用于自动更换电动车辆电池的系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于自动更换电动车辆的电池的系统，电池安装在车辆的上部的一侧，该系统包括：具有预定区域的水平框架，形成于高于电动车辆的位置处；多个电池座，以预定间隔形成于水平框架的底面上；一对固定导轨，分别设置并安装在水平框架的前侧和后侧或左侧和右侧；可变导轨，适于沿着固定导轨沿x轴或y轴水平运动；可移动轨，适于沿着可变导轨沿y轴或x轴水平运动并竖直上升/下降；以及抓取装置，安装在可移动轨的下端并适于拾取电动车辆的电池或位于电池座上的电池并使这两个电池彼此交换。安装在电动车辆的电池安装凹部的接近放完电的电池例如在短时间内轻易地通过储存于安装在公共汽车停靠站的装载器上的充满电的电池之一更换，从而大幅提高了效率。
【专利说明】用于自动更换电动车辆电池的系统【技术领域】[0001]本发明涉及用于自动更换电动车辆电池的系统，尤其涉及适于识别电动车辆的进 入并自动地用充满电的电池更换接近放完电的电池的系统。【背景技术】[0002]一般而言，车辆通常使用石油(例如汽油、轻油)和气体燃料(例如LPG、LNG)作为 其燃料，这些燃料的矿藏是有限的，并且价格呈上涨趋势，还造成环境污染。因此，对替代燃 料的需求日益增长。[0003]最近，电池在相当大程度上已经被商业化为车辆的替代燃料，但是电池需要较长 时间的充电，这降低了效率且使其难以广泛使用。
【发明内容】
[0004]技术问题[0005]因此，在考虑上述问题的情况下做出了本发明，本发明的一方面是提供一种系统， 该系统自动更换电动车辆电池，从而不再需要对电动车辆电池长时间充电，而是在很短时 间内用充满电的电池方便且自动地更换接近放完电的电池。[0006]本发明的另一个方面是提供一种系统，该系统自动更换电动车辆电池，从而在公 共汽车的情况下，在短时间内在更换站(例如，特定公共汽车停靠站)用充满电的电池方便 地更换接近放完电的电池，从而使效率最大化。[0007]技术方案[0008]根据本发明的一个方面，提供了一种用于自动更换电动车辆的电池的系统，电池 安装在车辆的上部的一侧，该系统包括:具有预定区域的水平框架，形成于高于电动车辆的 位置处；多个电池座，以预定间隔形成于水平框架的底面上；一对固定导轨，分别设置并安 装在水平框架的前侧和后侧或左侧和右侧；可变导轨，适于沿着固定导轨沿X轴或y轴水平 运动；可移动轨，适于沿着可变导轨沿y轴或X轴水平运动并竖直上升/下降；以及抓取装 置，安装在可移动轨的下端并适于拾取电动车辆的电池或位于电池座上的电池并使这两个 电池彼此交换。[0009]优选地，当存在η个电池座时，电池座上至少设置有(η-1)个放完电的电池或充满 电的电池。[0010]根据本发明的另一个实施方式，提供了一种用于自动更换电动车辆的电池的系 统，电池安装在车辆的上部的一侧，该系统包括:装载器，形成于高于电动车辆的位置处，装 载器具有多层和多列的装载空间单元；电池座，设置在装载器的各装载空间单元上并适于 水平运动至不同列的装载空间单元；一对固定导轨，相对于装载器的上部和电动车辆的上 部分别设置并安装在前侧和后侧或左侧和右侧；可变导轨，适于沿着固定导轨沿X轴或y轴 水平运动；可移动轨，适于沿着可变导轨沿y轴或X轴水平运动并竖直上升/下降；以及抓 取装置，安装在可移动轨的下端并适于拾取电动车辆的电池或转移至装载器的上部的电池并使这两个电池彼此交换。[0011]优选地,装载器具有多层和三列的装载空间单元，中列的装载空间单元具有向上/ 向下的开口，使得升起/降下杆向上上升/向下下降穿过开口，并且装载有充满电的电池的 电池座被设置在位于中列的装载空间单元的两侧的左列和右列的装载空间单元上，并适于 水平滑动。[0012]优选地，电池座上形成有通孔，使得升起/降下杆能够通过该通孔。[0013]优选地，左列或右列的装载空间单元中的最低装载空间单元附近形成有接收空间 单元，使得装载有充满电的电池或放完电的电池的电池座被接纳在装载器的装载空间单元 中。[0014]优选地，该系统还包括:停止监视传感器单元，适于感测电动车辆是否停放于停止 线处；图像感测装置，适于当电动车辆停放时感测电池安装凹处是否位于可移动轨的运动 区域中并感测电池安装凹部距离可移动轨的绝对位置的范围；控制单元，适于基于来自图 像感测装置的感测信号施加操作信号以驱动可变导轨和可移动轨，使得可移动轨的抓取装 置与电池安装凹部定位于同一竖直线上。[0015]优选地，图像感测装置包括:(XD相机，适于拍摄图像以确定当电动车辆停放时电 池安装凹部是否位于可移动轨的运动区域中；图像信息处理单元，适于接收来自CCD相机 的图像信号并对图像信号进行处理；存储器单元，适于储存用于可移动轨的位置修正的参 考值；以及计算单元，适于基于存储器单元中所储存的参考值和由图像信息处理单元所检 测的电动车辆的停放位置计算位置修正值，以及控制单元适于基于计算单元所计算的位置 修正值向驱动装置施加操作信号，以将可变导轨和可移动轨的位置从绝对位置驱动至修正 位置。[0016]优选地，对角地放置至少两个CXD相机以使在图像识别装置的图像识别期间出现的误差最小化。[0017]优选地，向各电池座供电以对放完电的电池进行充电。[0018]优选地，控制单元通过电路与相应电池座连接并适于确定电池是否存在，确定位 于电池座上的相应电池是否充满，并控制可移动轨和可动导轨的驱动装置，从而将从电动 车辆上拾取的放完电的电池转移至空的电池座并且将充满电的电池单独转移至电动车辆。[0019]有益效果[0020]根据本发明的用于更换电动车辆的电池的系统的优点在于，安装在电动车辆的电 池安装凹部的接近放完电的电池例如在短时间内轻易地通过储存于安装在公共汽车停靠 站的装载器上的充满电的电池之一更换，从而大幅提高了效率。【专利附图】
【附图说明】[0021]图1是示出根据本发明的用于自动更换电动车辆电池的系统所进行的电动车辆 的电池更换的立体图；[0022]图2是图1的侧视图；[0023]图3是根据本发明的第一个实施方式的图1的正视图；[0024]图4示出根据本发明的第一个实施方式的用于自动更换电池的系统的内部结构 和操作关系；[0025]图5是对图4所示的用于自动更换电池的系统单独放大的立体图；
[0026]图6是图5的部分放大的立体图；
[0027]图7是根据本发明的第二个实施方式的图1的正视图；
[0028]图8示出根据本发明的第二个实施方式的用于自动更换电池的系统的内部结构和操作关系；
[0029]图9是对图8所示的装载器单独放大的立体图；
[0030]图10是图9的部分放大的立体图；以及
[0031]图11是示出根据本发明的用于自动更换电池的系统的控制关系的框图。
【具体实施方式】
[0032]文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。为了便于描述，假设根据本发明的实施方式的电动车辆是公共汽车。此外，接近放完电的电池将简称为放完电的电池，并且已经完成充电的电池将简称为充满电的电池。
[0033]图1是示出根据本发明的用于自动更换电动车辆电池的系统所进行的电动车辆的电池更换的立体图；图2是图1的侧视图。
[0034]如图1和图2所示，公共汽车2具有可拆卸地安装于其顶架后侧的电池。具体地，电池安装凹部10形成于公共汽车2的顶架后侧上以安装电池并且适于由打开/关闭门12来打开和关闭，打开/关闭门12适于向前/向后滑动。
[0035]在公共汽车停靠站(或特定电池更换站)处安装有升起/降下框架100，升起/降下框架100具有呈近似L形结构的水平框架120和竖直框架110。
[0036]升起/降下框架100的竖直框架110充当从底面延伸的支撑，并且水平框架120充当在乘客在公共汽车停靠站上下车时保护乘客免受雨雪等影响的顶棚。具体地，多个充满电的电池被安装于水平框架120上，使得在需要时能够用充满电的电池更换公共汽车上的接近放完电的电池。
[0037]图3是根据本发明的第一个实施方式的图1的正视图；图4示出根据本发明的第一个实施方式的用于自动更换电池的系统的内部结构和操作关系；图5是对图4所示的用于自动更换电池的系统单独放大的立体图；图6是图5的部分放大的立体图。
[0038]参照图3-6，根据本发明的第一个实施方式，在水平框架120的底面的整个区域上安装有多个电池座250，并且充满或放完电的电池B分别可拆卸地就位于这些电池座250上。
[0039]假设存在η个电池座250，优选并非所有η个电池座250上都安装有电池，但其上至少安装有(η-1)个电池。
[0040]例如，当升起/降下框架100的水平框架120上形成有6行4列电池座250(总共24个)时，如图4和5所示，优选地，作为分别在24个电池座250上安装24个电池的替代，至少安装24-1个(即23个)或更少电池。
[0041]这是因为，如果每个电池座250上都安装有电池，就没有空间来安装在公共汽车2进入时从公共汽车2取下的放完电的电池，从而降低了电池更换过程的效率。
[0042]同时，充满电的电池通过单独的装载车辆转移，并安装在水平框架120的相应电池座250上。当所有充满电的电池都被放完电的电池更换时，再次使用单独的装载车辆用充满电的电池更换放完电的电池。
[0043]作为用充满电的电池更换放完电的电池的替代，可向电池座250供电以对安装于电池座250上的放完电的电池进行充电。
[0044]水平框架120具有分别安装于其前上部和后上部且水平平行的一对固定导轨210、以及被安装以沿着固定导轨210在横向方向上水平移动的可变导轨220。
[0045]可移动轨230在纵向方向上安装于可变导轨220上并且适于相对于可变导轨220上升/下降并沿着可变导轨220在纵向方向上水平移动。抓取装置240安装于可移动轨230的下端以抓取电池B。
[0046]图中的参考标号200整体地表示构成电池更换系统的固定导轨210、可变导轨220、可移动轨230、以及抓取装置240。
[0047]本领域技术人员可以理解，虽然在本发明的第一个实施方式中假设一对固定导轨210分别安装在水平框架120的前上部和后上部且水平平行，并且可变导轨220相对于固定导轨210在纵向方向上安装，但是也能够将一对固定导轨210平行地分别安装在水平框架120的左上部和右上部，并且相对于固定导轨210在横向方向上安装可变导轨220。
[0048]根据本发明的第一个实施方式的用于自动更换电动车辆电池的系统200，即上面安装有多个电池座250的水平框架120、固定导轨210、可变导轨220、以及可移动轨230固定在特定位置。然而，公共汽车2进入公共汽车停靠站的位置是可变的，故不可能实现精确的位置控制。这意味着根据预设的绝对位置总是难以将可移动轨230的抓取装置240与就位于公共汽车的安装凹部上的电池定位于同一竖直线上。
[0049]更具体地，可使公共汽车2沿着引导停止线停放在预设位置并定位在用于电池更换的区域中，但不能使公共汽车停放在精确设定的位置(设置有可移动轨230的抓取装置240的位置)。因此，对于可移动轨230来说，自动找寻安装在公共汽车2的电池安装凹部10上的电池的位置并在同一竖直线上对齐是至关重要的。
[0050]因此，本发明的第一个实施方式采用图像识别装置(如图11所示)来检测可移动轨230的抓取装置240与安装于公共汽车的电池安装凹部10上的电池之间的位置差并将位置修正数据发送至控制单元，从而通过检测在同一条线上的精确位置，将可移动轨230的抓取装置240定位于与公共汽车的电池位于同一竖直线上。
[0051]因此，系统包括停止感测传感器单元以及图像感测单元，停止感测传感器单元适于感测公共汽车是否已经停放在停止线处，图像传感单元适于感测安装于所停放的公共汽车的电池安装凹部10上的电池是否位于可移动轨230的移动区域中并感测安装于电池安装凹部10上的电池距离可移动轨230的绝对位置的范围。
[0052]系统还包括控制单元，控制单元适于向驱动装置施加操作信号，驱动装置适于响应于来自于图像感测单元的感测信号而驱动可变导轨220和可移动轨230，以将可移动轨230的抓取装置240定位于与电池安装凹处10位于同一竖直线上。
[0053]控制单元通过电路与相应电池座250连接以确定其上是否存在电池并确定位于电池座250上的电池是否是充满的。
[0054]控制单元还适于控制可变导轨220和可移动轨230的驱动装置，以将从电动车辆(公共汽车)上拾取的放完电的电池转移至空的电池座250并且将仅充满电的电池转移至电动公共汽车。[0055]图像感测单元包括:CCD相机，适于获取图片以确定所停放的公共汽车的电池安装凹部10是否位于可移动轨230的移动区域中；图像信息处理单元，适于接收来自CCD相机的图像信号并对该信号进行处理；存储器单元，适于储存用于位置修正的参考值；以及计算单元，适于基于储存于存储器单元中的参考值和由图像信息处理单元所检测到的所停放的公共汽车的位置来计算位置修正值。基于由计算单元所计算的位置修正值，控制单元向驱动装置施加操作信号以将可变导轨220和可移动轨230的位置从绝对位置驱动到修正位置。
[0056]应注意，为了使在图像识别装置识别图像时出现的误差最小化，优选对角地设置至少两个CCD相机，从而对从各CCD相机获取的数据进行比较以计算位置数据，并且存储器单元中储存有预设绝对位置。
[0057]现在将描述与根据本发明的第一个实施方式的具有上述结构的用于自动更换电动车辆电池的系统有关的操作关系。
[0058]在充满电的电池或充满和放完电的电池安装在水平框架120的电池座250上的情况下，当公共汽车2进入公共汽车停靠站并输入用于电池更换的信号时，用充满电的电池更换放完电的电池的过程开始。
[0059]更具体地，公共汽车2进入公共汽车停靠站并沿着停止线停放。公共汽车随后输入电池更换信号并打开电池安装凹部10的打开/关闭盖12。图像识别装置和控制单元工作以修正可移动轨230的位置。安装在可移动轨230下端的抓取装置240移动以与安装于公共汽车的电池安装凹部10上的电池定位于同一竖直线上。该过程将在下面详细描述。
[0060]公共汽车2进入公共汽车停靠站，沿着停止线停放，并打开电池安装凹部10的打开/关闭盖12。随后，安装于电池安装凹部10上的电池定位于可移动轨230的抓取装置240附近的相同竖直线上。图像识别装置将相应的图像发送至控制单元以修正可移动轨230的位置。
[0061]也就是说，CXD相机拍摄未位于同一竖直线上的电池安装凹部10和可移动轨230的抓取装置240的图像，并将图像发送至图像信息处理单元。计算单元计算所拍摄位置和可移动轨230的抓取装置240当前所处的绝对位置的坐标值，并将它们发送至控制单元。控制单元基于所发送的坐标值施加操作信号，使得通过驱动装置使可变导轨220和可移动轨230移动至修正位置。因此，安装于公共汽车的电池安装凹部10的电池和可移动轨230的抓取装置240被修正为定位于同一竖直线上。
[0062]也就是说，当控制单元向驱动装置施加驱动信号时，可变导轨220沿着一对固定导轨210沿X轴或J轴移动，并且可移动轨230沿着可变导轨220沿y轴或x轴移动。因此，安装在可移动轨230下端的抓取装置240被定位为与公共汽车的电池安装凹部10保持一致(即，进行位置修正)。
[0063]如上所述，在可变导轨220和可移动轨230移动以使可动导轨230的抓取装置240被定位为与安装于公共汽车的电池安装凹部10上的电池在同一竖直线上之后，可移动轨230的抓取装置240下降，抓取电池，并上升。抓取装置240在控制单元的控制下移动至水平框架120的电池座250中的空电池座250，并使放完电的电池就位于空电池座250上。抓取装置240在控制单元的控制下抓取充满电的电池，以与上述相同的方式，移动至公共汽车的电池安装凹部10，并在上面安装电池。公共汽车2的电池通过这种方式自动更换。[0064]图7是根据本发明的第二个实施方式的图1的正视图；图8示出根据本发明的第二个实施方式的用于自动更换电池的系统的内部结构和操作关系；图9是对图8所示的装载器单独放大的立体图；图10是图59的部分放大的立体图。
[0065]参照图7-10，根据本发明的第二个实施方式的用于自动更换电池的系统同样地适用于图1和2所示的上述公共汽车停靠站(或特定电池更换站)。也就是说，具有以大致L形结构布置的水平框架120和竖直框架110的升起/降下框架100安装在这种公共汽车停
靠站处。
[0066]根据本发明的第二个实施方式，竖直框架110具有装载器300，装载器300形成在纵向方向上并设置有具有多个层和多个列的装载空间单元310和320。装载器300的装载空间单元310和320中的每一个均具有安装于其上的电池座250并适于水平地滑动至相同层的不同装载空间单元。
[0067]装载空间单元310和320的层的数量不具体限制，但列的数量优选为3个。这是因为，设置于中间列的装载单元310的左列和右列的装载空间单元320上的电池座250需要滑动至中间列的装载空间单元310。
[0068]具体地，在三列和多层的装载空间单元310和320中，中间列的装载空间单元310上不设置有单独的电池座，但左列和右列的装载空间单元320上单独设置有电池座250，使得设置于左列和右列的装载空间单元320上的电池座250响应于电信号而水平地移动至中间列的装载空间单元310。
[0069]各装载空间单元310和320具有向上/向下的开口。具体地，中间列的装载空间单元310必须具有向上/向下的开口，但左列和右列的装载空间单元320可具有开口或者可以是密封的。
[0070]适于安装电池B并设置在装载空间单元320上以水平滑动的电池座250还具有形成于中央区域中的通孔252。
[0071]装载器300具有升起/降下杆350，升起/降下杆350适于穿过中间列的装载空间单元310竖直上升/下降并升起/降下安装于位于中间列的装载空间单元中的电池座250上的电池B。
[0072]装载器300具有形成于左列或右列的装载空间单元320中的最低装载空间单元附近的接收空间单元340，使得装载有充满电的电池的电池座被提供给装载器300的空装载空间单元320，或回收装载有放完电的电池的电池座。
[0073]根据本发明的具有上述结构的第二个实施方式，装载器300的各装载空间单元310和320以及接收空间单元340和升起/降下杆350通过电路与上述控制单元连接，使得当电信号被施加以启动操作时，设置于相应装载空间单元310和320上的电池座250水平移动，电池座250水平移动至接收空间单元340和装载空间单元310和320，并且升起/降下杆350升起/降下，下面将详细描述。
[0074]水平框架120具有分别安装于其前上部和后上部且水平平行的一对固定导轨210、以及被安装以沿着固定导轨210在横向方向上水平移动的可变导轨220。
[0075]可移动轨230在纵向方向上安装于可变导轨220上并且适于相对于可变导轨220上升/下降并沿着可变导轨220在纵向方向上水平移动。抓取装置240安装于可移动轨230的下端以抓取电池。[0076]虽然仅一组可变导轨220、可移动轨230、以及抓取装置240可能就足够了，但优选提供平行的两组，使得拾取安装于公共汽车2的电池安装凹部10上的放完电电池的过程以及从装载器300拾取充满电的电池的过程能够交替进行。
[0077]图中的参考标号200整体地表示构成电池更换系统的固定导轨210、可变导轨220、可移动轨230、以及抓取装置240。
[0078]本领域技术人员可以理解，虽然在本发明的第二个实施方式中假设一对固定导轨210分别安装在水平框架120的前上部和后上部且水平平行，并且可变导轨220相对于固定导轨210在纵向方向上安装，但是也能够平行地在水平框架120的左上部和右上部分别安装一对固定导轨210,并且相对于固定导轨210在横向上安装可变导轨220。
[0079]根据本发明的第二个实施方式，设置有上面装载有多个电池座250的装载器300的竖直框架110、固定导轨210、可变导轨220、以及可移动轨230固定在特定位置。然而，公共汽车2进入公共汽车停靠站的位置是可变的，故不可能实现精确的位置控制。这意味着根据预设的绝对位置总是难以将可移动轨230的抓取装置240与位于公共汽车的安装凹部上的电池定位在同一竖直线上。
[0080]更具体地，可使公共汽车沿着引导停止线停放在预设位置并定位在用于电池更换的区域中，但不能使公共汽车停放在精确设定的位置(设置有可移动轨230之一的抓取装置240的位置)。因此，对于可移动轨230来说，自动找寻安装在公共汽车2的电池安装凹部10上的电池的位置并在相同的竖直线上对齐是至关重要的。
[0081 ] 因此，本发明的第二个实施方式采用图像识别装置(如图11所示)来检测可移动轨230的抓取装置240与安装于公共汽车的电池安装凹部10上的电池之间的位置差并将位置修正数据发送至控制单元，从而通过检测在同一条线上的精确位置，将可移动轨230的抓取装置240与公共汽车电池定位于同一竖直线上。根据本发明的第二个实施方式的图像识别装置的操作与上述第一个实施方式的情况基本相同，这里将不再赘述。
[0082]现在将描述与根据本发明的第二个实施方式的具有上述结构的用于自动更换电动车辆电池的系统有关的操作关系。
[0083]在充满电的电池、或充满和放完电的电池安装在竖直框架110的装载器300上卿装载器300的左列和右列装载空间单元320的电池座250上)的情况下，当公共汽车进入公共汽车停靠站，并输入用于电池更换的信号时，用充满电的电池更换放完电的电池的过程开始。
[0084]更具体地，公共汽车2进入公共汽车停靠站并沿着停止线停放。公共汽车随后输入电池更换信号并打开电池安装凹部10的打开/关闭盖12。图像识别装置和控制单元工作以修正可移动轨230之一的位置。安装在可移动轨230下端的抓取装置240移动以与安装于公共汽车的电池安装凹部10上的电池定位于同一竖直线上。该过程将在下面详细描述。
[0085]公共汽车2进入公共汽车停靠站，沿着停止线停放，并打开电池安装凹部10的打开/关闭盖12。随后，安装于电池安装凹部10上的电池定位于可移动轨230之一的抓取装置240附近的相同竖直线上。图像识别装置将相应图像发送至控制单元以修正可移动轨230的位置。
[0086]也就是说，CXD相机拍摄未位于同一竖直线上的电池安装凹部10和可移动轨230的抓取装置240的图像，并将图像发送至图像信息处理单元。计算单元计算所拍摄位置和可移动轨230的抓取装置240当前所处的绝对位置的坐标值，并将它们发送至控制单元。控制单元基于所发送的坐标值施加操作信号，使得通过驱动装置使可变导轨220和可移动轨230移动至修正位置。因此，安装于公共汽车的电池安装凹部10的电池和可移动轨230的抓取装置240被修正为定位于同一竖直线上。
[0087]也就是说，当控制单元向驱动装置施加驱动信号时，可变导轨220之一沿着一对固定导轨210沿X轴或J轴移动，并且可移动轨230沿着可变导轨220沿y轴或x轴移动。因此，安装在可移动轨230下端的抓取装置240被定位为与公共汽车的电池安装凹部10保持一致(即，进行位置修正)。
[0088]在可变导轨220和可移动轨230移动以使可动导轨230的抓取装置240被定位为与安装于公共汽车的电池安装凹部10上的电池位于同一竖直线上之后，可移动轨230的抓取装置240下降，抓取电池，并上升。随后，抓取装置240沿着X轴和y轴水平移动至装载器300的升起/降下杆350的上部。
[0089]另一个可变导轨220沿着X轴和J轴水平移动，拾取已经被装载器300的升起/降下杆350升起/降下的充满电的电池，并再次沿着X轴和I轴水平移动以与安装于公共汽车2的电池安装凹部10定位于同一竖直线上。
[0090]因此，抓取放完电的电池的抓取装置、以及可移动轨沿着z轴下降并将放完电的电池放置于装载器300的升起/降下杆350上，抓取充满电的电池的抓取装置、以及可移动轨还沿着z轴下降并将充满电的电池放置于公共汽车2的电池安装凹部10上。放完电的电池和充满电的电池因此被交换。
[0091]下面将简要描述将充满电的电池从装载器300转移的过程。
[0092]定位于选自装载器300的左列和右列的装载空间单元320的装载空间单元上的电池座250响应于电信号而水平移动以定位于中间列的装载空间单元310上。升起/降下杆350随后上升并通过中间列的装载空间单元310的开口和电池座250的通孔252移动，使得仅充满电的电池被提升至中间列装载空间单元310的上部。
[0093]在这种清况下，可移动轨之一的抓取装置提供充满电的电池，并且另一个可移动轨的抓取装置回收放完电的电池。当放完电的电池被放置于升起/降下杆350上时，其响应于电信号再次下降以被放置于充满电的电池被拆卸的电池座250上，并且电池座250从中间列装载空间单元310水平移动至原始的左/右列装载空间单元320。
[0094]电池座250从左/右列装载空间单元320到中间列装载空间单元310的水平移动能够由本领域公知的任何结构实现，诸如驱动装置(例如，滚筒、齿轮皮带)、推动装置(例如，气缸)，它们的详细描述将不再赘述。
[0095]当放完电的电池被安装在装载器300的左/右列装载空间单元320上时，控制单元施加电信号以使装载有放完电电池的电池座250水平移动，从而通过升起/降下杆350升起/降下放完电的电池以将放完电的电池传送至接收空间单元340，并从接收空间单元340接收充满电的电池，并使充满电的电池移动至左/右列装载空间单元320。
[0096]还可能是，当放完电的电池被安装在装载器300的装载空间单元320上时，放完电的电池通过电池座250的水平移动和升起/降下杆350的向上移动定位于中间列装载空间单元310的上部，并且用充满电的电池更换，充满电的电池随后被安装在装载器300的左/右列装载空间单元320上。
[0097]本发明的结合实施方式所描述的技术理念能够独立实施或组合实施。虽然已经示出和描述了本发明的示例性实施方式，但这些实施方式仅是示例性的，各种修改和等同对本领域技术人员来说是显而易见的。本发明的技术范围由所附权利要求限定。
【权利要求】
1.用于自动更换电动车辆的电池的系统，电池安装在所述车辆的上部的一侧，所述系统包括:具有预定区域的水平框架，形成于高于所述电动车辆的位置处；多个电池座，以预定间隔形成于所述水平框架的底面上；一对固定导轨，分别设置并安装在所述水平框架的前侧和后侧、或左侧和右侧；可变导轨，适于沿着所述固定导轨沿X轴或y轴水平移动；可移动轨，适于沿着所述可变导轨沿I轴或X轴水平移动并竖直上升/下降；以及抓取装置，安装在所述可移动轨的下端并适于拾取所述电动车辆的电池或位于所述电池座上的电池并使这两个电池彼此交换。
2.如权利要求1所述的系统，其中，当存在η个电池座时，所述电池座上至少设置有 (η-1)个放完电的电池或充满电的电池。
3.用于自动更换电动车辆的电池的系统，电池安装在所述车辆的上部的一侧，所述系统包括:装载器，形成于高于所述电动车辆的位置处，所述装载器具有多层和多列的装载空间单元；电池座，设置在所述装载器的各装载空间单元上并适于水平移动至不同列的装载空间单元；一对固定导轨，相对于所述装载器的上部和所述电动车辆的上部分别设置并安装在前侧和后侧或左侧和右侧；可变导轨，适于沿着所述固定导轨沿X轴或y轴水平移动；可移动轨，适于沿着所述可变导轨沿I轴或X轴水平移动并竖直上升/下降；以及抓取装置，安装在所述可移动轨的下端并适于拾取所述电动车辆的电池或转移至所述装载器的上部的电池并使这两个电池彼此交换。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述装载器具有多层和三列的装载空间单元，中间列的装载空间单元具有向上/向下的开口，使得升起/降下杆向上上升/向下下降穿过所述开口，并且装载有充满电的电池的电池座被设置在位于所述中间列的装载空间单元的两侧的左列的装载空间单元和右列的装载空间单元上，并适于水平滑动。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述电池座上形成有通孔，从而所述升起/降下杆能够通过所述通孔。
6.如权利要求4所述的系统，其中所述左列的装载空间单元或所述右列的装载空间单元中的最低装载空间单元附近形成有接收空间单元，使得装载有充满电的电池或放完电的电池的电池座被接纳在所述装载器的装载空间单元中。
7.如权利要求1或3所述的系统，还包括:停止监视传感器单元，适于感测所述电动车辆是否已经停放于停止线处；图像感测装置，适于当所述电动车辆停放时感测电池安装凹部是否位于所述可移动轨的移动区域中并感测所述电池安装凹部距离所述可移动轨的绝对位置的范围；控制单元，适于基于来自所述图像感测装置的感测信号施加操作信号以驱动所述可变导轨和所述可移动轨，使得所述可移动轨的抓取装置被定位为与所述电池安装凹部位于同一竖直线上。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述图像感测装置包括:CCD相机，适于拍摄图像以确定当所述电动车辆停放时所述电池安装凹部是否位于所述可移动轨的移动区域中；图像信息处理单元，适于接收来自所述CCD相机的图像信号并对所述图像信号进行处理；存储器单元，适于储存用于所述可移动轨的位置修正的参考值；以及计算单元，适于基于所述存储器单元中所储存的参考值和由所述图像信息处理单元所检测的所述电动车辆的停放位置计算位置修正值，以及所述控制单元适于基于所述计算单元所计算的位置修正值向所述驱动装置施加操作信号，以将所述可变导轨和所述可移动轨的位置从绝对位置驱动至修正位置。
9.如权利要求8所述的系统，其中对角地放置至少两个CXD相机以使在所述图像识别装置的图像识别期间出现的误差最小化。
10.如权利要求7所述的系统，其中向各电池座供电以对放完电的电池进行充电。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述控制单元通过电路与相应电池座连接并适于确定电池是否存在，确定位于所述电池座上的相应电池是否充满，并控制所述可移动轨和所述可动导轨的驱动装置，从而将从所述电动车辆上拾取的放完电的电池转移至空的电池座并且将充满电的电`池单独转移至所述电动车辆。
【文档编号】B60S5/06GK103507783SQ201210217054
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月27日 优先权日:2012年6月27日
【发明者】刘致万 申请人:摩特克斯产品有限公司, 国民大学校产学协力团, 韩国航空大学校产学协力团