电连接装置、电池箱以及船舶用箱式电池的制作方法

1.本发明涉及船舶换电领域，特别涉及一种电连接装置、电池箱以及船舶用箱式电池。


背景技术：

2.为了推动油改电战略，新能源技术快速普及，电力驱动的船舶也逐渐进入公众视野；由于内河港口不具备建设充电桩式的基础条件，并且船舶吨位大，耗电大，对船舶电池进行充电需要耗费相当长的时间；因此，换电方案成为主要技术路线，将充电站建设在距离港口3公里左右的位置，再利用车辆短途配送，当电池耗尽时，拆下原有电池，更换新电池即可实现续航。但是现有的可更换电池方案存在以下不足：
3.当电池和船舶上的接口对接时，由于用电端和供电端放置位置的偏差，用电端的电连接器和供电端的电连接器很难一开始就完全对准，从而容易造成对接失败，降低对接效率和稳定性。
4.进一步，为了实现电池箱的快换，通常会将电池箱锁止在船舶的甲板上，即处于露天环境中。因此，导致电池箱非常容易受外界因素影响，如船体在水域内容易发生晃动，水流也容易冲刷到船内或电池箱上等等。这些因素导致船舶换电的电连接稳定性和安全性面临极大挑战。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术容易对接失败、对接效率低的缺陷，提供一种电连接装置、电池箱以及船舶用箱式电池。
6.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
7.一种电连接装置，设置于电池箱上，用于与外部电连接装置进行电连接以实现所述电池箱的充放电，所述连接装置包括：
8.电接头部，所述电接头部用于与所述外部电连接装置进行电连接；
9.浮动机构，所述浮动机构设置在所述电池箱上并用于安装所述电接头部，通过所述浮动机构带动所述电接头部在其平面内移动和/或沿电连接方向移动以与所述外部电连接装置进行电连接。
10.当电池箱上的电连接装置和外部电连接装置对接时，电接头部受压并在浮动机构的作用下进行浮动，使电接头部能够在其平面内移动和/或沿电连接方向移动进行找正，进而使电池箱上的电连接装置能够和外部电连接装置相互对准，方便二者的对接，提高对接成功率。
11.优选的，所述浮动机构包括：
12.连接座，所述连接座上固定连接所述电接头部；
13.转动机构，所述转动机构将连接座转动连接至电池箱；
14.限位机构，所述限位机构活动连接于所述连接座，用于对所述连接座的转动范围
进行限制。
15.转动机构用于实现连接座与电池箱间的相对转动；限位件用于限制连接座的转动范围，避免连接座转动幅度过大而导致的电连接头部损坏，提高电连接装置的使用寿命。
16.优选的，所述限位机构所允许的转动角度小于所述转动机构所允许的转动角度。
17.通过所述限位机构和所述转动机构的配合使用，实现在一定转动角度范围内可靠，稳定地浮动。
18.优选的，所述限位机构包括多个限位柱，所述多个限位柱以所述转动机构为中心围绕设置在所述转动机构周围。
19.通过对称设置，使得电连接装置结构简单，受力均匀，工作稳定。
20.优选的，所述转动机构由球面凸起和球面凹槽配合构成。
21.通过球面凸起和球面凹槽的配合，使连接座能够相对电池箱进行任意方向的摆动以及相对转动，具有更高的灵活度和自由度；并且结构可靠，便于制造和安装。
22.优选的，所述浮动机构还包括支撑板，所述浮动机构通过所述支撑板固定于所述电池箱上；
23.所述支撑板朝向所述连接座的端面上具有一球面凸起，所述连接座上具有与所述球面凸起相适配的球面凹槽，所述球面凸起与所述球面凹槽相配合后实现所述连接座相对所述支撑板的转动连接；
24.或者，所述支撑板朝向所述连接座的端面上具有一球面凹槽，所述连接座上具有与所述球面凹槽相适配的球面凸起，所述球面凸起与所述球面凹槽相配合后实现所述连接座相对所述支撑板的转动连接；
25.或者，所述支撑板和所述连接座相对的面上分别具有球面凹槽，通过设于任意的所述球面凹槽内的转动件实现所述连接座相对所述支撑板的转动连接。
26.通过球面凸起和球面凹槽的相互配合实现连接座和支撑板之间的转动连接。
27.优选的，所述球面凸起与所述球面凹槽之间间隔一定距离设置。
28.球面凸起和球面凹槽能够沿电连接方向进行一定的位移，从而给连接座留出了沿电连接方向的活动余量，避免两者刚性碰撞导致两者的电接头部损坏，该间隙的存在也使微小的位置误差被允许，并进一步提高了连接座的自由度。
29.优选的，所述电连接器还包括转动支座，所述转动支座固定于所述连接座朝向所述支撑板的侧面和/或所述支撑板朝向所述连接座的侧面，所述球面凹槽设于所述转动支座上。
30.由此，通过转动支座实现了球面凹槽与支撑板或连接座间的固定。
31.优选的，所述限位机构包括多个限位柱，所述多个限位柱的两端或任一端活动连接于所述支撑板和连接座。
32.由此，通过限位柱实现对连接座沿电连接方向的导向限位。
33.优选的，所述限位柱一端固定连接于所述支撑板，所述连接座上设有与所述限位柱间隙配合的限位孔，所述限位柱伸出所述连接座的一端具有限位板。
34.连接座和限位柱间的间隙为连接座留出了沿其平面方向进行移动的空间，由此使置于连接座上的电连接部能够沿其平面方向进行位移。
35.优选的，所述电连接器还包括复位件，所述复位件设于所述连接座与所述支撑板
之间，所述复位件用于提供给所述连接座远离所述支撑板的力。
36.复位件能够将连接座从浮动状态复位至初始状态，以便于电连接装置的下一次连接。
37.优选的，所述复位件为套设于限位柱上的弹簧，通过弹簧的弹力实现连接座的复位。
38.优选的，所述限位柱一端通过安装座固定连接于所述支撑板，所述安装座具有与支撑板固定连接的固定部和套设与所述复位件外围的限位凸环。
39.通过固定部实现限位柱和支撑板之间的连接，通过限位凸环实现对复位件的限位固定以及对连接座的回缩限位。
40.优选的，所述限位板与所述连接座之间设置有弹性件。
41.该弹性件一方面能够在连接座转动时回缩以释放转动空间，另一方面能够作为限位板和连接座间的缓冲，避免连接座和限位板发生碰触导致噪音和震动。
42.优选的，所述电接头部和所述浮动机构位于所述电池箱的内部；所述浮动机构还包括支撑板，所述浮动机构通过所述支撑板固定于所述电池箱上，所述支撑板朝向所述电接头部的一侧周围通过第一密封件固定连接于所述电池箱的开口的内壁周围。由此，使得电连接器总体上在电池箱体内部，而不是突出于电池箱体之外，有利于保护电连接器。
43.优选的，所述支撑板上具有通孔，所述通孔用于穿过所述电连接部的线缆，所述通孔内设有第二密封件，所述第二密封件套紧于所述线缆上，以实现所述线缆和所述通孔之间的密封。由此，通过第二密封件实现了线缆和通孔之间的密封。
44.优选的，所述浮动机构还包括定位结构，所述定位结构用于在电接头部与外部电连接装置对接时实现引导对准。
45.该定位结构用于在对接时进行导向，以提高对接效率和对接成功率。
46.优选的，所述定位结构包括设置在所述连接座上的定位孔，所述定位孔的孔口位于所述连接座朝向电接头部的一侧，所述定位孔用于与外部电连接装置的定位销配合时实现引导对准。
47.该定位孔能够在对接时供外界的定位销插入以实现引导对准。
48.优选的，所述电接头部包括两个电接头组件，所述两个电接头组件沿所述连接座的转动中心对称设置。
49.采用两个电接头组件能够分担工作电流，避免过热；将两个电接头组件设置成中间对称布置能够提高对接准确率。
50.本发明还提供了一种电池箱，该电池箱包含如上文所述的电连接装置。采用该电连接装置的电池箱具有更高的对接成功率和对接效率。
51.本发明还提供了一种船舶用箱式电池，包含如上文所述的电池箱。采用该电池箱的船舶用箱式电池具有更高的对接成功率和对接效率。
52.本发明的积极进步效果在于：
53.当电池箱上的电连接装置和外部电连接装置对接时，电接头部受压并在浮动机构的作用下进行浮动，使电接头部能够在其平面内移动和/或沿电连接方向移动进行找正，进而使电池箱上的电连接装置能够和外部电连接装置相互对准，方便二者的对接，提高对接成功率、效率和稳定性。
附图说明
54.图1为本发明中电连接装置的立体图；
55.图2为本发明中电连接装置的俯视图；
56.图3为图2中的a-a面剖视图；
57.图4为图2中的b-b面剖视图；
58.图5为本发明中电连接装置的后视图；
59.附图标记说明：
60.电接头部100
61.浮动机构200
62.连接座210
63.限位孔211
64.转动机构220
65.限位机构230
66.球面凹槽240
67.转动支座241
68.球面凸起250
69.支撑板260
70.通孔261
71.第二密封件262
72.转动件270
73.限位机构300
74.限位柱310
75.限位板311
76.安装座312
77.固定部313
78.限位凸环314
79.复位件320
80.弹性件330
81.第一密封件400
82.定位孔500
具体实施方式
83.下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。
84.结合图1和图2，一种电连接装置，设置于电池箱上，用于与船舶上的外部电连接装置进行电连接以实现电池箱的充放电，该电连接装置包括：
85.电接头部100，该电接头部100用于与船舶上外部电连接装置进行电连接以将电能输送至船舶；
86.浮动机构200，该浮动机构200设置在电池箱上并用于安装该电接头部100，由此使该电连接头部能够在浮动机构200的带动下在其平面内移动和/或沿电连接方向移动以与
外部电连接装置进行电连接，这里所指的平面是垂直于该电连接方向的平面。
87.当电池箱上的电连接装置和船舶上的外部电连接装置对接时，电接头部100受压并在浮动机构200的作用下进行浮动，使电接头部100能够在其平面内移动和/或沿电连接方向移动进行找正，进而使电池箱上的电连接装置能够和外部电连接装置相互对准，方便二者的对接，提高对接成功率。
88.结合图1和图3，在本实施例中，浮动机构200包括连接座210、转动机构220和限位机构300。
89.该连接座210为一矩形板，连接座210的中部固定连接有该电接头部100。
90.该转动机构220将连接座210转动连接至电池箱，以使连接座210能够相对电池箱进行转动。
91.该限位机构300活动连接于该连接座210，且该限位机构300所允许的转动角度小于该转动机构220所允许的转动角度。
92.采用以上结构，连接座210能够在保持连接的情况下在预定范围内转动，而在超出预定范围后，限位机构300能够对连接座210的转动进行限位，由此能够对连接座210的转动范围进行限制，使连接座210能够在一定转动角度范围内稳定、可靠的浮动。另外，还能避免连接座210转动幅度过大导致线缆损坏，有利于提高可靠性以及使用寿命。
93.在本实施例中，该转动机构220由球面凸起250和球面凹槽240配合构成，通过球面凸起250和球面凹槽240的配合，使连接座210能够相对电池箱沿任意方向在一定角度范围内进行摆动以及相对电池箱进行转动，具有良好的自由度，使连接座210能够顺利调节至适当的连接姿态实现与外部电连接装置的对接，并且结构可靠，便于制造和安装。
94.在本实施例中，该浮动机构200还包括支撑板260，浮动机构200通过支撑板260固定在电池箱上，该支撑板260朝向连接座210的端面上具有一球面凸起250，连接座210上具有与该球面凸起250相适配的球面凹槽240，该球面凸起250与球面凹槽240相配合后实现连接座210相对支撑板的转动连接。
95.当然，在其他替代方案中，也能够是该球面凹槽240设于支撑板260朝向连接座210的端面上，而球面凸起250设于连接座210上并与该球面凹槽240相适配。该球面凸起250与球面凹槽240相配合后实现连接座210相对支撑板的转动连接。
96.由于球面加工需要很高的精度，更佳的，在本发明中，该支撑板260和连接座210相对的面上分别具有球面凹槽240，通过设于球面凹槽240内的转动件270实现连接座210相对支撑板260的转动连接。该转动件270可以是球形的轴承珠，也可以包括转动主体和镶嵌在转动主体上的多个滚柱。此时，该转动件270与球面凹槽240的接触面构成该球面凸起250。采用这样的方案相比直接采用球面构件具有成本更低、成品率更高的优势。
97.具体的，设于连接座210端面上的球面凹槽240深度小于该设于支撑板260上的球面凹槽240深度。采用这样的设计能够增加连接座210与支撑板260之间的间距，为连接座210留出更大的活动空间，使连接座210能够以更大的角度进行摆动。支撑板260上的球面凹槽240采取较大的深度则能够更好的容置该转动件270，避免转动件270掉出。
98.在本实施例中，该球面凸起250与球面凹槽240之间间隔一定距离设置，该间距为1mm-2mm。由此，使球面凸起250和球面凹槽240能够沿电连接方向进行一定的位移，从而给连接座210留出沿电连接方向的活动余量，避免两者刚性碰撞导致电接头部100损坏，该间
隙的存在也使微小的位置误差被允许，并进一步为连接座210增加了一个沿电连接方向的自由度，使置于连接座210上的电接头部100能够更好的转至与外部电连接装置相匹配的姿态，进一步提高对接成功率。
99.在本实施例中，电连接器还包括转动支座241，转动支座241固定于连接座210朝向支撑板260的侧面和/或支撑板260朝向连接座210的侧面，球面凹槽240一体化地设于转动支座241上，该转动支座241具有向两侧延伸的支耳，并通过该支耳与支撑板260和/或连接座210螺栓连接。由此，通过转动支座241实现了球面凹槽240与支撑板260或连接座210间的固定。
100.结合图1、图2和图4，在本实施例中，该限位机构300包括四根限位柱310，四根限位柱310以转动机构220为中心围绕设置在该转动机构220周围，通过对称设置使转动机构220沿各个方向的转动角度能够保持基本一致，工作稳定性更高。
101.该限位柱310的一端与支撑板260相连，另一端与连接座210的四角活动连接。由此，能够在不影响连接座210摆动的情况下，实现对连接座210沿电连接方向的导向限位。
102.当然，本发明不局限于采用以上方案，在其他替换方案中，可以是限位柱310的一端与连接座210固定连接，另一端与支撑板260活动连接。也可以是该限位柱310的两端与支撑板260和连接座210均活动连接，并通过套设在限位柱310上且位于支撑板260和连接座210之间的保持件来防止限位柱310移出支撑板260或连接座210。
103.在本实施例中，限位柱310与连接座210间的活动连接通过如下方式实现，该连接座210上设有与限位柱310间隙配合的限位孔211，限位孔211对限位柱310活动的限位构成对连接座210的第一重限位；该限位柱310伸出连接座210的一端具有限位板311。使限位柱310能够相对连接座210沿电连接方向活动。同时，连接座210和限位柱310间的间隙也为连接座210留出了沿其平面方向进行移动的空间，使置于连接座210上的电连接部能够沿其平面方向进行位移。该限位板311则能够对限位柱310进行限位以防止其移出至限位板311外。
104.在本实施例中，电连接器还包括复位件320，该复位件320设于连接座210与支撑板260之间，复位件320用于提供给连接座210远离支撑板260的力。复位件320能够将连接座210从浮动状态复位至初始状态，以保证电连接装置的下一次连接。
105.在本发明中，复位件320为套设于限位柱310上的弹簧，通过弹簧的弹力实现连接座210的复位。当然，该复位件320不局限于使用弹簧，也可以采用阻尼杆或弹力绳等装置实现复位动作。
106.在本实施例中，该限位柱310通过安装座312和支撑板260固定连接，该安装座312包括固定部313和限位凸环314，该固定部313呈沿径向向外延伸的盘状，通过沿周向布置螺栓实现与支撑板260的连接固定。该限位凸环314呈筒状，套设于复位件320的外围，其一端固定于该安装座312，另一端与连接座210间留有间隙。
107.限位凸环314能够在连接座210的摆动幅度大于预设范围时与其相抵，由此实现对连接座210的第二重限位，双重限位配合工作能够进一步增强结构的可靠性，提高电连接器工作的稳定性。同时该限位凸环314还能够用于容置复位件320，使复位件320能够处于一个相对封闭的环境中，避免被水汽侵蚀，提高其使用寿命。
108.在本实施例中，限位板311与连接座210之间设置有弹性件330，该弹性件330可以是橡胶垫或弹簧。弹性件330一方面能够在连接座210朝连接方向摆动时回缩以释放转动空
间，另一方面能够作为限位板311和连接座210间的缓冲，避免连接座210和限位板311发生碰触导致噪音和震动。
109.结合图1和图5，在本实施例中，该电接头部100和浮动机构200位于电池箱的内部，电池箱的面板上设有对应该电接头部100的开口(图中未显示)，浮动机构200通过支撑板260固定于电池箱上，该支撑板260朝向电接头部100的一侧周围通过第一密封件400固定连接于电池箱的开口的内壁周围。本发明中的一密封件为一圈橡胶垫圈，能够防止水自支撑板260和电池箱面板间的间隙处渗入电池箱内。
110.以上设计可使得该电连接装置在总体上凹设于电池箱体内部，而不是突出于电池箱体之外，有利于保护电连接器。同时也方便在电池箱体上设置用于封闭该电连接装置的防水滑门，结构更为合理。
111.在本实施例中，该支撑板260上具有通孔261，通孔261用于穿过连接该电连接部的线缆，通孔261内设有第二密封件262，第二密封件262为套紧于线缆上的胶圈，以实现线缆和通孔261之间的密封。避免水自接线孔处渗入电池箱内。
112.在本实施例中，浮动机构200还包括定位结构，定位结构用于在电接头部100与外部电连接装置对接时实现引导对准。该定位结构包括设置在连接座210上的定位孔500，该定位孔500的孔口位于连接座210朝向电接头部100的一侧，定位孔500用于与外部电连接装置的定位销配合时实现引导对准。
113.在本实施例中，电接头部100包括两个电接头组件，两个电接头组件沿连接座210的转动中心对称设置；采用两个电接头组件能够分担工作电流，避免过热；将两个电接头组件设置成中间对称布置则能够提高对接准确率，布局更为合理。
114.本发明还提供了一种电池箱，该电池箱包含如上文所描述的电连接装置。采用该电连接装置的电池箱具有更高的对接成功率、效率和稳定性。
115.本发明还提供了一种船舶用箱式电池，包含如上文所描述的电池箱。采用该电池箱的船舶用箱式电池具有更高的对接成功率、效率和稳定性。
116.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。