一种充电支架及换电站

技术领域

本发明涉及电池包充电技术领域，尤其涉及一种充电支架及换电站。

背景技术

随着人们对环境的越来越重视，电池作为清洁能源受到了广泛的应用。由于有的电子产品自带电池容量不够，或者根据所需电能大小，需要容量更大的电池包，以满足可反复充电的需求。

现有利用充电仓或充电架对电池包进行充电，对于尺寸较大的电池包而言，难以实现电池包和充电架之间准确定位，使得电池包和充电架之间在电连接接口处出现较大的位置偏差，导致两者电性连接不良甚至失败，充电效果不好，可靠性较低，难以满足用户多元化的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充电支架及换电站，定位效果好，充电效果佳。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种充电支架，用于电池包的充电，所述充电支架包括：

固定座；

支撑架，设置于固定座上，支撑架为框架结构，用于承载所述电池包；

第一定位柱，所述第一定位柱包括支撑部和尖端部，所述支撑部设置于所述支撑架上，所述尖端部设置于所述支撑部的顶部；在所述电池包的底部分别设置有第一定位导套，所述尖端部被配置为穿设于所述第一定位导套并与其滑动配合，用于所述电池包的粗定位，所述支撑部被配置为穿设于所述第一定位导套并与其滑动配合，用于所述电池包的精对位；

电连接机构，设置于所述支撑架上，使所述电池包电性连接于所述电连接机构。

作为优选，所述支撑部的外径大于所述尖端部的外径。

作为优选，所述尖端部为柱形结构，或所述尖端部的外径向远离所述支撑部的方向逐渐减少。

作为优选，所述支撑部为柱形结构，或所述支撑部的外径向靠近所述尖端部的方向逐渐减少。

作为优选，所述支撑部为柱形结构，所述尖端部的外径向远离所述支撑部的方向逐渐减少。

作为优选，在所述支撑部上开设有减重缺口。

作为优选，在所述电连接机构上设置有限位件，所述限位件的顶面用于所述电池包的限位。

作为优选，所述限位件被配置为穿设于所述电连接机构并能够调节与所述电池包之间的距离。

作为优选，还包括缓冲垫，所述缓冲垫的一侧设置于所述支撑架的顶面上，另一侧能够抵接于所述电池包的底部。

作为优选，还包括位置传感器，所述位置传感器设置于所述支撑架上，用于检测所述电池包的位置。

为达上述目的，本发明还提供了一种换电站，包括充电机和上述的充电支架，所述充电机电连接于所述充电支架的电连接机构。

本发明的有益效果：

本发明提供的充电支架，尖端部与第一定位导套的内壁之间具有较大的间隙，使得尖端部在第一定位导套内的活动范围较大，便于尖端部能够先穿过第一定位导套。通过设置尖端部，用于电池包的粗定位，实现了初始预定位的作用。如果只存在尖端部，虽然能够保证尖端部能够快速滑进第一定位导套内，但是两者之间的间隙较大，导致定位效果不好，因此通过尖端部和支撑部直接相连，便于尖端部和支撑部之间的过渡，支撑部和第一定位导套的内壁能够相互配合，第一定位导套起到了对支撑部导向作用的同时，用于电池包的精对位，保证支撑部和第一定位导套的定位。采用粗对位和精对位组合的方式，实现电池包的双重定位效果，定位准确性好，保证电池包和电连接机构之间的电性连接可靠性好，充电稳定性佳。

本发明提供的一种换电站，包括充电机和上述的充电支架，充电机电连接于充电支架的电连接机构，以为充电支架提供电能，从而保证电池包的充电效果。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的充电支架的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的充电支架所需充电的电池包结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的充电支架中第一定位柱的结构示意图；

图4是本发明实施例二提供的充电支架中第一定位柱的截面示意图；

图5是本发明实施例三提供的充电支架中第一定位柱的截面示意图；

图6是本发明实施例四提供的充电支架和电池包的配合示意图；

图7是本发明实施例四提供的充电支架的结构示意图；

图8是本发明实施例四提供的充电支架中第一定位柱或第二定位柱的结构示意图。

图中：

100、电池包；101、第一定位导套；102、第二定位导套；

1、支撑架；2、电连接机构；3、第一定位柱；4、第二定位柱；5、限位件；6、缓冲垫；7、位置传感器；

31、支撑部；32、尖端部；33、连接部；34、固定部；35、减重缺口。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

本实施例提供了一种充电支架，如图1-图2所示，用于电池包100的充电。该充电支架包括固定座、支撑架1、电连接机构2，在固定座上设置有支撑架1。固定座具体包括四个立柱，四个立柱作为支脚共同承载支撑架1，实现对支撑架1的支撑。支撑架1为框架结构，质量较轻，支撑架1用于承载电池包100，以保证电池包100在充电过程中具有良好的支撑强度。需要说明的是，现有电池包一般为若干电池单体电连接在一起，并形成一个整体电池组，与实施例所提供的电池包100和现有电池包的结构完全不同。本实施例的电池包100在其的底部对应设置有电连接器，在支撑架1上设置有电连接机构2，电连接机构2具体为连接器，电池包100的电连接器和充电支架的连接器相互配合并插接，进而完成电池包100的充电过程。

当电池包100的尺寸和体积较大，操作人员需要利用吊装设备将电池包100吊装至支撑架1的上方，但是电池包100的电连接器和电连接机构2之间容易出现较大的位置偏差，导致电性接触不良，影响充电效果。

为了解决这个问题，如图1-图2所示，该充电支架还包括第一定位柱3，在支撑架1上设置有第一定位柱3，支撑架1起到了承载的作用。第一定位柱3的延伸方向为竖直方向，以保证该延伸方向和吊装方向相同。在电池包100的底部分别设置有第一定位导套101，第一定位柱3对应于第一定位导套101。

如图3所示，第一定位柱3包括支撑部31和尖端部32，支撑部31设置于支撑架1上，尖端部32设置于支撑部31的顶部，支撑部31用于承载尖端部32，尖端部32和支撑部31分别依次穿过第一定位导套101。尖端部32被配置为穿设于第一定位导套101并与其滑动配合，用于电池包100的粗定位，支撑部31被配置为穿设于第一定位导套101并与其滑动配合，用于电池包100的精对位，使电池包100能够电性连接于电连接机构2。

本实施例提供的充电支架，尖端部32与第一定位导套101的内壁之间具有较大的间隙，使得尖端部32在第一定位导套101内的活动范围较大，便于尖端部32能够先穿过第一定位导套101。通过设置尖端部32，用于电池包100的粗定位，实现了初始预定位的作用。如果只存在尖端部32，虽然能够保证尖端部32能够快速滑进第一定位导套101内，但是两者之间的间隙较大，导致定位效果不好，因此通过尖端部32和支撑部31直接相连，便于尖端部32和支撑部31之间的过渡，支撑部31和第一定位导套101的内壁能够相互配合，第一定位导套101起到了对支撑部31导向作用的同时，用于电池包100的精对位，保证支撑部31和第一定位导套101的定位。即只需要利用一个第一定位柱3，就能同时实现粗对位和精对位组合定位的方式，实现电池包100的双重定位效果，定位准确性好，保证电池包100和电连接机构2之间的电性连接可靠性好，充电稳定性佳。

可以理解的是，虽然可以利用第一定位柱3一个柱子就能实现定位，但是为了进一步保证定位效果，优选地，第一定位柱3的数量可以为多个，多个第一定位柱3的上端保持在用一个水平面上，使得多个第一定位柱3能够同时一一对应插入第一定位导套101内，一致性好。

进一步地，如图3所示，支撑部31的外径大于尖端部32的外径，尺寸较大的支撑部31相当于底座，支撑部31的支撑强度好，尺寸较小的尖端部32相当于插入针。在第一定位柱3和第一定位导套101接触后，通过设置尖端部32的外径向远离支撑部31的方向逐渐减少，能够引导第一定位导套101向靠近支撑部31的方向移动，采用逐渐过渡的方式，保证导向的平顺性和方便性。

本实施例优选，支撑部31为柱形结构，尖端部32的外径向远离支撑部31的方向逐渐减少，使得整个第一定位柱3的外形类似为子弹头结构，在保证支撑效果的同时，还能便于第一定位柱3导入至第一定位导套101的内部。

优选地，在支撑部31上设置有减重缺口35，减重缺口35起到了对第一定位柱3减轻重量的作用，以满足轻量化的需求。减重缺口35可以只设置在支撑部31上，还可以从尖端部32的外壁向靠近支撑部31延伸并贯穿支撑部31，相当于延长了减重缺口35在竖直方向的高度，进一步提高了减重的程度。

需要特别说明的是，在具体加工时，采用在支撑部31或尖端部32的外壁位置处并沿其的轴向方向进行切除，以形成减重缺口35，工艺简单，使用方便。同时，即便切除一部分，剩余部分的支撑部31因保留外形弧度，并不影响与第一定位导套101之间的定位和导向效果。换而言之，减重缺口35的设置的原则为不能影响与其相对应的定位柱的定位功能。

在利用第一定位柱3完成定位导向之后，如果电池包100的电连接器和电连接机构2之间距离过小，会造成损伤，为了解决这个问题，如图1所示，在电连接机构2上设置有限位件5，限位件5的顶面用于电池包100的限位。限位件5的顶面凸出于电连接机构2的表面，电池包100在吊装下落时，会先接触限位件5，限位件5起到了阻隔的作用，其主要目的有两个，第一，避免电池包100的电连接器和电连接机构2之间出现刚性冲击，延长使用寿命；第二，防止因电池包100的电连接器因插拔力过大，导致电连接机构2未连接到位的情况，进而保证电池包100和充电支架之间电性连接的可靠性。

进一步地，限位件5被配置为穿设于电连接机构2并能够调节与电池包100之间的距离。相比于现有限位件为固定结构，该限位件5为活动结构，限位件5穿设电连接机构2并能够调节伸出电连接机构2顶面的高度，从而适应不同尺寸类型的电池包100，通用性较强。限位件5具体为螺栓，通过旋拧和放松的方式，实现螺帽的高度调节，调节过程简单，使用方便。

进一步地，如图1所示，该充电支架还包括缓冲垫6，缓冲垫6可以采用橡胶等缓冲材料制成，缓冲垫6的一侧设置于支撑架1的顶面上，另一侧能够抵接于电池包100的底部。通过在支撑架1的顶面上设置有缓冲垫6，使支撑架1与电池包100柔性接触，避免电池包100和支撑架1出现硬性碰撞的情况，以减少各个部件的损伤。

可以理解的是，缓冲垫6的数量可以为多个，本实施例优选缓冲垫6的数量为六个，形成两行三列遍布在支撑架1的顶面上，以对电池包100底部大范围进行保护和缓冲。

进一步地，如图1所示，该充电支架还包括位置传感器7，位置传感器7设置于支撑架1上，用于检测电池包100的位置。位置传感器7能够对电池包100进行到位检测，检测到位后再进行充电，进一步保证电池包100充电位置的准确性，以提高充电的有效性和准确性。

本实施例还提供了一种换电站，包括充电机和上述的充电支架，充电机电连接于充电支架的电连接机构2，以为充电支架提供电能，从而保证电池包100的充电效果。

实施例二

本实施例和实施例一相比，区别仅在于第一定位柱3的具体结构，其相同部分故不再赘述。如图4所示，本实施例提供的第一定位柱3中支撑部31不再是柱形结构，支撑部31的外径向靠近尖端部32的方向逐渐减少，增加了过渡范围。尖端部32不再是锥形结构，尖端部32为柱形结构。相当于将实施例一的柱形和锥形正好相反，采用这种方式，使得支撑部31能够更好的向尖端部32进行过渡，保证第一定位柱3和第一定位导套之间能够进行顺滑导入，顺滑性好。

实施例三

本实施例和实施例二相比，区别仅在于第一定位柱3的具体结构，其相同部分故不再赘述。如图5所示，本实施例提供的第一定位柱3中支撑部31的外径向靠近尖端部32的方向逐渐减少，且尖端部32的外径向远离支撑部31的方向逐渐减少。可选的，尖端部32和支撑部31可以一体成型，以形成圆锥结构。本实施例和实施例二相比，避免支撑部31和尖端部32之间因有台阶而影响导入效果，使得从支撑部31的底部能够直接平顺过渡至尖端部32的顶部。

实施例四

与实施例一相比，本实施例提供的充电支架区别仅在于，定位柱的数量和设置方式不同。如图6-图7所示，本实施例提供的充电支架还包括第二定位柱4，在支撑架1上分别设置有第一定位柱3和第二定位柱4，支撑架1起到了承载两个定位柱的作用。第一定位柱3和第二定位柱4的延伸方向均为竖直方向，以保证该延伸方向和吊装方向相同。在电池包100的底部分别设置有第一定位导套101和第二定位导套102，第一定位柱3对应于第一定位导套101，第二定位柱4对应于第二定位导套102，第一定位柱3和第二定位柱4平行间隔设置，以为第一定位导套101和第二定位导套102提供容纳空间，避免第一定位导套101和第二定位导套102出现干涉的情况。

第二定位柱4凸出于支撑架1顶面的距离小于第一定位柱3凸出于支撑架1顶面的距离，第一定位柱3被配置为穿设于第一定位导套101并与其滑动配合，用于电池包100的粗定位，第二定位柱4被配置为穿设于第二定位导套102并与其滑动配合，用于电池包100的精对位，使电池包100能够电性连接于电连接机构2。

本实施例提供的充电支架，通过第二定位柱4凸出于支撑架1顶面的距离小于第一定位柱3凸出于支撑架1顶面的距离，当电池包100向靠近支撑架1的方向吊装时，电池包100和第一定位柱3顶部之间的距离较近，电池包100和第二定位柱4顶部之间的距离较远，即电池包100先接触第一定位柱3，第一定位柱3穿设于第一定位导套101并与其滑动配合，起到了导向配合的作用，以实现在初始状态下的粗定位。随着电池包100的下移，电池包100和第二定位柱4相接触，第二定位柱4穿设于第二定位导套102并与其滑动配合，起到了导向配合的作用，以实现电池包100的精定位。采用粗对位和精对位组合的方式，实现电池包100的双重定位效果，定位准确性好，保证电池包100和电连接机构2之间的电性连接可靠性好，充电稳定性佳。

其中，如图7所示，第二定位柱4的数量为多个，多个第二定位柱4环设于电连接机构2的周围并一一对应穿设于多个第二定位导套102，以保证电连接机构2周围的定位精度。本实施例优选第二定位柱4的数量为四个，四个第二定位柱4分别设置于电连接机构2的四角处，四个第二定位柱4一一对应穿设于四个第二定位导套102，使电连接机构2和电池包100进行精准对位。

第一定位柱3的数量为多个，多个第一定位柱3环设于多个第二定位柱4的周围并一一对应穿设于多个第一定位导套101，以保证支撑架1除设置有电连接机构2之外其他部位的定位效果。本实施例优选第一定位柱3的数量为六个，其中两个第一定位柱3分别设置于支撑架1沿长度方向的两侧，另外四个第一定位柱3对应于电连接机构2的四角并环设于四个第二定位柱4的周围，使电连接机构2的外圈为第一定位柱3，内圈为第二定位柱4，利用双圈的定位柱组合，进一步提高了定位效果。

如果各个定位柱的外径和与其相对应的定位导套的内径相差不大，虽然最终可以实现定位柱能够穿过与其相对应的定位导套，但是在穿设过程中必须严格保证两者的中心正对，这给吊装过程增加了很大的难度，导致对位时间较长，影响生产效率。

为此，本实施例提供的第一定位柱3和第二定位柱4的外形和结构类似，如图8所示，第一定位柱3和第二定位柱4均包括支撑部31和尖端部32。

其中，D1为第一定位导套101的内径，D2为第二定位导套102的内径，d1为第一定位柱3的支撑部31外径，d2为第二定位柱4的支撑部31外径，d3为第一定位柱3的尖端部32外径，d4为第二定位柱4的尖端部32外径。满足D1＞D2≥d2，D1≥d1＞d2，d1＞d3＞d4，d2＞d4。

第一定位导套101的内径D1大于第二定位导套102的内径D2，第一定位导套101提供的活动空间大于第二定位导套102提供的活动空间，使得第一定位柱3找准第一定位导套101的时间小于第二定位柱4找准第二定位导套102的时间，便于完成初始的粗定位。

可以理解的是，第一定位导套101的内径D1大于第二定位导套102的内径D2，第一定位导套101对应于第一定位柱3，第二定位导套102对应于第二定位柱4，为了保证定位柱和与其相对应的定位导套相适配，则第一定位柱3和第二定位柱4彼此相对应的部分一一对应大于第二定位柱4的相关部分，即第一定位柱3的支撑部31外径d1大于第二定位柱4的支撑部31外径d2，第一定位柱3的尖端部32外径d3大于第二定位柱4的尖端部32外径d4。

进一步地，支撑部31的外径向远离支撑架1的方向逐渐减少，尖端部32的外径向远离支撑部31的方向逐渐减少，使得整个定位柱的外形类似为锥形结构。换而言之，第一定位柱3的支撑部31外径d1大于第一定位柱3的尖端部32外径d3，第二定位柱4的支撑部31外径d2大于第二定位柱4的尖端部32外径d4。

在定位柱和与其相对应的定位导套接触后，通过设置尖端部32的外径向远离支撑部31的方向逐渐减少，能够引导定位导套向靠近支撑部31的方向移动，采用逐渐过渡的方式，保证导向的平顺性和方便性。在完成尖端部32组成的一级导向之后，通过支撑部31的外径向远离支撑架1的方向逐渐减少，能够引导定位导套向靠近支撑架1的方向移动，采用逐渐过渡的方式，保证导向的平顺性和方便性，以完成定位导套的二级导向过程。

可以理解的是，支撑部31和尖端部32之间可以直接连接，两者形成一个圆锥结构。为了保证定位柱在相同高度的前提下，能够进一步提高导向和定位效果，在支撑部31和尖端部32之间设置有连接部33，连接部33为柱形结构，连接部33在起到了中间连接作用的同时，还起到了尖端部32和支撑部31之间过渡的作用，便于定位导套在该位置处进行位置调整。可选地，在支撑部31的底部设置有固定部34，即固定部34设置于支撑部31和支撑架1之间，固定部34为柱形结构，固定部34在起到了中间连接作用的同时，还起到了支撑部31和支撑架1之间过渡的作用。固定部34的外径和支撑部31的最大外径相同，相当于延长了定位导套和定位柱两者间隙最小时相互作用的时间，提高定位的准确性。

由于第一定位导套101的内径大于第二定位导套102的内径，则第二定位导套102的中心和电池包100边缘之间的距离小于第一定位导套101的中心和电池包100边缘之间的距离，此时需要第二定位柱4的中心相对于第一定位柱3的中心进行外移，利用减重缺口35为平面结构作为安装平面，在便于柱形或锥形结构安装的同时，还起到了避让的作用，以达到第二定位柱4的中心相对于第一定位柱3的中心进行外移的目的。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。