专利名称：电池自动插接充电器及电池自动插接充电机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动汽车领域，特别是涉及一种用于电动汽车底盘换电系统的电池自动插接充电器及电池自动插接充电机构。
背景技术：
因大气污染、全球变暖、石油资源不足等原因，以电动汽车为代表的新能源汽车成为当今研究热点。纯电动汽车具有无污染、噪声低、能源效率高等技术优势，然而，纯电动汽车技术现在仍不成熟，主要原因为电动汽车的发展受制于电池技术。电动汽车充电方案可分为不换电模式与换电模式。如果采用不换电模式，其缺点在于，第一，用户等待充电时间过长；第二，因充电不恰当与缺少维护等原因，可能导致电池寿命急剧下降。综上所述，开发出一套用于电动汽车的电池快速更换方案对于电动汽车的普及具有重要作用，对更换后的 电池进行快速、稳定的充电也是必不可少的研究课题。
发明内容
基于此，有必要提供一种电池自动插接充电器，使用时能够快速可靠地完成对电动汽车的电池的充电连接。一种电池自动插接充电器，其包括充电器收紧盒，其盒壁上设有曲线导向槽；上盖，与所述充电器收紧盒滑动连接，所述上盖与所述充电器收紧盒在水平方向上相对滑动；及充电器插头，与所述上盖滑动连接，所述充电器插头与所述上盖在竖直方向上相对滑动，所述充电器插头容纳在所述充电器收紧盒中并设有安装在所述曲线导向槽中的安装部，所述安装部在所述曲线导向槽中运动并带动所述充电器插相对于所述充电器收紧盒升降。在其中一个实施例中，还包括固定于所述充电器收紧盒的水平导轨和固定于上盖的第一滑块，所述水平导轨与所述第一滑块滑动连接，所述水平导轨与所述第一滑块在水平方向上相对滑动；还包括固定于所述充电器插头的竖直导轨和固定于上盖的第二滑块，所述竖直导轨与所述第二滑块滑动连接，所述竖直导轨与所述第二滑块在竖直方向上相对滑动。在其中一个实施例中，所述曲线导向槽包括第一水平段和与第一水平段连接的倾斜段，所述倾斜段自所述第一水平段朝向所述上盖延伸；所述安装部运动到所述第一水平段中时，所述充电器插头伸出所述充电器收紧盒。在其中一个实施例中，所述曲线导向槽还包括第二水平段，所述倾斜段于中间连接所述第一水平段和第二水平段，所述安装部运动到所述第二水平段中时，所述充电器插头收回到所述充电器收紧盒中。在其中一个实施例中，所述充电器收紧盒的盒壁包括相对设置的两侧壁及连接两侧壁的前壁，所述两侧壁上分别设有所述曲线导向槽，所述安装部有两个，分别安装在一个所述曲线导向槽中。此外，还提供一种电池自动插接充电机构，其包括电池自动插接充电器及推拉杆机构，其中所述电池自动插接充电器包括充电器收紧盒，其盒壁上设有曲线导向槽；上盖，与所述充电器收紧盒滑动连接，所述上盖与所述充电器收紧盒在水平方向上相对滑动；及充电器插头，与所述上盖滑动连接，所述充电器插头与所述上盖在竖直方向上相对滑动，所述充电器插头容纳在所述充电器收紧盒中并设有安装在所述曲线导向槽中的安装部，所述安装部在所述曲线导向槽中运动并带动所述充电器插相对于所述充电器收紧盒升降；所述推拉杆机构包括推拉杆保护盒；推拉杆，安装在所述推拉杆保护盒中，具有用以抵接所述充电器收紧盒的抵推部；及驱动装置，安装在推拉杆保护盒上并与所述推拉杆连接，所述驱动装置驱动所述推拉杆靠近并抵推所述充电器收紧盒。在其中一个实施例中，还包括固定于所述充电器收紧盒的水平导轨和固定于上盖的第一滑块，所述水平导轨与所述第一滑块滑动连接，所述水平导轨与所述第一滑块在水平方向上相对滑动；还包括固定于所述充电器插头的竖直导轨和固定于上盖的第二滑块，所述竖直导轨与所述第二滑块滑动连接，所述竖直导轨与所述第二滑块在竖直方向上相对滑动。在其中一个实施例中，所述曲线导向槽包括第一水平段和与第一水平段连接的倾斜段，所述倾斜段自所述第一水平段朝向所述上盖延伸；所述安装部运动到所述第一水平 段中时，所述充电器插头伸出所述充电器收紧盒。在其中一个实施例中，所述充电器收紧盒的盒壁包括相对设置的两侧壁及连接两侧壁的前壁，所述两侧壁上分别设有所述曲线导向槽，所述安装部有两个，分别安装在一个所述曲线导向槽中。在其中一个实施例中，所述前壁上开设有推拉杆孔，所述前壁上安装有推拉杆限位件，所述推拉杆限位件与所述前壁之间形成有推拉杆挡片限位槽，所述推拉杆挡片限位槽中安装有在竖直方向运动的推拉杆挡片及在竖直方向上顶推所述推拉杆挡片的弹簧，所述推拉杆挡片在竖直方向运动时遮蔽或暴露所述推拉杆孔。上述电池自动插接充电器及电池自动插接充电机构中，充电器收紧盒与上盖滑动连接，而充电器插头通过竖直导轨也与上盖滑动连接，且充电器插头的安装部通过曲线导向槽安装在充电器收紧盒上；如此，当充电器收紧盒被推动时，曲线导向槽在运动的过程中作用于充电器插头的安装部，使安装部在充电器收紧盒的曲线导向槽中运动的同时能够带动充电器插头相对于上盖滑动下降或上升，从而达到伸出或收回到充电器收紧盒中的目的，这种伸出或收回的动作快速可靠，从而能够快速可靠地与放置在电池柜中的电池的插口进行插接。
图I为本实施方式的电池自动插接充电机构的示意图，其中充电器插头处于伸出状态；图2为本实施方式的电池自动插接充电机构的示意图，其中充电器插头处于收回状态；图3为本实施方式的电池自动插接充电机构的局部示意图。
具体实施方式
本实施方式的电池自动插接充电器及电池自动插接充电机构的构思是充电器插头通过曲线导向槽安装在充电器收紧盒上，如此，当充电器收紧盒被推动时，充电器插头将沿充电器收紧盒的曲线导向槽运动，并将相对于充电器收紧盒升降，从而达到伸出或收回到充电器收紧盒中的目的，以便能够与放置在电池柜中的电池的插口进行插接。请参考图I至图3，本实施方式的电池自动插接充电机构包括电池自动插接充电器100及推拉杆机构200，二者配合使用。电池自动插接充电器100包括充电器收紧盒110、安装在充电器收紧盒110顶部的水平导轨120、上盖130、安装在上盖130上的第一滑块140、充电器插头150、固定在充电器插头150上的竖直导轨160、安装在上盖130上的第二滑块(未图示)、推拉杆限位件170及推拉杆挡片180。充电器收紧盒110具有多个盒壁，包括相对设置的两侧壁112及连接两侧壁112 的前壁114。每一个侧壁112上分别设有一个曲线导向槽1122,两侧壁112上的曲线导向槽1122对称设置。如图I和图2所示，曲线导向槽1122包括第一、第二水平段和与第一、第二水平段连接的倾斜段，倾斜段位于第一、第二水平段中间，第一水平段位于下方，倾斜段自第一水平段朝向上盖130方向延伸。另外，前壁114开设有推拉杆孔1142。推拉杆限位件170安装在前壁114上且与前壁114之间形成推拉杆挡片限位槽(未标识)。推拉杆挡片180安装在推拉杆挡片限位槽中且可以在竖直方向上活动。推拉杆挡片限位槽中还将设置弹簧(未图示)，以在竖直方向上顶推前述的推拉杆挡片180，使得推拉杆挡片180常态时保持在较为靠上的位置，受压时又可以向下移动。推拉杆挡片180在竖直方向运动时遮蔽或暴露推拉杆孔1142，更详细的工作情况将在后文作进一步的阐述。上盖130上安装有与水平导轨120配合的第一滑块140，使得上盖130与水平导轨120之间达成可滑动的连接关系，上盖130相对于充电器收紧盒110可在水平方向上滑动。需要说明，在竖直方向上，第一滑块140和水平导轨120是无法分离的。上盖130上还将安装有第二滑块，以与竖直导轨160达成滑动连接，进而与充电器插头150达成滑动连接。充电器插头150容纳在充电器收紧盒110中，其设有两个分别安装在两个曲线导向槽1122中的安装部152。本实施方式中，安装部152采用安装有轴承的滚子。安装部152可沿曲线导向槽1122滑动。由于曲线导向槽1122设有倾斜段，当安装部152在曲线导向槽1122中运动时，充电器插头150将伸出或收回到充电器收紧盒110中，具体过程如下。请参考图2和图3，使用时上盖130固定在电动汽车换电站上，而充电器插头150滑动安装在上盖130上，故充电器插头150不能在水平方向上运动而只能在竖直方向上滑动，因此当充电器收紧盒110被水平推动时，充电器收紧盒110将相对于上盖130水平滑动。充电器收紧盒110水平运动时，曲线导向槽1122在水平方向上的位置发生变换，曲线导向槽1122的槽壁将作用于安装部152，使得安装部152沿曲线导向槽1122的倾斜段上升，从而带动充电器插头150上升并回到充电器收紧盒110中。下降的过程中，充电器插头150动作过程刚好相反，不再赘述。由此，本实施方式的电池自动插接充电器100能够实现充电器插头150的自动快速伸出及收回，伸出或收回的动作快速可靠，从而能够快速可靠地与放置在电池柜中的电池的插口进行插接。本实施方式中，水平导轨120安装在充电器收紧盒110顶部，需要指出，其也可以安装在其他合适位置，只要能够与上盖130上的第一滑块140达成滑动连接即便可。同理，第二滑块与竖直导轨160的设置也是如此。请参考图I至图3，为了更好地实现快速达成充电连接的目的。本实施方式还提供了一种推拉杆机构200,它与电池自动插接充电器100配合使用，构成一个电池自动插接充电机构。推拉杆机构200包括推拉杆保护盒210、推拉杆220及驱动装置230。推拉杆220的一端安装在推拉杆保护盒210中并与驱动装置230连接，另一端延伸出推拉杆保护盒210。驱动装置230包括电动机和减速机构，用以驱动推拉杆220相对于 推拉杆保护盒210水平伸缩。推拉杆220的另一端设有抵推部222及自抵推部222向前延伸的挡拉部224。本实施方式中，挡拉部224为圆柱状，其上设有挡止槽(未图示)，抵推部222为圆盘状。挡拉部224的直径小于充电器收紧盒110的前壁114开设的推拉杆孔1142。抵推部222的直径则大于推拉杆孔1142的尺寸。如此，挡拉部224可以通过推拉杆孔1142伸入到充电器收紧盒110中；而抵推部222则不能进入充电器收紧盒110中，只能抵接在前壁114上。另外，推拉杆挡片180的顶端设有滑轮182。上盖130对应滑轮182的一端设有斜面132。斜面132和滑轮182的作用在后文中描述。请结合参考图I至图3，使用推拉杆机构200操作电池自动插接充电器100的过程详述如下。如图I所示，在初始状态下，上盖130固定在换电站上，充电器插头150处于伸出状态。弹簧将推拉杆挡片180沿竖直方向弹出，使推拉杆挡片180顶端的滑轮182顶在斜面132边缘处，此时推拉杆孔1142全部暴露。使用堆垛机带动推拉杆保护盒210移动至指定位置，使推拉杆220对准推拉杆孔1142，然后驱动装置230带动推拉杆220伸出，挡拉部224进入到充电器收紧盒110中。而抵推部222则抵接在前壁114上以推动充电器收紧盒110移动。随着充电器收紧盒110的运动，推拉杆挡片180顶端的滑轮182沿斜面132运动，并逐渐压紧弹簧，使推拉杆挡片180插入推拉杆220上的挡止槽中，并遮挡住推拉杆孔1142的一部分，如图3所示。推拉杆220继续伸长，安装部152在曲线导向槽1122运动，由曲线导向槽1122的第一水平段运动至倾斜段，并最终停留在第二水平段，从而带动充电器插头150上升直至充电器插头150完全收回到充电器收紧盒110中，如图2所示。充电器插头150完全收回以后，堆垛机上的机械手将电池放入电池柜内，并使电池的充电接口对准充电器插头150。将电池移动到准确位置后，即要将充电器插头150重新伸出时，驱动装置230的电动机带动推拉杆220收回，推拉杆220的挡拉部224卡住推拉杆挡片180的边缘，使推拉杆挡片180压紧在前壁114上，从而充电器收紧盒110相对于上盖130水平运动。当充电器收紧盒110运动到一定位置时，推拉杆挡片180顶端的滑轮182接触到上盖130的斜面132，对弹簧的强制预紧解除。充电器收紧盒110到达极限位置后，驱动装置230的电动机带动推拉杆220略微伸出，使推拉杆220的挡拉部224不再卡住推拉杆挡片180，推拉杆限位槽内的弹簧带动推拉杆挡片180向上弹回，推拉杆孔1142完全暴露，电动机将带动推拉杆220继续收回，直至回到初始位置。上述过程中，充电器插头150的安装部152从曲线导向槽1122的第二水平段运动到倾斜段，然后再运动到第一水平段，充电器插头150伸出充电器收紧盒110并插入电池的充电接口，开始充电。此时，充电器插头150处于曲线导向槽1122上的第一水平段，因此充电器插头150处于稳定状态，不会离开工作位置，可保证电池充电平稳。上述电池自动插接充电器100及电池自动插接充电机构，充电器插头150的安装部152通过曲线导向槽1122安装在充电器收紧盒110上，如此，当充电器收紧盒110被推动并水平运动时，由于充电器插头150滑动连接在上盖130上，不能随着充电器收紧盒110一起水平运动，所以充电器插头150将在充电器收紧盒110的曲线导向槽1122中运动并将相对于充电器收紧盒110升降，从而带动整个充电器插头150升降，最终达到充电器插头150伸出或收回到充电器收紧盒110中的目的，伸出或收回的动作快速可靠，从而能够快速可靠地与放置在电池柜中的电池的插口进行插接。进一步地，曲线导向槽1122包括两个水平段，安装部152位于第一水平段中时，充电器插头150可更好地保持在伸出充电器收紧盒110的状态，充电器插头150不会离开预 设位置，利于电池的平稳充电。其中，安装部152位于第二水平段中时，无需外力作用于充电器收紧盒110，充电器插头150即可保持在收回充电器收紧盒110的状态，能在非工作状态有效保护充电器插头150。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种电池自动插接充电器,其特征在于,包括 充电器收紧盒，其盒壁上设有曲线导向槽； 上盖，与所述充电器收紧盒滑动连接，所述上盖与所述充电器收紧盒在水平方向上相对滑动；及 充电器插头，与所述上盖滑动连接，所述充电器插头与所述上盖在竖直方向上相对滑动，所述充电器插头容纳在所述充电器收紧盒中并设有安装在所述曲线导向槽中的安装部，所述安装部在所述曲线导向槽中运动并带动所述充电器插相对于所述充电器收紧盒升降。
2.根据权利要求I所述的电池自动插接充电器，其特征在于，还包括固定于所述充电器收紧盒的水平导轨和固定于上盖的第一滑块，所述水平导轨与所述第一滑块滑动连接，所述水平导轨与所述第一滑块在水平方向上相对滑动；还包括固定于所述充电器插头的竖直导轨和固定于上盖的第二滑块，所述竖直导轨与所述第二滑块滑动连接，所述竖直导轨与所述第二滑块在竖直方向上相对滑动。
3.根据权利要求I或2所述的电池自动插接充电器，其特征在于，所述曲线导向槽包括第一水平段和与第一水平段连接的倾斜段，所述倾斜段自所述第一水平段朝向所述上盖延伸；所述安装部运动到所述第一水平段中时，所述充电器插头伸出所述充电器收紧盒。
4.根据权利要求3所述的电池自动插接充电器，其特征在于，所述曲线导向槽还包括第二水平段，所述倾斜段于中间连接所述第一水平段和第二水平段，所述安装部运动到所述第二水平段中时，所述充电器插头收回到所述充电器收紧盒中。
5.根据权利要求I或2所述的电池自动插接充电器，其特征在于，所述充电器收紧盒的盒壁包括相对设置的两侧壁及连接两侧壁的前壁，所述两侧壁上分别设有所述曲线导向槽，所述安装部有两个，分别安装在一个所述曲线导向槽中。
6.—种电池自动插接充电机构,其特征在于,包括 电池自动插接充电器及推拉杆机构，其中所述电池自动插接充电器包括 充电器收紧盒，其盒壁上设有曲线导向槽； 上盖，与所述充电器收紧盒滑动连接，所述上盖与所述充电器收紧盒在水平方向上相对滑动；及 充电器插头，与所述上盖滑动连接，所述充电器插头与所述上盖在竖直方向上相对滑动，所述充电器插头容纳在所述充电器收紧盒中并设有安装在所述曲线导向槽中的安装部，所述安装部在所述曲线导向槽中运动并带动所述充电器插相对于所述充电器收紧盒升降； 所述推拉杆机构包括 推拉杆保护盒； 推拉杆，安装在所述推拉杆保护盒中，具有用以抵接所述充电器收紧盒的抵推部；及 驱动装置，安装在推拉杆保护盒上并与所述推拉杆连接，所述驱动装置驱动所述推拉杆靠近并抵推所述充电器收紧盒。
7.根据权利要求6所述的电池自动插接充电器，其特征在于，还包括固定于所述充电器收紧盒的水平导轨和固定于上盖的第一滑块，所述水平导轨与所述第一滑块滑动连接，所述水平导轨与所述第一滑块在水平方向上相对滑动；还包括固定于所述充电器插头的竖直导轨和固定于上盖的第二滑块，所述竖直导轨与所述第二滑块滑动连接，所述竖直导轨与所述第二滑块在竖直方向上相对滑动。
8.根据权利要求6或7所述的电池自动插接充电机构，其特征在于，所述曲线导向槽包括第一水平段和与第一水平段连接的倾斜段，所述倾斜段自所述第一水平段朝向所述上盖延伸；所述安装部运动到所述第一水平段中时，所述充电器插头伸出所述充电器收紧盒。
9.根据权利要求6或7所述的电池自动插接充电机构，其特征在于，所述充电器收紧盒的盒壁包括相对设置的两侧壁及连接两侧壁的前壁，所述两侧壁上分别设有所述曲线导向槽，所述安装部有两个，分别安装在一个所述曲线导向槽中。
10.根据权利要求9所述的电池自动插接充电机构，其特征在于，所述前壁上开设有推拉杆孔，所述前壁上安装有推拉杆限位件，所述推拉杆限位件与所述前壁之间形成有推拉杆挡片限位槽，所述推拉杆挡片限位槽中安装有在竖直方向运动的推拉杆挡片及在竖直方向上顶推所述推拉杆挡片的弹簧，所述推拉杆挡片在竖直方向运动时遮蔽或暴露所述推拉杆孔。
全文摘要
本发明涉及一种电池自动插接充电器，其包括充电器收紧盒，其盒壁上设有曲线导向槽；上盖，与所述充电器收紧盒滑动连接，所述上盖与所述充电器收紧盒在水平方向上相对滑动；及充电器插头，与所述上盖滑动连接，所述充电器插头与所述上盖在竖直方向上相对滑动，所述充电器插头容纳在所述充电器收紧盒中并设有安装在所述曲线导向槽中的安装部，所述安装部在所述曲线导向槽中运动并带动所述充电器插相对于所述充电器收紧盒升降。上述电池自动插接充电器中，充电器插头伸出或收回的动作快速可靠，从而能够快速可靠地与放置在电池柜中的电池的插口进行插接。此外，还提供了一种电池自动插接充电机构。
文档编号H02J7/00GK102801193SQ201210284930
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月10日 优先权日2012年8月10日
发明者沈浩, 王俊, 梁虎, 管大功, 谢勇, 王伟 申请人:王俊