专利名称：用于对机动车辆的驱动动力装置的动力供应容器进行更换的方法和系统的制作方法
用于对机动车辆的驱动动力装置的动力供应容器进行更换的方法和系统本发明涉及一种用于对机动车辆的驱动动力装置的动力供应容器进行安装和/或拆卸的方法和装置。本发明还涉及一种用于实施这一方法的动力容器的交换站点。某些机动车辆，如电动车辆或混合动力车辆，包括一个用于驱动动力装置的动力供应容器，如一个用于对电力动力装置提供动力的电池。在说明书的其余部分，术语“电池”将用来广泛地指代对车辆的驱动动力装置提供电力的任何容器。重要的是当这样的一个电池的功率水平变低时将该电池更换为一个新的充满电的电池。这可以在类似于有可能对机动车辆的燃料箱进行加油的服务站的一个站点中进行。文件US5612606中披露了一种用于对电动车辆的驱动动力装置供应电力的电池交换站以及一种用于实施这种交换的方法。在所披露的交换站，驾驶者把车辆大致定位在一个轨道上抵靠在相对于该站点的设备的一个纵向支座上。然后，在或多或少自动化阶段中，用于对该电池进行定位并且用于将新的电池装配到该车辆中的移动装置是借助多个传感器来相对于该车辆定位的。这样一个站点的运行所需要的传感器和电子装置的数量使之不可靠且意味着该站点的运行不牢固而且与很多类型的、具有不同几何形状的车辆不兼容。因此，本发明的目的是提供一种用于补救上述缺点的安装和/或拆卸电池的解决方案并改善现有技术中已知的方法。具体地说，本发明的主题在于提出一种简单的、可靠的、牢固的而且通用的、用于安装和/或拆卸机动车辆电池的解决方案。为此，本发明基于一种用于对机动车辆的驱动动力装置提供动力的电池进行拆卸和/或安装的方法，其特征在于该方法包括:通过包括至少一个固持板、一个致动器件以及一个支撑平台的一个通用交换装置进行提升以便将该固持板定位在该机动车辆下方的一个支承位置中从而校正纵倾并将该机动车辆定位在希望的高度的一个步骤；对该致动器件以及该支撑平台进行提升以便与一个用于锁定该机动车辆的电池以及用来对所述电池进行解锁和/或锁定的机构相协作的一个步骤；以及在该机动车辆将该机动车辆的空腔外部的支撑平台上的电池进行支撑和运输的一个步骤。提升该交换装置的步骤可以包括同时提升该固持板、致动器件以及支撑平台，所述元件是相关联的以便形成一个专用组件。提升该交换装置的步骤可以包括将该固持板定位在该机动车辆的围绕其电池的车身上的一个支承位置。对该致动器件以及该支撑平台进行提升以便与该电池协作的步骤可以包括使一个用于锁定该电池的机构经受压力以便该电池脱离接合，以及转动多个对该电池进行解锁和/或锁定的锁。在对该机动车辆外部的支撑平台上的电池进行支撑的步骤的过程中，当该电池被解锁和/或锁定时，该固持板能够将该机动车辆固持在希望的高度。该方法可以包括在该机动车辆上将该电池储存在该机动车辆的空腔外部的支撑平台上的步骤。本发明还涉及一种用于对机动车辆的驱动动力装置提供动力的电池进行交换的方法，其特征在于该方法包括如以上披露的用于拆卸电池的方法以及用于安装电池的方法。本发明还涉及一种用于对机动车辆的驱动动力装置提供动力的电池进行交换的装置，其特征在于该装置包括至少一个能够将该机动车辆定位在一个预定工作位置的固持板，一个能够对固定该电池的机构进行致动的致动器件以及一个能够对该电池进行支撑和运输的支撑平台。这个用于交换电池的装置可以包括用于由一个固持板、一个致动器件以及一个支撑平台所形成的组件竖直移位的一个支架以及用于这些电池水平移位的一个操纵元件。本发明还涉及一种用于对机动车辆的驱动动力装置提供动力的电池进行更换的站点，其特征在于该站点包括至少一个如以上披露的交换装置。用于更换电池的站点可以包括用于实施如以上披露的对机动车辆的驱动动力装置提供动力的电池进行拆卸和/或安装的方法的软件装置和硬件装置。本发明的所述主题、特征和优点将在以下通过参照附图以非限制性实例的方式给出的一个具体实施例的说明中进行详细地描述，在附图中:
图1示出了配备有一个用于提供动力的电池的机动车辆以便实施本发明。图2展示了由根据本发明对机动车辆的电池进行交换的解决方案构成的技术问题。图3示出了根据本发明的一个实施例的一个电池交换系统的一个实施例的示意性截面侧视图。图4对应于根据本发明的该实施例的电池交换系统的功能视图。图5a、图5b、图5c至图11a、图lib、图1lc对应地示出了在用于根据本发明的该实施例对该机动车辆上的一个电池进行拆卸或安装的方法的不同阶段中该机动车辆以及该交换装置的侧视图、正视图、放大的截面侧视图。根据本发明的想法是基于使用一种用于安装和/或拆卸的装置，该装置将被更简单地称作一个单一的、紧凑的交换装置，从而使之有可能结合对机动车辆电池进行拆卸和/或安装所需的所有功能。图1示出了配备有一个电池2的机动车辆1，该电池被可移除地固定在机动车辆的底盘3下方并且被连接到牵引类型的一个电力驱动装置4上。该电池到机动车辆的连接是基于一个机构(未不出)，该机构需要在竖直方向上施加压力来使该机构脱离接合以便能够致动一个锁使其围绕一个基本上竖直的轴线转动，并且最终解锁和释放该电池2，这是在基本竖直的方向上通过使该电池相对于该车辆向下移位而将其释放。该电池到车辆的固定是由同一机构根据相反的步骤来进行的。作为一个变体，可将电池2固定在该机动车辆上的不同空腔中，例如在后备箱区域中，和/或根据一个不同的机构。这些图中示出了车辆的通常轴线。该车辆的纵向轴线以X表示，该车辆的横向轴线以Y表示，而该车辆的竖直轴线以Z表示。图2展示了通过对机动车辆的电池进行交换的解决方案所解决的技术问题。电池2以一种锁定的方式、通过一个特定的机构5而固定到机动车辆I上。因而，该解决方案提供了一种用于拆卸电池的、适合于不同车辆的柔性系统。为实现此目的，该解决方案使用了一个单一的交换装置10，该交换装置以一种柔性的方式、通过不同的协作装置而作用于三个部件上:电池2、机构5和机动车辆I。图3展示了根据本发明的一个实施例的所述交换装置10。该交换装置包括，从底部到顶部:一个固持板11或支撑件，一个致动器件12和一个支撑平台13。所述交换装置10因而在对电池进行安装和/或拆卸的操作过程中至少暂时地组合彼此分离的但却相关联的三个主要部件从而形成一个单一单元、整体的组件。根据以下说明的操作，所述三个部件形成了实现用于安装和拆卸电池的方法的主要功能的交换装置的一个子组件。另外，如图3中可见，该交换装置10还包括一个独立于车辆和电池的是交换站的一个固定元件的支架15，多个致动器(未示出)，以及一个操纵系统17。图4示出了根据本发明的实施例的解决方案的功能性方法。交换装置10因此包括:具体是与机动车辆I的车身7相互作用的一个固持板11，具体是与用于固定该电池的机构5相互作用的一个致动器件12，以及具体是与电池2相互作用的一个支撑平台13。现在将参照图5i至图1li对电池交换装置10的操作进行详细地说明，在这些图中参考数字a对应于该机动车辆和该交换装置的侧视图，参考数字b对应于正视图而参考数字c对应于该电池区域中的放大的截面侧视图。因而，图5a、图5b和图5c不出了一个初始位置,在该初始位置中一个电池2被固定在机动车辆I车身的下方并且因为其功率水平太低而需要更换。交换装置10，更具体地说是支架15被定位在机动车辆的下方、竖直地在有待更换的电池2的下方。图6a至图6c示出了在竖直提升该支架15并因而提升该交换装置10、该交换装置的固持板11与机动车辆车身上的一个适合的点发生接触之后的一个第一阶段。由于车身7与交换装置10并不是完全平行的，这种接触在纵向方向X和横向方向Y上都是有间隔的且都不是对称的。因此，如图7a至图7c中所示,一个推力P通过这些致动器16而施加到该固持板11上并且被传送到车身7的一个适合的点上，该推力允许对之前的位置进行校正以便获得固持板11在该车身上的均匀接触并产生相对于交换装置10以及该车身的正确定位。这个阶段使之有可能实现对纵倾进行校正的一个第二功能。应该指出的是这些致动器16属于该交换装置10而并不依赖于车辆和电池的类型。随后，如由图8a至图8c所示，在固持板11上通过这些致动器向上施加的另一个推力P使之有可能使该机动车辆升高以便将该机动车辆带到一个已知为工作高度的预定高度。固持板11在车身7的多个适合的点上的这种支承因而使之有可能对车辆相对于地面以及在X、Y和Z三个方向上相对于电池交换装置10的定位进行微调。在提升该支架15、并因此提升该交换装置10的所有这些阶段中，该交换装置的三个主要元件，即固持板11、致动器件12以及支撑平台13保持组装的状态并形成了一个单一的单元、专用的通用组件。在该机动车辆的工作位置，支架15因而导致该致动器件12以及该支撑平台13升高到与电池2协作的位置中，如图9a至图9c中所示，以便启动拆卸电池的阶段。在这个整个阶段过程中，固持板11将机动车辆固持在其预定的工作位置。在这个位置，该致动器件12的这些致动器作用在固定该电池的机构上，以便从该机动车辆中释放该电池2并将该电池定位在支撑平台13上，该支撑平台起到用于该电池的支撑件的作用，如图1Oa至图1Oc中所示，其中该致动器件12和支撑平台13在支架15上处于一个较低位置，从而导致该电池2从其在车辆I上所提供的位置6中被释放。相比之下，固持板11被固持在其上部位置以便借助这些致动器16将该机动车辆保持在其高的工作位置中。机动车辆I因此保持在其工作位置，准备接纳对一个新的、充好电的电池2’的固定，这个新的电池借助由一个致动器件12’和支撑平台13’形成的另一个组件且通过该通用交换装置10的一个操纵系统17而被带到位。在图1la至图1lc中示出了用于拆卸的方法的这个最终位置。可以容易地将这个放空的电池2储存在由支撑平台13形成的电池支撑件上。随后，用于安装这个新的、充好电的电池2’的方法并未展示但包括以上描述的用于拆卸的可逆程序的多个相反步骤。这种安装方法因此将图11至图5中示出的这些步骤
链接在一起。应该注意的是用于拆卸该电池的方法还可以使用一个器件来感应该机动车辆沿该车辆的横向轴线Y的位置，例如通过两个感应装置抵靠该车辆的侧面上，例如抵靠该车辆的后轮系的车轮的两个侧面上。因此，由该感应器件提供的数据有助于在一个先前的步骤中该电池交换装置相对于该车辆的正确定位，未示出。因此清楚的是，根据本发明的通用电池交换装置10联合了至少三个补充部件11、
12、13，这三个部件实现了实施如图4中所描述的用于安装和/或拆卸电池的方法的补充功倉泛。当拆卸该电池时，支撑平台13用于在该电池和电池支撑件的下方对该组件进行准确地定位。致动器件12实现了在机动车辆上对电池进行锁定和/或解锁的主要操纵功能。为实现此功能，所述器件有利地包括一个标准接口并且包括一定数量的标准化和模块化的部件以便获得适合用于所有类型电池以及所有机动车辆的一个器件。这样一个致动器件12还可由其英语术语“工具箱”已知。根据该主要实施例，在通过这些锁的一个第二旋转运动而能够获得对该电池进行锁定或解锁之前，将电池固定到机动车辆上首先需要一个竖直平移运动来实现该电池的脱尚接合。自然的是，该致动器件12可以是任何形式的，以便作用在以任何动力学安排、或通过不同装置(例如使用机器人)对该电池进行固定的机构上。固持板11因而实现了校正纵倾以及在任何操作中将机动车辆支撑在一个预定高度和位置的功能。为实现此功能，该固持板包括在该车辆的车身7上的、围绕该电池分布(图7a至图7c)的至少三个支承点14。所述点被选择为使得不管车辆的负荷状态，该车辆的重心是在最可能接近这些支承点所形成的多边形的中心的点处。该车身的相对于支撑件11的这些点14的适合点必须具有刚度和几何学特征从而允许定位操作。固持板11具有相对于该交换装置10的这些致动器16不变的一个接口。最终，该交换装置10的操纵系统17实现了传输功能以便在该机动车辆的下方水平地运输具有这三个主要部件11、12、13的组件。支架15然后实现了竖直提升的第二功能，以便将所述组件定位成与该机动车辆及其电池进行协作。本发明还涉及一种电池交换站，这种交换站可以是常规服务站的形式，装备有一个或多个电池交换装置。
自然的是，除上述的硬件装置外，本发明的交换装置包括软件装置，该软件装置允许这些硬件装置有序地作用以便通过自动化的、受控的以及可靠的方式来实施所描述的用于安装和/或拆卸的方法。具体地说，软件装置可以包括位于该电池交换站的中央服务器上的计算机程序。这种解决方案已经在对汽车电池进行更换的背景中进行了描述，但该解决方案也可以实施用于对位于任何车辆(如汽车、卡车、列车等)的下部部分的任何部件进行任何安装或拆卸。最后，该解决方案容易地实现了所希望的目标并具有以下优点:-该解决方案基于一个通用交换装置，该通用交换装置形成了允许简单且经济控制的一个单一的块或专用组件，从而允许紧凑的储存以及容易而且优化的置换；-所述组件包括允许普遍适应性的多个元件。因此，相同的组件允许用于任何车辆，这允许电池交换站具有经济的大量生产和简单的管理；-任何个体可以在整个电池交换程序中进入和/或离开该车辆，这使之极端方便用户。
权利要求
1.一种用于对机动车辆(I)的驱动动力装置提供动力的电池(2)进行拆卸和/或安装的方法，其特征在于该方法包括:通过包括至少一个固持板(11)、一个致动器件(12)以及一个支撑平台(13 )的一个通用交换装置(10 )进行提升以便将该固持板(11)定位在该机动车辆下方的一个支承位置中从而校正纵倾并将该机动车辆定位在一个希望的高度的一个步骤；对该致动器件(12)和该支撑平台(13)进行提升以便与一个用于锁定该机动车辆的电池(2)以及用来解锁和/或锁定所述电池的一个机构(5)协作的一个步骤；以及在该机动车辆上对该机动车辆的空腔(6)外部的该支撑平台(13)上的电池(2)进行支撑和运输的一个步骤。
2.如权利要求1所述的用于对机动车辆(I)的驱动动力装置提供动力的电池(2)进行拆卸和/或安装的方法，其特征在于对该交换装置(10)进行提升的该步骤包括同时提升该固持板(11)、该致动器件(12)以及该支撑平台(13)，所述元件是相关联的以便形成一个专用组件。
3.如以上权利要求之一所述的用于对机动车辆(I)的驱动动力装置提供动力的电池(2)进行拆卸和/或安装的方法，其特征在于对该交换装置(10)进行提升的该步骤包括将该固持板(11)定位在该机动车辆的围绕其电池(2)的车身(7)上的一个支承位置中。
4.如以上权利要求之一所述的用于对机动车辆(I)的驱动动力装置提供动力的电池(2)进行拆卸和/或安装的方法，其特征在于对该致动器件(12)以及该支撑平台(13)进行提升以便与该电池(2)协作的该步骤包括使一个用于锁定该电池(2)的机构经受压力以便与该电池脱离接合，以及转动多个对该电池进行解锁和/或锁定的锁。
5.如以上权利要求之一所述的用于对机动车辆(I)的驱动动力装置提供动力的电池(2)进行拆卸和/或安装的方法，其特征在于在对该机动车辆外部的该支撑平台(13)上的电池(2 )进行支撑的步骤的过程中，当该电池被解锁和/或锁定时，该固持板(11)将该机动车辆(I)固持在该希望的高度。
6.如以上权利要求之一所述的`用于对机动车辆(I)的驱动动力装置提供动力的电池(2)进行拆卸和/或安装的方法，其特征在于该方法包括在该机动车辆上将该电池(2)储存在该机动车辆的空腔外部的该支撑平台(13)上的一个步骤。
7.一种用于对机动车辆(I)的驱动动力装置提供动力的电池(2)进行交换的方法，其特征在于该方法包括如以上权利要求之一所述的用于拆卸电池的方法以及用于安装电池(2)的方法。
8.用于对机动车辆(I)的驱动动力装置提供动力的电池(2)进行交换的装置，其特征在于该装置包括能够将该机动车辆定位在一个预定工作位置中的至少一个固持板(11)，能够对用于固定该电池(2 )的机构进行致动的一个致动器件(12)以及能够对该电池(2 )进行支撑和运输的一个支撑平台(13)。
9.如前项权利要求所述的用于对机动车辆(I)的驱动动力装置提供动力的电池(2)进行交换的装置，其特征在于该装置包括用于由一个固持板(11)、一个致动器件(12)以及一个支撑平台(13)所形成的组件的竖直移位的一个支架(15)以及用于这些电池的水平移位的一个操纵元件(17 )。
10.一种用于对机动车辆(I)的驱动动力装置提供动力的电池(2 )进行更换的站点，其特征在于该站点包括至少一个如权利要求8或9所述的交换装置。
11.如前项权利要求所述的对机动车辆(I)的驱动动力装置提供动力的电池(2)进行更换的站点，其特征在于该站点包括用于实施如权利要求1至6之一所述的对机动车辆(I)的驱动动力装置提供动力的电池(2)进行拆`卸和/或安装的方法的软件装置和硬件装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于对机动车辆(1)的驱动动力装置提供动力的电池(2)进行拆卸和/或安装的方法，其特征在于该方法包括借助包括至少一个固持板(11)、一个致动器件(12)以及一个支撑平台(13)的一个通用交换装置(10)进行提升以便将该固持板(11)定位在该机动车辆下方的一个支承位置从而实现姿态的校正并且实现将该机动车辆定位在一个希望高度的一个步骤；对该致动器件(12)和支撑平台(13)进行提升以便与用于锁定该机动车辆的电池(2)的一个机构(5)相接合并且对解锁和/或锁定所述电池的一个步骤；以及在该机动车辆上对该机动车辆的空腔(6)外部的支撑平台(13)上的电池(2)进行支撑和运输的一个步骤。
文档编号B60S5/06GK103201144SQ201180053386
公开日2013年7月10日 申请日期2011年8月5日 优先权日2010年9月7日
发明者B·埃斯康德, A·马蒂 申请人:雷诺股份公司