CN1777520A - 电动的自动车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动自动车辆。出于动力目的，本发明车辆需要沉重的和/或体积庞大的电池，所述电池由独立的底盘(4)支撑。该独立的底盘被设计用来容纳在限定在该车辆底盘之下的凹部(3)中，并且该底盘提供有至少一个装有车轮(5)的车轴。每个底盘包括连接接口，每个接口包括至少一个定心部件(15)和至少一个插座部件(16)的互补的阳部件和阴部件。该车辆底盘侧的接口包括独立于所述底盘并且至少三点与其连接的板(10)，即这些点中的两个由柱塞(12)控制，这些点中的第三个采用球形接头的形式。

Description

电动的自动车辆

技术领域

本发明的主题是一种自动的电动车辆，例如多用途运载车或公共交通车辆，该电动车辆需要沉重的和/或体积庞大的电池为其提供动力。

背景技术

虽然高性能电池(NiMH，锂离子，等)已经可用，但因为车辆储存电力的问题以及自动驾驶或车辆行驶范围的问题，实际上不可能设计出具有大的有效荷载容量且“完全电动”的自动车辆。

此外，引入电动自动驾驶车辆服务的一个严重障碍源于一种事实，即电池方面的技术变化很大、且复杂、昂贵、快速更新换代，并且这些电池在使用中通常需要特殊的设备和修理厂。这些限制与从事个人和/或货物运输的经营者的需求冲突，他们需要在10到20年的期间分期偿还他们在全部车辆上的投资。

为了减轻车辆储存电力的问题以及自动驾驶或行驶范围的问题，现在所需要的是，为装备有这种电池的的车辆配备快速再充电装置和/或配备安装在该车辆上的能够提供充足电力的发电装置。

例如在US-A-3690397，DE-A-4205327，DE-A-4105246或FR-A-2482528中已经构想了一种电池安装在拖车上的电动车辆。

在电动多用途运载车的实例中，需要具备可观的可用能量并因此需要足够体积的电池(1.5到3m³)。技术进步意味着电池的趋势是以更轻的重量提供更多的电力，而且有时它们的体积或多或少地保持不变。对于铅酸电池，大约2m³的体积对应于大约3公吨的质量。

上面所述的现有技术公开了配备单个车轮的小拖车(上述的US-A-3690397，DE-A-4205327或DE-A-4105246)，该解决方案不能理解为该拖车装备了如上所述的沉重电池，因为这需要使用大直径(到达1200mm)的宽(达到400mm宽)车轮，它的行进，如果该车轮是如US-A-3690397一样的旋转车轮的话，将显著地减少电池的体积。此外，即使该车轮不是旋转车轮，如DE-A-4205327中一样，在当用于连接/断开拖车时，事实上仅有一个车轮出现的缺点是：

·操作时缺乏稳定性，

·需要提供复杂的、体积庞大的和昂贵的引导和悬吊装置，

·维护困难，以及

·修理它时将使其平躺在地的困难。

上述的DE-A-4105246公开了一种拖车，在其中非转向的车轮或各车轮位于该车辆的也非转向的各车轮之间并且在相同的横轴上。该拖车被横向地引导，但是可以垂直地移上移下，弹性装置定位在该车辆底盘和该拖车之间并且作为悬吊装置。

然而，本设计只能在理想的条件下操作，因为：

·当该拖车越过速度峰值时，它有可能被该车辆底盘压碎；并且

·当在横向坡开始转弯时，该车辆底盘将相对于该拖车横向倾斜，将在该拖车的横向引导装置上作用相当大的荷载。

因此，构成DE-A-4105246主体的该装置的运转不可靠。

现有技术(上述的FR-A-2482528)也公开了附加于多用途运载车的配备了两个轮轴的拖车，但是该拖车的尺寸增加了该车辆的尺寸，结果是在运行和存在库房时损失了相当多的空间。

发明内容

将电池安装在独立的底盘上使得以下构思成为可能，即在车辆库房内，形成一组充电的电池底盘从而达到用充电的电池底盘替换电能耗尽的电池底盘的目的，但是在现有技术中没有文件描述或建议过连接和断开该拖车以快速执行这种替换的手段，特别是在所述拖车位于该车辆底盘下方时。

本发明计划满足经营者的需要，在他们的车辆成本分期偿还的情况下，通过采用将该“电池”部分从实际的车辆上分离的原则，如已经在现有技术中被提到的那样，但是同时通过如下方法补偿所述现有技术的缺点和不足：

·将该电池的体积整合到该车辆中，也就是说，将该拖车包括在该车辆的周界内(或允许它仅稍微地凸出)，因此没有在需要平坦地板的所述车辆的地板引入任何的不平；以及

·允许快速更换拖车(耗费大约10分钟)。

通过本身已知的方法，应用于多用途运载车的本发明实现了这些目的，本发明包括由独立的底盘支撑的电池，该底盘本身配备有至少一个装有车轮的车轴并且被设计用来容纳在限定在该车辆底盘下方的凹部中，提供用来连接该电池底盘和该车辆底盘的连接装置，所述连接装置一方面包括用于将该电池底盘和该车辆底盘锁定在一起的锁定装置，另一方面包括该电池底盘侧的接口和该车辆底盘侧的接口，这些接口包括用于电力和/或指令或信息传输的连接器。

根据本发明，每个所述各接口进一步包括至少一个定心部件和至少一个互连部件的互补的阳部件和阴部件，该车辆底盘侧的接口包括独立于所述底盘并且至少三点与其连接的板，这些点中的两个由柱塞控制，这些点中的第三个采用球形接头的形式。

在一个实用的实施例中，所述定心部件采用的形式为两个通过锥形互连的互补的阳部件和阴部件，所述互连部件采用的形式为两个以圆柱形式互连的互补的阳部件和阴部件，所述定心部件和所述互连部件优选地包括相同部件上的两个不同部件。

已知该电池底盘具有垂直于其车轴或各车轴的对称纵面和垂直于所述纵面的横面，该连接装置优选地包括一对互连部件和一对定心部件，这些成对部件相对于所述纵面对称。因为一对中的一个定心部件和一对中的一个互连部件可以，在这里再一次，包括相同部件上的两个单独部件，应该理解的是，在所述纵向平面的各侧上可以有两个这样的对称部件。

该定心和互连部件的阳部件可以设置在该电池底盘的表面上，该表面被设计用来连接该车辆底盘，互补的阴部件可以设置在接口板上，反之亦然。

不管采用哪种实施例，由于这些互连和定心部件的优点，该电池底盘可以相对于该车辆底盘容易地定位。

在本发明一个实施例中，该锁定部件包括有帽式螺杆，该螺杆沿平行于该电池底盘纵向平面或横向平面的方向穿过该电池底盘，并且该螺杆被固定在该接口板上。

实际上，可以有一对这样的有头的螺杆，该些螺杆被设计用来平行于该电池底盘的纵向平面从一端到一端地穿过该电池底盘和该接口板并且通过拧入螺母而固定到位。因此，该电池底盘和该接口板在该螺杆的头和该螺母之间固定不动，该螺杆形成了贯穿螺栓。

作为优选，该螺杆与所述互连部件和/或定心部件是共轴的并且穿过它们。

作为可选，可以是被设计用来平行于该电池底盘的横向平面穿过该定心和/或互连部件、从一个侧面边缘到另一个侧面边缘地穿过该接口板的螺杆，尽管所述定心部件和/或互连部件的互补部分被连接，但所述杆仍然通过拧入螺母而固定到位。

优选地，用于将电力和/或指令或信息从该车辆传输到该电池底盘的连接器被建造在所述的至少一个定心和/或互连部件中，这使得连接更快，而且同时在该阳连接器插入到该阴连接器中时产生这种定心和互连。

就该接口板而言，该板上配备的柱塞和球形接头可以减弱和吸收在该电池底盘和该车辆底盘对齐或对准中的变化，这种变化在该组合装置向前移动时由于道路和相似物的不平是不可避免要发生的。

在本发明一个特定实施例中，所述各柱塞从动于该车辆的操纵和/或从动于该车辆的前进或后退，因此该电池底盘的行为将受该车辆驾驶位置的影响，当操作该车辆后退时，这略微被证明是特别有用的。

在本发明一个优选实施例中，当从上方观察所述底盘时，与用来连接该车辆底盘的该电池底盘接口相对的该电池底盘的该端粗略地凸起。这样的几何形状能够更好地吸收后方的冲击。

就车辆推进马达而言，它可以位于该车辆中，作为优选，在该车辆中提供了辅助的电池储备，因此在与该电池底盘断开后，该车辆可以移动较短的距离。

作为备用，为了降低车辆的成本和重量且便于维护，该车辆推进马达由该电池底盘携带，动力经由驱动轴传递到该车辆。在这种情况下，该车辆可以整合有辅助马达，因此，再一次，在电池底盘与该电池底盘断开后，该车辆可以移动一短的距离。如果该辅助马达是电动马达，还需要在该车辆中提供辅助的电池储备。

如上所述，该电池底盘被容纳在限定在该车辆底盘下方的凹部中。该凹部可以被限定在该车辆底盘后端的下方，这样它的连接和断开容易实现。

在这种情况下，该电池底盘可以放置在该车辆的整个轮廓内或从该车辆的后方凸出，并且在该电池底盘的后部和/或在其连接装置中配备缓冲器和/或冲击吸收装置。这样，该电池底盘可保护该车辆的后方和/或该凹部的端面免受冲击。

在一个特定的实施例中，该电池底盘配备有位于该电池底盘后方的连接装置。这种布置允许该电池底盘的该端与操作其的设备连接，用于与该车辆底盘的另一端连接或断开的目的。

此外，该电池底盘可以配备充电器，该充电器允许该电池无论在何处(在运行路线的终点或中间站)都可以通过将该充电器插入电源而再充电，或者携带能够再充电该电池的能量转换装置。该装置可以是由内燃机或惯性飞轮运转的交流发电机，这等于是根据需要在该底盘上装备能够再充电该电池的发电机装置，因此扩展了该车辆的活动范围。

附图说明

阅读下文的详细描述并参考附图可更好地理解本发明，其中：

图1是根据本发明的电动自动车辆的示意图，不含电池底盘；

图2a和2b是根据本发明的电池底盘的示意图，从连接到车辆底盘的一端观察(图2a)，和从连接到操作设备的一端观察(图2b)；

图3是将该电池底盘安装在本发明的电动自动车辆凹部的示意图；

图4是根据本发明的电动自动车辆的示意图，该电池底盘已被安装到位；

图5是根据本发明的电动自动车辆的示意图，配备有根据另一种形式实施例的电池底盘；

图6是该电池底盘实施例和接口板的分解透视图，二者都是从连接到操作该电池底盘的一端观察的；

图7是图6所示的相同部件的透视图，只是从相反方向观察；

图8是该车辆底盘的部分透视图，从底部观察，该接口板被安装到位；

图9是与图7相似的视图，只是涉及本发明另一实施例；

图10是与图9相似的视图，只是示出了定心和互连部件的另一实施例；和

图11是该电池底盘另一实施例的透视剖视图。

具体实施方式

图1示出一种电动自动车辆1，其包括具有两个车轴的底盘，每个车轴装备有一对车轮2，该车辆的前方由Av指代，后方由Ar指代。该车辆底盘在其后方限定了凹部3，该凹部位于凸出的驾驶室部分H之下并且设计用来容纳电池底盘。车辆马达位于该车辆的车轮之间(图示实施例中阶梯的台阶M之下)，或者更好地位于车轮本身上(电动化车轮在本领域是公知的，这里不需要描述这些)。车顶的空间V可被用来容纳冷却装置、车载电脑设备和/或额外的电力储备。也可能在这里安装特定用途的设备，例如空调装置，燃酒精的、燃气的或烧燃料的加热装置(在本领域的当前状态，因为电池的体积、重量和成本，电动车辆通常不是电加热的)，天线和其他信息传输系统。将这些设备以这种方式布置在车顶明显为乘客释放了更多的有用空间。

图2a和2b单独示出了该电池底盘4。可以看到，这是一种独立的拖车，装配了安装有一对车轮5的车轴，并且在其一端，具有装置6，该装置6包括连接到该车辆底盘(图2a)的机械连接(将参考图6-9详细描述)和电气电子装置，在其相反端(图2b)，具有装置7，该装置7机械接到操作该电池底盘的设备上。该底盘4装配有保险杠9。该些车轮5可以有利地配备制动装置或减速器。此外，该电池底盘配备有修正所述电池工作特别是监测和维持温度以及提供通风所必需的安全装置和辅助装置。

图3示出了该电池底盘4在该电动自动车辆1的凹部3中的安装。可以看到，该电池底盘4经由其连接装置7连接到由操作者所操作的设备8上。该设备8将该电池底盘4推入到凹部3中，直到其机械连接装置和电气连接装置6与设置在该凹部端部的配合装置啮合，该配合装置在本图中未示出。

图4示出了啮合在该凹部3中的该电池底盘。

从图4可以看到，该电池底盘4的车轴的车轮5被定位得与该车辆1底盘的车轴的车轮2连续，因此它们或多或少在前者的轮迹中行驶。还应该注意到，根据本发明的车辆的整个外观大致地与目前的公共汽车相同。

在图5的变体中，使用了底盘4’，该底盘与底盘4不同，因为它包括两个车轴，每个车轴安装了一对车轮，例如5’，所以它比底盘4长。因此，该底盘4’凸出得超过了该车辆的后方。像这样加长的底盘能够容纳更多的电池，并且这些额外的电池可用更大的车轮代替此处所示的更多数量的车轮来支撑，正如所示的那样。当然，同样的车辆可根据需要配备装备有传统电池或燃料电池的短的或长的电池底盘而不需要修改。

参阅图6-8，这些图更清晰地示出了电池底盘侧的接口和车辆底盘侧的接口。该电池底盘4侧的接口包括所述底盘的端面9，在前图中由6指代的机械的、电气的和其他连接装置从该端面突出。该车辆底盘侧的接口包括板10，该板提供了设计用来接收所述连接装置的面11，并且该面通过两个柱塞12和球形接头13(见图8)固定在该车辆底盘上。

更具体地，该机械连接装置在该电池底盘4侧上包括一对阳部件14，该阳部件包括形成定心部件的锥形区域15和形成互连部件的圆柱形区域16。这些部件14关于标以X-X’的该电池底盘4的对称纵面对称。与这对阳部件14相应的是一对设置在该接口板10的面11中的具有相同几何形状的洞17，其中面11还包括插座，例如18，该插座被设计用来接收从电池底盘接口突出并传输电力以及指令和信息的插头19。

该电池底盘4和该板10通过一对有头的21螺杆20固定在一起，该螺杆首先在一侧的22处穿过成型在该电池底盘4中的通道到达该底盘相对面一侧的另一侧到达面9，并从该部件9的中心出来，然后在面11的23处穿过成型在该板10中的通道到达相反面的24处并从该面出来，此后所述杆的末端，即与包括该头21的末端相反的端，被拧入未示出的螺母中。

该柱塞12的长度和该球形接头13的支撑25的长度容易地允许这样的拧上和拧下。当然，当该电池底盘4从该板10上脱离时，没必要从所述底盘上抽出这些杆20。

图9所示的实施例与前一个实施例不同，因为它仅有一个定位在该电池底盘4纵面X-X’上的阳的定心和互连部件14’，因为接口板10通过三个柱塞12而不是两个连接到该车辆底盘上，并且通过这些装置将该电池底盘4和该接口板10锁定在一起。这时，可使用单个具有头21’的螺杆20’，该螺杆被设计得一方面可在可见面26上的27处穿过从该板一个侧面26延伸到另一个侧面的通道，另一方面，当阳的定心和互连部件14’被连接到成型在该板10上的相应的洞内时，经由所述部件中横贯成型的通道穿过所述阳部件，在图9中仅仅可见阳部件的开口28，与支撑该头21’的末端相反的该杆20’的端被拧入未示出的螺母中。

图10所示的实施例与图9所示的实施例不同，因为隶属于该底盘4’的定心和互连部件包括的不是圆柱-截头圆锥体的部件14’，而是棱锥截锥体形状的部件29，该部件配合进入成形在该板10’的不可见面上的相应几何形状的空腔内。

最后，图11图示了图7所示的电池底盘的另一种形式的实施例4”：代替具有的两个可用手拧动的长螺纹通杆20，该变体包括一对短螺杆20”，每个短螺杆可通过电动马达30旋转并且这些短螺杆被容纳在各个定心和互连部件14”中。因此，使该电池底盘和该车辆底盘的连接和断开操作更加快速并且可通过车辆驾驶室或自动地控制。此外，这也避免了使该螺杆穿过该底盘的整个长度。

附图标记31表示由电池底盘装载的电池。

无论采用哪种实施例，通过操作该柱塞12都有可能改变该车辆驱动轮2的附着力：通过该柱塞12“抬升”该电池底盘，有效地释放了所述底盘的车轮5上的一些荷载，并且这些荷载被转移到所述车轮2上。

此外，应该理解，诸如31的电池的重量可以通过一种能够平衡所述底盘的车轮5的方法分布在该电池底盘上，以使这种所述底盘在该底盘与该车辆底盘断开时容易操作。

本发明不限于所述和所示的实施例。特别是，该车辆的马达本身也可以装载在该底盘4或4’上，在这种情况下，在该车辆上可设置辅助马达，因此在图1所示的配置下车辆可以短距离移动。此外，该电动车辆没必要具有图示的四个车轮：它必须具有至少三个，并且可以具有多于四个的车轮。对于大容量的车辆来说可以有两个或三个车轴。

除了它的技术优点外，本解决方案提出一个商业优点：更具体地，通过从该车辆上分离该电池及其支撑，出于管理目的该车辆仍然属于相同的空车重量分类，但是有可能扩大乘客空间的体积并增加乘客数量。

Claims (20)

1.一种自动电动车辆，该电动车辆需要沉重的和/或体积庞大的电池为其提供动力，所述电池(31)由独立的底盘(4；4’；4”)支撑，所述底盘自身配备有至少一个安装着车轮(5；5’)的车轴并且被设计用来容纳在限定在该车辆底盘之下的凹部(3)中，该电池底盘(4；4’；4”)具有垂直于其车轴或各车轴的对称纵面(X-X’)和垂直于所述纵面的横面(Y-Y’)，并且提供有用来连接该电池底盘(4；4’；4”)和该车辆底盘的连接装置，所述连接装置一方面包括用于将该电池底盘(4；4’；4”)和该车辆底盘锁定在一起的锁定装置，另一方面包括该电池底盘(4；4’；4”)侧的接口和该车辆底盘侧的接口，这些接口包括用于电力和/或指令或信息传输的连接器，其特征在于，所述各接口的每个进一步包括至少一个定心部件和至少一个互连部件的互补的阳部件和阴部件，该车辆底盘侧的接口包括独立于所述底盘并且在至少三点与其连接的板(10；10’)，这些点中的两个由柱塞(12)控制，这些点中的第三个采用球形接头(13)的形式。

2.如权利要求1所述的车辆，其特征在于所述定心部件采用的形式为两个通过锥形互连的互补的阳部件(15)和阴部件。

3.如权利要求1-2中任何一项所述的车辆，其特征在于所述互连部件采用的形式为两个以圆柱形式互连的互补的阳部件(16)和阴部件。

4.如权利要求1-3中任何一项所述的车辆，其特征在于所述定心部件和所述互连部件包括相同部件(14；14’；14”；29)上的两个不同部件。

5.如权利要求1-4中任何一项所述的车辆，其特征在于所述连接装置包括一对互连部件和一对定心部件，这些对关于该电池底盘(4；4’；4”)的纵面(X-X’)对称。

6.如权利要求1-5中任何一项所述的车辆，其特征在于所述锁定部件包括帽式螺杆(20；20’；20”)，该螺杆沿平行于该电池底盘纵面(X-X’)或该电池底盘横面(Y-Y’)的方向穿过该电池底盘(4；4’；4”)，并且该螺杆被固定在该接口板(10；10’)上。

7.如权利要求6所述的车辆，其特征在于其包括一对这样的帽式螺杆(20)，所述螺杆被设计用来平行于该电池底盘(4；4’；4”)的纵面(X-X’)从一端到一端地穿过该电池底盘(4)和该接口板(10)并且通过拧入螺母而固定到位。

8.如权利要求5和7所述的车辆，一起考虑的话，其特征在于所述螺杆与所述互连部件和/或定心部件是共轴的并且穿过它们。

9.如权利要求6所述的车辆，其特征在于它包括螺杆(20’；20”)，该螺杆被设计用来平行于该电池底盘(4；4’；4”)的横面(Z-Z’)穿过该定心和/或互连部件(等)，并且从一个侧面边缘到另一个侧面边缘地穿过该接口板(10；10’)，尽管所述定心部件和/或互连部件的互补部分被连接，但所述杆(20’；20”)仍然通过拧入螺母而固定到位。

10.如权利要求1-9中任何一项所述的车辆，其特征在于用于传输电力和/或指令或信息的所述连接器建造在所述的至少一个定心和/或互连部件中。

11.如权利要求1-10中任何一项所述的车辆，其特征在于所述各柱塞(12)从动于该车辆的操纵和/或从动于该车辆是否前进或后退。

12.该多用途运载车，其特征在于，当从上方观察所述底盘时，与用来连接该车辆底盘的该电池底盘接口相反的该电池底盘(4；4’；4”)的该端粗略地凸起。

13.如上述权利要求中任何一项所述的自动车辆，其特征在于所述电池底盘(4)配备有位于所述电池底盘(4)后方的连接装置(7)。

14.该多用途运载车，在该车中所述凹部(3)被限定在该车辆底盘后端(Ar)的下方，其特征在于，在使用中，所述电池底盘(4’)凸出超过该车辆的后方，并且该电池底盘在其后部配备有保险杠(9)和/或冲击吸收装置。

15.如上述权利要求中任何一项所述的多用途运载车，其特征在于该电池底盘还支撑一电池充电器。

16.如上述权利要求中任何一项所述的多用途运载车，其特征在于该电池底盘还支撑一能够再充电所述电池的能量转换装置。

17.如权利要求1-16中任何一项所述的多用途运载车，其特征在于所述推进马达由所述车辆携带。

18.如权利要求1-16中任何一项所述的多用途运载车，其特征在于所述推进马达由所述电池底盘携带，动力经由驱动轴传递到该车辆。

19.如权利要求1-18中任何一项所述的多用途运载车，其特征在于该车辆整合了辅助马达，该马达允许该车辆独立于其与所述电池底盘(4；4’；4”)的连接而来回移动。

20.如权利要求1-18中任何一项所述的多用途运载车，其特征在于在该车辆中提供了辅助的电池储备。

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