CN103842219B - 用于储存机动车辆蓄电池并具有将蓄电池锁定在储存单元格中的机构的结构 - Google Patents

用于储存机动车辆蓄电池并具有将蓄电池锁定在储存单元格中的机构的结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及将用于驱动电动或混合动力机动车辆的电动马达的供电蓄电池（11）安装在一个蓄电池储存结构（10）的储存单元格（12）中和/或从中移除的方法，该方法包括以下步骤：致动该储存单元格所配备的一个锁定机构（13）以便使所述锁定机构在一种锁定状态与一种解锁状态之间移动，在该锁定状态中该锁定机构在空间上使其所接合的蓄电池在该储存单元格内在一个储存位置中无法移动，并且在该解锁状态中该锁定机构使得该蓄电池从其储存位置中在空间上松脱。

Description

用于储存机动车辆蓄电池并具有将蓄电池锁定在储存单元格中的机构的结 构
技术领域
本发明涉及一种将用于向电动或混合动力型机动车辆的电驱动马达提供电力的能量容器安装在用于此类能量容器的储存结构的储存单元格中和/或从中移除的方法。
本发明除了涉及一种用于对采用所述储存结构的此类能量容器进行交换的方法和交换站点之外还涉及用于能量容器的储存结构，并且最后还涉及一种针对电动或混合动力机动车辆车队的基于所述对能量容器进行交换的解决方案的管理方法和管理系统。
背景技术
某些机动车辆，如电动车辆或混合动力车辆，包括用于向电驱动马达供电的能量容器，所述容器是供应电力的蓄电池类型的。在说明书的其余部分中，出于简化原因，术语“蓄电池”将用来广义地指代用于向车辆的电驱动马达提供电力的任何容器。可证明有利的是当所述蓄电池的电力水平变低时将其替换为一个充好电的蓄电池。这可以在一个交换站点中进行，例如与对与内燃发动机相关联的燃料箱进行加注的服务站点相类似的一个站点。
文件US2010/145717中披露了用于向电动车辆的电驱动马达供应电力的蓄电池的一种交换站点以及一种用于实施这种交换的方法。所披露的交换站点包括一个提升器具，该提升器具配备有用于将蓄电池在车辆上锁定和解锁的装置。
实施这样的交换蓄电池概念的一个问题在于，存在许多不同类型的机动车辆，它们包括不同类型的蓄电池并且这些蓄电池以不同的方式固定在机动车辆上。更确切而言，在经济上不可能增加用于所述不同类型蓄电池的安装和拆卸系统的数目、而由于成本和蓄电池的重量也不可能采用人工解决方案。文件US2010/145717中披露的解决方案没有针对这种交换蓄电池解决方案的柔性问题（特别是由于缺乏稳固性）提供令人满意的解决方案。
在文件US2008/0053716中披露了另一个解决方案，该解决方案揭示了用于蓄电池的一个储存结构，该储存结构包括一组储存单元格，每个单元格在顶部和底部处由多个搁板来界定并且在右侧和左侧由多个隔板来界定，这些搁板形成了该结构的一部分。这种安排没有解决柔性问题，因为这些储存单元格仅适合于单一类型的蓄电池。此外，这个解决方案具有以下额外缺点：
-要求进行适配以定位冷却系统和电连接件，
-提供至少两个机站或机器人，一个用于确保在该交换站点处拆卸或接收蓄电池，另一个用于将蓄电池储存在该储存结构的单元格中。根据这个原理产生的这些站点因此具有一个交换区和一个储存区，
-在将每个蓄电池输送到交换区之外时对每个蓄电池都要求有一个输送托盘。
所述这些单元格的结构安排不允许对站点处的所需体积进行优化；更确切地说，必须具有标准大小的单元格并且必须为储存工具提供通道（例如，完整的走廊）。
发明内容
为了允许对交换蓄电池的解决方案进行简单的发展，必须使得解决方案的操作是可靠的、稳健的、灵活的并且通用的，而同时还限制其成本。
本发明的目的是提供针对于用于蓄电池的储存结构以及用于将蓄电池安装在所述结构中和/或从其中移除的方法的一种解决方案，该解决方案使得有可能减轻上述问题。具体而言，本发明提出了一种简单、可靠且稳健、灵活并且通用、而同时经济的解决方案。
本发明的第一特征涉及一种将用于向电动或混合动力型机动车辆的电驱动马达提供电力的蓄电池安装在一个蓄电池储存结构的储存单元格中和/或从中移除的方法。这种方法的突出之处在于，该方法包括以下步骤：致动该储存单元格所配备的一个锁定机构以便使所述锁定机构在一种锁定状态与一种解锁状态之间移动，该锁定状态使该蓄电池在该储存单元格内在空间上无法移动，所述锁定机构与处于一个储存位置中的所述蓄电池合作，并且该解锁状态使得该蓄电池从其储存位置中在空间上松脱。
这种方法使得有可能提供一种柔性结构，其中在每个单元格中再现了车辆的常规接口（锁定、冷却和电连接），这是通过简单地将这些单元格所配备的这些锁定机构按照有待储存的蓄电池进行适配，以便提供柔性性而无论蓄电池的类型如何、并且使该解决方案是通用的。这使得有可能免除在交换区域与储存区域之间为蓄电池提供输送托盘的必要性。此外，通过消除了从前方放置蓄电池的必要性，该解决方案优化了站点的体积。此外，这些储存单元格的大小是针对有待储存的蓄电池的尺寸而精确优化的，从而消除了该储存结构中的任何空间损失，所述这些储存单元格被定位在交换站点的两侧上并且因此来自交换区域的通路既用于在车辆上的拆卸/安装操作又用于在储存单元格上的移除/安装操作。所述这些储存单元格任选地配备有一个倾斜系统以准许从该储存结构中松脱出这些锁定/连接机构和冷却接口，从而准许蓄电池进入其储存位置，这不再是从下方进行而是横向地进行。
本发明的第二特征涉及一种用于向电动或混合动力型机动车辆的电驱动马达提供电力的蓄电池的储存结构，该储存结构包括多个储存单元格，每个储存单元格都能够容纳一个蓄电池。所述结构的突出之处在于，每个储存单元格都包括一个锁定机构，该锁定机构能够在一种锁定状态与一种解锁状态之间移动，该锁定状态使该蓄电池在该储存单元格内在空间上无法移动，所述锁定机构与处于一个储存位置中的所述蓄电池合作，并且该解锁状态使得该蓄电池从其储存位置中在空间上松脱。所述结构使得有可能再现一种假想车辆的布局，在蓄电池的储存和充电过程中，该布局能够实现与装载在有待确定的车辆上的配置相同的配置。该交换装载具有能够被定位在充电单元格下方的并且像装载在车辆上那样将蓄电池锁定的特征。
本发明还涉及一种对用于交换向电动或混合动力型机动车辆的电驱动马达提供电力的蓄电池的方法和交换站点，该交换方法和交换站点的突出之处在于它们包括如上所述的用于安装的方法和用于将蓄电池移除的方法以及一种对应的储存结构。
最后，本发明进一步涉及用于车辆车队的管理方法和管理系统，该管理方法和管理系统的突出之处在于它们分别包括对车队车辆的蓄电池的至少一次交换以及多个如上所述的交换站点。
附图说明
在以下对以非限制性举例的方式提供的并且在这些附图中展示出的本发明具体实施例的说明中更清楚地显现出其他优点和特征，在附图中：
-图1是储存结构的一个实例的透视图，
-图2至4分别展示了一个储存单元格所配备的一个锁定和倾斜结构以及电连接元件和连接元件，
-图5和6示出了致动工具、提升器具和移位元件的实例，
-图7展示了图5和6的、处于与该储存结构合作的情形下的这些元件。
具体实施方式
图1展示了根据本发明一个特征的一种储存结构10的实例，该储存结构被设计成用于接收能够向电动或混合动力型机动车辆的电驱动马达提供电力的多个能量容器。例如在图5至7中，蓄电池11是可见的。
例如，所述储存结构10可以形成一个蓄电池交换站点的一部分，该蓄电池交换站点被设计成准许使用以下描述的一个交换装置从车辆上拆卸一个低电力水平的蓄电池并且将所述蓄电池安装在结构10中，该交换装置从结构10的一个储存单元格中移除一个新的充过电的蓄电池并且接着将所述蓄电池安装在车辆上。然而，结构10可以用在任何要求对可互换蓄电池进行处理的位置，例如机动车辆厂、车辆分配网络或售后网络或甚至维修中心。
储存结构10包括多个储存单元格12，每个储存单元格能够容纳一个蓄电池11。例如，这些储存单元格12被组织成多排和多列。在图1的实例中，该结构包括三列，每列包括两个叠置的单元格12。因此，结构10包括两个叠置的排，每排具有三个对齐的单元格12。在一个未示出的有利的实施例中，同一排的单元格12可以是沿着所述排可移动的。这种可能性甚至可以被提供用于向这些单元格12提供相对于彼此的一种自由度。所述安排一方面允许提供一种蜂窝结构10，所述结构是根据蓄电池类型、特别根据其尺寸来模块化的，并且另一方面提供了定位有待从一个与交换装置相对的单元格中移除的蓄电池、而不一定需要将所述蓄电池移位的能力，从而改善了蓄电池交换循环所花费的时间。
根据一个本质特征，每个储存单元格12都包括一个锁定机构13，该锁定机构，例如在图2中是独立可见的、能够在一种锁定状态与一种解锁状态之间移动，该锁定状态使该蓄电池11在该储存单元格12内在空间上无法移动，所述锁定机构与处于一个储存位置中的所述蓄电池合作，并且该解锁状态在空间上将该蓄电池11从其储存位置中松脱。因此将一个蓄电池11安装在一个储存单元格12内包括以下步骤：致动该储存单元格12所配备的锁定机构13以使所述锁定机构从该解锁状态移动至该锁定状态，从而使该蓄电池在该储存单元格12内在空间上无法移动，所述锁定机构与处于其储存位置中的所述蓄电池合作。为了实现这个致动步骤，可以使用一个致动工具14（在图5和6中可见）以便从该储存单元格12操纵该锁定机构13，所述操纵能够例如从储存单元格12的下方进行。该储存结构10可以有利地被配置成用于提供从这些储存单元格12下方的触及，这样使得对一个给定储存单元格12的锁定机构13的操作可以是从该储存单元格12的下方开展的。
有可能提供对界定该单元格的框架的倾斜，从而在例如在储存后允许其从该结构中松脱，并且因此是不再需要从下方而是部分地以横向的方式的安装的。为此，该框架配备有在图2中标记为16的一个或多个倾斜器具。
该交换装置可以被配置成使得该致动步骤可以包括对该致动工具14和蓄电池的同时提升。为了实现这点，该致动工具14可以被固定在一个提升器具15上并且被配置成用于将该蓄电池支撑在该储存单元格12的区域之外，所述提升器具15还能够被安装在一个移位元件17上，该移位元件被配置成用于使该提升器具15在至少一个方向上或在图6中的相垂直的两个方向X和Y上进行平移。因此，该交换装置包括至少一个致动工具14、该提升器具15和该移位元件17。标记为Z的竖直提升方向同时垂直于提升器具15的位移方向X、Y。例如，方向Y对应于提升器具15的以及由此的致动器具14为与这些储存单元格12之一的这些机构13之一进行合作而位移的方向（尤其参见图7，该图展示了器具15在结构10中相对于移位元件17悬臂伸出的这种情形）。可以提供多个架柱20来吸收力以便对与该装置的悬臂伸出相关联的屈曲进行补偿。
有利地，该移位元件17可以配备有一个扭杆，该扭杆被配置成对这些悬臂力进行补偿。该装置可以配备有一个缆线系统，该缆线系统与该扭转系统进行组合并且用于对该系统中的间隙进行补偿，从而准许获得该锁定台面在西塔方向（téta）X和西塔方向Y上的灵活性，以实现蓄电池与车辆上的接收表面之间的完美共面性。
方向X进而对应于提升器具15的并且因此还有致动工具14的在该储存结构10与一个用于将蓄电池11安装在车辆上和/或从其上拆卸的区域之间移位的方向。由提升器具15和移位元件17的组合操作所产生的该致动工具14的组合运动具有的作用是致使该致动工具14在结构10与用于在车辆上进行安装/拆卸的这个区域之间的传递。移位元件17可以包括一个滑架从而确保一个在Y方向上相对于该滑架任选地可移动的提升台面在X方向上的移位，并且其一个例如使用多对提升叉形件通过缆线而在Z方向上可移动的元件构成了该提升器具15。
举例而言，具有了快速且容易实施的优点，每个储存单元格12的锁定机构13就可以被配置成使得对其的致动会要求收紧该机构来使得其脱离接合、然后至少一个锁定件21（例如数目为四个）旋转（例如为90度）来使得该机构锁定和/或解锁。还有可能提供的是，在调整或改变致动工具14来与这些单元格12所可能包括的不同类型锁定机构相适配的意义上使得该致动工具是柔性的。最后，该交换装置包括所有这些未示出的、对于这些锁定机构的移位、提升和致动操作而言所需要的致动器。
最后，使蓄电池11从该储存结构10的一个储存单元格12中移除的过程包括将以上对于蓄电池安装所描述的这些步骤的反向步骤。因此，将一个蓄电池11从一个储存单元格12中移除包括该储存单元格12所配备的锁定机构13的一个致动步骤，以使所述锁定机构从该锁定状态移动至该解锁状态从而将蓄电池11从其储存位置中松脱，该锁定状态使该蓄电池11在其位于储存单元格12内的储存位置中在空间上无法移动，所述锁定机构与所述蓄电池合作。可以通过以下方式将蓄电池11从单元格12中移除：将该蓄电池布置在工具14上，然后通过该提升器具15将该工具降低以便随后能够使用该交换装置（具体为该移位元件17）来将由工具14和因此被工具14所支撑的蓄电池11形成的组件传递至用于将蓄电池安装在车辆上的这个区域。
自然，除了以上披露的物质装置，该交换装置包括软件装置以准许该物质装置在实施了上述安装和/或移除过程之后以自动的、受监测的并且可靠的方式起作用。具体地说，该软件装置可以包括位于该蓄电池交换站点11的中央控制器上的计算机程序。
此外，在包括至少一个如上所述的储存结构10的专用交换站点中，有可能交换一个用于向电动或混合动力型机动车辆的电驱动马达提供电力的蓄电池11，这是通过以上述方式将放完电的蓄电池拆下并且将所述蓄电池安装在该储存结构10中、然后以上述方式从一个单元格12中移除一个充过电的蓄电池11、然后再一次将所述蓄电池传递并安装到车辆上。具体地，所述交换站点可以包括以上描述的交换装置。
在一个可能的但非限制性的实施例中，所述蓄电池交换因此可以包括在被指定用于所述操作的一个区域中将一个蓄电池安装在车辆上的和/或从其上拆卸的步骤，所述步骤包括致动该车辆配备的一个锁定机构以便使所述锁定机构在一种将该蓄电池固定在车辆上的锁定状态与一种将该蓄电池从该车辆上松脱的解锁状态之间移动。
因此有可能想到对电动或混合动力型机动车辆车队进行管理，其中通过应用以上描述的交换原理实施了对于向车队车辆的电驱动马达提供电力的蓄电池的至少一次交换。这种交换还可以潜在地提供了在该储存结构10与在车辆上安装电池和/或从其上拆下电池的这个区域之间传递这些车辆和储存单元格12所配备的这些锁定机构的一个致动工具。具体而言，这种可能性有利地在以下具体情况下也被设想到：其中车队车辆被配置成使得它们所配备的这些锁定机构能够用与操纵储存结构10的这些储存单元格12相同的致动工具14来进行操纵。举例而言，这些车辆所配备的这些锁定机构可以与这些交换站点的储存结构10的储存单元格12所包括的这些锁定机构13相同。
对车队车辆的这种管理也可以使用一个用于所述车队的管理系统来组织，该管理系统包括多个这样的交换站点。
结构10的每个储存单元格12可以包括通向用于对蓄电池进行再充电的电路的多个电连接元件18（图4）和/或通向一个蓄电池冷却回路的多个连接元件19（图3）。所述安排使得有可能使用所述这些锁定机构13来执行对处于其储存位置的蓄电池的充电和热量冷却。有利地，在对车队车辆进行管理的解决方案中，所述元件18和19可以对应地与通向用于对蓄电池进行再充电的电路的这些电连接元件和/或与通向车辆所携带的蓄电池冷却回路的这些连接元件相同。此外，该滑架使得有可能定位该蓄电池，这就消除了进行这些连接所需要的致动器。
每个致动工具14实现使得蓄电池11在储存结构10的储存单元格12内的储存位置中锁定和/或解锁的主要的操纵功能。为实现这一点，所述工具14有利地包括一个标准接口并且包括一定数量的标准化且模块化的部件以便获得能够在所有类型的蓄电池和所有机动车辆上工作的一种工具。这样的致动工具14还可以其英语术语“工具箱”而为人所知。
另一方面，该储存结构的某些储存单元格12可以配备有锁定机构（未示出），这些锁定机构被设计成用于使一个致动工具14在一种锁定状态与一种解锁状态之间移动，该锁定状态使所述致动工具在处于储存位置中的储存单元格内在空间上无法移动，所述锁定机构是与所述致动工具合作并且不再与蓄电池合作，并且该解锁状态使得该工具14从其储存位置中在空间上松脱。
最后，有可能提供的是，该交换装置可以包括两个分开的提升器具15，每个提升器具携带一个相关联的致动工具14。因此该交换装置能够使用这两个器具15之一将车辆上的放完电的蓄电池拆下，而另一个器具已经包括有一个有待安装在车辆上的充好电的蓄电池来作为所拆下的蓄电池的替换。例如，这足以提供该位移元件17的滑架的枢转，例如枢转一个180度的角度，这进而允许减少该交换周期所需的时间。
应该清楚的是，该交换装置可以具有在X轴线与Y轴线之间反向的构形，这将对应于不再是在车辆方向上而是垂直于此方向的储存。
最后，所披露的解决方案容易地实现了所希望的目标并具有以下优点：
-对交换站点中的不同类型的蓄电池的简单管理，
-确保在整个交换循环中考虑每个蓄电池的完整性，
-简单且有成本效益的实施，
-也可能对这些处理接口标准化，
-根据蓄电池类型和/或锁定机构的类型来装载不同致动工具14的可能性，
-确保将蓄电池正确安装在车辆和单元格中。
应该注意的是，用于管理蓄电池的另一个解决方案可能在于，通过将车辆上拆卸下的每个蓄电池安排在一个托盘（也称为“支撑平台”）上来进行输送。在拆卸的同时，该蓄电池将被放置在该支撑平台上。然后将由该蓄电池和支撑平台所形成的组件移位到该储存结构，在这里将所述组件安装在一个储存单元格内。由该支撑平台和由其支撑的蓄电池所形成的组件将从前方被放入储存单元格内，直到搁置在形成所述单元格的下部的一部分的多个支承元件上。因此在该单元格内处于储存位置中时，该蓄电池将一直搁置在该支撑平台上，该支撑平台被设计成用于辅助对蓄电池的后续处理。这个解决方案的主要缺点是要求对储存单元格提供大的尺寸以便能够在储存蓄电池本身之外还储存该支撑平台，从而同时涉及到相当的空间损失。优选的解决方案不具有这个缺点。

Claims (13)

1.一种用于交换向电动或混合动力型机动车辆的电驱动马达提供电力的蓄电池的方法，其包括：
-将用于向电动或混合动力型机动车辆的电驱动马达提供电力的蓄电池(11)安装在一个蓄电池储存结构(10)的储存单元格(12)中和/或从中移除的方法，该方法包括以下步骤：致动该储存单元格所配备的一个锁定机构(13)以便使所述锁定机构在一种锁定状态与一种解锁状态之间移动，该锁定状态使该蓄电池在该储存单元格内在空间上无法移动，所述锁定机构与处于一个储存位置中的所述蓄电池合作，并且该解锁状态使得该蓄电池从其储存位置中在空间上松脱；
-将蓄电池安装在车辆上和/或从其上拆卸的步骤，所述步骤包括致动该车辆配备的一个锁定机构以便使该锁定机构在一种锁定状态与一种解锁状态之间移动，所述锁定状态使得该蓄电池固定在该车辆上，并且该解锁状态使得该蓄电池从该车辆上松脱；
其特征在于，该方法包括以下步骤：在该储存结构与用于将该蓄电池安装在该车辆上和/或从其上拆下的一个区域之间传递该车辆和这些储存单元格配备的这些锁定机构的一个致动工具(14)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该致动储存单元格所配备的一个锁定机构的步骤包括使用一个致动工具(14)来从该储存单元格的下方操纵该储存单元格的锁定机构。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该致动储存单元格所配备的一个锁定机构的步骤包括在从该储存单元格输送该蓄电池的过程中提升支撑着该蓄电池的该致动工具。
4.如权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，该致动储存单元格所配备的一个锁定机构的步骤包括收紧该锁定机构以使得其脱离接合、然后使至少一个锁定件转动以实现锁定和/或解锁。
5.一种用于向电动或混合动力型机动车辆的电驱动马达提供电力的蓄电池的交换站点，其包括至少一个用于向电动或混合动力型机动车辆的电驱动马达提供电力的蓄电池(11)的储存结构(10)，该储存结构包括多个储存单元格(12)，每个储存单元格都能够容纳一个蓄电池，其特征在于，每个储存单元格都包括一个锁定机构(13)，该锁定机构能够在一种锁定状态与一种解锁状态之间移动，该锁定状态使该蓄电池在该储存单元格内在空间上无法移动，所述锁定机构与处于一个储存位置中的所述蓄电池合作，并且该解锁状态使得该蓄电池从其储存位置中在空间上松脱，该交换站点包括至少一个致动工具(14)，该致动工具一方面从下方操纵这些储存单元格的锁定机构(13)并且被固定至一个提升器具(15)上、并且另一方面在从该储存单元格输送该蓄电池的过程中支撑该蓄电池。
6.如权利要求5所述的交换站点，其特征在于，该提升器具是安装在一个移位元件(17)上，该移位元件被配置成用于使该提升器具在至少一个方向上或在两个垂直的方向(X，Y)上进行平移。
7.如权利要求5或6所述的交换站点，其特征在于，移位元件(17)来将由致动工具(14)和被所述致动工具(14)所支撑的蓄电池(11)形成的组件传递至用于将蓄电池(11)安装在车辆上的这个区域。
8.如权利要求5或6所述的交换站点，其特征在于，这些储存单元格被组织成多排和多列，一排中的这些单元格是沿着所述排可移动的。
9.一种用于电动或混合动力型机动车辆车队的管理方法，其特征在于，该管理方法包括通过应用如权利要求1至4之一所述的交换方法来实施对该车队车辆的用于向电驱动马达提供电力的蓄电池的至少一次交换。
10.如权利要求9所述的管理方法，其特征在于，该车队的车辆被配置成使得它们所配备的这些锁定机构是由与操纵该储存结构的这些储存单元格的锁定机构相同的致动工具(14)来进行操纵的。
11.一种用于电动或混合动力型机动车辆车队的管理系统，其特征在于，该管理系统包括多个如权利要求5至8所述的交换站点。
12.如权利要求11所述的管理系统，其特征在于，该车队的车辆被配置成使得这些车辆所配备的这些锁定机构是与这些交换站点的储存结构的全部或一些储存单元格所包括的这些锁定机构相同的。
13.如权利要求11或12之一所述的管理系统，其特征在于，该储存结构的每个储存单元格所配备的、通向一个蓄电池再充电电路的连接元件(18)和/或通向一个蓄电池冷却回路的连接元件(19)对应地是与这些车辆所携带的、该蓄电池的电连接元件和/或通向蓄电池冷却回路的连接元件相同的。
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