一种电池包和电池包快换结构的制作方法

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明涉及车辆电池包换电技术领域，尤其涉及一种电池包和电池包快换结构。背景技术：2.目前电池包大部分采用螺栓将其与其支撑固定结构锁紧的方式，该固定方式只能通过手动扳手或者电动拧紧工具进行固定，每次安装只能通过人工或者半自动的方式进行安装，效率低，且无法满足快速安装/拆卸电池包的需求。3.中国专利文献cn 205800767 u提供一种动力电池的锁止机构，其具备快换动力电池的能力，但结构较为复杂，成本较高，加工难度大。4.针对目前市场对更换电池包的需求，如换电站等使用场景，本发明提出了一种快速安装/拆卸电池包的结构，其效率高，结构简单，以下统一叙述为快换结构。技术实现要素：5.本发明的目的在于一种电池包快换结构和使用电池包快换结构的电池包，其结构简单可靠、具有防松效果。6.为此，本发明一方面提供了一种电池包快换结构，包括套筒与限位封板，两者形成容纳腔体，还包括设置于容纳腔体的特制螺栓，所述特制螺栓设有调节部、锁紧段、以及位于二者之间的限位部，所述套筒所述限位封板均设有开口，以供特制螺栓伸出，还包括：复位弹簧，位于容纳腔体中且套装于所述锁紧段，其与限位部抵接，以使特制螺栓具有复位趋势；限位环套，位于容纳腔体中且套装于所述锁紧段，以对特制螺栓的极限伸出位置进行止挡；以及防松螺母，具有位于套筒中的螺纹部和从套筒中伸出的凸缘部，其中，该螺纹部为外螺纹，其与套筒内壁螺纹连接，其中，所述防松螺母由外部工具提供的扭矩产生锁紧力，以压紧特制螺栓的限位部。7.根据本发明的另一方面，提供了一种电池包，包括侧边框架，该侧边框架上设置有若干个根据上面所描述的电池包快换结构。8.本发明具有以下技术特点/优势：9.1.本电池包快换结构具备快速安装/拆卸电池包的能力，可以实现全程自动化安装拆卸电池包，装配效率高。10.2.本电池包快换结构具有防松效果，能长期保持设计固定扭矩，满足恶劣振动等工况的需求。11.3.本电池包快换结构构造简单，成本低，可实施性好,适合自动化装配，减少了人工漏装零部件的概率。12.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。附图说明13.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：14.图1是本发明的电池包快换结构的结构分解示意图；15.图2是本发明的电池包快换结构中特制螺栓的结构示意图；16.图3是本发明的电池包快换结构中套筒的结构示意图；17.图4是本发明的防松螺母的结构示意图；18.图5是本发明的电池包快换结构的使用状态示意图，其示出了初始状态；19.图6是本发明的电池包快换结构的使用状态示意图，其示出了锁紧状态；20.图7是使用本发明的电池包快换结构的电池包的结构示意图；以及21.图8是本发明的电池包快换结构的加解锁工序流程图。具体实施方式22.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。23.结合参照图1至图7，本发明的电池包快换结构包括限位封板1与套筒2，两者形成容纳腔体，其容纳腔体容纳特制螺栓3、限位环套4、复位弹簧5和防松螺母6。24.限位封板1与套筒2均设有开口，便于特制螺栓的伸缩，限位封板开口有利于自动化扳手进入，与特制螺栓头部嵌合，自动化扳手产生的扭矩传递给所述特制螺栓，从而实现特制螺栓的松/紧。25.防松螺母通过自动化扳手单独提供的扭矩产生锁紧力，其与套筒内壁通过螺纹连接限制了特制螺栓的轴向运动；类似于双螺母防松，在所述特制螺栓与电池包固定的情况下，顶部再加防松螺母，防止所述特制螺栓松动；本电池包快换结构实现了防松，达到快速安装/拆卸电池包的效果。26.下面对本电池包快换结构中各部件进行详细说明。27.特制螺栓3具有调节部31、限位部32、锁紧段33。锁紧段33设置有螺纹，可以为全段螺纹，或者部分螺纹，锁紧段33与固定组件(如车身框架)上的螺母进行连接。28.限位部32外轮廓尺寸大于锁紧段和调节段，限位部可以为圆形或者多边形等形状，例如为与特制螺栓本体一体成型的限位挡肩。29.调节部31为多边形棱柱或者齿状柱体或者圆弧状凹凸结构，比如常见的正六边形柱体，调节段主要与自动化扳手进行连接配合，实现扭矩的传递。特制螺栓材质优选q235a、不锈钢等材质。30.套筒2上部敞口，底部设置有通孔21，底部通孔21便于特制螺栓锁紧段33穿过，套筒2内部设有螺纹段22和光滑孔壁段，螺纹深度可根据实际需求设置，光滑孔壁段也可以没有；套筒材质优选q235a、不锈钢等。31.复位弹簧5与限位环套4套装于特制螺栓锁紧段33，限位环套4内径略大于复位弹簧5外径，而限位环套外径d≤特制螺栓限位部外径d，复位弹簧5作用是在特制螺栓松螺栓时，在复位弹簧的弹性力作用下便于特制螺栓快速弹出，使特制螺栓锁紧段头部收回套筒内部。32.限位环套4的作用是在特制螺栓紧固螺栓时，限位环套提供了钢性支撑，形成安全空间，防止复位弹簧过压导致永久性塑性形变。复位弹簧材质优选：不锈钢、65mn、琴钢；限位环套材质优选：不锈钢、q235a等。33.防松螺母6为特制螺母，其为分段式结构，下部为螺纹部61，形状为圆柱形结构，圆柱形外侧设有外螺纹，与套筒内壁螺纹连接；上部为凸缘部62，凸缘部62外轮廓尺寸小于螺纹部61尺寸，凸缘部62设有凹凸结构62a，便于与自动化扳手进行形状互补的配合，自动化扳手提供扭矩对防松螺母进行松/紧。34.防松螺母6整体中间设有中心孔腔63，通孔便于特制螺栓调节部31穿过，即调节部31相对于防松螺母6是自由转动的，不受防松螺母6约束；所述防松螺母6作用：在所述特制螺栓固定的情况下，再次增加防松螺母固定，给特制螺栓提供了向下的锁紧力，防止特制螺栓发生轴向松动；防松螺母材质优选：q235a、不锈钢等。35.限位封板1用于封装上述容纳腔体的部件，防止在复位弹簧的弹性力作用下将其弹出，限位封板1中间设有通孔11，便于特制螺栓调节部31穿出，四周设有安装点，便于将限位封板1与电池包框架(或者车身)固定，固定方式优选螺栓固定，也可以采用铆接或者焊接，限位封板材质优选：q235a、不锈钢等。36.在本电池包快换结构中，限位封板1与套筒2两者形成容纳腔体，其容纳腔体容纳特制螺栓、限位环套、复位弹簧、防松螺母；拆装电池包时特制螺栓和防松螺母只有轴向移动和旋转2个自由度，因此可以进行快速安装拆卸；传统的电池包安装拆卸方式，需要完全取出固定螺栓，在进行安装，操作复杂。其中，快换结构安装状态称为锁止状态，拆卸状态称为解锁状态。37.本电池包快换结构相较于普通螺栓螺母固定增加了顶部防松螺母设计，顶部防松螺母提供了向下的压力，所述防松螺母提供的压力一般远远大于所述特制螺栓因固定在固定组件(如车身)所产生的反作用力，因此阻碍了所述特制螺栓松动的可能。38.如图7所示，本发明还提供了一种电池包，其包括电池包模块110和侧边框架120，所述侧边框架上设置有若干个上述电池包快换结构130。39.其中，电池包的侧边框架120上设有座孔121，所述套筒2设置于座孔121中，所述限位封板1通过若干螺纹紧固件7与侧边框架120连接，将套筒2保持在座孔121中。40.本电池包快换结构的特制螺栓3与固定组件200之间的具有如图5所示的解锁状态和如图6所示的锁止状态。本电池包快换结构由自动化扳手来操控这两种状态。41.下面对本发明的电池包快换结构的加解锁工序流程图进行说明。42.s1、自动化扳手靠近特制螺栓调节部；43.s2、自动化扳手与特制螺栓调节部匹配连接，进行旋转加锁；44.s3、特制螺栓下沉达到指定位置，扭矩达到设定值，自动化扳手停止增加扭矩；45.s4、自动化扳手回退，靠近防松螺母凸缘部；46.s5、自动化扳手与防松螺母凸缘部匹配连接，进行旋转加锁；47.s6、防松螺母下沉与特制螺栓限位部上表面贴合，扭矩达到设定值，自动化扳手停止增加扭矩；48.s7、自动化扳手回退，完成加锁。49.其中，快换结构加解锁流程中，扭力范围设置为10～7000n.m，其具体大小根据螺栓螺母型号而定。50.特制螺栓优选的规格如下：51.1、m14：137～225n.m，推荐：165n.m；52.2、m18：284～480n.m，推荐：340n.m；53.防松螺母的优选规格如下：54.1、m42：2744～4606n.m，推荐：3800n.m；55.2、m48：3920～6664n.m，推荐：5500n.m。56.例如，在一电池包快换结构中，部件参数选型如下：特制螺栓外径规格m14，旋拧扭矩165n.m，防松螺母外径规格m42，旋拧扭矩3800n.m。57.以上是加锁流程，解锁流程与之相反，在此不作赘述。58.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。









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