用于更換電動或混合動力車輛的牽引電池的半自動臺站的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明尤其涉及一種允許操作員將電動或混合動力車輛(3)的放電后的牽引電池(113)更換為經(jīng)再充電的牽引電池(114)的方法和設(shè)備。該設(shè)備包括一個凹坑，該凹坑中裝有用于提升該車輛的提升裝置(21)，該提升裝置包括用于使該車輛以一個相對于該車輛的縱向方向(X)的參考位置固定不動的裝置(219)以及用于使該車輛以一個相對于該車輛的橫向方向(Y)的參考位置固定不動的裝置(219，220，221)。該設(shè)備還包括用于使該車輛以一個相對于豎直方向(Z)的參考位置固定不動的裝置、以及允許將用于使得該放電后的電池從車輛上解鎖或?qū)⒔?jīng)再充電的電池鎖定到車輛上的裝置升高和降低的升降裝置(24)。
【專利說明】用于更換電動或混合動力車輛的牽引電池的半自動臺站
[0001]本發(fā)明涉及用于更換牽引電池的半自動臺站。本發(fā)明具體適用于電動或混合動力車輛。
[0002]當(dāng)前的電動車輛、特別是使用鋰離子(Li離子)電池作為牽引電池的那些車輛，仍具有有限的里程，在任何情況下都顯著低于帶有內(nèi)燃發(fā)動機的大部分車輛的里程。這是本發(fā)明提出要解決的一個問題。
[0003]帶著解決里程問題這個目的，在19世紀末期在美國安裝了用于臺車的電池更換臺站。這些非常早的電池更換臺站在David A.Kirsch的于2000年出版的題為《電動車輛及歷史負擔(dān)》[The electric vehicle and the burden of History]的著作中進行了描述。首先臺車的駕駛室被升高以便與支撐在車輪上的一個平臺分離，該平臺本身攜帶了電動馬達及其電池。然后放電后的電池本身被升高并且一個經(jīng)再充電的電池被裝配在位。所有這些繁重的處理操作需要若干操作員的介入，這些操作員使用車間起重機類型的升降裝置或一個滑輪組來升降并移除臺車的駕駛室和這些電池。這些第一批臺站的主要缺點是欠缺自動化，使得更換一個電池所必須的時間是根據(jù)可用的操作員的數(shù)目和經(jīng)驗而高度可變的。這是本發(fā)明提出要解決的另一個問題。
[0004]帶著解決更換時間問題這個目的，已經(jīng)提出了快速更換臺站，例如在1997年3月18日公開的專利US5，612，606中描述的臺站，使得電動車輛的電池更換時間變得與加注帶有內(nèi)燃發(fā)動機的車輛的燃料箱的時間基本上相同。這種快速臺站允許快速更換電動車輛的電池，包括從車輛下方可移除的牽引電池。它包括用于將該車輛相對于升降電池的裝置對齊的裝置，這些裝置包括允許該電池初始地接近車輛下方的起重裝置、以及允許在車輛下方對電池進行精確定位的更精細升降裝置。這種快速臺站還包括用于使這些電池在升降區(qū)域與再充電區(qū)域之間沿一個方向或另一個方向移動的裝置。這種完全自動化的快速更換臺站的一個主要缺點是安裝和維護成本非常高。實際上，這些成本使得該臺站在經(jīng)濟上不受重視，特別是在發(fā)展中國家或者在車隊有限的新興國家。在這些國家，非常大比例的人口仍保留使用帶有內(nèi)燃發(fā)動機的或電動的機動車輛。這樣的臺站不能在合理的時間內(nèi)貶值，除非在車隊非常普遍的發(fā)達國家。這是本發(fā)明提出要解決的另一個問題。
[0005]本發(fā)明的目的具體是限制更換臺站的安裝和維護成本，而使得它可以在發(fā)展中國家和新興國家有利地使用。為做到這點，本發(fā)明的指導(dǎo)原理是創(chuàng)造一種用于更換從車輛下方可移除的電池的半自動臺站，該臺站不需要一個以上的操作員介入。為此，本發(fā)明的目的是一種允許操作員用一個經(jīng)再充電的牽引電池更換一個電動或混合動力車輛的放電后電池的設(shè)備。該設(shè)備包括一個凹坑，在該凹坑中安排有允許車輛被升高或降低的車輛升降裝置。該升降裝置包括用于使該車輛相對于該車輛的縱向方向在一個參考位置固定不動的裝置、以及用于使該車輛相對于該車輛的橫向方向(Y)在一個參考位置固定不動的裝置。在該凹坑中還安排了用于使該車輛相對于豎直方向在一個參考位置固定不動的裝置、以及允許對用于將放電后電池從車輛上解鎖或?qū)⒔?jīng)再充電的電池鎖定到車輛上的裝置進行升高和降低的升降裝置。在該凹坑外，該設(shè)備包括用于使該車輛觸及該車輛升降裝置的裝置。在該凹坑外，該設(shè)備還包括允許操作員將放電后電池在該凹坑的頂部與一個充電區(qū)域之間輸送和/或?qū)⒔?jīng)再充電的電池在該充電區(qū)域與該凹坑的頂部之間輸送的操縱裝置。
[0006]有利地，該凹坑可以具有小于或等于1.5米的深度。
[0007]例如，該升降裝置可以包括一個升降斜面，該升降斜面包括多個柱以及能夠在車輛停車時支撐該車輛的兩個水平支撐斜面。
[0008]有利地，用于使車輛相對于該車輛的縱向方向在一個參考位置固定不動的該裝置可以包括至少一對帶套筒的輥，這些輥的旋轉(zhuǎn)軸是沿著該車輛的橫向方向定向的，這些輥能夠在該車輛的后車輪在這兩個水平支撐斜面之一上滾動時接納并阻擋該后車輪。
[0009]有利地，用于使車輛相對于該車輛的橫向方向在一個參考位置固定不動的該裝置可以包括:這對帶套筒的輥；一個手動對準桿，這個桿可以包括被安排成用于在該車輛的橫向方向上拉動該車輛的一個拉手；以及沿著該車輛的縱向方向安排的一個針對這些車輪內(nèi)側(cè)上的支撐止擋件；以及多個輥，這些輥的旋轉(zhuǎn)軸可以沿著該車輛的縱向方向定向，這些輥能夠接納該車輛的這些前車輪。
[0010]有利地，用于使車輛相對于豎直方向在一個參考位置固定不動的該裝置可以包括多個引導(dǎo)元件，這些引導(dǎo)元件能夠被安排在該車輛的車身下方的多個引導(dǎo)與支撐元件所接納。
[0011 ] 有利地，允許對用于將放電后電池從車輛上解鎖或?qū)⒔?jīng)再充電的電池鎖定到車輛上的裝置進行升高和降低的該升降裝置可以包括一個升降平臺。
[0012]有利地，用于使該車輛觸及該車輛升降裝置的裝置可以包括兩個傾斜的觸及斜面。
[0013]有利地，該操縱裝置可以包括一個叉車。
[0014]本發(fā)明的目的還有一種允許操作員從電動或混合動力車輛上移除一個放電后電池并且將其放好以充電的方法。該方法包括使該車輛觸及允許對所述車輛進行升高或降低的升降裝置的一個步驟，該升降裝置被安排在一個凹坑中。該方法還包括使該車輛升降裝置上的該車輛以一個相對于該車輛的縱向方向的參考位置并且以一個相對于該車輛的橫向方向的參考位置固定不動的一個步驟。該方法還包括通過該升降裝置來降低該車輛以便使該車輛與用于使該車輛以一個相對于豎直方向的參考位置固定不動的該裝置相配合的一個步驟。該方法還包括通過升降裝置來將該用于使得放電后電池解鎖的裝置升高的一個步驟。該方法還包括通過該解鎖裝置來使得放電后的電池解鎖的一個步驟。該方法還包括當(dāng)所述解鎖裝置支撐著所述電池時通過該升降裝置來將該用于使得放電后的電池解鎖的裝置下降到與該凹坑的頂部基本上齊平的高度的一個步驟。該方法還包括由操作員使用操縱裝置來將該放電后的電池在該凹坑的頂部與一個充電區(qū)域之間進行輸送的一個步驟。
[0015]本發(fā)明的目的還有一種允許操作員將經(jīng)再充電的牽引電池安裝在電動或混合動力車輛中的方法。該方法包括將經(jīng)再充電的電池在一個充電區(qū)域與一個凹坑之間進行輸送的一個步驟，在該凹坑中安排了允許升高或降低該車輛的升降裝置。該方法還包括通過同樣安排在該凹坑中的升降裝置來將該用于使得經(jīng)再充電的電池鎖定的裝置以及所述電池升高的一個步驟，該鎖定裝置也被安排在該凹坑(2)中。該方法還包括通過該鎖定裝置來鎖定該經(jīng)再充電的電池的一個步驟。該方法還包括通過該升降裝置來降低該鎖定裝置的一個步驟。該方法還包括通過該升降裝置來將該車輛升高以便將該車輛從用于使該車輛相對于豎直方向在一個參考位置固定不動的該裝置上釋放的一個步驟。該方法還包括該車輛撤離該升降裝置的一個步驟。該輸送電池的步驟是由操作員使用操縱裝置來進行的，以便實質(zhì)性地在該凹坑上方輸送電池。
[0016]本發(fā)明具有另一個主要優(yōu)點，即它不需要其唯一操作員的任何特別能力，這個操作員可以是僅在使用根據(jù)本發(fā)明的更換臺站方面受訓(xùn)幾個小時的。這在尋求雇傭的勞動力一般資質(zhì)差或完全無技能的發(fā)展中國家或新興國家中證明是特別有利的。最后并且總而言之，根據(jù)本發(fā)明的更換臺站絕不在任何這樣的國家中取代雇傭。實際上，已經(jīng)雇傭的泵操作員僅需要重新培訓(xùn)成為根據(jù)本發(fā)明的更換臺站操作員，或者必須重新招募一個操作員。
[0017]本發(fā)明的其他特性和優(yōu)點將從下文中關(guān)于附圖的說明中顯現(xiàn)，在附圖中:
[0018]-圖1和圖2通過總體的圖解繪圖示出了根據(jù)本發(fā)明的臺站的一個實例，
[0019]-圖3a、3b、3c、3d、4a、4b、4c、4d、5a、5b、5c、5d、6a、6b、6c 和 6d 通過圖解的輪廊描繪示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的一個示例性實施例。
[0020]圖1和圖2圖解地示出了根據(jù)本發(fā)明的更換臺站的一個實例，該更換臺站包括為基本上6米寬且7米長的一個儲存區(qū)域I，這個儲存區(qū)域接納了四個充電臺站11、12、13和14，這些充電臺站可以同時對應(yīng)地對四個牽引電池111、112、113和114進行再充電。該更換臺站還包括鄰近于儲存區(qū)域I的一個凹坑2，該凹坑2為基本上4米寬5米長的，以用于接納一個升降斜面21，該升降斜面具體包括四個柱211、212、213和214以及兩個水平支撐斜面215和216，這些水平支撐斜面能夠在機動車輛3停車時支撐該機動車輛，該機動車輛的放電后的電池113可以從下方移除。例如,一個叉車115允許將電池113以及其他電池
111、112和114中的任何一者在凹坑2與充電站13之間沿著一個方向或另一個方向進行輸送。有利地，凹坑2具有最大1.5米的小深度，這允許顯著減小該臺站的安裝成本。升降斜面21的柱211、212、213和214僅有其一半高度被放置在凹坑2中，并且當(dāng)升降斜面21處于高位置時，車輛3僅與地面相距1.5與2米之間。在升降斜面21的這個高位置中，車輛3經(jīng)由兩個傾斜的觸及斜面217和218 (分別能夠在車輛3移動時支撐該車輛)可觸及這些水平的支撐斜面215和216。水平的支撐斜面215和216各自裝配有一對輥219，這些輥的旋轉(zhuǎn)軸是沿著橫向于車輛3的一個方向Y定向的。這些輥對219各自能夠接納并且支撐車輛3的這些后車輪，以便在相對于車輛3的縱向方向X的一個參考位置中自動停止該車輛在斜面215和216上的前進。這些輥219是帶套筒的輥，即，它們是可移動地安裝在其對應(yīng)旋轉(zhuǎn)軸上，這些軸比這些輥本身更長以便允許這些輥對219以及它們所支撐的車輛3在方向Y上的移動。因此，當(dāng)經(jīng)由一個手動對準桿220在Y方向上向車輛3施加力時，車輛3在Y方向上被帶動，其中該手動對準桿包括安排在Y方向上的一個手動拉手以及安排在X方向上的針對車輪內(nèi)側(cè)的一個支撐止擋件。旋轉(zhuǎn)軸沿X方向定向的這些輥221能夠接納車輛3的這些前車輪并且允許它們在Y方向上滑動直到一個參考位置。在升降斜面21的低位置中，車輛3停放在由安排在凹坑2的基底中的一個臺車26所支撐的四個引導(dǎo)元件25上，這些引導(dǎo)元件25被安排在車輛3的車身下方的多個引導(dǎo)與支撐元件所接納以便使車輛3相對于豎直方向Z在一個基本上水平的參考位置中固定不動。由于這些弓I導(dǎo)與支撐元件被安排在車輛3的車身下方，它們在這個圖中是不可見的。在此實施例中，叉車115允許在一個工具23上移除電池111、112、113或114或者升降這個工具23。工具23是一個專用工具，用于允許對車輛3的電池111、112、113或114進行鎖定或解鎖。它被一個升降平臺24支撐，該升降平臺本身由安排在凹坑2的基底中的臺車26支撐。工具23和升降平臺24被安排在臺車26上，使得它們在升降斜面21處于低位置時可以經(jīng)過水平的支撐斜面215與216之間。
[0021]圖3a、3b、3c、3d、4a、4b、4c、4d、5a、5b、5c、5d、6a、6b、6c 和 6d 不出了根據(jù)本發(fā)明的
用于更換車輛3的電池的方法的一個實例。
[0022]如圖3a中所示，車輛3首先倒車到這些傾斜的觸及斜面217和218上。然后如圖3b所示，該車輛觸及這些支撐斜面215和216，在這里這些輥對219自動將該車輛阻擋在相對于X方向的參考位置中。然后一個操作員(在這些圖中未示出)手動地拉動該對準桿220的拉手，然后該拉手的止擋件幾乎同時擱置在車輛3的左前車輪的內(nèi)側(cè)以及左后車輪的內(nèi)側(cè)上，于是該車輛在這些輥對219的套筒機構(gòu)上并且在這些輥221上滑動，然后以相對于Y方向的參考位置固定不動。然后如圖3c所示，升降斜面21將車輛3降低，直到這四個引導(dǎo)元件25變得抵靠在位于車輛3下方的這些引導(dǎo)與支撐元件上(這些引導(dǎo)與支撐元件在這些圖中沒有示出)，因此使車輛3以相對于Z方向的一個基本上水平的參考位置固定不動。然后如圖4a所示，該升降平臺24提升工具23，直到該工具變得抵靠在安排在電池113下方的這些引導(dǎo)與支撐元件上(這些引導(dǎo)與支撐元件在這些圖中也沒有示出)，其中在根據(jù)本發(fā)明的方法的此示例性實施例中電池113是安裝在車輛3上的一個幾乎放完電的電池。然后如圖4b所示，使用用于工具23的多個自動解鎖機構(gòu)(這些機構(gòu)不形成本申請的主題)來將電池113從車輛3釋放。例如在由本 申請人:提交的國際申請W02011/058256A1中給出了工具23的多個示例性實施例。然后如圖4c所示，升降平臺24將支撐著電池113的工具23降低，直到工具23基本上處于地面。然后如圖5a所示，叉車115將放電后的電池113從工具23上移除。然后如圖5b所示，叉車115取來經(jīng)再充電的電池114并且將其放在工具23上。然后如圖5c所示，升降平臺24將支撐著電池114的工具23升高，直到電池114變得抵靠在位于車輛3下方的這些引導(dǎo)、支撐與鎖定元件上，這些元件在這些圖中沒有示出。然后如圖6a所示，使用工具23的多個自動鎖定機構(gòu)(這些機構(gòu)不形成本申請的主題)來將電池114連接到車輛3上。然后如圖6b所示，升降平臺24再次將工具23降低到基本上處于地面并且升降斜面21將車輛3升高以便使支撐斜面215和216到達觸及斜面217和218的高度。最后，如圖6c所示，車輛3從觸及斜面217和218上下來并且在帶有最大里程的情況下離開該更換臺站。
【權(quán)利要求】
1.一種允許操作員將電動或混合動力車輛⑶的放電后的牽引電池(113)更換為經(jīng)再充電的牽引電池(114)的設(shè)備，該設(shè)備包括: -一個凹坑(2)，該凹坑中安排有: 〇允許將該車輛升高或降低的車輛升降裝置(21)，該升降裝置包括: 使該車輛以一個相對于該車輛的縱向方向(X)的參考位置固定不動的裝置(219)； 使該車輛以一個相對于該車輛的橫向方向(Y)的參考位置固定不動的裝置(219，220,221)； 〇使該車輛以一個相對于豎直方向(Z)的參考位置固定不動的裝置； 〇允許將用于使得該放電后的電池(113)從該車輛上解鎖或者將該經(jīng)再充電的電池(114)鎖定到該車輛上的裝置(23)升高和降低的升降裝置(24)； -在該凹坑外的用于使該車輛觸及該車輛升降裝置(21)的裝置(217，218)； 該設(shè)備的特征在于，在該凹坑外該設(shè)備還包括允許該操作員將放電后的電池(113)在該凹坑(2)的頂部與一個充電區(qū)域(I)之間輸送和/或?qū)⒃摻?jīng)再充電的電池(114)在該充電區(qū)域與該凹坑的頂部之間輸送的操縱裝置(115)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，該凹坑具有小于或等于1.5米的深度。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，該升降裝置(21)包括一個升降斜面，該升降斜面包括: -多個柱(211，212，213，214)； -能夠在該車輛(3)停車時支撐該車輛的兩個水平的支撐斜面(215，216)。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，該用于使車輛以一個相對于該車輛的縱向方向(X)的參考位置固定不動的裝置(219)包括至少一對帶套筒的輥，這些輥的旋轉(zhuǎn)軸是沿著該車輛的橫向方向(Y)定向的，這些輥能夠在該車輛(3)的后車輪在這兩個水平的支撐斜面(215，216)之一上滾動時接納并阻擋該后車輪。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，該用于使車輛以一個相對于該車輛的橫向方向(Y)的參考位置固定不動的裝置(219，220，221)包括: -該對帶套筒的輥； -一個手動對準桿，該手動對準桿包括: 〇被安排成用于在該車輛的橫向方向(Y)上拉動該車輛的一個拉手； 〇沿著該車輛的縱向方向(X)安排的針對這些車輪內(nèi)側(cè)的一個支撐止擋件； -多個輥，這些輥的旋轉(zhuǎn)軸是沿著該車輛的縱向方向(X)定向的，這些輥能夠接納該車輛(3)的這些前車輪。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，用于使該車輛相對于豎直方向(Z)在一個參考位置固定不動的該裝置包括多個引導(dǎo)元件(25)，這些引導(dǎo)元件能夠被安排在該車輛(3)的車身下方的多個引導(dǎo)與支撐元件所接納。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，允許將用于使得該放電后的電池(113)從該車輛上解鎖或者將該經(jīng)再充電的電池(114)鎖定到該車輛上的裝置(23)升高和降低的該升降裝置(24)包括一個升降平臺。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，用于使該車輛觸及該車輛升降裝置(21)的該裝置(217,218)包括兩個傾斜的觸及斜面。
9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，該操縱裝置(115)包括一個叉車。
10.一種允許操作員從電動或混合動力車輛(3)上移除放電后的牽引電池(113)并將其放好以充電的方法，該方法包括: -使該車輛觸及允許將所述車輛升高或降低的升降裝置(21)的一個步驟，該升降裝置被安排在一個凹坑(2)中； -使該車輛升降裝置(21)上的該車輛以一個相對于該車輛的縱向方向(X)的參考位置并且以一個相對于該車輛的橫向方向(Y)的參考位置固定不動的一個步驟； -通過該升降裝置(21)來降低該車輛以便使該車輛與該用于使該車輛以一個相對于豎直方向(Z)的參考位置固定不動的裝置相配合的一個步驟； -通過升降裝置(24)來將該用于使得放電后的電池(113)解鎖的裝置(23)升高的一個步驟； -通過該解鎖裝置(23)來將該放電后的電池(113)解鎖的一個步驟； 該方法的特征在于，該方法還包括: -當(dāng)所述解鎖裝置(23)支撐著所述電池(113)時通過該升降裝置(24)來將該用于使得該放電后的電池(113)解鎖的裝置(23)下降到與該凹坑的頂部基本上齊平的高度的一個步驟； -由該操作員使用操 縱裝置(115)來將該放電后的電池(113)在該凹坑(2)的頂部與一個充電區(qū)域(I)之間進行輸送的一個步驟。
11.一種允許操作員將一個經(jīng)再充電的牽引電池(114)安裝在電動或混合動力車輛(3)中的方法，該方法包括: -將該經(jīng)再充電的電池(114)在一個充電區(qū)域(I)與一個凹坑(2)之間進行輸送的一個步驟，在該凹坑中安排了允許升高和降低該車輛的升降裝置(21)； -通過同樣安排在該凹坑(2)中的該升降裝置(24)來升高以下各項的一個步驟: 〇用于使得該經(jīng)再充電的電池(114)鎖定的裝置(23)，該裝置也被安排在該凹坑(2)中；以及 〇所述電池(114)； -通過該鎖定裝置(23)來使得該經(jīng)再充電的電池(114)鎖定的一個步驟； -通過該升降裝置(24)來降低該鎖定裝置(23)的一個步驟； -通過該升降裝置(21)來升高該車輛以便將該車輛從該用于使所述車輛以一個相對于豎直方向(Z)的參考位置固定不動的裝置上釋放的一個步驟； -該車輛撤離該升降裝置(21)的一個步驟； 該方法的特征在于: -該輸送電池的步驟是由操作員使用操縱裝置(115)來進行的，以便實質(zhì)性地在該凹坑⑵上方輸送電池。
【文檔編號】B60K1/04GK103998303SQ201280062407
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月7日
【發(fā)明者】G·穆拉托 申請人:雷諾股份公司