專利名稱：電池交換站的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及具有可交換電池的電動汽車領域，并且更具體地涉及用來互換這種電池的交換站。
背景技術：
車輛(例如汽車、卡車、飛機、船等)是現(xiàn)代經(jīng)濟的組成部分。不幸的是，用于向汽車提供動力的如石油的化石燃料具有許多缺點，該缺點包括對這些化石燃料的有限外部源的依賴、污染和氣候改變。這些問題的一個方案是增加汽車的燃料經(jīng)濟性。最近，已經(jīng)引入汽油-電混合車輛，該汽油-電混合車輛的燃料經(jīng)濟性顯著高于它們的傳統(tǒng)非混合對應物的燃料經(jīng)濟性。然而，混合車輛并未消除對化石燃料的需要。這些問題的另一方案是使用清潔發(fā)動機技術，諸如由燃料電池或電池提供動力的發(fā)動機。然而，許多這些清潔發(fā)動機技術還不實用。例如，燃料電池車輛仍然處于開發(fā)階段并且是昂貴的。類似地，電池技術還沒有前進到電池可為電動車輛提供動力持續(xù)長的距離的程度。電池是昂貴的并且使車輛的成本增加多達40%。此外，電池可能花費許多時間來再充電。因此，將非常希望提供一種解決上述缺點的車輛系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺點，充電地點和電池交換站網(wǎng)絡被配置用來為電動車輛用戶提供總是保持他或她的車輛被充電并且可用的能力。一些實施例提供一種用于在電池交換站處把用盡的枯竭的(或大體上放電的)電池組快速換成完全充電的(或大體上完全充電的)電池組的系統(tǒng)和方法?？焖俳粨Q在顯著小于再充電電池所需的時間段中，例如大體上在四十秒和五分鐘之間被執(zhí)行。因此，長的電池再充電時間可能不再與行進超過電池的范圍的電動車輛的用戶相關。由于電動車輛由電池提供動力，因此對化石燃料的依賴可以減小，并且充電電池所需的能量可以由可再生且/或清潔資源(例如，太陽能、風能、水電能等)產(chǎn)生。此外，電動車輛的成本可以顯著減小，因為電動車輛的電池可與車輛的最初成本分離。例如，電池可以由團體(諸如金融機構或服務提供者)占有而不是由車輛的用戶占有。通過引用并入這里的2008年9月19日提交的題為Electronic Vehicle Network的美國專利申請No. 12/234591中更詳細地說明了這些構思。因此，電池可以看作要在長的時間段內(nèi)被貨幣化的電再充電網(wǎng)(ERG)基礎設施的部件，并且不是由消費者購買的車輛的一部分。下面提供用來換出、交換或更換電動車輛中的電池組的系統(tǒng)和方法的詳細描述。 為了把用盡的電池換成充電的電池，提供一種電池交換站。一些實施例提供電池交換站的網(wǎng)絡，該電池交換站的網(wǎng)絡可以把放電的電池換成充電的電池，并且可以對該放電的電池充電以便插入到另一車輛中。電池交換站具有各種機構以方便把舊的放電的電池換成新的充電的電池。用于交換站的在此描述的相同的子系統(tǒng)可以以不同的構造被組裝，以定制每個交換站，從而適合其局部特定需要和約束。一些實施例提供滑動門系統(tǒng)，以便提供到車輛的下側的通路。該滑動門系統(tǒng)包括 構造成沿第一方向滑動的門；和門中的傳送系統(tǒng)，該傳送系統(tǒng)構造成在支撐車輛的至少一個輪時沿與第一方向相反的第二方向滑動。在一些實施例中，該門以可滑動的方式聯(lián)接到至少一個軌。在一些實施例中，滑動門系統(tǒng)構造成聯(lián)接到服務區(qū)，使得當門滑動時它暴露服務區(qū)上方的開口。在一些實施例中， 暴露的開口具有可變的尺寸，并且與一個或更多個車輛的軸距或軌道的尺寸相當。在一些實施例中，暴露的開口的尺寸形成為接收通過其中的用于車輛的電池。在一些實施例中，傳送系統(tǒng)是一個或更多個傳送帶，每一個傳送帶構造成支撐不同的輪。在一些實施例中，一個或更多個傳送帶包括第一傳送帶和第二傳送帶。第一傳送帶大于第二傳送帶以支撐不同尺寸的車輛。在一些實施例中，一個或更多個傳送帶分別具有上支撐表面。上支撐表面與門齊平。在一些實施例中，一個或更多個傳送帶自由旋轉(zhuǎn)而不需要動力。在一些實施例中，滑動門系統(tǒng)包括一個或更多個電動機，其中每一個電動機使相應的傳送帶旋轉(zhuǎn)。在一些實施例中，一個或更多個傳送帶構造成改變車輛的偏轉(zhuǎn)角。在一些實施例中，傳送系統(tǒng)是一個或更多個輥墊，每一個輥墊用來支撐不同的輪。一些實施例提供一種為車輛提供服務的方法。該方法包括以下步驟提供滑動門系統(tǒng)，該滑動門系統(tǒng)包括門和門中的傳送系統(tǒng)；在滑動門系統(tǒng)上接收車輛使得車輛的至少一個輪?？吭趥魉拖到y(tǒng)上；和使該門沿第一方向滑動，同時允許傳送系統(tǒng)在支撐至少一個輪時沿與第一方向相反的第二方向滑動，其中門的滑動和傳送系統(tǒng)的滑動至少部分地同時發(fā)生。在一些實施例中，第一方向垂直于車輛的縱向軸線并且平行于車輛的下側。在一些實施例中，該方法還包括提供在傳送系統(tǒng)附近布置在門上的第一引導件； 和當至少一個輪接觸第一引導件時停止該滑動。在一些實施例中，該方法還包括提供布置在門附近的第二引導件；提供第二傳送系統(tǒng)，該第二傳送系統(tǒng)遠離門布置在第二引導件附近以便支撐第二輪；和允許第二傳送系統(tǒng)沿第一方向滑動，沿第一方向平移車輛直到第二輪接觸第二引導件。在一些實施例中，該方法還包括為車輛的每一個輪提供傳送系統(tǒng)和對應的引導件；和通過允許每一個傳送系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)直到其相應的輪碰撞其對應的引導件來改變車輛的偏角。在一些實施例中，該方法也包括提供一個或更多個升起支架；和在一個或更多個升起支架上舉升車輛以改變車輛的搖擺角和俯仰角。一些實施例提供一種電池交換站，該電池交換站包括電池交換系統(tǒng)，該電池交換系統(tǒng)構造成沿大體上垂直于至少部分車輛的底表面形成的平面的第一軸線從至少部分電動的車輛的下側中的腔降下第一可再充電電池；和沿平行于第一軸線的第二軸線將第二可再充電電池舉升到至少部分電動的車輛的下側中的腔中。在一些實施例中，電池交換站也包括倉庫，該倉庫構造成對多個不同尺寸的可再充電電池進行充電。
在一些實施例中，電池交換站的電池交換系統(tǒng)包括以可滑動的方式聯(lián)接到至少一個軌的梭子；交換平臺；和聯(lián)接在梭子和交換平臺之間的液壓或叉式舉升機構。在一些實施例中，它還包括聯(lián)接到交換平臺的夾持器，該夾持器構造成將第一和第二可再充電電池暫時固定到電池交換系統(tǒng)。在一些實施例中，電池交換系統(tǒng)具有至少三個自由度。在一些實施例中，電池交換系統(tǒng)當處于靜止位置時位于地面下方。在其它實施例中，電池交換系統(tǒng)當處于靜止位置時位于地面上方。在一些實施例中，電池交換站還包括標引系統(tǒng)，該標引系統(tǒng)構造成測量交換平臺和至少部分電動的車輛的下側中的腔之間的對準。在一些實施例中，電池交換站的電池交換系統(tǒng)還包括解鎖機構，該解鎖機構構造成以電子方式激活至少部分電動的車輛上的鎖。在一些實施例中，它包括解鎖機構，該解鎖機構構造成以機械方式激活至少部分電動的車輛上的鎖。一些實施例提供一種交換至少部分電動的車輛中的電池的方法。該方法包括通過沿大體上垂直于至少部分車輛的底表面形成的平面的第一軸線降下第一可再充電電池， 從至少部分電動的車輛的下側中的腔移除第一可再充電電池；和通過沿平行于第一軸線的第二軸線舉升第二電池來將第二電池插入到至少部分電動的車輛的下側中的腔中。在一些實施例中，第一軸線和第二軸線是共線的。在一些實施例中，該方法在插入之前包括從電池充電倉庫取出第二電池，并且將第二電池暫時存儲在備用部位中。在一些實施例中，該方法包括借助自動機器人機構從電池充電倉庫內(nèi)的托架模塊取出第二電池；和從自動機器人機構遞送第二電池到電池交換系統(tǒng)。在一些實施例中，該方法包括在移除之后，將第一可再充電電池移動到電池充電倉庫。在一些實施例中，該方法包括在移除之前，以機械方式分離將第一電池連接到至少部分電動的車輛的鎖。在一些實施例中，所述機械分離包括將鑰匙插入到至少部分電動的車輛上的鎖中；和縮回該鑰匙直到進入交換平臺中。在一些實施例中，交換的方法發(fā)生在五分鐘內(nèi)。在一些實施例中，該方法包括在移除之前清潔第一電池的至少一部分。在一些實施例中，所述移除發(fā)生在第一部位并且所述插入發(fā)生在第二部位。在一些實施例中，所述方法包括在移除之前將車輛自動平移到服務區(qū)上方的第一部位；和在插入之后，將車輛自動平移到不同于第一部位的第二部位。一些實施例提供可擴展的模塊化托架系統(tǒng)，該可擴展的模塊化托架系統(tǒng)具有用來對不同尺寸的電池充電的多個托架模塊。在一些實施例中，相應的托架模塊構造成用來對至少兩個不同尺寸的電池充電。在一些實施例中，多個托架模塊包括第一托架模塊和第二托架模塊。第一托架模塊構造成對第一尺寸的電池充電，并且第二托架模塊構造成對不同于第一尺寸的電池的第二尺寸的電池充電。在一些實施例中，相應托架模塊包括當相應電池就位時用來感測的電池存在傳感器；用于實現(xiàn)電池的定位的一個或更多個電池定位部件；和用來以可拆卸的方式聯(lián)接到電池以便充電的連接器致動臂。在一些實施例中，模塊化托架系統(tǒng)完全在地下。


為了更好地理解本發(fā)明的前述方面，以及其另外方面和實施例，將結合以下附圖對以下具體實施方式
進行說明。這些附圖示出電池交換站的多個部分。應當理解，可以使除了直接示出的那些實施例外的多個實施例均包括本發(fā)明的構思。圖1示出根據(jù)一些實施例的電動車輛網(wǎng)絡。圖2是電池交換站的實施例的透視圖。圖3是電池交換站的實施例的剖視側視圖，其中交換站互換狹道建造在地面上方。圖4是交換站的實施例的剖視側視圖，其中交換站互換狹道建造在地平面處。圖5A是其電池已插入的電動車輛的立體圖。圖5B是其電池被部分移除的電動車輛的立體圖。圖6A是根據(jù)一些實施例的電池交換站的互換狹道和倉庫的透視剖視圖。圖6B是圖6A的互換狹道和倉庫的透視剖視圖。圖7A是處于關閉位置的滑動門系統(tǒng)的透視圖。圖7B是處于打開位置的圖7A的滑動門系統(tǒng)的透視圖。圖8A是被支撐在互換站滑動門上的車輛的前視剖視圖，該滑動門處于部分打開位置。圖8B是被支撐在互換站滑動門上的車輛的前視剖視圖，該滑動門處于完全打開位置。圖9是根據(jù)一些實施例的倉庫和互換狹道站的內(nèi)部部件的透視圖。圖IOA是構造成充電且存儲厚電池組的托架模塊的詳細透視圖。圖IOB是構造成充電且存儲扁電池組的托架模塊的詳細透視圖。圖IlA是根據(jù)一些實施例的部分位于地面上方的可擴展模塊化倉庫的側視剖視圖。圖IlB是根據(jù)一些實施例的完全在地面下方的可擴展模塊化倉庫的側視剖視圖。圖12是圖9的自動機器人機構的詳細透視圖。圖13是根據(jù)一些實施例的電池交換系統(tǒng)的透視圖。圖14是圖13的電池交換系統(tǒng)的詳細透視圖。圖15是根據(jù)一些實施例的電池交換系統(tǒng)和倉庫的透視圖。圖16A是交換電池的過程的一部分的流程圖。圖16B是交換電池的過程的一部分的流程圖。在所有附圖中，相似的附圖標記指示相應的部件。
具體實施例方式現(xiàn)在將詳細描述實施例，在附圖中示出實施例的例子。在以下詳細描述中，闡述許多具體細節(jié)以便提供本發(fā)明的徹底理解。然而，對本領域技術人員來說將顯然的是，可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實施本發(fā)明。在其它情況中，沒有詳細描述熟知的方法、程序和部件，從而不會不必要地模糊實施例的各方面。在這里用在本發(fā)明的描述中的術語僅僅是為了描述特定實施例的目的并且不意圖是本發(fā)明的限制。如在本發(fā)明的描述和所附權利要求中使用的，單數(shù)形式“一”、“一個” 和“該”意圖也包括復數(shù)形式，除非上下文以其它方式清楚指示。也將理解，如在此使用的術語“和/或”涉及并且包括一個或更多個相關列出項目的任何和所有可能組合。本發(fā)明涉及用于電動車輛的交換站。交換站從電動車輛移除至少部分地放電的電池并且用至少部分地充電的電池替代它們。在一些實施例中，該站是完全自動的，并且交換過程是完全自動的。駕駛員可能希望在電池交換過程期間離開車輛，并且在這種情況中，駕駛員可以在等待區(qū)中等待，直到交換過程完成。在一些實施例中，等待區(qū)具有長凳、娛樂選擇、信息視頻、自動售貨機、銀行機器等。電池將以最少量的時間被交換。在一些實施例中， 在五分鐘內(nèi)執(zhí)行交換過程。又一些其它實施例在小于四分鐘內(nèi)執(zhí)行該交換。又一些其它實施例在小于一分鐘內(nèi)執(zhí)行該交換。最后，在一些實施例中，優(yōu)選地在40秒內(nèi)執(zhí)行該交換。圖1示出根據(jù)一些實施例的電動車輛網(wǎng)絡100。電動車輛網(wǎng)絡100包括至少部分電動的車輛102和構造成以可移除的方式連接到車輛102的電池104。在一些實施例中，電池104包括能夠存儲電能的任何裝置，諸如電池(例如，鋰離子電池、鉛酸電池、鎳金屬氫化物電池等)、電容器、反應單元(例如，鋅-空氣單元)等。在一些實施例中，電池104包括多個獨立的電池單元或化學模塊。在一些實施例中，電池104也包括冷卻機構，以及用來連接到車輛102或到電池交換站106的各種元件的機械和電連接器。在一些實施例中，車輛102包括電動機103，該電動機驅(qū)動車輛的一個或更多個輪。在這些實施例中，電動機103從電池104(為了容易說明，示出為與車輛分離)接收能量。車輛102的電池104可以在用戶110的家130或者在一個或更多個充電站132處被充電。例如，充電站132可以位于購物中心停車場中。此外，在一些實施例中，車輛102的電池104可以在一個或更多個電池交換站106處換成充電的電池。因此，如果用戶旅行超過車輛的電池的單次充電的范圍的距離，放電的(或部分放電的)電池可以換成充電的(或部分充電的)電池，使得用戶可以繼續(xù)他/她的旅行而不等待最初的電池被再充電。這些部件與相關電力和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的關系在2008年9月19日提交的題為Electronic Vehicle Network的美國專利申請No. 12/234591中更詳細地被說明，該專利申請的公開內(nèi)容通過引用并入這里。交換站106由下面詳細描述的各種部件組成。應當注意，交換站106的設計是模塊化的。按照這樣，可以以不同構造組裝相同子系統(tǒng)以定制每一個站，以適合其局部特別需要和約束。此外，許多交換站106的部件是自身模塊化的，使得它們可以支持由服務的增加的需求帶來的擴展的服務站106。例如，如下面參考圖IlA和IlB說明的，通過添加支架或支架模塊到已存在的倉庫的頂部，交換站106可以再構造成容納更多電池104。類似地，自動機器人機構以及控制軟件和硬件被設計成容易再構造以向這些另外的電池提供服務。圖2是電池交換站106的實施例的透視圖。如圖2中所示，電池交換站106包括至少一個互換狹道202以及用來存儲電池和對電池充電的倉庫204。倉庫204由外皮208 覆蓋，該外皮保護電池和自動裝置免受天氣影響、違法犯罪和破壞行為。互換狹道202是交換站中的區(qū)域，在該區(qū)域中，電動車輛102從進口行進到出口，并且在該區(qū)域中，電動車輛經(jīng)受數(shù)個操作，諸如電池清潔和電池交換。電池交換站106的單個建筑模塊具有至少一個互換狹道202，同時一個站用來以充電的電池交換用盡的電池?；Q狹道202可以相對彼此串行地或平行地設置。在一些實施例中，倉庫204位于交換站106的中間，在倉庫的每一側上具有互換狹道202，如圖2中所示。在一些實施例中，在倉庫204的每一側上存在一個或更多個互換狹道202。在一些實施例中，多個互換狹道202以前后串行的方式存在。在一些實施例中，用來以充電的電池交換用盡的電池的多個互換站由單個互換狹道202中的單個清潔站提供服務?？梢允褂玫叵禄Q或地上互換建造電池交換站106。在一些實施例中，當電動車輛102進入電池交換站106時，它遇到位于到互換狹道 202的進口的進口大門(未示出)。進口大門防止車輛102到互換狹道中的不按順序的或不希望的進入。當遇到大的交通量時，進口大門也是車輛等待進入互換狹道202的部位。在一些實施例中，當首先進入電池交換站時，用戶110(圖1)也遇到駕駛員界面 206。駕駛員界面206是與用戶110通信的一組信號光、顯示裝置或音頻裝置。圖2中示出的駕駛員界面206的實施例是倉庫204的外壁的一部分上的動畫顯示裝置。駕駛員界面 206發(fā)送一組指令到用戶110以指示用戶將他的車輛102安全地與站的自動裝置接合。駕駛員界面206也可將關于電池交換站處可用的不同服務的另外信息提供給駕駛員和乘客。 駕駛員界面中的一些安裝在電動車輛102內(nèi)并且在駕駛員和乘客在車輛102中時與駕駛員和乘客互動。通過從大門和駕駛員界面206(車輛的內(nèi)部或外部)中的一個或兩個獲得信號，允許電動車輛102在適當時間前進。在一些實施例中，駕駛員向前拉車輛。在其它實施例中，車輛在其自身動力下自動前進，同時由遠程系統(tǒng)控制。在又一些其它實施例中，通過車輛平移系統(tǒng)610(參考圖6B被論述)移動車輛。圖3示出具有地上互換狹道302的交換站106的實施例。如圖3中所示，地上互換需要車輛102在交換坡道304上。在一些實施例中，用戶110將車輛102驅(qū)動到交換坡道上。在一些實施例中，車輛通過車輛平移系統(tǒng)610(參考圖6B被論述)自動平移到坡道 304上。與地下互換狹道相比，地上互換狹道302需要較少的時間來安裝(參考圖4被論述)，這是因為需要很少或不需要地下挖掘基礎設施。這種類型的地上互換狹道302在需要暫時電池交換站106的部位中特別有用。圖4示出具有地平面互換狹道402的交換站106的實施例。在這個實施例中，互換機構埋在地平面下方。如圖4中所示，地下互換可允許更加用戶友好的駕駛員經(jīng)歷，其中貫穿該站的車輛102的所有運動在地平面處被完成。地平面互換狹道402需要一些地下挖掘。例如，一個或更多個服務區(qū)618(參考圖6被論述)。在圖3和4中示出的兩個實施例中，如果存在施加在具體部位的空間約束，可以改變相對于圖2的倉庫202的互換狹道的部位。圖5A和5B是至少部分電動的車輛102的透視圖。圖5A示出連接到車輛102的電池104。圖5B示出電池104，該電池從車輛102被移除使得構造成容納電池104的車輛中的腔108可見。這里描述的實施例涉及至少部分放電的電池104的移除和至少部分充電的電池104到車輛102的腔108中的插入。為了向不同尺寸的車輛提供服務，這些實施例能夠處理不同尺寸的車輛之間的差異。這些實施例也能夠處理每個車輛和各種交換站元件之間的直線和旋轉(zhuǎn)不對準。圖5A提供在后面的論述中將提及的定義的坐標系統(tǒng)和車輛尺寸。圖5A示出坐標系統(tǒng)，其中X軸線平行于從前部到后部的車輛的長度，Z軸線平行于從頂部到底部的車輛的高度，并且Y軸線平行于從一側到另一側的車輛的寬度。車輛的搖擺是其繞X軸線的旋轉(zhuǎn)。車輛的偏轉(zhuǎn)是其繞Z軸線的旋轉(zhuǎn)。車輛的俯仰是其繞Y軸線的旋轉(zhuǎn)。 應當注意，不同類型的車輛具有不同長度(沿X軸線)并且因此具有不同軸距(如示出的前后輪之間的距離)。不同的車輛也具有不同寬度并且因此具有不同軌道(如示出的從車輛的一側車輪到另一側車輪的距離)。此外，不同車輛具有不同輪胎尺寸(直徑和寬度)。圖6A和6B示出互換狹道202和倉庫204的一些元件。在一些實施例中，互換狹道202包括數(shù)個子站，該子站包括清潔站602、互換站604、維護區(qū)(未示出)或等待區(qū)608。 在一些實施例中，車輛102沿互換狹道202被車輛平移系統(tǒng)610自動搬運。按照這樣，車輛 102可以從一個互換狹道子站移動到另一個而不需要車輛的駕駛員驅(qū)動車輛102向前。如圖6B中所示，在一些實施例中，車輛平移系統(tǒng)610包括數(shù)個分離的傳送器606， 該傳送器用來沿互換狹道202將車輛102傳送到沿互換狹道202布置的子站。圖6B示出利用串行的數(shù)個傳送器606的互換狹道202的實施例。在一些實施例中，提供用來將車輛移動到清潔站602中的適當位置的分離的傳送器606、互換站604和等待區(qū)608。在一些實施例中，僅僅傳送器606的子集用在車輛平移系統(tǒng)610中。在一些實施例中，一個長的傳送器將車輛從互換狹道202的進口搬運到其出口。雖然未示出，但在一些實施例中，在電池交換過程中的故障或其它車輛故障的情況下，分離的傳送系統(tǒng)606用于清空車輛102到維護區(qū)。在維護區(qū)，啟動故障排除程序，并且在一些情況下，更換車輛102被供應到用戶110。在一些實施例中，如果車輛的駕駛員將車輛102留在站的進口并且駕駛員沒有回來開走它，車輛平移系統(tǒng)610也可將完成其電池交換過程的車輛102傳送到等待區(qū)608。以這種方式，互換狹道202的出口將不被駕駛員不在駕駛員座椅中或者不能立即開走該車輛的車輛堵塞。每個傳送系統(tǒng)606包括驅(qū)動馬達(未示出)和驅(qū)動鏈612，該驅(qū)動鏈卷繞任一端部上的固定齒輪614。在一些實施例中，“架空索道”式傳送器使用諸如T桿的車輛平移元件 616，該T桿與車輛的輪接觸并且向前推車輛102。在一些實施例中，存在用來向前移動車輛 102的三個分離的傳送系統(tǒng)。第一傳送系統(tǒng)的車輛平移元件616與車輛的后輪接觸并且把車輛102推到清潔站602中。第二傳送系統(tǒng)的車輛平移元件616與車輛102的前輪接觸并且將它推到互換站604中。在完成交換過程之后，第二傳送器隨后與車輛的后輪接觸并且推動車輛102直到第三傳送系統(tǒng)的車輛平移元件616與車輛的前輪接觸并且將車輛102推到等待區(qū)608。在一些實施例中，互換狹道202包括分別容納在它們自身的服務區(qū)618中的清潔站602和/或互換站604。在一些實施例中，開口 620通過滑動門系統(tǒng)(參考圖7A和7B 被論述)暴露在服務區(qū)618中。在一些實施例中，服務區(qū)618容納清潔站602。在一些實施例中，車輛在它進入互換站604之前在清潔站602被清潔，使得放電的電池較容易移除并且使得放電的電池上的許多灰塵和碎片不進入互換站604或倉庫204。在清潔站602，車輛 102的底表面和電池104被清除可能存在于電池104的底部上的灰塵、泥漿、冰鹽和其它碎片。在一些實施例中，清潔站的部件包括以下物品的一個或更多個刷子、海綿、水噴射器、 氣刀、鼓風機或凍結二氧化碳微滴吹洗。在一些實施例中，替代滑動門系統(tǒng)，穿孔板篩用在清潔站602，該穿孔板篩允許清潔流體被噴射在車輛102的底部和電池104上并且允許空氣吹在電池104上以干燥它。在一些實施例中，凍結的二氧化碳微滴被吹在車輛和電池上以除掉任何灰塵或碎片，并且因此不需要干燥。圖7A和7B是處于打開和關閉位置的滑動門系統(tǒng)700的透視圖。這個滑動門系統(tǒng)700包括門704，在門704中具有至少一個傳送系統(tǒng)706。在一些實施例中，滑動門系統(tǒng)700 可用于互換站604、清潔站602和/或維護區(qū)?；瑒娱T系統(tǒng)700構造成聯(lián)接到服務區(qū)618并且在服務區(qū)618上方暴露開口 620。在這個實施例中，將關于互換站604論述滑動門系統(tǒng) 700。如上面說明的，在一些實施例中，車輛102通過車輛平移系統(tǒng)610的傳送器606平移到互換站604。具體地，如圖7A中所示，傳送器606包括連接到鏈612的車輛平移元件616， 該鏈卷繞任一端部上的固定齒輪614。車輛102被位于傳送系統(tǒng)706或718附近的輪止動單元702止動。在一些實施例中，輪止動單元702設計成在傳送系統(tǒng)706上方的預定部位處止動車輛后輪中的一個。開口 620設計成容納不同尺寸的車輛102和電池104。電動車輛的制造者可最大化對電池可用的體積以便最大化電動車輛102隨車攜帶的電能的容量。由于這個事實，較大的車輛能夠攜帶的電池104比較小的車輛大?；Q站604滑動門系統(tǒng)700必須足夠大以適應即使最大尺寸電池104的移除。它也必須足夠小以保證小的車輛102不漏過開口 620。 一個方案是利用滑動門系統(tǒng)700，其中開口 620根據(jù)車輛102的尺寸而改變。圖7A和7B示出具有兩個門傳送系統(tǒng)706的滑動門系統(tǒng)700的實施例。其它實施例具有僅僅一個門傳送系統(tǒng)706。每個門傳送系統(tǒng)706構造成支撐車輛102的不同的輪。 門704以可滑動的方式聯(lián)接到至少一個軌708。當門704滑動打開時，如圖7B中的箭頭710 所示，傳送系統(tǒng)706的上支撐表面沿圖7B中的箭頭712指示的相反方向滑動。類似地，當門704滑動關閉時，傳送系統(tǒng)706的上支撐表面也沿與門704的方向相反的方向滑動(即， 當關閉分別與打開方向箭頭710和712完全相反時門704和傳送器706的運動)。每個門傳送系統(tǒng)706相對于門704運動使得每個門傳送系統(tǒng)706將車輛102的輪支撐在大體上靜止的位置中而與門704的運動無關。在一些實施例中，傳送系統(tǒng)706包括兩個橡膠帶，利用在橡膠帶下方以可旋轉(zhuǎn)的方式聯(lián)接到門的輥滑動。橡膠帶形成類似于“行走的人行道”的基本傳送裝置。在一些實施例中，帶包圍輥并且由輥支撐使得帶的下表面在輥下方并且被容納在門704的下側內(nèi)或處，而傳送帶的上表面大體上與門704的上表面齊平。在一些實施例中，輥的軸線平行于互換狹道202的方向。這允許門704沿垂直于互換狹道202的方向的方向相對于車輛的輪滑動。帶也可以由球軸承或任何合適旋轉(zhuǎn)機構支撐。在一些實施例中，傳送器706是球軸承的輥墊722。按照這樣，帶或輥墊可以在門的表面形成的平面中滑動且/或繞Z軸線樞轉(zhuǎn)，使得車輛的偏轉(zhuǎn)也可通過滑動門704和傳送系統(tǒng)706被糾正。如圖7A和7B中示出的，每個門傳送系統(tǒng)706的寬度(W)略微小于門704的寬度， 在門打開時需要這個寬度來為車輛的輪提供支撐，并且也支撐具有許多不同寬度(特別地，不同尺寸的軌道，即相同軸上的輪之間的寬度)的車輛。此外，如圖7A和7B中示出，門傳送系統(tǒng)706的長度可以變化。一些實施例包括長的傳送系統(tǒng)716(具有長度Li)和短的傳送系統(tǒng)714(具有長度L2)。短的傳送系統(tǒng)714和長的傳送系統(tǒng)716的這種組合允許具有較長軸距的車輛與具有較短軸距的車輛使用相同的滑動門系統(tǒng)700。由于第一輪(這個實施例中的后輪)被輪止動單元702止動，該輪將停止在近似相同的位置中，不管車輛如何大，并且按照這樣，任何尺寸的車輛將具有由短的傳送系統(tǒng)704支撐的一個輪。然而，取決于車輛102的長度并且特別地取決于車輛102的軸距，其它輪將位于長的傳送系統(tǒng)716的不同部分上。較長的車輛將具有布置在遠離窄的傳送系統(tǒng)714的長的傳送系統(tǒng)716的一部分上的輪，并且較短的車輛將具有布置在靠近窄的傳送系統(tǒng)714的長的傳送系統(tǒng)716的一部分上的它們的輪。圖8A和8B是示出滑動門系統(tǒng)700的打開的側視圖。一旦車輛102移動到其輪被支撐在傳送系統(tǒng)706上的位置中，互換站門704就打開，如圖8A中箭頭806所示。門704打開，直到被傳送系統(tǒng)706支撐的輪與滑動門上的引導件802接觸。如圖8A和8B中所示，在一些實施例中，門沿垂直于車輛的驅(qū)動方向的方向打開。按照這樣，引導件802將接觸輪的側壁。在其它實施例中，滑動的取向可以平行于車輛的驅(qū)動方向。然而，在大多數(shù)情況中， 滑動的方向?qū)⒋怪庇谲囕v的縱軸線(垂直于圖5A的Z軸線)。參考圖7A和7B，在一些實施例中，滑動門系統(tǒng)700也包括不位于門704中的另外的傳送系統(tǒng)718。另外的傳送系統(tǒng)718位于門704附近。這些另外的傳送系統(tǒng)718可具有門傳送系統(tǒng)706的情況下在上面論述的相同的特性和尺寸，除了它們不同樣寬。另外的傳送系統(tǒng)718分別構造成支撐與門傳送系統(tǒng)706不同的輪。在每個另外傳送系統(tǒng)718和門 704之間是另外的引導件804，該另外的引導件稱為靜態(tài)引導件，因為它不與滑動門704 — 起移動。當滑動門系統(tǒng)700通過沿箭頭806示出的第一方向滑動門704而打開時，門傳送系統(tǒng)706的支撐表面不立即開始沿與門704相反的方向移動。替代地，門704與其一起拉車輛102，同時另外的傳送系統(tǒng)718的支撐表面沿著與門和718相同的方向滑動并且直到與滑動門704支撐的那側相對的側上的車輛的輪接觸靜態(tài)引導件804。然后，滑動門704繼續(xù)打開，同時門傳送系統(tǒng)706的上表面沿與門的方向相反的方向滑動，直到車輛的另一側上的輪停止在滑動門上的引導件802上。在一些實施例中，滑動門引導件802和靜態(tài)引導件804配備有壓力傳感器。一旦輪與滑動門引導件802接觸，這些傳感器就允許控制系統(tǒng)阻止門704的進一步打開動作。在一些實施例中，具有一個或更多個門傳送系統(tǒng)706和不在門中的一個或更多個另外的傳送系統(tǒng)718的這種雙重的傳送系統(tǒng)設計允許汽車制造者暴露可變尺寸的服務區(qū) 618中的開口 620。取決于門704滑動到如圖8A和8B中所示的車輛102的側部(沿平行于圖5A的Y軸線的軸線)或到車輛的前部或后部(沿平行于圖5A的X軸線的軸線)，相對于車輛的軌道或軸距設計開口 620的尺寸。這個雙傳送系統(tǒng)可將車輛下方的接近區(qū)域最大化到與車輪之間的距離一樣寬，因為門704打開直到輪之間的區(qū)域大體上完全暴露。以這種方式，暴露車輛102的下側的幾乎整個寬度(除了輪的寬度)。按照這樣，開口 620的尺寸設計成很寬大，以將電池104平移過那里。應當注意，車輛102的側部用作吸收側沖擊能量以保護乘客的卷曲區(qū)域，并且按照這樣，通常不用于容納電池104。因此，比輪更進一步打開門704是不必要的，因為電池不能形成大于輪之間的寬度的尺寸。也應當注意，也可僅僅借助門傳送系統(tǒng)706實現(xiàn)可變尺寸的開口 620，雖然通過利用雙傳送系統(tǒng)設計實現(xiàn)略微較大的開口。在一些實施例中，傳送系統(tǒng)706、718構造成被動的，即它們自由旋轉(zhuǎn)而不需要動力。在其它實施例中，傳送系統(tǒng)706、718聯(lián)接到移動傳送系統(tǒng)706、718的一個或更多個電動機。在一些實施例中，每個傳送系統(tǒng)706、718由分離的電動機致動。每個傳送系統(tǒng)的分離致動用于糾正車輛的偏轉(zhuǎn)中的任何不對準。在一些實施例中，互換站滑動門704在覆蓋區(qū)域下方滑動。這允許個人在交換過程期間在車輛102附近行走而不干涉滑動門系統(tǒng)700。 覆蓋區(qū)域也保持門704清潔并且使門在操作期間被保護。一旦滑動門系統(tǒng)700的門704打開，車輛就為電池交換過程做好準備。行進到交換站106中的每個單個車輛102具有略微不同的偏轉(zhuǎn)、俯仰和搖擺取向的對準，如圖5中所示。偏轉(zhuǎn)不對準是由于車輛102沒有與互換狹道202的方向精確對準地進入服務區(qū)618上方的區(qū)域。在一些實施例中，通過使用滑動門704和傳送系統(tǒng)(706或706和718)來定位車輛的輪，糾正車輛102的偏轉(zhuǎn)，如上所述。車輛的搖擺和俯仰可以是不同的車輛重量偏壓、 車輛的輪中的壓力、車輛的重量和車輛懸掛設定的結果。在一些實施例中，由圖7A和7B中示出的兩個升起支架720解決車輛的搖擺和俯仰。支架720定位成一個在滑動門704上并且一個在靜態(tài)引導件804附近。兩個升起支架720位于引導件802和804附近，并且因此它們典型地在后輪和前輪之間位于車輛本體側結構梁下方，而不管車輛的尺寸是多少，因為滑動門弓丨導件802和804允許互換站門704大體上一直開向車輛的輪的內(nèi)側。升起支架 720略微升起足夠高以補償由于類似于或大于電池104的重量的重量的任何懸掛或輪胎松弛。升起支架720升起到預定高度，并且按照這樣，車輛104略微升高并且其搖擺和俯仰角度被糾正。以這種方式，車輛坐標系統(tǒng)布置成平行于互換狹道坐標系統(tǒng)。使用這些機構最小化相對于互換狹道的車輛的偏轉(zhuǎn)、俯仰和搖擺的不對準。車輛在水平平面(圖5的X-Z 平面)中的位置被設定(通過車輛的輪止動單元802和804實現(xiàn))，并且車輛在地面上方的高度被設定在預定高度(通過升起支架720實現(xiàn))。替代地，電池104和電池交換系統(tǒng) 1300(參考圖13被說明)可適應不對準。電池交換過程現(xiàn)在可開始，這是由于車輛102的位置、并且因此其電池區(qū)108和其電池104被完全限定。在上述車輛對準過程期間或之前，電池交換站106的其它子單元準備要被插入到車輛102中的適當尺寸的充電的電池104。這個過程的一部分利用倉庫204中的機構(參考圖9被說明)，并且這個過程的一部分利用電池交換系統(tǒng)1300(參考圖13被說明)。圖9是倉庫204的內(nèi)部部件和它們與清潔站602和互換站604的關系的透視圖。 倉庫204包括托架的模塊化系統(tǒng)902，每個模塊化系統(tǒng)具有用來對不同電池104充電的托架模塊904。這種可擴展的模塊化系統(tǒng)構造成對各種不同尺寸的電池充電。圖9示出用來存儲和充電扁電池906和厚電池908的實施例。在一些實施例中，強制空氣冷卻管和防火分離器也用在托架902中以保護電池104。倉庫204也包括自動機器人機構910。自動機器人機構910在一些實施例中包括在軌914上行進的機器人912。圖9示出電池存儲托架902放置在互換站604(和清潔站 608)和自動機器人機構910之間的實施例。機器人912沿著倉庫中的托架的長度沿一個或更多個軌914移動。在一些實施例中，機器人912構造成從與車輛102相對的倉庫存儲托架 902的那側移除適當尺寸的電池104，并且隨后將電池104轉(zhuǎn)移過托架902中的開口 916。應當注意，在一些實施例中，所有托架模塊904用來充電。按照這樣，開關板將充電電力發(fā)送到包含需要充電的電池104的托架模塊904。在其它實施例中，提供用來充電的托架模塊904和僅存儲電池的其它托架模塊904。在一些實施例中，自動機器人機構910 按需要將電池104在充電托架模塊904和儲存托架模塊之間移來移去。圖IOA和IOB是示出托架模塊904的兩個實施例的透視圖。扁電池托架模塊1006 構造成存儲和充電扁電池906，而厚電池托架1008模塊構造成存儲和充電厚電池908。倉庫204構造成容納包括圖IOA和IOB中示出的兩種構造的各種構造的托架902。每個托架模塊904配備有對它所支撐的特定類型的電池來說特有的機械和電接口。圖IOA示出用于厚電池908的實施例及其對應的厚電池托架模塊1008。厚電池托架模塊1008包括電池定位部件1010、電池存在傳感器1012、框架定位孔1014和連接器致動臂1016。電池定位部件1010方便厚電池908被布置在特定位置中。一旦電池存在傳感器1012感測就位的厚電池908，連接器致動臂1016就與厚電池908連接并且開始充電。 在一些實施例中，連接器致動臂1016在厚電池908上的電連接接口處連接到厚電池，當使用時該電連接接口也用于將厚電池908電連接到車輛102。圖IOB示出用在扁電池托架模塊1006中的相同的元件(電池定位部件1010、電池存在傳感器1012、框架位置孔1014和連接器致動臂1016)被構造用來存儲和充電扁電池 906并且如圖IOA中所示。這些相同的元件用于服務于不同于圖IlA和IlB中示出的電池的其它尺寸的電池。圖IlA和IlB是剖視側視圖，示出倉庫204可以取決于具體位置的需要以各種方式被構造。在一些實施例中，電池104中的一些被存儲在托架902的托架模塊904中。圖 IlA和IlB示出自動機器人機構910的兩側上的托架902。一些實施例將僅僅在自動機器人機構910的一側上具有托架902。在一些實施例中，一些電池104被存儲在地下而其它電池被存儲在地上。在一些實施例中，所有鋰電池存儲在地下。當電池104存儲在地下時，它們受益于地殼的熱絕緣和穩(wěn)定的溫度狀況，因此削減倉庫204的冷卻或加熱成本。此外，保護電池104免受車輛碰撞，并且電池更加免受外部起火的危險。而且，如果電池104爆炸或起火，其地下部位產(chǎn)生對用戶110和服務人員的添加的保護。在一些實施例中，倉庫204是模塊化的，如圖11中所示。通過添加托架902或托架模塊904到已存在的托架902和托架模塊904，倉庫204可以再構造成容納更多電池104。 在一些實施例中，新的托架模塊904被添加到已存在的托架模塊904的頂部，并且因此隨著倉庫在容量上增加它也在高度或長度上增長。通過僅僅增加倉庫壁的高度或長度，這種模塊化設計容易地增加倉庫204的總容量或體積。圖12是自動機器人機構910的透視圖。機器人機構包括軌914和機器人912，該機器人具有平移平臺1202、主體1204、中心豎直軌1206和一個或更多個支撐臂1208。機器人912具有對應于三個自由度的三個平移軸線。在互換狹道202在倉庫204的兩側上的電池交換站106的實施例中，機器人912具有在機器人主體1204的任一側上(Y方向)延伸的平移平臺1202。平移平臺1202在電池104下方滑動以將它們從一個部位搬運到另一個部位。在一些實施例中，在厚電池908的情況下，僅僅使用兩個平移平臺1202中的一個。機器人912沿X方向沿平行于倉庫204內(nèi)的互換狹道202的軌914行進。平移平臺1202也可如示出的通過中心豎直軌或梯子1206沿Z方向上下行進。機器人912由一個或更多個上支撐臂1208支撐，上支撐臂沿倉庫(未示出)的頂部上的一個或更多個軌914延伸并且阻止機器人912扭曲或彎曲而不對準。一起工作的這些機構允許自動機器人機構使不同地成形的電池上下移動且進入和離開托架模塊904，以及將它們遞送到電池交換系統(tǒng)1300(在下面描述)。圖13是一些實施例的電池交換系統(tǒng)1300的透視圖。電池交換系統(tǒng)包括梭子 1302、交換平臺1304、舉升機構1306、一個或更多個備用部位1308和梭子軌道1310。電池交換系統(tǒng)1300將電池104插入到車輛102中并且也從車輛102移除電池104。電池交換系統(tǒng)1300也將電池104傳送到倉庫204并且從倉庫204傳送電池104。在一些實施例中，電池交換系統(tǒng)1300具有三個平移自由度，以服務多種不同車輛
16102和電池104。在一些實施例中，電池交換系統(tǒng)1300也具有一個或更多個旋轉(zhuǎn)自由度，該一個或更多個旋轉(zhuǎn)自由度允許系統(tǒng)將電池布置在電動車輛中的正確部位中。梭子1302沿垂直于互換狹道202的方向的方向在倉庫204和互換站604之間行進。梭子1302具有交換平臺1304，該交換平臺構造成支撐電池104。交換平臺1304構造成通過參考圖14更詳細地被描述的舉升機構1306豎直升起，并且它也可以沿互換狹道的方向(垂直于梭子軌道 1310的軸線)向后和向前滑動。在一些實施例中，交換平臺也構造成繞豎直軸線旋轉(zhuǎn)，以便糾正交換平臺1304(和它支撐的電池104)和車輛102的電池區(qū)108之間的任何偏轉(zhuǎn)不對準。圖14是電池交換系統(tǒng)1300的若干部分的詳細透視圖。交換平臺1304包括夾持器 1402，該夾持器構造成保持電池104。夾持器配備有所有必要硬件以安全地抓住電池104， 同時安全地交換電池104?？梢詾椴煌叽绲碾姵靥峁┎煌瑠A持器1402，或者可提供通用的(或部分通用的)夾持器1402。在一些實施例中，托架布置在倉庫204內(nèi)以便容納用于不同尺寸的電池104的數(shù)個夾持器1402。在這些實施例中，當需要時，適當?shù)膴A持器1402由自動機器人機構910取出并且連接到交換平臺1304。然后，適當尺寸的電池被夾持器1402 搬運(在它連接到交換平臺之前或之后)。當站管理系統(tǒng)得知存在其電池需要與當前連接到交換平臺1304的夾持器不同的夾持器的車輛時，更換夾持器1402。各種類型的舉升機構1306可用于將交換平臺1304及其電池104升高到車輛102 中的腔或區(qū)108中。在一些實施例中，交換平臺1304通過叉式升降機升高。在一些實施例中，交換平臺1304通過液壓升降機升高，而在其它實施例中，使用其它形式的舉升裝置。在一些實施例中，梭子1302也使用一個或更多個標引系統(tǒng)1404。標引系統(tǒng)1404 構造成測量交換平臺1304和車輛102的下側處的腔108或電池104之間的對準，定位車輛 102和電池104的位置，且/或調(diào)解交換平臺1304和夾持器1402使得夾持器1402被對準以抓住放電的電池104并且從電動車輛102移除它。在一些實施例中，標引系統(tǒng)1404包括圖像處理系統(tǒng)，該圖像處理系統(tǒng)使用攝相機來識別交換平臺1304上方的電池的位置。標引系統(tǒng)1404幫助電池交換系統(tǒng)130與電池或區(qū)對準。在一些實施例中，交換平臺1304和夾持器1402與車輛1406中的放電的電池104的最終對準通過使用2009年4月23日提交的題為 “Electric Vehicle Battery System” 的申請 No. 12/428932 中的論述的定位銷(該定位銷將它們自身對準到電池104的底部中的定位孔中)被實現(xiàn)。在一些實施例中，電池交換系統(tǒng)1300也包括一個或更多個解鎖機構1406，該解鎖機構用來解鎖2009年4月23日提交的題為“EletricVehicle Battery System”的 12/428932中論述的鎖。在一些實施例中，解鎖機構1406構造成以電子方式激活連接電池到車輛102的鎖并且解鎖它。在一些實施例中，解鎖機構1406構造成以機械方式激活車輛的鎖并且解鎖它。在一些實施例中，車輛102具有需要激活的兩個鎖，或者具有需要電子和機械激活的一個鎖。在一些實施例中，解鎖機構1406是鑰匙。在一些實施例中，鑰匙在夾持器1402上。在其它實施例中，鑰匙是交換平臺1304或梭子1302的一部分。在一些實施例中，在鑰匙解鎖該鎖之后，鑰匙縮回到平臺1304中。圖15是電池交換系統(tǒng)1300的部件和倉庫204的選擇部件的透視圖。圖15示出一實施例，在該實施例中，梭子1310延伸到倉庫204的托架902中的開口 916中，使得梭子 1302可以布置在開口 916中以從自動機器人機構910接收電池104，或者將電池104引到
17自動機器人機構910。在一些實施例中，梭子1302沿垂直于軌914延伸的軌道1310運動， 自動機器人機構910的機器人912在該軌上運動。圖15也示出梭子軌道1310延伸到一個或更多個電池備用部位1308，在交換過程期間電池暫時存儲在電池備用部位。在一些實施例中，完全充電的電池104暫時存儲在備用部位1308直到已經(jīng)從車輛102移除放電的電池104。在其它實施例中，放電的電池104 暫時存儲在備用部位直到完全充電的電池104被插入到車輛中。在一些實施例中，不需要備用部位，因為分立的電池交換系統(tǒng)1300用于移除放電的電池和插入完全充電的電池。在一些實施例中，不需要備用部位，因為在自動機器人機構910遞送新的充電的電池到電池交換系統(tǒng)1300之前移除的放電的電池104被返回到倉庫202。圖16A和16B是示出包括這些步驟的一些步驟或所有步驟的交換電池的方法的流程圖。當電動車輛接近電池交換站時，它與電池交換站無線地通信以告訴它車輛中需要的電池的類型(160 。如果合適的電池可用，則電池交換站為車輛保留電池和狹道(1603)。 自動機器人機構確定是否適當類型的夾持器連接到交換平臺，并且是否有必要取來且連接適當?shù)膴A持器到交換平臺(1604)。自動機器人系統(tǒng)從倉庫中的托架模塊取來適當類型的充電的電池(1606)。在一些實施例中，自動機器人系統(tǒng)在洗滌車輛時取來充電的電池。在一些實施例中，自動機器人機構在車輛等待進入互換狹道時或之前取出充電的電池。這些步驟的時間安排可以取決于電池交換站的工作載荷。充電的電池由倉庫中的開口承載，在那里它被遞送到電池交換系統(tǒng)(1608)。電池被裝載到交換裝置梭子的交換平臺上的夾持器上。然后，在一些實施例中，交換平臺行進到互換站服務區(qū)并且將充電的電池遞送到備用部位(1610)。備用部位是平臺，該平臺在電池交換循環(huán)期間支撐電池以便在交換過程期間節(jié)省時間。在一些實施例中，梭子將充電的電池留在備用部位中。在一些實施例中，多個充電的電池同時被排隊保持在備用部位以用于需要電池的接下來的數(shù)個車輛?；瑒娱T系統(tǒng)滑動并且暴露車輛的電池區(qū)腔的正下方的服務區(qū)中的開口，而同時支撐車輛的輪(1612)。 在一些實施例中，滑動門系統(tǒng)也糾正車輛的俯仰、偏轉(zhuǎn)和搖擺對準(1613)。該開口是可變的并且取決于車輛的尺寸。一旦互換凹坑的門已經(jīng)打開，梭子的舉升機構沿大體上垂直于車輛的底表面形成的平面的豎直軸線(沿圖5A的Z軸線)舉起交換平臺(1614)。在一些實施例中，交換平臺使用對準銷和/或攝相機或其它反饋機構將其自身與放電的電池對準 (1616)。在一些實施例中，交換平臺具有三個自由度以將其自身與放電的電池對準，并且也可以旋轉(zhuǎn)以與車輛的任何旋轉(zhuǎn)或偏轉(zhuǎn)對準。在一些實施例中，一個或更多個解鎖機構從電動車輛解鎖電池(161 。一旦解鎖放電的電池，電動車輛中的電池區(qū)松開電池并且將它釋放到交換平臺上。交換平臺上的夾持器接收放電的電池(1620)。在一些實施例中，安裝在交換平臺上的夾持器致動車輛中的閉鎖機構以解鎖該鎖并且釋放電池。一旦放電的電池從車輛被松開并且連接到夾持器，舉升機構就沿大體上垂直于車輛的底表面形成的平面的豎直軸線(沿圖5A的Z軸線)從車輛豎直降低放電的電池(1622)。梭子沿軌運動并且將具有放電的電池的交換平臺帶到倉庫中的開口，在那里它被遞送到自動機器人機構(16M)。 然后，電池交換系統(tǒng)返回到已經(jīng)暫時存儲充電的電池的備用區(qū)域取出它(1626)?；谲囕v中的放電的電池部位的記錄的數(shù)字數(shù)據(jù)，電池交換系統(tǒng)將充電的電池與車輛中的腔對準 (1628)。舉升機構沿大體上垂直于車輛的底表面形成的平面的豎直軸線(沿圖5A的Z軸線)將充電的電池舉升到電動車輛的腔中(1630)。電池交換系統(tǒng)支撐充電的電池直到車輛鎖定充電的電池。在一些實施例中，夾持器包含致動裝置，該致動裝置將電池閉鎖到車輛中。然后，舉升機構縮回交換平臺和夾持器(163 。在一些實施例中，車輛執(zhí)行狀況檢查過程。在完成成功的狀況檢查的情況下，升起支架縮回，互換站門關閉(1634)。然后，釋放車輛輪止動單元并且向著互換狹道的出口傳送車輛。在一些實施例中，交換站為了結算目的而記載電池交換(1635)。在一些實施例中，一旦輪止動單元已經(jīng)被移除，駕駛員就驅(qū)動車輛離開交換站。在一些實施例中，把放電的電池換成充電的電池的這種方法發(fā)生在五分鐘內(nèi)。 在一些實施例中，從車輛進入互換站狹道到它離開小于5分鐘。如關于圖3和4論述的，互換過程可以發(fā)生在地下或地上。在地下實施例中，電池交換系統(tǒng)當它靜止時位于地下。交換平臺和夾持器僅僅在地上移動到從車輛接收放電的電池和將充電的電池插入到車輛的腔中所需的程度。也應當注意，在一些實施例中，備用區(qū)域可用于放電的電池而不是充電的電池。在這些實施例中，在充電的電池插入到車輛中時，放電的電池移動到備用區(qū)域。然后，它移動到倉庫。類似地，在一些實施例中，備用區(qū)域用于充電的和放電的電池。在這個實施例中，到倉庫的往返次數(shù)被最小化，因為放電的電池被移動到備用單元。然后，從備用單元取出充電的電池，并且在充電的電池插入到車輛中之后，放電的電池被移動到倉庫。在又一些其它實施例中，不使用備用單元。放電的電池在從倉庫取出充電的電池之前被帶到倉庫。在一些實施例中，與兩個滑動門系統(tǒng)一起使用兩個電池交換系統(tǒng)。在這個實施例中，第一電池交換系統(tǒng)在第一部位移除放電的電池，然后車被傳送到第二部位，在該第二部位，第二電池交換系統(tǒng)插入充電的電池。這個實施例允許兩輛車中的一輛車使放電的電池被移除，同時排隊在其前面的另一輛車同時使充電的電池被插入。在一些實施例中，在充電的電池取出步驟期間，交換站系統(tǒng)執(zhí)行其它準備功能。一旦互換狹道空閑，駕駛員界面就告訴駕駛員他可以前進到互換狹道中(1636)。在一些實施例中，互換狹道中的車輛平移系統(tǒng)將車輛從一個子站平移到下一個子站。在一些實施例中， 車輛停止在清潔站，在那里，從電池的下側去除灰塵和碎片(1638)。在一些實施例中，在清潔站清潔車輛的整個外部。然后，平移系統(tǒng)將車輛移動到互換站(1640)?；Q站是沿互換狹道的部位，在該部位處，車輛停止并且由輪止動單元止動。一旦車輛被傳送到互換站并且其位置被止動單元設定，滑動門系統(tǒng)就暴露服務區(qū)中的開口，如步驟(1612)中描述的。類似地，在一些實施例中，在充電的電池從備用單元被取出并且插入到車輛中時 (步驟16沈-1632)，自動機器人機構將放電的電池從倉庫中的開口移動到其適當?shù)耐屑苣K(1642)。然后，托架模塊的致動臂連接到放電的電池并且開始對其再充電(1644)。在一些實施例中，電池交換站構造成容納最小量電池以在到站中的交通量是高的高峰時間期間允許站的最大效率。該過程的瓶頸是執(zhí)行電池交換所需的時間。因此，充電系統(tǒng)設計成在完成交換循環(huán)的任何時候供應新的充電的電池。在高峰時間期間進入站的每個放電的電池立即開始快速充電。一旦電池被完全充電，它就準備組裝在車輛上。充電系統(tǒng)對在每一個交換循環(huán)遞送充電的電池所需的多個電池同時充電。例如，如果花40分鐘對電池充電并且每個交換循環(huán)持續(xù)4分鐘，則該站設計成同時充電10塊電池。因此，每4分鐘，新的充電的電池準備好插入到車輛中。以這種方式，最小量的電池處于存儲中而仍然滿足用戶的需求。如果進入到站中的交通量減小，站管理系統(tǒng)可減小充電速率或?qū)⒊潆娛录舆t到電的價格可能較低的以后的時間。該電動車輛系統(tǒng)的一個優(yōu)點是，除了在電池以它們的最大速率被充電的“高峰時間”之外，電池可以在另外的“低”消費時間被充電，允許電
19生產(chǎn)者更有效的電網(wǎng)管理。此外，在一些實施例中，來自不需要的完全充電的電池的電可以返回到電網(wǎng)以減輕高峰需求。上面描述了電池交換的幾種方法。梭子模塊控制電池從存儲和充電區(qū)域到車交換區(qū)域的運動。應當注意，上面描述的精確的機構不是必要的。例如，電池交換是僅僅部分自動的，借助人或執(zhí)行上述功能的人控制的機器。硬件和軟件控制交換站利用數(shù)個硬件和軟件控制。實時中央控制器監(jiān)視多個可編程邏輯控制器 (PLC)。每個PLC接合到自動裝置并且控制該裝置操作。PLC監(jiān)視在其控制下的自動裝置的位置、速度、加速度和狀況。實時中央控制器隸屬于站管理系統(tǒng)，該站管理系統(tǒng)做出決定并且指揮發(fā)生在站中的每一個過程。站管理系統(tǒng)是控制發(fā)生在電池交換站中的大體上所有事件和操作的軟件和硬件系統(tǒng)。該管理系統(tǒng)與服務和控制中心通信并且與電池交換站附近的電動車輛通信。管理系統(tǒng)能夠做出關于站的操作的基本的決定。在一些實施例中，在例外操作狀況下，站管理系統(tǒng)可能需要一些遠程幫助。大體上所有電池交換站子系統(tǒng)隸屬于站管理系統(tǒng)并且發(fā)送狀態(tài)報告到該管理系統(tǒng)。電力管理系統(tǒng)監(jiān)視且實現(xiàn)電流從電網(wǎng)到站子系統(tǒng)的流動。電力管理控制器監(jiān)視站電力系統(tǒng)的操作。加熱、通風和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(HVAC)大體上連續(xù)地監(jiān)視交換站內(nèi)的內(nèi)部環(huán)境。溫度、濕度和壓力不斷地被監(jiān)視和控制，以防止這些參數(shù)超過它們的允許值。在充電過程期間，從電池和充電系統(tǒng)發(fā)出相當大的量的熱。通過借助主動空氣流動將熱抽出電池充電區(qū)域，HVAC系統(tǒng)控制存儲空間中的溫度。在一些電池組設計中，冷空氣被吹到冷位于電池組內(nèi)的冷卻管中，以便在充電過程期間將電池溫度保持在安全范圍內(nèi)。通風系統(tǒng)每小時執(zhí)行數(shù)次內(nèi)部周圍空氣更換，以防止有毒或可燃氣體積聚在站結構和底部內(nèi)。通風系統(tǒng)從站外部抽吸已過濾的空氣并且在站的內(nèi)腔到外部環(huán)境之間產(chǎn)生正壓差。以這種方式，不同污染物或燃料蒸汽(它可能來自附近的加油站)不會顯著進入站結構并且被阻止到達地下互換凹坑和倉庫中的電池充電器。該站也配備有有毒氣體檢測系統(tǒng)，當并且如果電池被濫用且電池單元的熱失控發(fā)生，該有毒氣體檢測系統(tǒng)檢測氫和其它烴或可燃和有毒氣體的排放。在檢測到可燃氣體的情況下，氣體分析傳感器將關閉所有電力系統(tǒng)并且啟動警報。HVAC系統(tǒng)將對站的內(nèi)腔通風以降低可燃氣體濃度。在起火的情況下，站的通風將停止并且滅火系統(tǒng)將熄滅該火。火檢測和熄滅系統(tǒng)是使用環(huán)境友好氣體的備用的火熄滅系統(tǒng)，如果檢測到火，將啟動該備用的火熄滅系統(tǒng)?；饳z測和熄滅系統(tǒng)隸屬于站管理系統(tǒng)。應當注意，站的結構具有氣候控制以控制電池充電區(qū)域溫度和濕度。為了安全原因，電池存儲區(qū)域是耐火的。萬一在電池交換站中起火，該站配備有火檢測和熄滅單元。在一些實施例中，環(huán)境友好的氣體用于控制火。備用粉末熄滅系統(tǒng)也處于適當位置，除了氣體火控制系統(tǒng)之外，也可以使用該備用粉末熄滅系統(tǒng)。在一些實施例中，電池存儲區(qū)域也耐車輛碰撞。由于交換站是暴露于氣候的孤立結構，氣候控制是有用的。在一些實施例中，存在控制電池交換站中的氣氛的HVAC系統(tǒng)。在一些實施例中，HVAC系統(tǒng)僅僅控制電池存儲和充電區(qū)域內(nèi)的氣候。在一些實施例中，HVAC系統(tǒng)凝結單元放置在頂上。在一些實施例中，HVAC系統(tǒng)將冷空氣推到位于電池組內(nèi)的冷卻管中。在一些實施例中，用于HVAC系統(tǒng)的加熱元件包括熱水盤管。風扇也用于使空氣源動來動去，允許新鮮的空氣進入并且根據(jù)周圍狀況以適當加熱的或冷卻的空氣供應該單元。在一些實施例中，在正常操作期間，電池存儲區(qū)域與環(huán)境密封隔開。電池存儲區(qū)域?qū)㈦姵嘏懦龅降仄矫嫦路降臋C器人上，并且因此相對被保護以免受外部環(huán)境。在一些實施例中，電池存儲區(qū)域配備有一層絕緣材料。在一些實施例中，電池存儲區(qū)域具有用來手動打開電池存儲區(qū)域的面板或其它機構。在最初將電池裝載到該系統(tǒng)中和移除故障電池中，這是有用的。也有用的是，允許可能出現(xiàn)故障的ASRS系統(tǒng)的任何部分的維護。在一些實施例中，站具有頂，該頂幫助保護車輛、互換系統(tǒng)和電池存儲免受各種因素的影響，在夏天保持其涼爽免受太陽照射并且在冬天阻擋雨和雪。電池充電系統(tǒng)是控制和監(jiān)視電池充電過程的系統(tǒng)。充電系統(tǒng)由連接到電池充電器的中央充電控制器組成。在一些實施例中，快速充電器可以大體上以它們的最大允許充電速率充電電池。在一些實施例中，使用較慢的充電器。中央充電系統(tǒng)控制器監(jiān)視充電過程并且警告站管理系統(tǒng)充電事件的每一個的充電狀態(tài)。為了說明的目的，已經(jīng)參考具體實施例進行了上述描述。然而，上面的說明性論述不意圖是詳盡的或本發(fā)明限制到公開的精確形式。鑒于上述教導，許多修改和變化是可能的。我們選擇和描述該實施例以便最佳說明本發(fā)明的原理及其實際應用，因此使熟悉本領域的其他人能夠最佳利用本發(fā)明和適于構想的特別用途的具有各種修改的各種實施例。
權利要求
1.一種用來提供到車輛的下側的通路的滑動門系統(tǒng)，包括 構造成沿第一方向滑動的門；和所述門中的傳送系統(tǒng)，所述傳送系統(tǒng)構造成在支撐車輛的至少一個輪時沿與所述第一方向相反的第二方向滑動。
2.根據(jù)權利要求1所述的滑動門系統(tǒng)，其中所述門以可滑動的方式聯(lián)接到至少一個軌。
3.根據(jù)權利要求1所述的滑動門系統(tǒng)，其中所述滑動門系統(tǒng)構造成聯(lián)接到服務區(qū)，使得當所述門滑動時所述滑動門系統(tǒng)使所述服務區(qū)上方的開口暴露。
4.根據(jù)權利要求3所述的滑動門系統(tǒng)，其中所述暴露的開口具有可變的尺寸，并且與一個或更多個車輛的軸距或軌道的尺寸相當。
5.根據(jù)權利要求3所述的滑動門系統(tǒng)，其中所述暴露的開口的尺寸形成為接收穿過其中的用于車輛的電池。
6.根據(jù)權利要求1所述的滑動門系統(tǒng)，其中所述傳送系統(tǒng)是一個或更多個傳送帶，每一個傳送帶構造成支撐不同的輪。
7.根據(jù)權利要求6所述的滑動門系統(tǒng)，其中所述一個或更多個傳送帶包括第一傳送帶和第二傳送帶，其中所述第一傳送帶大于所述第二傳送帶以支撐不同尺寸的車輛。
8.根據(jù)權利要求6所述的滑動門系統(tǒng)，其中所述一個或更多個傳送帶分別具有上支撐表面，其中所述上支撐表面與所述門齊平。
9.根據(jù)權利要求6所述的滑動門系統(tǒng)，其中所述一個或更多個傳送帶自由旋轉(zhuǎn)而不需要動力。
10.根據(jù)權利要求6所述的滑動門系統(tǒng)，還包括一個或更多個電動機，其中每一個電動機使相應的傳送帶旋轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權利要求10所述的滑動門系統(tǒng)，其中所述一個或更多個傳送帶構造成改變所述車輛的偏轉(zhuǎn)。
12.根據(jù)權利要求1所述的滑動門系統(tǒng)，其中所述傳送系統(tǒng)是一個或更多個輥墊，每一個輥墊用來支撐不同的輪。
13.一種為車輛提供服務的方法，包括 提供滑動門系統(tǒng)，所述滑動門系統(tǒng)包括 門；和所述門中的傳送系統(tǒng)；在所述滑動門系統(tǒng)上方接收車輛使得所述車輛的至少一個輪停靠在所述傳送系統(tǒng)上；和沿第一方向滑動所述門，同時允許所述傳送系統(tǒng)在支撐所述至少一個輪時沿與所述第一方向相反的第二方向滑動，其中所述門的滑動和所述傳送系統(tǒng)的滑動至少部分地同時發(fā)生。
14.根據(jù)權利要求13的方法，其中所述第一方向垂直于所述車輛的縱向軸線并且平行于所述車輛的下側。
15.根據(jù)權利要求13的方法，還包括提供在所述傳送系統(tǒng)附近布置在所述門上的第一引導件；和當所述至少一個輪接觸所述第一引導件時停止所述滑動。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，還包括提供布置在所述門附近的第二引導件；提供第二傳送系統(tǒng)，所述第二傳送系統(tǒng)遠離所述門布置在所述第二引導件附近以便支撐第二輪；和允許所述第二傳送系統(tǒng)沿所述第一方向滑動，使所述車輛沿所述第一方向平移直到所述第二輪接觸所述第二引導件。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，還包括為所述車輛的每一個輪提供傳送系統(tǒng)和對應的引導件；和通過允許每一個傳送系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)直到其相應的輪碰到其對應的引導件，來改變所述車輛的偏轉(zhuǎn)角。
18.根據(jù)權利要求13的方法，還包括提供一個或更多個升起支架；和在所述一個或更多個升起支架上舉升所述車輛以改變所述車輛的搖擺角和俯仰角。
19.一種電池交換站，包括電池交換系統(tǒng)，所述電池交換系統(tǒng)構造成沿大體上垂直于至少部分車輛的底表面形成的平面的第一軸線從至少部分電動的車輛的下側中的腔降下第一可再充電電池；和沿平行于所述第一軸線的第二軸線將第二可再充電電池舉升到所述至少部分電動的車輛的下側中的所述腔中。
20.根據(jù)權利要求19的電池交換站，還包括倉庫，所述倉庫構造成對多個不同尺寸的可再充電電池進行充電。
21.根據(jù)權利要求19的電池交換站，其中所述電池交換系統(tǒng)還包括以可滑動的方式聯(lián)接到至少一個軌的梭子；交換平臺；和聯(lián)接在所述梭子和所述交換平臺之間的液壓或叉式舉升機構。
22.根據(jù)權利要求21的電池交換站，其中所述電池交換系統(tǒng)還包括聯(lián)接到所述交換平臺的夾持器，所述夾持器構造成將所述第一可再充電電池和所述第二可再充電電池暫時固定到所述電池交換系統(tǒng)。
23.根據(jù)權利要求19的電池交換站，其中所述電池交換系統(tǒng)具有至少三個自由度。
24.根據(jù)權利要求19的電池交換站，其中所述電池交換系統(tǒng)當處于靜止位置時位于地面下方。
25.根據(jù)權利要求19的電池交換站，其中所述電池交換系統(tǒng)當處于靜止位置時位于地面上方。
26.根據(jù)權利要求21的電池交換站，還包括標引系統(tǒng)，所述標引系統(tǒng)構造成測量所述交換平臺和所述至少部分電動的車輛的下側中的所述腔之間的對準。
27.根據(jù)權利要求19的電池交換站，其中所述電池交換系統(tǒng)還包括解鎖機構，所述解鎖機構構造成以電子方式激活所述至少部分電動的車輛上的鎖。
28.根據(jù)權利要求19的電池交換站，其中所述電池交換系統(tǒng)還包括解鎖機構，所述解鎖機構構造成以機械方式激活所述至少部分電動的車輛上的鎖。
29.一種交換至少部分電動的車輛中的電池的方法，包括通過沿第一軸線降下第一可再充電電池而從至少部分電動的車輛的下側中的腔移除第一可再充電電池，所述第一軸線基本上垂直于所述至少部分電動的車輛的底表面形成的平面；通過沿平行于所述第一軸線的第二軸線舉升所述第二電池，將所述第二電池插入到所述至少部分電動的車輛的下側中的所述腔中。
30.根據(jù)權利要求四的方法，其中所述第一軸線和所述第二軸線是共線的。
31.根據(jù)權利要求四的方法，還包括在所述插入之前，從電池充電倉庫取出所述第二電池；和將所述第二電池暫時存儲在備用部位中。
32.根據(jù)權利要求31的方法，其中所述取出包括借助自動機器人機構從所述電池充電倉庫內(nèi)的托架模塊取出所述第二電池；和將所述第二電池從所述自動機器人機構遞送到電池交換系統(tǒng)。
33.根據(jù)權利要求四的方法，還包括在所述移除之后，將所述第一可再充電電池移動到電池充電倉庫。
34.根據(jù)權利要求四的方法，還包括在所述移除之前，以機械方式分離將所述第一電池連接到所述至少部分電動的車輛的鎖。
35.根據(jù)權利要求34的方法，其中所述以機械方式分離包括 將鑰匙插入到所述至少部分電動的車輛上的鎖中；和縮回所述鑰匙直到進入所述交換平臺。
36.根據(jù)權利要求四的方法，其中所述交換方法發(fā)生在五分鐘內(nèi)。
37.根據(jù)權利要求四的方法，還包括在所述移除之前，清潔所述第一電池的至少一部分。
38.根據(jù)權利要求四的方法，其中所述移除發(fā)生在第一部位并且所述插入發(fā)生在第二部位。
39.根據(jù)權利要求四的方法，還包括在所述移除之前，將所述車輛自動平移到服務區(qū)上方的第一部位；和在所述插入之后，將所述車輛自動平移到不同于所述第一部位的第二部位。
40.一種可擴展模塊化托架系統(tǒng)，所述可擴展模塊化托架系統(tǒng)具有用來充電不同尺寸的電池的多個托架模塊。
41.根據(jù)權利要求40所述的可擴展模塊化系統(tǒng)，其中相應的托架模塊被構造成對至少兩個不同尺寸的電池充電。
42.根據(jù)權利要求40所述的可擴展模塊化系統(tǒng)，其中所述多個托架模塊包括第一托架模塊和第二托架模塊，其中所述第一托架模塊構造成對第一尺寸的電池充電，并且所述第二托架模塊構造成對不同于所述第一尺寸的電池的第二尺寸的電池充電。
43.根據(jù)權利要求40所述的可擴展模塊化系統(tǒng)，其中各個托架模塊包括當相應的電池就位時用來感測的電池存在傳感器；用于實現(xiàn)所述電池的布置的一個或更多個電池定位部件；和用來以可拆卸的方式聯(lián)接到所述電池以便充電的連接器致動臂。
44.根據(jù)權利要求40所述的可擴展模塊化系統(tǒng)，其中所述模塊化托架系統(tǒng)完全在地
全文摘要
在電池交換站，移除放電的電池并且將充電的電池插入到電動車輛中。電池交換站具有用于作出這種交換的各種機構。在一些實施例中，電池存儲在倉庫中，在那里給予它們適當?shù)某潆娏俊Ｗ詣訖C器人機構從倉庫移出充電的電池。自動機器人系統(tǒng)向電池交換系統(tǒng)提供充電的電池，該電池交換系統(tǒng)在它從車輛移除放電的電池之后將充電的電池插入到車輛中。電池的插入和移除沿豎向完成，即進入和離開車輛的底部。電池交換系統(tǒng)位于車輛下方的服務區(qū)中?；瑒娱T系統(tǒng)在服務區(qū)上方產(chǎn)生開口。該開口具有取決于車輛的尺寸的可變尺寸。
文檔編號B60K1/04GK102202944SQ200980142582
公開日2011年9月28日 申請日期2009年9月18日 優(yōu)先權日2008年9月19日
發(fā)明者S·阿加西, Y·黑查爾 申請人:佳境有限公司