构，通过对应的结构实现对涨珠和锁座的相对位置的锁定。

29、较佳地，所述主导向机构还用于限制所述电池包沿水平方向的移动，所述辅导向机构还用于所述电池包连接于所述换电车辆时的竖向导向。

30、在本方案中，主导向机构进一步限制电池包沿水平方向的移动，一方面避免电池包在安装过程中出现在水平方向上的偏移，保证电池包相对于换电车辆的定位精度，提高换电成功率，另一方面也能够防止电池包因为车辆颠簸或惯性等原因产生在水平方向的移动，进一步降低电池包与换电车辆碰撞的可能性，避免电池包损坏。辅导向机构同时对电池包起到竖向导向作用，提高第一导向单元对电池包的导向效果，提高电池包相对于换电车辆的定位精度和换电成功率。

31、较佳地，所述主导向机构包括沿竖直方向延伸的主导向销以及与所述主导向销配合的主导向孔，所述辅导向机构包括沿竖直方向延伸的辅导向销以及与所述辅导向销配合的辅导向孔；所述主导向销与所述主导向孔相匹配，所述辅导向销与所述辅导向孔间隙配合。

32、在本方案中，通过主导向销和主导向孔、辅导向销和辅导向孔的配合，在实现对电池包的导向的同时，也能够限制电池包水平方向上的移动以及在水平面上的旋转，结构简单，成本低，可靠性高。辅导向销与辅导向孔间隙配合，在实现辅导向机构对电池包的导向的同时，能够防止过定位，降低第一导向单元相对于电池包的定位精度，降低第一导向单元的位置精度，提高生产效率，降低生产成本。

33、较佳地，所述主导向销为圆形销，所述主导向孔为圆孔；

34、所述辅导向销为圆形销，所述辅导向孔为长圆孔；或，所述辅导向销为削边销，所述辅导向孔为圆孔，所述削边销的定位圆弧连线的法线指向所述主导向销的中心。

35、在本方案中，主导向销和主导向孔采用圆形销和圆孔的结构，辅导向销和辅导向孔采用圆形销和长圆孔的结构，一方面配合方便，能够实现对电池包的快速引导，长圆孔的形状能够降低辅导向销和辅导向孔的配合精度，从而降低第一导向单元的位置精度。另一方面，圆形销和圆孔的结构简单、加工方便、成本较低。辅导向销和辅导向孔采用削边销和圆孔的结构，为辅导向销预留了一定的自由度，避免了出现过定位的情况。

36、较佳地，所述主导向销和所述主导向孔中的一个设置于所述电池包，另一个设置于所述换电车辆；所述辅导向销和所述辅导向孔中的一个设置于所述电池包，另一个设置于所述换电车辆；

37、和/或，所述主导向机构和辅导向机构分别设有两个，两个所述主导向机构和两个所述辅导向机构对应于所述电池包顶部的四个端角区域设置；

38、和/或，所述主导向机构和所述辅导向机构分别设有一个，所述主导向机构和所述辅导向机构对应于所述电池包顶部的两个对角区域设置；

39、和/或，所述主导向销和/或所述辅导向销的自由端设有引导锥面。

40、在本方案中，主导向销和主导向孔、辅导向销和辅导向孔分别对应地设于电池包和换电车辆上，能够实现电池包相对于换电车辆的定位和导向，降低安装难度，提高换电成功率。在电池包的四个端角区域各设置一个主导向机构或辅导向机构，能够加强第一导向单元对电池包的导向、限位效果。将主导向机构和辅导向机构设置在电池包的两个对角区域，能够在减少主导向机构或辅导向机构的数量的同时，保证对电池包的导向、限位效果。在主导向销和/或辅导向销的自由端设置引导锥面，能够引导主导向销和/或辅导向销进入对应的主导向孔和辅导向孔内，提高导向的可靠性。

41、较佳地，所述电池包快换导向装置还包括分别设置于各所述电池包与所述换电车辆之间的第二导向单元，所述第二导向单元包括至少一个第二导向机构，所述第二导向机构包括导向槽以及与所述导向槽相对设置且相互配合的至少一个导向块，所述导向块朝向所述导向槽的一端设有导向斜面。

42、在本方案中，第二导向单元用于进一步实现对电池包的导向，通过导向槽与导向块的配合，进一步提高电池包相对于换电车辆的定位精度，提高换电成功率。在导向块朝向导向槽的一端设置导向斜面，方便两者的配合。

43、较佳地，所述导向斜面位于所述导向块上对应所述导向槽槽壁的两侧，且所述导向斜面向所述导向槽内侧倾斜；

44、和/或，所述第二导向机构设有两个，两个所述第二导向机构的所述导向槽平行间隔设置，两个所述导向槽分别位于所述电池包的长度方向的两相对侧；

45、和/或，所述导向槽的长度方向平行于所述电池包的长度方向；

46、和/或，所述电池包通过多个锁止装置连接于所述换电车辆，所述锁止装置包括设置于所述电池包与所述换电车辆之间且相互配合的锁轴组件和锁座，所述锁轴组件为涨珠，所述导向斜面形成于多个所述涨珠上。

47、在本方案中，在导向块的两侧均设置导向斜面，实现导向块两侧与导向槽之间的引导，进一步提高引导效果。在电池包的两侧均设置导向槽与导向块配合，进一步提高引导效果。导向槽的长度方向平行于电池包的长度方向，使得导向槽的长度能够设计的较长，能够保证导向的效果。通过涨珠和锁座的配合实现电池包与换电车辆的可拆卸连接，充分利用涨珠的形状形成导向斜面，节省空间的同时，不用单独设置导向块，降低成本，结构也更加简单。

48、较佳地，当所述电池包与所述换电车辆连接时，所述第一导向单元的所述主导向销和所述主导向孔先于所述第二导向单元的所述导向槽和所述导向块配合连接，所述第一导向单元的所述辅导向销和所述辅导向孔先于所述第二导向单元的所述导向槽和所述导向块配合连接。

49、在本方案中，第一导向单元先于第二导向单元对电池包进行引导，能够预先保证导向槽和导向块的位置对应，使得导向块能够顺利进入导向槽内。

50、较佳地，所述第二导向机构的所述导向槽与所述导向块间隙配合。

51、在本方案中，上述设置方便导向块进入导向槽内，避免导向槽与导向块卡死，降低两者的位置精度。

52、较佳地，所述电池包快换导向装置还包括分别设置于各所述电池包与换电车辆之间的第三导向单元；

53、所述电池包通过多个锁止装置连接于所述换电车辆，所述锁止装置包括设置于所述电池包与所述换电车辆之间且相互配合的锁轴组件和锁座，所述锁轴组件为涨珠，所述锁座包括锁孔，所述锁孔沿竖直方向延伸，且沿其延伸方向的一端设有开口，所述开口形成有向所述锁孔外逐渐扩大的扩张斜面，所述扩张斜面与所述涨珠配合构成第三导向机构，所述第三导向单元由多个所述锁止装置上的所述第三导向机构组成。

54、在本方案中，通过涨珠与锁座的配合实现电池包与换电车辆的可拆卸连接，第三导向机构用于引导涨珠进入锁孔内，方便锁座对涨珠的锁定。每个锁止装置都对应设置一个第三导向机构，保证每个涨珠都能够准确进入锁座的锁孔内被锁定，提高锁止效果。

55、较佳地，所述扩张斜面为弧形面；

56、和/或，当所述电池包与所述换电车辆连接时，所述第二导向机构的所述导向槽和所述导向块先于所述第三导向机构的所述扩张斜面和所述涨珠配合连接；

57、和/或，所述第二导向机构的导向方向垂直于所述第三导向机构的导向方向。

58、在本方案中，扩张斜面采用弧形面，进一步提高对涨珠的引导效果。第二导向机构先于第三导向机构对电池包进行引导，能够预先保证涨珠与锁座的位置对应，使得涨珠能够顺利进入锁孔之内。第二导向机构的导向方向与第三导向机构的导向方向垂直，分别对电池包进行不同方向上的导向，提高导向效果。

59、较佳地，所述电池包快换导向装置还包括分别设置于各所述电池包与换电车辆之间的第一缓冲件：

60、所述电池包包括用于容纳电池模组的电池箱，所述第一缓冲件设置于所述电池箱的顶部；

61、和/或，所述电池包通过多个锁止装置连接于所述换电车辆，所述锁止装置包括设置于所述电池包与所述换电车辆之间且相互配合的锁轴组件和锁座，所述锁轴组件为涨珠，所述锁座设有与所述涨珠配合的锁孔，所述锁孔的一端设有开口，所述第一缓冲件设置于所述锁座上，和/或所述第一缓冲件设置于所述锁孔内并位于与所述开口相对的另一端。

62、在本方案中，第一缓冲结构用于避免电池包的顶部与换电车辆过度碰撞，防止电池包的损坏。第一缓冲结构设置电池箱的顶部，安装空间大，安装方便。通过涨珠与锁座的配合实现电池包与换电车辆的可拆卸连接，第一缓冲结构安装在锁座上，能够进一步减缓涨珠与锁座对接时的冲击力。

63、较佳地，相邻两个所述电池包之间设有第二缓冲件。

64、在本方案中，第二缓冲结构用于避免电池包与电池包之间碰撞。

65、一种换电车辆，所述换电车辆包括车辆本体、快换支架和多个电池包，所述快换支架设置于所述车辆本体上，多个所述电池包通过如上所述的电池包快换导向装置的引导，分别竖向连接于所述快换支架上。

66、在本方案中，电池包通过快换支架固定在换电车辆上，对电池包进行分包设置，降低单个电池包的重量，降低对换电设备的要求，而且换电也更加灵活。另外，当单个电池包出现损坏时，只需要对应修理或更换损坏的电池包即可，运营和使用成本低。

67、较佳地，所述车辆本体为电动卡车，所述快换支架连接于所述电动卡车的车梁上。

68、在本方案中，快换支架与换电车辆的车梁连接，连接强度高，连接可高，能够更好地支撑电池包。

69、较佳地，所述快换支架为整体式快换支架，所述整体式快换支架对应于各所述电池包的区域设有多个相应的电池包容纳区；或，所述快换支架包括多个分体式支架，多个所述分体式支架分别连接于所述电动卡车的车梁上，并与多个所述电池包一一对应。

70、在本方案中，上述设置使得每个电池包均具有独立的安装空间，不会相互碰撞或者挤压。当电池挂架为整体式时，电池挂架的整体性强，与电池包组件的连接更为牢固；当电池挂架为分体式时，安装和布置更加灵活。

71、本发明的积极进步效果在于：涨珠锁止的方式操作简单，锁止可靠性高。在安装电池包的过程中，主导向机构能够预先对电池包进行引导，快速、有效地确定电池包和换电车辆之间的位置关系，提高电池包相对于换电车辆的定位精度，便于电池包与换电车辆的连接，并保证电池包在移动过程中与换电车辆的相对位置稳定，降低安装难度，提高换电成功率。主导向机构和辅导向机构配合限制电池包在水平面内的旋转，进一步提高电池包相对于换电车辆的定位精度，还能够防止电池包因为车辆颠簸或惯性等原因产生的旋转，降低电池包与换电车辆碰撞的可能性，避免电池包损坏。