换电连接器及包括其的电动汽车的制作方法

本实用新型涉及电动汽车中的换电连接器技术领域，尤其涉及一种方便锁紧和解锁的换电连接器，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，其插头和插座锁紧不便，且插合后插头和插座的保持力不足，汽车振动会导致换电连接器端子相互移动碰撞，导致端子及其他零件磨损，造成连接器损坏，从而带来安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种换电连接器，与现有的换电连接器相比，本实用新型的换电连接器，锁定方便，插头和插座的保持力强，汽车振动时插头和插座不会松脱。

本实用新型的另一目的在于提供包含上述换电连接器的电动汽车。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种换电连接器，所述换电连接器包括：

电池包端的连接公端，连接公端包括插头固定板以及布置于插头固定板上的插头端子，所述插头端子的外周面上开设有环槽；以及

电动汽车车身端的连接母端，所述连接母端包括：

固定外壳，连接于车身端；

插座端子，布置于固定外壳上，所述插座端子具有与插头端子插合的插槽，插槽的腔壁上开设有多个贯通所述腔壁的容置孔，每个容置孔中放置有一直径大于腔壁厚度的，运动受限制的顶球；以及

活动外壳，滑动套装于插座端子的外部，其内部自下而上依次包括第一圆周面以及直径稍大的第二圆周面，第一圆周面与第二圆周面之间通过过渡弧面平滑连接，第一圆周面与插座端子外周面相接触；

其中，当活动外壳受外力顶升时，其过渡弧面和第一圆周面依次顶压所述顶球，进而使得顶球能够压入所述环槽，以实现连接公端与连接母端的锁止。

本实用新型中，“运动受限制”是指顶球可在容置孔中滚动，但不能从容置孔中脱离。这可通过多种方式得以实现，例如可以举出将容置孔两端的开口设为小于顶球、在开口处设置翻铆结构、挡圈、挡块等方式。

本实用新型中，顶球的直径以d表示，插槽腔壁的厚度以s表示，且d>s，则第二圆周面与第一圆周面的半径之差至少为(d-s)；如此，则顶杆撤回时，顶球能够从环槽中完全退出，而不至于阻挡插头端子从插槽中脱离。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述插座端子与活动外壳之间形成密闭的环状槽体，所述环状槽体中设有压簧，以使活动外壳从顶升状态复位，实现连接公端与连接母端的解锁。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述容置孔的槽底为一斜面，当顶杆回撤时，顶球被插头端子带动而沿所述斜面滑动，从而与环槽脱离。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述插头固定板和固定外壳上均形成有用于保护插头端子或插座端子的保护外壳。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述插头端子包括电极插头以及固定套接于电极插头上的护套，所述环槽开设于护套的外周面上。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述插头固定板上还设有一对信号针，所述固定外壳上对应位置设有凸筋，以与所述信号针插合实现连接。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述信号针外侧设有密封垫。

作为本实用新型的一种优选实施方式，插头端子与插头固定板之间、插座端子与固定外壳之间、活动外壳与保护外壳之间均设有密封圈。

此外，本实用新型另一方面提供了一种包含前述换电连接器的电动汽车。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的换电连接器，通过顶杆顶升活动外壳，活动外壳挤压钢球使得顶球进入环槽，实现了插头端子和插座端子的锁止，结构简单，锁定方便；其次，锁止后的插头端子和插座端子保持力强，在汽车振动时插头和插座不会松脱，提高了连接的稳定性，避免对控制系统造成危害。

附图说明

图1是本实用新型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2中插头端子的结构示意图；

图4是图1中换电连接器的连接母端的结构示意图；

图5是换电连接器在解锁状态下插座端子与活动外壳的剖面示意图；

图6是图5中A处的放大示意图；

图7是换电连接器在锁止状态下插座端子与活动外壳的剖面示意图；

其中：100、连接公端；110、插头固定板；111、保护外壳；112、导向柱；120、插头端子；121、电极插头；122、护套；1221、环槽；130、信号针；131、密封垫；200、连接母端；210、固定外壳；211、导套；212、凸筋；220、插座端子；221、插槽；222、容置孔；223、顶球；230、活动外壳；231、第一圆周面；232、第二圆周面；233、过渡弧面；234、环状槽体；235、压簧；240、顶杆；250、密封圈。

具体实施方式

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

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示出了本实用新型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。

图2示出了连接公端的结构示意图，由图2可以看出，连接公端100固定于电池包端，包括插头固定板110以及布置于插头固定板110上的一对插头端子120，插头端子120之间布置有一对信号针130。插头端子120和信号针130的外部均设有凸起的保护外壳111，信号针130的外侧设有密封垫131以提高密封防水性。在插头固定板110的两端部分别固定有导向柱112，以引导对正连接公端100和连接母端200的插合。

请参见图3，插头端子120包括电极插头121以及固定套接于电极插头121上的护套122，优选的螺接于电极插头121上。其中电极插头121优选为导电好的铜制备而成的，护套122优选为不锈钢制备而成的。该护套122起到的作用是：保护电极接头，减少在频繁的锁定和解锁过程中，对电极接头造成损伤，影响电极接头的锁紧效果。护套122的外周面上开设有环槽1221。

请参见图4-图6，连接母端200包括连接于车身端的固定外壳210以及布置于固定外壳210上的一对插座端子220。固定外壳210上对应于信号针130的位置设有凸筋212，以与所述信号针130插合实现连接。插座端子220和凸筋212的外部均设有凸起的保护外壳111。固定外壳210上还设有与所述导向柱112配合实现插接导向的导套211。

插座端子220优选的由铜制成，其顶部具有与插头端子120插合的插槽221，插槽221的腔壁上开设有多个贯通所述腔壁的容置孔222，每个容置孔222中均放置有一顶球223。容置孔222的个数不小于2，且优选的均匀环绕布置于所述腔壁上。

顶球223可由硬质、高强度的材料制成，如金属、陶瓷等，本实施例中，顶球223为一钢球。顶球223的直径应大于腔壁的厚度，其在容置孔222中处于受限运动状态，即其可在容置孔222中滚动，且当顶球223滚动到容置孔222两端的开口处时，其部分地凸出所述容置孔222，但不能完全从容置孔222中脱离。这可通过所述开口设置为小于顶球223来得到。当然，在其他实施方式中，也可通过在开口处设置挡圈、挡块等方式得到。

连接母端200还包括活动外壳230。活动外壳230滑动套装于插座端子220的外部，其内部自下而上依次包括第一圆周面231以及直径稍大的第二圆周面232；其中，第一圆周面231与第二圆周面232之间通过过渡弧面233平滑连接，第一圆周面231与插座端子220外周面相接触。

车身端安装有顶杆240，其用于顶升所述活动外壳230，在活动外壳230被顶升的过程中，活动外壳230的过渡弧面233开始顶压所述顶球223，推动顶球223朝着插槽221的方向滚动；当第一圆周面231顶压所述顶球223时，顶球223能够顶压入所述环槽1221，实现连接公端100与连接母端200的锁止。

本方案中，环槽1221截面的形状可为弧形、三角形、矩形、梯形等，优选的为弧形，更优选的所述弧形与顶球223凸出容置孔222的部分相配合；如此，则顶球223与环槽1221的接触面积最大，锁止的效果最好。

优选的，所述容置孔222的槽底为一斜面，当顶杆240回撤时，对应容置孔222的为第二圆周面232，顶球223被插头端子120带动而沿所述斜面滑动，从而与环槽1221脱离。此时，插头端子120与插座端子220处于解锁状态，可将插头端子120从插槽221中拔出。

本方案中，若顶球223的直径以d表示，插槽221腔壁的厚度以s表示，且d>s，则第二圆周面232与第一圆周面231的半径之差至少为(d-s)；如此，则顶杆240撤回时，顶球223能够从环槽1221中完全退出，而不至于阻挡插头端子120从插槽221中脱离。

优选的，所述插座端子220与活动外壳230之间形成密闭的环状槽体234，所述环状槽体234中设有压簧235。当顶杆240顶升活动外壳230后，插头端子120与插座端子220之间锁止，此时压簧235处于受压状态。当需要解锁时，撤去施加于顶杆240的推力，压簧235推动活动外壳230下降，顶球223从环槽1221中脱离，此时插头端子120与插座端子220处于解锁状态。

本方案中，施加于顶杆240上的推力由电动汽车的车身端提供，当将电池包安装于车身上的安装位置时，车身端会自动感应到电池的安装，并施加推力于顶杆240上，顶升活动外壳230，实现电池包的固定。在汽车的行驶过程中，该推力稳定不变，保证了插头和插座锁止的稳定性，有利于提高连接的稳定性，避免对控制系统造成危害。

另外，为提高本实用新型换电连接器的密封性，在活动外壳230与保护外壳111之间、插头端子120与插头固定板110之间、插座端子220与固定外壳210之间等多处位置设有密封圈250。

根据前述的描述可以了解，所述领域的技术人员可以想到，将前述的换电连接器应用到电动汽车，使得连接母端200连接到汽车的车身上，连接公端100固定于电池包上。可以了解，这样获得的电动汽车也具有与本实用新型相应的优点。

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