可快速换电的换电连接器及包括其的电动汽车的制作方法

本发明涉及电动汽车中的换电连接器技术领域，尤其涉及一种可快速换电的换电连接器，并进一步涉及包括该换电连接器的电动汽车。

背景技术

相较于插电式新能源电动汽车，换电模式是直接将电量不足的动力电池换下，重新装上已经充电完毕的动力电池。由此，换电式电动汽车不存在车主长时间充电等待的问题，并且由专业人员、专用设备完成动力电池充电，有利于延长动力电池使用寿命。

在换电时，随着新的动力电池被安装到汽车上，换电连接器实现了动力电池与汽车的电连接。具体地，换电连接器在电池包端的插头插合到在电动汽车的车身端的插座，插头端子和插座端子插合实现电连接。

电动汽车的动力电池快速换电方案在目前的电动汽车应用上并不多。现有技术的换电连接器，需要将电池包端的插头严格对准车身端的插座，才能顺利实现插合。由于电池包的重量普遍较大，人工换电时，难以对准插头和插座，加大了换电的难度，也延长了换电的时间。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种可快速换电的换电连接器，与现有技术相比，该换电连接器具有浮动导正的功能，可实现快速换电，降低了换电的难度。

进一步的，本发明的目的还在于提供一种包括该换电连接器的电动汽车。

为了解决上述技术问题，本发明提供了可快速换电的换电连接器，所述换电连接器包括：

电池包端的连接公端，连接公端上布置有插头端子以及至少一对导向柱；以及

电动汽车车身端的连接母端，所述连接母端包括浮动安装板以及固定设置于浮动安装板上的插座端子；所述浮动安装板上布置有可与所述导向柱插接配合以引导插头端子和插座端子插合的导套，所述导向柱的末端形成有用于引导导向柱插入导套的导向部；所述浮动安装板上还开设有多个安装孔，每个安装孔上均安装有浮动导正机构，所述浮动导正机构包括：

工字型套筒，所述工字型套筒穿接于所述安装孔中，且固定于电动汽车的车身端；以及

上粗下细的锥形弹簧，套装于所述工字型套筒上，锥形弹簧的顶端通过浮动安装板底面上开设的环槽所限位，锥形弹簧的底端通过工字型套筒底部形成的翻边所限位。

根据本发明的一种优选的实施方式，工字型套筒是由一内轴套和一外轴套相互插合而形成的，内轴套的轴套口向外翻铆，以与外轴套相互固定。

根据本发明的一种优选的实施方式，所述导向部呈倒圆锥状结构。

根据本发明的一种优选的实施方式，所述导套为一对，且对称布置于浮动安装板的两端部。

根据本发明的一种优选的实施方式，所述浮动导正机构为两对，两两对称布置于插座端子与导套之间的位置。

根据本发明的一种优选的实施方式，所述工字型套筒通过穿接于其内圈的固定件固定于电动汽车的车身端。

此外，本发明另一方面提供了一种具有前述换电连接器的电动汽车。

本发明的有益效果在于：

本发明的换电连接器，浮动导正机构使得浮动安装板和插座端子具有在水平方向和竖直方向上浮动的功能，在进行换电时，无需精准对准连接插头和插座，即可将插头端子插合于插座端子上，减少了换电的时间，降低了换电的难度。

附图说明

图1是本发明的换电连接器在插合状态下的结构示意图；

图2是图1中换电连接器的连接公端的结构示意图；

图3是图1中换电连接器的连接母端的结构示意图；

图4是图1中浮动导正机构的机构示意图；

图5是图3中a-a方向的剖面示意图；

图6是连接公端与连接母端在非严格对准情况下插合时，导套的受力分析图；

其中：100、连接公端；110、插头固定板；120、插头端子；130、导向柱；131、导向部；200、连接母端；210、浮动安装板；211、导套；212、安装孔；213、环槽；220、插座端子；230、浮动导正机构；231、工字型套筒；2311、内轴套；2312、外轴套；2313、顶盖；2314、底盖；232、锥形弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本说明书提到的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献全都引于此供参考。除非另有定义，本说明书所用的所有技术和科学术语都具有本领域技术人员常规理解的含义。在有冲突的情况下，以本说明书的定义为准。

当本说明书以词头“本领域技术人员公知”、“现有技术”或其类似用语来导出材料、物质、方法、步骤、装置或部件等时，该词头导出的对象涵盖本申请提出时本领域常规使用的那些，但也包括目前还不常用，却将变成本领域公认为适用于类似目的的那些。

在本说明书的上下文中，除了明确说明的内容之外，未提到的任何事宜或事项均直接适用本领域已知的那些而无需进行任何改变。而且，本文描述的任何实施方式均可以与本文描述的一种或多种其他实施方式自由结合，由此而形成的技术方案或技术思想均视为本发明原始公开或原始记载的一部分，而不应被视为是本文未曾披露或预期过的新内容，除非本领域技术人员认为该结合是明显不合理的。

图1示出了本发明一种实施方式的换电连接器在插合状态下的结构示意图。

从图1中可以看出，该换电连接器包括连接公端100和连接母端200。

所述连接公端100固定于电池包端，图2为连接公端100的结构示意图。从图中可以看出，其包括插头固定板110以及布置于插头固定板110中部位置的一对插头端子120，插头固定板110的两端位置各设有一个用于引导插合的导向柱130。

所述连接母端200连接于电动汽车车身端，图3示出了连接母端200的结构示意图。从图中可以看出，连接母端200包括浮动安装板210以及布置于浮动安装板210上的一对插座端子220，所述一对插座段子可与前述一对插头端子120相互插合以实现换电。浮动安装板210上对应的位置设有一对导套211，所述导套211可与导向柱130插接配合以引导插头端子120和插座端子220插合。

导套211与导向柱130的个数可为多个，但不可少于2个，且应保证插座段子/插头端子120两侧位置至少布置一个。优选的，导套211与导向柱130为复数个，且对称布置于插头固定板110/浮动安装板210上。本实施例中，导向柱130呈柱体结构，柱体结构相对于其他形状来说具有更佳的导向作用。但是，导向柱130的形状不应限于图中所示，而应包括任何能实现导向作用的形状。

所述浮动安装板210上还开设有多个安装孔212，每个安装孔212上均安装有浮动导正机构230。安装孔212的个数优选为复数个，且对称分布于浮动安装板210上。本实施例中，安装孔212为4个，且两两对称布置于导套211与插座端子220之间。

请参见图4-5，浮动导正机构230包括工字型套筒231以及锥形弹簧232，其中工字型套筒231穿接于所述安装孔212中，且固定于电动汽车的车身端。工字型套筒231的外径应小于安装孔212的直径，以使浮动安装板210与工字型套筒231之间有相互浮动的余地。工字型套筒231具有一顶盖2313和底盖2314，其中顶盖2313应大于安装孔212。应当了解，顶盖2313和底盖2314的形状应当不限于图中所示的圆形，还可为方形、多边形等其他形状。

工字型套筒231通过穿接于其内圈的固定件固定于电动汽车的车身端，所述固定件包括但不限于螺钉、螺栓和螺母、销钉等。

所述锥形弹簧232套装于工字型套筒231上，其形状为上粗下细，其中，浮动安装板210下表面环绕安装孔212开设有一环槽213，工字型套筒231底盖2314的周缘形成有向上的翻边，锥形弹簧232的顶端通过所述环槽213所限位，底端通过所述翻边所限位，且锥形弹簧232处于受压的状态。

本实施例中，工字型套筒231是由一内轴套2311和一外轴套2312相互插合而形成的，然后内轴套2311的轴套口向外翻铆，以与外轴套2312相互固定。采用此种结构的好处是：方便安装锥形弹簧232。

在正常状态下，浮动安装板210上的安装孔212与工字型套筒231处于同轴的状态。当浮动安装板210受外力作用，出现水平方向和/或竖直方向上的偏移，此时锥形弹簧232受压，并对浮动安装板210产生相反方向的反作用力；当浮动安装板210所受外力消失后，该反作用力会推动浮动安装板210回复至初始置。

导向柱130的末端形成有用于引导导向柱130插入导套211的导向部131，本实施例中，导向部131为倒圆锥形。在换电时，人工很难严格对准导向柱130和导套211，此时倒圆锥形的导向部131可能部分插入到导套211中，其斜面与导套211内圈的顶角处抵接。图6示出了导套211的受力分析图，从图中可知，导套211受到了导向部131施加的压力f，该压力可分解为f1和f2，f1和f2分别使得浮动安装板210出现水平方向和竖直方向上的偏移。其中，水平方向上的偏移使得导套211的轴线逐渐靠近导向柱130的轴线，即导向柱130和导套211逐渐对准。当导向柱130和导套211最终完全对准后，导向柱130和导套211可实现完全插合，进而引导插头端子120和插座端子220相互插合。撤去外力后，浮动安装板210会回复至原来的位置。

由以上分析可知，本发明的换电连接器在换电时，无需完全对准导向柱130和导套211，即可将插头端子120插合于插座端子220上，减少了换电的时间，降低了换电的难度。

当然，导向部131的形状并不限于倒圆锥形，还可为倒圆台状。当导套211的内圈为非圆形时，导向部131的形状还可设置为倒三棱柱状、倒三棱台状、倒四棱柱状、倒四棱台状等等。

通过以上结合各图的描述可以了解，本发明的换电连接器，在浮动安装板上设置了与车身固定连接的浮动导正机构，使得浮动安装板和插座端子具有在水平方向和竖直方向上浮动的功能，在进行换电时，无需精确对准连接公端的导向柱和连接母端的导套，即可将插头端子插合于插座端子上，减少了换电的时间，降低了换电的难度。

通过以上结合各图的描述还可以了解，所述领域技术人员可以想到，将前述的换电连接器应用于电动汽车，使得连接母端连接到电动汽车的车身，而连接公端连接到电池包上。可以了解，这样获得的电动汽车也具有与本发明的换电连接器相应的优点。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。