阅读说明：本技术 一种快换电池及电池壳体 (Quick-change battery and battery shell ) 是由 熊渊 齐鹏程 孔德勇 于 2019-01-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及二次电池领域,尤其涉及一种快换电池及电池壳体。其中,快换电池的电池壳体的其中一壳壁上配置有用于与充电装置或车体插接的插头,所述插头包括绝缘壳体以及封装在绝缘壳体中的电接触件,电接触件与电芯导电连接,所述绝缘壳体与插头所在壳壁为一体结构。本发明的快换电池通过将插头的绝缘壳体与电池壳体的壳壁设置为一体结构,插头与电池壳体之间的连接较为可靠,其次,电接触件是封装在绝缘壳体中的,插头本身密封效果较好,插头的绝缘壳体与电池壳体的一体结构也避免了两者可拆连接所具有的连接缝隙,更不会出现密封失效的问题,因此本发明的快换电池相比现有技术的电池凸显出来较为优异的密封性。(The invention relates to the field of secondary batteries, in particular to a quick-change battery and a battery shell. The quick-change battery comprises a battery shell, a charging device and a vehicle body, wherein a plug used for being plugged with the charging device or the vehicle body is arranged on one shell wall of the battery shell of the quick-change battery, the plug comprises an insulating shell and an electric contact part packaged in the insulating shell, the electric contact part is in conductive connection with a battery cell, and the insulating shell and the shell wall where the plug is located are of an integrated structure. According to the quick-change battery, the insulating shell of the plug and the shell wall of the battery shell are arranged into an integrated structure, the plug and the battery shell are connected reliably, the electric contact pieces are packaged in the insulating shell, the sealing effect of the plug is good, the integrated structure of the insulating shell of the plug and the battery shell avoids a connecting gap formed by the detachable connection of the insulating shell of the plug and the battery shell, and the problem of sealing failure is avoided.)

一种快换电池及电池壳体

技术领域

本发明涉及二次电池领域，尤其涉及一种快换电池及电池壳体。

背景技术

随着新能源应用的快速发展，城市内用于代步的电动自行车或者电动汽车所占比重不可忽视。其中，电动自行车按充电方式的不同可分为插电式和换电式，插电式电动自行车充电时需要车主将整车放置在专门的充电区域进行充电，等待充电完毕后方可进行下一次骑行；而换电式电动自行车是将电量不足的整车骑至指定的换电区域，将电量不足的动力电池更换为充电柜内已经充电完毕的电池，因此车主在更换电池后可直接进行下一次骑行，从而省去了充电等待的时间，并且换下的电池在充电柜中由专业设备进行充电和监控，降低了充电过程的安全风险，提高了电池寿命。

对市场现有的电动自行车的电池进行调研发现，电池上安装的用于与电动自行车和充电柜直接插接连接的插头一般通过螺钉或螺栓安装在开设有安装孔位的电池壳体上，然而由于电动自行车在驾驶过程中不可避免的会受到一定的冲击、振动，使用一段时间之后，插头的连接往往会发生松动，经常插拔之后加剧松动，这样就容易造成电池在向电动自行车供电以及电池充电过程中出现导电接触不良的问题；其次，插头在松动之后往往会导致其与电池壳体的连接位置密封失效，容易进入灰尘甚至雨水，降低电池的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快换电池，用以解决现有的快换电池插头连接不可靠，容易导致密封失效的问题。同时，本发明还提供了一种适用于该快换电池的电池壳体，用以解决现有的快换电池插头连接不可靠，容易导致密封失效的问题。

为实现上述目的，本发明快换电池的技术方案是：

一种快换电池，包括电池壳体，电池壳体包括筒状壳体以及设置在筒状壳体两端的顶壁和底壁，所述电池壳体内安装有电芯，所述电池壳体的其中一壳壁上配置有用于与充电装置或车体插接的插头，所述插头包括绝缘壳体以及封装在绝缘壳体中的电接触件，电接触件的内端与电芯导电连接，所述绝缘壳体与插头所在壳壁为一体结构。

本发明的快换电池通过将插头的绝缘壳体与电池壳体的壳壁设置为一体结构，插头与电池壳体之间的连接较为可靠，其次，电接触件是封装在绝缘壳体中的，插头本身密封效果较好，插头的绝缘壳体与电池壳体的一体结构也避免了两者可拆连接所具有的连接缝隙，更不会出现密封失效的问题，因此本发明的快换电池相比现有技术的电池凸显出来较为优异的密封性。

进一步地，所述插头设置在所述底壁上，所述底壁与筒状壳体可拆连接，这样在使用时直接将插头从上向下***电动自行车的电池插槽中，即可实现插头与电动自行车的电插接，而且电池自身的重力也能保证电池与电动自行车的可靠电连接。

在此基础上，为了进一步提高电池与电池插槽插接位置的结构强度，底壁的内侧面还设有加强凸筋。

此外，插头的插接侧端面不高于所在壳壁的外侧面，这样使得电池整体形状规则，便于码放、运输，而且插头不露电池壳体在外侧，也对插头起到了一定的保护作用。

而且，所述顶壁与筒状壳体一体成型或顶壁与筒状壳体为分体结构且固定连接。

优化地，所述插头所在壳壁的形状为非圆形的中心对称图形，插头设置在其所在壳壁的对称中心位置，插头的绝缘壳体内封装的电接触件包括正极、负极以及信号端子，正、负极的其中一个处于插头的中心位置，为中心电极，另一个为旁侧电极且与信号端子一同围在中心电极旁侧，旁侧电极和信号端子共同构成用于与适配插座的两个以上旁侧端子组中的某一旁侧端子组适配插接的旁侧端子组，插头的绝缘壳体上还环绕中心电极配置至少一个有用于容纳插座的其他旁侧端子组的容纳空位，所述容纳空位与插头的旁侧端子组围绕中心电极均布以使得插头和插座可以在至少两个周向位置实现插接。

进一步地，所述容纳空位有一个且与旁侧端子组关于中心电极中心对称，所述插头所在壳壁为长方形，这样可以使电池做成长方体形状，不仅能够实现电池与插座正反两种状态的插接，也使得电池的形状为相对规则的形状，便于携带运输。

优选地，所述绝缘壳体上设有用于供适配插座的筒状插接段***的插接环槽，且在所述插接环槽内形成柱状插接段，插头接触件的外端均沉于柱状插接段内，这样也对中心电极和旁侧端子组对应的各端子起到更好的保护。

进一步地，所述柱状插接段的端面上设有关于所述中心电极中心对称的凹槽，该凹槽可在插头与适配的插座插合时与插座上的凸起凹凸配合，提高插头、插座之间的承压强度，减少插头、插座之间的晃动。

更进一步地，所述柱状插接段上还设有环绕中心电极均布的、用于与适配插座的导向柱导向配合的导向孔，便于实现插头和插座之间的导向。

本发明的电池壳体包括筒状壳体以及设置在筒状壳体两端的顶壁和底壁，所述电池壳体内安装有电芯，所述电池壳体的其中一壳壁上配置有用于与充电装置或车体插接的插头，所述插头包括绝缘壳体以及封装在绝缘壳体中的电接触件，电接触件的内端与电芯导电连接，所述绝缘壳体与插头所在壳壁为一体结构。

本发明的快换电池通过将插头的绝缘壳体与电池壳体的壳壁设置为一体结构，插头与电池壳体之间的连接较为可靠，其次，电接触件是封装在绝缘壳体中的，插头本身密封效果较好，插头的绝缘壳体与电池壳体的一体结构也避免了两者可拆连接所具有的连接缝隙，更不会出现密封失效的问题，因此本发明的快换电池相比现有技术的电池凸显出来较为优异的密封性。

进一步地，所述插头设置在所述底壁上，所述底壁与筒状壳体可拆连接，这样在使用时直接将插头从上向下***电动自行车的电池插槽中，即可实现插头与电动自行车的电插接，而且电池自身的重力也能保证电池与电动自行车的可靠电连接。

在此基础上，为了进一步提高电池与电池插槽插接位置的结构强度，底壁的内侧面环绕插头设有加强凸筋。

此外，插头的插接侧端面不高于所在壳壁的外侧面，这样使得电池整体形状规则，便于码放、运输，而且插头不露电池壳体在外侧，也对插头起到了一定的保护作用。

而且，所述顶壁与筒状壳体一体成型或顶壁与筒状壳体为分体结构且固定连接。

优化地，所述插头所在壳壁的形状为非圆形的中心对称图形，插头设置在其所在壳壁的对称中心位置，插头的绝缘壳体内封装的电接触件包括正极、负极以及信号端子，正、负极的其中一个处于插头的中心位置，为中心电极，另一个为旁侧电极且与信号端子一同围在中心电极旁侧，旁侧电极和信号端子共同构成用于与适配插座的两个以上旁侧端子组中的某一旁侧端子组适配插接的旁侧端子组，插头的绝缘壳体上还环绕中心电极配置至少一个有用于容纳插座的其他旁侧端子组的容纳空位，所述容纳空位与插头的旁侧端子组围绕中心电极均布以使得插头和插座可以在至少两个周向位置实现插接。

进一步地，所述容纳空位有一个且与旁侧端子组关于中心电极中心对称，所述插头所在壳壁为长方形，这样可以使电池做成长方体形状，不仅能够实现电池与插座正反两种状态的插接，也使得电池的形状为相对规则的形状，便于携带运输。

优选地，所述绝缘壳体上设有用于供适配插座的筒状插接段***的插接环槽，且在所述插接环槽内形成柱状插接段，插头接触件的外端均沉于柱状插接段内，这样也对中心电极和旁侧端子组对应的各端子起到更好的保护。

进一步地，所述柱状插接段的端面上设有关于所述中心电极中心对称的凹槽，该凹槽可在插头与适配的插座插合时与插座上的凸起凹凸配合，提高插头、插座之间的承压强度，减少插头、插座之间的晃动。

更进一步地，所述柱状插接段上还设有环绕中心电极均布的、用于与适配插座的导向柱导向配合的导向孔，便于实现插头和插座之间的导向。

附图说明

图1为本发明的快换电池与适配插座未插接时的状态示意图；

图2为显示本发明的快换电池与适配插座插接时插接位置处的剖视图；

图3为与本发明的快换电池适配的插座的结构示意图；

图4为显示本发明的快换电池的底壁以及其上的插头的结构示意图；

图5为图4背侧的结构示意图；

附图标记说明：1-电池壳体；10-插头；101-插头绝缘壳体；102-插头旁侧电极；1020-旁侧电极导线；103-插头中心电极；1030-中心电极导线；104-插头信号端子；1040-信号线；1041-插头信号端子；105-插接环槽；106-导向孔；107-绝缘隔离环槽；108-条形凹槽；11-底壁；110-连接裙边；1100-加强凸筋；9-安装面板；90-插座；92-插座旁侧电极；93-插座中心电极；94-插座信号端子；95-筒状插接段；96-导向柱；97-绝缘隔离凸环；98-凸条。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的快换电池主要用于电动自行车，当然，也不排除可以用于电动汽车。如图1-2所示，本发明的快换电池包括电池壳体1，电池壳体1包括筒状壳体以及设置在筒状壳体两端的顶板和底壁11，其中，顶壁可以与筒状壳体一体设置，也可以分体连接，本实施例中不做具体限定；底壁11包括主壁板以及设置在主壁板边缘的连接裙边110，连接裙边110上设有卡扣结构，用于与筒状壳体卡接连接，当然，可在卡接连接之后进行粘胶密封，或者在卡接连接位置上侧或下侧设置密封圈，在卡接后通过连接裙边与筒状壳体之间的压紧实现密封。本实施例中，底壁11为长方形结构，相应地，筒状壳体的截面为与底壁形状适配的长方形，这样使得电池整体上为长方体结构，形状较为规则，便于码放和运输。

电池壳体1内安装有电芯（图中未显示），电池壳体1的底壁11上还配置有插头10。该插头10主要用于与电动自行车和充电柜上的插座直接插接，实现电池的供电和充电。其中，插头10包括插头绝缘壳体101以及灌胶封装在插头绝缘壳体101中的电接触件，电接触件与电芯导电连接。为了保证插头10与电池壳体1的连接可靠性和密封性，插头绝缘壳体101与底壁11为一体成型结构，显然，这样能够在电动自动车驾驶过程中遇到振动和冲击时，保证了电池使用更加可靠。

而之所以将插头10设置在底壁11上，也使得快换电池在使用时直接从上向下***电动自行车的电池插槽中即可实现插头与电动自行车的电插接，而且电池自身的重力也能保证电池与电动自行车的可靠电连接。

为了更大的提升快换电池在插装时的方便性，本实施例中的快换电池的插头以及与其适配的插座也都有特殊的设计，以下先结合图3对插座的结构进行说明以便对本实施例中的插头结构的描述。

如图3所示，插座90包括插座绝缘壳体，插座绝缘壳体包括筒状基体以及设置在筒状基体外侧的连接方盘，连接方盘上设置有连接孔，用以与电动自行车或者充电柜的安装面板9固定连接。筒状基体超出连接方盘的一段构成用于与插头10相插合的筒状插接段95，插座90的电接触件处于筒状基体内且通过灌胶与插座绝缘壳体连接，插座90的接触件主要包括用于输电的插座正、负极以及用于传输信号的插座信号端子94。

其中，如图3所示，插座正、负极中的正极处于插座的中心位置，称之为插座中心电极93，插座正、负极中的负极处于插座中心电极93的旁侧，称之为插座旁侧电极92，插座信号端子94同样环绕插座中心电极93布置。此处需要特别说明的是，插座负极，即插座旁侧电极92有两个，且以插座中心电极93为中心均布，插座信号端子94有六个，且以插座中心电极为中心均布，如图3可以看出，具体地两个插座旁侧电极92分别对称设置在插座中心电极93两侧，六个插座信号端子94中有三个处于两个插座旁侧电极92连线的一侧，另外三个处于两个插座旁侧电极92连线的另一侧。由于插座90在与插头充电插接时，最少仅需要一个正极、一个负极以及四个信号端子，因此，如上述所述布置方式的插座负极和插座信号端子94就能够与插座正极相配合形成两组可用于与插头导电插接的插座插接端子组。更为详细的，插座插接端子组以插座中心电极93为正极，以其中一个插座旁侧电极92为负极，以位于两个插座旁侧电极92连线一侧的三个插座信号端子94以及位于两个插座旁侧电极92连线的另一侧的三个插座信号端子94中处于中部的那个作为插接时所用的四个插座信号端子94，也就是说，两组插座插接端子组共用了同一个插座中心电极93和两个插座信号端子94，其中，共用的两个插座信号端子94均为位于两个插座旁侧电极92连线一侧的三个插座信号端子94中处于中部的那个。

如上所描述的插座结构设计，为插头实现180°旋转正反插装提供了条件，当然，插头的结构也要做相应的设计。以下将结合插座的结构对插头结构进行描述。为了便于以下描述和说明，将上述插座中同一插接端子组中的插座旁侧电极和插座信号端子定义为插座旁侧端子组（即本实施例中插座包含两个插座旁侧端子组）。

插头10处于长方形底壁的中心位置，插头绝缘壳体101上设有插接环槽105而在插接环槽105中形成柱状插接段，插接环槽105在插头和插座对应插接时供筒状插接段95***。柱状插接段上设有用于安装接触件的安装孔，安装孔内灌胶封装的电接触件包括插头正极、插头负极以及插头信号端子104，插头正极处于插头的中心位置，为插头中心电极103，插头负极为插头旁侧电极102，并与四个插头信号端子104一同围在插头中心电极103的旁侧，插头中心电极103、插头旁侧电极102以及插头信号端子104共同构成插头插接端子组，即插头10仅有一个插头插接端子组。插头旁侧电极102和插头信号端子104共同构成用于与插座的两个插座旁侧端子组中的其中一个插座旁侧端子组对应插接的插头旁侧端子组，插头绝缘壳体上还环绕插头中心电极103配置有用于容纳插座的另一个插座旁侧端子组的至少部分接触件的容纳空位。其中，需要说明的是，由于插座90的两个插座旁侧端子组共用了两个插座信号端子94，因此此处的容纳空位为包含对应一个插座旁侧电极92和两个插座信号端子94的容纳位，如果插座90的两个插座旁侧端子组没有共用插座信号端子94，那么容纳空位则应当包含对应于一个插座旁侧电极92和四个插座信号端子94的容纳位。

换句话说，如图4所示，插头绝缘壳体101的柱状插接段上对应于插座的接触件设置有九个插接位，即一个处于中心的用于设置插头中心电极103的插接位、两个处于插头中心电极103旁侧的用于设置插头旁侧电极102的插接位以及六个处于插头中心电极103旁侧的用于设置插头信号端子104的插接位，但是，这些插接位上仅设置有一个插头正极、一个插头负极以及四个插头信号端子104，且该六个接触件的相对位置与插座的插接端子组中的六个插座接触件的排布位置一致，其余的插接位处并未设置接触件而构成容纳空位。

如此，插头10处于底壁11的中心位置，插头10上设有与适配插座的某一个插座插接端子组对应的插头插接端子组，还具有容纳另一个插座旁侧端子组的至少部分接触件的容纳空位，这样在快换电池旋转180°插接时依然能够实现插头与插座的插接，这样就无需在插接时保持电池处于特定的形位状态，十分方便。

当然，以上的实施例中，仅以插座具有两组插座插接端子组为例进行了说明，如果插座有三组或四组以上插座插接端子组，此时，需要插头上设置更多的容纳空位，以保证在插头插接端子组和某一插座插接端子组对应插接时，插座上的其他接触件不会与插头产生干涉。当然，相应地，电池壳体的形状要发生相应的变化，例如在插座有三组插座插接端子组时，快换电池可以在三个周向角度实现插接，此时将快换电池做成截面为正三角形为好；类似地，插座有四个插座插接端子组时，快换电池可以在四个周向角度实现插接，此时将快换电池做成截面为正方形为好，当然，为了不至于过多的增加成本，插座插接端子组的数量也不宜过多，快换电池也不宜做成圆柱形，此时将不利于电池插接初始角度的确定，不方便快速插接对准。

此外，为了便于导向，插座90上还设有导向柱96，导向柱96的数量与插座旁侧电极92的数量相等且围绕插座中心电极93均布，相应地，插头10上与导向柱96对应设有与导向柱96导向配合的导向孔106，导向孔106围绕插头中心电极103均布。在快换电池变换角度插接时，插座上的导向柱也能刚好***插头的导向孔中。

本实施例中的插头接触件为与插针式的插座接触件适配的插孔接触件，插头中心电极103和插头旁侧端子组的各接触件的外端均沉于柱状插接段内，这样也对插头中心电极103和旁侧端子组对应的各接触件起到更好的保护。此外，为了保证正、负极之间的绝缘隔离，插座上在插座中心电极93的外侧环设有绝缘隔离凸环97，相应地，插头绝缘壳体101上在插头中心电极103的外侧设有绝缘隔离环槽107，在插头、插座插接时，绝缘隔离凸环97***绝缘隔离环槽107中。柱状插接段上还设有关于插头中心电极103中心对称的条形凹槽108，插座绝缘壳体上对应设有凸条98，在插头、插座插接时，条形凹槽108与凸条98凹凸配合，提高插头、插座之间的承压强度，减少插头、插座之间的晃动。

图5示出了快换电池底壁内侧的结构示意图，插头中心电极103上连接有中心电极导线1030，用于与电芯正极连接，插头旁侧电极102上连接有旁侧电极导线1020，用于与电芯负极连接，插头信号端子104上连接有信号线1040，且信号线1040的端部连接有插头信号端子1041，通过插头信号端子1041与电芯连接，获取电芯的状态信号。

以上结合适配插座说明了本发明的快换电池的一种实施例，当然，本发明的快换电池并不仅限于上述实施例。例如在其他实施方式中，插头可以设置在筒状壳体的侧壁上，实现水平方向上的插接；插头的插接侧端面也可以凸出于所在壳壁的外侧面，此时插头比较容易被碰撞。上述多种实施例中，插头和插座中处于中心位置的均为正极，在其他实施方式中，处于中心位置的可以为负极，此时，正极替换设置在上述实施例中负极所在位置，且数量与负极数量相同；或者在其他实施方式中，插头的绝缘壳体可以具有筒状插接段，插座的绝缘壳体可以设置柱状插接段，插座接触件内沉于柱状插接段内，插头接触件悬伸与筒状插接段内；插座接触件也可以为插孔接触件，相应地，插头接触件也可以为插针接触件。

本发明的电池壳体的具体实施方式：电池壳体的具体结构与上述快换电池的实施方式中的电池壳体的结构相同，此处不再详细描述。