CN109830840B - 插拔机构、电池架和充换电站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及充换电技术领域，具体涉及一种插拔机构、电池架和充换电站。本发明旨在解决现有的插拔机构存在的结构复杂的问题。为此目的，本发明的插拔机构包括底板和顶板，底板位于顶板下方并且能够在外力的作用下相对于顶板升降，底板上固定连接有充电插头和对接部，顶板上对应地固定连接有锁止部，对接部设置成当底板在外力的作用下从插接位置上升至设定高度时伸入并卡止于锁止部，以便在外力消除后底板能够下降并悬停于卡止位置；当底板在外力的作用下从卡止位置再次上升至设定高度时解除与锁止部的卡止，以便在外力消除后底板能够下降至插接位置。本发明的插拔机构能够简化插拔机构的结构设置，实现充电插头的无动力升降。

Description

插拔机构、电池架和充换电站

技术领域

本发明涉及充换电技术领域，具体涉及一种插拔机构、电池架和充换电站。

背景技术

随着新能源汽车的普及，如何为能量不足的汽车提供快速有效地能量补给成为车主和各大厂商非常关注的问题。以电动汽车为例，当前主流的电能补给方案包括充电方案和电池更换方案。相比于充电方案，电池更换方案由于可以在很短的时间完成动力电池的更换，并且对动力电池的使用寿命没有明显的影响，因此是电能补给的主要发展方向之一。通常，被更换下来的亏电电池会被放置于电池架上进行充电，电池架上设置有与动力电池相匹配的充电插头，充电时将充电插头与动力电池上的充电接口插接即可进行充电。

为了实现自动化充电，现有的充电插头通常都配置有自动插拔机构，自动插拔机构利用驱动电机和传动部件驱动插头往复运动，从而实现充电插头与充电接口的插接和分离。虽然这种设置方式实现了自动化充电，但是由于自动插拔机构需要引入额外的驱动系统和控制系统，因此其大大增加了插拔机构的结构复杂度和电池架占地面积，导致电池架的制造成本过高，影响电池更换方案的推广。

相应地，本领域需要一种新的插拔机构来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有的插拔机构存在的结构复杂的问题，本发明提供了一种插拔机构，所述插拔机构包括底板和顶板，所述底板位于所述顶板的下方并且能够在外力的作用下相对于所述顶板升降，所述底板上固定连接有充电插头和对接部，所述顶板上对应地固定连接有锁止部，所述对接部设置成：当所述底板在外力的作用下从插接位置上升至设定高度时伸入并卡止于所述锁止部，以便在外力消除后所述底板能够下降并悬停于卡止位置；当所述底板在外力的作用下从所述卡止位置再次上升至所述设定高度时解除与所述锁止部的卡止，以便在外力消除后所述底板能够下降至所述插接位置。

在上述插拔机构的优选技术方案中，所述对接部包括主轴、顶升轮和旋转轮，所述锁止部包括筒状主体，所述主轴的底端与所述底板固定连接，所述顶升轮套设于所述主轴，所述旋转轮套设于所述主轴的顶端与所述顶升轮之间，所述筒状主体固定连接于所述顶板，所述顶升轮至少部分位于所述筒状主体内并且与所述主轴无相对运动，所述顶升轮的顶面沿周向设置有多个第一对接结构，所述旋转轮的外侧面沿周向设置有多个第二对接结构，所述筒状主体的内壁上设置有多个第三对接结构，所述第二对接结构设置成能够与所述第一对接结构相抵接，并且在与所述第一对接结构抵接时相对于所述第一对接结构旋转下滑，以及设置成能够与所述第三对接结构相抵接，并且在与所述第三对接结构抵接时相对于所述第三对接结构旋转下滑。

在上述插拔机构的优选技术方案中，所述第一对接结构为上齿柱，所述上齿柱的顶面具有第一斜面，所述第二对接结构为外齿柱，所述外齿柱的底面具有与所述第一斜面朝向相反的第二斜面，所述第二斜面的内侧部分能够与所述第一斜面相抵接，所述第三对接结构为内齿柱，每两个相邻的内齿柱之间形成允许所述外齿柱滑动的滑槽，所述内齿柱的顶面具有与所述第一斜面朝向相同的第三斜面和第四斜面，所述第三斜面和所述第四斜面之间形成卡止位，所述第二斜面的外侧部分能够与所述第三斜面或所述第四斜面相抵接。

在上述插拔机构的优选技术方案中，一部分所述上齿柱在周向上对应于所述滑槽与所述第三斜面之间设置，另一部分所述上齿柱在周向上对应所述第三斜面与所述第四斜面之间设置。

在上述插拔机构的优选技术方案中，所述顶升轮的外侧面设置有导向块，所述导向块嵌设于所述滑槽。

在上述插拔机构的优选技术方案中，所述主轴上设置有限位帽，所述限位帽固定连接于所述主轴的顶端。

在上述插拔机构的优选技术方案中，所述主轴上设置有卡环，所述卡环固定套设于所述主轴并与所述顶升轮的底面相抵接。

在上述插拔机构的优选技术方案中，所述旋转轮与所述主轴之间设置有轴套。

在上述插拔机构的优选技术方案中，所述对接部还包括连接块，所述连接块与所述底板固定连接，所述主轴的底端与所述连接块可拆卸链接。

在上述插拔机构的优选技术方案中，所述顶板上还设置有悬臂板，所述悬臂板上设置有限位盖和弹性件，所述限位盖能够相对于所述悬臂板上下滑动，所述弹性件设置于所述限位盖与所述悬臂板之间，所述限位盖设置成当所述底板上升至所述设定高度时与所述旋转轮的顶面相抵接并相对于所述悬臂板向上滑动。

在上述插拔机构的优选技术方案中，所述限位盖包括柱体、盖体和限位板，所述盖体与所述柱体的下端固定连接，所述悬臂板上开设有允许所述柱体穿过的通孔，所述柱体的上端穿过所述通孔后与所述限位板固定连接。

在上述插拔机构的优选技术方案中，所述弹性件为压缩弹簧，所述压缩弹簧套设于所述柱体。

在上述插拔机构的优选技术方案中，所述对接部还包括压环和轴承，所述压环的顶面能够与所述限位帽相抵接，所述轴承的两端分别能够与所述压环的底面和所述旋转轮的顶面相抵接。

在上述插拔机构的优选技术方案中，所述顶板上还固定连接有第一安装侧板，所述悬臂板与所述第一安装侧板固定连接。

在上述插拔机构的优选技术方案中，所述插拔机构还包括固定侧板，所述固定侧板能够固定于待安装位置，所述顶板固定连接于所述固定侧板，所述固定侧板上设置有第一滑动构件，所述底板上对应地设置有第二滑动构件，所述第二滑动构件能够与所述第一滑动构件配合连接并相对于所述第一滑动构件上下滑动。

在上述插拔机构的优选技术方案中，所述底板上还固定连接有第二安装侧板，所述第二安装侧板与所述固定侧板固定连接，所述第二滑动构件与所述第二安装侧板固定连接。

在上述插拔机构的优选技术方案中，所述第一滑动构件为滑轨，所述第二滑动构件为滑块。

在上述插拔机构的优选技术方案中，所述固定侧板上还设置有第一限位构件，所述第一限位构件用于限制所述底板的上升高度。

在上述插拔机构的优选技术方案中，所述第一限位构件包括L型杆和限位螺栓，所述L型杆的竖直部分固定安装于所述固定侧板，所述限位螺栓螺接于所述L型杆的水平部分，所述第二安装侧板的上边缘能够与所述限位螺栓相抵接。

在上述插拔机构的优选技术方案中，所述固定侧板上还设置有第二限位构件，所述第二限位构件用于限制所述底板的下降高度。

在上述插拔机构的优选技术方案中，所述第二限位构件包括L型杆和设置于所述L型杆上的限位螺栓，所述L型杆的竖直部分固定安装于所述固定侧板，所述限位螺栓螺接于所述L型杆的水平部分，所述第二安装侧板的下边缘能够与所述限位螺栓相抵接。

在上述插拔机构的优选技术方案中，所述底板上还设置有冷却插头。

本发明还提供了一种电池架，所述电池架包括上述优选技术方案中任一项所述的插拔机构。

本发明还提供了一种充换电站，所述充换电站包括上述优选技术方案中的电池架。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，插拔机构包括底板和顶板，底板位于顶板的下方并且能够在外力的作用下相对于顶板升降，底板上固定连接有充电插头和对接部，顶板上对应地固定连接有锁止部，其中对接部设置成：当底板在外力的作用下从插接位置上升至设定高度时伸入并卡止于锁止部，以便在外力消除后底板能够下降并悬停于卡止位置；当底板在外力的作用下从卡止位置再次上升至设定高度时解除与锁止部的卡止，以便在外力消除后底板能够下降至插接位置。

通过上述设置方式，本发明的插拔机构能够在无动力驱动的情况下实现充电插头的上升和下降，从而简化插拔机构的结构设置，降低插拔机构和电池架的制造成本。具体而言，插拔机构的底板初始处于卡止位置，当需要为动力电池充电时，首先举升装置(如堆垛机等)将亏电的动力电池举升并放置于电池架的指定充电位中，在放置过程中，举升装置输送动力电池到达充电位，然后带动动力电池上升，上升过程中动力电池上的充电接口与底板上的充电插头对接并带动底板一同上升，当底板上升至设定高度时，对接部解除与锁止部之间的卡止；而后举升装置带动动力电池下降并将其放置于充电位上，在动力电池下降过程中，底板和充电插头也随之一同下降而到达插接位置。当充电结束后，举升装置举升满电的动力电池，动力电池带动底板和充电插头一同上升，当底板再次上升至设定高度时，对接部卡止于锁止部；而后举升装置带动动力电池下降并移出充电位，底板和充电插头则保持在卡止位置。可以看出，通过利用动力电池在进入或退出充电位的过程中带动底板两次上升至设定高度，可以使对接部完成与锁止部解除卡止或卡止的动作，从而在无动力驱动的情况下实现充电插头的插拔，大大简化插拔机构的结构设置，提高插拔机构的稳定性和使用寿命，降低插拔机构的故障率。

进一步地，对接部包括主轴、顶升轮和旋转轮，锁止部包括筒状主体，主轴的底端与底板固定连接，顶升轮套设于主轴，旋转轮套设于主轴的顶端与顶升轮之间，筒状主体固定连接于顶板，顶升轮至少部分位于筒状主体内并且与主轴无相对运动，顶升轮的顶面沿周向设置多个第一对接结构，旋转轮的外侧面沿周向设置多个第二对接结构，筒状主体的内壁上设置多个第三对接结构，第二对接结构设置成能够与第一对接结构相抵接，并且在与第一对接结构抵接时相对于第一对接结构旋转下滑，第二对接结构还设置成能够与第三对接结构相抵接，并且在与第三对接结构抵接时相对于第三对接结构旋转下滑。可以看出，本发明利用了“按压笔”的原理，实现了充电插头的无动力插拔，即通过外力先后两次抬升底板至设定高度实现底板在卡止位置和插接位置之间的转换。这种设置方式使得本发明的插拔机构不仅构思巧妙，而且还具有体积小、集成度高、稳定性好等诸多优点。

方案1、一种插拔机构，其特征在于，所述插拔机构包括底板和顶板，所述底板位于所述顶板的下方并且能够在外力的作用下相对于所述顶板升降，所述底板上固定连接有充电插头和对接部，所述顶板上对应地固定连接有锁止部，

所述对接部设置成：

当所述底板在外力的作用下从插接位置上升至设定高度时伸入并卡止于所述锁止部，以便在外力消除后所述底板能够下降并悬停于卡止位置；

当所述底板在外力的作用下从所述卡止位置再次上升至所述设定高度时解除与所述锁止部的卡止，以便在外力消除后所述底板能够下降至所述插接位置。

方案2、根据方案1所述的插拔机构，其特征在于，所述对接部包括主轴、顶升轮和旋转轮，所述锁止部包括筒状主体，所述主轴的底端与所述底板固定连接，所述顶升轮套设于所述主轴，所述旋转轮套设于所述主轴的顶端与所述顶升轮之间，所述筒状主体固定连接于所述顶板，所述顶升轮至少部分位于所述筒状主体内并且与所述主轴无相对运动，

所述顶升轮的顶面沿周向设置有多个第一对接结构，所述旋转轮的外侧面沿周向设置有多个第二对接结构，所述筒状主体的内壁上设置有多个第三对接结构，所述第二对接结构设置成能够与所述第一对接结构相抵接，并且在与所述第一对接结构抵接时相对于所述第一对接结构旋转下滑，以及设置成能够与所述第三对接结构相抵接，并且在与所述第三对接结构抵接时相对于所述第三对接结构旋转下滑。

方案3、根据方案2所述的插拔机构，其特征在于，所述第一对接结构为上齿柱，所述上齿柱的顶面具有第一斜面，所述第二对接结构为外齿柱，所述外齿柱的底面具有与所述第一斜面朝向相反的第二斜面，所述第二斜面的内侧部分能够与所述第一斜面相抵接，所述第三对接结构为内齿柱，每两个相邻的内齿柱之间形成允许所述外齿柱滑动的滑槽，所述内齿柱的顶面具有与所述第一斜面朝向相同的第三斜面和第四斜面，所述第三斜面和所述第四斜面之间形成卡止位，所述第二斜面的外侧部分能够与所述第三斜面或所述第四斜面相抵接。

方案4、根据方案3所述的插拔机构，其特征在于，一部分所述上齿柱在周向上对应于所述滑槽与所述第三斜面之间设置，另一部分所述上齿柱在周向上对应所述第三斜面与所述第四斜面之间设置。

方案5、根据方案3所述的插拔机构，其特征在于，所述顶升轮的外侧面设置有导向块，所述导向块嵌设于所述滑槽。

方案6、根据方案2所述的插拔机构，其特征在于，所述主轴上设置有限位帽，所述限位帽固定连接于所述主轴的顶端。

方案7、根据方案2所述的插拔机构，其特征在于，所述主轴上设置有卡环，所述卡环固定套设于所述主轴并与所述顶升轮的底面相抵接。

方案8、根据方案2所述的插拔机构，其特征在于，所述旋转轮与所述主轴之间设置有轴套。

方案9、根据方案2所述的插拔机构，其特征在于，所述对接部还包括连接块，所述连接块与所述底板固定连接，所述主轴的底端与所述连接块可拆卸链接。

方案10、根据方案6所述的插拔机构，其特征在于，所述顶板上还设置有悬臂板，所述悬臂板上设置有限位盖和弹性件，所述限位盖能够相对于所述悬臂板上下滑动，所述弹性件设置于所述限位盖与所述悬臂板之间，所述限位盖设置成当所述底板上升至所述设定高度时与所述旋转轮的顶面相抵接并相对于所述悬臂板向上滑动。

方案11、根据方案10所述的插拔机构，其特征在于，所述限位盖包括柱体、盖体和限位板，所述盖体与所述柱体的下端固定连接，所述悬臂板上开设有允许所述柱体穿过的通孔，所述柱体的上端穿过所述通孔后与所述限位板固定连接。

方案12、根据方案11所述的插拔机构，其特征在于，所述弹性件为压缩弹簧，所述压缩弹簧套设于所述柱体。

方案13、根据方案10所述的插拔机构，其特征在于，所述对接部还包括压环和轴承，所述压环的顶面能够与所述限位帽相抵接，所述轴承的两端分别能够与所述压环的底面和所述旋转轮的顶面相抵接。

方案14、根据方案10所述的插拔机构，其特征在于，所述顶板上还固定连接有第一安装侧板，所述悬臂板与所述第一安装侧板固定连接。

方案15、根据方案1所述的插拔机构，其特征在于，所述插拔机构还包括固定侧板，所述固定侧板能够固定于待安装位置，所述顶板固定连接于所述固定侧板，所述固定侧板上设置有第一滑动构件，所述底板上对应地设置有第二滑动构件，所述第二滑动构件能够与所述第一滑动构件配合连接并相对于所述第一滑动构件上下滑动。

方案16、根据方案15所述的插拔机构，其特征在于，所述底板上还固定连接有第二安装侧板，所述第二安装侧板与所述固定侧板固定连接，所述第二滑动构件与所述第二安装侧板固定连接。

方案17、根据方案15所述的插拔机构，其特征在于，所述第一滑动构件为滑轨，所述第二滑动构件为滑块。

方案18、根据方案16所述的插拔机构，其特征在于，所述固定侧板上还设置有第一限位构件，所述第一限位构件用于限制所述底板的上升高度。

方案19、根据方案18所述的插拔机构，其特征在于，所述第一限位构件包括L型杆和限位螺栓，所述L型杆的竖直部分固定安装于所述固定侧板，所述限位螺栓螺接于所述L型杆的水平部分，所述第二安装侧板的上边缘能够与所述限位螺栓相抵接。

方案20、根据方案16所述的插拔机构，其特征在于，所述固定侧板上还设置有第二限位构件，所述第二限位构件用于限制所述底板的下降高度。

方案21、根据方案20所述的插拔机构，其特征在于，所述第二限位构件包括L型杆和设置于所述L型杆上的限位螺栓，所述L型杆的竖直部分固定安装于所述固定侧板，所述限位螺栓螺接于所述L型杆的水平部分，所述第二安装侧板的下边缘能够与所述限位螺栓相抵接。

方案22、根据方案1所述的插拔机构，其特征在于，所述底板上还设置有冷却插头。

方案23、一种电池架，其特征在于，所述电池架包括方案1至22中任一项所述的插拔机构。

方案24、一种充换电站，其特征在于，所述充换电站包括方案23所述的电池架。

附图说明

下面参照附图来描述本发明的插拔机构、电池架和充换电站。附图中：

图1为本发明的插拔机构在底板处于卡止位置时的装配图；

图2为本发明的插拔机构在底板处于插接位置时的装配图；

图3为本发明的插拔机构的爆炸图；

图4为本发明的插拔机构的结构图；

图5为本发明的插拔机构处于卡止位置时的剖视图；

图6为本发明的插拔机构处于插接位置时的剖视图。

附图标记列表

1、底板；11、第二滑动构件；12、第二安装侧板；2、顶板；21、悬臂板；22、限位盖；221、柱体；222、盖体；223、限位板；23、第一安装侧板；24、弹性件；3、对接部；31、主轴；32、顶升轮；321、第一对接结构；322、导向块；33、旋转轮；331、第二对接结构；34、限位帽；35、卡环；36、轴套；37、连接块；38、压环；39、轴承；4、锁止部；41、筒状主体；411、第三对接结构；5、充电插头；6、冷却插头；7、固定侧板；71、第一滑动构件；72、第一限位构件；73、第二限位构件。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然附图中的底板上设置有充电插头和冷却插头，但是这种设置方式非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如底板上可以只设置充电插头也可以只设置冷却插头等。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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了；‘接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

首先参照图1和图2，对本发明的插拔机构进行描述。其中，图1为本发明的插拔机构在底板处于卡止位置时的装配图；图2为本发明的插拔机构在底板处于插接位置时的装配图。

如图1和图2所示，为解决现有的插拔机构存在的结构复杂的问题，本发明的插拔机构主要包括底板1、顶板2、对接部3和锁止部4，底板1位于顶板2的下方并且能够在外力的作用下相对于顶板2升降，底板1上固定连接有充电插头5和冷却插头6，对接部3设置于充电插头5与冷却插头6之间，锁止部4固定连接于顶板2上与对接部3对应的位置，对接部3设置成：当底板1在外力的作用下从插接位置上升至设定高度时伸入并卡止于锁止部4，以便在外力消除后底板1能够下降并悬停于卡止位置；当底板1在外力的作用下从卡止位置再次上升至设定高度时解除与锁止部4的卡止，以便在外力消除后底板1能够下降至插接位置。

需要说明的是，在本发明中，设定高度指的是能够实现对接部3卡止于锁止部4或对接部3解除与锁止部4卡止时底板1所处的高度位置，该位置可以为能够实现上述动作的临界高度，也可以是高于该临界高度的任意位置。卡止位置指的为对接部3与锁止部4处于卡止状态时底板1所处的位置，该位置稍低于设定高度，在该位置时，底板1上的充电插头5和冷却插头6悬停于空中而无法与放置于充电位的动力电池插接。插接位置为对接部3解除与锁止部4的卡止状态后底板1在自身重力下下落至与动力电池抵靠或大致抵靠时的位置，在该位置时，底板1上的充电插头5和冷却插头6与放置于充电位的动力电池插接，从而实现对动力电池的充电和冷却。

在实际应用中，插拔机构的底板1初始处于卡止位置，当需要为动力电池充电时，首先举升装置(如堆垛机等)将亏电的动力电池举升并放置于电池架的指定充电位中，在放置过程中，举升装置输送动力电池到达充电位，然后带动动力电池上升，上升过程中动力电池上的充电接口和冷却接口分别与充电插头5和冷却插头6对接从而带动底板1一同上升，当底板1上升至设定高度时，对接部3解除与锁止部4之间的卡止；然后举升装置带动动力电池下降并将其放置于充电位，在动力电池下降过程中，底板1和位于底板1的充电插头5和冷却插头6也随之一同下降而到达插接位置。当充电结束后，举升装置举升满电的动力电池，动力电池带动底板1和充电插头5一同上升，当底板1再次上升至设定高度时，对接部3卡止于锁止部4，而后举升装置带动动力电池下降并移出充电位，底板1和充电插头5则保持在卡止位置。

可以看出，通过利用动力电池在进入或退出充电位的过程中带动底板1两次上升至设定高度，可以使对接部3解除与锁止部4之间的卡止或完成对接部3与锁止部4之间的卡止动作，从而在无动力驱动的情况下实现充电插头5的自动插拔，大大简化插拔机构的结构设置，提高插拔机构的稳定性和使用寿命，降低插拔机构的故障率。

下面参照图1至图5，对本发明的插拔机构进行详细描述。其中，图3为本发明的插拔机构的爆炸图；图4为本发明的插拔机构的结构图；图5为本发明的插拔机构处于卡止位置时的剖视图。

参照图1、图2和图3，在一种可能的实施方式中，插拔机构包括底板1、顶板2和固定侧板7，固定侧板7大致沿竖直方向设置，其能够固定于安装位置，如固定安装在电池架上，顶板2与固定侧板7之间固定连接，底板1与固定侧板7之间可滑动连接。参照图1，具体地，顶板2上固定连接有第一安装侧板23，顶板2通过该第一安装侧板23固定连接于固定侧板7，连接好后顶板2大致沿水平方向设置。参照图2，底板1上固定连接有第二安装侧板12，固定侧板7上设置有第一滑动构件71，第二安装侧板12上对应地设置有第二滑动构件11，第二滑动构件11能够与第一滑动构件71配合连接并相对于第一滑动构件71上下滑动，从而实现底板1与固定侧板7之间的相对滑动。参照图2和图4，第一滑动构件71为滑轨，第二滑动构件11为滑块，滑块骑设于滑轨上并能够沿滑轨上下滑动，连接好后底板1大致沿水平方向设置。

参照图3和图5，在一种可能的实施方式中，对接部3包括主轴31、顶升轮32、旋转轮33、限位帽34、卡环35、轴套36、连接块37、压环38和轴承39。主轴31为阶梯轴，其下端通过连接块37与底板1固定连接，其中连接块37的纵截面大致成工字型，主轴31的下端对应地开设有能够与连接块37相卡接的空腔，连接块37的底端与底板1螺接，顶端与空腔卡接。顶升轮32抵接于主轴31的轴肩，卡环35套设于顶升轮32的底面并与顶升轮32的底面相抵接，从而顶升轮32沿轴向被限制于轴肩与卡环35之间。主轴31的顶端与轴肩之间依次设置有限位帽34、压环38、轴承39以及旋转轮33，旋转轮33通过轴套36套设于主轴31上，限位帽34通过螺钉与主轴31的顶端螺接，限位帽34具有翻边，该翻边能够与压环38的顶面相抵接，以阻止压环38脱离主轴31。轴承39优选地为推力轴承，其两端面分别能够与压环38的底面和旋转轮33的顶面相抵接。如此一来，旋转轮33、压环38和轴承39能够沿轴向在限位帽34与顶升轮32之间上下滑动。继续参照图3和图5，锁止部4包括筒状主体41，顶板2上设置有安装孔，筒状主体41通过该安装孔与顶板2固定连接。第一安装侧板23上还固定连接有悬臂板21，悬臂板21大致成L型，其竖直部分与第一安装侧板23固定连接，水平部分上设置有限位盖22和弹性件24，限位盖22能够相对于悬臂板21上下滑动，其进一步包括柱体221、盖体222和限位板223，盖体222与柱体221的下端固定连接，悬臂板21上开设有允许柱体221穿过的通孔(图中未示出)，柱体221的上端穿过通孔后与限位板223固定连接，其中限位板223的面积大于通孔的面积。弹性件24为压缩弹簧，压缩弹簧套设于柱体221上，其两端分别抵接于盖体222的顶面与悬臂板21之间。在底板1上升至设定高度时，限位盖22的环形下边缘能够与压环38的顶面相抵接并相对于悬臂板21向上滑动，压缩弹簧由此产生弹性形变储存弹力。

进一步参照图3，在一种可能的实施方式中，顶升轮32的顶面沿周向设置有多个第一对接结构321，旋转轮33的外侧面沿周向设置有多个第二对接结构331，筒状主体41的内壁上设置有多个第三对接结构411，第二对接结构331能够与第一对接结构321相抵接，并且在与第一对接结构321相抵接时还能够相对于第一对接结构321旋转下滑；第二对接结构331还能够与第三对接结构411相抵接，并且还能够在于第三对接结构411相抵接时相对于第三对接结构411旋转下滑。具体地，第一对接结构321为上齿柱，上齿柱的顶面具有第一斜面，第二对接结构331为外齿柱，外齿柱的底面具有与第一斜面朝向相反的第二斜面，从而第二斜面的内侧部分(指第二斜面沿径向靠近轮轴的部分)能够与第一斜面贴合。第三对接结构411为内齿柱，内齿柱的顶面具有与第一斜面朝向相同的第三斜面和第四斜面，第三斜面和第四斜面之间形成卡止位，第二斜面的外侧部分(指第二斜面沿径向远离轮轴的部分)能够与第三斜面或第四斜面相贴合。每两个相邻的内齿柱之间形成有允许外齿柱滑动的滑槽，顶升轮32外侧面设置有导向块322，在安装好的状态下，顶升轮32至少部分位于筒状主体41内并且其外侧面的导向块322内嵌于相邻内齿柱之间形成的滑槽中，从而保持与主轴31之间无相对运动。

返回参照图1，进一步地，在一种较为优选的实施方式中，上齿柱按照如下方式进行设置：一部分上齿柱在周向上对应于滑槽与第三斜面之间设置，另一部分上齿柱在周向上对应第三斜面与第四斜面之间设置。换言之，上述设置方式使得无论底板1处于插接位置还是卡止位置，上齿柱的第一斜面都能与外齿柱的内侧部分形成不完全贴合的配合关系，也即斜面之间存在错位，并非斜面与斜面完全贴合。而二者贴合的部分则分别为第一斜面靠上的部分和第二斜面靠下的部分。

继续参照图1，固定侧板7的上部和下部分别设置有两个第一限位构件72和第二限位构件73，用以分别限制底板1在高度方向上的移动范围。其中，第一限位构件72包括L型板和限位螺栓，L型板的竖直部分与固定侧板7螺接，限位螺栓与L型板的水平部分螺接，并且其螺帽向下，能够与第二安装侧板12的上边缘相抵接或大致抵接。与第一限位构件72类似地，第二限位构件73也包括L型板和限位螺栓，L型板的竖直部分与固定侧板7螺接，限位螺栓与L型板的水平部分螺接。不同的是，限位螺栓的螺帽向上设置，能够与第二安装侧板12的下边缘相抵接或大致抵接。

下面参照图5和图6并结合图1至图4，对本发明的插拔机构的工作原理进行介绍。其中，图6为本发明的插拔机构处于插接位置时的剖视图。

如图5和图6所示，底板1在初始时处于卡止位置，此时外齿柱通过第二斜面的外侧部分卡止于第三斜面与第四斜面之间形成的卡止位中。当动力电池需要充电时，底板1被动力电池带动抬升至设定高度时(在此设定高度应至少能够保证使第二斜面的最低点高于第四斜面的最高点)，第一斜面与第二斜面贴合，第一限位构件72与第二安装侧板12的上边缘抵接或基本抵接。由于错位的存在，第一斜面靠上的部分与第二斜面靠下的部分贴合，使得第二斜面能够沿第一斜面旋转下滑。与此同时，压环38的顶面与限位盖22的盖体222抵接而推动限位盖22上滑，压缩弹簧因此产生弹性形变。在压缩弹簧和自身重力的双重作用下，旋转轮33沿第一斜面边旋转边下滑，从而外齿柱从第一斜面下滑至第四斜面上，由于第四斜面与第一斜面朝向相同，因此外齿柱继续下滑，直至落入两相邻的内齿柱之间形成的滑槽中。此时底板1在重力的作用下跟随动力电池一同下移，直至动力电池被放置在充电位上，此时第二限位构件73与第二安装侧板12的下边缘抵接或基本抵接。

当动力电池充满电后，底板1再次被动力电池带动抬升至设定高度，此时第一斜面与第二斜面贴合，由于错位的存在、即第二斜面靠下的部分贴合第一斜面靠上的部分，使得第二斜面能够沿第一斜面旋转下滑。与此同时，在底板1到达设定高度时，压环38的顶面与限位盖22的盖体222抵接而推动限位盖22上滑，压缩弹簧因此产生弹性形变。在压缩弹簧和自身重力的双重作用下，旋转轮33沿第一斜面边旋转边下滑，外齿柱沿第一斜面下滑至第三斜面上，由于第三斜面与第一斜面朝向相同，因此外齿柱继续下滑，直至卡止于第三斜面与第四斜面之间形成的卡止位上，此时底板1又重新处于卡止位置，不再随动力电池继续下降。

上述实施方式的优点在于：通过在顶升轮32上设置上齿柱、旋转轮33上设置外齿柱以及在筒状主体41内壁设置内齿柱，本发明巧妙地利用了“按压笔”的原理，实现了充电插头5的无动力插拔，即通过动力电池充电过程中先后两次抬升底板1至设定高度实现底板1在卡止位置和插接位置之间的转换。这种设置方式使得本发明的插拔机构不仅构思巧妙，而且还具有体积小、集成度高、稳定性好、寿命长等诸多优点。上齿柱与外齿柱之间不完全贴合的设置方式，使得旋转轮33相对于顶升轮32的旋转下滑更加顺利，避免了旋转轮33与顶升轮32之间卡死的情况出现。压环38、轴承39、限位盖22以及弹性件24的设置，使得在底板1上升至设定高度时，弹性件24产生弹性形变而储存弹力，从而该弹力能够推动旋转轮33快速地旋转下滑，提高了插拔机构的稳定性和插拔效率。轴承39则能够有效避免旋转轮33在旋转下滑时带动压环38一同旋转，防止压环38与限位盖22之间产生过大的摩擦而影响使用寿命。

进一步地，主轴31的底端与连接块37可拆卸连接的设置方式，使得对接部3的主要零部件能够快速拆卸，方便维修和更换。滑轨和滑块的设置，能够对底板1上升下降起到导向作用，提高插拔机构的插拔精准度，避免由于旋转轮33和顶升轮32在筒状主体41内部上下滑动时卡死的情况出现。第一限位构件72和第二限位构件73的设置，能够有效限制底板1的升降高度，避免由于滑块而滑出滑轨或底板1卡止故障而落下砸伤电池等情况出现。而且第一限位构件72和第二限位构件73均采用限位螺栓螺接在L型杆的设置方式，还使得第一限位构件72和第二限位构件73的限位高度可调，提高了插拔机构的适用范围。

需要说明的是，上述优选的实施方式仅仅用于阐述本发明的原理，并非旨在于限制本发明的保护范围。在不偏离本发明原理的前提下，本领域技术人员可以对上述设置方式进行调整，以便本发明能够适用于更加具体的应用场景。

例如，在一种可替换的实施方式中，对接部3和锁止部4的设置方式并非唯一，只要它们的设置方式能够实现底板1两次抬升至设定高度时分别处于卡止位置和插接位置即可。例如，对接部3和锁止部4还可以利用“按压式自动开关”的原理进行设置，即锁止部4具有锁止孔，底板1上升至设定高度时，对接部3能够卡止于锁止孔内，底板1再次上升至设定高度时，对接部3解除与锁止孔的锁止。

再如，在另一种可替换的实施方式中，第一对接结构321、第二对接结构0331和第三对接结构411的设置方式也并非唯一，只要能够满足第二对接结构331能够分别抵接于第一对接结构321和第三对接结构411，并且还分别能够在抵接时相对于第二对接结构331和第三对接结构411旋转下滑的条件即可。如，可以将第二对接结构331和第三对接结构411对调，即第一对接结构321设置成上齿柱，上齿柱顶面具有第五斜面；第二对接结构331设置成外齿柱，相邻的外齿柱之间形成滑槽，外齿柱的底面具有与第五斜面朝向相反的第六斜面和第七斜面，并且两个斜面之间形成卡止位；第三对接结构411为内齿柱，该内齿柱的上表面形成有一个与第五斜面朝向相同的第八斜面，第二对接结构331能够通过滑槽沿内齿柱滑动。工作时，底板1上升，顶升轮32通过第五斜面与第六斜面的贴合顶升旋转轮33，在底板1上升至设定高度时，外齿柱通过第六斜面沿第五斜面下滑至第八斜面并沿第八斜面继续下滑，直至卡止位与内齿柱相抵接，使底板1处于卡止位置；底板1再次上升时，顶升轮32通过第五斜面与第七斜面的贴合顶升旋转轮33，在底板1上升至设定高度时，外齿柱通过第七斜面沿第五斜面下滑至第八斜面并沿第八斜面继续下滑，直至滑出第八斜面，此时滑槽与内齿柱匹配，旋转轮33沿内齿柱向下滑动，使底板1处于插接位置。

再如，在另一种可替换的实施方式中，第一斜面、第二斜面、第三斜面和第四斜面中的一个或多个还可以设置为曲面，只要该设置方式能够对旋转轮33的旋转下滑起到导向作用即可。

再如，在另一种可替换的实施方式中，第一斜面也可以设置为与第二斜面完全贴合等，只要保证该设置方式能够使得第二斜面沿第一斜面顺利下滑即可。

再如，在另一种可替换的实施方式中，顶升轮32也可以不设置导向块322，而是采用键连接等方式与主轴31固定连接，以实现与主轴31间的无相对运动。

再如，在另一种可替换的实施方式中，限位帽34的设置方式并非一成不变，只要其设置形式能够实现对旋转轮33进行限位的功能即可。

再如，在另一种可替换的实施方式中，压环38和弹性件也可以不设置，相应地悬臂板21和限位盖22也可以省略。如此一来，通过旋转轮33的自重同样可以实现旋转下滑的目的。

再如，在另一种可替换的实施方式中，主轴31可以与底板1直接连接，而非通过连接块37可拆卸连接，这种设置方式的改变并未偏离本发明的原理。

再如，在另一种可替换的实施方式中，弹性件除压缩弹簧外，还可以为其他形式的弹簧，只要该设置形式能够在旋转轮33旋转下滑时能够提供一定的弹力即可。如弹性件还可以为弹性橡胶等。

再如，在另一种可替换的实施方式中，还可以将限位盖22与悬臂板21固定连接，转而将压缩弹簧设置于压环38与旋转轮33之间，从而也可以在旋转轮33旋转下滑时提供一定的弹力。

再如，在另一种可替换的实施方式中，第一安装侧板23和第二安装侧板12可以不设置，而是顶板2和底板1直接与固定侧板7连接。再或者固定侧板7连同第一滑动构件71和第二滑动构件11也可以不设置，而是将顶板2和底板1分别安装在电池架上，只要保证二者彼此间的相对位置关系即可。

再如，在另一种可替换的实施方式中，第一限位构件72和第二限位构件73的形式并非唯一，在不偏离本发明原理的条件下，本领域技术人员可以对其进行调整，以便其满足更加具体的应用场景。如只采用L型杆的设置形式等。

再如，在另一种可替换的实施方式中，底板1上的冷却插头6并非必须，在满足能够充电的条件下，底板1上也可以不设置冷却插头6。当然，底板1上也可以设置更多的其他类型的插头，以提高插拔机构的适用性。

当然，上述可以替换的实施方式之间、以及可以替换的实施方式和优选的实施方式之间还可以交叉配合使用，从而组合出新的实施方式以适用于更加具体的应用场景。

本发明还提供了一种电池架，该电池架包括多个供动力电池充电的充电位，其中至少一个充电位上配置有上述任一实施方式中所述的插拔机构。

本发明还提供了一种充换电站，该充换电站包括至少一个上述的电池架。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种插拔机构，其特征在于，所述插拔机构包括底板和顶板，所述底板位于所述顶板的下方并且能够在外力的作用下相对于所述顶板升降，所述底板上固定连接有充电插头和对接部，所述顶板上对应地固定连接有锁止部，

所述对接部设置成：

当所述底板在外力的作用下从插接位置上升至设定高度时伸入并卡止于所述锁止部，以便在外力消除后所述底板能够下降并悬停于卡止位置；

当所述底板在外力的作用下从所述卡止位置再次上升至所述设定高度时解除与所述锁止部的卡止，以便在外力消除后所述底板能够下降至所述插接位置；

所述对接部包括主轴、顶升轮和旋转轮，所述锁止部包括筒状主体，所述主轴的底端与所述底板固定连接，所述顶升轮套设于所述主轴，所述旋转轮套设于所述主轴的顶端与所述顶升轮之间，所述筒状主体固定连接于所述顶板，所述顶升轮至少部分位于所述筒状主体内并且与所述主轴无相对运动，

所述顶升轮的顶面沿周向设置有多个第一对接结构，所述旋转轮的外侧面沿周向设置有多个第二对接结构，所述筒状主体的内壁上设置有多个第三对接结构，所述第二对接结构设置成能够与所述第一对接结构相抵接，并且在与所述第一对接结构抵接时相对于所述第一对接结构旋转下滑，以及设置成能够与所述第三对接结构相抵接，并且在与所述第三对接结构抵接时相对于所述第三对接结构旋转下滑；

所述底板上还设置有冷却插头。

2.根据权利要求1所述的插拔机构，其特征在于，所述第一对接结构为上齿柱，所述上齿柱的顶面具有第一斜面，所述第二对接结构为外齿柱，所述外齿柱的底面具有与所述第一斜面朝向相反的第二斜面，所述第二斜面的内侧部分能够与所述第一斜面相抵接，所述第三对接结构为内齿柱，每两个相邻的内齿柱之间形成允许所述外齿柱滑动的滑槽，所述内齿柱的顶面具有与所述第一斜面朝向相同的第三斜面和第四斜面，所述第三斜面和所述第四斜面之间形成卡止位，所述第二斜面的外侧部分能够与所述第三斜面或所述第四斜面相抵接。

3.根据权利要求2所述的插拔机构，其特征在于，一部分所述上齿柱在周向上对应于所述滑槽与所述第三斜面之间设置，另一部分所述上齿柱在周向上对应所述第三斜面与所述第四斜面之间设置。

4.根据权利要求2所述的插拔机构，其特征在于，所述顶升轮的外侧面设置有导向块，所述导向块嵌设于所述滑槽。

5.根据权利要求1所述的插拔机构，其特征在于，所述主轴上设置有限位帽，所述限位帽固定连接于所述主轴的顶端。

6.根据权利要求1所述的插拔机构，其特征在于，所述主轴上设置有卡环，所述卡环固定套设于所述主轴并与所述顶升轮的底面相抵接。

7.根据权利要求1所述的插拔机构，其特征在于，所述旋转轮与所述主轴之间设置有轴套。

8.根据权利要求1所述的插拔机构，其特征在于，所述对接部还包括连接块，所述连接块与所述底板固定连接，所述主轴的底端与所述连接块可拆卸链接。

9.根据权利要求5所述的插拔机构，其特征在于，所述顶板上还设置有悬臂板，所述悬臂板上设置有限位盖和弹性件，所述限位盖能够相对于所述悬臂板上下滑动，所述弹性件设置于所述限位盖与所述悬臂板之间，所述限位盖设置成当所述底板上升至所述设定高度时与所述旋转轮的顶面相抵接并相对于所述悬臂板向上滑动。

10.根据权利要求9所述的插拔机构，其特征在于，所述限位盖包括柱体、盖体和限位板，所述盖体与所述柱体的下端固定连接，所述悬臂板上开设有允许所述柱体穿过的通孔，所述柱体的上端穿过所述通孔后与所述限位板固定连接。

11.根据权利要求10所述的插拔机构，其特征在于，所述弹性件为压缩弹簧，所述压缩弹簧套设于所述柱体。

12.根据权利要求9所述的插拔机构，其特征在于，所述对接部还包括压环和轴承，所述压环的顶面能够与所述限位帽相抵接，所述轴承的两端分别能够与所述压环的底面和所述旋转轮的顶面相抵接。

13.根据权利要求9所述的插拔机构，其特征在于，所述顶板上还固定连接有第一安装侧板，所述悬臂板与所述第一安装侧板固定连接。

14.根据权利要求1所述的插拔机构，其特征在于，所述插拔机构还包括固定侧板，所述固定侧板能够固定于待安装位置，所述顶板固定连接于所述固定侧板，所述固定侧板上设置有第一滑动构件，所述底板上对应地设置有第二滑动构件，所述第二滑动构件能够与所述第一滑动构件配合连接并相对于所述第一滑动构件上下滑动。

15.根据权利要求14所述的插拔机构，其特征在于，所述底板上还固定连接有第二安装侧板，所述第二安装侧板与所述固定侧板固定连接，所述第二滑动构件与所述第二安装侧板固定连接。

16.根据权利要求14所述的插拔机构，其特征在于，所述第一滑动构件为滑轨，所述第二滑动构件为滑块。

17.根据权利要求15所述的插拔机构，其特征在于，所述固定侧板上还设置有第一限位构件，所述第一限位构件用于限制所述底板的上升高度。

18.根据权利要求17所述的插拔机构，其特征在于，所述第一限位构件包括L型杆和限位螺栓，所述L型杆的竖直部分固定安装于所述固定侧板，所述限位螺栓螺接于所述L型杆的水平部分，所述第二安装侧板的上边缘能够与所述限位螺栓相抵接。

19.根据权利要求15所述的插拔机构，其特征在于，所述固定侧板上还设置有第二限位构件，所述第二限位构件用于限制所述底板的下降高度。

20.根据权利要求19所述的插拔机构，其特征在于，所述第二限位构件包括L型杆和设置于所述L型杆上的限位螺栓，所述L型杆的竖直部分固定安装于所述固定侧板，所述限位螺栓螺接于所述L型杆的水平部分，所述第二安装侧板的下边缘能够与所述限位螺栓相抵接。

21.一种电池架，其特征在于，所述电池架包括权利要求1至20中任一项所述的插拔机构。

22.一种充换电站，其特征在于，所述充换电站包括权利要求21所述的电池架。