CN111741866B - 用于在车辆中安装和拆卸电池的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于在电动车辆中更换电池的方法和系统。所述方法包括拆卸第一电池组件、移动到第二电池组件和将所述第二电池组件安装到所述车辆上。安装和拆卸是通过车载安装和拆卸系统来完成的。由于安装和拆卸是通过所述车辆自身上的部件完成的，因此所述方法可以用于零基础设施环境，诸如地下矿井。在拆卸电池组和安装另一电池组之间的过程中，辅助电池组为所述车辆供电。

Description

用于在车辆中安装和拆卸电池的方法和系统

相关申请的交叉引用

本PCT申请要求在2018年2月28日提交的美国实用专利申请第15/908,802号的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总的涉及采矿车辆。

背景技术

各种类型的采矿车辆可用于在采矿操作中移除和运输材料。可以使用一种类型的车辆，拖运卡车。传统的拖运卡车可以使用柴油动力发动机来操作。

柴油动力拖运卡车可以具有不同的拖运能力。一些卡车可具有35公吨(metricton)的拖运能力或更大的拖运能力。

电动车辆可以利用由电池供电的一个或多个电动机来操作。电动车辆、诸如汽车和其它类型的车辆中的电池可能大且重。拆卸电池可能需要外部基础设施，诸如起重机、升降机或其它系统。

发明内容

本文公开了采矿车辆的各种实施例。所述实施例提供了电池供电而不是柴油动力的采矿车辆。

在一个方面，电动车辆包括：电动机；和包括用于为电动机供电的电池组的主电池组件，其中所述主电池组件可以安装到电动车辆和从电动车辆拆卸。所述车辆还包括能够安装所述主电池组件和从所述电动车辆拆卸所述主电池组件的安装和拆卸系统。

在另一方面，电动车辆包括：电动机；和包括用于给电动机供电的电池组的主电池组件，其中所述主电池组件可以安装到电动车辆和从电动车辆拆卸。所述车辆还包括辅助电池组。当所述主电池组件中的所述电池组断开连接时，所述辅助电池组为所述电动车辆供电。

在另一方面，一种在电动车辆中用第二电池组更换第一电池组的方法，包括将所述电动车辆移动到邻近第二电池组的第一位置。第二电池组位于第二位置处。所述方法还包括将第一电池与所述电动车辆的电路断开连接。所述方法还包括使用安装和拆卸系统将第一电池组从电动车辆上拆卸，其中所述安装和拆卸系统设置在所述电动车辆上。所述方法还包括将电动车辆移动到第二位置、使用所述安装和拆卸系统将第二电池组安装到所述电动车辆上、以及将所述第二电池连接到电动车辆的电路上。

在研究了下面的附图和详细描述之后，本发明的其它系统、方法、特征和优点对本领域的普通技术人员来说将是或将变得显而易见。意图是，所有这些附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书和本发明内容中并且落在本发明的范围内。

附图说明

参考以下附图和描述可以更好地理解本发明。附图中的部件不一定是按比例的，而是重点在于示出本发明的原理。此外，在附图中，相似的附图标记在不同的视图中都表示相对应的部件。

图1示出了采矿车辆的实施例的示意图；

图2示出了采矿车辆的实施例的示意性侧视图；

图3示出了根据实施例的采矿车辆的各种内部部件的示意图；

图4是采矿车辆的实施例的示意性侧视图；

图5是采矿车辆的实施例的示意性后视图；

图6是处于转向位置的采矿车辆的实施例的示意性俯视图；

图7是采矿车辆的实施例的示意图，其中示意性地显示了车辆的包络体积(envelop volume)；

图8是没有电池组件的情况下的采矿车辆的实施例的示意图；

图9-11是具有不同拖运能力的采矿车辆的若干实施例的示意图；

图12是用于采矿车的几个不同实施例的尺寸表的示意图；

图13是指示用于若干采矿车辆的空载重量和拖运重量的图表的实施例的示意图；

图14是指示用于若干采矿车辆的功率的图表的实施例的示意图；

图15是指示若干采矿车辆的功率重量比的图表的实施例的示意图；

图16是接近用于更换电池组的位置的车辆的实施例的示意图；

图17是根据实施例的正朝向预定位置移动的车辆的示意图；

图18是根据实施例的与车辆的电池组断开连接的一组电缆的示意图；

图19-20是根据实施例的被降低到地面的电池组件的示意图；

图21是根据实施例的正倒车离开被拆卸下来的电池组件的车辆的示意图；

图22是根据实施例的正从第一位置移动到靠近充电的电池组件的第二位置的车辆的示意图；

图23是根据实施例的将安装系统与电池组件对准的步骤的示意图；

图24-25是根据一个实施例的被升高并安装到车辆上的电池组件的示意图；

图26是根据实施例的被重新附接到电池组件中的电池组上的一组电缆的实施例的示意图；

图27是根据实施例的正倒车离开已经发生电池更换过程的地方的车辆的示意图；

图28是根据实施例的用于在电动车辆中更换电池的过程的示意图；

图29是电池组件的实施例的示意性等轴侧图；

图30是电池组件的实施例的示意性等轴侧分解图；

图31是电池组件的实施例的示意性后视图；

图32是根据实施例的具有安装和拆卸系统的车辆的前端的示意性轴侧图；

图33是连杆组件的实施例的示意性轴侧图；

图34-38是根据实施例的连杆组件的运动范围的示意性侧视图；

图39是根据实施例的在安装系统与电池组件上的安装杆之间的对应关系的示意性轴侧图；

图40-45是根据实施例的使用连杆组件提升电池组件的过程的示意性侧视图；

图46-48是用于移动电池的系统的另一实施例的示意图；

图49是根据实施例的车辆和电池组件的不同装载位置的示意图；

图50是根据实施例的具有用于电池组件的对准和锁定系统的车辆的前端的示意图；

图51-52是根据实施例的具有对准部分和锁定机构的接纳构件的示意图；

图53-54是根据实施例的电池组件的水平安装杆在车辆底盘上被锁定就位的示意图；

图55-56是根据实施例的电池组件的竖直安装杆在车辆底盘上被锁定就位的示意图；

图57-58是根据实施例的通过一组接纳构件在竖直方向上自动对准的电池组件的示意图；

图59-60是通过一组接纳构件在水平方向上自动对准的电池组件的示意图；

图61是根据实施例的用于电池组件的对准和锁定系统的另一个实施例；和

图62是车辆的示意性侧视图，示出根据实施例的在电池组件与车辆底盘之间的物理连接。

具体实施方式

采矿车概述

实施例涉及一种车辆。所述车辆是零排放电动车辆，并且仅使用电池代替传统的柴油发动机来为车辆提供动力。所述车辆可用于采矿作业。所述实施例包括各种措施，使得它有可能仅使用电力就可以为具有至少40公吨的拖运能力的拖运卡车提供动力。

本文描述的车辆是设计用以在连续工作环境、诸如地下矿井中操作的重型工业电动车辆。在共同待审的第15/133,478号申请中描述了地下采矿环境的概述以及用于地下采矿的电动车辆和电力系统的一般描述，该申请在2016年4月20日提交、发明名称为“用于向采矿作业提供动力的系统和方法”，其全部内容在此通过引用并入本文。电动采矿车辆由至少一个重型高功率电池组供电，所述电池组由包含在电池组壳体中的多个电池模块组成。每个模块由多个单元组成。所述模块可以配备有操作传感器的阵列，并且可以设置有电子元件，以将来自传感器的数据提供给单独的维护网络。传感器可以包括温度传感器、定时装置、充电量检测装置和其它监测装置，它们可以用于向操作中心提供关于所述模块性能及其性能历史的准确、实时的数据。这些类型的电池组的细节以及相关的数据产生和监测可以在以下共同待审的专利申请中发现：在2014年9月23日提交的、发明名称为“模块骨干系统”的第14/494,138号申请，在2014年10月31日提交的、发明名称为“用于电池组充电和远程访问的系统和方法”的第14/529,853号申请，和在2015年5月26日提交的、发明名称为“模块维护系统”的第14/721,726号申请，它们的全部内容在此通过引用并入本文。

为了清楚起见，在详细描述和说明书中使用了以下术语。术语“拖运能力”或简称为能力，用于表征可以在车辆的车斗中保持并运输的材料的量。拖运能力也可以被称为“运输能力”。

图1示出了车辆100的示意性轴侧图。图2是车辆100的示意性侧视图。参照图1-2，车辆100可包括车架101(或底盘)、一组车轮110和车斗(bed)112。车斗112可与车架101联接，并且可在降低位置(图1中所示)和升高位置(图2中所示)之间倾斜。

作为参考，车辆100的特征还在于具有前端90、后端92、第一侧94和第二侧96(见图1)。

车辆100还设置有各种标准车辆装置，诸如用于容纳一个或多个操作员的驾驶室116。

在一些实施例中，车辆100可以分成第一车架部分122和第二车架部分124(见图2)。第一车架部分122可以是与驾驶室116相关联的前部。第二车架部分124可以是与车斗112相关联的后部。在一些实施例中，机械连杆(linkage)125连接第一车架部分122和第二车架部分124，使得这两个部分可相对于彼此移动(例如，回转或枢转)。

图3是车辆100的示意图，其中若干内部部件是可见的。车辆100还包括推进系统，所述推进系统包括由一个或多个电池供电的一个或多个电动机。在一些实施例中，车辆100可以包括用于为每对车轮提供动力的至少两个电动机。在一些实施例中，车辆100可以包括四个电动机，其中每个电动机独立地为四个车轮中的一个车轮提供动力。在图3的实施例中，车辆100包括第一电动机180、第二电动机182、第三电动机184和第四电动机186，它们统称为电动机组188。为了说明的目的，仅示意性地指示了电动机组188中的每个电动机的大致位置。可以理解，每个电动机的精确位置可以从一个实施例到另一个实施例是变化的。

在一个实施例中，车辆100中的电动机以大约2000牛顿-米的组合连续扭矩运行。在其它实施例中，车辆100中的电动机可以以大约在1500-2500牛顿-米范围内的组合连续扭矩操作。

在一个实施例中，车辆100中的电动机以440千瓦(590马力)的组合连续功率和560千瓦(750马力)的组合峰值功率运行。在其它实施例中，车辆100中的电动机可以以大约400-500千瓦的组合连续功率运行。在其它实施例中，车辆100中的电动机可以以大约在500-600千瓦范围内的组合峰值功率运行。

一些实施例也可以配备有辅助电动机(未示出)。在一些情况下，所述辅助电动机可以以大约700牛顿-米的连续扭矩操作。在一些情况下，所述辅助电动机可以125千瓦(167马力)的组合功率操作。在一些实施例中，辅助电动机可以用于驱动车辆100的其它子系统，诸如驱动可用于安装和拆卸电池的机械系统。可选地是，在其它实施例中，可以不使用辅助电动机。

各个实施例可以结合有一个或多个电池，以给电动机组188和/或辅助电动机供电。如本文所用，术语“电池组”通常是指重型电池组壳体中的多个电池模块。每个模块由多个电池单元组成。以这种方式，电池组也指多个单独的电池单元的集合。所述电池单元以及因此所述模块在功能上互连在一起，如在先前并入的待审申请中所描述的那样。

在不同的实施例中，电池组可以包括任何合适类型的电池单元。电池单元的示例包括电容器、超级电容器和电化学电池。电化学电池的例子包括原电池(例如，单次使用电池)和二次电池(例如，可再充电电池)。二次电化学电池的例子包括铅酸、阀控铅酸(VRLA)、凝胶、吸附玻璃垫(AGM)、镍镉(NiCd)、镍锌(NiZn)、镍金属氢化物(NiMH)、锂离子(Li-ion)电池等等。电池单元可以具有各种电压电平。特别地是，在一些情况下，电池组中的两个不同的电池单元可以具有不同的电压电平。类似地是，电池单元可以具有各种能量容量水平。特别地是，在一些情况下，电池组中的两个不同的电池单元可以具有不同的容量水平。

在一些情况下，可能期望的是使用多个电池组。如本文使用的，术语“电池组组件”或简称“电池组件”是指一组两个或更多个电池组。在一些实施例中，电池组件还可以包括用于将单独的电池组保持在一起的箱或类似容器。

如图1-3中所示，车辆100配置有主电池组件104。在一些实施例中，主电池组件104可以位于车辆100的前端90和第二侧96上。特别地是，主电池组件104可以设置成与驾驶室116相邻，所述驾驶室位于车辆100的前端90和第一侧94上。

车辆100还可以包括辅助电池组105。辅助电池组105可以设置在与主电池组件104分开的位置上。如图3中最佳地示出，辅助电池组105可设置在车辆100的内部。所述车辆100的内部可以是设置在车辆的外表面(将在下面参照图7讨论)以内的区域。在一些情况下，辅助电池组105可以设置在车架101的被设计用于保持辅助电池组105的隔室中。如下所述，当更换所述主电池组件时，辅助电池组105可以用于为车辆100提供动力。辅助电池组105也可以称为“运输电池”。

如图1-2中所示，电池组件104暴露在车辆100的外部。具体地是，容纳一个或多个电池组的壳体(即，电池箱210)的各种外表面可以构成车辆100的外部的一部分。相反，辅助电池组105是内部电池，并且被保持在车辆100的底盘内。

电池组件104可以可拆卸地附接到车辆100。如本文所用，术语“可拆卸地附接”是指这样两个部件，所述两个部件结合在一起，但可在不破坏一个或另一个部件的情况下分开。也就是说，所述部件可以非破坏性地彼此分离。“可拆卸地附接”的示例性形式包括使用可拆卸紧固件、闩锁、锁、钩、磁性连接以及其它种类的连接作出的连接。

辅助电池组105可以“固定地附接”到车辆100。也就是说，在不需要拆卸车辆100的一部分和/或不破坏一个或多个部件的情况下，辅助电池组105不可以与车辆100分离。

在图1-3中所示的实施例中，主电池组件104包括两个电池组。这些电池组包括第一电池组200和第二电池组202(见图3)。第一电池组200和第二电池组202可以以堆叠布置结构设置，其中第一电池组200设置在第二电池组202上方。此外，在一些实施例中，第一电池组200和第二电池组202保持在电池箱210内。

在一些实施例中，主电池组件104可提供大约340-360千瓦时的电力。在一些情况下，第一电池组200和第二电池组202中的每一个可提供大约170-180千瓦时的电力。在一些实施例中，辅助电池组105可提供大约40-50千瓦时的电力。

在一些实施例中，主电池组件104的每个电池组可以向不同组的电动机(并且因此，不同组的车轮)供电。在一些情况下，每个电池组可以为在特定轴(axle)(例如，前轴或后轴)上的一对电动机供电。在图3中所示的一个实施例中，第一电池组200可经由电缆215连接到在前轴组件216上的部件。更具体地是，第一电池组200可向第一电动机180和第二电动机182两者提供电力，以便为前车轮组提供动力。类似地是，第二电池组202可以经由电缆217连接到后轴组件217的部件。更具体地是，第二电池组202可向第三电动机184和第四电动机186两者提供电力，以向后车轮组提供动力。通过使用单独的电池组为前轴和后轴提供动力，减少了必须传递到单个来源的所需的电力的量。这可以允许使用更容易管理和/或较不可能故障的更小的电缆(或具有更低额定电流的电缆)。

本文实施例可以包括用于安装和拆卸一个或多个电池组的系统。在图2中所示的实施例中，车辆100可以结合有车载安装和拆卸系统250。安装和拆卸系统250可以包括用于提升和降低主电池组件104所需的所有必需部件。安装和拆卸系统250的细节将在下面进一步详细讨论并在例如图32-45中示出。

图4-15和所附描述公开了与车辆100的总体规格相关的特征，包括尺寸、重量、容量和功率。

所述实施例可提供零排放电动车辆，其具有与类似尺寸的柴油动力车辆相当的拖运能力。

在讨论车辆的形状因数时，本说明书讨论车辆的总长度、总宽度和总高度、以及各种其它尺寸。如本文所使用的，术语总长度指的是车辆上的最前位置与车辆上的最后位置之间的距离。在一些情况下，所述最前位置可以位于驾驶室或电池组件上。术语总宽度是指车辆的相反两侧之间的距离，并且是在沿着所述相反两侧的“最外”位置处测量得到。术语总高度是指车辆的最低点(通常是车轮的底部)和车辆的最高点之间的距离。

这些车辆尺寸中的每一个车辆尺寸都可以与车辆100的轴线或方向相对应。也就是说，车辆100的总长度可以沿着车辆100的长度方向(或轴线)获取。车辆100的总宽度可以沿着车辆100的宽度方向(或轴线)获取。而且，车辆100的总高度可沿车辆100的高度方向(或轴线)获取。

图4示出了车辆100的侧视示意图(从第一侧94观察)，用于示出多种尺寸。车辆100具有从地面竖直向上到车辆100的大致最高点测量得到的总高度300。在一个实施例中，总高度300具有约2,206毫米的值。在其它实施例中，总高度300可以具有大约在1,500至2,500毫米范围内的任何值。在图4中所示的示例性实施例中，可以看出，所述总高度300可以是从车轮到车斗112的顶部或到驾驶室116的顶部测量得到，因为这两个部件的顶部大致位于相似的水平面中。

车辆100具有从车架101的最后面的位置到车架101的最前面的位置测量得到的总长度302。在一个实施例中，总长度302具有大约10,175毫米的值。在其它实施例中，总长度302可具有大约在9,000至12,000毫米之间的范围内的任何值。

如图4中所见，车辆100的总长度可以分成前悬伸长度310、轴距长度312和后悬伸长度314。具体地是，轴距长度312是在前轮320的中心和后轮322的中心之间测量得到的。前悬伸长度310是从前轮320的中心到车辆100的最前位置(即，驾驶室116的最前位置测量得到的)。后悬伸长度314是从后轮322的中心到车斗112的最后位置测量得到。在一个实施例中，前悬伸长度310具有大约3,429毫米的值，轴距长度312具有大约5,000毫米的值，且后悬伸长度314具有大约1,746毫米的值。当然，在其它实施例中，这些值可以变化，以适应对于所述轴距长度、所述车架的前部和/或后部的长度或者对于所述车斗的尺寸和/或延伸的期望修改。此外，可以理解，当在不同实施例中调节所述总长度时，前悬伸长度310、轴距长度312和后悬伸长度314的值可以相应地变化。

参照图2和4，车斗112的高度可以根据其操作位置而变化。例如，在完全降低的状态下，车斗112的最上位置具有从地面测量得到的降低的车斗高度330。在一个实施例中，降低的车斗高度330具有近似等于车辆100的总高度300的值(即，大约2,200毫米)。在完全升高的状态下，车斗112的最上位置具有从地面测量得到的升高的车斗高度332。在一个实施例中，升高的车斗高度332具有大约5,389毫米的值。此外，在一些情况下，升高的车斗高度332对应于车斗112的这样一个位置，在该位置中，车斗112与车辆100的水平面形成角度339。在一些情况下，角度339具有大约70度的值。

如图2和4中所示，车辆100可具有离地间隙高度335，其被定义为在车轮底部和车架101的下侧之间的竖直距离。在一些情况下，离地间隙高度335也可对应于车斗112的最低部分的高度，如图4中所见，在一个实施例中，离地间隙高度335具有大约323毫米(或12.7英寸)的值。在其它实施例中，离地间隙高度335可以在大约275毫米与325毫米之间的范围内。

图5示出了车辆100的后视图。车辆100具有总宽度340。在一个实施例中，总宽度340具有大约3,353毫米的值。在其它实施例中，总宽度340可以具有大约在3,000至4,000毫米范围内的任何值。

图6是处于转向位置的车辆100的示意图。特别地是，第一车架部分122相对于第二车架部分124成角度370。在一个实施例中，角度370具有大约45度的值。在其它实施例中，角度370可以具有大约在35度和55度之间的范围内的任何值。另外，内侧转向路径具有半径372。外侧转向路径具有半径374。在一个实施例中，半径372具有大约4,363毫米的值。而且，在一个实施例中，半径374具有大约9,065毫米的值。当然，在其它实施例中，随着车辆的长度和/或宽度变化、和/或随着其它特征(诸如，在第一车架部分122和第二车架部分124之间的机械连杆)的修改，角度370、半径372和/或半径374中的任一个都可以变化。

车辆100的设计可以有助于与其它拖运卡车相比的改善的视野。参照图4，驾驶室116定位成非常靠近车辆100的最前缘319。这意味着驾驶室116中的乘员从驾驶室116的前窗123(见图1)的视野几乎没有限制。这种改进的视野可以帮助驾驶员在需要电池更换时更好地看到地面上的电池组件。

车辆100可以由占地面积(footprint)以及包络(envelope)来表征，它们是车辆的形状因数的二维和三维表示。如本文所用，术语“车辆占地面积”等于车辆的总长度和总宽度的乘积。此外，术语“车辆包络体积”等于车辆占地面积与车辆总高度的乘积。

如图7中所示，车辆100具有车辆占地面积500。车辆100还具有车辆包络体积502。在一个实施例中，车辆占地面积500具有大约34m²的值。类似地是，车辆包络体积502具有大约75m³的值。当然，在其它实施例中，可以通过改变车辆100的总长度、总宽度或总高度中的一个或多个来改变占地面积和包络体积。在一些其它实施例中，车辆占地面积可具有大约在32至36m²范围内的任何值。而且，车辆包络体积可以具有大约在70至80m³范围内的任何值。

作为参考，车辆100的特征可以是具有外表面。所述外表面包括前外表面610和侧外表面612。

如图7中所示，电池组件104设置在车辆100的前角部内。具体地是，电池组件104的外箱601(即，壳体)设置在第一前角部602上，该第一前角部与设置有驾驶室116的第二前角部604相对。此外，在电池组件104安装到车辆100的情况下，电池组件104形成车辆100的前表面610以及第一侧表面612(即，与邻近驾驶室116的第二侧表面614相反的表面)两者的一部分。具体地是，箱601的前壁620形成前外表面610的一部分，并且箱601的第一侧壁622形成侧外表面614的一部分。

此外，电池组件104形成车辆100的顶部外表面616的一部分。具体地是，箱601的顶部或顶壁624形成顶部外表面616的一部分。更进一步地是，在一些情况下，箱601的底部或底壁626形成车辆100的底部外表面的一部分(在图7中不可见)。

当拆卸了电池组件104时，如图8中所示，可沿车辆100的前表面610邻近驾驶室116形成大的空间630或间隙，此外，车辆100的前端可具有L形几何形状，其中驾驶室116现在与车辆底盘的其余部分隔离地向前延伸。因此，当从车辆100拆卸了电池组件时，车辆100的外表面的几何形状改变，因为电池组件的壁在安装时形成所述车辆的外表面的一部分。

通过将主电池组件放置在车辆100的外部，与具有内部定位的电池的电动车辆相比，可以更容易地安装和拆卸电池。此外，所述电池箱可以同时提供用于容纳所述电池组的结构支撑以及提供在车辆外部上的结构支撑。

为了将车辆100的形状因数、重量和其它特征放在情景中，考虑了若干基准车辆。这些车辆包括具有相对较高容量(39公吨)的地上卡车，和具有相对较低容量(30公吨)的地下卡车。

图9-11示出了车辆100(图9)、车辆700(图10)和车辆800(图11)中的每一种车辆，以及它们相应的拖运重量。另外，图12中的表格示出了这些车辆的各种尺寸。如通过在图9-12中将车辆100与基准车辆700和基准车辆800进行比较所见，车辆100具有与这两个柴油车辆相当的尺寸和拖运能力。也就是说，尽管车辆100是零排放电动卡车，但是其仍然能够实现类似尺寸的柴油车辆的拖运能力。

基准车辆700旨在表示能够在地下移动的采矿车辆。如图12的表格中所示，基准车辆700可以具有与车辆100类似的总体形状因数。具体地是，如图12中所示，基准车辆700可以具有10,118毫米的长度、2,690毫米的宽度和2,547毫米的高度。这种相对小的形状因数，尤其是总高度，允许基准车辆700拖运负载穿过采矿隧道。具有与基准车辆700类似的规格的采矿车辆的示例是Caterpillar AD30(卡特彼勒AD30)地下采矿卡车。

基准车辆800旨在表示具有与车辆100类似的拖运能力的采矿车辆。特别地是，基准车辆800具有39公吨的拖运能力。具有与基准车辆800相似规格的采矿车辆的一个示例是Volve A40G(沃尔沃A40G)铰接式拖运卡车。

如图12的表格中所示，基准车辆800可以具有比车辆100稍大的形状因数。具体地是，如图12中所示，基准车辆800可以具有11,263毫米的长度、3,403毫米的宽度和3,132毫米的高度。

为了理解车辆100的功率重量比，在图13-14中进行重量和功率的比较。图13是表示三个拖运卡车的重量的图表的示意图。作为参考，每个车辆的拖运重量被显示为紧挨着空载运行重量。这里，当通过重量(而不是体积)测量拖运能力时，拖运重量等同于拖运能力。如图13中所示，基准车辆700具有大约28.9公吨的空载重量。基准车辆700具有大约30公吨的拖运重量。基准车辆800具有大约29.8公吨的空载重量。基准车辆800具有大约39公吨的拖运重量。

如图13中所示，车辆100具有大约45.4公吨的空载重量。车辆100具有大约40公吨的拖运重量。因此，可以看出车辆100比基准车辆700和基准车辆800两者都重得多。

随着车辆重量的增加，如果不增加动力，则操纵可能受影响。在示例性实施例中，车辆100的相比于基准车辆的重量增加伴随着总功率的增加。

图14是示出由各种车辆产生的功率的示意图。如前所述，车辆100的一个实施例包括一组电动机，其以大约在400至500千瓦范围内的连续功率运行。在一些情况下，车辆100可以以大约在500至600千瓦的范围内的峰值功率操作。相比之下，具有30公吨的拖运能力的基准车辆700仅可以以305千瓦的峰值功率操作。此外，具有39公吨的拖运能力的基准车辆800仅可以以350千瓦的峰值功率操作。

图15是示出了若干车辆的功率重量比的图表的示意图。如图15中所示，车辆100具有大约0.012千克/立方米的功率重量比。车辆700具有大约0.010千克/立方米的功率重量比。车辆800具有大约0.012千克/立方米的功率重量比。因此，可以看出，这些车辆具有大致相似的车辆重量比。尽管比其余基准车辆重得多，但车辆100可具有由相当的功率重量比所指示的类似的驾驶性能。

电池更换过程

希望的是具有一种系统，其能够有效地将已放电的电池与完全充电的电池更换，使得车辆不会因为等待再充电而长时间闲置。

用于更换电动车辆中的电池的一些系统可能需要大量的基础设施。因为用于电动车辆的电池往往大且重，所以用于更换电池的系统可包括起重机、叉车、装载台、托板或其它部件，以用于将电池提升到所述车辆、将电池降低到所述车辆和从所述车辆运入运出电池。因为空间在矿井中(例如，在地下巷井中)被高度限制，所以期望的是具有限制所需的基础设施的量的电池更换系统。

一些实施例可以利用所谓的“零基础设施”电池更换系统。对于这种零基础设施系统来说，所需要的是“空间和灰尘”(space and dirt)，以卸载已放电的电池并且重新装载完全充电的电池。

在一些实施例中，车辆100被配置有用于在矿井的地面上拆卸已放电的电池和安装完全充电的电池所需的所有装置。这种装置可以包括用于主电池组件104的安装和拆卸系统250。这些装置还可包括用于在主电池组件104已被拆卸下来时为车辆100提供电力的单独的“拖运”电池(即，辅助电池组105)。

图16-27示出了在采矿车辆中将具有已放电的电池组的电池组件更换为具有充电的电池组的另一电池组件的过程的示意图。

如图16中所示，车辆100在矿区内行驶。为了说明的目的，示出了显示屏2000，其可以给出关于车辆100的运行状态的信息。可以理解，虽然车辆100的一些实施例可以配备显示器，但是其它实施例可以不包括显示器。还有其它实施例可以包括显示不同种类信息的显示器。此外，另外的其它实施例可以利用任何其它种类的指示器(灯、声音等)来为操作者提供关于车辆100的运行状态的信息。

显示屏2000包括电池充电部分2002。电池充电部分2002可以包括第一充电指示器2004，其指示包括主电池组件104的电池组的充电水平。电池充电部分2002还可包括第二充电指示器2006，其指示辅助电池组105的充电水平。

显示屏2000还可以包括电力流部分2010。电力流部分2010可提供车辆100和与推进系统相关的一些部件的示意性表示。电力流部分2010可包括第一电池组200、第二电池组202和辅助电池组105的示意性表示。此外，电力流部分2010可以包括示意性电力流线2020，其指示哪些电池组目前正在为车辆供电。为了说明的目的，电力流线2020被显示为流向车辆100的四个车轮中的每一个。然而，可以理解，所述电力流实际上从一个或多个电池组传送到四个电动机(即，图3中所示的一组电动机188)中的每一个。然后，每个电动机驱动相应的车轮。

如图16中所示，第一充电指示器2004指示主电池组件104的电池组具有低电量。为了补救这一点，车辆100的操作者将车辆100朝向开放区域移动，在所述开放区域中放置了完全充电的电池组件2040(即，具有完全充电的电池组的组件)。然而，在安装新的电池组件之前，车辆100行驶到与充电的电池组件2040相邻的位置2032。在位置2032，车辆100可以自动拆卸已放电的电池组件104。

图17示出了正接近预定位置2032以拆卸或“放下”主电池组件104的车辆100的示意图。作为参考，示意线指示其中车辆100应被定位的近似停止点2034(例如，车辆100的最前端)，以确保主电池组件104在期望的位置中被拆卸。在一些情况下，诸如没有基础设施的完全开放的区域，在拆卸主电池组件104之前，可能不需要识别车辆100将被定位的精确位置。然而，在电池组件可能落到托板或其它局部结构(例如，充电架或充电站的一部分)上的一些其它实施例中，可能需要在拆卸电池组件之前将车辆100定位在精确位置(并且定位在精确方向上)。

在图18中，可以看到车辆100被定位于停止点2034，并且因此可以拆卸主电池组件104。在拆卸电池之前，可以断开主电池组件104和车辆100的其它部件之间的一个或多个物理连接。作为一个例子，图18包括与电池组件104的电池组200断开连接的单根电缆2050的示意性放大图。类似地是，电缆2052被显示为与电池组202断开连接。

在示例性实施例中，主电池组件104的每个电池组可以与车辆100的一个或多个电路断开连接。这种电路可以是在一个或多个电池和一个或多个电动机之间引导电力的电路。在一个实施例中，每个电池组通过至少一根电缆连接到一个或多个电路。因此，电气地断开每个电池组需要断开一根或多根电缆。

在示例性实施例中，每个电池组也可连接到在电池和车辆100之间输送流体的管。例如，一些实施例可以使用于冷却的油流过所述电池。在这样的实施例中，连接到上述电池组上的一个或多个流体端口的管也应当在拆卸电池组件之前被断开。替代性地是，在其它实施例中，用于流体冷却的管可以仅在电池组被拆卸时被附接(例如，它们可以在充电期间被冷却)。

在不同的实施例中，断开电缆和/或管可以手动或自动完成。在一些实施例中，在拆卸主电池组件之前，车辆操作者可离开驾驶室并走到车辆的具有主电池组件的另一侧。然后，操作者可以手动地断开电缆以及流体管。替代性地是，可以理解，在一些其它实施例中，电连接(和/或流体连接)可自动断开。

一旦在电池组件104和车辆100之间已经进行了必要的断开，就可以拆卸电池组件104。图19-20示出了使用安装和拆卸系统250拆卸主电池组件104的相继阶段。特别地是，在图19中看见电池组件104处于部分降低的位置2070，而且，在图20中看见电池组件104处于完全降低的位置2062。

如图19-20中所示，使用安装和拆卸系统250的连杆组件来降低电池组件104。可以使用的连杆组件的具体设计将在下面进一步详细地讨论，并且例如在图32中示出。

因为必须在拆卸之前将电池组件104与车辆100的任何电动机断开，所以安装和拆卸系统250可能需要来自辅助电池组105的电力。也就是说，操作连杆组件252或安装和拆卸系统250的其它部件所需的任何电力可由辅助电池组105供应。

在替代性实施例中，可以设想，电缆可以被设计成当电池组件104被降低到地面时从车辆100延伸出去。在这样的实施例中，当拆卸发生时，所述电缆可以保持附接到主电池组件104的电池组。因此，可以想到，来自第一电池组200和/或第二电池组202的电力可以用于为安装和拆卸系统250供电。

在一些实施例中，在已经降低主电池组件104之后，操作者可以选择插入一个或两个电池组以进行再充电。例如，在一个实施例中，可以在位置2032附近找到一根或多根长的充电电缆(见图18)。所述充电电缆可以连接到位于矿井中的其它地方(或者甚至在矿井外部)的电源上。

在另一实施例中，电池更换可在一个或多个再充电站附近发生。在这样的实施例中，电池可以在直接邻近再充电站的位置处被拆卸下来。

在另外的实施例中，电池可以不在更换站点进行再充电，而是可以移动到另一位置以进行充电。例如，在一些实施例中，工作人员可以在整个矿井中收集已放电的电池，并将它们带到在矿井内(或外部)的提供有充电装置的另一位置。然后，这些相同的工作人员可以将最近充电的电池运送到整个矿井中的、预计拖运卡车或其它电动采矿车辆可能运行的位置处。

在图21中，示出了车辆100倒车离开电池组件104。如下面进一步详细讨论的，安装和拆卸系统250可以被构造用以一旦电池组件104移动到最低位置就自动地从电池组件104断开。特别地是，操作者不必手动地将电池组件104从安装和拆卸系统250拆卸下来。这可以通过减少操作员在整个过程中必须进入和离开驾驶室的次数来帮助节省在更换过程期间的时间。

在图22中，车辆100被示出从与已放电的电池组件104相邻的第一位置2032移动到与完全充电的电池组件2040相邻的第二位置2033。当车辆100在第一和第二位置之间行驶时，显示屏2000指示车辆100正在由辅助电池组105供电。这由在第二充电指示器2006上所示的较低充电水平指示(与图16中所示的充电水平相比)。另外，电力流部分2010清楚地示出电力从辅助电池组105流向车轮(经由邻近每个车轮设置的电动机)。

尽管图22中所示的实施例描述了电力流向所有四个车轮，但在一些实施例中，辅助电池组105可以仅向所述车轮中的一些车轮提供电力。在一个实施例中，辅助电池组105可以仅向前轮提供电力。在另一实施例中，辅助电池组105可以仅向后轮提供电力。因此，在一些情况下，在更换电池时，车辆100可以在前轮驱动的情况下或以后轮驱动进行操作。

图23示出了正在接近完全充电的电池组件2040的车辆100的示意图。在一些实施例中，车辆100可以包括用于帮助对准车辆100和电池组件2040的装置。在一个实施例中，车辆100可以包括设置在安装和拆卸系统250上或其附近的一个或多个摄像机。当车辆100接近时，操作者可以观看视频馈送的显示，以帮助将安装和拆卸系统250与电池组件2040对准。

参考图23，示出了第二显示屏2100的示意图。显示屏2100可以显示来自安装摄像机的视图，所述安装摄像机可设置在例如安装和拆卸系统250的一部分上。

一些实施例可以在电池组件上结合有标记或其它视觉指示器。这些标记可以在所述视频馈送上看到，以帮助操作者确定车辆何时正确对准。在图23的实施例中，电池组件2040的后侧可以被构造成在电池组件2040的顶部和底部分别具有第一物理标记2105和第二物理标记2107。包括第一虚拟标记2110和第二虚拟标记2111的一组虚拟标记叠加在电池组件2040的视频图像上。当驾驶员更靠近电池组件2040时，它们可以尝试使车辆100转向，使得虚拟标记2110和虚拟标记2111分别在所述物理标记2105和物理标记2107上对准。这可以帮助驾驶员将安装和拆卸系统250的部件与电池组件2040的相应特征(诸如可以抓握的杆)准确地对准。

图24示出了停止在设置有充电的电池组件2040的第二位置2033处的车辆100的示意图。车辆100被定位成使得安装和拆卸系统250与充电的电池组件2040接触。

图25示出了当充电的电池组件2040通过安装和拆卸系统250而升高离开地面时的车辆100的示意图。最后，如图26中所示，电池组件2040升高到最终安装位置。此时，操作者可将电缆和/或其它物理连接与电池组件2040的电池组重新连接起来。如图26中所示，电缆2050和电缆2052分别与电池组件2040的电池组2060和电池组2062手动地重新连接起来。

在替代性实施例中，可以设想，电缆可被设计成从车辆100延伸出去，而电池组件2040设置在地面上。在这种实施例中，所述电缆可以在将电池组件2040安装在车辆100上之前被附接到电池组件2040的电池组。因此，可以想到，来自电池组2060和电池组2062的电力可以用于为安装和拆卸系统250供电。

图27示出了车辆100正从第二位置2033驶离(倒车)的示意图，其中主电池组件完全充电。如在显示屏幕2000的电力流部分2010中所见，主电池组件2040的电池组2060和电池组2062正在为车辆100的运动供电，并且辅助电池组不再使用。

只要当前的主电池组件保持充电，则车辆100现在就可以返回到在矿井中(或矿井外)拖运材料。一旦当前电池组件完全(或接近完全)放电，则车辆100就可重复这个用完全充电的电池更换已放电的电池的相同过程。

图28是示出根据上述步骤的电池更换过程的流程图。可以理解，在一些实施例中，这些步骤中的一些步骤可以是可选的。在其它实施例中，可以包括附加步骤。

在第一步骤2300期间，具有构成第一电池组件的一个或多个可替换电池组的车辆可以移动到第一位置。在一些情况下，第一位置可以与第二位置相邻，在第二位置处，已经放置包括一个或多个充电的电池组的第二电池组件。

在第二步骤2302中，第一电池组件的一个或多个电池组可与车辆断开连接。这可以包括断开电力电缆。在一些情况下，电力电缆可以被手动地断开。在其它情况下，电缆可以自动断开。

在第三步骤2304中，可以使用车载安装和拆卸系统从所述车辆上拆卸所述第一电池组件。在一些情况下，这可以包括液压致动的连杆组件以及一个或多个闩锁。特别地是，在一些情况下，将第一电池组件保持为抵靠所述车辆就位的闩锁可以释放，并且连杆组件可以用于将所述第一电池组件降低到地面。在一些情况下，当电池组件放置在地面上时，所述连杆系统自动地与第一电池组件断开。

在第四步骤2306中，所述车辆可以从第一电池组件移动离开并行驶到第二电池组件所处的第二位置。在此期间，所述车辆可以一直使用来自所述车辆车载的辅助电池的电力来操作。

在第五步骤2308中，所述车辆以可接近第二电池组件并在第二电池组件与安装和拆卸系统之间进行接触。在一些情况下，视频馈送可用于帮助将安装和拆卸系统与第二电池组件正确地对准。在一些情况下，所述电池组件可设有标记，以便于对准。在其它情况下，所述视频馈送可以投影一个或多个标记，以与所述电池组件的部件(可能是电池上的其它物理标记)对准。

在第六步骤2310中，所述安装和拆卸系统可以用于将第二电池组件向上提升并将其在车辆上锁定就位。在一些情况下，当第二电池组件提升到最高位置时，所述电池组件的一个或多个部分可以被所述安装和拆卸系统的一个或多个闩锁抓住，以将所述电池组件锁定就位。

在第七步骤2312中，一旦第二电池组件已被安装到所述车辆，则任何电缆就可与所述第二电池组件的电池组重新连接。此时，所述车辆可以由第二电池组件而不是辅助电池供电。

在一些实施例中，电池更换可以发生在一个或多个固定位置(例如，矿井中的位置)。在这种情况下，操作者可以具有这些位置的地图或列表，并且当需要更换所述主电池组件时，操作者可以将所述车辆驾驶到最接近的已知的更换位置。在其它实施例中，电池更换位置可以改变，尤其是随着采矿作业的进展，其中所述车辆主要位于矿井的一些区域中而不是其它区域中。在其它实施例中，电池更换可以按需发生。也就是说，当操作者认识到电池组件具有低电量时，他或她可以呼叫调度员，以请求将完全充电的电池组件运送到附近位置。

本实施例描述了与空载车辆的电池更换。然而，可以理解，当卡车的车斗装载有材料时，这种同样的电池更换过程也可以发生。

本文实施例可以包括用于对辅助电池组再充电的装置。在一些实施例中，辅助电池组可以通过连接到所述主电池组件的一个或多个模块的车载转换器充电。在一个实施例中，可以使用车载600V到300V DC/DC转换器。在其它实施例中，辅助电池组可以由外部电源再充电。在这种情况下，所述辅助电池组可以在一天结束时(或所述卡车的其它操作周期的结束时)再充电。

电池的安装和拆卸

图29-31示出了示例性电池组件3000的示意图。电池组件3000可以与电池组件104(和电池组件2040)共享一些装置。然而，可以理解，在不同的实施例中，电池组件的以下特征中的一些特征可以是可选的。

参考图29-30，电池组件3000包括电池箱3002、第一电池组3004和第二电池组3006。每个电池组还可以包括一个或多个电池单元。

电池箱3002可以用于保持和保护第一电池组3004和第二电池组3006。为此，电池箱3002的尺寸和大小可以被设计用以接纳第一电池组3004和第二电池组3006中的每一个。在图29-30中所示的实施例中，电池箱3002被构造为具有内部空腔的相对薄的外壳，所述内部空腔可以保持堆叠构造的两个电池组。特别地是，电池箱3002具有的水平占地面积稍微大于每个电池组的水平占地面积。电池箱3002具有的竖直高度也比第一电池组3004和第二电池组3006的组合高度稍大。

如图30中所示，电池箱3002被构造为可分离的两个单独的部件，包括上箱部分3010和下箱部分3012。上箱部分3010的尺寸和大小设计用以接纳第一电池组3004。下箱部分3012的尺寸和大小设计用以接纳第二电池组3006。上箱部分3010和下箱部分3012可以使用本领域中已知的任何类型的紧固件进行附接。

电池箱3002可以包括便于安装和拆卸的装置。一些实施例可以包括一个或多个水平杆，其被构造用以便于安装。一些实施例可以包括一个或多个竖直杆，其被构造用以便于安装。一些实施例可包括水平杆和竖直杆的组合，以便于安装。

如图29-31中所示，电池箱3002包括一组水平安装杆，包括上水平安装杆3022和下水平安装杆3024。

每个水平安装杆从电池箱3002的后侧3015稍微向后突出。此外，所述水平安装杆由两组竖直定向的支架3030保持。这些竖直定向的支架3030位于所述水平安装杆的相反两端处。每对支架可以分开固定距离。作为示例，第一竖直定向的支架3031和第二竖直定向的支架3032分开距离3040(参见图31)。这种结构将每个水平杆分成可由安装和拆卸系统抓住的分开的部分。具体地是，上水平安装杆3022分为第一端部段3050、中间段3052和第二端部段3054。类似地是，下水平安装杆3024被分成第一端部段3060、中间段3062和第二端部段3064。

一些实施例可以包括一个或多个竖直杆。如图29-31中所示，电池箱3002包括一组竖直的安装杆。特别地是，电池箱3002包括第一竖直安装杆3072和第二竖直安装杆3074。

每个竖直安装杆从下箱部分3012的下侧延伸至上箱部分3010的下侧。此外，所述竖直安装杆设置在电池箱3002的相反的向后的角部处。因此，在一些情况下，每个竖直安装杆也可构造用以在竖直施加的载荷下向电池箱3002提供一定强度。在一些情况下，类似的竖直定向的杆也可以位于电池箱3002的一个或两个前角部处，以有助于结构支撑。

可以理解，水平杆和竖直杆两者都可以便于以至少三种方式安装。首先，任一类型的杆都可以由安装和拆卸系统的部件抓住，以帮助升高和/或降低所述电池组件。第二，任一类型的杆可以通过与安装和拆卸系统上的对应部件(例如，可帮助在水平和/或竖直方向上自动对准电池箱的V形块)相互作用而便于水平和/或竖直对准。第三，任一类型的杆可以锁定就位，例如通过使用一个或多个闩锁或其它锁定机构。可以理解，在不同的实施例中，水平杆和竖直杆可以用于实现不同的功能(例如，水平杆用于提升、对准和闩锁，竖直杆用于对准和闩锁但不用于提升)。

在图29-31中所示的本实施例中，一组水平安装杆3020可以用作接触点，以用于提升/降低电池箱3002、用于对准电池箱3002并且用于将电池箱3002锁定就位(例如，通过使用抓住所述杆的闩锁)。相比之下，一组竖直安装杆3070在升高/降低电池箱3002期间可以不用作接触点，而是可以用于促进将电池箱3002对准和/或锁定就位(例如，通过使用抓住所述杆的闩锁)。

电池箱3002可以主要在前表面、顶表面、底表面和侧表面上闭合。然而，电池箱3002可以在后侧3015(以及侧表面的部分)上部分地打开，使得可以露出所述电池组的连接端口或其它装置。

一些实施例可以包括便于使电池在不平坦的地面上滑动的装置。如图31中最佳所见，电池箱3002可以具有底表面3005，其带有圆化角部3007，以便于滑动。

电池箱3002设计用以保持和保护第一电池组3004和第二电池组3006。为此，电池箱3002构造成具有足够的强度，同时主要沿着在后侧3015上的附接点固定到拖运卡车。

在不同的实施例中，用于电池箱3002的材料可以变化。在一些实施例中，电池箱3002由包括金属或金属合金的材料构成。在一些实施例中，电池箱3002由与在车辆100的底盘(例如，车架101)中使用的材料类似的材料构成。

每个电池组可以构造有一个或多个用于接纳电缆的端口。如图31中所示，第一电池组3004包括用于连接电缆的端口3090。第二电池组3006包括用于连接电缆的端口3092。当电池组件3000安装到车辆时，这些端口可用于将每个电池组连接到所述车辆的一个或多个电路。当所述电池组件已经从所述车辆上拆卸下来时，这些端口也可用于将每个电池组连接到充电电源。然而，在其它实施例中，每个电池组可以包括两个或更多个电气端口，所述电气端口包括用于将所述电池组连接到所述车辆的电路的端口和用于对所述电池组进行充电的单独的端口。

每个电池组还可构造有一个或多个阀或流体端口，以便于油或其它流体的流动来冷却所述电池组。在图31中，第一电池组3004包括一组流体端口3096。而且，第二电池组3006包括一组流体部分3098。

图32示出了车辆100在前端90处的一部分的示意图。如图32中所示，安装和拆卸系统250设置在前端90处，邻近驾驶室116。安装和拆卸系统250包括一对连杆组件3100。具体地是，安装和拆卸系统250包括第一连杆组件3102和与第一连杆组件3102间隔开的第二连杆组件3104。

每个连杆组件由至少一个液压缸致动。具体地是，第一连杆组件3102由第一液压缸3110致动。第二连杆组件3104由第二液压缸3112致动。

安装和拆卸系统250还可以包括用于将电池组件在车辆100上锁定就位的装置。安装和拆卸系统250包括一组接纳构件3199，其可以用于将电池组件在车辆100上固定就位。

图33是第一连杆组件3102(也简称为连杆组件3102)、液压缸3110和另一结构元件3111的分解轴侧图。结构元件3111的第一端可以以可枢转方式连接至液压缸3110的缸筒3114。在一些实施例中，结构元件3111的第二端可以附接至车辆100的另一部分。在一些实施例中，结构元件3111的第二端可以固定到连杆组件3102中的连杆之一。

连杆组件3102可以是四杆连杆。也就是说，连杆组件3102包括四个连杆，所述四个连杆连接布置成环并且通过四个旋转接头彼此连接起来。更具体地是，由于所述连杆被限制为在平行平面中移动，因此连杆组件3102可以是平面四杆连杆。

连杆组件3102包括四个连杆，这四个连杆包括地面连杆3121(也称为固定连杆或框架)、上接地连杆3122、下接地连杆3123和浮动连杆3124。如图32中所示，地面连杆3121可以固定在车辆100上的大致竖直的位置。浮动连杆3124保持与地面连杆3121大致平行(即，在大致竖直的方向上定向)。上接地连杆3122和下接地连杆3123的定向可以随着所述连杆被致动而变化。

浮动连杆3124包括第一钩3140和第二钩3142。第一钩3140和第二钩3142从浮动连杆3124向前延伸，使得当设置在车辆100上时，所述钩可以是连杆组件3102的最前部分。第一钩3140可以设置在第二钩3142上方。也就是说，第一钩3140和第二钩3142可以具有不同的竖直位置。第一钩3140可以设置于在上接地连杆3122和浮动连杆3124之间的枢转接头3147的恰好下方。同样地是，第二钩3142可以设置于在下接地连杆3123和浮动连杆3124之间的枢转接头3149的恰好下方。

每个钩被成形和设计用以接纳电池箱上的对应部分，使得连杆组件3102可以与第二连杆组件3104一起接合并提升(或降低)电池箱。例如，第一钩3140的尺寸和形状可以被设计用以接纳上水平安装杆3022的一段。第二钩3142的尺寸和形状可以被设计用以接纳下水平安装杆3024的一段。

连杆组件3102由液压缸3110的活塞杆3115致动。具体地是，活塞杆3115的端部可以与上接地连接件3122的端部3129以可枢转方式联接。所述端部3129可以是与地面连杆3121相连接的上接地连杆3122的端部。因此，当活塞杆3115从缸筒3114伸出时，上接地连杆3122的端部3129被向下推动，并且用于使上接地连杆3122向上倾斜，使得浮动连杆3124向上升起。类似地是，当活塞杆3115在缸筒3114中缩回时，上接地连杆3122的端部3129被向上拉起，并用于使上接地连杆3122在向下方向上倾斜，使得浮动连杆3124降低。由于连杆组件3102的所述构造，下接地连杆3124在致动期间以与上接地连杆3122类似的方式移动，即便其可能不与致动器(如液压缸3110)直接接触。

尽管当前实施例结合有连杆组件，但是可以理解，在其它实施例中可以使用其它机械组件来升高和降低电池组件。更广泛地是，电池安装和拆卸系统可以包括可致动组件和用于移动所述可致动组件的致动器(例如，连杆组件和液压缸)。该系统还可以包括可致动组件的接合部件(例如，浮动连杆)。所述接合部件可以包括用于接合电池组件的至少两个竖直间隔开的钩，使得当所述可致动组件被致动时，所述电池组件可以升高或降低。

还可以理解，本文所用的术语“钩”不旨在限于特定的尺寸或几何形状。如本文所用，钩是指用于保持、抓住或以其它方式接合其它元件的目的而弯曲或弯折的任何材料(例如，金属)件。

图34-38示出了连杆组件3102的运动范围的示意图。为了清楚起见，参考了浮动连杆3124的整体位置以及所述整体位置的竖直和水平分量。位置的竖直分量可以认为是相对于具有固定的竖直位置的元件，诸如结构元件3111。同样地是，位置的水平分量可以认为是相对于具有固定水平位置的元件，诸如地面连杆3121。

最初，如图34中所示，看到连杆组件3102设置在第一位置，该第一位置与第一竖直位置和第一水平位置相对应。在该第一位置，浮动连杆3124在其运动范围中处于其最低竖直位置。此外，上接地连杆3122和下接地连杆3123向下倾斜。

图35示出了处于第二位置的连杆组件3102，该第二位置对应于第二竖直位置和第二水平位置。在该第二位置，上接地连杆3122和下接地连杆3123均大致水平(并且因此大致垂直于浮动连杆3124)。通过与图34的比较可以看出，浮动连杆3124已经向上移动。浮动连杆3124还实现了一些向前的小运动(例如，远离地面连杆3121)。浮动连杆3124的该初始前掠可以有助于确保与电池组件的适当接合，如在下面进一步详细讨论的那样。

图36示出了处于第三位置的连杆组件3102，该第三位置对应于第三竖直位置和第三水平位置。在该第三位置，上接地连杆3122和下接地连杆3123都向上倾斜，使得浮动连杆3124升高。通过与图35中的第二位置相比，浮动连杆3124主要沿竖直方向上升，而在水平方向上相对较少运动。这有助于确保用于将电池组件提升到车辆上的能量主要用于竖直提升，而不是在所述电池组件被提升离开地面时在使电池组件还移动通过宽范围的水平运动中浪费能量。

图37示出了处于第四位置的连杆组件3102，其对应于第四竖直位置和第四水平位置。在该第四位置，上接地连杆3122和下接地连杆3123与其在图36中所示的第三位置的定向相比更严重地向上倾斜。在从第三位置进行到该第四位置时，浮动连杆3124已经开始反向其水平运动，使得其现在朝向地面连杆3121(以及还有车辆100)往回行进。此外，其在第三和第四位置之间的竖直运动速率小于其水平运动速率。

图38示出了处于第五最终位置的连杆组件3102，该第五最终位置与第五竖直位置和第五水平位置相对应。在该第五位置，上接地连杆3122和下接地连杆3123在它们的定向上几乎是竖直的。此外，浮动连杆3124设置为正好邻近(并且可能接触)地面连杆3121。在图37的第四位置和该第五位置之间，浮动连杆3124的几乎所有的运动都指向水平方向，而具有最小的竖直运动。这有助于确保电池组件具有足够的水平动量，以接触锁定机构(例如闩锁)并与之接合。

可以理解，尽管上述讨论针对第一连杆组件3102，但是类似的装置适用于第二连杆组件3104。此外，当从车辆提升或降低电池组件时，第一连杆组件3102和第二连杆组件3104被构造用以彼此并行地作用，经历基本上相同的运动并且分担负载。

图39是车辆100的前端90和拆卸下来的电池组件3000的示意图。如图39中示意性地示出，安装和拆卸系统250的每个钩可对应于电池箱3002的水平安装杆中的一个杆。也就是说，每个钩可以构造用以抓住这两个杆中的一个杆。

第一连杆组件3102的第一钩3140定位用以与上水平安装杆3022接合。同样地是，第二连杆组件3104的第一钩3180也定位用以与上水平安装杆3022接合。第一连杆组件3102的第二钩3142定位用以与下水平安装杆3022接合。同样地是，第二连杆组件3104的第二钩3182也定位用以与下水平安装杆3024接合。这种构造提供了在安装和拆卸系统250与电池组件3000之间的四个接合点。

通常，每个钩可以抓住相应水平杆的任何一段。在一些实施例中，可能希望的是钩抓住杆的中间段，例如上水平安装杆3022的中间段3052和下水平安装杆3024的中间段3062(见图31)。在其它实施例中，可能希望的是钩抓住杆的端部段。这包括上水平安装杆3022的第一端部段3050和第二端部段3054。这还包括下水平安装杆3024的第一端部段3060和第二端部段3064。

图40-45示出了安装电池组件的过程的示意图。为了清楚起见，在图40-45中仅示出了第一连杆组件3102，然而可以理解，第二连杆组件3104可以以与第一连杆组件3102基本相同的方式操作。此外，电池组件3000的部分以虚线示出，使得在该过程中，可以看到上水平安装杆3022和下水平安装杆3024的一部分。

首先，如图40中所示，电池组件3000设置在地面3200上。当车辆100接近电池组件3000时(例如，如图23中所示)，连杆组件3102可以处于降低的位置。具体地是，连杆组件3102可以降低到这样一个位置，在该位置处，第一钩3140充分地低于上水平安装杆3022，并且使得第二钩3142充分地低于下水平安装杆3024。这确保了当所述第一钩和第二钩与电池箱3002的后侧3015接触时(如图41中所示)，第一钩3140和第二钩3142可以刚好在所述安装杆下方移动到位。

一旦第一钩3140和第二钩3142与电池箱3002接触，则液压缸3110就可以致动连杆组件3102，如图42中所示。如上所述，当从最低位置开始时，连杆组件3102移动，使得浮动连杆3124在其同时开始向上移动时在水平方向上略微向前移动。这种轻微的向前水平运动可以具有将第一钩3140和第二钩3142进一步压入电池箱3002中的效果。在一些情况下，力可以使得电池箱3002(或替代性地是，车辆100)在水平方向上稍微移位，或稍微倾斜(如图42中所见)。然而，该向前运动是有意的，以确保第一钩3140和第二钩3142完全接合上水平安装杆3022和下水平安装杆3024。

在所述系统与安装杆连杆正确地接合的情况下，如图42中所示，连杆组件3102可以继续移动，其中浮动连杆3124主要沿竖直方向移动，如图43中所示。随着浮动连杆3124进一步向上移动，电池组件3000被提升离开地面3200。

最后，如图44-45中所示，连杆组件3102的运动使得电池组件3000沿主要向后的方向平移。这有助于确保电池组件3000具有足够的向后动量，以通过锁定机构(例如，闩锁)接合和锁定就位。

可以理解，在浮动连杆3120的不同竖直位置处使用钩有助于确保电池组件3000的稳定性和适当的加载。具体地是，使用上组钩(横跨两个连杆组件)和下组钩两者有助于在整个提升过程期间将电池组件保持在基本恒定的定向下。例如，如图40中所示，在与电池箱3002接合之前，电池箱3002的中央竖直轴线3210与浮动连杆3120(即，浮动连杆3120的中央竖直轴线3212)大致平行。当电池箱3002被提升并在图42中的其最低位置和图45中的其最高位置之间在水平和竖直两个方向上移动时，电池箱3002保持基本恒定的定向。也就是说，中央竖直轴线3210保持与浮动连杆3120基本上平行。换句话说，在整个提升过程中，电池箱3002从不倾斜或倾翻。这有助于确保电池组件3000不会发生不期望的摇摆，因为这种摇摆会降低所述提升机构的效率，并且还使得在电池组件3000与任何锁定机构之间的对准更加困难。

可以理解，以上所述和图40-45中所示的过程可以倒过来，以将电池组件3000从车辆100降低到地面3200。一旦电池组件3000已经降低到地面3200，连杆组件3102可以降低，直到第一钩3140和第二钩3142足够得低，以与上水平安装杆3022和下水平安装杆3024脱离接合为止。一旦钩脱离接合，则车辆100就可以从电池组件3000倒车离开，以移动到可以安装另一电池组件的位置(例如，如图21中所示)。

图46-48示出了用于升高和降低电池的系统的可替选实施例的示意图。在图46中，电池3300最初设置在升高的平台3302上。连杆组件3304将电池3300的顶部中心部分连接到升高的平台3302。当连杆组件3304旋转和伸出时，电池3300被提升离开平台3302，并被降低到离开平台3302的位置，如图47-48中所示。然而，如图47中清楚地看到的是，电池3300可以在其降低时摇摆或摆动，其原因在于所述电池仅在单个竖直位置被接合。

在采矿环境中，地面可能不是水平的。这意味着，当车辆试图安装或拆卸电池组件时，所述电池被升起(或降低)的地块可以相对于所述车辆的车轮所处的地块稍微更高或更低。车辆的一些实施例可以包括确保电池可以在不平坦的地面上安装或拆卸的装置。

图49示出了车辆100的一部分的示意图，用于表征车辆的安装和拆卸系统250的装载包络。这里，车辆100的车轮位于一块地面3402上。所述地块3402的高度被取为地平面3403，用作参考。在示例性实施例中，安装和拆卸系统250能够将电池组件3410从升高地块3404上装载。地块3404可从地平面3403升高高度3420。另外，安装和拆卸系统250能够从凹陷地块3406装载电池组件3411。地块3406可以以高度3422低于地平面3403凹陷。为了说明的目的，升高地块3404和凹陷地块3406被示出为彼此相邻。

在凹陷地块3406和升高地块3404之间的总的竖直距离被称为安装和拆卸系统250的“装载包络”。该距离由图49中的装载包络3424指示，并且等于高度3420和高度3422的和。

装载包络的尺寸可以由安装和拆卸系统250的连杆组件的运动范围以及这些组件距地平面的相对高度来确定。最低装载位置受到每个连杆组件上的钩相对于地平面可以移动得多低的限制，因为当所述钩首先接合所述电池箱时，所述钩必须低于电池箱上的水平安装杆。在一些情况下，最高装载位置受到(相对于地平面的)以下高度的限制，在该高度处，所述连杆组件可开始向后缩回，因此可能不能与所述水平安装杆接合。

在不同的实施例中，最低装载位置、最高装载位置和总装载包络的值可以是变化的。在一些实施例中，最低装载位置可以在低于地平面(其由前轮所处的地面的高度限定)大约6英寸到10英寸之间的范围内变化。在一个实施例中，最低装载位置的值比地平面低约8英寸。在一些实施例中，最高装载位置可以在高于地平面2英寸和4英寸之间的范围内变化。在一个实施例中，最高装载位置具有比地平面高约2.75英寸的值。

可以理解，在一些实施例中，安装和拆卸系统可以足够坚固，以提起重量8至10公斤的电池组件。因此，可以理解的是，可以在设计每个连杆组件的部件时考虑到这个限制。

电池自动对准和锁定系统

如前所述，一旦安装和拆卸系统250将电池组件提升到车辆上的期望位置，则可以使用某一机构将电池组件在所述车辆上锁定就位。另外，在一些实施例中，安装和拆卸系统还可以包括帮助所述电池组件对准的装置。这种装置可以包括自动对准部件，其将所述电池组件引导到预定位置，以确保所述电池组件可以由一个或多个锁定机构(例如，闩锁)适当地接合。

图50是车辆100的前端的示意性轴侧图。参照图50，安装和拆卸系统250可以结合有自动对准特征和锁定特征，它们可共同称为对准和锁定系统的部件。

车辆100可以包括多个接纳构件。接纳构件可以是构造用以接纳和保持电池箱的安装杆或其它安装元件的任何部件。在一些实施例中，接纳构件可以包括用于将安装杆或其它元件引导就位的对准部分。在一些实施例中，接纳构件还可以包括用于将安装杆或其它元件锁定就位的锁定机构。替代性地是，在其它实施例中，接纳构件可包括锁定机构但不包括对准部分。

具体地是，在图50中，车辆100包括第一接纳构件4011、第二接纳构件4012、第三接纳构件4013、第四接纳构件4014、第五接纳构件4015、第六接纳构件4016、第七接纳构件4017和第八接纳构件4018，它们可以统称为多个接纳构件4010。为了说明的目的，所述接纳构件在图50中示意性地示出。

多个接纳构件4010可分成一组接纳构件和另一组接纳构件，所述一组接纳构件构造用以与电池组件上的水平安装杆接合，所述另一组接纳构件构造用以与电池组件上的竖直安装杆接合。具体地是，第一接纳构件4011、第二接纳构件4012、第三接纳构件4013和第四接纳构件4014共同构成被构造用以接合水平安装杆的第一组接纳构件4020。另外，第五接纳构件4015、第六接纳构件4016、第七接纳构件4017和第八接纳构件4018共同构成被构造用以接合竖直安装杆的第二组接纳构件4030。

第一组接纳构件4020可以相对于水平方向设置在车辆100上，处在第一连杆组件3102和第二连杆组件3104之间。此外，第一组接纳构件4020可以布置在上组接纳构件4022(包括第一接纳构件4011和第二接纳构件4012)和下组接纳构件4024(包括第三接纳构件4013和第四接纳构件4014)中。上组接纳构件4022具有共同的竖直位置，并且可以接合电池组件3000的上水平安装杆3022。下组接纳构件4024具有位于上组接纳构件4022下方的共同竖直位置。下组接纳构件组4024可以接合电池组件3000的下水平安装杆3024。

第一组接纳构件4020可以全部具有共同的定向。具体地是，每个接纳构件被定向为其长度方向与竖直方向对准。这种定向确保了每个接纳构件的开口可以被电池组件的水平定向的杆接合。

第二组接纳构件4030可以设置在车辆100上。具体地是，第五接纳构件4015和第六接纳构件4016可以布置成邻近第一连杆组件3102，而第七接纳构件4017和第八接纳构件4018可以布置成邻近第二连杆组件3104。然而，与设置在所述连杆之间且邻近所述连杆的内侧的第一组接纳构件4020不同，第二组接纳构件4030中的接纳构件邻近所述连杆的面向外的侧边设置。

第二组接纳构件4030可以全部具有共同的定向。具体地是，每个接纳构件被定向为其长度方向与所述宽度方向对准。这种定向确保了每个接纳构件的开口可以被电池组件的竖直定向的杆接合。

图51-52示出可用于本系统的示例性接纳部件4400的示意图。具体地是，图51是处于打开位置的接纳构件4400的示意性轴侧图，而图52是处于闭合位置的接纳构件4400的示意性轴侧图。

接纳构件4400可以包括外部壳体4402和内部锁定构件4404。内部锁定构件4404设置在外部壳体4402的接纳空腔4406内。此外，内部锁定构件4404可以是能够在接纳空腔4406内枢转的。

外部壳体4402包括用于形成接纳空腔4406的边界的基部4420和凸起侧壁4422。侧壁4422可以是朝向基部4420倾斜的，使得侧壁4422在接纳构件4400的端部处最高，并且在接纳构件4400的中心处最低。即，侧壁4422可包括在接纳构件4400的一侧上的第一切口4424和在接纳构件4400的第二侧上的第二切口4426。

内部锁定构件4404可以具有带有开口侧4410的开环或钩状形状。当内部锁定构件4404旋转以使得开口侧4410邻近第一切口4424和第二切口4426定位时，接纳构件4400处于“打开”位置，如图51所示。在该打开位置，安装杆的一部分可位于第一切口4424、第二切口4426之间，并且也在内部锁定构件4404的开口侧4410内。而且，在所述打开位置，安装杆4450可以从接纳构件4400移除。

当内部锁定部件4404旋转以使得开口侧4410设置在基部4420内时，接纳部件4400处于闭合位置，如图52中所示。在所述闭合位置，安装杆的一部分可以锁定在内部锁定部件4404和外部壳体4402的部分之间。取决于在所述安装杆和接纳构件的部件之间的张力，所述安装杆可以或不可以滑动通过在内部锁定构件4404和外部壳体4402的基部4420之间形成的间隙。

在一些实施例中，接纳构件4400可以由液压压力提供动力。例如，在一个实施例中，接纳构件4400可以是液压闩锁。在其它实施例中，接纳构件4400可以是弹簧加载的接纳构件。在其它实施例中，接纳构件4400可以使用可用于将元件锁定就位的任何附加机械部件(例如连杆)来致动。

在一些实施例中，接纳构件可以被偏置在打开位置。在其它实施例中，接纳构件可以被偏置在闭合位置。在其它实施例中，接纳构件可以不被偏置在打开位置或闭合位置。

可以理解，接纳构件4400仅旨在作为可与安装和拆卸系统250一起使用的接纳构件类型的示例性实施例。在一些实施例中，第一组接纳构件4220和/或第二组接纳构件4230中的接纳构件中的一个或多个接纳构件可构造有与接纳构件4400类似的装置。也就是说，本实施例的一个或多个接纳构件可以包括朝向接纳构件的中心倾斜的侧壁以及围绕安装杆旋转、枢转或以其它方式致动以打开和闭合的内部锁定构件。

图53-54示出了当电池组件3000向上并朝向第一组接纳构件4020升高时，第一组接纳构件4020如何与上水平安装杆3022和下水平安装杆3024接合。具体地是，如图53中所示，所述连杆组件可以用于将电池组件3000向上并朝向第一组接纳构件4020升高。如图54中所示，当上水平安装杆3022和下水平安装杆3024放置在一对相应的接纳构件中时，所述接纳构件自动闭合，以将电池组件3000在车辆100上固定就位。也就是说，第一接纳构件4111和第二接纳构件4112与上水平安装杆3022接合并围绕其闭合。具体地是，第一接纳构件4111的内部锁定元件4080围绕上水平安装杆3022闭合，第三接纳构件4113的内部锁定元件4082围绕下水平安装杆3024闭合。而且，第三接纳构件4113和第四接纳构件4114(在图53-54中不可见)与下水平安装杆3024接合并围绕其闭合。

图55-56示出了当电池组件3000被水平推向第二组接纳构件4030时，第二组接纳构件4030如何与上水平安装杆3022和下水平安装杆3024接合。与示出了车辆100上的电池组件3000和相应的接纳构件的示意性侧视图的图53-54形成对比，图55-56示出了电池组件3000和相应的接纳构件的俯视图。

如图55中所示，所述连杆组件可以用于将电池组件3000向上并朝着第二组接纳构件4030升高。如图56中所示，当第一竖直固定杆3072和第二竖直固定杆3074放置在一对相应的接纳构件中时，所述接纳构件自动闭合，以将电池组件3000在车辆100上固定就位。也就是说，第五接纳构件4115围绕第二竖直安装杆3074接合并闭合。而且，第七接纳构件4117与第一竖直安装杆3072接合并围绕其闭合。具体地是，第五接纳构件4115的内部锁定构件4090围绕第二竖直安装杆3074闭合，且第七接纳构件4117的内部锁定构件4092围绕第一竖直安装杆3072闭合。尽管在该视图中未示出，但是第六接纳构件4116也可以与第一竖直安装杆3072接合并围绕其闭合。并且，第八接纳构件4018还可以与第二竖直安装杆3074接合并围绕其闭合。

虽然图53-56示出了通过将电池组件锁定就位而将其安装到车辆底盘的过程，但是可以理解，在拆卸期间可以使用反过来的过程。也就是说，为了拆卸电池组件，可以打开围绕安装杆闭合的任何锁定机构，使得可以释放所述电池组件。一旦所述电池组件被释放，则所述连杆可以被致动，以将所述电池组件降低到地面。

本文实施例可以包括用于在电池组件安装到车辆时自动对准电池组件的装置。在一些实施例中，自动对准可以在单个方向上发生(例如，相对于车辆的竖直对准)。在其它实施例中，自动对准可以同时在两个或更多个方向上发生(例如，水平和竖直对准)。

图57-58示出了相对于所述竖直方向对准的电池组件的示意图。具体地是，图57-58示出了的车辆100的一些部件在它们与电池组件3000接合时的示意性侧视图，这些部件包括第一接纳构件4111和第三接纳构件4113。

最初，如图57中所示，电池组件3000与第一接纳构件4111和第三接纳构件4113未对准。当上水平安装杆3022和下水平安装杆3024分别与第一接纳构件4111和第三接纳构件4113接触时，所述杆的运动向下指向所述接纳构件的中心区域。例如，当上水平安装杆3022被压靠在第一接纳构件4111的倾斜表面4170上时，上水平安装杆3022可以在其接近第一接纳构件4111的中央区域4172时向下滑动。同样地是，当下水平安装杆3024被压靠在第三接纳构件4113的倾斜表面4174上时，下水平安装杆3024可以在其接近第三接纳构件4113的中央区域4176时向下滑动。

在图58中，第一接纳构件4111和第三接纳构件4113继续运动，直到电池组件3000相对于竖直位置正确地对准为止。此时，锁定机构可以分别围绕上水平安装杆3022和下水平安装杆3024闭合，以将电池组件3000固定到所述车辆底盘。

尽管图57-58示出了当电池组件3000具有比必需的最终对准位置高的竖直位置时的自动对准过程，但是可以理解，当电池组件3000具有比最终对准位置低的竖直位置时，发生类似的过程。

图59-60示出了相对于车辆100的水平方向(具体地是，宽度方向)对准的电池组件的示意图。具体地是，图59-60示出了车辆100的一些部件当它们与电池组件3000接合时的示意性侧视图，这些部件包括第五接纳构件4115和第七接纳构件4117。

最初，如图59中所示，电池组件3000与第五接纳构件4115和第七接纳构件4117未对准。具体地是，电池组件3000在竖直方向上相对于期望的对准边界4300水平地位移一个偏移量4310。

当第一竖直安装杆3072和第二竖直安装杆3074分别与第七接纳构件4117和第五接纳构件4115接触时，所述杆的运动被朝向所述接纳构件的中心区域水平地引导。例如，当第二竖直安装杆3074被压靠在第五接纳构件4115的倾斜表面4180上时，第二竖直安装杆3074可以在其接近第五接纳构件4115的中心区域4182时水平滑动。同样地是，当第一竖直安装杆3072被压靠在第七接纳构件4117的倾斜表面4184上时，第一竖直安装杆3072可以在其接近第七接纳构件4117的中心区域4186时水平滑动。

在图60中，第五接纳构件4115和第七接纳构件4117继续运动，直到电池组件3000相对于所述水平位置适当地对准为止。此时，锁定机构可分别围绕第一竖直安装杆3072和第二竖直安装杆3074闭合，以将电池组件3000固定到车辆底盘上。替代性地是，在一些其它实施例中，第五接纳构件4115和第七接纳构件4117可以未结合有锁定机构。

尽管图59-60示出了当电池组件3000从必需的最终对准位置在第一方向(例如，向左方向)中水平地位移时的自动对准过程，但是可以理解，当电池组件3000从最终对准位置在第二方向(例如，向右方向)中水平地位移时，发生类似的过程。

如上所述，当电池组件上的水平和/或竖直杆被连杆水平地推向所述车辆时，其中所述连杆升高电池组件并将其拉向一组接纳构件，发生电池组件的对准。电池组件在竖直或水平方向上的任何未对准都可以通过所述接纳构件的倾斜侧壁来自动地校正，该倾斜侧壁用于将电池组件的竖直和水平位置朝向适当对准的位置引导。由此，适当的对准确保了所述水平安装杆(和/或竖直安装杆)可以锁定就位，从而将所述电池箱在所述车辆底盘上固定就位。

在不同的实施例中，竖直和水平位置的公差可以变化。也就是说，当电池箱更靠近一组接纳构件时，所述电池箱在水平或竖直方向上可以未对准的程度可以变化。通常，所述公差可以由各种因素确定，包括每个接纳构件的尺寸以及所述侧壁的具体几何形状，其中所述侧壁旨在用于将安装杆朝向中心对准位置引导。

可以理解，在一些实施例中，一个或多个接纳构件可以是可选的。在一些其它实施例中，例如，第二组接纳构件4030可以由对准构件代替。与可以(可选地是)包括用于将杆锁定就位的装置的接纳构件相比，对准构件可以仅构造用以帮助对准而不是锁定。

图61是车辆100的可替选实施例，其没有用于接合电池组件的竖直对准的安装杆的接纳构件。相反，车辆100包括一组附接到车辆100的底盘的对准构件4502。一组对准构件4502包括第一对准构件4511、第二对准构件4512、第三对准构件4513和第四对准构件4514。

第一对准构件4511包括具有V形切口的材料块。这产生在中心位置处相汇合的相对的倾斜表面。与以上所述的接纳构件的倾斜表面一样，所述对准构件的倾斜表面用于将所述竖直安装杆推入相对于水平方向的中心对准位置。第二对准构件4512、第三对准构件4513和第四对准构件4514均被看到具有与第一对准构件4511类似的几何形状。

在图61中，还示出了用于固定水平安装杆的一组接纳构件4560。接纳构件组4560包括第一接纳构件4561、第二接纳构件4562、第三接纳构件4563和第四接纳构件4564。

接纳构件组4560可以具有与图51-52中所示的接纳构件稍微不同的设计。此处所示的接纳构件可以与可用于电池组件上的水平安装杆的任何类型的已知锁定机构相关联。在一些情况下，接纳构件组4560可以包括液压致动的锁定机构。

通过使用这种构造，当接纳构件相对于竖直方向对准电池组件时，对准构件可以用于帮助电池组件相对于水平方向对准。此外，所述接纳构件可以包括用于将电池组件锁定就位的锁定机构。

可以看到，接纳构件和对准构件两者都包括凸形开口。每个开口可以与接纳方向相关联。接纳方向与可以被接纳在所述凸形开口内的伸长构件的定向相关联。例如，返回参照图51，接纳构件4400的接纳方向是在切口4424和切口4426之间延伸的方向，并且其平行于安装杆4450。

如图61中所见，所述对准构件(例如，对准构件4511和对准构件4512)和接纳构件(例如，接纳构件4561和接纳构件4562)具有不平行的接纳方向。具体地是，可以看到对准部件和接纳部件的接纳方向(即，所述凸形开口的定向)大致彼此垂直。

本实施例提供了一种安装和拆卸系统，其不仅将电池组件放置到车辆上，而且将电池箱与车辆的底盘集成在一起。这通过使用预加载的锁定机构来实现，一旦电池箱已经被可致动组件提升到特定位置，该预加载的锁定机构就抓住所述电池箱。

图62是车辆100的实施例的示意图，其中电池组件3000安装到车辆100的底盘4600。具体地是，第一接纳部件4602和第二接纳部件4604固定到底盘4600。此外，第一接纳部件4602和第二接纳部件4604分别锁定到上水平安装杆3022和下水平安装杆3024。尽管在该侧视图中未示出，但是电池组件3000也可以通过与水平安装杆接合的附加接纳构件和/或通过与电池组件3000的第一竖直安装杆3072和/或第二竖直安装杆3074接合的附加接纳构件(或对准构件)连接到底盘4600。

通过用一组接纳构件将电池组件3000锁定就位，电池组件3000可以不相对于底盘4600移动。这有助于最小化在电池组件3000和车辆100的底盘4600之间的机械连接中的任何松弛，以便在施加任何外力时实现适当的负载转移。

作为示例，图62示出了向前冲击力4610被施加到电池箱3002的前侧3009的示例性情形。因为电池组件3000已经通过使用预加载的锁定机构而被固定，所以力可以从电池箱3002通过接纳构件4602和接纳构件4604传递到底盘4600，而在附接点处没有发生任何结构故障。

尽管已经描述了本发明的各种实施例，但是描述旨在是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，在本发明的范围内的更多的实施例和实施方式是可能的。除了特别排除的情况之外，任何实施例的任何元件可以替代成任何其它实施例的另一个元件，或者可以添加到另一个实施例中。因此，本发明除了根据所附的权利要求书及其等同物之外不受限制。而且，在所附权利要求书的范围内可以进行各种修改和改变。

Claims (20)

1.一种电动车辆，包括：

电池组件，其包括电池箱和设置在所述电池箱内的至少一个电池组；

电池安装和拆卸系统，其设置在电动车辆车身上，其中所述电池安装和拆卸系统被构造用以提升和降低所述电池组件；

所述电池安装和拆卸系统包括对齐和锁定系统，其被构造用以使所述电池组件相对于所述电动车辆对齐到预定位置，并且将所述电池组件在所述电动车辆上锁定就位；

所述对齐和锁定系统包括设置在所述电动车辆上的多个接纳构件；

所述多个接纳构件包括：

第一组接纳构件，其以共同定向设置在所述电动车辆上，使得所述第一组接纳构件中的每个接纳构件定向成使得其纵长方向与所述电动车辆的竖直方向对齐；和

第二组接纳构件，其以共同定向设置在所述电动车辆上，使得所述第二组接纳构件中的每个接纳构件定向成使得其纵长方向与所述电动车辆的水平方向对齐；

所述电池箱还包括沿着所述电池组件的水平方向对齐的至少一个水平安装杆和沿着所述电池组件的竖直方向对齐的至少一个竖直安装杆，

其中所述电动车辆上的所述第一组接纳构件被构造用以接合所述电池箱上的所述至少一个水平安装杆；并且

其中所述电动车辆上的所述第二组接纳构件被构造用以接合所述电池箱上的所述至少一个竖直安装杆。

2.根据权利要求1所述的电动车辆，其中所述至少一个水平安装杆包括上水平安装杆和下水平安装杆，所述下水平安装杆在竖直方向上设置在所述上水平安装杆下方，并且其中所述至少一个竖直安装杆包括第一竖直安装杆和第二竖直安装杆，所述第一竖直安装杆在水平方向上与所述第二竖直安装杆间隔开。

3.根据权利要求2所述的电动车辆，其中所述第一竖直安装杆和第二竖直安装杆被设置在所述电池箱的相反的向后的角部处。

4.根据权利要求2所述的电动车辆，其中所述电动车辆上的所述第一组接纳构件包括上组接纳构件和下组接纳构件，所述下组接纳构件在竖直方向上设置在所述上组接纳构件下方。

5.根据权利要求4所述的电动车辆，其中所述上组接纳构件被构造用以接合所述电池箱的所述上水平安装杆，并且其中所述下组接纳构件被构造用以接合所述电池箱的所述下水平安装杆。

6.根据权利要求2所述的电动车辆，其中所述电动车辆上的所述第二组接纳构件包括被构造用以接合所述电池箱的所述第一竖直安装杆的至少两个接纳构件和被构造用以接合所述电池箱的所述第二竖直安装杆的至少两个接纳构件。

7.根据权利要求1所述的电动车辆，其中所述至少一个电池组包括第一电池组和第二电池组，其中所述电池箱包括上箱部分和下箱部分，其中所述上箱部分的尺寸和大小设计用以接纳所述第一电池组，并且所述下箱部分的尺寸和大小设计用以接纳所述第二电池组，并且其中所述电池箱上的所述至少一个竖直安装杆从所述上箱部分延伸到所述下箱部分。

8.根据权利要求1所述的电动车辆，其中所述电池安装和拆卸系统还包括第一连杆组件和与所述第一连杆组件间隔开的第二连杆组件，所述第一连杆组件和第二连杆组件被构造用以接合所述电池箱，以提升和/或降低所述电池组件。

9.根据权利要求8所述的电动车辆，其中所述第一连杆组件和第二连杆组件被构造用以接合所述电池箱的所述至少一个水平安装杆。

10.根据权利要求8所述的电动车辆，其中所述电动车辆上的所述第一组接纳构件被设置在所述第一连杆组件和第二连杆组件之间。

11.根据权利要求8所述的电动车辆，其中所述电动车辆上的所述第二组接纳构件被设置成与所述第一连杆组件和第二连杆组件的面向外的侧边相邻。

12.一种电池安装和拆卸系统，其设置在电动车辆车身上，所述电池安装和拆卸系统被构造用以提升和降低所述电动车辆的电池组件，所述电池安装和拆卸系统包括：

对齐和锁定系统，其被构造用以使所述电池组件相对于所述电动车辆对齐到预定位置，并且将所述电池组件在所述电动车辆上锁定就位；

所述对齐和锁定系统包括设置在所述电动车辆上的多个接纳构件；

所述多个接纳构件包括：

第一组接纳构件，其以共同定向设置在所述电动车辆上，使得所述第一组接纳构件中的每个接纳构件定向成使得其纵长方向与所述电动车辆的竖直方向对齐；和

第二组接纳构件，其以共同定向设置在所述电动车辆上，使得所述第二组接纳构件中的每个接纳构件定向成使得其纵长方向与所述电动车辆的水平方向对齐；

其中所述电动车辆上的所述第一组接纳构件被构造用以接合所述电池组件上的至少一个水平安装杆；并且

其中所述电动车辆上的所述第二组接纳构件被构造用以接合所述电池组件上的至少一个竖直安装杆。

13.根据权利要求12所述的电池安装和拆卸系统，其中所述电动车辆上的所述第一组接纳构件包括上组接纳构件和下组接纳构件，所述下组接纳构件在竖直方向上设置在所述上组接纳构件下方。

14.根据权利要求13所述的电池安装和拆卸系统，其中所述至少一个水平安装杆包括上水平安装杆和下水平安装杆，并且其中所述上组接纳构件被构造用以接合所述电池组件的所述上水平安装杆，并且其中所述下组接纳构件被构造用以接合所述电池组件的所述下水平安装杆。

15.根据权利要求12所述的电池安装和拆卸系统，还包括第一连杆组件和与所述第一连杆组件间隔开的第二连杆组件，所述第一连杆组件和第二连杆组件被构造用以接合所述电池组件，以提升和/或降低所述电池组件。

16.根据权利要求15所述的电池安装和拆卸系统，其中所述第一连杆组件和第二连杆组件被构造用以接合所述电池组件的所述至少一个水平安装杆。

17.根据权利要求15所述的电池安装和拆卸系统，其中所述电动车辆上的所述第一组接纳构件被设置在所述第一连杆组件和第二连杆组件之间。

18.根据权利要求15所述的电池安装和拆卸系统，其中所述电动车辆上的所述第二组接纳构件被设置成与所述第一连杆组件和第二连杆组件的面向外的侧边相邻。

19.一种用于电动车辆的电池组件，包括：

电池箱；和

设置在所述电池箱内的至少一个电池组；

所述电池箱还包括沿着所述电池组件的水平方向对齐的至少一个水平安装杆和沿着所述电池组件的竖直方向对齐的至少一个竖直安装杆，

其中所述至少一个水平安装杆被构造成由设置所述电动车辆上的第一组接纳构件接合，所述第一组接纳构件具有共同定向，使得所述第一组接纳构件中的每个接纳构件定向成使得其纵长方向与所述电动车辆的竖直方向对齐；并且

其中所述至少一个竖直安装杆被构造成由设置在所述电动车辆上的第二组接纳构件接合，所述第二组接纳构件具有共同定向，使得所述第二组接纳构件中的每个接纳构件定向成使得其纵长方向与所述电动车辆的水平方向对齐。

20.根据权利要求19所述的电池组件，还包括第一电池组和第二电池组，其中所述电池箱还包括上箱部分和下箱部分，其中所述上箱部分的尺寸和大小设计用以接纳所述第一电池组，并且所述下箱部分的尺寸和大小设计用以接纳所述第二电池组，并且其中所述电池箱上的所述至少一个竖直安装杆从所述上箱部分延伸到所述下箱部分。