用于安裝和拆卸車輛電池的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于在電動或混合動力車輛(19)的底側(cè)上安裝和拆卸電池(10')的一種設(shè)備，該車輛的底側(cè)是位于一個第一大體上水平平面內(nèi)，其中該設(shè)備包括一個升降臺板(11)，該升降臺板豎直地移動一個能夠與該車輛底側(cè)相互作用的接合構(gòu)件。所述構(gòu)件被臺板(11)移動從而與該車輛底側(cè)機械地相接合，該構(gòu)件的底側(cè)于是以如下狀態(tài)安排在一個第二大體上水平的平面內(nèi)，在該狀態(tài)中，由于該第一與第二平面之間的相對傾斜度(ΔX，ΔY)，所述構(gòu)件不能與車輛底側(cè)相接合。該升降臺板通過使用至少兩根纜線(16，16’)被升起，這些纜線的彈性使得有可能對這兩個平面的相對傾斜度進行補償以便使得該構(gòu)件能夠與車輛底側(cè)相互作用。
【專利說明】用于安裝和拆卸車輛電池的設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對完全電動或混合動力型車輛的牽引電動馬達更換供電電池的領(lǐng)域。
[0002]本發(fā)明的目的更確切地說是一種用于在車輛上安裝或拆卸此類電池的設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0003]某些機動車輛，如電動車輛或混合動力車輛，包括用于電驅(qū)動馬達的供電容器，例如電力供應(yīng)電池。在以下說明中，術(shù)語“電池”將簡單地用于在最寬廣的意義上指代用于車輛的電驅(qū)動馬達的任何電力供應(yīng)容器?？赡苡欣氖钱斶@個電池的能量水平變低時用一個新的充好電的電池來更換。這可以在更換站點中進行，例如在與用于加注與內(nèi)燃發(fā)動機相關(guān)聯(lián)的儲箱的服務(wù)站相類似的一個站點中進行。
[0004]文件US2010/145717披露了一種用于電動車輛的電驅(qū)動馬達的電力供應(yīng)電池的更換站點以及一種用于實施這種更換的方法。以上描述的更換站點包括一個升降臺板，該升降臺板攜帶了一個用于在車輛上鎖定和解鎖電池的元件。
[0005]在建立這樣一個電池更換概念中的一個困難是，存在著許多機動車輛，它們可以包括以不同方式固定到機動車輛上的不同類型的電池。由于這些電池的成本和重量，因此增加用于安裝和拆卸這些不同類型的電池和建立一種手動解決方案都是在經(jīng)濟上不可行的。文件US2010/145717中描述的解決方案沒有令人滿意地解決該電池更換解決方案的靈活性問題，尤其是由于缺乏穩(wěn)健性導(dǎo)致的。
[0006]目前已知的解決方案均不能在給出簡單的設(shè)計的情況下以有限的空間要求和合理的成本解決該靈活性問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了允許容易地形成電池更換解決方案，必須使得這些解決方案的功能是可靠的、簡單的、穩(wěn)健的、靈活的并且通用的，同時限制其成本和空間要求。
[0008]本發(fā)明的目的是提供一種用于對完全電動或混合動力型車輛的牽引電動馬達的供電電池進行更換的解決方案，該解決方案解決了這些問題。
[0009]因此，提出了用于在電動或混合動力車輛的底側(cè)上安裝和拆卸電池的一種設(shè)備，該車輛的底側(cè)是位于一個第一大體上水平平面內(nèi)，該設(shè)備包括一個升降臺板，該升降臺板豎直地移動一個能夠與該車輛底側(cè)相互作用的接合構(gòu)件。該接合構(gòu)件被該升降臺板帶到與該車輛底側(cè)進行機械接觸，該構(gòu)件的頂部于是以如下的狀態(tài)位于一個第二大體上水平的平面內(nèi):即，由于該第一與第二平面之間的相對傾斜度，該狀態(tài)不允許所述構(gòu)件與該車輛的底側(cè)相互作用。該升降臺板借助于至少兩根纜線被升起，這些纜線的彈性允許對這兩個平面的相對傾斜度進行補償以便使得該構(gòu)件能夠與車輛底側(cè)相互作用。
[0010]這些纜線的彈性可以允許在所述纜線的可變形性極限之內(nèi)對這兩個平面的相對傾斜度進行補償。
[0011]這些纜線可以對稱地安排在該升降臺板的各側(cè)上并且由同一馬達和/或經(jīng)由多個滑輪來驅(qū)動。
[0012]該設(shè)備還可以包括一個位置校正元件從而允許車輛被置于該第一大體上水平平面內(nèi)。
[0013]由于該接合構(gòu)件包括一個用于在車輛底側(cè)上鎖定和/或解鎖電池的機構(gòu)的一個致動器元件，其中該機構(gòu)包括多個鎖栓，并且這些纜線的彈性可以允許對這些平面之間的相對傾斜度進行補償以便能夠?qū)崿F(xiàn)這些鎖栓的致動。
[0014]本發(fā)明的主要優(yōu)點之一是，它是穩(wěn)健的、靈活的且通用的，因為該接合構(gòu)件可以針對車輛類型容易地進行適配而同時保有簡單的設(shè)計、具有有限的空間要求和合理的成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]其他的優(yōu)點和特征在以下將從通過作為非限制性實例給出的并且在這些附圖中示出的本發(fā)明的具體實施例的說明中更加清楚地呈現(xiàn)，在附圖中:
[0016]-圖1和圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二方面的一種安裝和拆卸設(shè)備的第一實施例的透視圖；
[0017]-圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二方面的一種安裝和拆卸設(shè)備的第二實施例的側(cè)視圖；
[0018]-圖4是根據(jù)本發(fā)明的第三方面的一種更換站點的實例從上方得到的圖解視圖；
[0019]-圖5是該第一實施例在該接合構(gòu)件的協(xié)作與機械接觸的情形下的側(cè)視圖。

【具體實施方式】
[0020]圖1和圖2示出了用于在完全電動或混合牽引式機動車輛上安裝和拆卸一個供電電池10的設(shè)備的第一實施例。圖3展示了相對于第一實施例進行簡化的一個第二實施例，如下文中將理解的。在這些圖上,這兩個實施例中的共有元件帶有相同的參考標記。這些設(shè)備之一被設(shè)計成允許在車輛底側(cè)上的一個容納室中進行電池10的安裝和拆卸。
[0021]在圖1和圖2中，用于安裝/拆卸電池10的設(shè)備為此包括一個升降臺板11，該升降臺板旨在間接地用于將一個電池10相對于該車輛的容納室進行鎖定和解鎖、并且用于在該電池處于被解鎖狀態(tài)時在標記為Z的豎直方向上至少豎直地移動該電池。為了能夠進行將電池安裝到該容納室中或從中移除的操作以及一旦電池被安裝則將其鎖定和解鎖的操作，該升降臺板11必須相對于車輛、特別地相對于其容納室被正確地定位，并且該車輛必須具有相對于升降臺板的合適位置。
[0022]因此升降臺板11攜帶了一個接合構(gòu)件，該接合構(gòu)件能夠與車輛的底側(cè)相互作用。該接合構(gòu)件可以包括用于將升降臺板11相對于車輛進行相對定位和/或用于車輛位置的校正的一個元件。這個定位元件可以旨在用于對臺板11與車輛之間的水平偏離量進行補償、并且任選地通過將臺板11提升至預(yù)定高度來致使該車輛升高，以便對不同類型的現(xiàn)有車輛之間的高度差異進行補償。該位置校正元件可以由一個帶有與車輛的若干接觸點的載體組成，其中該載體的所有這些點都可以通過在與車輛/臺板的相對定位同時進行的或在之后進行的將車輛升高而被帶到與車輛進行接觸。這些定位和/或位置校正元件可以與臺板通過一個可移除的組件進行關(guān)聯(lián)，從而允許根據(jù)需要相對于升降臺板來移除所述元件。
[0023]此外或者替代這點，該接合構(gòu)件可以包括在電池10的儲存和/或再充電過程中用于該電池的一個支撐元件，從而因此確保了在該電池從該安裝和拆卸設(shè)備的臺板11上取下時對該電池的支撐。例如托板或可以例如被稱為“滑板”的一種類型的這樣一個支撐元件尤其可以旨在用于輔助在該安裝/拆卸設(shè)備之外對電池的搬運和儲存。
[0024]因此，升降臺板11在豎直方向Z上的可移動性除了允許該升降臺實現(xiàn)其提升電池的功能之外，還允許以上描述的接合構(gòu)件與車輛底側(cè)進行相互作用，例如以該接合構(gòu)件接近和/或抵靠車輛的形式，從而使得其構(gòu)成元件(定位和/或位置校正元件，和/或在電池的儲存和/或充電過程中的電池支撐元件)可以實現(xiàn)其功能。
[0025]該安裝和拆卸設(shè)備包括一個小車12，升降臺板11安裝在該小車上并且該小車被配置成用于在至少一個大體上水平的運動方向上移動由升降臺板11和該接合構(gòu)件組成的組件。為了移動這個組件，提供了小車12在該第一運動方向X上水平平移的一種可能性、以及在適用時升降臺板11相對于小車12在一個第二運動方向Y上水平移動的可能性。換言之，在后一情況下，小車12被配置成用于使升降臺板11相對于其自身在第二方向Y上移動。但是作為一個變體，小車12能夠被設(shè)計成在例如彼此垂直的兩個方向X和Y上移動。因此該第一和第二實施例提供了小車12在第一方向X上的移動,而僅有該第一實施例提供了臺板11在第二方向Y上的移動，例如是使用了臺板相對于該臺板被安裝于其上的這個小車12的移動。
[0026]由于升降臺板11這樣就可以通過小車12的作用而水平移動，其可以有利地從車輛上的安裝/拆卸電池區(qū)域改變位置，以便例如能夠參與對于管理電池更換所必須的、在不同工作高度處的其他操作，例如電池清潔操作和/或?qū)㈦姵匕惭b到室中以及從中移除以進行儲存和/或再充電的操作。
[0027]而且，由升降臺板11攜帶的該接合構(gòu)件可以任選地包括一個用于將電池鎖定到車輛上的機構(gòu)的一個致動器兀件18。因此這樣的鎖定機構(gòu)能夠在一種鎖定狀態(tài)與一種解鎖狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，該鎖定狀態(tài)使該電池在空間上固定不動，在安裝后的狀態(tài)下該鎖定機構(gòu)以這種鎖定狀態(tài)與該電池在車輛的容納室內(nèi)部相配合，并且該解鎖狀態(tài)在空間上將該電池從其安裝后狀態(tài)中松脫。該致動器元件因此可以被設(shè)計成使得對該致動器元件的一個適當操縱會控制該鎖定機構(gòu)從一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，這種操縱是經(jīng)由例如車輛底側(cè)來發(fā)生的。
[0028]作為顯示其快速性且容易實施的優(yōu)點的一個實例，裝配到車輛上的該鎖定機構(gòu)可以被配置成使得，為了運作，該機構(gòu)必須被強制運作以便實現(xiàn)其松脫，于是至少一個鎖栓(例如，四個)必須被轉(zhuǎn)動(例如，經(jīng)過90° )以便獲得該機構(gòu)的鎖定和/或解鎖。還可能的是，該致動器元件18在以下意義上是柔性的:它可以被調(diào)節(jié)或改變以便針對可能裝配在不同車輛類型上的不同類型的鎖定機構(gòu)加以適配。為此，元件18可以有利地包括一個標準接口以及多個標準化和模塊化的部件，以便獲得適合于在所有類型電池以及在所有機動車輛上使用的一個元件18。這樣的致動器元件18還被稱為“工具箱”，例如在以序號FR2952334公開的申請中所描述的。
[0029]臺板11通過小車12的作用而進行的水平移動因此有利地允許致動器元件18相對于車輛上的安裝/拆卸電池區(qū)域發(fā)生可能的位置改變，以便例如能夠使用這個元件18來作為上文描述的支撐元件的替代物、或者以便甚至使用這個元件18來將電池安裝到一個用于儲存和/或再充電的結(jié)構(gòu)的儲存室中和/或從中移除，這是在該室本身有利地裝配有與車輛的容納室的鎖定機構(gòu)相對應(yīng)的一個鎖定機構(gòu)的情況下進行的。
[0030]如圖1和圖2所示，一種可能的限制(但絕非限制性的)是小車12包括一個滾動元件13，該滾動元件旨在確保小車12 (并且因此升降臺板11/接合構(gòu)件的組件)在至少該移動方向X上、或在移動方向Y上(但這不是圖1和2所示的情況)的全局平移。這個滾動元件13的運動可以通過使用機載推進裝置或使用外部牽引裝置(例如，纜線、或齒條系統(tǒng))來獲得。
[0031]小車12還可以包括一個升降平臺14，該升降平臺是在Z方向上豎直可移動的并且與滾動元件13相聯(lián)系的，這是通過這兩個部件之間的任何相對升降而得到的。例如，平臺14相對于滾動兀件13在Z方向上的豎直移動可以是通過一對在X方向上偏離的升降叉臂15來獲得，每個叉臂被至少一根纜線16在豎直方向上致動，其范圍是例如由一個安裝在滾動元件13上的對應(yīng)的馬達17來控制的。有利地，如圖5中的實施例(允許安裝和拆卸一個具有的尺寸與電池10的尺寸顯著不同的電池10’ )所展示的，升降纜線16和16’的相對彈性允許將兩個平面相匹配，即，使之平行，這些表面是該車輛的基本上水平的平面(這個平面在如上所述的車輛位置校正之后已經(jīng)建立)和該電池的大體上水平的平面(這個平面在如上所述的電池在升降臺板11上定位之后已經(jīng)建立)。彼此分開的并且例如在X方向上例如彼此對稱地安排在升降臺板11的各側(cè)上的纜線16和16’ 二者經(jīng)由用于纜線16’的具有軸線27的一個滑輪、并且經(jīng)由用于纜線16的具有軸線28和29的兩個滑輪而被同一馬達17驅(qū)動。這兩個平面盡管是大體上水平的但其之間平行性的缺乏是用圍繞旋轉(zhuǎn)軸線X的略微角度差Λ X以及圍繞旋轉(zhuǎn)軸線Y的略微角度差Λ Y來表征的。升降纜線16和16’的彈性允許持續(xù)地略微提升平臺14的一側(cè)，例如在圖5的實例上被纜線16’提升的那偵牝而所述平臺的另一側(cè)已經(jīng)被車輛底側(cè)阻擋，例如在圖5的實例上被纜線16提升的那側(cè)。在此示例性實施例中，正是安排在電池10’的那側(cè)上的這些鎖栓部件與其安排在車輛該側(cè)上的互補部件進行機械接觸。必須理解的是，升降纜線16和16’的彈性允許在這些纜線的可變形性極限內(nèi)持續(xù)地略微提升平臺14的一側(cè)或另一側(cè)，并且任何纜線(即使由鋼制成)都是略微彈性的。因此，當被纜線16’提升的那側(cè)繼續(xù)升高而另一側(cè)被阻擋時，平臺14是傾斜的:該平臺圍繞軸線X和Y進行樞轉(zhuǎn)以便對差異ΛΧ和ΛΥ進行補償，其中圖5展示了對差異ΛΥ的補償。還應(yīng)該注意的是，盡管傾斜的是電池的大體上水平平面，但車輛的大體上水平平面也是傾斜的、但是是在小得多的程度上。
[0032]升降臺板11通過一個聯(lián)動裝置安裝在升降平臺14上，該聯(lián)動裝置可以包括一個用于獲得在升降臺板11與升降平臺14之間的相對豎直運動的裝置、和/或一個用于獲得升降臺板11與升降平臺14之間沿著Y方向的相對水平運動的裝置，這不是第一實施例中的情況。后一種可能性是有利地在以下情況下提供的:滾動元件13在Y方向上不是可移動地安裝的。其次，該用于獲得在臺板11與平臺14之間的相對豎直運動的裝置具有的優(yōu)點是給予了臺板11相對于滾動元件的豎直全局運動，這種運動是伸縮式的，即具有由臺板11與平臺14之間的相對運動組成的任選的第一豎直分量(參見圖3的箭頭Fl)、以及由平臺14與滾動元件13之間的相對運動組成的任選的第二豎直分量(參見圖3的箭頭F2)。這在小車12被安排在地面上設(shè)置的一個坑中的情況下對于盡可能減小這個坑的深度是特別有利的。
[0033]臺板11在Y方向上的水平運動本身對于在例如臺板11參與了將電池安裝到用于儲存和/或再充電的結(jié)構(gòu)中和從中移除的操作的情況下是有用的，從而允許這個結(jié)構(gòu)相對于小車12在X方向上的軌跡而偏遠地被安裝。臺板11相對于平臺14在Y方向上的水平運動的可能性可以被替換成平臺14相對于滾動元件13在Y方向上的相對運動的可能性或者是與后者進行組合。
[0034]如以上指明的，圖3的實施例是在圖1和圖2在以下意義上的簡化情況:相對于這兩個圖而言，圖3中的小車12不旨在提供臺板11在Y方向上的運動而是僅提供在X方向上的水平運動。因此，沒有提供滾動元件13在Y方向上的運動，也沒有平臺14相對于滾動元件13在Y方向上的任何運動，也沒有臺板11相對于平臺14在Y方向上的任何運動。
[0035]以一種未示出的方式，這兩個實施例的每個安裝/拆卸設(shè)備可以包括在Y方向上偏離地安排的至少兩個獨立的升降臺板11。作為一個變體，有可能提供的是，小車12被配置成用于產(chǎn)生該單一升降臺板11圍繞一條豎直樞轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)。
[0036]因此如以上提及的一種安裝和拆卸設(shè)備可以用于電動或混合動力機動車輛的電池更換站點的操作中。在圖4中以俯視圖圖解展示出了這樣一個站點的實例的設(shè)施。為了允許車輛19進入和離開實際的安裝和拆卸區(qū)域20，該站點還可以包括一個軌道21，車輛19旨在沿著該軌道前行。在如圖4所示的一個特別的且非排他性的變體中，該安裝和拆卸設(shè)備可以被建立成所具有的取向使得小車12在大體上垂直于車輛19沿軌道21的前行方向的一個運動方向X上運動。然而，小車12的運動方向X也可以定向成平行于軌道19。
[0037]這個站點可以被配置成使得，該組件(臺板11和接合構(gòu)件)從一個轉(zhuǎn)移區(qū)域22移動或移動到該轉(zhuǎn)移區(qū)域，在該轉(zhuǎn)移區(qū)域中，一個被移除的電池被從該安裝和拆卸設(shè)備轉(zhuǎn)移到一個與該安裝和拆卸設(shè)備分開的搬運置設(shè)備，反之亦然?？梢跃哂羞m合于其功能的任何設(shè)計的該搬運裝置能夠在該轉(zhuǎn)移區(qū)域22與一個用于電池的儲存和/或充電區(qū)域23之間移動電池。在此情況下，有可能將該安裝和拆卸設(shè)備安排在地面上設(shè)置的一個坑24中，轉(zhuǎn)移區(qū)域22則設(shè)置在坑24的邊緣處，從而使得該搬運裝置和該儲存和/或充電區(qū)域23安排在坑24外部，以此進一步限制了該電池更換解決方案所需要的總體空間。
[0038]從以上內(nèi)容來看，顯然該安裝和拆卸設(shè)備所允許的一個電池更換過程是，它包括一個以至少一個大體上水平的運動方向移動由該升降臺板和該與車輛相接合的構(gòu)件構(gòu)成的組件的步驟組件。在該組件的運動方向X垂直于軌道21的情況下，方向X是大體上垂直于這個在其上更換電池的車輛被停放在該安裝/拆卸區(qū)域20中時的縱向軸線的。然而，取決于對安排該站點的不同構(gòu)成元件的需要和可能性，尤其是就該儲存和/或充電區(qū)域相對于該安裝和拆卸區(qū)域的位置選擇而言，仍可能的是，該組件的運動方向X大體上平行于車輛的縱向軸線。
[0039]在以上說明中并且參照圖3，該定位和/或位置校正元件可以包括橫向偏離地、垂直于軌道21的軸線地安排在該容納室的各側(cè)上的兩個定位器25，其中每個定位器25可以例如采取桿的形式，這個桿的上部自由端被適配成用于與車輛所攜帶的互補元件進行協(xié)作以便在一個給定范圍內(nèi)對于臺板11與車輛19之間的、可能是由于車輛的不精確定位而產(chǎn)生的水平偏離量進行補償。此外，這些位置校正元件可以包括例如縱向平行于軌道21軸線地偏置的兩個前部和后部支撐件26。在圖3中，僅有安排在臺板21的左側(cè)的定位器25是可見的，安排在右側(cè)的定位器被前部支撐件26隱藏。這些支撐件26各自也可以采取桿的形式，這個桿的上部自由端被設(shè)計成擱置在車輛的底側(cè)上。左邊定位器25的車輛支撐功能與安排在右側(cè)的這些支撐件26對車輛的支撐作用相組合，從而形成了具有至少三個支腳的一個載體，該載體通過臺板11在方向Z上的豎直致動確保了車輛的位置校正。這些元件25和26可以根據(jù)需要以可移除的方式安裝在升降臺板上。
[0040]最后，所描述的解決方案實現(xiàn)了所希望的目標并具有以下優(yōu)點:
[0041]-易于在更換站點中管理多樣的電池，
[0042]-確保在整個更換周期中觀察每個電池的整合性，
[0043]-操作是簡單且直接了當?shù)模?br> [0044]-有可能使得處置接口標準化，
[0045]-有可能根據(jù)不同的電池類型和/或鎖定結(jié)構(gòu)類型來加載不同的致動器元件18，從而提供大的靈活性。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在電動或混合動力車輛(19)的底側(cè)上安裝和拆卸電池(10’)的設(shè)備，該車輛的底側(cè)位于一個第一大體上水平平面內(nèi)，該設(shè)備包括一個升降臺板(11)，該升降臺板豎直地移動一個能夠與該車輛的底側(cè)相互作用的接合構(gòu)件，所述接合構(gòu)件被該升降臺板帶到與該車輛的底側(cè)進行機械接觸，該構(gòu)件的頂部于是以如下狀態(tài)位于一個第二大體上水平平面內(nèi)，該狀態(tài)由于該第一與第二平面之間的相對傾斜度(ΛΧ，ΔΥ)而不允許所述構(gòu)件與該車輛的底側(cè)發(fā)生相互作用，該設(shè)備的特征在于，該提升臺板借助于至少兩根纜線(16，16’ )而被升高，這些纜線的彈性允許對這兩個平面的相對傾斜度進行補償，以便使得該構(gòu)件能夠與車輛的底側(cè)發(fā)生相互作用。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，這些纜線(16，16’)的彈性允許在所述纜線的可變形性極限之內(nèi)對這兩個平面的相對傾斜度進行補償。
3.權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，這些纜線(16，16’)是對稱地安排在該升降臺板(11)的各側(cè)上。
4.權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，這些纜線(16，16’)是被同一馬達(17)驅(qū)動的。
5.權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，這些纜線(16，16’)是經(jīng)由多個滑輪驅(qū)動的。
6.權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括允許該車輛被置于該第一大體上水平平面內(nèi)的一個位置校正元件(25，26)。
7.權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，由于該接合構(gòu)件包括一個用于在該車輛底側(cè)上對該電池進行鎖定和/或解鎖的機構(gòu)的一個致動器元件(18)，其中該機構(gòu)包括多個鎖栓，并且這些纜線(16，16’)的彈性允許對這兩個平面之間的相對傾斜度進行補償以便能夠?qū)崿F(xiàn)這些鎖栓的致動。
【文檔編號】B60S5/06GK104136287SQ201280070910
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月9日
【發(fā)明者】G·穆洛托, F·雅德爾, A·貝希爾 申請人:雷諾兩合公司