专利名称：用于更换为机动车辆的驱动马达供能的电池的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种致动装置，该致动装置用于锁定和/或解锁电动汽车的电池类型的能量容器。在下文中，术语“电池”将被用于简化说明的目的。本发明还涉及一种包括这种致动装置的、用于更换机动车辆的电池或任何能量容器的系统，并涉及一种使用此类系统的电池更换站。最后，本发明涉及一种使用此类致动装置的能量容器更换方法。
背景技术：
某些机动车辆如电动或混合动力车辆包括电池，该电池用于为电驱动马达供电。可证明有利的是，当该电池的能量水平变低时将它替换为新的已充电的电池。这可以在与其中机动车辆可以进行燃料箱加油的加油站类似的站中进行。文献US 5 612 606公开了一种用于交换对电动车辆的驱动马达供能的电池的交换站以及一种用于执行这种交换的方法。在所说明的交换站内，驾车者将车辆大致定位在·一轨道上并使之抵靠属于该站的设备的纵向止挡件。此后，在基本自动化的阶段中，用于拆卸电池并在车辆内安装新电池的活动装置借助于传感器使自己相对于该车辆定位。建立这种电池更换概念的一个困难是存在许多机动车辆，这些机动车辆携带以不同方式固定到其上的不同类型的电池。目前，在经济上不可想象的是拥有大量的自动装置来用于拆卸并更换这些不同类型的电池或设立一种手工解决方式，因为这样做的成本和电池的重量。因此，为了使之易于推广电池更换站(就技术能力而言几乎没有要求)，必须使这些电池更换站操作可靠、耐用、灵活并且通用。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种满足上述目标的用于更换电池的解决方案。本发明的思想在于一种通用且标准的装置，该装置包括参与对安装在机动车辆上的电池的锁定和/或解锁机构进行致动的工具，为简化说明，我们称之为“工具箱”。具体地说，本发明涉及一种工具箱装置，它用于致动(起动)电池的锁定和/或解锁，该电池用于为驱动机动车辆的马达供能(提供动力，供电)，其特征在于，该工具箱装置包括支承盒以及传动(运动传递)系统，该传动系统包括至少一个返回盒(退回盒，转移盒，换向盒，齿轮箱，boite derenvoi)和至少一个传动轴,该返回盒和传动轴连接到电池锁定/解锁机构的至少一个握持系统上。该工具箱装置可以包括至少一个马达(电机)和一个用于该马达的电气连接的接□。该工具箱装置可以包括用于连接外部马达的至少一个接口，以使得运动能从该外部马达传递到至少一个握持系统上。所述用于连接外部马达的接口可以包括连接盒和内部返回盒。该工具箱装置可以包括用于操作该工具箱装置的接口。
该工具箱装置可以包括两个马达。该工具箱装置可以包括设置于大致矩形的支承盒的角部处的四个握持系统，该至少一个马达处于该支承盒的中央区域内。此外，所述工具箱装置的支承盒可以有利地包括一个空腔，该空腔旨在装配入用于提升所述工具箱装置的提升系统的铰接头(球窝头)中。因此，该工具箱装置被安装成能在该提升系统上转动并且能将自己安放在与有待更换的电池的下平面平行的平面之中，从而有利于使该工具箱装置的抓握系统在电池的锁件上得到牢固地握持。本发明还涉及一种用于更换机动车辆的电池的更换系统，其特征在于，该更换系统包括如上所述的工具箱装置以及提升装置，该提升装置用于提升该工具箱装置，以便允许该工具箱装置沿垂直(竖直)方向移动。该提升装置还可包括移动系统，该移动系统包括用于沿着轨道水平地移动以使该 工具箱装置到达机动车辆的电池下方的水平移动装置，所述提升装置包括用于垂直地移动该工具箱装置以使该工具箱装置与电池接触从而将电池解锁的垂直移动装置。该提升系统可以是自动装置(自动机械，机器人，机械手)，并且该工具箱装置可以包括手柄，该自动装置可以通过该手柄操作。有利地，所述提升系统可以包括铰接头，该铰接头旨在相对于所述电池来定位(定基准)所述工具箱装置。该用于更换机动车辆的电池的系统可以包括与该工具箱装置相关联的车辆支承杆，以改进抵靠机动车辆的定位的稳定性和精确度，从而对该机动车辆的电池进行锁定和解锁。本发明还涉及一种更换站，该更换站用于更换为机动车辆的驱动马达供能的电池，其特征在于，该更换站包括如上所述的用于更换机动车辆的电池的更换系统。本发明还涉及一种用于更换机动车辆的电池的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤-将如上所述的工具箱装置安放在机动车辆的电池下方；-垂直地提升该工具箱装置，直至该工具箱装置与电池相连接；-致动该工具箱装置，以便将电池从机动车辆上解锁；-将支承有已解锁的电池的工具箱装置降下；-移除(撤除)该已解锁的电池。有利地，所述致动工具箱装置的步骤之前是一转动所述工具箱装置的步骤，从而将所述支承盒安放在平行于电池的下部面(底面)的平面中。所述用于更换机动车辆的电池的更换方法可以包括以下补充步骤-将支承有电池的工具箱装置安放在机动车辆的下方；-垂直地提升该工具箱装置，直至电池处于机动车辆上所提供的电池容纳部内；-致动该工具箱装置以便将电池锁定到机动车辆上；-移除该工具箱装置。
本发明的目的、特征和优点将参照附图在通过非限制性实例给出的具体实施方案的以下说明中详细地进行解释，在附图中图I是根据本发明的一个实施方案的工具箱的透视图；图2是根据本发明的实施方案的工具箱从上方看的视图；图3是根据本发明的实施方案的工具箱的细部的透视图；图4是本发明的工具箱的变型实施方案从上方看的视图；
图5是本发明实施方案的工具箱与机动车辆电池间的连接的透视图；图6是在用于锁定和解锁机动车辆电池的系统中根据本发明的实施方案的工具箱的操作原理的侧向示意性截面图；图7至图10示意性地示出使用根据本发明实施方案的工具箱将电池从机动车辆上解锁的方法的不同阶段。
具体实施例方式本发明的思想在于称为“工具箱”的装置，该装置包括一定数目的标准的并且模块化的部件，以便实现适合于在所有类型的电池和所有机动车辆上进行干预的装置。图I和2示出根据本发明的一个实施方案的工具箱I。该工具箱或成套致动工具I包括其功能是支承该装置的不同部件的支承盒2，设置在该支承盒2的中央区域内的两个简单且标准的马达3，多个返回盒4和多个传动轴5，所述返回盒和传动轴可以包括角移位系统例如万向节。所述返回盒4和传动轴5的功能是将由马达3发出的驱动运动传递到四个锁定机构握持系统6上，这些握持系统定位于大致矩形的支承盒2的四个角部处，并且它们的功能是致动电池的锁定和解锁机构。这些握持系统6具有柱形形式，该柱在支承盒2的上表面上向上延伸，以使其顶端11能与电池的锁件连接。最后，该装置包括用于向马达供能的电气连接，以及用于握持该工具箱的接口，以便允许通过工具箱操纵装置将该工具箱正确地抵靠机动车辆定位并且能对该机动车辆的电池进行锁定和解锁，如下面将解释的。图3示出工具箱的更大比例的透视图，以便能更好地识别该工具箱的两个马达3、返回盒4、传动轴5和机构握持系统6。图4示出根据本发明的工具箱的一种变型实施方案，其中在该工具箱的外部安放有三个马达3’。该工具箱则装配有允许由这些外部马达3’发出的运动被传递至握持系统6的接口。该接口包括连接盒7、通向内部返回盒9的传动轴8。当然，本发明不限于上述实施方案。具体地说，工具箱I可以包括不同数目的马达3，优选三至六个马达。总之，马达的数目与待执行的运动的数目直接相关，所述运动是为了锁定和解锁电池。实际上，一个马达将使之有可能执行一种运动，该运动选自例如平移运动或转动运动。因此，如果锁定要求两种类型的运动，则有必要提供两个马达，如果要求三种类型的运动，则需要三个马达，如此等等。因此，该解决方案具有的优点是相对地独立于待致动的锁件的数目。实际上，从上文可以看出，马达的数目对应于待执行的运动的数目，并且带有同一个数目的马达的工具箱适合于对涉及不同数目锁件的多种电池锁定机构进行致动。然而，如果必须增加工具箱上可供使用的动力，则可以增加马达的数目而非使用功率更高的马达，例如为每个待执行的运动提供两个补充马达。因此，所示出的工具箱很好地适用于致动4到8个锁件。同样地，返回盒和传动轴的数目可以变化，并且取决于马达的数目以及致动器的数目。此外，握持系统的数目也将与为紧固机动车辆的电池而提供的锁件的数目一致。最后，该工具箱的具体结构就马达、传动机构和握持系统的数目而言在事实上取决于将电池锁定在机动车辆上所使用的锁定机构。因此，本解决方案具备以下优点-它适合于进行标准化，因为它通过使用适用于执行大量不同运动的简单的标准件而具有高度的灵活性，并且因为它的低成本；-它适合于在电池更换服务站实施，因为它代表着一种带标准接口和优化尺寸的系统；-它适合于构建通用的电池更换服务站网络，这种网络可以与所服务的车辆类型相适配。图5示出根据本发明的实施方案的工具箱与电池10的连接。可以看到，四个握持系统6在它们的上部部分11与布置在电池的锁件处的对应装置相连。这些握持系统6的致动使得可对电池10的锁件起作用，以进行锁定或解锁。图6示意性地示出根据本发明实施方案的工具箱I在固定于机动车辆20下的电池10的解锁系统中的使用。如以上所解释的，该工具箱I包括在其上部部分伸出并且能作用在电池10的锁件上的握持系统6。在交换站处布置有用于移动和提升该工具箱I的移动和提升系统13。根据一种变型实施方案，可提供这样的提升系统，该提升系统不具有移动功能而仅局限于提升功能。该移动功能则可通过不同的移动系统来获得，该移动系统或者能移动待安装的电池，或者能移动待安装电池的车辆。在图6所示的实施方案中，提升系统13用于将工具箱传送到机动车辆下方的正确位置处以便面对电池，然后沿垂直方向移动该工具箱以使之与电池接触或脱离接触。可选地，可以在工具箱上添加车辆支承杆12，以改进整体定位的稳定性和精确度。该实施方案中的工具箱通过滚轮型装置移动，该滚轮型装置借助于传送轨道运行。作为替代方案，可以使用自动装置来移动工具箱，该工具箱于是包括一连接接口，该连接接口例如为用于握持的操作杆的形式。作为替代方案，提升系统13还在其上表面包括一板,该板的中央设有机动化的铰接头以作为与工具箱装置I的接口，该工具箱则在其支承盒2的中央具有与该铰接头接合的互补的空腔。如有必要，提升系统13的板上以及支承盒2的下表面上的其它机械连接元件可以允许工具箱装置I在提升系统13上更精密地定位。在该替代方案中，一旦工具箱装置I已经被提升系统13升高到合适的高度，该提升系统13的机动化的铰接头就允许该工具箱I在车辆的电池10下方水平地自动定位。更确切地说，这种水平定位包括使工具箱装 置I的支承盒2的平表面进入与电池10的下表面平行的平面中。图7示出从机动车辆20上解锁电池10的方法的初始阶段。移动和提升系统13已经将工具箱I安放于该机动车辆20的电池10下方。图8示出下一阶段，在该阶段中提升系统13已经将工具箱I向上移动到直至该工具箱与电池10相连接，以使该工具箱的致动器能利用前面说明的操作进行解锁。图9因此示出从机动车辆上解锁的电池10，该电池被该工具箱I从机动车辆上送走，在此它执行其致动锁定和解锁机构的第一功能之外的第二功能，即保持并运送电池。最后，图10示出用充满电的新电池更换空电池。为此，移动和提升系统13使携带着已放电的电池10的工具箱I水平地移开，例如通过沿轨道移动使之移开，同时另一个提升系统13’将携带着充满电的电池10’的另一个工具箱I’送入机动车辆的下方，以使该电池能被安放并锁定到该机动车 辆20下方所提供的空间内。解锁的方法以类似的方式但以相反的步骤进行。
权利要求
1.ー种工具箱装置(1)，用于致动为机动车辆的驱动马达供能的电池的锁定和/或解锁，其特征在于，该工具箱装置包括支承盒(2)和传动系统，该传动系统包括与电池的锁定/解锁机构的至少ー个握持系统(6)相连接的至少ー个返回盒(4)和至少ー个传动轴(5)。
2.如权利要求I所述的工具箱装置(I)，其特征在于，该工具箱装置包括至少ー个马达(3)以及ー个用于该马达的电连接的接ロ。
3.如权利要求I所述的工具箱装置(1)，其特征在于，该工具箱装置包括用干与外部马达(3’)相连接的至少ー个接ロ，以使运动能从该外部马达传递到至少ー个握持系统(6)上。
4.如权利要求3所述的工具箱装置(I)，其特征在于，所述用于与外部马达(3’)相连接的接ロ包括连接盒(7)以及内部返回盒(9)。
5.如前述权利要求之一所述的工具箱装置(I)，其特征在干，该工具箱装置包括用于该工具箱装置的操作的接ロ。
6.如前述权利要求之一所述的工具箱装置(I)，其特征在于，该工具箱装置包括两个马达(3)。
7.如权利要求2所述的工具箱装置(I)，其特征在干，该工具箱装置包括设置在大致矩形的支承盒(2)的角部处的四个握持系统(6)，所述至少一个马达(3)位于该支承盒(2)的中央区域内。
8.如前述权利要求之一所述的工具箱装置(1)，其特征在于，所述支承盒(2)包括空腔，该空腔g在接合进所述工具箱装置(I)的提升系统(13)的铰接头中。
9.一种用于更换机动车辆的电池的系统，其特征在于，它包括如前述权利要求之一所述的工具箱装置(I)以及用于提升该工具箱装置(I)的提升装置(13)，以使该工具箱装置能垂直地移动。
10.如权利要求9所述的用于更换机动车辆的电池的系统，其特征在于，该提升装置(13)还包括移动系统，该移动系统包括处于轨道上的水平移动装置，以将该工具箱装置(I)带到机动车辆(20)的电池(10)下方，所述提升装置包括工具箱装置(I)的垂直移动装置，以使该工具箱装置与电池(10 )相接触从而将该电池解锁。
11.如权利要求10所述的用于更换机动车辆的电池的系统，其特征在于，该提升装置(13)是自动装置，并且该工具箱装置(I)包括用于通过该自动装置操作该工具箱装置的手柄。
12.如权利要求9至11之一所述的用于更换机动车辆的电池的系统，其特征在于，该系统包括与该工具箱装置(I)相关联的车辆支承杆(12)，以便改进针对该机动车辆进行安放的稳定性和精确度，从而对该机动车辆的电池进行锁定和解锁。
13.如权利要求9至12之一所述的更换系统，其特征在于，所述提升系统(13)包括铰接头，该铰接头g在相对于所述电池(10 )定位所述工具箱装置(I)。
14.一种用于更换为机动车辆的驱动马达供能的电池的站，其特征在于，它包括如权利要求9至13之一所述的用于更换机动车辆的电池的系统。
15.一种用于更换机动车辆的电池的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 -在机动车辆的电池(10)下方安放如权利要求I至7之一所述的工具箱装置(I)； -垂直地提升该工具箱装置直至它与电池相连接；-致动该工具箱装置以将电池从机动车辆上解锁； -将支承有已解锁的电池的工具箱装置降下； -移除已解锁的电池(10)。
16.如权利要求15所述的用于更换电池的方法，其特征在于，致动工具箱装置(I)的步骤之前是转动所述工具箱装置(I)的步骤，从而将所述支承盒(2)安放在与电池的下部面平行的平面中。
17.如权利要求15或16所述的用于更换机动车辆的电池的方法，其特征在于，该方法包括以下补充步骤 -将支承有电池(10’)的工具箱装置安放在机动车辆下方； -垂直地提升该工具箱装置，直至该电池被安放到设置在该机动车辆上的电池容纳部内； -致动该工具箱装置以将该电池锁定到该机动车辆上； -移除该工具箱装置。
全文摘要
用于锁定和/或解锁给驱动机动车辆的马达供能的电池的工具箱装置(1)，其特征在于，该工具箱装置包括支承壳体(2)和传动系统，该传动系统包括至少一个齿轮箱(4)和至少一个传动轴(5)，它们连接到至少一个用于与电池锁定/解锁机构相接合的系统(6)上。
文档编号B60S5/06GK102712243SQ201080061167
公开日2012年10月3日 申请日期2010年10月18日 优先权日2009年11月12日
发明者G·穆拉托 申请人:雷诺股份公司