DE10020573A1 - Device for fast replacement of discharged batteries in electrically power vehicles has holder removable downwards from vehicle by mechanical, electrical, hydraulic or pneumatic lifting device - Google Patents

Device for fast replacement of discharged batteries in electrically power vehicles has holder removable downwards from vehicle by mechanical, electrical, hydraulic or pneumatic lifting device

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Abstract

The device has all batteries (3) accommodated in a holder (2) that is freely accessible from beneath the vehicle (1) and removable downwards from the vehicle using a mechanical, electrical, hydraulic, pneumatic or combined lifting device (7) to engage the holder. The holder is mechanically and electrically separated from the vehicle at a known height.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für das schnelle Wechseln von Antriebsbatterien elektrisch betriebener Fahrzeuge. Das Anwendungsgebiet der Erfindung umfasst neben batteriegetriebenen Fahrzeugen an sich auch alle motorisch betriebenen Fahrzeuge, die von Antrieb mit Verbrennungsmotor auf Elektro-Antrieb umgebaut werden können. Das Anwendungsgebiet umfasst sowohl Ein- als auch Mehrspurfahrzeuge.The invention relates to a device for quickly changing Drive batteries of electrically powered vehicles. The field of application of In addition to battery-powered vehicles, the invention also includes all of them motor vehicles powered by internal combustion engines Electric drive can be converted. The area of application includes both single and multi-track vehicles.

Netzunabhängig betriebene elektrische Fahrzeuge beziehen ihre Antriebsenergie aus mitgeführten Batterien, die zumeist im unteren Bereich des Fahrzeuges angeordnet sind. Nach erfolgtem Betriebseinsatz müssen die Batterien geladen, d. h. mit Hilfe eines Ladegerätes wieder in Betriebsbereitschaft versetzt werden. Beim Aufladen verbleiben die Batterien in der Regel im Fahrzeug. Es ist aber auch möglich, entladene Batterien gegen geladene auszutauschen.Electric vehicles operated independently of the grid draw their drive energy from carried batteries, mostly in the lower area of the vehicle are arranged. After operation, the batteries must be charged d. H. ready for operation again with the help of a charger. When charging, the batteries usually remain in the vehicle. It is also It is possible to replace discharged batteries with charged ones.

Beim Laden der Batterien im Fahrzeug ist dieses für die Zeit, die der Ladevorgang beansprucht, nicht einsatzbereit. Die Folge davon ist eine unbefriedigende Verfügbarkeit des Fahrzeuges, d. h. die für den Ladevorgang erforderlichen Stillstandzeiten sind erheblich.When charging the batteries in the vehicle this is for the time the charging process claimed, not ready for use. The consequence of this is an unsatisfactory one Availability of the vehicle, d. H. those required for the charging process Downtimes are significant.

Bei der zweiten o. g. Möglichkeit werden die Batterien aus dem Fahrzeug ausgebaut und außerhalb des Fahrzeuges geladen. Bei zumeist mehreren Batterien ist deren Wechsel arbeits- und zeitintensiv. Oft sind Verkleidungsteile zu entfernen und elektrische Anschlüsse zwischen den Batterien zu lösen. Dieser Aufwand wird immer wieder als Nachteil von netzunabhängigen Elektrofahrzeugen dargestellt.In the second above Possibility the batteries from the vehicle removed and loaded outside the vehicle. With mostly several Batteries are time-consuming to change. Cladding parts are often closed remove and disconnect electrical connections between the batteries. This Effort is always a disadvantage of off-grid electric vehicles shown.

Ziel der Erfindung ist es, die Verfügbarkeit netzunabhängig betriebener elektrischer Fahrzeuge zu erhöhen und den Aufwand zur Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft auf ein Minimum zu senken. The aim of the invention is to ensure the availability of network-independent operation electric vehicles increase and the effort to restore the Reduce operational readiness to a minimum.  

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die ein schnelles und wenig aufwendiges Austauschen der nach dem Betriebseinsatz entladenen Batterien gegen geladene Batterien am Fahrzeug ermöglicht.The object of the invention is to provide a device that a quick and inexpensive replacement after use discharged batteries against charged batteries on the vehicle.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Verwendung der in Anspruch 1 angegebenen Mittel gelöst. Dabei sind die Batterien zum Antrieb eines Fahrzeuges in einer gemeinsamen Batterieaufnahmeeinrichtung, die als Kasten oder Rahmen ausgeführt und von der Unterseite des Fahrzeuges frei zugänglich ist, untergebracht.According to the invention, this object is achieved by using the in claim 1 specified means solved. The batteries are used to drive one Vehicle in a common battery holder, which is called a box or frame and freely accessible from the underside of the vehicle is housed.

Eine Hubeinrichtung (mechanisch, elektrisch, hydraulisch, pneumatisch) ist unter dem Fahrzeug in Höhe der Batterieaufnahmeeinrichtung positionierbar und damit das Fahrzeug anhebbar.A lifting device (mechanical, electrical, hydraulic, pneumatic) is under the vehicle can be positioned at the level of the battery holder and thus the vehicle can be raised.

Das Fahrzeug wird durch Stützen im angehobenen Zustand fixiert, die Batterieaufnahmeeinrichtung nach elektrischer und mechanischer Trennung vom Fahrzeug mit Hilfe der Hubeinrichtung aus dem Fahrzeug abgesenkt und zum Laden der Batterien transportiert.The vehicle is fixed in the raised state by supports Battery receiving device after electrical and mechanical separation from Vehicle lowered from the vehicle using the lifting device and to Charging the batteries transported.

In umgekehrter Folge wird eine Batterieaufnahmeeinrichtung mit geladenen Batterien so unter dem Fahrzeug positioniert, dass diese mit der Hubeinrichtung in das noch angehobene Fahrzeug hebbar ist. Nach mechanischer und elektrischer Verbindung der Batterieaufnahmeeinrichtung mit dem Fahrzeug und Aufhebung der Fixierung des Fahrzeuges im angehobenen Zustand ist das Fahrzeug mit Hilfe der Hubvorrichtung wieder absenkbar bis in die für den Betrieb erforderliche Lage.In the reverse sequence, a battery receiving device is also charged Position the batteries under the vehicle so that they can be lifted in the vehicle can still be lifted. After mechanical and electrical Connection of the battery holder to the vehicle and lifting fixing the vehicle in the raised state is the vehicle with the help the lifting device can be lowered again to the position required for operation.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass sich bei ihrer Anwendung die Verfügbarkeit der netzunabhängig betriebenen Elektrofahrzeuge bedeutend erhöht. Somit sind die Fahrzeuge ohne große Pausen für das Nachladen der Batterien effektiv einsetzbar. Weiterhin ist der Aufwand für den Batteriewechsel durch die Batterieaufnahmeeinrichtung an sich in bedeutendem Maße reduzierbar.Advantageous effects of the invention consist in particular in that the availability of the network-operated Electric vehicles increased significantly. So the vehicles are without big Pauses for recharging the batteries can be used effectively. Furthermore, the Effort for changing the battery by the battery receiving device itself significantly reducible.

Die Erfindung kann dadurch zweckmäßig ausgestaltet sein, daß die Hubvorrichtung für stationären oder mobilen Betrieb ausgelegt ist, die Batterieaufnahmeeinrichtung selbst mit Transportrollen für den nötigen Ortswechsel vom Fahrzeug zur Ladestation und zurück ausgestattet ist und die mechanische und elektrische Trennung und Verbindung von Fahrzeug und Batterieaufnahmeeinrichtung sowohl manuell als auch automatisch durchführbar ist.The invention can be expediently designed in that the Lifting device is designed for stationary or mobile operation Battery holder itself with transport rollers for the necessary  Change of location from the vehicle to the charging station and back is equipped and the mechanical and electrical separation and connection of vehicle and Battery holder device can be carried out both manually and automatically is.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel mit drei Figuren näher beschrieben.The invention is described below using an exemplary embodiment with three figures described in more detail.

Darin zeigen:In it show:

Fig. 1 schematische Darstellung des zum Batteriewechsel bereit stehenden Fahrzeuges mit bereits unter der Batterieaufnahmeeinrichtung positioniertem Ausleger der Hubeinrichtung, Fig. 1 shows a schematic representation of the battery change waiting vehicle with a positioned already at the battery-accommodating device jib of the lifting device,

Fig. 2 schematische Darstellung des angehobenen Fahrzeuges mit mechanisch und elektrisch entriegelter Batterieaufnahmeeinrichtung und angehängten Stützen, Fig. 2 shows a schematic representation of the raised vehicle having mechanically and electrically unlocked battery-accommodating device and attached supports,

Fig. 3 schematische Darstellung des auf den Stützen stehenden Fahrzeuges und der nach unter herausgefahrenen Batterieaufnahmeeinrichtung. Fig. 3 is a schematic representation of the vehicle standing on the supports and the battery receiving device moved out under.

Jede Figur beinhaltet mehrere Arbeitsschritte beim Entnehmen der Batterieaufnahmeeinrichtung.Each figure contains several steps when removing the Battery holder.

Das in Fig. 1 dargestellte Elektrofahrzeug (1), hier ein Einspurfahrzeug, besitzt eine von der Unterseite des Fahrzeuges frei zugängliche Batterieaufnahmeeinrichtung (2), die vier Batterien (3) aufnimmt. Die Batterieaufnahmeeinrichtung (2) ist durch die beiden Riegel (4) mechanisch fixiert. Mit den beiden Steckern (5) ist die elektrische Verbindung von den Batterien (3) zum Elektrofahrzeug (1) hergestellt. Der Ausleger (6) der Hubeinrichtung (7) wurde unter der Batterieaufnahmeeinrichtung (2) positioniert.The electric vehicle ( 1 ) shown in FIG. 1, here a single-track vehicle, has a battery receiving device ( 2 ) which is freely accessible from the underside of the vehicle and which holds four batteries ( 3 ). The battery holder ( 2 ) is mechanically fixed by the two bolts ( 4 ). The two plugs ( 5 ) establish the electrical connection from the batteries ( 3 ) to the electric vehicle ( 1 ). The boom ( 6 ) of the lifting device ( 7 ) was positioned under the battery receiving device ( 2 ).

Das in Fig. 2 dargestellte Elektrofahrzeug (1) wurde mittels der Hubeinrichtung (7) angehoben. Die Batterieaufnahmeeinrichtung (2) ist durch die beiden Riegel (4) mechanisch und durch die beiden Stecker (5) elektrisch vom Elektrofahrzeug getrennt. Vorn ist die Stütze (8) und hinten die Stütze (9) an das Elektrofahrzeug angehängt. The electric vehicle ( 1 ) shown in Fig. 2 was raised by means of the lifting device ( 7 ). The battery holder ( 2 ) is mechanically separated from the electric vehicle by the two latches ( 4 ) and electrically by the two plugs ( 5 ). The support ( 8 ) is attached to the front of the electric vehicle and the support ( 9 ) is attached to the rear.

In Fig. 3 wurde durch das Absenken des Auslegers (6) der Hubeinrichtung (7) das Elektrofahrzeug (1) auf die Stützen (8) und (9) gestellt. Durch das weitere Absenken des Auslegers 6 der Hubeinrichtung 7 ist die Batterieaufnahmeeinrichtung (2) aus dem Elektrofahrzeug (1) heraus gekommen.In Fig. 3, the electric vehicle ( 1 ) was placed on the supports ( 8 ) and ( 9 ) by lowering the boom ( 6 ) of the lifting device ( 7 ). By lowering the boom 6 of the lifting device 7 further, the battery receiving device ( 2 ) has come out of the electric vehicle ( 1 ).

Die Batterieaufnahmeeinrichtung (2) wird nun gegen eine solche mit geladenen Batterien komplett ausgetauscht und wieder unter dem Elektrofahrzeug (1) positioniert. Die weiteren Arbeitsschritte erfolgen jetzt in umgekehrter Reihenfolge. The battery receptacle ( 2 ) is now completely replaced with one with charged batteries and positioned again under the electric vehicle ( 1 ). The other steps are now carried out in the reverse order.

Liste der verwendeten BezugszeichenList of the reference symbols used

11

Elektrofahrzeug
Electric vehicle

22

Batterieaufnahmeeinrichtung
Battery holder

33rd

Batterien
Batteries

44

Riegel
bars

55

Stecker
plug

66

Ausleger
boom

77

Hubeinrichtung
Lifting device

88th

Stütze
support

99

Stütze
support

Claims (6)

1. Vorrichtung zum schnellen Wechseln von Batterien an elektrisch betriebenen Fahrzeugen, gekennzeichnet dadurch, dass
  • a) alle Batterien (3) in einer Batterieaufnahmeeinrichtung (2) untergebracht sind, die
  • b) aus einem geschlossenen Kasten oder
  • c) aus einem Rahmen besteht;
  • d) die Batterieaufnahmeeinrichtung (2) von der Unterseite des Fahrzeuges frei zugänglich und nach unten aus dem Fahrzeug herausnehmbar ist, was dadurch erfolgt, dass man mit einer mechanischen, elektrischen, hydraulischen, pneumatischen oder einer kombinierten Hubeinrichtung (7) unter die Batterieaufnahmeeinrichtung (2) greift;
  • e) die Hubeinrichtung (7) mobiler Art ist, an das Fahrzeug gefahren wird und unter die Batterieaufnahmeeinrichtung (2) greift oder
  • f) die Hubeinrichtung (7) ortsfest ist und das Fahrzeug über bzw. unter die Hubeinrichtung (7) gefahren wird und sie unter die Batterieaufnahmeeinrichtung (2) greift, und das komplette Fahrzeug anhebt;
  • g) bei einer gewissen Hubhöhe die Batterieaufnahmeeinrichtung (2) vom Fahrzeug mechanisch und elektrisch getrennt wird;
  • h) sich beim folgenden Absenken zunächst das Fahrzeug auf Stützen (8; 9) abstützt,
  • i) die vor dem Absenken am Fahrzeug befestigt wurden oder
  • j) vor dem Absenken unter das Fahrzeug gestellt wurden oder
  • k) vor dem Absenken als Bestandteil des Fahrzeuges aus dem Fahrzeug herausgefahren/herausgeklappt/herausgedreht wurden;
  • l) die Batterieaufnahmeeinrichtung (2) beim weiteren Absenken nach unten aus dem Fahrzeug heraustritt, bis sie unter dem Fahrzeug wegnehmbar ist und durch eine neue Batterieaufnahmeeinrichtung (2) mit geladenen Batterien (3) austauschbar ist;
  • m) nach erfolgtem Austausch mittels der Hubeinrichtung (7) die neue Batterieaufnahmeeinrichtung (2) von unten so weit in das Fahrzeug gehoben wird, dass die Batterieaufnahmeeinrichtung (2) das Fahrzeug mit anhebt, wodurch die Stützen (8; 9) frei und wegnehmbar sind;
  • n) eine mechanische und elektrische Verriegelung der Batterieaufnahmeeinrichtung am Fahrzeug erfolgt;
  • o) durch das folgende Absenken der Hubeinrichtung das Fahrzeug wieder auf seinen Rädern bzw. einem Ständer steht.
1. Device for quickly changing batteries on electrically powered vehicles, characterized in that
  • a) all batteries ( 3 ) in a battery receiving device ( 2 ) are housed
  • (b) from a closed box or
  • c) consists of a frame;
  • d) the battery receptacle ( 2 ) is freely accessible from the underside of the vehicle and can be removed downwards from the vehicle, which is done by placing a mechanical, electrical, hydraulic, pneumatic or a combined lifting device ( 7 ) under the battery receptacle ( 2 ) engages;
  • e) the lifting device ( 7 ) is of a mobile type, is driven to the vehicle and engages under the battery receiving device ( 2 ) or
  • f) the lifting device ( 7 ) is stationary and the vehicle is driven above or below the lifting device ( 7 ) and reaches under the battery receiving device ( 2 ) and lifts the complete vehicle;
  • g) at a certain lifting height, the battery receiving device ( 2 ) is mechanically and electrically separated from the vehicle;
  • h) the vehicle is supported on supports ( 8 ; 9 ) during the subsequent lowering,
  • (i) which were attached to the vehicle before lowering, or
  • j) were placed under the vehicle before lowering, or
  • k) have been pulled out / folded out / turned out as part of the vehicle before lowering;
  • l) the battery-accommodating device (2) during further lowering down emerges from the vehicle, until it is removably under the vehicle and is replaceable by a new battery-accommodating device (2) with charged batteries (3);
  • m) after the replacement by means of the lifting device ( 7 ), the new battery receiving device ( 2 ) is lifted into the vehicle from below so that the battery receiving device ( 2 ) also lifts the vehicle, whereby the supports ( 8 ; 9 ) are free and removable ;
  • n) the battery receiving device is mechanically and electrically locked to the vehicle;
  • o) by the subsequent lowering of the lifting device, the vehicle is again on its wheels or a stand.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Prinzip des Batteriewechsels für Ein- und Mehrspurfahrzeuge anwendbar ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the principle the battery change is applicable for single and multi-track vehicles. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass mit der mobilen Hubeinrichtung (7) die aus dem Fahrzeug entnommene Batterieaufnahmeeinrichtung (2) wegfahrbar und an einem geeigneten Platz durch eine Batterieaufnahmeeinrichtung (2) mit geladenen Batterien (3) austauschbar ist.3. Device according to claim 1, characterized in that with the mobile lifting device ( 7 ) the battery receiving device ( 2 ) removed from the vehicle can be moved away and replaced at a suitable location by a battery receiving device ( 2 ) with charged batteries ( 3 ). 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Batterieaufnahmeeinrichtung (2) mit Transportrollen ausgestattet ist.4. The device according to claim 1, characterized in that the battery receiving device ( 2 ) is equipped with transport rollers. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das mechanische und/oder elektrische Verbinden der Batterieaufnahmeeinrichtung (2) mit dem Fahrzeug von Hand durchführbar ist.5. The device according to claim 1, characterized in that the mechanical and / or electrical connection of the battery receiving device ( 2 ) with the vehicle can be carried out by hand. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das mechanische und/oder elektrische Verbinden der Batterieaufnahmeeinrichtung (2) mit dem Fahrzeug automatisch durchführbar ist.6. The device according to claim 1, characterized in that the mechanical and / or electrical connection of the battery receiving device ( 2 ) to the vehicle can be carried out automatically.
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