CN109070720B - 具有用于容纳可更换电池包的刚性框架结构的车辆 - Google Patents

Abstract

公开了一种车辆，该车辆具有形成乘客舱的车身。该车辆还具有支撑该车身的底架。该底架包括框架结构，该框架结构具有沿该车身纵向延伸的一对侧轨、垂直于这些侧轨延伸并且在相反两端部处附接至这些侧轨的多个刚性横轨、以及在该多个横轨之间限定的至少一个区间。该车辆还具有包括电池包的电池系统。该电池包具有多个电存储装置。该电池包固定至侧轨并且可移除地定位在至少一个区间中。

Description

具有用于容纳可更换电池包的刚性框架结构的车辆

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年2月9日提交的题为“BATTERY SWAP(换电)”的美国临时申请序列号62/293,220和于2016年2月26日提交的题为“BATTERY SWAP(换电)”的62/300,467的权益和在35U.S.C.§119(e)下的优先权；以及于2016年7月31日提交的题为“VEHICLEHAVING ARIGID FRAME STRUCTURE FOR RECEIVING A REPLACEABLE BATTERY PACK(具有用于容纳可更换电池包的刚性框架结构的车辆)”的美国专利申请号15/224,659；于2016年7月31日提交的题为“REPLACEABLE BATTERY ASSEMBLY HAVING A LATCHING MECHANISM(具有闩锁机构的可更换的电池组装件)”的15/224,660；于2016年7月31日提交的题为“MODULAR BATTERY ASSEMBLY(模块化电池组装件)”的15/224,661；以及于2016年8月25日提交的题为“SYSTEMS AND METHODS FOR REPLACING A VEHICLE BATTERY(用于更换车辆电池的系统和方法)”的15/246,856。为了其所教导的所有内容并用于所有目的，上面所列出的申请的全部公开内容通过引用而并入本文。

技术领域

本公开总体涉及一种具有刚性框架结构的车辆，并且更具体地，涉及一种车辆框架结构，其包括互连轨构件，所述互连轨构件产生用于容纳和保护可更换电池包的空间。

背景技术

已证明，电动车辆是汽油动力车辆的可行替代。对电动车辆增长的需求使相关联技术的发展和基础设施的规划变得重要，这将支持未来将在道路上行驶的许多电动车辆。

目前市场上的大多数电动车辆是根据其中车辆在长时间段上使用同一周期性再充电的电池包的再充电模型设计和制造的。然而，此模型存在一些缺点，因为它要求车主分配一定时间量进行再充电，在此时间中不能使用车辆。此外，必须进行规划以确保当电池需要再充电时车辆靠近充电站。这限制了车辆在某些路线、范围和位置的使用。

另一方面，根据电池更换模型设计和制造的车辆允许用已充电的电池更换耗尽的电池，而不是在连接至车辆时进行再充电。如果相关的电池更换过程另外比可选的再充电过程更快且更容易获得，则这些车辆可以克服与再充电模型相关联的许多问题。此外，更换电池基础设施可能比其再充电模型对应物更可行且对于至少一些实施区域更适用。为了实现这些目标，可行的设计将包括解决诸如标准化、安全性、易用性和物流的问题的特征。然而，当前的电池更换模型电动车辆还没有找到解决这些领域中出现的许多问题的解决方案。

关于安全性，许多当前的电动车辆设计依赖于电池包本身的刚性来保护电池单元免受碰撞冲击造成的损坏。例如，美国专利号8,210,301和9,045,030描述了用于电动车辆的电池包，其包括整合的刚性框架结构，该刚性框架结构在冲击事件期间吸收能量以保护同样布置在电池包中的电池单元。

虽然这些配置可能对电池包将维持在同一车辆中并在需要时进行再充电的设计有用，但是当应用于可更换电池方案时，它们存在一些缺点。特别是，内部框架结构增加了电池包的重量，使相关联的更换过程更加麻烦和困难。此外，该设计要求将电池包在车辆内精确地定位成使得冲击力从车辆框架正确传递到电池包。这些定位要求会使相关联的更换过程进一步复杂化并延长。

此外，在考虑大规模实施更换电池模型时，在确定如何使系统和基础设施对消费者具有吸引力和有成本效益方面出现特定问题。如果更换电动车辆上的电池的选项困难且昂贵，则更换电池模型可能不会成功。

一些当前配置，诸如在美国专利申请公布号2012/0009804和美国专利号7,201,384中描述的那些配置，允许在放电后时更换整个电池包。然而，该类型的配置具有缺点，因为它限制了驾驶员调整其车辆中剩余电量的能力。这是有问题的，因为车辆上的剩余电量可能与用户的计划行驶量不匹配。因此，用户很难确定何时更换电池包。此外，仍然需要快速、牢固、广泛适用于不同车辆和不同电池的、并且特别适用于自动化的附接机构。

本公开涉及克服现有技术的一个或多个问题。

发明内容

在一个方面，本公开涉及一种车辆。所述车辆包括形成乘客舱的车身。所述车辆还包括支撑所述车身的底架。所述底架包括框架结构，所述框架结构包括沿所述车身纵向延伸的一对侧轨、垂直于所述侧轨延伸并且在相反两端部处附接至所述侧轨的多个刚性横轨、以及在所述多个横轨之间限定的至少一个区间。所述车辆还具有包括电池包的电池系统。所述电池包具有多个电存储装置。所述电池包固定至侧轨并且可移除地定位在至少一个区间中。

在另一方面，本公开涉及电池保护系统。所述电池保护系统包括车辆框架结构。所述车辆框架结构包括纵向延伸的一对侧轨，所述一对侧轨通过多个刚性的、横向延伸的横轨互连。所述车辆框架结构在所述侧轨之间并由所述横轨分开地限定多个区间。所述电池保护系统还包括电池包，所述电池包包括封闭在容器中的多个电存储装置。所述容器包括限定在所述容器的上部部分中的至少一个通道。所述电池包可移除地定位在所述多个区间中的至少两个区间中，其中所述容器固定至所述侧轨并且所述多个横轨中的横轨定位在所述通道中。

在又另一方面，本公开涉及电池包。所述电池包包括容器、至少部分地封闭在所述容器中的多个电存储装置、用于将所述容器固定至框架结构的紧固机构、以及至少一个通道，所述至少一个通道限定在所述容器的上部部分中，所述至少一个通道包括一对汇聚侧壁，所述一对汇聚侧壁配置为容纳所述框架结构的逐渐变细横轨。

在一个方面，本公开涉及可更换的电池组装件。所述可更换的电池组装件包括电池包，所述电池包具有多个电存储装置；以及用于将所述电池包固定至车辆的框架结构的闩锁机构。所述闩锁机构包括配置为附接至所述框架结构的第一闩锁件以及在所述电池包上的第二闩锁件。所述第二闩锁件配置为容纳所述第一闩锁件的至少一部分。所述闩锁机构还包括配置为将所述闩锁机构偏置成闩锁位置的偏置密封件。

在另一方面，本公开涉及一种具有可移除的电池组装件的车辆，所述可移除的电池组装件包括电池包，所述电池包包括封闭在容器中的多个电存储装置以及用于将所述电池包固定至所述框架结构的闩锁机构。所述闩锁机构包括配置为在所述框架结构上的第一闩锁件以及在所述电池包上的第二闩锁件。所述第二闩锁件配置为连接至所述第一闩锁件以附接所述电池。所述闩锁机构还包括配置为将所述闩锁机构偏置成闩锁位置的偏置密封件。

在又另一方面，本公开涉及一种将电池包附接至车辆的方法。所述车辆包括形成乘客舱的车身以及具有车辆框架结构的底架。所述方法包括将所述电池包放置在由所述框架结构限定的区间中，以及将所述框架结构上的第一闩锁件连接至所述电池包上的第二闩锁件使得所述电池包附接至所述框架结构。连接所述闩锁件包括将所述第一闩锁件的撞闩放置在所述第二闩锁件的容纳构件中、施加力以在所述电池包与所述底架或所述车身的表面之间压缩偏置密封件、将闩锁钩移动到所述撞闩中以实现闩锁释放位置、以及松开施加到所述偏置密封件的力使得所述偏置密封件促使所述闩锁钩与所述撞闩接合以达到闩锁位置。

在一个方面，本公开涉及模块化电池组装件。所述模块化电池组装件包括第一电池包和第二电池包。所述第一电池包包括至少部分地封闭第一多个电存储装置的第一容器、配置为将所述第一容器可移除地附接至车辆的底架的第一附接机构、第一机械连接器、以及配置为将所述第一多个电存储装置连接至所述车辆的控制区段的第一电连接器。所述第二电池包包括至少部分地封闭第二多个电存储装置的第二容器、配置为将所述第二容器附接至所述车辆的底架的第二附接机构、第二机械连接器、以及配置为将所述第二多个电存储装置连接至所述车辆的控制区段的第二电连接器。所述第一容器配置为通过所述第一机械连接器与所述第二机械连接器的连接而可移除地附接至所述第二容器。

在另一方面，本公开涉及一种车辆。所述车辆包括形成乘客舱和外壳的车身。所述车辆还包括支撑所述车身的底架。所述底架包括沿所述车身纵向延伸的一对侧轨、连接所述侧轨的一对端轨、以及限定在所述侧轨与所述端轨之间的区间。所述车辆还包括模块化电池组装件，所述模块化电池组装件包括定位在所述区间中的多个电池包以及控制区段。每个电池包包括至少部分地封闭多个电存储装置的容器、将对应的电池包可移除地附接至所述框架结构的附接机构、将对应的电池包可移除地附接至相邻的电池包的至少一个机械连接器、以及将所述多个电存储装置相互连接并连接至所述控制区段的电连接器。

在又另一方面，本公开涉及一种车辆。所述车辆包括形成乘客舱和外壳的车身。所述车辆还包括支撑所述车身的底架。所述底架包括沿所述车身纵向延伸的一对侧轨、与所述一对侧轨互连的一个或多个刚性横轨、以及限定在所述侧轨之间并由所述一个或多个横轨分开的多个区间。所述车辆还包括模块化电池组装件，所述模块化电池组装件包括各自定位在所述多个区间的分开的区间中的多个电池包、以及控制区段。每个电池包包括至少部分地封闭多个电存储装置的容器、将对应的电池包可移除地附接至所述框架结构的附接机构、将对应的电池包可移除地附接至相邻的电池包的至少一个机械连接器、以及将所述多个电存储装置相互连接并连接至所述控制区段的电连接器。所述容器的纵向侧各自包括切口部分，并且其中相邻的电池包中的一对切口部分限定用于容纳所述一个或多个刚性横轨中的横轨的通道。

在一个方面，本公开涉及车辆电池更换系统的管理系统。所述管理系统包括多个电池更换工作站，所述多个电池更换工作站用于用已充电的电池包来更换电动车辆的耗尽的电池包。每个电池更换工作站都包括协调装置。所述管理系统还包括与所述电池更换站的所述协调装置和多个客户端装置通信的控制系统。所述控制系统配置为从客户端装置容纳对电池更换操作的请求，并且选择所述多个电池更换站中的电池更换站以用于执行电池更换操作。

在另一方面，本公开涉及电池更换站。所述电池更换站包括电池包队列、充电装置；以及协调装置，所述电池包队列包括以低于满电量状态存储的已充电的电池。所述协调装置配置为容纳对执行电池更换操作的请求，选择将在所述电池更换操作中使用的已充电的电池；以及使用所述充电装置将所选电池充电到满电量。

在又另一方面，本公开涉及一种用于更换电动车辆的电池包的方法。所述方法包括从客户端装置容纳对电池更换操作的请求，所述请求包括状态信息。所述方法还包括通过基于状态信息选择用于执行所述电池更换操作的电池更换站而由处理器协调电池更换操作。所述状态信息可以是车辆的位置、剩余电池电量、历史更换信息、电池可用性信息或未来的出行信息中的一者或多者。

附图说明

包含在说明书中并且构成其一部分的这些附图展示了本公开的实施例、并且与以上给出的本公开的一般说明和在下面给出的附图详细说明一起用来说明这些实施例的原理。

图1是根据本公开的实施例的车辆的分解视图；

图2是图1的车辆的底架的俯视图，包括用于容纳可更换电池包的框架结构；

图3是图1的车辆的下部部分的横向截面视图；

图3A是图3的车辆的一部分的放大的截面视图；

图4是可更换电池包的实施例的示意图；

图5是图1的车辆的下部部分的纵向截面视图；

图6是固定在框架结构上的可更换电池包的透视图；

图7是可以与图1的车辆结合使用的可选的气囊安全特征件的示意图；

图8是根据本公开的实施例的车辆的分解视图；

图9是可以与图8的车辆结合使用的框架结构的实施例的透视图；

图10是可以与图8的车辆结合使用的电池包的实施例的透视图；

图11A示出了处于解除闩锁位置的闩锁机构的实施例；

图11B示出了处于闩锁位置的图11A的闩锁机构；

图12A-12B示出了将电池包附接至框架结构的过程；

图13A-13C进一步示出了闩锁过程，包括闩锁钩的多种不同位置；

图14A-14C示出了处于电池附接过程的多个不同阶段的车辆；

图15A-15C示出了处于电池解除附接过程的多个不同阶段的车辆；

图16A-16C示出了处于另一电池附接过程的多个不同阶段的车辆；

图17A-17C示出了处于另一电池解除附接过程的多个不同阶段的车辆；

图18示出了可以与图8的车辆结合使用的电池的可选结构；

图19是根据本公开的实施例的车辆的分解视图；

图20是根据本公开的实施例的车辆的分解视图；

图21是可以与图19的车辆结合使用的多种不同电池组装件的透视图；

图22是可以与图20的车辆结合使用的电池组装件的透视图；

图23是图22的电池包的侧视图；

图24-25是电池包的相反两侧的透视图；

图26是一对已经连接的电池包的俯视图；

图27是电池更换系统的实施例的示意图；并且

图28是电池更换过程的实施例的流程图。

具体实施方式

所公开的实施例提供了电动车辆的结构配置。该结构配置包括用于容纳可更换电池包的框架结构。该框架结构形成到车辆的底架中并与其整合。该框架结构包括多个刚性互连部件，这些刚性互连部件产生用于容纳一个或多个可更换电池包的空间。该框架结构形成刚性骨架，该刚性骨架被配置为在碰撞期间保护电池包。此配置允许电池包成为与框架结构分开的部件，并减少使得电池包包含其自身内部框架结构的需要。此配置还降低了电池包与框架结构之间的连接所承载的载荷，从而由此允许使用各种各样不同的连接结构。

在一些实施例中，描述了用于将电池包固定至车辆框架结构的附接机构。附接机构配置为允许快速地附接电池包和使之与车辆解除附接，从而使得能够用已充电的电池包来容易地更换已放电的电池包。在至少在一些实施例中，附接机构包括可在解除闩锁位置与闩锁位置之间移动的、可致动的闩锁。所公开的实施例还提供了使用所公开的附接机构的附接和解除附接过程的实例。

在一些实施例中，描述了模块化电池系统。模块化电池系统包括标准化的且通用的电池包，其可以紧固至车辆以为该车辆提供电能。标准化连接结构的使用允许使得电池包连接数个不同类型和尺寸的车辆中的任何一个车辆。此外，可以组合多个通用电池包从而使得可针对任何给定车辆定制电存储容量。每个电池包都包含连接结构，其可以快速附接邻近的电池包和与之解除附接。所公开的模块化电池组装件允许各种各样不同的车辆使用任何数量的电池包，从而使得相关的更换电池基础设施和系统的实施对顾客和服务提供者而言不复杂且具成本效益。

在一些实施例中公开了管理系统，其支持具有可更换电池的车辆，以及允许用户用管理系统协调电池更换操作的客户系统。提供了具有向用户提供更换其车辆的电池的不同选项的、各种各样的电池更换站的电池更换基础设施。客户系统可以包括客户端装置，诸如，用户的智能手机或计算机、或者车辆本身，所述客户端装置提供了与管理系统通信的路径并对在电池更换站处的电池更换操作加以协调。在一些实施例中，电池更换站与所述电池更换站所处的环境相适配。例如，个人按需服务操作可用于人口密集的区域(例如，城市)，而大型电池交换站可以位于有更多空间可用的区域中。

此外，管理和客户系统包括使得能够有效实施电池更换系统的特征。这些特征的示例包括基于位置的更换服务指派、电池订购服务和有效的电池搬运程序。所公开的实施例提供的系统使电池更换模型电动车辆成为对汽油动力和再充电模型电动车辆的实用且可行的替代选择。

图1是示出车辆10的实施例的分解视图。车辆10至少包括车身12、底架(Chassis)14和电池系统16。车身12包括形成车辆10的乘客舱和外壳的特征和部件。车身12支撑在底架14上并且由其支撑。底架14是骨架框架结构，其包括例如多个互连框架部件，诸如刚性杆、板、紧固件等。底架14形成用于支撑车身12的基部，并且该基部由车辆10的车轮支撑离开地面。底架14基本上形成车辆10的底部部分。电池系统16整合到车身12和底架14中，并通过设置在一个或多个电池包20中的多个电存储装置18来向车辆10的动力系统提供电能。

与所公开的实施例一致的是，车辆10是电动车辆。这意味着电存储装置18向马达(未示出)提供电能，以产生机械动力来使得车辆10移动。例如，在一些实施例中，车辆10是全电动车辆，其中为使得车辆10移动而产生的所有或几乎所有动力都由电存储装置18提供。在这些实施例中，车辆10包括仅作为备用动力源的发动机或不包括发动机。在其他实施例中，车辆10是混合动力车辆，其中由动力系统16所产生的动力中的一些是由电存储装置18提供的，而剩余的动力由发动机(诸如内燃发动机)提供。

应理解的是，电池系统16包括额外的部件，所述额外的部件允许利用电存储装置18来向马达提供电能以为车辆10提供动力。例如，电池系统16可以包括电连接件(例如，电线、母排等)、冷却特征件(例如，冷却板)、控制系统部件(例如，控制器、传感器、致动器等)等等，以便允许车辆10通过电能来操作。

图2是车辆10的底架14的俯视图。在一个实施例中，底架14包括用于固定至车辆10的前桥和后桥24的前托架和后托架22。前桥和后桥24包括固定在任一端的车轮26，用于将底架14支撑离开地面。如图2所示，底架14还包括与其整体地形成的框架结构28。在一个实施例中，框架结构28包括多个互连杆，这些互连杆形成用于容纳电池系统16的一个或多个电池包20的空间30。框架结构28与电池包20一起形成电池保护系统，该电池保护系统配置为保护容纳在空间30中的电池包20。

在一个实施例中，框架结构28包括在车辆10的相反两侧上纵向延伸的一对侧轨32。侧轨在其末端处由端轨34互连。在一个实施例中，端轨34对应地固定至前托架和后托架22。然而，应理解，端轨34可以是底架14的任何连接构件，并且不一定形成在底架14的端部处。

如图2所示，框架结构28还包括多个横轨36。横轨36横向于车辆10、垂直于侧轨32延伸。横轨36可以由高强度材料(诸如钢)形成，使得横轨36是刚性的。横轨36的对应的端部紧固至侧轨32，使得在侧轨32之间形成通过横轨36分开的多个区间38。

图3是车辆10的下部部分的横向截面视图，包括车身12的下部部分、底架14以及电池系统16。电池系统16布置成使得电池包20定位在车身12的地板镶板40下方。在一些实施例中，每个侧轨32附接至车身12的对应的侧流道板(side runner panel)42。电池包20定位在侧轨32之间并且至少部分地定位在横轨36下方。

如图3A所示，侧轨32由多个互连的镶板形成，包括水平延伸镶板44和竖直延伸镶板46。另外，侧轨32还可以包括一个或多个斜撑构件48，所述斜撑构件进一步加强形成侧轨32的互连的镶板。

所公开的侧轨32可以包括其中来自在车辆10的一侧上容纳的冲击的、在电池系统16附近的力主要由刚性横轨36来承载的配置。例如，在侧轨32上沿“X”方向(在图3中示出)作用的冲击力被传递至横轨36，该横轨能够承受所述力而不会弯曲。这至少部分地是由于与这些相同的侧轨32互连、由高强度材料形成、并整合到车辆10的底架14中的横轨36。可更换电池包20可以是可移除地定位在区间38内并且受侧轨32和横轨36形成的刚性框架结构28保护的单独部件。

图4示出了电池包20的分解视图。电池包20包括容器50和定位在容器50中的多个电存储装置18。盖52(可以是容器50的单独或整合部分)覆盖并且封闭容器50中的电存储装置18。容器50中电存储装置18的尺寸、数量和定位不局限于任何特定配置。在一些实施例中，电池包20可以包括成组的电存储装置18，其具有定位在组之间的一个或多个分隔件54。

每个电池包20可以包括限定在其上部部分处的至少一个通道56。每个通道56横向延伸穿过电池包20。每个通道56至少由电池包的盖52形成。在至少一些实施例中，至少一个通道56在电池包20的中间部分中形成。换句话说，至少一个通道与电池包20的纵向端部间隔开。如下详述，在容器50中形成的通道56可以成形以有助于将电池包20引导到空间30中。

在一些实施例中，在容器50的相反两侧上形成开口58。开口58可以与在盖52中形成的通道56对齐，使得形成通道56的壁被容纳在开口58中。在一个实施例中，分隔件54与开口58对齐并定位在开口下方，使得通道56位于分隔件54上方。以这种方式，每个分隔件54和通道56形成组合的分开分隔件，其将所述成组的电存储装置18分开。

应理解的是，图4中描述的电池包的配置是一个实施例，并且其他配置也是可能的。例如，通道56可以在容器50中形成，并且可以使用单独的盖或覆盖物来覆盖不同组的电存储装置18。此外，盖52可以是从容器50可移除的、永久地附接至容器50的或与容器50一体形成的。包括至少一个通道56的电池包20涵盖了许多可能的配置，包括其中通道56在容器50、盖52或两者中形成的那些配置。

如图5-6所示，电池包20配置为定位在由框架结构28限定的至少一个区间38中。在一个实施例中，一个电池包20定位在由框架结构28限定的多个区间38中。换句话说，电池包20被定位成其在纵向上横过横轨36。在电池包20中形成的每个通道56配置为容纳横轨36。在一些实施例中，电池包20包括至少三个通道56，并且框架结构28包括至少三个横轨36。

在一些实施例中，电池系统16可以包括多个电池包20。例如，电池系统16可以包括第一电池包20A和第二电池包20B(在图1中示出为替代物)。每个电池包20可以包括用于容纳相应横轨36的一个或多个通道56。在其他实施例中，所述多个电池包20可以在其纵向侧包括切口，以便在所述多个电池包20彼此相邻的位置处形成通道56(例如，两个电池包20形成单个通道56)。

图5示出了电池包20和底架14的框架结构28的纵向截面图。在容器50和/或盖52中形成的通道56的尺寸和形状被设计成用于容纳横轨36。在一个实施例中，横轨36包括梯形或大致三角形的横截面使得横轨36是逐渐变细的。例如，横轨36包括一对汇聚侧壁60。通道56可以包括同样具有与侧壁60大致平行的汇聚侧壁62的相应的形状。

逐渐变细配置允许电池包20易于相对于框架结构28定位。例如，通道56的较大的上端和横轨36的较小的下端产生用于使得横轨36被容纳在相应的通道56中的初始大公差。当电池包20升高到空间30中时，横轨36的汇聚侧壁60引导通道56的汇聚侧壁62。

图6示出了电池包20的实施例和部分的框架结构28的透视图。在一个实施例中，电池包20包括在盖52中形成的三个通道56。框架结构28包括三个对应的横轨36(仅示出一个)，所述横轨被容纳在通道56中。在一个实施例中，横轨36比相应的通道56更长，使得横轨36的一部分侧向伸出通道56并伸到相应的侧轨32。以这种方式，在横轨36没有大的变形时，冲击力不会直接冲击在电池包20上，从而由此在碰撞过程中保护电池包20免受损坏。

在一些实施例中，可以实施一个或多个额外的安全特征件，以进一步保护电池包20。在一个实例中，电池包20可以包括抗穿刺特征件。穿刺电池包20可能会导致所不希望的状况，诸如电存储装置18发生故障、腐蚀性材料泄漏以及导致起火的高温。在一些实施例中，电池包20的一个或多个镶板或壁可以由抗穿刺材料形成，该材料基本上防止(例如，在碰撞期间撞击在电池包20上的零件或碎片)刺穿电池包20。

图7描述了可以与车辆10结合使用的可选的气囊安全特征件。该特征件包括邻近电池包20定位的可充气气囊70。在一个实施例中，气囊70定位在侧轨32下方和/或在电池包20与侧轨32之间。气囊70可以配置为在检测到冲击力时自动充气，从而由此为电池包20提供额外保护。在可选实施例中，气囊70可以配置为至少围绕电池包20的一部分。例如，气囊70可以配置为在电池包20周围形成保护泡。

返回图6，示出了用于将电池包20固定至框架结构28的紧固机构64。在一个实施例中，紧固机构64包括从容器50的一部分(例如，底部部分)延伸的凸缘66以及延伸通过凸缘66中的孔的多个紧固件68。所述多个紧固件68固定至框架结构28的一部分，诸如附接至相应的侧轨32的下部部分的一个或多个凸缘。

紧固机构64可以配置为允许电池包20易于连接至框架结构28。为了实现此功能，可以使用各种各样不同的连接件作为紧固件68。例如，紧固件68可以是单侧紧固件、盲孔螺栓、闩锁机构等。以此方式，电池包20与框架结构28的附接和解除附接可以快速且容易地完成，以利于更换电池包20(例如，使用已充电的电池包交换已放电的电池包)。

所公开的实施例适于提供配置用于适应更换电池包20的车辆10。以这种方式，所公开的实施例特别适用于制造旨在当电池包中的电能装置已放电时移除并更换所述电池包的电动车辆。这种类型的系统的可行性可能至少部分地取决于可以互换电池包的容易性。所公开的实施例包括可以快速且容易进行电池包更换同时维持必要功能和安全等级的特征。

所公开的刚性框架结构与车辆底架整体形成的配置提供了若干优点，这些优点提高了可以互换电池包的容易性和速度。例如，所公开的框架结构提供了保护结构，该保护结构减少了对在电池包本身内形成刚性框架的需要。这减少了电池包的重量，使用户在电池包更换操作期间更容易处理。

所公开的刚性框架结构的额外的优点是甚至抑制冲击力到达电池包。由于刚性横轨承受冲击的载荷，因此与将连接用作使得冲击力从车辆直接传递到电池包的桥梁的配置相比，车辆与电池包之间的连接的强度较不重要。虽然以前的系统可能需要超过一百个螺栓以将电池包锁定就位，但是所公开的系统可以利用更少的连接点和可更容易移除的紧固件，从而由此提高可以更换电池包的速度和容易性。

本文描述的框架结构配置为提供了上述优点，因为它足以在碰撞期间保护电池包免受有害损坏。这里描述的额外的安全特征件可以被可选地包括在内以便进一步在碰撞期间确保保护电池包，并且由此进一步允许实现本文所述的可更换电池包系统的实施。

如图8所示，电池包20的尺寸和形状总体上被确定成配合在底架14的区间82中。电池包20可移入和移出区间82，以便于将电池包20附接至车辆10以及从其移除电池包。闩锁机构84将电池包20可释放地附接至底架14。在一些实施例中，闩锁机构84包括在底架14上的多个第一闩锁件86和在电池包20上的多个第二闩锁件88。第一闩锁件86可连接至第二闩锁件88，以便将电池包20固定在区间82中。

图9是配置为容纳电池包20的框架结构28的实施例的透视图。框架结构28可以整合到车辆10的底架14中。在其他实施例中，框架结构28可以附接至现有底架14或车辆10的其他框架结构。框架结构28为电池组装件16的电池包20提供支撑结构。

框架结构28包括多个互连支撑构件，诸如轨、杆、镶板等，所述互连支撑构件限定电池容纳区间82。在一个实施例中，框架结构28至少包括一对侧轨32和一对端轨34。如图9所示，侧轨32和/或端轨34可以是线性的、成角度的、弯曲的或另外被成形为与相应的电池包20或车身12相匹配。在其他实施例中，框架结构28还可以包括多个横轨36(在图18中示出)，所述横轨将侧轨32互连并将区间82分成多个用于容纳电池包20的至少一部分的空间。

框架结构28包括在其周界周围间隔开的第一闩锁件86。例如，框架结构90可以包括侧轨32和端轨34中的每一者上的一个或多个第一闩锁件86。每个第一闩锁件86以牢固方式(例如，通过紧固件)附接至对应的侧轨32或端轨34。

图10示出了电池组装件16的电池包20的实施例的透视图。电池包20所包括的形状可以一般与框架结构90的形状相匹配，但是可以是任何形状。例如，电池包20可以一般是矩形的。电池包20可以包括容器50，所述容器封闭所述多个电存储装置18、包括单独的或整体的盖52。

电池包20包括在其周界周围间隔开的、在对应于定位第一闩锁件86的位置处的第二闩锁件88。例如，电池包20可以包括与框架结构28包括的第一闩锁件86相同数量的第二闩锁件88。以这种方式，每个第一闩锁件86配置为与相应的第二闩锁件88紧密配合，以便将电池包20固定至框架结构28。

闩锁机构84还可以包括定位在电池包20的容器50和/或盖52的周界周围的偏置密封件92。偏置密封件92可以是例如具有良好密封质量并配置为在压缩时提供偏置力的弹性聚合物。

图11A-11B还示出了闩锁机构84的实施例，该闩锁机构包括第一闩锁件86和第二闩锁件88。在示出的实施例中，第一闩锁件86是撞闩94，该撞闩由从附接板96延伸的U形杆形成。附接板96可固定至框架结构28。在一些实施例中，第二闩锁件88形成为容纳构件98、包括用于在其中容纳撞闩94的槽90。第二闩锁件88还包括闩锁钩102，该闩锁钩配置为将撞闩94固定在槽90中。

闩锁机构84可以包括如下的特征件：所述特征件提供在第一闩锁件86与第二闩锁件88之间的牢固连接，同时还提供在解除闩锁位置(图11A)与闩锁位置(图11B)之间(并且反之亦然)快速且容易地移动的连接。例如，闩锁机构84(例如，第二闩锁件88)可以包括电子控制机构(在图12A-12C中示意性地示出)，该电子控制机构提供对闩锁钩102的电子控制。

图12A-12B示出框架结构28的包括撞闩94的部分，以及电池包20的一部分，该电池包的部分包括具有闩锁钩102的容纳构件98以及在电池包20的上部部分上形成的偏置密封件92。在图12A中，电池包20与框架结构28分离。为了将电池包20附接至框架结构28，容纳构件98朝向撞闩94移动(或反之亦然)，直到撞闩94进入槽90并到达闩锁位置，其中闩锁钩102被插入撞闩94的开口中。

这些部件的尺寸和位置可以被确定成使得偏置密封件92接触表面104并随着撞闩44在槽90中移动而压缩。表面104可以是将乘客舱与底架14分开的地板镶板的一部分。在其他实施例中，表面104是附接至底架14的凸缘。压缩偏置密封件92的膨胀力帮助将闩锁钩102保持在撞闩94开口中，从而避免意外释放电池包20。

图13A-13C进一步示出所公开的闩锁方法。例如，图13A示出了解除闩锁位置，其中撞闩94靠近槽90的顶部并且可自由移动。在附接过程中，撞闩94进一步行进到槽90中，直到它到达槽90的底部。图13B示出了释放闩锁位置，其中闩锁钩102定位在撞闩94中的开口中。在此位置，偏置密封件92被压缩抵靠表面104，并且在下撞闩杆106和闩锁钩102之间存在空间。图13C示出了闩锁位置，其中下撞闩杆106在闩锁钩102中被提高扣紧从而阻止撞闩94离开槽90。在闩锁位置，偏置密封件92提供力以将撞闩94保持在闩锁钩102中，从而禁止闩锁钩102意外移动到解除闩锁位置。

图13A-13C示意性地示出了控制机构108，该控制机构是第二闩锁件88的一部分。控制机构108被配置成当闩锁机构84处于图13B所示的释放闩锁位置时将闩锁钩102移入和/或移出撞闩94。控制机构108包括例如用于容纳控制信号的容纳器、用于处理控制信号的控制器以及用于移动闩锁钩102的马达。

通过使用多个所公开的闩锁机构84，电池包20(和/或多个电池包20)就可以快速且牢固地附接至框架结构28。如上所述，闩锁机构84可在多个位置之间移动，包括撞闩94可自由移动的解除闩锁位置、闩锁钩102可自由移入和移出撞闩94的释放闩锁位置以及闩锁钩102和撞闩94保持相互接触以防止断开连接的闩锁位置。

此外，控制机构108可电子地和远程地控制从而使得闩锁钩102可以移入和移出撞闩94，以通过各种控制方案中的任一种而在闩锁位置与解除闩锁位置之间容易地移动。例如，控制机构108可以由操作者(附近或远处的)和/或由自动系统(例如，基于一个或多个传感器的检测)来控制。在一些实施例中，闩锁钩102被配置成当下撞闩杆106到达槽90的底部时自动地移动到释放闩锁位置和/或闩锁位置。

为了将电池包20附接至框架结构28，将电池包20移入区间82，并将第一闩锁件86连接至第二闩锁件88。这包括将撞闩94放置在容纳构件98中并施加力以压缩电池包与表面104之间的偏置密封件92。压缩力可以足以允许闩锁钩102进入撞闩94并达到释放闩锁位置，在释放闩锁位置，闩锁钩102不与撞闩94接合。然后，松开压缩偏置密封件92的力，使得偏置密封件92能够在电池包20上施加膨胀力，该膨胀力推动闩锁钩102与撞闩94接合以达到闩锁位置。

因此，偏置密封件92能够提供维持第一闩锁件86与第二闩锁件88之间连接的力。更具体地，偏置密封件92推动闩锁钩102与撞闩94接合，从而禁止闩锁机构84意外断开连接。仅在重新施加力以压缩偏置密封件92、将闩锁钩102移动到释放闩锁位置之后，才发生闩锁机构84的释放。此时，闩锁钩102可以诸如通过控制机构108致动而移出撞闩94。偏置密封件92还用作密封构件，该密封构件防止异物和碎屑(例如，水、泥等)进入电池包20上方的空间。

图14A-14C示出了车辆10的电池包附接过程的实施例，该过程使用多个闩锁机构84。在图14A中，框架结构28的区间82是空的并且移动车辆10使得电池包20直接定位在区间82的下方。例如，将车辆10驾驶到电池包20上方和/或将电池包20滑动到车辆10下方。

在图14B中，车辆10的框架结构28下降到电池包20上。例如，底架14可以是可液压或气动地控制的，使得框架结构28能够朝向地面降低并向上回升。在所公开的方法中，框架结构28下降，使得撞闩94进入相应的容纳构件98的槽90，并继续直到偏置密封件92抵靠表面104而被压缩，从而将闩锁机构84放置在释放闩锁位置。在该实施例中，车辆10(例如，车身12)的重量施加力来压缩偏置密封件92。随后通过控制机构108的自动和/或手动控制将闩锁钩102移动到撞闩94中。

在闩锁钩102位于撞闩94中之后，框架结构28被抬离地面(例如，通过液压或气动控制)并移回其在车辆10下方的正常位置。该动作使用框架结构28将电池包20抬离地面并松开对偏置密封件92的压缩，从而将闩锁机构84移动到闩锁位置。

此时，电池包20牢固地附接至框架结构28，使得车辆10可以安全地行驶。额外的连接(例如，电、冷却等)可以在附接过程期间的任何时间单独地进行和/或安排成使得闩锁机构的连接也导致额外的连接得以保证。

图15A-15C示出了车辆10的电池包解除附接过程的实施例。该解除附接过程在一些方面与上述附接过程相反。在图15A中，电池包20是通过多个闩锁机构84牢固地附接至框架结构28的。为了启动解除附接过程，降低框架结构28直到到达图15B的位置。在该位置，通过车辆10的重量来压缩偏置密封件92，从而允许闩锁机构84移动到释放闩锁位置。然后控制闩锁钩102移出撞闩94，从而有效地将电池包20与框架结构28断开连接。然后框架结构28向上移动，诸如移动到图15C所示的位置。在其他实施例中，框架结构28仅在必要时(如果有的话)向上移动，以允许将电池包20从车辆10下方移出，并且将新的(例如，已充电的)电池包20移动到框架结构28下方(或使得车辆10从一个电池包20上方移动到另一电池包上方)。此时，可以执行电池包附接过程的一些或全部步骤，以将新的电池包20附接至框架结构28。

通过上述过程，已充电的电池包可以快速且容易地附接至车辆10，并且然后为了另一(例如，已充电的)电池包而解除附接(例如，当已放电时)。虽然上述实施例描述了框架结构28的移动，但是应理解的是，可以通过不包括底架14的移动的其他手段实现相同的效果。例如，电池包20可以升高到容纳区间82中并且经由闩锁机构84的致动而固定，并且随后通过在电池包20上施加进一步的向上力来移除，以允许闩锁钩102移出撞闩94。图16A-16C和17A-17C示出了与该实施例一致的示例过程。

例如，图16A-16C示出了电池包附接过程的另一实施例。在图16A中，电池包20再次与框架结构28解除附接。如图16B所示，随后通过千斤顶110将电池包20升高到区间82中并向上按压，直到到达释放闩锁位置。在该实施例中，千斤顶110施加力以压缩偏置密封件92。千斤顶110可以是例如机械千斤顶、气囊千斤顶、可移动平台等。在闩锁钩102固定在撞闩94中之后，移除千斤顶110并且偏置密封件92将闩锁机构84移动到闩锁位置中。

图17A-17C示出了使用千斤顶110的电池包解除附接过程的另一实施例。在图17A中，电池包20是附接至框架结构28。如图17B所示，升高千斤顶110以向上按压电池包20(压缩偏置密封件92)，从而由此允许闩锁钩102移出撞闩94。在到达解除闩锁位置之后，千斤顶110将电池包20降低到地面上。然后，可以将新的电池包20放置在千斤顶110上并升高到区间82中用于附接。

因此，所公开的闩锁机构适用于提供允许电池包快速且牢固地附接至车辆的附接特征件，这导致能够快速地将已放电的电池包与已充电的电池包予以交换。应理解的是，所公开的实施例的是示例，并且可以提供其他部件、特征和/或功能。例如，在一些实施例中，闩锁钩102可以配置为向上“拉”或“扣紧”电池包20，直到释放闩锁位置。类似地，在闩锁位置施加到电池包20的向上的压力可以导致闩锁钩102自动地移出撞闩94，从而由此允许电池包20落到地面。此外，在一些实施例中，第一闩锁件86和第二闩锁件88可以颠倒，使得撞闩94设置在电池包20上，并且容纳构件98设置在框架结构28上。

由于所公开的实施例适用于各种各样不同的车辆、底架和电池组装件配置，因此可以实现额外的优点。换句话说，所公开的闩锁机构可以简单地通过以下方式而与任何类型、形状或配置的电池包和车辆结合使用，即，将第一或第二闩锁件放置在电池包上，并将相应的第一或第二闩锁件放置在框架结构上的相应的位置中，并且使用偏置密封件来保持闩锁件接合。这提供了可容易地与各种各样不同的车辆和电池结构相适配的通用型连接。

图18示出了可以使用所公开的闩锁机构的一个可选结构。例如，可选的电池包20A包括横跨容器50和/或盖52延伸的多个通道56A。框架结构28还包括跨越区间82的多个横轨36。横轨36定位在通道56A中，并且可以是刚性的，以在电池包20A周围提供保护结构。在该实施例中，可以提供多个偏置密封件92A，每个电池包节段上在横轨36之间存在一个偏置密封件。

图19是示出车辆10的实施例的分解视图。电池组装件16可以整合到车身12和底架14中，并可以通过设置在一个或多个电池包20中的多个电存储装置18来向车辆10的动力系统提供电能。如图19所示，所公开的电池组装件16包括多个互连的模块化电池包20。

在一些实施例中，每个电池包20的尺寸和形状总体上被确定成配合在底架14的区间82中。每个电池包20可移入和移出区间82，以便于将电池包20附接至车辆10以及从其移除电池包。附接机构84将电池包20可释放地附接至底架14。在一个实施例中，附接机构84包括在底架14上的多个第一闩锁件86和在每个电池包20上的多个第二闩锁件88。第一附接件86可连接至第二附接件88，以便将每个电池包20固定在区间82中。

图19示出了底架14，该底架包括一个大区间82以用于容纳电池包20。例如，底架14包括框架结构28，该框架结构包括限定区间82的一对侧轨32和一对端轨34。在该实施例中，每个电池包20可以包括刚性内部框架结构，该刚性内部框架结构在碰撞期间保护电池包20免受损坏，如上所述。

图20示出了包括底架14A的可选实施例，该底架包括多个横轨36。所述多个横轨36将侧轨32与端轨34之间的空间分成多个区间82A。每个区间82A可以配置为容纳电池包20。所述多个横轨36是刚性的并且为框架结构28提供结构完整性，以便在碰撞期间保护电池包20免受损坏。以这种方式，电池包20可以省略内部框架结构，导致更轻巧且更易搬运的部件。

图21还示出了电池组装件16的不同配置。根据配置，电池组装件16可以包括不同数量的电池包20，诸如两个、四个或六个，如图所示。与所公开的实施例一致，根据车辆10的可用空间和承载能力，电池组装件16可以包括任何数量的电池包20(例如，一个或多个)。如图21所示，电池组装件16的电池包20是模块化的，使得可以添加一个或多个电池包以延伸或缩短整个电池组装件16。

电池组装件16包括控制区段38。控制区段38可以连接在电池组装件16的一端处。控制区段38包括如下部件，诸如控制电路、功率电路以及控制使用来自电存储装置18的电能的功能方面的其他电子器件。

第一电池包20A连接至控制区段112。剩余的电池包20B相继地连接在电池包20A的与控制区段112相反的端部。以这种方式，电池组装件16包括线性成阵列的横向延伸的电池包20(例如，每个电池包的纵向方向被定位呈横向于车辆10的纵向方向)。

在可选实施例中，可以以其他方式布置电池包20。例如，一个或多个电池包20可以被定位成平行于车辆的纵向方向。在一个实施例中，成二维阵列的电池包20可以包括成对的并排电池包20、可以在车辆10的纵向方向上叠置。

图21中示出的配置描绘了如何定制所公开的实施例的电池组装件16以便向车辆10提供选定数量的电存储装置18。这允许可定制的存储容量和存储的电能量。电池包20彼此电连接的方式将进一步确定电池组装件的参数，如下面将进一步描述的。

图22和图23分别示出了电池组装件16的实施例的透视图和侧视图。在所示出的实施例中，电池组装件16包括四个电池包20。如将描述的，这些电池包20被形成为容纳关于图20中的底架14A所描述的横轨36。然而，应理解的是，电池包20也可以形成为与图19的实施例结合使用，而不需要横轨36。

如所示出的，电池包20是关于彼此相继定位的以形成线性阵列。每个电池包20包括一对纵向侧114，该对纵向侧平行于其他电池包20的纵向侧114定位，其中每个电池包20的至少一个纵向侧114直接定位紧邻近下一电池包20的纵向侧114。每个电池包20还包括一对横向端部116。在一个实施例中，电池包20的横向端部116与邻近的电池包20的相应的横向端部116共线。应理解的是，术语“纵向”和“横向”仅用作惯例来表示电池包20的侧面，并且不要求纵向侧是最长侧或横向端部垂直于纵向侧。

在一个实施例中，每个电池包20在其每个横向端部116处包括附接机构84。附接机构84包括相应的附接件86、88。附接机构84配置为将电池包20以所述配置附接至车辆10。以这种方式，每个电池包定位在侧轨32与端轨34/横轨36之间形成的独立区间82A中。

在一些实施例中，相应的附接件86、88形成如上所述的闩锁机构84。例如，闩锁机构84包括定位在底架14或电池包20上的撞闩、以及具有定位在底架14或电池包20中另一者上的闩锁钩的容纳构件。容纳构件容纳撞闩，并且闩锁钩被插入撞闩的一部分中，从而将撞闩固位在适当位置。闩锁钩可以远程和/或电子地控制，以便允许容易地附接和解除附接每个电池包20。例如，当撞闩在容纳构件中时，闩锁钩可以将撞闩自动地附接至容纳构件。在一些实施例中，闩锁机构还包括将闩锁钩维持在闩锁位置中偏置密封件。然而，应理解的是，其他附接机构也是可能的。例如，附接件86、88可以是紧固件，诸如容纳在对齐的孔中的螺栓，包括单侧紧固件、盲孔螺栓等。

在一个实施例中，每个电池包20包括在每个纵向侧114上的机械连接器118。每个机械连接器118配置为连接至邻近的电池包20的机械连接器118，从而使得多个电池包20彼此连接。可选实施例可以不包括机械连接器118(例如，电池包20可仅通过它们附接至底架16而彼此连接)。

在所示出的实施例中，邻近的电池包20彼此连接，其方式为使得在邻近的电池包20的已经附接的机械连接器118上方形成通道56。每个通道56配置为容纳横轨36。在不包括横轨36(或其中通道56在另一位置处形成)的实施例中，相邻的纵向侧114不必形成通道。

每个电池包20还包括一个或多个电连接器120。每个电连接器120可以彼此连接并且连接至控制区段112，使得电存储装置18中存储的能量可以被车辆10使用(例如，提供给马达以产生机动动力)。在一个实施例中，每个电连接器120包括两个端子(正极端子和负极端子)，该两个端子连接至对应的电池包中的电存储装置18。

在一些实施例中，电连接器120通过一对母排122彼此连接并连接至控制区段112。一个母排122连接电连接器120的正极端子，并且另一母排122连接电连接器120的负极端子。以这种方式，并联地电连接电池包20。

每个母排122可以是配置为从电存储装置18传输电流的高压连接件。除了母排122之外，还可以使用低压线121以允许电池包20和相关联的控制件共享数据，诸如用于监测和/或控制电子存储装置18的放电的数据。

每个电池包20还可以包括冷却连接器124，该冷却连接器配置为将电池包20连接至冷却剂流，以用于控制相关联的电池包20中的电存储装置18的温度。可以在母排122附近形成冷却通道126，以在这些不同电池包20中和周围提供用于冷却剂流的连接回路。

图24和图25示出了电池包20的实施例的相反两侧，与所公开的实施例一致。电池包20可以包括容器128，该容器至少部分地封闭电存储装置18。容器128限定纵向侧114和横向端部116。

电池组装件16的每个电池包20可以包括相同的机械连接器118，使得邻近的电池包20可以彼此附接。此外，机械连接器118配置成使得连接可互换，从而使得邻近的电池包20的相反两侧可彼此互换地连接。例如，一个纵向侧114可以包括容纳构件，并且相反的纵向侧114可以包括用于插入容纳构件并附接至其的插入构件。以这种方式，电池包20是通用的和标准化的，使得电池组装件16可以通过电池包20的链接而延伸和缩短。

在一个实施例中，第一纵向侧114A包括作为第一机械连接器118的撞闩130，并且第二纵向侧114B包括具有槽134的容纳构件132，该槽用于容纳另一电池包20的撞闩130。容纳构件132还包括闩锁钩136，该闩锁钩用于插入撞闩130中，以便将两个电池包20彼此固定。

图26示出了一对经连接的电池包20的俯视图，其中顶部部分被移除以便示出电存储装置18。在一个实施例中，每个电池包20包括多个存储装置块138。存储装置块138各自包括多个电存储装置18。电存储装置18和存储装置块138以本领域已知的方式连接，以便提供具有限定的电压和容量额定值(例如，以安培小时为单位)的电池包20。

在一些实施例中，电池包20彼此并联地连接(例如，经由电连接器120和母排122)。换句话说，一个电池包20的电存储装置18与每个另外的电池包20的电存储装置18并联地电连接。例如，这可以通过将每个电池包20的负极端子彼此连接并且将每个电池包20的正极端子彼此连接来实现。

由于并联地连接，两个电池包20总和的额定容量是仅电池包20之一的额定容量的两倍。另一方面，此组合对的电压与单个电池包20相同。以这种方式，将电池包20添加到车辆10的电池组装件16增加了额外的额定容量(额外的安培小时)，这为车辆10提供了额外的行程(使用时间)。因此，车辆10的行程可以根据附接至其上的电池包20的数量进行定制。在一个实施例中，每个电池包20提供40-60安培小时的电量/行程。

由于此类连接不会增加电压，因此无论添加到车辆10的电池包20的数量如何，车辆的功率和速度动态都将保持相对不变。每个电池包20可以配置为产生足够的电压，以为车辆10的相关联的马达充分供能(例如，允许车辆10达到高速公路速度、行进上坡等)。在一个实施例中，每个电池包20提供大约350-400V的电压(因此，该电压也是由所有电池包20提供的组合电压)。

所公开的模块化电池组装件为电动车辆提供了如下系统，该系统允许模块化电池包的可移除附接从而定制车辆的电存储容量。每个电池包包括多个电存储装置，并且电池包并联地电连接。因此，添加额外的电池包增加了行程并且移除电池包会移除行程。以这种方式，驾驶员可以定制车辆中的电量，以更接近地匹配计划的驾驶量。

所公开的模块化电池组装件还包括将每个电池包可移除地附接至车辆的底架及彼此的机构。这些机构还包括电连接件，所述电连接件便于将电存储装置互连以用于向车辆的马达提供电能、并对电池包进行电子控制。因此，附接机构有助于定制车辆的电动存储容量的能力。此外，框架和电池包使用产生标准化和通用系统的连接件，各种各样的车辆可以被制造成和/或适配成使用所述标准化和通用系统。

如本文所述，车辆10可以包括一个或多个电池包20，所述电池包提供电能以转换成机械动力来移动车辆10。因此，用户(或自动系统)可以操作车辆10以行进到选定的目的地。当车辆运行时，电池包20中的电存储装置18将放电。最终，电存储装置18将耗尽到车辆10可能无法再可靠运行的程度。为了使车辆10恢复到可操作状态，必须用已充电的电池包20更换车辆上的一个或多个电池包20。

出于本说明的目的，耗尽的电池包是电池包中的电存储装置18被放电而低于阈值量的电池包20，并且经充电的电池包是电池包中的电存储装置18被充电而超过阈值量的电池包20。

图27示出了包括管理系统142和客户系统144的更换电池系统140的实施例。更换电池系统140是基础设施，其为车辆10的用户提供用已充电的电池包20来更换已放电的电池包20的选项。管理系统142包括多个电池更换站146，其用作电池更换操作的服务位置。管理系统142还包括用于与客户系统144协调的控制系统148。客户系统144包括多个车辆10。客户系统144还包括多个客户端装置150。

每个客户端装置150是可用于与控制系统148通信的通信终端。例如，每个客户端装置150可以是不同用户的移动装置(例如，智能电话、膝上型电脑等)或家用计算机。在其他实施例中，客户端装置150可以是车辆10上的计算装置，诸如是车载计算机。客户端装置150可以配置为通过移动应用、网站等协调电池更换操作。客户端装置150和控制系统148可以通过网络152连接。网络152可以包括蜂窝网络、因特网、WiFi等中的一者或多者。

在一个实施例中，各客户端装置150可以与控制系统148通信，以在电池更换站146处协调车辆10的电池更换服务。控制系统148和客户端装置150可以包括允许用户操作客户端装置150的计算部件(例如，处理器、存储器、数据库和I/O装置)，使得客户端装置150协调电池更换操作并向用户提供电池更换操作的细节。控制系统148配置为与每个电池更换站146通信，以与所选站协调电池更换操作。

如图27所示，所述多个电池更换站146可以包括第一站154、第二站156和第三站158。这些站154、156、158可以对应于不同类型的电池更换站146。不同类型的电池更换站154、156、158可以提供不同类型的电池更换服务。

例如，第一站154可以是手动服务站，其中更换电池包20被递送到车辆10。例如，服务提供者可以将已充电的电池包20递送到车辆，用已充电的电池包更换车辆已放电的电池包20，并将已放电的电池包20拖走。因此，当要求电池更换操作时，第一站154位于车辆10所在的任何位置(或其他商定的位置)。

第二站156可以是指定的电池更换位置，诸如是街道上或停车场中的特定停车位。车辆10可以停在停车位置，等待服务提供者执行电池更换操作，并且开走。服务提供者可以是自动执行电池更换操作的机器人推车。

第三站158可以是自动电池更换中心，诸如提供电池更换服务的专用服务中心。第三站158可以类似于第二站154，因为机器人推车可以执行电池更换服务。例如，机器人推车可以从队列中选择已充电的电池包20，将其递送到车辆10，执行操作，并将已放电的电池包20返回到队列以用于为将来的电池更换操作而再充电和存储。

所公开的电池更换站146及相关联的操作提供了用于更换车辆10的电池包20的各种各样的选项。不同的选项可以适用于不同的环境。例如，第一站154可以适合于人口密集区域(例如，城市)，而第二站156可能更适合于可能可获得指定停车地点的城市之外。第三站158可以适合于有空间可用于专用服务中心的郊区和农村地区。

应理解的是，上述电池更换站146是作为示例提供的，并且可以提供其他类型的站和服务。此外，不限制任何特定类型的电池更换站146的位置。例如，第三站158可以位于城市中，并且第一站154可以位于农村区域中。以上描述仅旨在解释可以如何提供各种各样不同的电池更换选项以与可能需要电池更换操作的不同环境相适配。以这种方式，车辆10的使用就不受限于特定区域。

如图27所示，每个电池更换站146可以包括电池包队列160、充电装置162、协调装置163和服务提供者164。电池包队列160包括等待放入车辆10中的多个电池包20。充电装置162为从车辆10容纳的耗尽的电池包20再充电。协调装置163是与控制系统148通信的计算装置(例如，包括处理器、存储器、数据库和/或I/O装置)。服务提供者164可以是操作者或能够执行电池更换操作的自动装置(例如，机器人推车)。

在一些实施例中，电池包队列160中的电池包20是标准化的，从而使得可以将它们提供给任何车辆10。在其他实施例中，电池包20可以基于车辆10或可以容纳电池包20的车辆10的类型(例如，基于品牌、型号等)来组织。

此外，电池包20可以被模块化和尺寸确定成使得一个以上电池包20配置为一次附接至车辆10。模块化电池包的示例如上所述。这为更换电池系统30提供了额外的定制和实用性，因为用户可以在电池更换操作期间选择要添加或减去的特定数量的电池包20。例如，计划驾驶短距离的用户可以仅要求一个或两个电池包20，而计划驾驶较长距离的用户可以要求三个或四个电池包20。该配置还允许服务公司向消费者提供订购型产品，例如，其中每个支付周期分配选定数量的电池包20。

电池包队列160中的电池包20可以以高效、并有助于维持每个电池包20长的使用寿命的方式存储。可以实现这一目的的一种方式是以低于满电量存储电池包。例如，可以以满电量的50％-90％存储电池包20。在一个实施例中，以满电量的70％存储电池包20。以满电量存储电池很长时间段会对电池的使用寿命产生负面影响，并且可能会减少等于满电量的量。通过以低于满电量状态存储电池包20，就延长了电存储装置18(以及因此电池包20)的使用寿命。电池包20可以(例如，基于来自协调装置163的指令)在放置到车辆10中之前被充电到满电量(例如，90％电量或更高)。

在一些实施例中，协调装置163可以配置为根据在车辆10中安装电池包20的预期来准备电池包。例如，协调装置163可以确定有电池更换操作在即并且对电池包队列160中的电池包20完全充电。协调装置163可以容纳信息并预测将需要电池包20。例如，协调装置163可以基于诸如日期和时间、历史使用模式、正在使用的电池包20上剩余的电量、车辆位置或预期的目的地(例如，基于用户日程或导航系统信息)来预测用户要求电池更换操作的可能性。

协调装置163可以配置为经由发送消息给客户端装置150来提醒用户。该消息可以指明诸如需要更换电池包20的信息，更换电池包20的状态等。协调装置163可以进一步配置为在未来时间安排电池包充电操作。

图28示出了电池更换过程2800的实施例。过程2800可以由管理系统142和/或客户系统144中的一个或多个部件执行。例如，过程2800中的一个或多个步骤可以由与控制系统148相关联的处理器、与电池更换站146相关联的服务提供者和/或与客户端装置150相关联的处理器来执行。

在电池更换过程2800之前，可以确定车辆10需要电池更换操作。这可以由用户(例如，车辆10的驾驶员)、客户端装置150、控制系统148和/或协调装置163来确定。例如，车辆10可以(例如，向用户和/或客户端装置150)提供指明需要电池更换操作的数据(例如，基于剩余电量和/或到达预期目的地所需的电量)。

在步骤2810中，控制系统148容纳对电池更换操作的请求。控制系统148可以在处理器处经由网络152容纳来自客户端装置150的请求。客户端装置150可以基于确定相关联的车辆10需要电池更换和/或基于对客户端装置150的用户输入来发送请求。该请求可以包括状态信息。例如，该状态信息可以包括车辆的位置、剩余电池电量、历史更换信息、电池可用性信息或未来出行信息。在一些实施例中，控制系统148可以从另一来源容纳状态信息。例如，控制系统148可以从协调装置163容纳状态信息(例如，电池可用性信息、预测性电池更换信息等)。例如，在一个实施例中，该请求包括客户端装置150和/或车辆10的位置。在另一实施例中，该请求包括希望发生电池更换操作的位置。

在步骤2820中，控制系统148协调电池更换操作。在一个实例中，控制系统148通过处理器选择将发生电池更换操作的电池更换站146。控制系统148可以与协调装置163通信以确定电池更换站146。

在一些实施例中，控制系统148基于所容纳的状态信息确定电池更换站146。在一个实施例中，状态信息包括车辆10的位置(如果未提供请求，则可以假定为客户端装置150的位置)。例如，控制系统148可以识别最靠近车辆10的电池更换站146或另外以基于接近度的其他方式识别电池更换站。在其他实施例中，控制系统148可以基于其他状态信息(诸如，在请求中选择的站，已充电的电池包20在多个不同站的可用性，车辆20的类型(例如，构造，型号等)，日期、当日时间或所希望的电池更换操作的时间，出行计划，相关联的订购计划等)确定电池更换站146。所选电池更换站146可以是本文所描述的任何站154、156、158，或者可以是另一类型的站。

在控制系统148选择电池更换站146之后，控制系统148向客户端装置150发送消息。该消息指明将发生电池更换操作的时间和位置。例如，该消息可以包括所选电池更换站146。所选电池更换站146可以是站的位置或指定的停车位置。客户端装置150可以将该信息显示给用户。

在一些实施例中，协调电池更换操作可以包括将电池包20充电至满电量。如上所述，电池包队列160中的电池包20可以以低于满电量状态存储。在步骤2820期间，控制系统148和/或协调装置163可以提供将所选电池包20充电到满电量的指令，使得电池包准备好安装在车辆10中。例如，协调装置163可以从控制系统148(或客户端装置150)容纳请求，选择将在电池更换操作中使用的已充电的电池20，并且将所选电池充电到满电量。在其他实施例中，控制系统148和/或协调装置163可以预测电池更换操作的时间，并通过将电池包充电到满电量(例如，90％或更高)来启动准备电池包20的过程。

作为步骤2810和2820的结果，在车辆10与电池更换站146之间协调电池更换操作。该信息可以由客户端装置150提供给用户。在一些实例中，驾驶员然后在适当的时间将车辆10驾驶到适当的位置。在其他情况下，车辆的当前位置可以是电池更换站146(例如，如第一站154)，并且用户和车辆10等待服务提供者到达。在一些实施例中，可以在协调电池更换操作时完成过程2800。在其他实施例中，过程2800还包括下面描述的步骤。

在步骤2830中，执行电池更换操作。控制系统148、协调装置163和/或服务提供者164可以执行步骤2830。步骤2830可以包括例如从电池包队列160中选择电池包20、将电池包20递送到车辆10、从车辆10移除耗尽的电池包20以及将已充电的电池包20连接至车辆10。步骤2830还可以包括将耗尽的电池包20返回到电池包队列160并由充电装置162再充电。步骤2830的全部或一些部分可以是自动的，诸如在服务提供者164是机器人推车的实施例中。

步骤2830可以取决于正在执行电池更换操作的电池更换站146的类型。例如，在第一站154处，电池更换操作可以包括在容纳到请求时将已充电的电池20递送到车辆的位置。在第二示例中，电池更换操作可以包括车辆和(例如，第二站156等的)服务提供者164在选定位置(例如，指定的停车位置或地点)会合。

电池更换操作可以包括使得附接机构84与耗尽的电池包20相关联地断开连接并且与已充电的电池包20相关联地重新附接。该操作还可以包括断开连接和连接多于一个的电池包，诸如在图20中描绘的车辆10的实施例。在电池更换操作完成之后，驾驶车辆10离开。

所公开的实施例提供被配置为支持道路上的多种电池更换模型车辆的电池更换系统及相关联的方法。所公开的系统为用户提供了更换车辆上的耗尽的电池包的选项，从而由此允许车辆继续行进而不会出现实质性中断。不同类型的电池更换站的可用性允许系统可与不同的环境相适配并使实施更加实用。此外，通过用户的客户端装置来整合电池更换过程，允许在需要时简单且有效地协调电池更换操作。

所公开的实施例还允许驾驶员操作电池更换模型车辆，而不受限于行进的位置和范围。此外，所公开的特征允许定制电池更换系统及使客户获得更换电池包的方式。例如，可以提供订购服务，其中客户对所选数量的电池包进行预先支付。在针对单个车辆使用了多个电池包的实施例中(例如，图2)，可以进一步定制可用服务以允许驾驶员在任何给定时间选择多个有待连接至车辆的电池包。

可以连续且自动地执行本文所讨论的任何步骤、功能和操作。

已经关于电动车辆和电池动力源描述了本公开的示例性系统和方法。然而，为了避免不必要地使本公开难以理解，前面的描述省略了许多已知结构和装置。这些省略不应被解释为是对要求保护的公开的范围的限制。阐述了具体细节以提供对本公开的理解。然而，应理解，本公开可以以超出本文阐述的具体细节的各种各样的方式来实践。

此外，虽然本文所示的示例性实施例示出了所搭配的系统的这些不同部件，但是系统的某些部件可以远程地定位在分布式网络的远端部分，诸如LAN和/或因特网或者在专用系统内。因此，应理解的是，该系统的部件可以组合成一个或多个装置，诸如服务器、通信装置，或并置在分布式网络的特定节点上，诸如模拟和/或数字电信网络、分组交换网络或电路交换网络。从前面的描述中可以理解，并且出于计算效率的原因，系统的部件可以布置在部件的分布式网络内的任何位置，而不影响系统的操作。

此外，应理解的是，连接这些元素的这些不同链路可以是有线或无线链路或其任何组合，或能够将数据提供/和通信到连接的元素并从连接的元素提供和/或通信数据的任何其他已知的或以后开发的一个或多个元素。这些有线或无线链路也可以是安全链路，并且能够传达加密信息。例如，用作链路的传输介质可以是用于电信号的任何合适的载体，包括同轴电缆、铜线和光纤，并且可以采用声波或光波的形式，诸如在无线电波和红外线数据通信期间生成的那些。

尽管已经关于特定的事件序列讨论和说明了流程图，但是应理解的是，可以发生对该序列的改变、添加和省略，而不会实质上影响所公开的实施例、配置和方面的操作。

可以使用本公开的许多变化和修改。可以提供本公开的一些特征而不提供其他特征。

在又另一实施例中，可以结合专用计算机、经编程的微处理器或微控制器和一个或多个外围集成电路元件、ASIC或其他集成电路、数字信号处理器、硬连线的电子器件或逻辑电路(诸如PLD、PLA、FPGA、PAL、专用计算机、任何可比较器件等)来实施本公开的系统和方法。总体上，能够使用实施本文所示方法的任何一个或多个装置或器件可用于实现本公开的这些不同方面。可以用于本公开的示例性硬件包括计算机、手持式装置、电话(例如，蜂窝、因特网、数字、模拟、混合等)，以及本领域中已知的其他硬件。这些装置中的一些装置包括处理器(例如，单个或多个微处理器)、存储器、非易失性存储器、输入装置和输出装置。此外，还可以构建可选软件实施方式，包括但不限于分布式处理或部件/对象分布式处理，并行处理或虚拟机处理，以实施本文描述的方法。

在又另一实施例中，所公开的方法可以容易地结合使用对象或面向对象的软件开发环境的软件来实施，该软件开发环境提供可以在各种各样的计算机或工作站平台上使用的便携式源代码。可选地，可以部分地或完全地在使用标准逻辑电路或VLSI设计的硬件中实施所公开的系统。使用软件还是硬件来实施根据本公开的系统取决于对系统的速度和/或效率要求、特定功能以及所使用的特定软件或硬件系统或微处理器或微计算机系统。

在又另一实施例中，所公开的方法可以部分地在软件中实施，该软件可以存储在存储介质上，在有控制器和存储器协作的程序化的通用计算机上、专用计算机上、微处理器上等执行。在这些情况下，本公开的系统和方法可以实施为嵌入在个人计算机上的程序，该程序诸如小程序、

或CGI脚本，作为驻留在服务器或计算机工作站上的资源，作为嵌入专用测量系统、系统部件等的例程。该系统还可以通过将系统和/或方法物理地结合到软件和/或硬件系统中来实施。

尽管本公开参考特定标准和协议描述了在实施例中实施的部件和功能，但是本公开不限于这些标准和协议。本文未提及的其他类似标准和协议是存在的并且被认为包括在本公开中。此外，本文提到的标准和协议以及本文未提及的其他类似标准和协议定期地被具有基本相同功能的更快或更有效的等同物所取代。具有相同功能的这些替代标准和协议被认为是包括在本公开中的等同物。

在多个不同实施例、配置和方面中，本公开包括基本上如本文描绘和描述的部件、方法、过程、系统和/或设备，包括多个不同实施例、子组合及其子集。在理解本公开之后，本领域技术人员将理解如何制造和使用本文公开的系统和方法。在多个不同实施例、配置和方面中，本公开包括在没有本文中或在多个不同实施例、配置或其方面中未描绘和/或描述的物项的情况下提供装置和过程，包括在没有已经可能在先前的装置或过程中使用的这些物项的情况下，以例如用于改善性能、实现容易性和/或降低实施成本。

已经出于说明和描述的目的呈现了本公开的前述讨论。前述内容不旨在将本公开限制于本文公开的这种或这些形式。在前面的具体实施方式中，例如，为了简化本公开，本公开的多个不同特征在一个或多个实施例、配置或方面中被组合在一起。实施例的特征、配置或本公开的各方面可以组合成替代性实施例、配置或除上面讨论的那些之外的方面。本公开的方法不应被解释为反映所要求保护的公开要求比每个权利要求中明所确叙述的更多的特征的意图。而是，如以下权利要求所反映的，发明方面在于少于单个前述公开的实施例、配置或方面的所有特征。因此，以下权利要求在此并入该具体实施方式中，其中每个权利要求自身作为本公开的单独的优选实施例。

此外，尽管本公开的描述已经包括对一个或多个实施例、配置或方面以及某些变型和修改的描述，但是其他变型、组合和修改也在本公开的范围内，例如，在理解本公开之后可以在本领域技术人员的技术和知识的范围内。无论这样的替代性、可互换和/或等效结构、功能、范围或步骤是否在本文中公开，并且无论是否不旨在公开地专用任何可专利主题，本文都旨在获得权利，包括可选实施例、配置或范围允许的方面(包括所要求保护的那些替代、可互换和/或等效结构、功能、范围或步骤)。

实施例包括一种车辆，所述车辆包括：形成乘客舱的车身；支撑所述车身的底架，所述底架包括框架结构，所述框架结构包括：沿所述车身纵向延伸的一对侧轨；多个刚性横轨，所述多个刚性横轨垂直于所述侧轨延伸并在相反两端附接至所述侧轨；以及在所述多个横轨之间限定的至少一个区间；以及电池系统，所述电池系统包括具有多个电存储装置的电池包，所述电池包固定至所述侧轨并且可移除地定位在所述至少一个区间中。

以上车辆的各方面包括，其中所述车身包括地板镶板，并且所述框架结构和所述电池包定位在所述地板镶板下方。以上车辆的各方面包括，其中所述框架结构连接至所述车辆的一对车桥。以上车辆的各方面包括，其中在所述电池包的上部部分中形成通道，并且所述多个刚性横轨中的横轨定位在所述通道中。以上车辆的各方面包括，其中所述通道是在所述电池包中形成的多个通道中的一个通道，并且在每个通道中定位所述多个刚性横轨中对应的横轨。以上车辆的各方面包括，其中所述电池包包括至少三个通道，并且所述框架结构包括至少三个侧轨。以上车辆的各方面包括，其中所述电池包是第一电池包，并且所述电池系统还包括第二电池包。以上车辆的各方面包括，其中所述第一电池包和所述第二电池包各自包括至少一个通道，并且在每个通道中容纳所述多个刚性横轨中对应的横轨。以上车辆的各方面包括，其中所述至少一个区间包括多个区间，并且在所述多个区间中的每个区间中定位所述电池包。

实施例包括电池保护系统，所述电池保护系统包括：车辆框架结构，所述车辆框架结构包括一对纵向延伸的侧轨，所述一对纵向延伸的侧轨与多个刚性横向延伸的横轨互连，所述车辆框架结构在所述侧轨之间并且由横轨分开地限定多个区间；以及电池包，所述电池包包括封闭在容器中的多个电存储装置，所述容器包括限定在其上部部分中的至少一个通道，其中所述电池包可移除地定位在所述多个区间中的至少两个区间中，其中所述容器固定至所述侧轨并且所述多个横轨中的横轨定位在所述通道中。

以上电池保护系统的各方面包括，其中所述侧轨包括水平延伸镶板和竖直延伸镶板。以上电池保护系统的各方面包括，其中所述多个横轨是逐渐变细的。以上电池保护系统的各方面包括，其中所述至少一个通道包括一对汇聚侧壁，所述一对汇聚侧壁容纳对应于形成所述横轨的逐渐变细的一对汇聚侧壁。以上电池保护系统的各方面包括，其中所述横轨比所述通道更长，使得所述横轨的一部分侧向延伸出所述通道。以上电池保护系统的各方面还包括将所述电池包固定至所述框架结构的紧固机构。以上电池保护系统的各方面包括，其中所述紧固机构包括从所述电池包延伸的凸缘以及延伸通过在所述凸缘中形成的孔的多个紧固件。以上电池保护系统的各方面包括，其中所述紧固件是单侧紧固件或盲孔螺栓。以上电池保护系统的各方面包括，其中所述电池包包括由分隔件分开的成组的电存储装置。以上电池保护系统的各方面包括，其中所述分隔件与所述通道对齐。

实施例包括电池包，所述电池包包括：容器；多个电存储装置，所述多个电存储装置至少部分地封闭在所述容器中；紧固机构，所述紧固机构用于将所述容器固定至框架结构；以及至少一个通道，所述至少一个通道限定在所述容器的上部部分中，所述至少一个通道包括一对汇聚侧壁，所述一对汇聚侧壁配置为容纳所述框架结构的逐渐变细横轨。

实施例包括可移除的电池组装件，所述电池组装件包括：电池包，所述电池包包括多个电存储装置；以及闩锁机构，所述闩锁机构用于将所述电池包固定至车辆的框架结构，其中所述闩锁机构包括：第一闩锁件，所述第一闩锁件配置为附接至所述框架结构；在所述电池包上的第二闩锁件，所述第二闩锁件配置为至少容纳所述第一闩锁件的一部分；以及偏置密封件，所述偏置密封件配置为将所述闩锁机构偏置到闩锁位置。

以上可移除的电池组装件的各方面包括，其中所述第一闩锁件是撞闩，并且所述第二闩锁件包括容纳构件，所述容纳构件包括用于容纳所述撞闩的槽。以上可移除的电池组装件的各方面包括，其中所述第二闩锁件还包括配置为将所述撞闩固位的闩锁钩。以上可移除的电池组装件的各方面包括，其中所述闩锁机构还包括配置为电子地控制所述闩锁钩的控制机构。以上可移除的电池组装件的各方面包括，其中所述偏置密封件配置为在所述闩锁位置将所述闩锁钩偏置成与所述撞闩相接合。以上可移除的电池组装件的各方面包括，其中所述偏置密封件是定位在所述电池包的顶部表面上的弹性构件。以上可移除的电池组装件的各方面包括，其中所述弹性构件围绕所述电池包的顶部表面的周界延伸。

实施例包括一种车辆，所述车辆包括：形成乘客舱的车身；支撑所述车身的底架，所述底架包括框架结构；以及可移除的电池组装件，所述电池组装件包括：电池包，所述电池包包括封闭在容器中的多个电存储装置；以及闩锁机构，所述闩锁机构用于将所述电池包固定至所述框架结构，其中所述闩锁机构包括：在所述框架结构上的第一闩锁件；在所述电池包上的第二闩锁件，所述第二闩锁件配置为连接至所述第一闩锁件以附接电池；以及偏置密封件，所述偏置密封件配置为将所述闩锁机构偏置到闩锁位置。

以上车辆的各方面包括，其中所述偏置密封件在所述闩锁位置被压缩在所述电池包与所述底架或所述车身的表面之间。以上车辆的各方面包括，其中所述表面是将所述乘客舱与所述底架分开的地板镶板的一部分。以上车辆的各方面包括，其中所述表面是连接至所述底架的凸缘的一部分。以上车辆的各方面包括，其中所述第一闩锁件是撞闩，并且所述第二闩锁件包括容纳构件和闩锁钩，其中所述容纳构件包括用于容纳所述撞闩的槽，并且所述闩锁钩配置为将所述撞闩固位。以上车辆的各方面包括，其中压缩所述偏置密封件来推动所述闩锁钩在所述闩锁位置与所述撞闩相接合。以上车辆的各方面包括，其中所述偏置密封件配置为进一步压缩，使得所述闩锁机构移动到释放闩锁位置，其中所述闩锁钩不与所述撞闩相接合。以上车辆的各方面包括，其中所述闩锁机构包括在所述框架结构上的多个第一闩锁件以及在所述电池包上的多个第二闩锁件。

实施例包括将电池包附接至车辆的方法，所述车辆包括形成乘客舱的车身以及具有框架结构的底架，所述方法包括：将所述电池包放置在由所述框架结构限定的区间中；并且将所述框架结构上的第一闩锁件连接至所述电池包上的第二闩锁件，使得所述电池包附接至所述框架结构，所述连接包括：将所述第一闩锁件的撞闩放置在第二闩锁件的容纳构件中；施加力以便在所述电池包与所述底架或所述车身的表面之间压缩偏置密封件；将所述闩锁钩移入所述撞闩中以实现释放闩锁位置；并且松开施加到所述偏置密封件的力，使得所述偏置密封件推动所述闩锁钩与所述撞闩相接合以实现闩锁位置。

以上方法的各方面包括，其中在所述释放闩锁位置，所述闩锁钩不与所述撞闩相接合。以上方法的各方面包括，其中将所述第一闩锁件连接至所述第二闩锁件包括将所述框架结构降低到所述电池包上，并且其中所述车身的重量施加力来压缩所述偏置密封件。以上方法的各方面包括，其中将所述第一闩锁件连接至所述第二闩锁件包括将所述电池包升高到所述区间中，并且其中千斤顶施加力以压缩所述偏置密封件。以上方法的各方面还包括，将所述第一闩锁与所述第二闩锁断开连接以将所述电池包与所述框架结构解除附接，所述断开连接包括：重新施加力以压缩所述偏置密封件并将所述闩锁件移动到所述释放闩锁位置，并将所述闩锁件移出所述撞闩。

实施例包括模块化电池组装件，所述模块化电池组装件包括：第一电池包，所述第一电池包包括：第一容器，所述第一容器至少部分地封闭第一多个电存储装置；第一附接机构，所述第一附接机构配置为将所述第一容器可移除地附接至车辆的底架；第一机械连接器；以及第一电连接器，所述第一电连接器配置为将所述第一多个电存储装置连接至所述车辆的控制区段；以及第二电池包，所述第二电池包包括：第二容器，所述第二容器至少部分地封闭第二多个电存储装置；第二附接机构，所述第二附接机构配置为将所述第二容器附接至所述车辆的所述底架；第二机械连接器；以及第二电连接器，所述第二电连接器配置为将所述第二多个电存储装置连接至所述车辆的控制区段，其中所述第一容器配置为通过所述第一机械连接器与所述第二机械连接器的连接而可移除地附接至所述第二容器。

以上模块化电池组装件的各方面包括，其中所述第一容器和所述第二容器各自包括一对纵向侧和限定其周界的一对横向端部。以上模块化电池组装件的各方面包括，其中所述第一附接机构和所述第二附接机构固定至所述第一容器和所述第二容器的横向端部。以上模块化电池组装件的各方面包括，其中所述第一附接机构和所述第二附接机构各自包括一对容纳构件，所述一对容纳构件配置为容纳附接至所述车辆的底架的撞闩，每个容纳构件包括闩锁钩，所述闩锁钩用于在所述撞闩处于所述容纳构件中时将所述撞闩自动地附接至所述容纳构件。以上模块化电池组装件的各方面包括，其中所述第一机械连接器配置为插入所述第二机械连接器中以将所述第一容器固定至所述第二容器。以上模块化电池组装件的各方面包括，其中所述第一机械连接器是撞闩，并且所述第二机械连接器是包括闩锁钩的容纳构件，所述闩锁钩用于当所述撞闩处于所述容纳构件中时将所述撞闩自动地附接至所述容纳构件。以上模块化电池组装件的各方面包括，其中所述第二电池包还包括在所述第二容器的另一个纵向侧上的相反的第二机械连接器，所述相反的第二机械连接器配置为将所述第二容器固定至另一电池包。以上模块化电池组装件的各方面还包括：第三电池包，所述第三电池包包括：第三容器，所述第三容器至少部分地封闭第三多个电存储装置；第三附接机构，所述第三附接机构配置为将所述第三容器可移除地附接至车辆的底架；第三机械连接器；以及第三电连接器，所述第三电连接器配置为将第三多个电存储装置连接至所述车辆的控制区段，其中所述第三容器配置为通过所述第三机械连接器与相对的第二机械连接器的连接而可移除地附接至第二容器。以上模块化电池组装件的各方面包括，其中所述相对的第二机械连接器配置为插入所述第三机械连接器中以将所述第二容器固定至所述第三容器。以上模块化电池组装件的各方面包括，其中所述第一机械连接器可互换地连接至所述第二机械连接器和所述第三机械连接器。以上模块化电池组装件的各方面包括，其中所述第一容器和所述第二容器的纵向侧包括切口部分，并且其中一对切口部分限定了当所述第一容器与所述第二容器相邻时容纳横轨的通道。以上模块化电池组装件的各方面还包括将所述第一电连接器连接至所述第二电连接器的母排，所述母排将所述第一多个电存储装置和所述第二电存储装置彼此并联地连接。

实施例包括一种车辆，所述车辆包括：形成乘客舱和外壳的车身；支撑所述车身的底架，所述底架包括框架结构，所述框架结构包括：沿所述车身纵向延伸的一对侧轨；与所述侧轨互连的一对端轨；以及在所述侧轨与所述端轨之间限定的区间；以及模块化电池组装件，所述模块化电池组装件包括定位在所述区间中的多个电池包以及控制区段，所述电池包各自包括：容器，所述容器至少部分地封闭多个电存储装置；附接机构，所述附接机构将对应的电池包可移除地附接至所述框架结构；以及电连接器，所述电连接器将所述多个电存储装置彼此连接并连接至所述控制区段，其中一个电池包的所述电存储装置与每个另外的电池包的所述电存储装置并联地电连接。

以上车辆的各方面包括，其中所述附接机构是闩锁机构，所述闩锁机构包括容纳构件，附接至所述框架结构的撞闩被插入所述容纳构件中；并且所述闩锁机构还包括闩锁钩，所述闩锁钩用于在所述撞闩处于所述容纳构件中时将所述撞闩自动地附接至所述容纳构件。以上车辆的各方面包括，其中每个电池包还包括至少一个机械连接器，所述至少一个机械连接器将对应的电池包可移除地附接至相邻的电池包。以上车辆的各方面包括，其中所述至少一个机械连接器包括在对应的容器的一个纵向侧上的容纳构件以及在所述对应的容器的相反纵向侧上的插入构件，并且其中一个电池包的所述容纳构件配置为容纳相邻的电池包的所述插入构件。

实施例包括一种车辆，所述车辆包括：形成乘客舱和外壳的车身；支撑所述车身的底架，所述底架包括框架结构，所述框架结构包括：沿所述车身纵向延伸的一对侧轨；与所述一对侧轨互连的一个或多个刚性横轨；以及多个区间，所述多个区间限定在所述侧轨之间并由所述一个或多个横轨分开；以及模块化电池组装件，所述模块化电池组装件包括各自定位在所述多个区间的分开的区间中的多个电池包、以及控制区段，所述电池包各自包括：容器，所述容器至少部分地封闭多个电存储装置；以及附接机构，所述附接机构将对应的电池包可移除地附接至所述框架结构；以及电连接器，所述电连接器将所述多个电存储装置彼此连接并连接至所述控制区段，其中所述容器的纵向侧各自包括切口部分，并且其中相邻的电池包中的一对切口部分限定用于容纳所述一个或多个刚性横轨中的横轨的通道。

以上车辆的各方面包括，其中一个电池包的所述电存储装置与每个另外的电池包的所述电存储装置并联地电连接。以上车辆的各方面包括，其中所述附接机构是闩锁机构，所述闩锁机构包括容纳构件，附接至所述框架结构的撞闩被插入所述容纳构件中；并且所述闩锁机构还包括闩锁钩，所述闩锁钩用于在所述撞闩处于所述容纳构件中时将所述撞闩自动地附接至所述容纳构件。以上车辆的各方面包括，其中每个电池包还包括至少一个机械连接器，所述至少一个机械连接器将对应的电池包可移除地附接至相邻的电池包，并且其中所述至少一个机械连接器包括在对应的容器的一个纵向侧上的容纳构件以及在所述对应的容器的相反纵向侧上的插入构件，并且其中一个电池包的所述容纳构件配置为容纳相邻的电池包的所述插入构件。

实施例包括车辆电池更换系统的管理系统，所述管理系统包括：多个电池更换工作站，所述多个电池更换工作站用于用已充电的电池包来更换电动车辆的耗尽的电池包，每个电池更换站包括协调装置；以及与所述电池更换站的所述协调装置和多个客户端装置通信的控制系统，其中所述控制系统配置为：从客户端装置容纳对电池更换操作的请求，选择所述多个电池更换站中的电池更换站以用于执行电池更换操作。

以上管理系统的各方面包括，其中对所述电池更换操作的请求包括位置，并且所述控制系统基于所述位置选择所述电池更换站。以上管理系统的各方面包括，其中所述位置是所述车辆的位置。以上管理系统的各方面包括，其中所述多个电池更换站包括第一站和第二站，并且其中所述第一站与所述第二站是不同类型的。以上管理系统的各方面包括，其中所述第一站或所述第二站配置为将所述已充电的电池包递送到所述车辆在发送请求时的位置。以上管理系统的各方面包括，其中所述第一站或所述第二站包括用于进行所述电池更换操作的指定停车位置。以上管理系统的各方面包括，其中所述电池更换站还包括电池包队列，所述电池包队列包括已充电的电池。以上管理系统的各方面包括，其中以低于满电量状态存储所述已充电的电池，并且其中协调装置配置为基于对电池更换操作的请求来提供将所选电池包充电到满电量的指令。以上管理系统的各方面包括，其中所述电池更换站还包括服务提供者，所述服务提供者配置为执行电池更换操作，其中所述服务提供者是机器人推车。以上管理系统的各方面包括，其中所述客户端装置是移动装置。以上管理系统的各方面包括，其中所述客户端装置是所述车辆的车载计算机。

实施例包括电池更换站，所述电池更换站包括：电池包队列，所述电池包队列包括以低于满电量状态存储的已充电的电池；充电装置；以及协调装置，所述协调装置配置为：容纳执行电池更换操作的请求；选择将在所述电池更换操作中使用的已充电的电池；以及将所选电池充电到满电量。

以上电池更换站的各方面包括，其中以满电量的大约70％存储所述已充电的电池。

实施例包括更换电动车辆的电池包的方法，所述方法包括：从客户端装置容纳对电池更换操作的请求，所述请求包括状态信息；以及通过基于状态信息选择用于执行电池更换操作的电池更换站而由处理器协调电池更换操作，其中所述状态信息包括车辆的位置、所希望的电池更换站、剩余的电池电量、历史更换信息、电池可用性信息或未来的出行信息中的一者或多者。

以上方法的各方面还包括向所述客户端装置发送消息，所述消息识别所选择的电池更换站。以上方法的各方面包括，其中所述消息确认停车地点。以上方法的各方面包括，其中所述状态信息是车辆位置，并且基于与所述位置的接近度来选择所述电池更换站。以上方法的各方面还包括执行电池更换操作，所述电池更换操作包括从所述车辆移除耗尽的电池包并将已充电的电池包连接至所述车辆。以上方法的各方面包括，其中执行所述电池更换操作包括在容纳到所述请求时将所述已充电的电池包递送到所述车辆的位置。以上方法的各方面包括，其中所述电池更换操作由机器人推车执行。

短语“至少一个”、“一个或多个”、“或”和“和/或”是开放式表达，这些短语在操作中既是结合的又是分离的。例如，表达“A、B和C中的至少一者”、“A、B或C中的至少一者”、“A、B和C中的一者或多者”、“A、B或C中的一者或多者”、“A、B和/或C”、“A、B或C”中的每个表达表示单独的A，单独的B，单独的C，A和B在一起，A和C在一起、B和C在一起，或A、B和C在一起。

术语“一个”实体指的是该实体中的一个或多个。这样，术语“一个”，“一个或多个”和“至少一个”在本文中可互换使用。还应注意，术语“包括”、“包含”和“具有”可互换使用。

如本文所使用的，术语“自动”及其变体指的是在执行过程或操作时，在没有重要的人为输入的情况下完成的任何过程或操作，该过程或操作通常是连续的或半连续的。然而，如果在执行过程或操作之前容纳到输入，即使过程或操作的执行使用重要的或不重要的人为输入过程或操作也可以是自动的。如果此类输入影响过程或操作将如何执行，则认为人为输入是重要的。同意执行过程或操作的人为输入不认为是“重要的”。

本公开的各方面可以采用完全是硬件的实施例、完全是软件的实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)、或组合软件和硬件方面的实施例的形式，它们在本文中总体上可以称为“回路”、“模块”或“系统”。可以使用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。

计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、设备或装置、或前述的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体实例(非详尽列表)将包括以下内容：具有一根或多根导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存存储器)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储装置、磁性存储装置或前述的任何合适组合。在本文件的上下文中，计算机可读存储介质可以是任何有形介质，其可以包含或存储程序以用于由指令执行系统、设备或装置使用或与其结合使用。

计算机可读信号介质可以包括传播的数据信号，其中计算机可读程序代码嵌入在该数据信号中，例如，在基带中或作为载波的一部分。这种传播的信号可以采用各种各样的形式中的任何一种，包括但不限于电磁、光学或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是任何计算机可读介质，其并非计算机可读存储介质并且可以通信、传播或传输程序，以用于由指令执行系统、设备或装置使用或与其结合使用。计算机可读介质上嵌入的程序代码可以使用任何适当的媒介来传输，包括但不限于无线、有线、光纤电缆、RF等，或者前述的任何合适的组合。

如本文所使用的，术语“确定”、“计算”、“推断”及其变体可互换使用，并且包括任何类型的方法、过程、数学运算或技术。

Claims (20)

1.一种车辆，包括：

形成乘客舱的车身；

支撑所述车身的底架，所述底架包括框架结构，所述框架结构包括：

沿所述车身纵向延伸的一对侧轨；

多个刚性横轨，多个所述刚性横轨垂直于所述侧轨延伸并在相对两端附接至所述侧轨；以及

在多个所述横轨之间限定的至少一个区间；以及

电池系统，所述电池系统包括具有多个电存储装置的电池包，所述电池包固定至所述侧轨并且可移除地定位在至少一个所述区间中，所述电池包具有容器，所述容器包括垂直于所述侧轨延伸的多个通道，并且其中所述多个通道的每个通道接收所述多个刚性横轨的各个横轨，

其中每个横轨包括第一部分和垂直于所述第一部分延伸的第二部分，

其中所述容器的顶面与各个通道相邻，每个第一部分与所述容器的顶面接触，并且每个第二部分延伸到各个通道中，以及

其中每个第一部分是中空的并且包括向外延伸并与所述容器的顶面接触的凸缘。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述车身包括地板镶板，并且所述框架结构和所述电池包定位在所述地板镶板下方。

3.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述框架结构连接至所述车辆的一对车桥。

4.根据权利要求1所述的车辆，其中，在所述电池包的上部部分中形成通道，并且多个所述刚性横轨中的横轨定位在所述通道中。

5.根据权利要求4所述的车辆，其中，所述通道是在所述电池包中形成的多个通道中的一个通道，并且在每个通道中定位多个所述刚性横轨中相应的横轨。

6.根据权利要求5所述的车辆，其中，所述电池包包括至少三个通道，并且所述框架结构包括至少三个侧轨。

7.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述电池包是第一电池包，并且所述电池系统还包括第二电池包。

8.根据权利要求7所述的车辆，其中，所述第一电池包和所述第二电池包各自包括至少一个通道，并且在每个通道中容纳多个所述刚性横轨中对应的横轨。

9.根据权利要求1所述的车辆，其中，至少一个所述区间包括多个区间，并且在多个所述区间中的每个区间中定位所述电池包。

10.一种电池保护系统，包括：

车辆框架结构，所述车辆框架结构包括一对纵向延伸的侧轨，所述一对纵向延伸的侧轨与多个刚性横向延伸的横轨互连，所述车辆框架结构在所述侧轨之间限定多个区间且所述多个区间由所述横轨分隔开；以及

电池包，所述电池包包括封闭在容器中的多个电存储装置，所述容器包括限定在其上部部分中的多个通道，

其中，所述电池包可移除地定位在所述多个区间中的至少两个区间中，其中所述容器固定至所述侧轨并且多个所述横轨中的每个横轨定位在所述多个通道的各个通道中，

其中每个横轨包括第一部分和垂直于所述第一部分延伸的第二部分，

其中所述容器的顶面与各个通道相邻，每个第一部分与所述容器的顶面接触，并且每个第二部分延伸到各个通道中，以及

其中每个第一部分是中空的并且包括向外延伸并与所述容器的顶面接触的凸缘。

11.根据权利要求10所述的电池保护系统，其中，所述侧轨包括水平延伸的镶板和竖直延伸的镶板。

12.根据权利要求10所述的电池保护系统，其中，多个所述横轨是逐渐变细的。

13.根据权利要求12所述的电池保护系统，其中，至少一个所述通道包括一对汇聚侧壁，所述一对汇聚侧壁容纳对应于形成所述横轨的逐渐变细形状的一对汇聚侧壁。

14.根据权利要求10所述的电池保护系统，其中，所述横轨比所述通道更长，使得所述横轨的一部分侧向延伸出所述通道。

15.根据权利要求10所述的电池保护系统，还包括将所述电池包固定至所述框架结构的紧固机构。

16.根据权利要求15所述的电池保护系统，其中，所述紧固机构包括从所述电池包延伸的凸缘以及延伸通过在所述凸缘中形成的孔的多个紧固件。

17.根据权利要求16所述的电池保护系统，其中，所述紧固件是单侧紧固件或盲孔螺栓。

18.根据权利要求10所述的电池保护系统，其中，所述电池包包括由分隔件分开的成组的电存储装置。

19.根据权利要求18所述的电池保护系统，其中，所述分隔件与所述通道对齐。

20.一种电池包，包括：

容器；

多个电存储装置，所述多个电存储装置至少部分地封闭在所述容器中；

紧固机构，所述紧固机构用于将所述容器固定至框架结构；以及

多个通道，所述多个通道限定在所述容器的上部部分中；以及

限定在所述容器的下部中的至少一个分隔件，以将所述多个电存储装置的组彼此隔开，

其中所述至少一个分隔件与所述多个通道中的至少一个通道对齐，从而使所述至少一个通道位于所述至少一个分隔件的上方，以及

所述多个通道的每个通道包括一对汇聚侧壁，一对所述汇聚侧壁配置为容纳所述框架结构的多个刚性横轨的逐渐变细的横轨。

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