CN105774763A - 用于能够电驱动的车辆的电池更换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于至少能够电驱动的车辆（100）的电池更换装置（10），它具有至少一个用于容纳至少一个电池模块（20）的容纳件（11），其中容纳件（11）能够在运行位置和更换位置之间移动，在所述运行位置中电池模块（20）能够在车辆（100）上运行，在所述更换位置中电池模块（20）能够更换至车辆（100）。根据本发明设置了:驱动装置（40）与闭锁元件（12）存在有效连接，由此闭锁元件（12）能够移动到闭合部位以及打开部位中，在所述闭合部位中电池模块（20）能够在车辆（100）上运行，在所述打开状态中电池模块（20）能够更换至车辆（100）。

Description

用于能够电驱动的车辆的电池更换装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的电池更换装置以及具有电池更换装置的根据权利要求10前序部分的车辆，所述电池更换装置具有至少一个用于容纳至少一个电池模块的容纳件，其中容纳件能够在运行位置和更换位置之间移动，在所述运行位置中电池模块在车辆上运行，在所述更换位置中电池模块能够更换至车辆。

背景技术

由现有技术已知的是，混合动力车辆以及插电式混合动力车辆以及电动车辆能够至少暂时借助电能运行，所述电能存储在相应的能量储存单元中例如在蓄电池或者电池模块中。此电池模块在这种情况下布置在车辆内部的区域内，以便在需要时能够为车辆提供电能用于运行电动马达。

能够电驱动的车辆在大多情况下拥有能够更换的电池模块，所述电池模块能够在充电或者说放电或者失效的情况下取出。另外存在用于电动车辆的针对消耗导向的能量供应的方案，在所述方案中使用者能够自己决定所需的电池模块数量。对于这种模块化的能量供应来说接续地连接电池模块，从而能够根据所需的行驶距离提供相应的能量，由此能够既降低车辆成本又降低车辆重量。为此必要的是，电池模块能够合理地放置于车辆内部并且容易更换。根据期望的行驶距离，电池模块能够装入或者取出。如果用户仅仅想要短距离行驶时，则相应地不必再强制地一起携带超大设计的电池模块。

由DE202011004219Ul公开了用于在电动车中电池更换的装置，对于所述装置来说车辆必须移动到更换装置中，在所述更换装置中能够取出和装入能量储存单元。所说明的装置在此表现为外部的站点，所述站点不依赖车辆存在并且因此不适用于分散的电池更换。用户必须首先移动车辆至更换装置中，以便让装置执行电池模块更换并且能够非自主地实施电池更换。

发明内容

因此本发明的任务在于：最大程度地避免之前说明的在电池更换装置上的缺点。尤其当前发明的任务在于提出一种电池更换装置和一种具有电池更换装置的车辆，对于所述电池更换装置来说电池模块的更换变得简单并且同时保护电池模块免受外部的影响。

前述的任务通过电池更换装置以及拥有具有权利要求1和10的特征的电池更换装置的车辆予以解决。本发明其它的特征和细节由从属权利要求、说明书和附图得出。在这种情况下特征和细节（所述特征和细节与电池更换装置关联说明）显然地也与根据本发明的车辆关联适用并且相应相反地适用，从而在对单个发明方面的公开内容方面始终相互参照或者说能够相互参照。

根据本发明，用于至少能够电驱动的车辆的电池更换装置具有至少一个用于容纳至少一个电池模块的容纳件，其中容纳件能够在运行位置和更换位置之间移动，在所述运行位置中电池模块能够在车辆上运行，在所述更换位置中电池模块能够更换至车辆。驱动装置与用于容纳件的闭锁元件存在有效连接，由此闭锁元件能够移动到闭合部位和打开部位中，在所述闭合部位中电池模块能够在车辆上运行，在所述打开部位中电池模块能够更换至车辆。同时容纳件位于闭合部位中、在闭锁元件后方不可从外部够及并且因此针对外部的影响如湿度、尝试断开、操纵以及诸如此类得到保护。

在这种情况下，对本发明而言重要的是舒适的以及同时被保护的（保护针对偷窃和操纵）对容纳件或者说电池模块的够及，所述够及通过驱动装置实现。这使得模块化的能量供应成为可能，其中使用者能够需求导向地更换电池模块。额外地由此可能的是，电池模块在重量和形式上如此地确定尺寸，从而它能够仅仅通过人力取出。这也意味着，使用者能够将电池模块由车辆取出并且运送进入充电站用于充电或者放电，所述电池模块不必直接布置在车辆上或者与车辆连接。另外闭锁元件保护免受未经允许的电池模块取出，这对于电池模块的相应高成本来说具有显著的意义，所述成本能表现为直到电地运行的车辆的总成本的三分之一。即使在车辆的事故和震动或者说振动时，电池模块或者说容纳件通过根据本发明的闭锁元件被保护免受从运行位置从松开。

能够考虑的是，闭锁元件在运行位置和更换位置之间进行一维的或者二维的移动，从而既能够进行平移的、转动的运动，或者进行两个移动的结合。

此外能够考虑的是，电池模块能够在车辆的尾部或者说头部或者在车辆的一侧替换。为此电池更换装置能够布置在车辆中或者车辆上相应的部位。

另外能够考虑的是，容纳件和/或闭锁元件能够沿着导引部运动，由此能够避免歪斜。此外通过导引部确保电池模块在容纳件中实现与车辆中相应的配合接触部的接触。所述导引部能够在这种情况下例如实施为导轨式的。

在本发明的范围内能够在容纳件上布置机械装置，由此容纳件能够在运行位置和更换位置之间移动。在这种情况下相应的机械装置如此地构造，即它能够传递力，从而容纳件能够通过导入的力在运行位置和更换位置之间移动。在此它例如能够指的是杠杆机械装置、拉伸机械装置或者挤压机械装置说或者旋转机械装置，所述机械装置适用于传递所述力或者说偏转所述力。由此使得轻松的容纳件的位置更换以及同时容纳件的被导引的移动成为可能。

有利的是，机械装置与闭锁元件存在有效连接，其中特别地驱动装置用于操作闭锁元件和容纳件。在这种情况下所述机械装置利用其一端与容纳件连接并且利用其另一端与闭锁元件连接，其中通过根据本发明的有效连接，闭锁元件的驱动装置同时也移动容纳件。相应于此，在闭锁元件移动至打开部位的情况下容纳件也移动至更换位置或者说在移动至闭合部位的情况下容纳件移动至运行位置。这使得使用驱动装置用于既移动闭锁元件也移动容纳件成为可能。

根据本发明，机械装置能够改变长度，特别是具有至少一个柱筒和/或减震器和/或伸缩管式导轨。因此使得能够实现不同长度的移动路径或者说运动过程成为可能。根据本发明的柱筒能够指的是气动缸或者液压缸，在所述气动缸或者液压缸中能量通过工作流体传递至工作缸。这使得能够传递和/或承接大的力成为可能，其中同时能够保证无维护的以及无磨损的运行。减震器具有以下优点，即附加于工作流体以例如弹性体的形式的弹簧元件或者说缓冲元件能够承接额外的能量，这例如在事故或者说外部的力作用时可以是有利的。以伸缩管式导轨为形式的设计方案在此表现为对减震器或者柱筒在花费上有利的替代方案。

此外能够考虑的是，在容纳件上布置旋转元件，机械装置的一端与所述旋转元件连接。机械装置的另一端在这种情况下与闭锁元件连接，从而在旋转元件的旋转运动中，容纳件以及同时闭锁元件平移地运动。旋转元件能够在这种情况下设计为旋转体或者设计为曲轴，所述曲轴固定在容纳件上。通过相应的设计方案能够节省部件以及因此节省所需的结构空间，这引起车辆内的重量节约和空间节约。机械装置基于传动比与旋转元件的点连接，所述点使得优化的力传递成为可能。相应地旋转元件也能够如此定尺寸，从而能够产生优化的传动比。在本发明的范围内能够考虑的是，旋转元件构造为齿轮并且与齿条存在有效连接，由此旋转元件能够围绕旋转轴线旋转。如果旋转元件构造为齿轮并且与齿条存在有效连接，则产生了正齿轮传动机构，从而通过此能够传递或者承接更大的力，因为在此存在一定的自锁。在此能够考虑类似于在齿轮轨道中那样的设计方案，其中旋转元件构造为齿轮并且与齿条存在有效连接，由此在容纳件的直线运动时能够保证旋转元件的旋转运动并且同时能够传递足够大的力。而且这具有以下优点，即避免容纳件的歪斜并且进行被导引的运动。

在本发明的范围内能够继续考虑的是，驱动装置是机械的和/或流体技术的和/或电的。机械的驱动装置能够在这种情况下理解为例如具有张紧装置和放松机械装置的驱动装置，例如该驱动装置存在于扭转弹簧中。这使得在花费上有利的以及同时节省重量的驱动装置设计方案是可能的，在所述设计方案中构件容易替换。在此，气动的或者液压的驱动装置能够考虑作为流体技术的驱动装置，在所述驱动装置中需要泵作为能量源，以用于产生所需的运行压力。与纯机械的驱动装置相比，在流体技术的驱动装置中能够传递和承接更大的力，从而也能够移动更大的电池模块。例如在需要大的电池模块的车辆（例如载重车辆或者建筑机械）中需要更大的驱动力矩。在此，电池模块与来自乘用车的电池模块不同，能够明显更大。电的或者说机电的驱动装置提供了关于转速调节、转矩调节、位置调节和速度调节的更大的灵活性，在所述调节中能够通过调节回路改变相应的参数。另外电动驱动装置具有非常好的效率。

根据本发明能够考虑的是，闭锁元件能够与机动车的锁定系统机械地连接。在此，它能够例如指的是中央锁定部，所述中央锁定部例如与被动进入系统连接。锁定系统在这种情况下提高了针对通过未受权在造成的电池模块的取出或者说损坏的安全性。如果车辆的锁定系统解锁，则根据本发明闭锁元件随后才能够相应地解锁或者说打开。在此，闭锁元件能够同时随着车辆的中央锁定部打开或者首先通过其它附加的动作操作，所述动作由使用者执行。由此进一步提高了针对由第三方操纵的安全性。

在本发明的范围内能够进一步考虑的是，闭锁元件通过机械装置或者驱动装置的自锁保持在闭合部位中。相应地，不需要能量用来将闭锁元件保持在闭合部位中。自锁能够在这种情况下通过相应的材料配对或者说表面粗糙度或者通过机械装置的相应的几何特征建立。

有利地，机械装置能够具有紧急操作元件，由此能够手动操作所述机械装置。能够理解的是，如果不存在用于驱动装置的能量，则通过根据本发明的紧急操作元件能够操作其固有的机械装置，由此能够移动容纳件和闭锁元件。由此保证了，即在不存在能量时能够更换电池模块，从而能够装入充电了的电池模块。这个紧急操作元件能够在这种情况下类似于在CD-ROM驱动器中那样设计，其中机械的对象如此与紧急操作元件建立有效连接，从而能够仅仅通过外部的力影响操作这个对象。机械的对象能够在这种情况下具有类似于锁的安全轮廓，从而避免未受权的干预。

按照本发明的另一个方面，要求保护车辆，所述车辆设计具有根据本发明的电池更换装置。

对车辆来说得到了已经针对根据本发明的装置所说明的所有优点。

优选实施例

其它的改进本发明的措施由针对本发明的一些实施例的后续说明得出，在附图中示意性地展示所述实施例。所有的由权利要求、说明书或者附图得到的包含结构细节和空间布置的特征和/或优点能够既针对自身又以极为不同的组合对本发明而言是重要的。

附图说明

相应地示意性图示：

图1是根据本发明的具有根据本发明的电池更换装置的车辆，

图2是根据本发明的具有根据本发明的在运行位置中的电池更换装置的车辆，

图3是根据本发明的具有根据本发明的在中间位置中的电池更换装置的车辆，

图4是根据本发明的具有根据本发明的在更换位置中的电池更换装置的车辆，

图5是根据本发明的在运行位置中的电池更换装置，

图6是根据本发明的在更换位置中的电池更换装置。

具有相同的功能和作用方式的元件在图1至6中分别配设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1中示意性地展示了具有根据本发明的电池更换装置10的车辆100，所述电池更换装置具有容纳件11、电池模块20以及闭锁元件12。电池模块20在此容纳在容纳件11中。另外绘出了驱动装置40，所述驱动装置与闭锁元件12存在有效连接并且从外部闭合所述容纳件11。例如以尾部透视图展示车辆100，从而电池更换装置10如此地布置，即电池模块20能够从车辆100的尾部中更换出来。

图2至4显示了根据本发明的具有在不同位置中的根据本发明的电池更换装置10的车辆100。图2中容纳件11位于运行位置中，在所述运行位置中电池模块20能够在车辆上运行。如同图1中那样，电池更换装置10位于车辆尾部的区域中。闭锁元件12在展示的闭合部位上闭合所述容纳件11并且通过机械装置31与驱动装置40连接。另外驱动装置40通过机械装置31与容纳件11连接，由此不仅闭锁元件12而且容纳件11支配有共同的驱动装置40。

图3中，容纳件11位于中间位置中，所述中间位置位于运行位置和更换位置之间。在这种情况下，闭锁元件12已经在一定程度上打开，然而容纳件11仍然位于车辆100中。

图4显示了在更换位置中的、具有被容纳的电池模块20的容纳件11，在所述更换位置中不仅容纳件11而且电池模块20至少区段地从车辆100的尾部向外突出。闭锁元件12在这种情况下位于打开部位中，在所述打开部位中电池模块20能够更换至车辆100。驱动装置40与机械装置31存在有效连接，所述机械装置又不仅与闭锁元件12而且与容纳件11连接。

图5显示了在一种可行的实施变型方案中的根据本发明的电池更换装置10，其中容纳件11位于运行位置中并且闭锁元件12位于闭合部位中。在图5中机械装置31具有长度可变的柱筒，所述柱筒利用其一个端部可移动地连接在闭锁元件12上并且利用其另一个端部可移动地与旋转元件32连接。旋转元件32可移动地布置在容纳件11上并且同时用作用于容纳件11的可移动的放置部或者说导引部。在展示的运行位置中，机械装置31位于延伸位置中，在所述延伸位置中容纳件11以及因此电池模块20被固定保持，从而能够产生与车辆电子装置的接触。

图6中，在图5的实施变型方案中绘出了根据本发明的电池更换装置10，其中容纳件11位于更换位置中并且闭锁元件12位于打开部位中。在此，机械装置31在其长度上明显地缩短，由此容纳件11向着闭锁元件12的方向移动。

同时闭锁元件12在打开部位上如此地定位，从而容纳件11通过闭锁元件12能够移动。旋转元件32在闭合部位和打开部位之间同样地进行转动运动。因此得出了在打开部位和闭合部位之间的运动过程，在所述运动过程中闭锁元件12围绕轴线翻转，其中机械装置31的一端随动。同时，机械装置31的柱筒由延伸位置移动至压缩位置中并且旋转体32围绕轴线转动，由此容纳件11向着闭锁元件12的方向移动，在所述旋转体上布置有机械装置31的另一端。

Claims (10)

1.一种用于至少能够电驱动的车辆（100）的电池更换装置（10），其具有至少一个用于容纳至少一个电池模块（20）的容纳件（11），

其中容纳件（11）能够在运行位置和更换位置之间移动，在所述运行位置中电池模块（20）能够在车辆（100）上运行，在所述更换位置中电池模块（20）能够更换至车辆（100），其特征在于，

驱动装置（40）与用于容纳件（11）的闭锁元件（12）存在有效连接，由此闭锁元件（12）能够移动到闭合部位中并且能够移动到打开部位中，在所述闭合部位中电池模块（20）能够在车辆（100）上运行，在所述打开部位中电池模块（20）能够更换至车辆（100）。

2.按照权利要求1的装置（10），其特征在于，

机械装置（31）布置在容纳件（11）处，由此容纳件（11）能够在运行位置和更换位置之间移动。

3.按照权利要求2的装置（10），其特征在于，

机械装置（31）与闭锁元件（12）存在有效连接，其中特别地，驱动装置（40）用于操作闭锁元件（12）和容纳件（11）。

4.按照前述权利要求中任一项所述的装置（10），其特征在于，

机械装置（31）能够被改变长度，该机械装置尤其具有至少一个柱筒和/或缓冲器和/或伸缩管式导轨。

5.按照前述权利要求中任一项所述的装置（10），其特征在于，

旋转元件（32）布置在容纳件（11）处，机械装置（31）的一端与所述旋转元件连接。

6.按照前述权利要求中任一项所述的装置（10），其特征在于，

驱动装置（40）是机械的和/或流体技术的和/或电的和/或是从中的组合。

7.按照前述权利要求中任一项所述的装置（10），其特征在于，

闭锁元件（12）能够与车辆（100）的锁定系统连接。

8.按照前述权利要求中任一项所述的装置（10），其特征在于，

闭锁元件（12）通过机械装置或者驱动装置的自锁被保持在闭合部位中。

9.按照前述权利要求中任一项所述的装置（10），其特征在于，

闭锁元件（12）具有紧急操作元件，由此能够手动操作机械装置（31）。

10.一种具有按照前述权利要求中任一项所述的电池更换装置（10）的车辆（100）。