CN104136287B - 用于安装和拆卸车辆电池的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在电动或混合动力车辆(19)的底侧上安装和拆卸电池(10')的一种设备，该车辆的底侧是位于一个第一大体上水平平面内，其中该设备包括一个升降台板(11)，该升降台板竖直地移动一个能够与该车辆底侧相互作用的接合构件。所述构件被台板(11)移动从而与该车辆底侧机械地相接合，该构件的底侧于是以如下状态安排在一个第二大体上水平的平面内，在该状态中，由于该第一与第二平面之间的相对倾斜度(ΔX，ΔY)，所述构件不能与车辆底侧相接合。该升降台板通过使用至少两根缆线(16，16’)被升起，这些缆线的弹性使得有可能对这两个平面的相对倾斜度进行补偿以便使得该构件能够与车辆底侧相互作用。

Description

用于安装和拆卸车辆电池的设备

技术领域

本发明涉及对完全电动或混合动力型车辆的牵引电动马达更换供电电池的领域。

本发明的目的更确切地说是一种用于在车辆上安装或拆卸此类电池的设备。

背景技术

某些机动车辆，如电动车辆或混合动力车辆，包括用于电驱动马达的供电容器，例如电力供应电池。在以下说明中，术语“电池”将简单地用于在最宽广的意义上指代用于车辆的电驱动马达的任何电力供应容器。可能有利的是当这个电池的能量水平变低时用一个新的充好电的电池来更换。这可以在更换站点中进行，例如在与用于加注与内燃发动机相关联的储箱的服务站相类似的一个站点中进行。

文件US2010/145717披露了一种用于电动车辆的电驱动马达的电力供应电池的更换站点以及一种用于实施这种更换的方法。以上描述的更换站点包括一个升降台板，该升降台板携带了一个用于在车辆上锁定和解锁电池的元件。

在建立这样一个电池更换概念中的一个困难是，存在着许多机动车辆，它们可以包括以不同方式固定到机动车辆上的不同类型的电池。由于这些电池的成本和重量，因此增加用于安装和拆卸这些不同类型的电池和建立一种手动解决方案都是在经济上不可行的。文件US2010/145717中描述的解决方案没有令人满意地解决该电池更换解决方案的灵活性问题，尤其是由于缺乏稳健性导致的。

目前已知的解决方案均不能在给出简单的设计的情况下以有限的空间要求和合理的成本解决该灵活性问题。

发明内容

为了允许容易地形成电池更换解决方案，必须使得这些解决方案的功能是可靠的、简单的、稳健的、灵活的并且通用的，同时限制其成本和空间要求。

本发明的目的是提供一种用于对完全电动或混合动力型车辆的牵引电动马达的供电电池进行更换的解决方案，该解决方案解决了这些问题。

因此，提出了用于在电动或混合动力车辆的底侧上安装和拆卸电池的一种设备，该车辆的底侧是位于一个第一大体上水平平面内，该设备包括一个升降台板，该升降台板竖直地移动一个能够与该车辆底侧相互作用的接合构件。该接合构件被该升降台板带到与该车辆底侧进行机械接触，该构件的顶部于是以如下的状态位于一个第二大体上水平的平面内：即，由于该第一与第二平面之间的相对倾斜度，该状态不允许所述构件与该车辆的底侧相互作用。该升降台板借助于至少两根缆线被升起，这些缆线的弹性允许对这两个平面的相对倾斜度进行补偿以便使得该构件能够与车辆底侧相互作用。

这些缆线的弹性可以允许在所述缆线的可变形性极限之内对这两个平面的相对倾斜度进行补偿。

这些缆线可以对称地安排在该升降台板的各侧上并且由同一马达和/或经由多个滑轮来驱动。

该设备还可以包括一个位置校正元件从而允许车辆被置于该第一大体上水平平面内。

由于该接合构件包括一个用于在车辆底侧上锁定和/或解锁电池的机构的一个致动器元件，其中该机构包括多个锁栓，并且这些缆线的弹性可以允许对这些平面之间的相对倾斜度进行补偿以便能够实现这些锁栓的致动。

本发明的主要优点之一是，它是稳健的、灵活的且通用的，因为该接合构件可以针对车辆类型容易地进行适配而同时保有简单的设计、具有有限的空间要求和合理的成本。

附图说明

其他的优点和特征在以下将从通过作为非限制性实例给出的并且在这些附图中示出的本发明的具体实施例的说明中更加清楚地呈现，在附图中：

-图1和图2是根据本发明的第二方面的一种安装和拆卸设备的第一实施例的透视图；

-图3是根据本发明的第二方面的一种安装和拆卸设备的第二实施例的侧视图；

-图4是根据本发明的第三方面的一种更换站点的实例从上方得到的图解视图；

-图5是该第一实施例在该接合构件的协作与机械接触的情形下的侧视图。

具体实施方式

图1和图2示出了用于在完全电动或混合牵引式机动车辆上安装和拆卸一个供电电池10的设备的第一实施例。图3展示了相对于第一实施例进行简化的一个第二实施例，如下文中将理解的。在这些图上，这两个实施例中的共有元件带有相同的参考标记。这些设备之一被设计成允许在车辆底侧上的一个容纳室中进行电池10的安装和拆卸。

在图1和图2中，用于安装/拆卸电池10的设备为此包括一个升降台板11，该升降台板旨在间接地用于将一个电池10相对于该车辆的容纳室进行锁定和解锁、并且用于在该电池处于被解锁状态时在标记为Z的竖直方向上至少竖直地移动该电池。为了能够进行将电池安装到该容纳室中或从中移除的操作以及一旦电池被安装则将其锁定和解锁的操作，该升降台板11必须相对于车辆、特别地相对于其容纳室被正确地定位，并且该车辆必须具有相对于升降台板的合适位置。

因此升降台板11携带了一个接合构件，该接合构件能够与车辆的底侧相互作用。该接合构件可以包括用于将升降台板11相对于车辆进行相对定位和/或用于车辆位置的校正的一个元件。这个定位元件可以旨在用于对台板11与车辆之间的水平偏离量进行补偿、并且任选地通过将台板11提升至预定高度来致使该车辆升高，以便对不同类型的现有车辆之间的高度差异进行补偿。该位置校正元件可以由一个带有与车辆的若干接触点的载体组成，其中该载体的所有这些点都可以通过在与车辆/台板的相对定位同时进行的或在之后进行的将车辆升高而被带到与车辆进行接触。这些定位和/或位置校正元件可以与台板通过一个可移除的组件进行关联，从而允许根据需要相对于升降台板来移除所述元件。

此外或者替代这点，该接合构件可以包括在电池10的储存和/或再充电过程中用于该电池的一个支撑元件，从而因此确保了在该电池从该安装和拆卸设备的台板11上取下时对该电池的支撑。例如托板或可以例如被称为“滑板”的一种类型的这样一个支撑元件尤其可以旨在用于辅助在该安装/拆卸设备之外对电池的搬运和储存。

因此，升降台板11在竖直方向Z上的可移动性除了允许该升降台实现其提升电池的功能之外，还允许以上描述的接合构件与车辆底侧进行相互作用，例如以该接合构件接近和/或抵靠车辆的形式，从而使得其构成元件(定位和/或位置校正元件，和/或在电池的储存和/或充电过程中的电池支撑元件)可以实现其功能。

该安装和拆卸设备包括一个小车12，升降台板11安装在该小车上并且该小车被配置成用于在至少一个大体上水平的运动方向上移动由升降台板11和该接合构件组成的组件。为了移动这个组件，提供了小车12在该第一运动方向X上水平平移的一种可能性、以及在适用时升降台板11相对于小车12在一个第二运动方向Y上水平移动的可能性。换言之，在后一情况下，小车12被配置成用于使升降台板11相对于其自身在第二方向Y上移动。但是作为一个变体，小车12能够被设计成在例如彼此垂直的两个方向X和Y上移动。因此该第一和第二实施例提供了小车12在第一方向X上的移动，而仅有该第一实施例提供了台板11在第二方向Y上的移动，例如是使用了台板相对于该台板被安装于其上的这个小车12的移动。

由于升降台板11这样就可以通过小车12的作用而水平移动，其可以有利地从车辆上的安装/拆卸电池区域改变位置，以便例如能够参与对于管理电池更换所必须的、在不同工作高度处的其他操作，例如电池清洁操作和/或将电池安装到室中以及从中移除以进行储存和/或再充电的操作。

而且，由升降台板11携带的该接合构件可以任选地包括一个用于将电池锁定到车辆上的机构的一个致动器元件18。因此这样的锁定机构能够在一种锁定状态与一种解锁状态之间转换，该锁定状态使该电池在空间上固定不动，在安装后的状态下该锁定机构以这种锁定状态与该电池在车辆的容纳室内部相配合，并且该解锁状态在空间上将该电池从其安装后状态中松脱。该致动器元件因此可以被设计成使得对该致动器元件的一个适当操纵会控制该锁定机构从一种状态到另一种状态的转变，这种操纵是经由例如车辆底侧来发生的。

作为显示其快速性且容易实施的优点的一个实例，装配到车辆上的该锁定机构可以被配置成使得，为了运作，该机构必须被强制运作以便实现其松脱，于是至少一个锁栓(例如，四个)必须被转动(例如，经过90°)以便获得该机构的锁定和/或解锁。还可能的是，该致动器元件18在以下意义上是柔性的：它可以被调节或改变以便针对可能装配在不同车辆类型上的不同类型的锁定机构加以适配。为此，元件18可以有利地包括一个标准接口以及多个标准化和模块化的部件，以便获得适合于在所有类型电池以及在所有机动车辆上使用的一个元件18。这样的致动器元件18还被称为“工具箱”，例如在以序号FR2952334公开的申请中所描述的。

台板11通过小车12的作用而进行的水平移动因此有利地允许致动器元件18相对于车辆上的安装/拆卸电池区域发生可能的位置改变，以便例如能够使用这个元件18来作为上文描述的支撑元件的替代物、或者以便甚至使用这个元件18来将电池安装到一个用于储存和/或再充电的结构的储存室中和/或从中移除，这是在该室本身有利地装配有与车辆的容纳室的锁定机构相对应的一个锁定机构的情况下进行的。

如图1和图2所示，一种可能的限制(但绝非限制性的)是小车12包括一个滚动元件13，该滚动元件旨在确保小车12(并且因此升降台板11/接合构件的组件)在至少该移动方向X上、或在移动方向Y上(但这不是图1和2所示的情况)的全局平移。这个滚动元件13的运动可以通过使用机载推进装置或使用外部牵引装置(例如，缆线、或齿条系统)来获得。

小车12还可以包括一个升降平台14，该升降平台是在Z方向上竖直可移动的并且与滚动元件13相联系的，这是通过这两个部件之间的任何相对升降而得到的。例如，平台14相对于滚动元件13在Z方向上的竖直移动可以是通过一对在X方向上偏离的升降叉臂15来获得，每个叉臂被至少一根缆线16在竖直方向上致动，其范围是例如由一个安装在滚动元件13上的对应的马达17来控制的。有利地，如图5中的实施例(允许安装和拆卸一个具有的尺寸与电池10的尺寸显著不同的电池10’)所展示的，升降缆线16和16’的相对弹性允许将两个平面相匹配，即，使之平行，这些表面是该车辆的基本上水平的平面(这个平面在如上所述的车辆位置校正之后已经建立)和该电池的大体上水平的平面(这个平面在如上所述的电池在升降台板11上定位之后已经建立)。彼此分开的并且例如在X方向上例如彼此对称地安排在升降台板11的各侧上的缆线16和16’二者经由用于缆线16’的具有轴线27的一个滑轮、并且经由用于缆线16的具有轴线28和29的两个滑轮而被同一马达17驱动。这两个平面尽管是大体上水平的但其之间平行性的缺乏是用围绕旋转轴线X的略微角度差ΔX以及围绕旋转轴线Y的略微角度差ΔY来表征的。升降缆线16和16’的弹性允许持续地略微提升平台14的一侧，例如在图5的实例上被缆线16’提升的那侧，而所述平台的另一侧已经被车辆底侧阻挡，例如在图5的实例上被缆线16提升的那侧。在此示例性实施例中，正是安排在电池10’的那侧上的这些锁栓部件与其安排在车辆该侧上的互补部件进行机械接触。必须理解的是，升降缆线16和16’的弹性允许在这些缆线的可变形性极限内持续地略微提升平台14的一侧或另一侧，并且任何缆线(即使由钢制成)都是略微弹性的。因此，当被缆线16’提升的那侧继续升高而另一侧被阻挡时，平台14是倾斜的：该平台围绕轴线X和Y进行枢转以便对差异ΔX和ΔY进行补偿，其中图5展示了对差异ΔY的补偿。还应该注意的是，尽管倾斜的是电池的大体上水平平面，但车辆的大体上水平平面也是倾斜的、但是是在小得多的程度上。

升降台板11通过一个联动装置安装在升降平台14上，该联动装置可以包括一个用于获得在升降台板11与升降平台14之间的相对竖直运动的装置、和/或一个用于获得升降台板11与升降平台14之间沿着Y方向的相对水平运动的装置，这不是第一实施例中的情况。后一种可能性是有利地在以下情况下提供的：滚动元件13在Y方向上不是可移动地安装的。其次，该用于获得在台板11与平台14之间的相对竖直运动的装置具有的优点是给予了台板11相对于滚动元件的竖直全局运动，这种运动是伸缩式的，即具有由台板11与平台14之间的相对运动组成的任选的第一竖直分量(参见图3的箭头F1)、以及由平台14与滚动元件13之间的相对运动组成的任选的第二竖直分量(参见图3的箭头F2)。这在小车12被安排在地面上设置的一个坑中的情况下对于尽可能减小这个坑的深度是特别有利的。

台板11在Y方向上的水平运动本身对于在例如台板11参与了将电池安装到用于储存和/或再充电的结构中和从中移除的操作的情况下是有用的，从而允许这个结构相对于小车12在X方向上的轨迹而偏远地被安装。台板11相对于平台14在Y方向上的水平运动的可能性可以被替换成平台14相对于滚动元件13在Y方向上的相对运动的可能性或者是与后者进行组合。

如以上指明的，图3的实施例是在图1和图2在以下意义上的简化情况：相对于这两个图而言，图3中的小车12不旨在提供台板11在Y方向上的运动而是仅提供在X方向上的水平运动。因此，没有提供滚动元件13在Y方向上的运动，也没有平台14相对于滚动元件13在Y方向上的任何运动，也没有台板11相对于平台14在Y方向上的任何运动。

以一种未示出的方式，这两个实施例的每个安装/拆卸设备可以包括在Y方向上偏离地安排的至少两个独立的升降台板11。作为一个变体，有可能提供的是，小车12被配置成用于产生该单一升降台板11围绕一条竖直枢转轴线的旋转。

因此如以上提及的一种安装和拆卸设备可以用于电动或混合动力机动车辆的电池更换站点的操作中。在图4中以俯视图图解展示出了这样一个站点的实例的设施。为了允许车辆19进入和离开实际的安装和拆卸区域20，该站点还可以包括一个轨道21，车辆19旨在沿着该轨道前行。在如图4所示的一个特别的且非排他性的变体中，该安装和拆卸设备可以被建立成所具有的取向使得小车12在大体上垂直于车辆19沿轨道21的前行方向的一个运动方向X上运动。然而，小车12的运动方向X也可以定向成平行于轨道19。

这个站点可以被配置成使得，该组件(台板11和接合构件)从一个转移区域22移动或移动到该转移区域，在该转移区域中，一个被移除的电池被从该安装和拆卸设备转移到一个与该安装和拆卸设备分开的搬运置设备，反之亦然。可以具有适合于其功能的任何设计的该搬运装置能够在该转移区域22与一个用于电池的储存和/或充电区域23之间移动电池。在此情况下，有可能将该安装和拆卸设备安排在地面上设置的一个坑24中，转移区域22则设置在坑24的边缘处，从而使得该搬运装置和该储存和/或充电区域23安排在坑24外部，以此进一步限制了该电池更换解决方案所需要的总体空间。

从以上内容来看，显然该安装和拆卸设备所允许的一个电池更换过程是，它包括一个以至少一个大体上水平的运动方向移动由该升降台板和该与车辆相接合的构件构成的组件的步骤组件。在该组件的运动方向X垂直于轨道21的情况下，方向X是大体上垂直于这个在其上更换电池的车辆被停放在该安装/拆卸区域20中时的纵向轴线的。然而，取决于对安排该站点的不同构成元件的需要和可能性，尤其是就该储存和/或充电区域相对于该安装和拆卸区域的位置选择而言，仍可能的是，该组件的运动方向X大体上平行于车辆的纵向轴线。

在以上说明中并且参照图3，该定位和/或位置校正元件可以包括横向偏离地、垂直于轨道21的轴线地安排在该容纳室的各侧上的两个定位器25，其中每个定位器25可以例如采取杆的形式，这个杆的上部自由端被适配成用于与车辆所携带的互补元件进行协作以便在一个给定范围内对于台板11与车辆19之间的、可能是由于车辆的不精确定位而产生的水平偏离量进行补偿。此外，这些位置校正元件可以包括例如纵向平行于轨道21轴线地偏置的两个前部和后部支撑件26。在图3中，仅有安排在台板21的左侧的定位器25是可见的，安排在右侧的定位器被前部支撑件26隐藏。这些支撑件26各自也可以采取杆的形式，这个杆的上部自由端被设计成搁置在车辆的底侧上。左边定位器25的车辆支撑功能与安排在右侧的这些支撑件26对车辆的支撑作用相组合，从而形成了具有至少三个支脚的一个载体，该载体通过台板11在方向Z上的竖直致动确保了车辆的位置校正。这些元件25和26可以根据需要以可移除的方式安装在升降台板上。

最后，所描述的解决方案实现了所希望的目标并具有以下优点：

-易于在更换站点中管理多样的电池，

-确保在整个更换周期中观察每个电池的整合性，

-操作是简单且直接了当的，

-有可能使得处置接口标准化，

-有可能根据不同的电池类型和/或锁定结构类型来加载不同的致动器元件18，从而提供大的灵活性。

Claims (7)

1.一种用于在电动或混合动力车辆(19)的底侧上安装和拆卸电池(10’)的设备，该车辆的底侧位于一个第一大体上水平平面内，该设备包括一个升降台板(11)，该升降台板竖直地移动一个能够与该车辆的底侧相互作用的接合构件，所述接合构件被该升降台板带到与该车辆的底侧进行机械接触，该构件的顶部于是以如下状态位于一个第二大体上水平平面内，该状态由于该第一与第二平面之间的相对倾斜度(ΔX，ΔY)而不允许所述构件与该车辆的底侧发生相互作用，该设备的特征在于，该升降台板借助于至少两根缆线(16，16’)而被升高，这些缆线的弹性允许对这两个平面的相对倾斜度进行补偿，以便使得该构件能够与车辆的底侧发生相互作用。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，这些缆线(16，16’)的弹性允许在所述缆线的可变形性极限之内对这两个平面的相对倾斜度进行补偿。

3.权利要求1所述的设备，其特征在于，这些缆线(16，16’)是对称地安排在该升降台板(11)的各侧上。

4.权利要求1所述的设备，其特征在于，这些缆线(16，16’)是被同一马达(17)驱动的。

5.权利要求1所述的设备，其特征在于，这些缆线(16，16’)是经由多个滑轮驱动的。

6.权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括允许该车辆被置于该第一大体上水平平面内的一个位置校正元件(25，26)。

7.权利要求1所述的设备，其特征在于，由于该接合构件包括一个用于在该车辆底侧上对该电池进行锁定和/或解锁的机构的一个致动器元件(18)，其中该机构包括多个锁栓，并且这些缆线(16，16’)的弹性允许对这两个平面之间的相对倾斜度进行补偿以便能够实现这些锁栓的致动。