PT2231447E

PT2231447E - Sistema de porta deslizante para uma estação de troca de baterias

Info

Publication number: PT2231447E
Application number: PT09792745T
Authority: PT
Inventors: Shai Agassi; Yoav Heichal
Original assignee: Better Place GmbH
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2012-02-22
Also published as: JP2012006591A; JP2015028939A; JP5882414B2; IL220780A0; US20110297470A1; CA2737620A1; US8517132B2; CY1112532T1; US20100071979A1; PL2231447T3; CN102202944B; CN102203651A; JP5443448B2; ATE533674T1; EP2340951A2; WO2010033883A1; JP4797119B2; HK1166292A1; EP2607192A2; JP2011518710A

Description

1

DESCRIÇÃO

"SISTEMA DE PORTA DESLIZANTE PARA UMA ESTAÇÃO DE TROCA DE BATERIAS"

CAMPO DA INVENÇÃO

Em geral, a presente invenção refere-se ao campo dos automóveis elétricos com baterias permutáveis e, mais especificamente, às estações de troca para substituir essas baterias elétricas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO 0 veículo (por ex., automóveis, camiões, aviões, barcos, etc.) é uma parte integrante da economia moderna. Infelizmente, os combustíveis fósseis, tal como o petróleo, utilizados para alimentar os automóveis têm diversas desvantagens, incluindo: uma dependência de fontes externas limitadas para estes combustíveis fósseis, a poluição e a alteração climática. Uma solução para estes problemas é aumentar a economia de combustível dos automóveis. Recentemente, foram introduzidos os veículos híbridos gasolina-elétrico, que têm economias de combustível substancialmente mais elevadas do que a economia de combustível dos seus equivalentes não híbridos tradicionais. Contudo, os veículos híbridos não eliminam a necessidade de combustíveis fósseis.

Outra solução para estes problemas é utilizar tecnologias de motores não poluentes, tais como motores alimentados por baterias ou células de combustível. Contudo, muitas destas tecnologias de motores não poluentes ainda não são práticas. Por exemplo, o veículo de célula de combustível ainda se encontra em fase de desenvolvimento e é dispendioso. Além disso, a tecnologia da bateria não progrediu até ao ponto em que as baterias podem alimentar veículos elétricos durante longas distâncias. As baterias são dispendiosas e podem acrescentar até 40% ao custo de um 2 veículo. Além disso, as baterias podem demorar várias horas a recarregar.

Por conseguinte, seria altamente desejável fornecer um sistema de veículo que resolvesse as desvantagens descritas acima.

SUMÁRIO

Para superar as desvantagens descritas acima, são utilizadas uma rede de pontos de carga e estações de troca de baterias para fornecer ao utilizador do veiculo elétrico a possibilidade de manter o seu veículo sempre carregado e disponível para utilização. Algumas formas de realização fornecem um sistema e um método para trocar rapidamente um pacote de bateria vazia e gasta (ou substancialmente descarregada) por um pacote de bateria completamente carregada (ou substancialmente carregada completamente) numa estação de troca de baterias. A troca rápida é efetuada num período de tempo significativamente menor ao necessário para recarregar uma bateria, por ex., geralmente entre quarenta segundos e cinco minutos. Deste modo, o longo tempo de recarregamento da bateria pode já não ser relevante para um utilizador de um veículo elétrico que esteja a efetuar um percurso que ultrapasse a autonomia da bateria. Uma vez que o veículo elétrico é alimentado por uma bateria, a dependência dos combustíveis fósseis pode ser reduzida, e a energia necessária para carregar a bateria pode ser gerada por recursos renováveis e/ou não poluentes (por ex., energia solar, energia eólica, energia hidroelétrica, etc.). 0 documento FR2721559A divulga um sistema de troca de baterias de veículos elétricos. conceitos sao

Além disso, o custo do veículo elétrico pode ser reduzido substancialmente, uma vez que a bateria do veiculo elétrico pode ser separada do custo inicial do veículo. Por exemplo, a bateria pode ser de outra entidade que não o utilizador do veículo, tal como uma instituição financeira ou um fornecedor de serviços. Estes 3 explicados mais detalhadamente no documento WO 2009039454 A (estado da técnica de acordo com o Art. 54(3) EPC) intitulado "Electronic Vehicle NetWork" (Rede de Veículos Elétricos). Deste modo, as baterias podem ser tratadas como componentes da infraestrutura de rede de recarga elétrica (RRE) para serem monetizadas durante um longo período de tempo, e não como parte do veículo comprado pelo consumidor.

Em seguida, é apresentada uma descrição detalhada de um sistema e método de remoção, troca ou substituição de pacotes de baterias em veículos elétricos. Para trocar uma bateria gasta por uma bateria carregada, é fornecida uma estação de troca de baterias. Algumas formas de realização fornecem uma rede de estações de troca de baterias que podem trocar baterias descarregadas por baterias carregadas, e podem carregar as baterias descarregadas para serem inseridas noutro veiculo. A estação de troca de baterias tem vários mecanismos para facilitar a troca de baterias descarregadas antigas por baterias carregadas novas. Os mesmos subsistemas aqui descritos para uma estação de troca podem ser instalados em configurações diferentes para adaptar cada estação de troca às respetivas limitações e necessidades específicas do local. A invenção refere-se a um sistema de porta deslizante para fornecer acesso a uma parte de baixo de um veículo. O sistema de porta deslizante inclui: uma porta configurada para deslizar numa primeira direção, e um sistema transportador na porta configurada para deslizar numa segunda direção oposta à primeira direção enquanto suporta, pelo menos, uma roda de um veículo.

Em algumas formas de realização, a porta é acoplada de forma deslizante a, pelo menos, um carril. Em algumas formas de realização, o sistema de porta deslizante é configurado para se acoplar a uma baía de serviço, de modo a que, quando a porta desliza, seja exposta uma abertura 4 por cima da baía de serviço. Em algumas formas de realização, a abertura exposta tem um tamanho variável e é adaptável relativamente a uma ou mais das distâncias entre rodas ou distâncias entre os eixos do veículo. Em algumas formas de realização, a abertura exposta tem um tamanho através do qual pode receber uma bateria para o veículo.

Em algumas formas de realização, o sistema transportador corresponde a uma ou mais correias transportadoras, cada uma configurada para suportar uma roda distinta. Em algumas formas de realização, as correias transportadoras incluem uma primeira correia transportadora e uma segunda correia transportadora. A primeira correia transportadora é maior do que a segunda correia transportadora para suportar veículos de tamanhos diferentes. Em algumas formas de realização, cada uma das correias transportadoras tem uma superfície de suporte superior. A superfície de suporte superior está ao mesmo nível da porta. Em algumas formas de realização, as correias transportadoras podem rodar sem energia.

Em algumas formas de realização, o sistema de porta deslizante inclui um ou mais motores elétricos, em que cada motor elétrico roda uma correia transportadora específica. Em algumas formas de realização, as correias transportadoras são configuradas para alterar a guinada do veículo. Em algumas formas de realização, o sistema transportador corresponde a um ou mais apoios de roletes, cada um para suportar uma roda distinta. A invenção refere-se ainda a um método de reparação de um veículo. 0 método inclui os seguintes passos: o fornecimento de um sistema de porta deslizante compreendendo: uma porta; e um sistema transportador na porta. 0 método inclui ainda a receção de um veículo através do sistema de porta deslizante, de modo a que, pelo menos, uma roda do veículo fique apoiada no sistema transportador; e o deslizamento da porta numa primeira 5 direção enquanto permite que o sistema transportador deslize numa segunda direção oposta à primeira direção enquanto suporta a, pelo menos uma, roda, em que o deslizamento da porta e o deslizamento do sistema transportador ocorrem, pelo menos, parcialmente em simultâneo.

Em algumas formas de realização, a primeira direção é perpendicular a um eixo longitudinal do veiculo e paralela a uma parte de baixo do veiculo.

Em algumas formas de realização, o método inclui igualmente: o fornecimento de uma primeira guia posicionada na porta adjacente ao sistema transportador, e a paragem do deslizamento quando a, pelo menos uma, roda entra em contacto com a primeira guia.

Em algumas formas de realização, o método inclui igualmente: o fornecimento de uma segunda guia posicionada de forma adjacente em relação à porta; o fornecimento de um segundo sistema transportador posicionado de forma adjacente em relação à segunda guia distante da porta para suportar uma segunda roda; e a permissão ao segundo sistema transportador para deslizar na primeira direção transferindo o veiculo na primeira direção até a segunda roda entrar em contacto com a segunda guia.

Em algumas formas de realização, o método inclui igualmente: o fornecimento de um sistema transportador e guia correspondente para cada roda do veiculo; e a alteração da guinada do veiculo permitindo que cada sistema transportador rode até a respetiva roda entrar em contacto com a guia correspondente.

Em algumas formas de realização, o método inclui igualmente: o fornecimento de um ou mais suportes de levantamento, e a elevação do veículo num ou mais suportes de levantamento para alterar a oscilação e a inclinação do veículo.

Algumas formas de realização fornecem uma estação de 6 troca de baterias compreendendo: um sistema de troca de baterias configurado para: baixar uma primeira bateria recarregável de uma cavidade numa parte de baixo de um veiculo, pelo menos, parcialmente elétrico ao longo de um primeiro eixo substancialmente perpendicular a um plano formado por uma superfície inferior do veículo, pelo menos, parcialmente elétrico; e levantar a segunda bateria recarregável em direção ao interior da cavidade na parte de baixo do veiculo, pelo menos, parcialmente elétrico ao longo de um segundo eixo paralelo ao primeiro eixo.

Em algumas formas de realização, a estação de troca de baterias inclui igualmente um armazém configurado para carregar diversas baterias recarregáveis de tamanhos diferentes .

Em algumas formas de realização, o sistema de troca de baterias da estação de troca de baterias inclui: uma lançadeira acoplada de forma deslizante a, pelo menos, um carril; uma plataforma de troca; e um mecanismo de elevação hidráulica ou de tesoura acoplado entre a lançadeira e a plataforma de troca. Em algumas formas de realização, é ainda incluída uma pinça acoplada à plataforma de troca configurada para fixar temporariamente a primeira e segunda baterias recarregáveis ao sistema de troca de baterias. Em algumas formas de realização, o sistema de troca de baterias tem, pelo menos, três graus de liberdade. Em algumas formas de realização, o sistema de troca de baterias situa-se debaixo do solo quando está numa posição de repouso. Noutras formas de realização, o sistema de troca de baterias situa-se acima do solo quando está numa posição de repouso.

Em algumas formas de realização, a estação de troca de baterias inclui ainda: um sistema de indexação configurado para medir o alinhamento entre a plataforma de troca e a cavidade na parte de baixo do veículo, pelo menos, parcialmente elétrico. 7

Em algumas formas de realização, o sistema de troca de baterias da estação de troca de baterias inclui ainda: um mecanismo de desprendimento configurado para ativar de forma eletrónica um fecho no veiculo, pelo menos, parcialmente elétrico. Em algumas formas de realização, é incluído um mecanismo de desprendimento configurado para ativar de forma mecânica um fecho no veículo, pelo menos, parcialmente elétrico.

Algumas formas de realização fornecem um método de troca de uma bateria num veículo, pelo menos, parcialmente elétrico. 0 método inclui: a remoção de uma primeira bateria recarregável de uma cavidade numa parte de baixo de um veículo, pelo menos, parcialmente elétrico, baixando a primeira bateria recarregável ao longo de um primeiro eixo substancialmente perpendicular a um plano formado por uma superfície inferior do veículo, pelo menos, parcialmente elétrico; e a inserção da segunda bateria na cavidade na parte de baixo do veículo, pelo menos, parcialmente elétrico, levantando a segunda bateria ao longo de um segundo eixo paralelo ao primeiro eixo. Em algumas formas de realização, o primeiro eixo e o segundo eixo são colineares.

Em algumas formas de realização, o método inclui, antes da inserção, a obtenção da segunda bateria num armazém de carregamento de baterias, e o armazenamento temporário da segunda bateria num local de reserva.

Em algumas formas de realização, o método inclui a obtenção, com um mecanismo robotizado e automatizado, da segunda bateria num módulo de armário no interior do armazém de carregamento de baterias, e o fornecimento da segunda bateria do mecanismo robotizado e automatizado a um sistema de troca de baterias.

Em algumas formas de realização, o método inclui, após a remoção, a movimentação da primeira bateria recarregável para um armazém de carregamento de baterias. Em algumas formas de realização, o método inclui, antes da remoção, o desprendimento de forma mecânica de um fecho que liga a primeira bateria ao veiculo, pelo menos, parcialmente elétrico.

Em algumas formas de realização, o desengate de forma mecânica compreende: a inserção de uma chave num fecho no veiculo, pelo menos, parcialmente elétrico; e o recolhimento da chave para o interior da plataforma de troca.

Em algumas formas de realização, o método de troca ocorre em menos de cinco minutos.

Em algumas formas de realização, o método inclui, antes da remoção, a limpeza de, pelo menos, uma parte da primeira bateria.

Em algumas formas de realização, a remoção ocorre num primeiro local e a inserção ocorre num segundo local.

Em algumas formas de realização, o método inclui, antes da remoção, a translação automática do veiculo para um primeiro local por cima de uma baia de serviço; e após a inserção, a translação automática do veiculo para um segundo local distinto do primeiro local.

Algumas formas de realização fornecem um sistema modular expansível de armários com diversos módulos de armário para carregar baterias de tamanhos diferentes. Em algumas formas de realização, um módulo de armário específico é configurado para carregar, pelo menos, duas baterias de tamanhos diferentes. Em algumas formas de realização, os diversos módulos de armário incluem módulos do primeiro armário e módulos do segundo armário. Os módulos do primeiro armário são configurados para carregar baterias de um primeiro tamanho, e os módulos do segundo armário são configurados para carregar baterias de um segundo tamanho diferente do das baterias do primeiro tamanho. Em algumas formas de realização, um módulo de armário específico inclui um sensor de presença de bateria 9 para detetar quando uma bateria específica está no lugar devido, elementos de fixação de mais uma bateria para permitir o posicionamento da bateria, e um braço acionador/conector para se acoplar de forma amovível à bateria para o carregamento. Em algumas formas de realização, o sistema modular de armários é totalmente subterrâneo.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Para uma melhor compreensão dos aspetos acima mencionados da invenção, bem como dos aspetos e das formas de realização adicionais da mesma, deve ser feita referência à Descrição das Formas de Realização abaixo, em conjunto com as figuras seguintes. Estas figuras ilustram várias partes da estação de troca de baterias. Convém compreender que podem ser realizadas várias formas de realização além das diretamente ilustradas para incluir os conceitos desta invenção. A Figura 1 ilustra uma rede de veículos elétricos de acordo com algumas formas de realização. A Figura 2 é uma vista em perspetiva de uma forma de realização de uma estação de troca de baterias. A Figura 3 é uma vista lateral em corte de uma forma de realização de uma estação de troca de baterias, em que a pista de substituição da estação de troca foi construída acima do solo. A Figura 4 é uma vista lateral em corte de uma forma de realização de uma estação de troca, em que a pista de substituição da estação de troca foi construída ao nível do solo. A Figura 5A é uma vista em perspetiva de um veículo elétrico com a respetiva bateria inserida. A Figura 5B é uma vista em perspetiva de um veículo elétrico com a respetiva bateria parcialmente removida. A Figura 6A é uma vista em corte em perspetiva da pista de substituição e do armazém de uma estação de troca 10 de baterias de acordo com algumas formas de realização. A Figura 6B é uma vista em corte em perspetiva da pista de substituição e do armazém da Figura 6A. A Figura 7A é uma vista em perspetiva de um sistema de porta deslizante que está numa posição fechada. A Figura 7B é uma vista em perspetiva do sistema de porta deslizante da Figura 7A que está numa posição aberta. A Figura 8A é uma vista em corte frontal de um veiculo suportado numa porta deslizante da estação de substituição que está numa posição parcialmente aberta. A Figura 8B é uma vista em corte frontal de um veiculo suportado numa porta deslizante da estação de substituição que está numa posição totalmente aberta. A Figura 9 é uma vista em perspetiva dos componentes internos do armazém e das estações de pistas de substituição de acordo com algumas formas de realização. A Figura 10A é uma vista em perspetiva detalhada de módulos de armário configurados para carregar e armazenar pacotes de baterias volumosas. A Figura 10B é uma vista em perspetiva detalhada de módulos de armário configurados para carregar e armazenar pacotes de baterias planas. A Figura 11A é uma vista em corte lateral de um armazém modular expansível parcialmente acima do solo de acordo com algumas formas de realização. A Figura 11B é uma vista em corte lateral de um armazém modular expansível completamente debaixo do solo de acordo com algumas formas de realização. A Figura 12 é uma vista em perspetiva detalhada do mecanismo robotizado e automatizado da Figura 9. A Figura 13 é uma vista em perspetiva do sistema de troca de baterias de acordo com algumas formas de realização. A Figura 14 é uma vista em perspetiva detalhada do sistema de troca de baterias da Figura 13. 11 A Figura 15 é uma vista em perspetiva do sistema de troca de baterias e do armazém de acordo com algumas formas de realização. A Figura 16A é um fluxograma de parte de um processo de troca de uma bateria. A Figura 16B é um fluxograma de parte de um processo de troca de uma bateria.

Os números de referência iguais referem-se a partes correspondentes em todas as figuras.

DESCRIÇÃO DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO

Em seguida, será feita referência em detalhe às formas de realização, cujos exemplos são ilustrados nas figuras em anexo. Na seguinte descrição detalhada, são apresentados diversos detalhes específicos para fornecer uma compreensão minuciosa da presente invenção. Contudo, será evidente para um perito na técnica que a presente invenção pode ser posta em prática sem estes detalhes específicos. Noutras circunstâncias, os métodos, procedimentos e componentes bem conhecidos não foram descritos em detalhe, de modo a não ocultar desnecessariamente aspetos das formas de realização. A presente invenção refere-se a uma estação de troca para veículos elétricos. A estação de troca remove baterias, pelo menos, parcialmente descarregadas dos veículos elétricos e substitui-as por baterias, pelo menos, parcialmente carregadas. Em algumas formas de realização, a estação é totalmente automatizada e o processo de troca é totalmente automático. Um condutor pode pretender sair do veículo durante o processo de troca da bateria e, nesse caso, o condutor pode aguardar numa área de espera até o processo de troca ser concluído. Em algumas formas de realização, a área de espera tem bancos, opções de entretenimento, vídeos informativos, máquinas de venda automática, caixas multibanco, etc. As baterias serão trocadas num período de tempo mínimo. Em algumas formas de 12 realização, o processo de troca é efetuado em menos de cinco minutos. Não obstante, noutras formas de realização, a troca é efetuada em menos de quatro minutos. Contudo, noutras formas de realização, a troca é efetuada em menos de um minuto. Por fim, em algumas formas de realização, a troca é efetuada em quarenta segundos. A Figura 1 ilustra uma rede de veículos elétricos 100 de acordo com algumas formas de realização. A rede de veículos elétricos 100 inclui um veiculo, pelo menos, parcialmente elétrico 102 e uma bateria 104 configurada para ser acoplada de forma amovível ao veículo 102. Em algumas formas de realização, a bateria 104 inclui qualquer dispositivo que possa armazenar energia elétrica, tais como baterias (por ex., baterias de iões de lítio, baterias de chumbo-ácido, baterias de níquel-hidreto metálico, etc.), condensadores, células de reação (por ex., célula de zinco-ar) , etc. Em algumas formas de realização, a bateria 104 inclui uma diversidade de módulos químicos ou células de bateria individuais. Em algumas formas de realização, a bateria 104 inclui igualmente mecanismos de arrefecimento, bem como conetores mecânicos e elétricos para ligar ao veículo 102 ou aos vários elementos da estação de troca de baterias 106.

Em algumas formas de realização, o veículo 102 inclui um motor elétrico 103 que aciona uma ou mais rodas do veículo. Nestas formas de realização, o motor elétrico 103 recebe energia da bateria 104 (ilustrada em separado do veiculo para facilitar a explicação). A bateria 104 do veículo 102 pode ser carregada na habitação 130 de um utilizador 110 ou numa ou mais estações de carregamento 132. Por exemplo, uma estação de carregamento 132 pode situar-se num parque de estacionamento de um centro comercial. Além disso, em algumas formas de realização, a bateria 104 do veículo 102 pode ser trocada por uma bateria carregada numa ou mais estações de troca de baterias 106. 13

Deste modo, se um utilizador estiver a efetuar um percurso que ultrapasse a autonomia de um único carregamento da bateria do veiculo, a bateria descarregada (ou parcialmente descarregada) pode ser trocada por uma bateria carregada (ou parcialmente carregada), de modo a que o utilizador possa continuar a sua viagem sem ter de aguardar que a bateria original seja recarregada. A estação de troca 106 é constituída por vários componentes descritos detalhadamente abaixo. Convém referir que o desenho da estação de troca 106 é modular. Como tal, os mesmos subsistemas podem ser instalados em configurações diferentes para adaptar cada estação às respetivas limitações e necessidades específicas. Além disso, muitos dos próprios componentes da estação de troca 106 são modulares, de modo a poderem suportar uma estação de serviço em expansão 106 originada por uma solicitação de serviços cada vez maior. Por exemplo, conforme explicado relativamente às Figuras 11A e 11B abaixo, a estação de troca 106 pode ser reconfigurada para conter mais baterias 104 adicionando armários ou módulos de armário à parte superior do armazém existente. Além disso, o mecanismo robotizado e automatizado e o hardware e software de controlo foram concebidos de modo a serem reconfigurados facilmente para reparar estas baterias adicionais. A Figura 2 é uma vista em perspetiva de uma forma de realização da estação de troca de baterias 106. Conforme ilustrado na Figura 2, a estação de troca de baterias 106 inclui, pelo menos, uma pista de substituição 202 e um armazém 204 para armazenar e carregar baterias. O armazém 204 está coberto por um revestimento externo 208 que protege as baterias e os dispositivos de automatização contra as más condições atmosféricas, o crime e o vandalismo. A pista de substituição 202 é a área na estação de troca na qual o veículo elétrico 102 se desloca, desde a entrada até à saída, e na qual o veículo elétrico é 14 submetido a diversas operações, tais como a limpeza da bateria e a troca da bateria. Um único bloco de construção de uma estação de troca de baterias 106 tem, pelo menos, uma pista de substituição 202 com uma estação para trocar uma bateria gasta por uma bateria carregada. As pistas de substituição 202 podem situar-se em série ou paralelamente umas em relação às outras. Em algumas formas de realização, o armazém 204 situa-se no meio da estação de troca 106 com uma pista de substituição 202 de cada lado, conforme ilustrado na Figura 2. Em algumas formas de realização, existem uma ou mais pistas de substituição 202 em cada lado do armazém 204. Em algumas formas de realização, existem várias pistas de substituição 202 em série umas a seguir às outras. Em algumas formas de realização, várias estações de substituição para trocar uma bateria gasta por uma bateria carregada são servidas por uma única estação de lavagem numa única pista de substituição 202. A estação de troca de baterias 106 pode ser construída utilizando uma substituição subterrânea ou uma substituição acima do solo.

Em algumas formas de realização, quando um veículo elétrico 102 entra numa estação de troca de baterias 106 encontra uma cancela (não ilustrada) situada na entrada para a pista de substituição 202. A cancela impede a entrada fora de ordem ou indesejável de veículos 102 na pista de substituição. A cancela é igualmente o local onde um veículo aguarda para entrar na pista de substituição 202 quando existe um volume de trânsito intenso.

Em algumas formas de realização, o utilizador 110 (Figura 1) encontra igualmente a interface do condutor 206 quando entra pela primeira vez na estação de troca de baterias. A interface do condutor 206 é um conjunto de sinais luminosos, ecrãs ou dispositivos de áudio que comunicam com o utilizador 110. Uma forma de realização de uma interface do condutor 206, ilustrada na Figura 2, é um ecrã animado numa parte da parede exterior do armazém 204. 15 A interface do condutor 206 envia um conjunto de instruções ao utilizador 110 de modo a ensiná-lo a engatar em segurança o veiculo 102 nos dispositivos automatizados da estação. A interface do condutor 206 pode fornecer igualmente informações adicionais aos condutores e passageiros relativamente a diferentes serviços que estão disponíveis na estação de troca de baterias. Algumas das interfaces do condutor são instaladas no interior do veículo elétrico 102 e interagem com o condutor e passageiro enquanto estes estão no veículo 102. O veículo elétrico 102 pode avançar no momento oportuno, através da obtenção de sinais da cancela e/ou da interface do condutor 206 (interna ou externamente ao veículo) . Em algumas formas de realização, o condutor faz avançar o veículo. Noutras formas de realização, o veículo avança automaticamente sozinho enquanto é controlado por um sistema remoto. Contudo, noutras formas de realização, o veículo é movido pelo sistema de translação de veículos 610 (explicado em relação à Figura 6B). A Figura 3 ilustra uma forma de realização da estação de troca 106 contendo uma pista de substituição acima do solo 302. Conforme ilustrado na Figura 3, a substituição acima do solo necessita que o veículo 102 esteja numa rampa de troca 304. Em algumas formas de realização, o utilizador 110 conduz o veículo 102 em direção à rampa de troca. Em algumas formas de realização, o veículo é transferido automaticamente para a rampa 304 por um sistema de translação de veículos 610 (explicado em relação à Figura 6B) . O tempo de instalação na pista de substituição acima do solo 302 é menor do que na pista de substituição debaixo do solo (explicado em relação à Figura 4), uma vez que é necessária pouca ou nenhuma infraestrutura de escavação subterrânea. Este tipo de pista de substituição acima do solo 302 é especialmente útil em locais onde sejam necessárias estações de troca de baterias 106 temporárias. 16 A Figura 4 ilustra uma forma de realização da estação de troca 106 contendo uma pista de substituição ao nivel do solo 402. Nesta forma de realização, os mecanismos de substituição estão abaixo do nivel do solo. Conforme ilustrado na Figura 4, a substituição subterrânea pode permitir uma experiência de condutor mais agradável, onde todo o movimento do veículo 102 na estação é efetuado ao nível do solo. A pista de substituição ao nível do solo 402 necessita de alguma escavação subterrânea. Por exemplo, uma ou mais baías de serviço 618 (explicado em relação à Figura 6). Em ambas as formas de realização ilustradas nas Figuras 3 e 4, a localização da pista de substituição em relação ao armazém 202 da Figura 2 pode ser alterada se existirem limitações de espaço impostas em localizações específicas.

As Figuras 5A e 5B são vistas em perspetiva de um veículo, pelo menos, parcialmente elétrico 102. A Figura 5A ilustra a bateria 104 ligada ao veículo 102. A Figura 5B ilustra a bateria 104 removida do veículo 102, de modo a que a cavidade 108 existente no veículo configurada para conter a bateria 104 esteja visível. As formas de realização aqui descritas referem-se à remoção de uma bateria, pelo menos, parcialmente descarregada 104 e à inserção de uma bateria, pelo menos, parcialmente carregada 104 na cavidade 108 do veículo 102. Para reparar veículos de tamanhos diferentes, estas formas de realização podem lidar com variações entre veículos de tamanhos diferentes. Estas formas de realização podem igualmente lidar com desalinhamentos lineares e de rotação entre cada veículo e os vários elementos da estação de troca. A Figura 5A fornece um sistema coordenado definido e as dimensões do veiculo, aos quais será feita referência mais à frente. A Figura 5A ilustra um sistema coordenado no qual o eixo X é paralelo ao comprimento do veículo da dianteira à traseira, o eixo Z é paralelo à altura do veículo do tejadilho à parte inferior, e o eixo Y é paralelo à largura do veículo 17 de um lado ao outro. A oscilação do veículo corresponde à respetiva rotação em torno do eixo X. A guinada do veículo corresponde à respetiva rotação em torno do eixo Z. A inclinação do veículo corresponde à respetiva rotação em torno do eixo Y. Convém referir que tipos diferentes de veículos têm comprimentos diferentes (ao longo do eixo X) e, consequentemente, distâncias entre os eixos diferentes (a distância entre as rodas dianteiras e traseiras, conforme ilustrado.) Veículos diferentes têm igualmente larguras diferentes e, consequentemente, distâncias entre rodas diferentes (a distância de uma roda lateral do veículo à outra, conforme ilustrado.) Além disso, veículos diferentes têm tamanhos de pneus diferentes (diâmetro e largura).

As Figuras 6A e 6B ilustram alguns elementos da pista de substituição 202 e do armazém 204. Em algumas formas de realização, a pista de substituição 202 inclui diversas subestações incluindo uma estação de lavagem 602, uma estação de substituição 604, uma baía de manutenção (não ilustrada) ou uma área de espera 608. Em algumas formas de realização, o veículo 102 é conduzido pela pista de substituição 202 automaticamente por um sistema de translação de veículos 610. Como tal, o veículo 102 pode ser movido de uma subestação de pista de substituição para outra sem que o próprio condutor necessite de fazer avançar o veículo 102.

Conforme ilustrado na Figura 6B, em algumas formas de realização, o sistema de translação de veículos 610 inclui diversos transportadores separados 606 para transportar o veículo 102 pela pista de substituição 202 até às subestações posicionadas ao longo da pista de substituição 202. A Figura 6B ilustra uma forma de realização de uma pista de substituição 202 que utiliza diversos transportadores 606 em série. Em algumas formas de realização, são fornecidos transportadores separados 606 18 para deslocar o veículo até à posição correta na estação de lavagem 602, estação de substituição 604 e área de espera 608. Em algumas formas de realização, é utilizado apenas um subconjunto dos transportadores 606 no sistema de translação de veículos 610. Em algumas formas de realização, um transportador longo conduz o veículo da entrada da pista de substituição 202 até à respetiva saída.

Embora não seja ilustrado, em algumas formas de realização, é utilizado um sistema transportador separado 606 para enviar um veículo 102 para a área da baía de manutenção em caso de falha no processo de troca da bateria ou outra avaria do veículo. Na baía de manutenção, é iniciado um procedimento de resolução de problemas e, em alguns casos, é disponibilizado um veículo de substituição 102 ao utilizador 110.

Em algumas formas de realização, o sistema de translação de veículos 610 pode transportar igualmente um veículo 102, cujo processo de troca da bateria tenha sido concluído, para a área de espera 608 se o respetivo condutor tiver deixado o veículo 102 na entrada da estação e não regressar para o ir buscar. Desta forma, a saída da pista de substituição 202 não ficará bloqueada por veículos cujos condutores não estejam sentados ao volante ou imediatamente disponíveis para ir buscar o veículo.

Cada sistema transportador 606 inclui um motor de acionamento (não ilustrado) e uma corrente de transmissão 612 enrolada à volta das engrenagens fixas 614 de cada extremidade. Em algumas formas de realização, um transportador do tipo "telesqui" utiliza um elemento de translação de veículos 616, tal como uma barra em T, que entra em contacto com uma roda do veiculo e faz avançar o veículo 102. Em algumas formas de realização, existem três sistemas transportadores separados para fazer avançar o veículo 102. O elemento de translação de veículos 616 do primeiro sistema transportador entra em contacto com a roda 19 traseira do veículo e conduz o veículo 102 até ao interior da estação de lavagem 602. O elemento de translação de veículos 616 do segundo sistema transportador entra em contacto com a roda dianteira do veículo 102 e conduz o veículo até à pista de substituição 604. Depois de concluído o processo de troca, o segundo transportador entra, em seguida, em contacto com a roda traseira do veículo e conduz o veículo 102 até o elemento de translação de veiculos 616 do terceiro sistema transportador entrar em contacto com a roda dianteira do veículo e conduz o veículo 102 até uma área de espera 608.

Em algumas formas de realização, a pista de substituição 202 inclui uma estação de lavagem 602 e/ou uma estação de substituição 604, cada uma situada nas respetivas baías de serviço 618. Em algumas formas de realização, as aberturas 620 são expostas nas baías de serviço 618 por sistemas de porta deslizante (explicado em relação às Figuras 7A e 7B.) Em algumas formas de realização, uma baía de serviço 618 contém uma estação de lavagem 602. Em algumas formas de realização, o veiculo é lavado na estação de lavagem 602 antes de entrar na estação de substituição 604, de modo a facilitar a remoção da bateria descarregada e para que a maior parte da poeira e dos detritos da bateria descarregada não entre na estação de substituição 604 ou no armazém 204. Na estação de lavagem 602, a superfície inferior do veículo 102 e a bateria 104 são limpas relativamente a poeira, lama, gelo, sal e outros detritos que possam existir na secção inferior da bateria 104. Em algumas formas de realização, uma estação de lavagem inclui um ou mais dos seguintes componentes: escovas, esponjas, jatos de água, um jato de ar cortante, um ventilador ou jateamento de gotículas de dióxido de carbono congelado. Em algumas formas de realização, em vez de um sistema de porta deslizante, é utilizada uma proteção perfurada na estação de lavagem 602 20 que permite pulverizar os líquidos de limpeza na parte inferior do veículo 102 e da bateria 104 e permite ventilar o ar na bateria 104 para a secar. Em algumas formas de realização, é atirado um jateamento de gotículas de dióxido de carbono congelado em direção ao veículo e à bateria para eliminar qualquer poeira ou detritos, não sendo por isso necessária nenhuma secagem.

As Figuras 7A e 7B são vistas em perspetiva de um sistema de porta deslizante 700 numa posição aberta e fechada. Este sistema de porta deslizante 700 inclui uma porta 704 com, pelo menos, um sistema transportador 706 na porta 704. Em algumas formas de realização, o sistema de porta deslizante 700 pode ser utilizado na estação de substituição 604, na estação de lavagem 602 e/ou na baía de manutenção. 0 sistema de porta deslizante 700 é configurado para se acoplar a uma baía de serviço 618 e expor uma abertura 620 por cima da baía de serviço 618. Nesta forma de realização, o sistema de porta deslizante 700 será explicado em relação à estação de substituição 604. Conforme explicado acima, em algumas formas de realização, o veículo 102 é transferido para a estação de substituição 604 por um transportador 606 do sistema de translação de veículos 610. Especificamente, conforme ilustrado na Figura 7A, o transportador 606 inclui um elemento de translação de veículos 616 ligado a uma corrente 612 enrolada à volta das engrenagens fixas 614 de cada extremidade. 0 veículo 102 é parado por uma unidade de paragem das rodas 702 situada de forma adjacente a um sistema transportador 706 ou 718. Em algumas formas de realização, a unidade de paragem das rodas 702 foi concebida para parar uma das rodas traseiras do veículo num local predeterminado por cima do sistema transportador 706. A abertura 620 foi concebida para conter baterias 104 e veículos 102 de tamanhos diferentes. Os fabricantes de veículos elétricos podem maximizar o volume disponível para 21 as baterias, de modo a maximizar a capacidade da energia elétrica transportada a bordo de um veiculo elétrico 102. Devido a este facto, os veículos de maiores dimensões podem transportar baterias maiores 104 do que os veículos de dimensões mais pequenas. O sistema de porta deslizante 700 da estação de substituição 604 tem de ser suficientemente grande para ter capacidade para remover até mesmo a bateria de maiores dimensões 104. Igualmente, tem de ser suficientemente pequeno para garantir que um veiculo pequeno 102 não cai pela abertura 620. Uma solução é utilizar um sistema de porta deslizante 700 em que a abertura 620 varia consoante o tamanho do veículo 102.

As Figuras 7A e 7B ilustram uma forma de realização de um sistema de porta deslizante 700 com dois sistemas transportadores de porta 706. Outras formas de realização têm apenas um sistema transportador de porta 706. Cada sistema transportador de porta 706 é configurado para suportar uma roda diferente de um veículo 102. A porta 704 é acoplada de forma deslizante a, pelo menos, um carril 708. Quando a porta 704 desliza para uma posição aberta, conforme indicado pela seta 710 na Figura 7B, a superfície de suporte superior dos sistemas transportadores 706 desliza numa direção oposta indicada pelas setas 712 na Figura 7B. Além disso, quando a porta 704 desliza para uma posição fechada, a superfície de suporte superior dos sistemas transportadores 706 desliza igualmente numa direção oposta à direção da porta 704 (ou seja, o movimento da porta 704 e dos transportadores 706 ao fechar é diretamente oposto às setas de direção de abertura 710 e 712 respetivamente). Cada sistema transportador de porta 706 move-se em relação à porta 704, de modo a que cada sistema transportador de porta 706 suporte uma roda de um veículo 102 numa posição substancialmente estacionária apesar do movimento da porta 704. Em algumas formas de realização, o sistema transportador 706 inclui duas 22 correias de borracha que deslizam com roletes acoplados de forma rotativa à porta por baixo das correias de borracha. As correias de borracha formam um dispositivo transportador básico semelhante a um "passeio com muros". Em algumas formas de realização, as correias circundam e são suportadas pelos roletes, de modo a que a superfície inferior da correia fique debaixo dos roletes e situada dentro ou no lado inferior da porta 704 enquanto a superfície superior das correias transportadoras está substancialmente ao mesmo nível da superfície superior da porta 704. Em algumas formas de realização, os eixos dos roletes são paralelos à direção da pista de substituição 202. Isto permite que a porta 704 deslize em relação às rodas do veículo numa direção perpendicular à direção da pista de substituição 202. As correias podem igualmente ser suportadas por rolamentos de esferas ou qualquer mecanismo de rotação adequado. Em algumas formas de realização, os transportadores 706 são os apoios de roletes 722 dos rolamentos de esferas. Como tal, as correias ou os apoios de roletes podem deslizar no plano formado pela superfície da porta e/ou girar em torno do eixo Z, de modo a que a guinada do veículo possa ser igualmente corrigida por intermédio dos sistemas transportadores 706 e porta deslizante 704.

Conforme ilustrado nas Figuras 7A e 7B, a largura (W) de cada sistema transportador de porta 706 é um pouco mais pequena do que a largura da porta 704, sendo que esta largura é necessária para fornecer suporte às rodas do veículo à medida que a porta se abre e suporta igualmente veículos com muitas larguras diferentes, especificamente distâncias entre rodas de tamanhos diferentes, ou seja, a largura entre as rodas no mesmo eixo. Além disso, conforme ilustrado nas Figuras 7A e 7B, o comprimento dos sistemas transportadores de porta 706 pode variar. Algumas formas de realização incluem um sistema transportador longo 716 (com 23 um comprimento Ll) e um sistema transportador curto 714 (com um comprimento L2). Esta combinação de sistema transportador curto 714 e sistema transportador longo 716 permite que os veículos com distâncias entre os eixos mais longas utilizem o mesmo sistema de porta deslizante 700 que os veículos com distâncias entre os eixos mais curtas. Uma vez que uma primeira roda (a roda traseira nesta forma de realização) é parada pela unidade de paragem das rodas 702, essa roda irá parar aproximadamente na mesma posição independentemente das dimensões do veículo e, como tal, um veículo com qualquer tamanho terá uma roda suportada por um sistema transportador curto 704. Contudo, as outras rodas ficarão situadas em partes diferentes do sistema transportador longo 716 dependendo do comprimento e, especificamente, da distância entre os eixos do veículo 102. Os veículos mais longos terão uma roda posicionada numa parte do sistema transportador longo 716 mais longe do sistema transportador estreito 714 e os veículos mais pequenos terão a respetiva roda posicionada numa parte do sistema transportador longo 716 mais perto do sistema transportador estreito 714.

As Figuras 8A e 8B são vistas laterais que ilustram a abertura do sistema de porta deslizante 700. Assim que o veículo 102 é movido para uma posição em que as respetivas rodas são suportadas nos sistemas transportadores 706, a porta da estação de substituição 704 abre-se conforme ilustrado pela seta 806 na Figura 8A. A porta 704 abre-se até as rodas suportadas pelos sistemas transportadores 706 entrarem em contacto com as guias 802 na porta deslizante. Conforme ilustrado nas Figuras 8A e 8B, em algumas formas de realização, a porta abre-se numa direção perpendicular à direção de condução do veiculo. Como tal, as guias 802 irão entrar em contacto com uma parte lateral da roda. Noutras formas de realização, a direção do deslizamento pode ser paralela à direção de condução do veículo. Contudo, na 24 maioria dos casos, a direção do deslizamento será perpendicular a um eixo longitudinal do veiculo (perpendicular ao eixo Z da Figura 5A.)

Voltando às Figuras 7A e 7B, em algumas formas de realização, o sistema de porta deslizante 700 inclui igualmente sistemas transportadores adicionais 718 não situados na porta 704. Os sistemas transportadores adicionais 718 situam-se de forma adjacente à porta 704. Estes sistemas transportadores adicionais 718 podem ter as mesmas caracteristicas e dimensões apresentadas acima em relação aos sistemas transportadores de porta 706, com a exceção de não serem tão largos. Cada sistema transportador adicional 718 é configurado para suportar uma roda diferente dos sistemas transportadores de porta 706. Entre cada sistema transportador adicional 718 e a porta 704 existe uma guia adicional 804, designada por guia estática uma vez que não se move com a porta deslizante 704. Quando o sistema de porta deslizante 700 se abre deslizando a porta 704 numa primeira direção ilustrada pela seta 806, as superfícies de suporte dos sistemas transportadores de porta 706 não começam imediatamente a mover-se numa direção oposta da porta 704. Em vez disso, a porta 704 faz avançar o veículo 102 juntamente com ela enquanto as superfícies de suporte dos sistemas transportadores adicionais 718 deslizam na mesma direção da porta e até as rodas do veículo no lado oposto ao lado suportado pela porta deslizante 704 entrarem em contacto com as guias estáticas 804. Em seguida, a porta deslizante 704 continua a abrir-se enquanto as superfícies superiores dos sistemas transportadores de porta 706 deslizam numa direção oposta à direção da porta até as rodas no outro lado do veiculo serem paradas pela guia 802 na porta deslizante. Em algumas formas de realização, as guias da porta deslizante 802 e as guias estáticas 804 estão equipadas com sensores de pressão. Estes sensores permitem que um sistema de controlo 25 impeça que a porta 704 se abra mais assim que as rodas entram em contacto com as guias da porta deslizante 802.

Em algumas formas de realização, este desenho de sistema transportador duplo, contendo um ou mais sistemas transportadores de porta 706 e um ou mais sistemas transportadores adicionais 718, não na porta, permite que os fabricantes de automóveis exponham uma abertura 620 numa baia de serviço 618 de tamanho variável. O tamanho da abertura 620 é ajustado consoante a distância entre rodas e a distância entre os eixos do veiculo, dependendo se a porta 704 desliza para o lado do veiculo 102 conforme ilustrado nas Figuras 8A e 8B (ao longo de um eixo paralelo ao eixo Y da Figura 5A) ou para a dianteira ou traseira do veículo (ao longo de um eixo paralelo ao eixo X da Figura 5A). Este sistema transportador duplo pode aumentar a área de acesso por baixo do veículo até a um máximo igual à distância entre as rodas do veiculo, uma vez que a porta 704 abre-se até a área entre as rodas ficar substancialmente toda exposta. Desta forma, é exposta quase toda a largura da parte de baixo do veiculo 102 (excetuando a largura das rodas.) Como tal, a abertura 620 tem um tamanho suficientemente grande para transferir uma bateria 104 através da mesma.

Convém referir que as partes laterais de um veiculo 102 funcionam como uma zona de flexão que absorve a energia de impacto lateral para proteger os passageiros e, como tal, não são geralmente utilizadas para conter a bateria 104. Por conseguinte, não é necessário abrir a porta 704 para além das rodas, uma vez que o tamanho das baterias pode não ser maior do que a largura entre as rodas. Convém referir igualmente que também é possível obter uma abertura de tamanho variável 620 apenas com os sistemas transportadores de porta 706, embora seja obtida uma abertura ligeiramente maior utilizando o desenho do sistema transportador duplo. 26

Em algumas formas de realização, os sistemas transportadores 706, 718 são configurados para serem passivos, ou seja, podem rodar sem energia. Noutras formas de realização, os sistemas transportadores 706, 718 são acoplados a um ou mais motores elétricos que movem os sistemas transportadores 706, 718. Em algumas formas de realização, cada sistema transportador 706, 718 é acionado por um motor elétrico separado. O acionamento separado de cada sistema transportador é utilizado para corrigir qualquer desalinhamento na guinada do veículo. Em algumas formas de realização, a porta deslizante 704 da estação de substituição desliza por baixo de uma área coberta. Isto permite que as pessoas andem perto do veículo 102 durante o processo de troca sem interferir no sistema de porta deslizante 700. A área coberta mantém igualmente a porta 704 limpa e protegida durante a operação.

Assim que a porta 704 do sistema de porta deslizante 700 se abre, o veículo está preparado para o processo de troca da bateria. Cada veículo 102 que entra na estação de troca 106 tem um alinhamento ligeiramente diferente de guinada, inclinação e direção de oscilação, conforme ilustrado na Figura 5. 0 desalinhamento da guinada deve-se ao veiculo 102 não entrar numa área por cima da baía de serviço 618 alinhado exatamente com a direção da pista de substituição 202. Em algumas formas de realização, a guinada do veículo 102 é corrigida posicionando as rodas do veículo através da utilização da porta deslizante 704 e dos sistemas transportadores (706 ou 706 e 718), conforme explicado acima. A oscilação e a inclinação do veículo podem ser resultado de desequilíbrio no peso do veículo, pressão nas rodas do veiculo, peso do veiculo e regulações de suspensão do veículo diferentes. Em algumas formas de realização, a oscilação e a inclinação do veiculo são controladas por dois suportes de levantamento 720, conforme ilustrado nas Figuras 7A e 7B. Um dos suportes 720 situa-se 27 na porta deslizante 704 e o outro junto à guia estática 804. Os dois suportes de levantamento 720 situam-se perto das guias 802 e 804 e, por conseguinte, situam-se normalmente por baixo das vigas estruturais laterais da carroçaria do veiculo, entre as rodas traseiras e dianteiras independentemente do tamanho do veiculo, uma vez que as guias da porta deslizante 802 e 804 permitem que a porta da estação de substituição 704 se abra substancialmente até às partes interiores das rodas do veiculo. Os suportes de levantamento 720 erguem-se ligeiramente até uma altura suficiente para compensar qualquer suspensão ou esvaziamento do pneu devido a um peso semelhante ou superior ao peso da bateria 104. Os suportes de levantamento 720 erguem-se até uma altura predeterminada e, como tal, o veiculo 104 é levantado ligeiramente e os respetivos ângulos de oscilação e inclinação são corrigidos. Desta forma, o sistema coordenado do veiculo é posicionado de forma paralela a um sistema coordenado de pista de substituição. O desalinhamento da guinada, inclinação e oscilação do veiculo relativamente à pista de substituição é minimizado utilizando estes mecanismos. A localização do veiculo no plano horizontal (plano X-Z da Figura 5) é definida (obtida pelas unidades de paragem das rodas do veiculo 802 e 804), e a elevação do veiculo acima do solo é definida numa altura predeterminada (obtida pelos suportes de levantamento 720). Alternadamente, a bateria 104 e o sistema de troca de baterias 1300 (explicado em relação à Figura 13) podem conter desalinhamento. 0 processo de troca de baterias pode agora começar, uma vez que a localização do veiculo 102 e, consequentemente, a respetiva baia da bateria 108 e a bateria 104 estão totalmente definidas.

Durante ou antes do processo de alinhamento do veiculo, explicado acima, outras subunidades da estação de troca de baterias 106 preparam uma bateria carregada de 28 tamanho apropriado 104 para ser inserida no veiculo 102. Uma parte deste processo utiliza um mecanismo no armazém 204 (explicado em relação à Figura 9) e outra parte deste processo utiliza o sistema de troca de baterias 1300 (explicado em relação à Figura 13.) A Figura 9 é uma vista em perspetiva dos componentes internos do armazém 204 e a respetiva relação com a estação de lavagem 602 e a estação de substituição 604. O armazém 204 inclui um sistema modular de armários 902, cada um com módulos de armário 904 para carregar baterias diferentes 104. Este sistema modular expansível é configurado para carregar diversas baterias de tamanhos diferentes. A Figura 9 ilustra uma forma de realização para armazenar e carregar baterias planas 906 e baterias volumosas 908. Em algumas formas de realização, são igualmente utilizados separadores à prova de fogo e condutas de arrefecimento de ar forçado nos armários 902 para proteger as baterias 104. 0 armazém 204 inclui igualmente um mecanismo robotizado e automatizado 910. Em algumas formas de realização, o mecanismo robotizado e automatizado 910 inclui um robô 912 que se desloca sobre carris 914. A Figura 9 ilustra uma forma de realização onde os armários de armazenamento de baterias 902 se situam entre a estação de substituição 604 (e estação de lavagem 608) e o mecanismo robotizado e automatizado 910. 0 robô 912 desloca-se sobre um ou mais carris 914 ao longo do comprimento dos armários no armazém. Em algumas formas de realização, o robô 912 é configurado para remover uma bateria de tamanho apropriado 104 da parte lateral do armário de armazenamento do armazém 902 oposta ao veiculo 102 e, em seguida, transfere a bateria 104 através da abertura 916 nos armários 902.

Convém referir que, em algumas formas de realização, todos os módulos de armário 904 são utilizados para carregamento. Como tal, um quadro de comutação encaminha a 29 energia de carregamento para os módulos de armário 904 que contêm baterias 104 que necessitam de ser carregadas. Noutras formas de realização, são fornecidos módulos de armário 904 para carregamento e outros módulos de armário 904 que apenas armazenam as baterias. Em algumas formas de realização, o mecanismo robotizado e automatizado 910 muda as baterias 104 entre os módulos de armário de carregamento 904 e os módulos de armário de armazenamento conforme necessário.

As Figuras 10A e 10B são vistas em perspetiva que ilustram duas formas de realização dos módulos de armário 904. O módulo de armário de baterias planas 1006 foi concebido para armazenar e carregar baterias planas 906, enquanto o módulo de armário de baterias volumosas 1008 é configurado para armazenar e carregar baterias volumosas 908. O armazém 204 é configurado para conter armários 902 de diversas configurações incluindo as duas ilustradas nas Figuras 10A e 10B. Cada módulo de armário 904 está equipado com as interfaces mecânicas e elétricas especificas para o tipo próprio de bateria que suporta. A Figura 10A ilustra uma forma de realização para uma bateria volumosa 908 e o respetivo módulo de armário de baterias volumosas correspondente 1008. O módulo de armário de baterias volumosas 1008 inclui um elemento de fixação da bateria 1010, um sensor de presença de bateria 1012, um orifício de fixação da armação 1014 e um braço acionador/conetor 1016. O elemento de fixação da bateria 1010 facilita o posicionamento da bateria volumosa 908 num local específico. Assim que o sensor de presença de bateria 1012 deteta que a bateria volumosa 908 está no lugar devido, o braço acionador/conetor 1016 liga-se à bateria volumosa 908 e inicia o carregamento. Em algumas formas de realização, o braço acionador/conetor 1016 liga-se à bateria volumosa numa interface de ligação elétrica na bateria volumosa 908 utilizada igualmente para ligar de 30 forma elétrica a bateria volumosa 908 ao veículo 102 quando está em utilização. A Figura 10B ilustra os mesmos elementos (elemento de fixação da bateria 1010, um sensor de presença de bateria 1012, um orifício de fixação da armação 1014 e um braço acionador/conetor 1016) utilizados no módulo de armário de baterias planas 1006 concebido para armazenar e carregar baterias planas 906 conforme ilustrado na Figura 10A. Estes mesmos elementos são utilizados para reparar baterias de dimensões diferentes das ilustradas nas Figuras 11A e 11B.

As Figuras 11A e 11B são vistas laterais em corte que ilustram que o armazém 204 pode ser configurado de diversas formas consoante as necessidades do local específico. Em algumas formas de realização, algumas das baterias 104 são armazenadas nos módulos de armário 904 dos armários 902. As Figuras 11A e 11B ilustram armários 902 em ambos os lados do mecanismo robotizado e automatizado 910. Algumas formas de realização terão armários 902 apenas num lado do mecanismo robotizado e automatizado 910. Em algumas formas de realização, algumas baterias 104 são armazenadas debaixo do solo enquanto outras são armazenadas acima do solo. Em algumas formas de realização, todas as baterias de lítio são armazenadas debaixo do solo. Quando as baterias 104 são armazenadas debaixo do solo, as mesmas beneficiam do isolamento térmico e regime de temperatura estável da crosta terrestre, reduzindo assim os custos de arrefecimento ou aquecimento do armazém 204. Além disso, as baterias 104 são protegidas relativamente a colisões do veículo e estão mais seguras contra incêndios exteriores. Igualmente, se uma bateria 104 explodir ou provocar um incêndio, a respetiva localização subterrânea cria uma proteção adicional para os utilizadores 110 e funcionários.

Em algumas formas de realização, o armazém 204 é modular conforme ilustrado na Figura 11. O armazém 204 pode ser reconfigurado para conter mais baterias 104 adicionando 31 armários 902 ou módulos de armário 904 aos armários 902 e módulos de armário 904 existentes. Em algumas formas de realização, são adicionados novos módulos de armário 904 à parte superior dos módulos de armário existentes 904 e, assim, como o armazém aumenta em termos de capacidade, cresce igualmente em altura ou comprimento. Este desenho modular aumenta facilmente o volume ou capacidade total do armazém 204, aumentando simplesmente a altura ou o comprimento das paredes do armazém. A Figura 12 é uma vista em perspetiva do mecanismo robotizado e automatizado 910. O mecanismo robotizado inclui carris 914 e um robô 912 contendo uma plataforma de translação 1202, um corpo principal 1204, um carril vertical central 1206 e um ou mais braços de suporte 1208. O robô 912 tem três eixos de translação, que corresponde a três graus de liberdade. Nas formas de realização da estação de troca de baterias 106 em que as pistas de substituição 202 se situam em ambos os lados do armazém 204, o robô 912 tem uma plataforma de translação 1202 que se prolonga de cada lado do corpo principal do robô 1204 (a direção Y). As plataformas de translação 1202 deslizam por baixo das baterias 104 para as levantar de um local para outro. Em algumas formas de realização com baterias volumosas 908, apenas é utilizada uma de duas plataformas de translação 1202. 0 robô 912 desloca-se ao longo dos carris 914 paralelamente à pista de substituição 202 dentro do armazém 204 na direção X. As plataformas de translação 1202 também podem deslocar-se para cima e para baixo na direção Z por intermédio do escadote ou carril vertical central 1206 conforme ilustrado. O robô 912 é suportado por um ou mais braços de suporte 1208 que se deslocam ao longo de um ou mais carris 914 na parte superior do armazém (não ilustrado) e impedem o robô 912 de mudar de direção ou desviar-se do alinhamento. 0 funcionamento destes mecanismos em conjunto permite que o mecanismo robotizado e 32 automatizado mova baterias de formato diferente para cima e para baixo e para dentro e para fora dos módulos de armário 904, e as forneça ao sistema de troca de baterias 1300 (descrito abaixo). A Figura 13 é uma vista em perspetiva do sistema de troca de baterias 1300 de algumas formas de realização. 0 sistema de troca de baterias inclui: uma lançadeira 1302, uma plataforma de troca 1304, um mecanismo de elevação 1306, um ou mais locais de reserva 1308 e uma via da lançadeira 1310. O sistema de troca de baterias 1300 insere uma bateria 104 num veiculo 102 e remove igualmente uma bateria 104 de um veiculo 102. O sistema de troca de baterias 1300 transfere igualmente baterias 104 de e para o armazém 204.

Em algumas formas de realização, o sistema de troca de baterias 1300 tem três graus de translação de liberdade para reparar uma variedade de veículos 102 e baterias 104 diferentes. Em algumas formas de realização, o sistema de troca de baterias 1300 tem igualmente um ou mais graus de rotação de liberdade que permitem ao sistema posicionar a bateria no local correto no veículo elétrico. A lançadeira 1302 desloca-se entre o armazém 204 e a estação de substituição 604 numa direção perpendicular à direção da pista de substituição 202. A lançadeira 1302 tem uma plataforma de troca 1304 configurada para suportar uma bateria 104. A plataforma de troca 1304 é configurada para se erguer na vertical por intermédio de um mecanismo de elevação 1306 descrito mais detalhadamente em relação à Figura 14, e pode deslizar igualmente para trás e para a frente na pista de substituição (perpendicular ao eixo da via da lançadeira 1310) . Em algumas formas de realização, a plataforma de troca é configurada igualmente para rodar em torno de um eixo vertical, de modo a corrigir qualquer desalinhamento da guinada entre a plataforma de troca 1304 (e a bateria 104 que suporta) e a baía da bateria 108 do 33 veículo 10 2. A Figura 14 é uma vista em perspetiva detalhada de partes do sistema de troca de baterias 1300. A plataforma de troca 1304 inclui uma pinça 1402 configurada para segurar a bateria 104. A pinça está equipada com todas as ferragens necessárias para agarrar firmemente a bateria 104 enquanto troca a mesma 104 em segurança. E possível que sejam fornecidas pinças diferentes 1402 para baterias de tamanhos diferentes, ou pode ser fornecida uma pinça universal (ou parcialmente universal) 1402. Em algumas formas de realização, é fornecido um armário no interior do armazém 204 para conter diversas pinças 1402 para baterias de tamanhos diferentes 104. Nestas formas de realização, quando necessário, a pinça apropriada 1402 é obtida pelo mecanismo robotizado e automatizado 910 e ligada à plataforma de troca 1304. Em seguida, a bateria com um tamanho apropriado é manobrada pela pinça 1402 (quer antes ou depois de ser ligada à plataforma de troca) . A pinça 1402 é substituída quando o sistema de gestão da estação tem conhecimento de que existe um veiculo cuja bateria necessita de uma pinça diferente da que está ligada atualmente à plataforma de troca 1304. É possível utilizar vários tipos de mecanismo de elevação 1306 para levantar a plataforma de troca 1304 e a respetiva bateria 104 em direção ao interior de uma cavidade ou baía 108 do veículo 102. Em algumas formas de realização, a plataforma de troca 1304 é levantada por intermédio de uma elevação de tesoura. Em algumas formas de realização, a plataforma de troca 1304 é levantada através de uma elevação hidráulica, ao passo que noutras formas de realização são utilizadas outras formas de elevação.

Em algumas formas de realização, a lançadeira 1302 utiliza igualmente um ou mais sistemas de indexação 1404. Os sistemas de indexação 1404 são configurados para medir o alinhamento entre a plataforma de troca 1304 e a cavidade 34 108 ou a bateria 104 na parte de baixo do veiculo 102, localizar a posição do veiculo 102 e da bateria 104, e/ou ajustar a plataforma de troca 1304 e a pinça 1402, de modo a que a pinça 1402 fique alinhada para prender a bateria descarregada 104 e removê-la do veiculo elétrico 102. Em algumas formas de realização, o sistema de indexação 1404 inclui um sistema de processamento de imagens que utiliza câmaras para identificar a localização da bateria em cima da plataforma de troca 1304. O sistema de indexação 1404 ajuda no alinhamento do sistema de troca de baterias 1300 com a bateria ou baia. Em algumas formas de realização, o alinhamento final da plataforma de troca 1304 e da pinça 1402 com a bateria descarregada 104 no veículo 1406 é obtido utilizando pinos de fixação que se alinham a si mesmos em direção ao interior dos orifícios-guia na secção inferior da bateria 104.

Em algumas formas de realização, o sistema de troca de baterias 1300 inclui igualmente um ou mais mecanismos de desprendimento 1406 para desprender os fechos. Em algumas formas de realização, o mecanismo de desprendimento 1406 é configurado para ativar de forma eletrónica um fecho que liga a bateria ao veiculo 102 e desprendê-lo. Em algumas formas de realização, o mecanismo de desprendimento 1406 é configurado para ativar de forma mecânica o fecho do veículo e desprendê-lo. Em algumas formas de realização, o veiculo 102 tem dois fechos que necessitam de ativação ou tem um fecho que necessita de ativação eletrónica e mecânica. Em algumas formas de realização, o mecanismo de desprendimento 1406 é uma chave. Em algumas formas de realização, a chave está na pinça 1402. Noutras formas de realização, a chave é uma parte da plataforma de troca 1304 ou da lançadeira 1302. Em algumas formas de realização, depois de a chave desprender o fecho, a chave recolhe-se para o interior da plataforma 1304. A Figura 15 é uma vista em perspetiva dos componentes 35 do sistema de troca de baterias 1300 e dos componentes selecionados do armazém 204. A Figura 15 ilustra uma forma de realização na qual a via da lançadeira 1310 se estende em direção ao interior da abertura 916 nos armários 902 do armazém 204, de modo a que a lançadeira 1302 possa ser posicionada na abertura 916 para receber uma bateria 104 do mecanismo robotizado e automatizado 910, ou levar uma bateria 104 ao mecanismo robotizado e automatizado 910. Em algumas formas de realização, a lançadeira 1302 move-se ao longo da via 1310 que se estende na perpendicular em relação aos carris 914 nos quais o robô 912 do mecanismo robotizado e automatizado 910 se desloca. A Figura 15 ilustra igualmente que a via da lançadeira 1310 se estende a um ou mais locais de reserva de baterias 1308 onde as baterias são armazenadas temporariamente durante o processo de troca. Em algumas formas de realização, uma bateria completamente carregada 104 é armazenada temporariamente num local de reserva 1308 até uma bateria descarregada 104 ter sido removida do veiculo 102. Noutras formas de realização, a bateria descarregada 104 é armazenada temporariamente num local de reserva até a bateria completamente carregada 104 ser inserida no veiculo. Em algumas formas de realização, não são necessários nenhuns locais de reserva, uma vez que são utilizados sistemas de troca de baterias separados 1300 para remover as baterias descarregadas e inserir as baterias completamente carregadas. Em algumas formas de realização, não são necessários nenhuns locais de reserva, uma vez que a bateria descarregada removida 104 é devolvida ao armazém 202 antes de o mecanismo robotizado e automatizado 910 fornecer uma nova bateria carregada ao sistema de troca de baterias 1300.

As Figuras 16A e 16B são fluxogramas que ilustram um método de troca de uma bateria que inclui alguns ou todos estes passos. Quando o veiculo elétrico se aproxima da 36 estação de troca de baterias, o mesmo comunica de uma forma sem fios com a estação de troca de baterias para a informar do tipo de bateria que o veiculo necessita (1602). Se estiver disponível uma bateria adequada, a estação de troca de baterias reserva uma bateria e uma pista para o veículo (1603). O mecanismo robotizado e automatizado determina se o tipo apropriado de pinça está ligado à plataforma de troca e, se necessário, vai buscar e liga a pinça apropriada à plataforma de troca (1604). O sistema robotizado e automatizado vai buscar o tipo apropriado de bateria carregada a um módulo de armário do armazém (1606) . Em algumas formas de realização, o sistema robotizado e automatizado vai buscar a bateria carregada enquanto está a ser efetuada a lavagem do veículo. Em algumas formas de realização, o mecanismo robotizado e automatizado obtém a bateria carregada enquanto o veículo está à espera de entrar na pista de substituição ou antes. 0 período de duração destes passos pode depender da quantidade de trabalho da estação de troca de baterias. A bateria carregada é transportada pela abertura no armazém onde é fornecida ao sistema de troca de baterias (1608) . A bateria é carregada para a pinça na plataforma de troca da lançadeira do dispositivo de troca. Em seguida, em algumas formas de realização, a plataforma de troca desloca-se até à baía de serviço da estação de substituição e entrega a bateria carregada a um local de reserva (1610). O local de reserva é uma plataforma que suporta uma bateria durante um ciclo de troca de baterias para poupar tempo durante o processo de troca. Em algumas formas de realização, a lançadeira deixa a bateria carregada num local de reserva. Em algumas formas de realização, são mantidas várias baterias carregadas no local de reserva simultaneamente numa fila para os muitos veículos seguintes que necessitarem de baterias. Um sistema de porta deslizante desliza e expõe uma abertura na baía de serviço diretamente 37 por baixo da cavidade ou baia da bateria do veiculo enquanto suporta em simultâneo as rodas do veiculo (1612) . Em algumas formas de realização, o sistema de porta deslizante corrige o alinhamento de oscilação, guinada e inclinação do veiculo (1613) . A abertura é variável e depende das dimensões do veiculo. Assim que a porta para o fosso de substituição se abre, o mecanismo de elevação da lançadeira levanta a plataforma de troca ao longo de um eixo vertical substancialmente perpendicular ao plano formado pela superfície inferior do veiculo (ao longo do eixo Z da Figura 5A) (1614). Em algumas formas de realização, a plataforma de troca alinha-se a si mesma com a bateria descarregada utilizando pinos de alinhamento e/ou câmaras ou outros mecanismos de resposta (1616) . Em algumas formas de realização, a plataforma de troca tem três graus de liberdade para se alinhar com a bateria descarregada, e pode igualmente rodar para se alinhar com qualquer rotação ou guinada do veiculo. Em algumas formas de realização, um ou mais mecanismos de desprendimento desprendem a bateria do veiculo elétrico (1618). Assim que a bateria descarregada se desprende, a baia da bateria do veículo elétrico desprende a bateria e liberta-a para a plataforma de troca. A pinça na plataforma de troca recebe a bateria descarregada (1620). Em algumas formas de realização, a pinça montada na plataforma de troca aciona um mecanismo de fecho no veículo para desprender os fechos e soltar a bateria. Assim que a bateria descarregada se desprende do veiculo e é ligada à pinça, o mecanismo de elevação baixa verticalmente a bateria descarregada do veículo ao longo de um eixo vertical substancialmente perpendicular ao plano formado pela superfície inferior do veiculo (ao longo do eixo Z da Figura 5A) (1622) . A lançadeira desloca-se ao longo dos carris e transporta a plataforma de troca com a bateria descarregada até à abertura do armazém onde é fornecida ao mecanismo robotizado e automatizado (1624). Em 38 seguida, o sistema de troca de baterias regressa à área de reserva onde a bateria carregada foi armazenada temporariamente e recupera-a (1626) . Com base nos dados digitais registados do local da bateria descarregada no veiculo, o sistema de troca de baterias alinha a bateria carregada com a cavidade no veiculo (1628). 0 mecanismo de elevação levanta a bateria carregada em direção ao interior da cavidade do veiculo elétrico ao longo de um eixo vertical substancialmente perpendicular ao plano formado pela superfície inferior do veículo (ao longo do eixo Z da Figura 5A) (1630) . O sistema de troca de baterias suporta a bateria carregada até o veículo prender a bateria carregada. Em algumas formas de realização, a pinça contém um dispositivo de acionamento que prende a bateria no veículo. Em seguida, o mecanismo de elevação recolhe a plataforma de troca e a pinça (1632). Em algumas formas de realização, o veiculo efetua um processo de verificação de bom estado. Depois de concluída com êxito a verificação de bom estado, os suportes de levantamento são recolhidos e a porta da estação de substituição é fechada (1634). Em seguida, a unidade de paragem das rodas do veículo é libertada e o veículo é levado até à saída da pista de substituição. Em algumas formas de realização, a estação de troca regista a troca de baterias para efeitos de contabilidade (1635). Em algumas formas de realização, o condutor conduz o veículo para fora da estação de troca depois de a unidade de paragem das rodas ter sido removida. Em algumas formas de realização, este método de troca de uma bateria descarregada por uma bateria carregada ocorre em menos de cinco minutos. Em algumas formas de realização, passam menos de 5 minutos desde a entrada do veiculo na pista de substituição até à respetiva saída.

Conforme explicado em relação às Figuras 3 e 4, o processo de substituição pode ocorrer debaixo do solo ou acima do solo. Em formas de realização subterrâneas, o 39 sistema de troca de baterias situa-se debaixo do solo quando está em repouso. A plataforma de troca e a pinça movem-se acima do solo apenas até ao ponto necessário para receber uma bateria descarregada do veiculo e inserir uma bateria carregada na cavidade do veiculo. Convém referir igualmente que, em algumas formas de realização, a área de reserva pode ser utilizada para baterias descarregadas em vez de baterias carregadas. Nestas formas de realização, a bateria descarregada é movida para a área de reserva enquanto a bateria carregada é inserida no veiculo. Em seguida, é movida para o armazém. Além disso, em algumas formas de realização, a área de reserva é utilizada tanto para baterias carregadas como para descarregadas. Nesta forma de realização, o número de viagens até ao armazém é reduzido, uma vez que a bateria descarregada foi movida para a unidade de reserva. Em seguida, a bateria carregada é obtida na unidade de reserva e, depois de a bateria carregada ser inserida no veiculo, a bateria descarregada é movida para o armazém. Contudo, noutras formas de realização não é utilizada nenhuma unidade de reserva. A bateria descarregada é levada para o armazém antes de a bateria carregada ser obtida no armazém. Em algumas formas de realização, são utilizados dois sistemas de troca de baterias juntamente com dois sistemas de porta deslizante. Nesta forma de realização, o primeiro sistema de troca de baterias remove uma bateria descarregada numa primeira localização e, em seguida, o automóvel é transportado para uma segunda localização onde um segundo sistema de troca de baterias insere uma bateria carregada. Esta forma de realização permite remover a bateria descarregada de um automóvel enquanto simultaneamente está a ser inserida uma bateria carregada noutro automóvel à sua frente na fila.

Em algumas formas de realização, durante os passos de obtenção da bateria carregada, o sistema de estação de troca está a efetuar outras funções preliminares. Assim que 40 a pista de substituição fica livre, uma interface do condutor informa o condutor de que pode avançar para a pista de substituição (1636). Em algumas formas de realização, um sistema de translação de veículos na pista de substituição transfere o veículo de uma subestação para a seguinte. Em algumas formas de realização, o veículo para numa estação de lavagem, onde a poeira e os detritos são removidos da parte de baixo da bateria (1638) . Em algumas formas de realização, é lavado todo o exterior do veículo na estação de lavagem. Em seguida, o sistema de translação move o veículo para a estação de substituição (1640) . A estação de substituição é um local ao longo da pista de substituição onde o veículo para e é imobilizado por uma unidade de paragem das rodas. Assim que o veículo é transportado para a estação de substituição e a respetiva posição é definida pela unidade de paragem, o sistema de porta deslizante expõe uma abertura na baía de serviço conforme descrito no passo (1612).

Além disso, em algumas formas de realização, enquanto a bateria carregada está a ser obtida numa unidade de reserva e inserida no veículo (passos 1626 a 1632), o mecanismo robotizado e automatizado move a bateria descarregada da abertura no armazém para o respetivo módulo de armário adequado (1642). Em seguida, o braço acionador do módulo de armário liga-se à bateria descarregada e começa a recarregá-la (1644) .

Em algumas formas de realização, a estação de troca de baterias é concebida para conter a quantidade minima de baterias para permitir a eficiência máxima da estação durante as horas de maior movimento quando o volume de trânsito na estação é elevado. 0 congestionamento do processo é o tempo necessário para efetuar a troca da bateria. Por conseguinte, o sistema de carregamento foi concebido para fornecer uma bateria carregada nova sempre que um ciclo de troca é concluído. Cada bateria 41 descarregada que entra na estação durante as horas de maior movimento inicia imediatamente o carregamento rápido. Assim que a bateria está completamente carregada está pronta para ser montada num veiculo. 0 sistema de carregamento carrega simultaneamente o número de baterias necessárias para fornecer uma bateria carregada em cada ciclo de troca. Por exemplo, se o carregamento de uma bateria demorar 40 minutos e cada ciclo de troca demorar 4 minutos, a estação foi concebida para carregar 10 baterias em simultâneo. Por conseguinte, a cada 4 minutos, uma bateria carregada nova está pronta para ser inserida num veiculo. Desta forma, existe uma quantidade mínima de baterias armazenadas, embora as exigências dos utilizadores sejam satisfeitas. Se o volume de trânsito na estação for reduzido, o sistema de gestão da estação pode diminuir a taxa de carregamento ou adiar os eventos de carregamento para horas mais tardias em que o preço da eletricidade possa ser mais baixo. Uma vantagem do sistema de veículos elétricos é que, à exceção da "hora de ponta" quando as baterias são carregadas à respetiva taxa máxima, as baterias podem ser carregadas em períodos de consumo "baixo", permitindo uma gestão da rede mais eficaz aos produtores de eletricidade. Além disso, em algumas formas de realização, a eletricidade de baterias completamente carregadas desnecessárias pode ser devolvida à rede elétrica para aliviar as necessidades das horas de maior movimento. Vários métodos de troca de baterias foram descritos acima. Um módulo de lançadeira controla o movimento das baterias entre a área de carregamento e armazenamento e a área de troca do automóvel. Convém referir que não é necessário o mecanismo preciso descrito acima. Por exemplo, a troca da bateria é apenas parcialmente automatizada, tendo seres humanos, ou máquinas controladas por seres humanos, a realizar as funções descritas acima.

Controlos de Hardware e Software 42 A estação de troca utiliza vários controlos de hardware e software. Um controlador central em tempo real monitoriza vários controladores lógicos programáveis (CLP). Cada CLP encarrega-se de um dispositivo automatizado e controla o funcionamento do dispositivo. 0 CLP monitoriza a posição, a velocidade, a aceleração e o bom estado do dispositivo de automatização que está sob seu controlo. 0 controlador central em tempo real obedece ao sistema de gestão da estação que toma as decisões e comanda cada um dos processos que ocorrem na estação. 0 Sistema de Gestão da Estação é um sistema de software e hardware que controla substancialmente todos os eventos e operações que ocorrem na estação de troca de baterias. 0 sistema de gestão comunica com o centro de controlo e serviços e com os veículos elétricos que estão nas imediações da estação de troca de baterias. 0 sistema de gestão pode tomar decisões básicas sobre o funcionamento da estação. Em algumas formas de realização, o sistema de gestão da estação pode necessitar de alguma assistência remota em caso de condições de funcionamento excecionais. Substancialmente, todos os subsistemas da estação de troca de baterias obedecem ao sistema de gestão da estação e enviam relatórios de estado ao sistema de gestão. 0 Sistema de Gestão da Energia monitoriza e permite o fluxo de corrente elétrica entre a rede elétrica e os subsistemas da estação. 0 controlador de gestão da energia monitoriza o funcionamento do sistema elétrico da estação. 0 sistema de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC) monitoriza de forma substancial e contínua o ambiente interior da estação de troca. A temperatura, a humidade e a pressão são monitorizadas e controladas constantemente para impedir que esses parâmetros excedam os respetivos valores permitidos. Durante o processo de carregamento, é emitida uma quantidade considerável de calor das baterias e do sistema de carregamento. 0 sistema 43 AVAC controla a temperatura no espaço de armazenamento evacuando calor da área de carregamento das baterias por intermédio de um fluxo de ar positivo. Em alguns desenhos de pacotes de baterias, é ventilado ar frio para o interior das condutas de arrefecimento, situadas dentro dos pacotes de baterias, para manter a temperatura das baterias numa margem segura durante o processo de carregamento. 0 sistema de ventilação efetua várias substituições de ar ambiente interior por hora para impedir a acumulação de gases tóxicos ou inflamáveis dentro da estrutura da estação e no subsolo. 0 sistema de ventilação aspira ar filtrado do exterior da estação e cria diferenças de pressão positivas entre as cavidades internas da estação para o ambiente exterior. Desta forma, outras contaminações ou vapores de combustível (que possam vir de uma bomba de combustível próxima) não entram substancialmente na estrutura da estação e são afastados do fosso de substituição subterrâneo e dos carregadores de baterias no armazém. A estação está igualmente equipada com um sistema de deteção de gás tóxico que deteta a emissão de hidrogénio e outro hidrocarboneto ou gases tóxicos e inflamáveis quando e se as baterias forem mal utilizadas e ocorrer a fuga térmica das células de bateria. Um sensor analisador de gás irá desligar todos os sistemas de energia elétrica e acionar alarmes em caso de deteção de gases inflamáveis. 0 sistema AVAC irá ventilar a cavidade interna da estação para diminuir a concentração do gás inflamável. Em caso de incêndio, a ventilação da estação irá parar e o sistema de extinção de incêndios irá extinguir o fogo. 0 Sistema de Extinção e Deteção de Incêndios é um sistema de extinção de incêndios redundante que utiliza gases amigos do ambiente que serão lançados se for detetado fogo. 0 sistema de extinção e deteção de incêndios obedece ao sistema de gestão da estação.

Convém referir que a estrutura da estação tem 44 controlos climáticos para controlar a humidade e a temperatura da área de carregamento das baterias. Por razões de segurança, a área de armazenamento de baterias é resistente ao fogo. No caso de começar um incêndio na estação de troca de baterias, a estação está equipada com unidades de extinção e deteção de incêndios. Em algumas formas de realização, são utilizados gases amigos do ambiente para controlar o fogo. Existe igualmente um sistema de extinção com pó de reserva que pode ser utilizado além do sistema de controlo do radiador a gás. Em algumas formas de realização, a área de armazenamento de baterias é igualmente resistente às colisões do veiculo. Uma vez que as estações de troca são estruturas autónomas expostas às condições meteorológicas, o controlo climático é útil. Em algumas formas de realização, existe um sistema AVAC que controla o ambiente na estação de troca de baterias. Em algumas formas de realização, o sistema AVAC só controla o clima no interior da área de carregamento e armazenamento de baterias. Em algumas formas de realização, a unidade de condensação do sistema AVAC situa-se no telhado. Em algumas formas de realização, o sistema AVAC ventila ar frio para o interior das condutas de arrefecimento situadas dentro dos pacotes de baterias. Em algumas formas de realização, os elementos de aquecimento para o sistema AVAC incluem um reservatório de água quente. Para renovar o fornecimento de ar, são igualmente utilizadas ventoinhas, que permitem a entrada de ar fresco e fornecem ar arrefecido ou aquecido às unidades dependendo das condições ambientais. Em algumas formas de realização, a área de armazenamento de baterias é isolada do ambiente durante o funcionamento normal. A área de armazenamento de baterias descarrega as baterias para o robô por baixo do nivel do solo e, como tal, é relativamente protegida contra o ambiente exterior. Em algumas formas de realização, a área de armazenamento de baterias está equipada com uma 45 camada de material isolador. Em algumas formas de realização, a área de armazenamento de baterias tem painéis ou outros mecanismos para abrir manualmente a área de armazenamento de baterias. Isto é útil no primeiro carregamento das baterias para o sistema e na remoção de baterias com avarias. É igualmente útil para permitir a manutenção de qualquer parte do sistema ASRS que possa avariar. Em algumas formas de realização, a estação tem um telhado que ajuda a proteger os veículos, o sistema de substituição e o armazenamento de baterias das forças da natureza, mantendo-a protegida do sol no verão e da chuva e da neve no inverno. 0 Sistema de Carregamento de Baterias é um sistema que controla e monitoriza o processo de carregamento de baterias. 0 sistema de carregamento é constituído por um controlador de carregamento central que é ligado aos carregadores de bateria. Em algumas formas de realização, os carregadores rápidos podem carregar as baterias substancialmente na respetiva taxa de carregamento permitida máxima. Em algumas formas de realização, são utilizados carregadores mais lentos. 0 controlador do sistema de carregamento central monitoriza os processos de carregamento e alerta o sistema de gestão da estação relativamente ao estado de carga de cada um dos eventos de carregamento.

Para efeitos de explicação, a descrição anterior foi efetuada relativamente a formas de realização específicas. Contudo, as explicações ilustrativas acima não pretendem ser exaustivas nem limitar a invenção às formas precisas divulgadas. Tomando em consideração os exemplos acima, são possíveis várias modificações e variações. As formas de realização foram escolhidas e descritas para explicar melhor os princípios da invenção e as suas aplicações práticas e, deste modo, permitir que os peritos na técnica utilizem melhor a invenção e as várias formas de realização 46 com várias modificações adequadas à utilização especifica pretendida. 47

DOCUMENTOS REFERIDOS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de documentos referidos pelo autor da presente solicitação de patente foi elaborada apenas para informação do leitor. Não é parte integrante do documento de patente europeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, o IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.

Documentos de patente referidos na descrição • FR 2721559 A [0005] • WO 2009039454 A [0006]

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Um sistema de porta deslizante (700) para fornecer acesso a uma parte de baixo de um veiculo, caracterizado por compreender: uma porta (704) configurada para deslizar numa primeira direção; e um sistema transportador (706) na porta configurada para deslizar numa segunda direção oposta à primeira direção enquanto suporta, pelo menos, uma roda de um veículo. 2. 0 sistema de porta deslizante de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a porta ser acoplada de forma deslizante a, pelo menos, um carril (708). 3. 0 sistema de porta deslizante de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido sistema de porta deslizante ser configurado para se acoplar a uma baia de serviço (618), de modo a que, quando a porta desliza, seja exposta uma abertura (620) por cima da baia de serviço. 4. 0 sistema de porta deslizante de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a abertura (620) exposta ter um tamanho variável e ser adaptável relativamente a uma ou mais das distâncias entre rodas ou distâncias entre os eixos do veiculo.

5. O sistema de porta deslizante de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a abertura (620) exposta ter um tamanho através do qual pode receber uma bateria (104) para o veículo. 6. 0 sistema de porta deslizante de acordo com a 2 reivindicação 1, caracterizado por o sistema transportador corresponder a uma ou mais correias transportadoras (714), (716), cada uma configurada para suportar uma roda distinta. 7. 0 sistema de porta deslizante de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por as correias transportadoras incluírem uma primeira correia transportadora e uma segunda correia transportadora, em que a primeira correia transportadora (716) é maior do que a segunda correia transportadora (714) para suportar veículos de tamanhos diferentes. 8. 0 sistema de porta deslizante de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por cada uma das correias transportadoras (714, 716) ter uma superfície de suporte superior, em que a superfície de suporte superior está ao mesmo nível da porta. 9. 0 sistema reivindicação transportadoras energia. acordo com a as correias livremente sem de porta deslizante de 6, caracterizado por (714, 716) poderem rodar

10. O sistema de porta deslizante de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender ainda: um ou mais motores elétricos, em que cada motor elétrico roda uma correia transportadora específica (714, 716). 11. 0 sistema de porta deslizante de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por as correias transportadoras (714, 716) serem configuradas para alterar a guinada do veículo. 3 12. 0 sistema de porta deslizante de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o sistema transportador (706) corresponder a um ou mais apoios de roletes, cada um para suportar uma roda distinta.

13. Um método de reparação de um veiculo, caracterizado por compreender: o fornecimento de um sistema de porta deslizante (700) compreendendo: uma porta (704) e um sistema transportador (706) na porta; a receção de um veiculo (102) através do sistema de porta deslizante (700), de modo a que, pelo menos, uma roda do veiculo fique apoiada no sistema de transportador; e o deslizamento da porta numa primeira direção enquanto permite que o sistema transportador deslize numa segunda direção oposta à primeira direção enquanto suporta a, pelo menos uma, roda, em que o deslizamento da porta (704) e o deslizamento do sistema transportador (706) ocorrem, pelo menos, parcialmente em simultâneo. 14. 0 método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por a primeira direção ser perpendicular a um eixo longitudinal do veiculo (102) e paralela a uma parte de baixo do veiculo (102) .

15. O método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender ainda: o fornecimento de uma primeira guia (802) posicionada na porta (704) adjacente ao sistema de transportador (706) e a paragem do deslizamento quando a, pelo menos uma, roda entra em contacto com a primeira guia. 4 16. 0 método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender ainda: o fornecimento de uma segunda guia (804) posicionada de forma adjacente em relação à porta (704) ; o fornecimento de um segundo sistema de transportador (718) posicionado de forma adjacente em relação à segunda guia distante da porta para suportar uma segunda roda; e a permissão ao segundo sistema transportador (718) para deslizar na primeira direção transferindo o veiculo na primeira direção até a segunda roda entrar em contacto com a segunda guia (804). 17. 0 método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por compreender ainda: o fornecimento de um sistema transportador e guia correspondente para cada roda do veiculo(102); e a alteração da guinada do veiculo permitindo que cada sistema transportador rode até a respetiva roda entrar em contacto com a guia correspondente.

18. O método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender ainda: o fornecimento de um ou mais suportes de levantamento (720), e a elevação do veiculo num ou mais suportes de levantamento para alterar a oscilação e a inclinação do veiculo.