用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提供了一種用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)。所述用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)包括：充電型電池，安裝在電動車的電池安裝模塊上；充電站主體，以電動車在其中自由駛?cè)牒婉偝龅慕Y(jié)構(gòu)形成且包括用于容納電池的電池裝載單元；電池更換機(jī)械手，安裝在所述充電站主體中用以執(zhí)行電池更換操作；充電站控制單元，用于控制電池更換機(jī)械手以便通過控制所述電池更換機(jī)械手來執(zhí)行電池更換操作；信息識別單元，被配置成獲取關(guān)于駛?cè)氤潆娬局黧w的電動車的數(shù)據(jù)和/或關(guān)于電池的類型、大小、充電狀態(tài)、釋放日期、充電日期等等的數(shù)據(jù)；以及充電站控制單元，允許通過根據(jù)從所述信息識別單元獲取的信息來控制所述電池更換機(jī)械手以便執(zhí)行電池的更換操作。
【專利說明】用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明原理的實(shí)施方式涉及一種用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)，更特別地，涉及一種用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)，其能夠帶來電動車的繁榮和活力并且以建立充電基礎(chǔ)設(shè)施的方式通過各種相關(guān)工業(yè)發(fā)展和國際競爭保障提升全民興趣，其中電動車的電池能夠被快速和精準(zhǔn)以及安全地更換并且能夠基于機(jī)器人技術(shù)在任何時(shí)間和任何地點(diǎn)都很容易地充電。
【背景技術(shù)】
[0002]作為對于人類生活和社會經(jīng)濟(jì)活動而言必不可少的車輛來說，其實(shí)是利用例如汽油等有機(jī)能源來移動的移動裝置。但是，有機(jī)能源是有限資源，并且隨著時(shí)間流逝會不斷耗盡，而且價(jià)格也在持續(xù)增長。
[0003]特別地，有機(jī)能源會排放出在使用的過程中污染環(huán)境的各種廢氣、以及大量作為導(dǎo)致全球變暖的主要因素的二氧化碳。因此，為了降低二氧化碳排放量，世界各國的所有工業(yè)都在進(jìn)行各種研發(fā)活動。作為一種替換方式，已經(jīng)開發(fā)出了使用電能作為能量源的電動車。
[0004]已開發(fā)的電動車包括純電動車(電池動力的電動車)、具有電動機(jī)和發(fā)動機(jī)的混合電動車、燃料電池電動車等等。另外，為了開展電動車的振興和推廣，能夠隨時(shí)、在任何地方簡單地實(shí)施充電的充電設(shè)施是很重要的，因此大量對于這個(gè)方面的研究正在進(jìn)行中。
[0005]但是，與使用油(汽油、柴油等)或天然氣等的車輛不同的是，電動車由于使用了插座插入式充電的電池，所以長時(shí)間的充電對司機(jī)來說是不方便的，并且對于運(yùn)營充電設(shè)施的公司而言也降低了經(jīng)濟(jì)效益。
[0006]為了解決上述問題，近年來，提出一種充電技術(shù)，包括對電池進(jìn)行預(yù)充電并更換充滿電的電池而不是直接對電動車的電池充電的方法(下面簡稱為“電池更換方法”)。
[0007]這樣的電池更換方法具有以下優(yōu)點(diǎn):當(dāng)司機(jī)需要充電而來到電池充電站時(shí)，司機(jī)可以方便地以預(yù)充電的電池來替換他們之前使用的電池并配置上該預(yù)充電電池。
[0008]然而，當(dāng)客戶為了更換電池而來到充電站時(shí)，安裝在電動車上的電池應(yīng)當(dāng)在找到與電動車的類型或者已經(jīng)安裝的電池的類型匹配的電池之后被隔離、取出和重新安裝。由此，存在消耗大量時(shí)間的問題。此外，為了更換電池，需要能夠更換電池的專業(yè)工人。由此，存在客戶最終承受的更換費(fèi)用增加的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明原理的實(shí)施方式提供了能夠帶來電動車的繁榮和活力并且以建立充電基礎(chǔ)設(shè)施的方式通過各種相關(guān)工業(yè)發(fā)展和國際競爭保障提升全民興趣的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)，其中電動車的電池能夠被快速和精準(zhǔn)以及安全地更換并且能夠基于機(jī)器人技術(shù)在任何時(shí)間和任何地點(diǎn)很容易地充電。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)，包括:充電型電池，安裝在電動車的電池安裝模塊上；充電站主體，以電動車在其中自由駛?cè)牒婉偝龅慕Y(jié)構(gòu)形成，且包括用于容納電池的電池裝載單元；電池更換機(jī)械手，安裝在所述充電站主體中用以執(zhí)行電池更換操作；以及充電站控制單元，用于控制電池更換機(jī)械手以便通過控制所述電池更換機(jī)械手來執(zhí)行電池更換操作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]如所附附圖所示，從對本發(fā)明原理的優(yōu)選實(shí)施方式的更為詳細(xì)的描述中，本發(fā)明前面提到的以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)將更為明顯，在不同的視圖中相似的標(biāo)記指代相同的部件。附圖并不必須按照比例，而是為了強(qiáng)調(diào)說明本發(fā)明的原理。在附圖中:
[0012]圖1是用于解釋根據(jù)本發(fā)明原理的實(shí)施方式的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)的方框圖；
[0013]圖2是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)的示意配置圖；
[0014]圖3是代表根據(jù)本發(fā)明原理的實(shí)施方式的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)的外部結(jié)構(gòu)的立體圖；
[0015]圖4是代表當(dāng)更換根據(jù)本發(fā)明原理的實(shí)施方式的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)中的電池時(shí)的外部結(jié)構(gòu)的主要部分的展開立體圖；
[0016]圖5是代表當(dāng)更換根據(jù)本發(fā)明原理的實(shí)施方式的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)中的電池時(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要部分的展開立體圖；
[0017]圖6和圖7是解釋根據(jù)本發(fā)明原理的實(shí)施方式的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)的立體圖；
[0018]圖8a至圖9b是解釋根據(jù)本發(fā)明原理的實(shí)施方式的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)中的電池更換機(jī)械手以及電池安裝模塊的結(jié)構(gòu)和操作的圖例；以及
[0019]圖10是說明根據(jù)本發(fā)明原理的實(shí)施方式的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)的修改示例的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將參考顯示出一些實(shí)施方式的附圖來更加全面地描述各種實(shí)施方式。本發(fā)明的思想可能以不同形式實(shí)施，并不應(yīng)當(dāng)被限制為所列出的實(shí)施方式。相反，向本領(lǐng)域技術(shù)人員提供這些實(shí)施方式是為了充分、完整的公開并且全面覆蓋本發(fā)明的思想。在附圖中，層和區(qū)域的大小和相對大小可能被放大以示清楚。
[0021]下面，本發(fā)明原理的特定實(shí)施方式將參考附圖描述。
[0022]圖1是用于解釋根據(jù)本發(fā)明原理的實(shí)施方式的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)的方框圖，圖2是用于解釋根據(jù)本發(fā)明原理的實(shí)施方式的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)的示意配置圖，圖3是代表根據(jù)本發(fā)明原理的實(shí)施方式的用于電池更換式充電站系統(tǒng)的外部結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0023]參考圖1至圖3，根據(jù)本發(fā)明原理的實(shí)施方式的用于電動車200的電池更換式充電站系統(tǒng)可以包括安裝在電動車200的電池安裝模塊210上的可充電電池10、存放有充滿電的電池并且執(zhí)行電池更換操作的充電站主體20、電池更換機(jī)械手30、信息識別單元40、以及根據(jù)從信息識別單元40中獲得的信息允許通過控制所述電池更換機(jī)械手30來執(zhí)行電池10更換操作的充電站控制單元50。該電池更換式充電站系統(tǒng)以電池更換方法的方式實(shí)施，通過該電池更換方法使得整個(gè)電池能夠被更換從而基于機(jī)械手技術(shù)快速且精準(zhǔn)地更換作為電動車的能量源的電池。
[0024]圖4是代表當(dāng)更換根據(jù)本發(fā)明原理的實(shí)施方式的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)中的電池時(shí)的外部結(jié)構(gòu)的主要部分的展開立體圖；圖5是代表根據(jù)本發(fā)明原理的實(shí)施方式用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要部分的展開立體圖。
[0025]所述充電站主體20為在電動車200駛?cè)朐摮潆娬局髮?shí)際執(zhí)行更換電池的操作的結(jié)構(gòu)，并且該充電站主體20是以允許電動車自由地進(jìn)出電池充電站的方式形成。該充電站主體20包括用于裝載電池的電池裝載單元70。
[0026]另外，如圖2所示，根據(jù)該實(shí)施方式的充電站主體20被配置成包括:垂直主體21，在垂直方向上延伸并直到與路面接觸；以及水平主體22，從垂直主體21的頂部開始面向路面在水平方向上延伸。因此，在惡劣天氣環(huán)境(例如下雨、下雪等等)中也可以簡單地執(zhí)行電池更換操作。但是，只要電動車200能夠駛?cè)氩Ⅰ偝鲭姵爻潆娬静⑶铱梢院唵蔚貓?zhí)行更換操作，并不限制充電站主體20的結(jié)構(gòu)或類型。
[0027]另外，在垂直主體21與路面之間提供有供乘客使用的平臺24，并且水平主體22的底部設(shè)置有用于取出電池10的至少一個(gè)出口 22a。
[0028]特別地，充電站主體20包括保護(hù)導(dǎo)向件23，用于在電動車200駛?cè)氤潆娬緯r(shí)密封安裝電池的電池安裝模塊210，從而避免更換電池10時(shí)由于外部環(huán)境的改變所引起的不良效應(yīng)。根據(jù)該實(shí)施方式的保護(hù)導(dǎo)向件23被配置成波紋管，在正在更換電池時(shí)，該波紋管處于面向電池安裝模塊210折疊的狀態(tài)，電池在充電站主體20內(nèi)部被安裝，而在電池更換完之后，該波紋管展開到原始位置。但是，只要在更換電池的過程中，包括所述電池在內(nèi)的電池安裝模塊210能夠得到有效地密封和保護(hù)，該保護(hù)導(dǎo)向件23可以以各種結(jié)構(gòu)配置，沒有限制。
[0029]另外，如圖3和圖4中所示，保護(hù)導(dǎo)向件23被配置成包括:密封膜，如安裝在布置在所述水平主體22底部的所述出口 22a中的柔性管；以及出入口驅(qū)動單元(未圖示)，能夠在充電站控制單元50的控制下在垂直方向上操作密封膜。
[0030]盡管未詳細(xì)示出，出入口驅(qū)動單元可以包括具有由壓縮空氣操作的高壓筒的空氣壓縮單元和用于控制高壓筒操作的控制閥，或者所述出入口驅(qū)動單元可以是電作動器。
[0031]圖6和圖7為解釋根據(jù)本發(fā)明原理的實(shí)施方式的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)的立體圖。更具體地，圖6為示出堆疊式存放架類型電池裝載單元的圖例，圖7為示出并行存放架類型電池裝載單元的圖例。
[0032]電池裝載單元70可以根據(jù)充電站主體20的形狀進(jìn)行各種配置以作為安裝在充電站主體20中的裝載架，從而在更換電池時(shí)存放所使用的完全充滿電和完全放電后的電池10。例如，電池裝載單元70可以被配置成具有包括在垂直主體21中的堆疊式存放架類型，其中多個(gè)電池被排列成在左側(cè)和右側(cè)形成直線，并且電池再次堆疊在多層結(jié)構(gòu)中的線的上側(cè)，如圖6所示。
[0033]此外，電池裝載單元70可以被配置成具有并行存放架類型，其中多個(gè)電池10存放在水平主體的每個(gè)方向中。除此之外，其可以被配置成具有包括堆疊式存放架類型和并行存放架類型的混合存放架類型。
[0034]此外，圖6的參考標(biāo)號71可以是移動推車類型裝載架，其中電池在電池裝載單元70上移動以便通過稍后將描述的電池彈出和裝載機(jī)械手32有效地執(zhí)行電池的彈出和接收過程。而且，圖7的參考標(biāo)號72可以是安裝在并行存放架類型的電池裝載單元70上的裝載架。
[0035]同時(shí)，圖7的參考標(biāo)號300可以是電池供應(yīng)車,在放電后的電池在外部充電設(shè)備中充電并且隨后充滿電的電池被傳送和存放時(shí)使用，參考標(biāo)號301是用于升降電池的升降梯。
[0036]可替換地，在根據(jù)所述實(shí)施方式的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)中，由于大量的放電后的電池可能被連續(xù)地更換，優(yōu)選為在放電后的電池已經(jīng)被充滿電之后使用電池供應(yīng)車傳送電池。然而，充電站主體20可以包括電源充電設(shè)備，該電源充電設(shè)備自動對放電后的電池進(jìn)行充電。
[0037]信息識別單元40可以被配置成獲取關(guān)于駛?cè)氤潆娬局黧w20的電動車的信息和/或關(guān)于安裝在電動車上的電池的信息，也就是，類型、大小、充電狀態(tài)、釋放日期、充電日期等等的數(shù)據(jù)。
[0038]信息識別單元40可以應(yīng)用能夠在信息識別領(lǐng)域使用的多種技術(shù)和設(shè)備，諸如拍攝電池圖像并且將所拍攝的圖像和存儲的圖像進(jìn)行比較以決定電池的類型的圖像傳感器模塊，以及基于RFID技術(shù)的讀取器。
[0039]另一方面，根據(jù)本發(fā)明的原理，用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)可以包括經(jīng)由有線和/或無線通信單元執(zhí)行或者中繼與充電站控制單元50的通信的通信模塊60。由于通信模塊60可以與在電動車中提供的傳輸單元(未示出)通信，則通過經(jīng)由與電動車的通信接收諸如電池更換預(yù)訂、電動車位置、電池類型等等之類的信息并且在充電站控制單元50的控制下預(yù)先控制電池更換機(jī)械手30等等，更換操作可以被更快執(zhí)行。
[0040]圖8a至圖9b是解釋根據(jù)本發(fā)明原理的實(shí)施方式的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)中的電池更換機(jī)械手以及電池安裝模塊的結(jié)構(gòu)和操作的圖例。更具體地，圖8a和Sb是解釋取出放電后的電池的過程的前視圖和透視圖，圖9a和9b是解釋安裝充滿電后的電池的過程的前視圖和透視圖。
[0041]電池更換機(jī)械手30設(shè)置在充電站主體20中用以實(shí)際執(zhí)行電池的更換操作。只要更換操作能夠被有效地執(zhí)行，任何能夠應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域的傳送機(jī)械手都可以被采用作為電池更換機(jī)械手30而沒有限制。
[0042]例如，在該實(shí)施方式中，充電站主體20可以為近似于I的形狀，包括垂直主體21和水平主體22。因此，該電池更換機(jī)械手30可以被配置成包括電池傳送和安裝機(jī)械手31以及電池彈出和裝載機(jī)械手32，從而能夠適用于充電站主體20的結(jié)構(gòu)。
[0043]所述電池傳送和安裝機(jī)械手31可以為將之前安裝在電動車的電池安裝模塊210中的放電后的電池10取出、然后傳送充滿電后的電池并且安裝到電池安裝模塊210上的機(jī)械手，所述充滿電后的電池從所述電池裝載單元70彈出。此外，電池彈出和裝載機(jī)械手32可以為將存放在電池裝載單元70中的充滿電后的電池彈出并然后將該充滿電后的電池提供給電池傳送和安裝機(jī)械手31、或者從電池傳送和安裝機(jī)械手31接收放電后的電池并然后將其裝載到電池裝載單元70的機(jī)械手。所述電池傳送和安裝機(jī)械手31和電池彈出和裝載機(jī)械手32可以通過適當(dāng)?shù)夭贾弥辽僖粚C(jī)械手而被配置，取決于充電站主體20的大小、電池10的處理比例等等。
[0044]所述電池傳送和安裝機(jī)械手31可以被配置成包括:固定軌31a，安裝在充電站主體20的上部；傳送軌31b，安裝成能在與固定軌31a正交的方向移動；升降軌31c，安裝成能沿著傳送軌31b的長度方向或者與傳送軌31b的正交方向移動；以及夾持單元31d，安裝在升降桿31c的底部以執(zhí)行在更換電池的過程中的鎖定和解鎖操作。此外，雖然固定軌31a、傳送軌31b和升降桿31c在圖中并沒有詳細(xì)顯示，但是很明顯地，產(chǎn)生動力以用于這些軌或施加動力給這些軌的驅(qū)動單元可以被包含在其中。
[0045]同時(shí)，夾持單元31d包括安裝在升降桿31的底部的基板31dl，以及安裝在基板31dl上以執(zhí)行鎖定和解鎖操作從而鎖定或解鎖電池10的多個(gè)夾具31d2。此外，夾具31d2可以在基板邊緣彼此面對地成對布置從而在進(jìn)行向其內(nèi)側(cè)或者外側(cè)的轉(zhuǎn)動時(shí)能夠勾住電池或者松開電池。此外，夾持單元31d可以包括在基板31dl內(nèi)部用以驅(qū)動夾具的夾具驅(qū)動裝置(未示出)。
[0046]此外，夾具單元3Id包括在基板3Idl處用于松開放電后的電池的固定狀態(tài)的脫夾件31d3以及用于當(dāng)安裝在電池安裝模塊210上的電池被釋放時(shí)在基板31dl處定位電池10的位置確定件31d4。
[0047]脫夾件31d3可以在基板31dl的相對于夾具31d2的非安裝部分的部分彼此面對地成對布置。當(dāng)電池10被釋放時(shí)，脫夾件31d3通過夾具驅(qū)動裝置(未示出)以直線狀態(tài)降低，如圖8a和8b所示。此外，當(dāng)充滿電后的電池被安裝時(shí)，脫夾件31d3以向外標(biāo)出(title)狀態(tài)(向外打開狀態(tài))降低，如圖9a和9b所示。此外，位置確定件31d4執(zhí)行電池在被插入在電池處形成的導(dǎo)向孔的上側(cè)時(shí)被精準(zhǔn)地放置在基板31d的底部的功能。作為參考，此后將描述的電池安裝模塊210的位置確定件215執(zhí)行電池在被插入在電池處形成的導(dǎo)向孔的較低側(cè)時(shí)被精準(zhǔn)地放置在電池基座上的功能。
[0048]同時(shí)，電池安裝模塊210被安裝在電動車的框架(未示出)上，并且包括:電池基座211，所述電池被安置在其上，電池基座211具有電連接到電池的接頭單元；多個(gè)固定單元212，用于將電池固定到電池基座211上；以及安裝模塊門213 (見圖2)，被安裝以密封電池基座211的一部分并且當(dāng)更換所述電池時(shí)被開啟。
[0049]所述安裝模塊門213可以被配置成具有各種類型，其中安置有電池的電池基座211能夠被有效地密封，并且當(dāng)更換電池時(shí)開啟安裝模塊門213以由所述夾持單元3Id快速地執(zhí)行更換電池的操作。
[0050]例如，安裝模塊門213可以被配置成如圖4所示的在電池基座211的前面和后面的方向關(guān)閉和開啟的結(jié)構(gòu)。另外，安裝模塊門213可以優(yōu)選地被配置成在如圖2中簡單示出的保護(hù)導(dǎo)向件23所環(huán)繞的內(nèi)部空間中關(guān)閉和開啟的結(jié)構(gòu)，從而當(dāng)更換電池10時(shí)電池盡可能少地暴露在外部環(huán)境中。
[0051]此外，電池安裝模塊210還可以包括多個(gè)位置確定件215，該位置確定件215以管腳的形式配置，從而插入形成在電池上的導(dǎo)向孔，以用于被定位和安裝在電池基座211上的電池10。此外，電池固定單元212可以被安裝在電池基座211的邊緣并且被配置成包括用于固定電池的鎖定鉤212a和用于通過向鎖定鉤212a施加彈性力來維持固定狀態(tài)的彈性件 212b。[0052]此外，電池10可以以對應(yīng)于電池基座211的矩形形狀形成。也就是說，包括例如主體內(nèi)具有對應(yīng)于座槽部分214的形狀的單元(cell)的充電模塊被內(nèi)置，并且鎖定槽部分212可以被安裝以用于安置且鎖定于電池的邊緣的鎖定鉤212a。
[0053]同時(shí)，根據(jù)所述實(shí)施方式的電池彈出和裝載機(jī)械手32以升降汽缸形式配置，包括升降桿32a和形成在升降桿32a的頂部的裝載盤32b，如圖6所示。然而，只要電池彈出和裝載機(jī)械手32能夠容易且精確地彈出和裝載，并不限制電池彈出和裝載機(jī)械手32的結(jié)構(gòu)或者類型。
[0054]圖10是說明根據(jù)本發(fā)明原理的實(shí)施方式的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)的修改示例的框圖。
[0055]根據(jù)本發(fā)明原理，用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)還可以包括用于引導(dǎo)電動車200駛?cè)氤潆娬局黧w20的停止位置以與電池更換位置對應(yīng)的車輛停止位置導(dǎo)向單元80。
[0056]例如，車輛停止位置導(dǎo)向單元80可以包括用于檢測電動車的駛?cè)胛恢玫鸟側(cè)霗z測單元(未示出)，以及用于在充電站控制單元50的控制下根據(jù)駛?cè)霗z測單元的檢測信號通知司機(jī)諸如當(dāng)前位置、電池更換位置、移動方向、移動距離等等的位置信息的通知裝置(未示出)。
[0057]此時(shí)，通知裝置可以被配置成包括至少一個(gè)顯示單元(諸如通過文字、圖畫、圖像等等顯示位置信息的監(jiān)控器)、聲音輸出單元(諸如輸出語音信號的揚(yáng)聲器以便司機(jī)可以通過聆聽確認(rèn))以及根據(jù)位置信息閃爍以便司機(jī)可以通過燈的閃爍確認(rèn)的照明單元。
[0058]同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明原理的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)還可以包括車輛移動單元90,該車輛移動單元90在電動車的停止位置與更換位置不對應(yīng)時(shí)將電動車移動到更換位置。
[0059]這種車輛移動單元90可以被配置成具有任何結(jié)構(gòu)而沒有限制，只要車輛移動單元安裝在臨近充電站主體20的路上以便當(dāng)電動車的停止位置與更換位置不對應(yīng)時(shí)其可以將車輛移動到預(yù)定位置。例如，車輛移動單元90可以通過選擇可以以向前和向后方向傳輸?shù)钠絺魉蜋C(jī)、鏈?zhǔn)絺魉蜋C(jī)以及滾軸式傳送機(jī)中的任何一者被配置。
[0060]此外，根據(jù)本發(fā)明原理的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)還可以包括用于存儲諸如使用歷史、充電歷史、恢復(fù)歷史等各種信息的存儲單元110。由此，在從電池的制造時(shí)間到其廢棄時(shí)間的時(shí)間段期間，可以使用充電站控制單元有效執(zhí)行管理和監(jiān)控。
[0061]存儲在存儲單元110中的信息在由充電站控制單元50等處理之后可以通過經(jīng)由通信模塊60或者離線向車主或者司機(jī)提供附加服務(wù)而在車輛管理等中使用。
[0062]同時(shí)，以上描述的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)已經(jīng)基于其中電動車被配置成典型車輛的配置(諸如在公共傳輸中使用的總線之類)被描述。然而，諸如轎車、面包車、卡車等的所有車輛可以被應(yīng)用到用于電動車的充電站。
[0063]下面，將概要描述根據(jù)實(shí)施方式的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)的操作。
[0064]如圖1所示，當(dāng)在充電站中的電池更換被預(yù)訂并且通過與在電動車和通信模塊60中提供的發(fā)射單元(未示出)通信而輸入被更換的電池類型、電動車的位置等時(shí)，充電站控制單元50可以控制電池更換機(jī)械手30從而通過處理從通信模塊60接收的數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好預(yù)訂類型的電池。當(dāng)然，如果僅存在一種類型的電池，這一過程可以簡化成僅預(yù)訂過程。
[0065]隨后，當(dāng)電動車駛?cè)氤潆娬局黧w20時(shí)，信息識別單元40識別關(guān)于駛?cè)腚妱榆嚨男畔?，并且將信息?yīng)用到充電站控制單元50。根據(jù)這一獲取的信息，充電站控制單元50可以確定電動車是否是被預(yù)訂更換電池的車輛。在這種情況中，當(dāng)車輛是預(yù)訂車輛時(shí)，更換操作可以通過驅(qū)動電池更換機(jī)械手30和彈出預(yù)訂電池來執(zhí)行。即使車輛不是預(yù)訂車輛，控制操作可以根據(jù)由信息識別單元40獲取的信息或者司機(jī)的要求來執(zhí)行。
[0066]下面將詳細(xì)描述電池的更換過程。如圖2和圖4所示，當(dāng)電動車駛?cè)朐诔Ｒ?guī)位置的充電站主體20時(shí)，在充電站控制單元50的控制下通過降低保護(hù)導(dǎo)向件23來密封電池安裝模塊210。在更換過程中，當(dāng)電動車的停止位置與電池更換位置不一致時(shí)，更換操作可以在使用車輛移動單元90將電動車移動到電池更換位置中之后執(zhí)行。
[0067]此外，當(dāng)電池安裝模塊210被保護(hù)導(dǎo)向件23密封時(shí)，密封電池基座211的部分的安裝模塊門213打開，并且其中的放電后的電池露出。此時(shí)，已經(jīng)安裝在電動車上的放電后的電池的取出過程首先由電池傳送和安裝機(jī)械手31執(zhí)行。也就是說，夾持單元31d從出口 22a的常規(guī)位置降低，并且放電后的電池根據(jù)傳送軌31b以及升降桿31c的操作被鎖定、分離和從外部取出，傳送軌31b與固定軌31a —起傳輸,升降桿31c與傳送軌31b —起升降。這種已取出的放電后的電池可以從電池傳送和安裝機(jī)械手31轉(zhuǎn)送到彈出和裝載機(jī)械手32，并且容納和存放在電池裝載單元70中。同時(shí)，用于用充電電池更換的另一傳送和安裝機(jī)械手31可以將從電池彈出和裝載機(jī)械手32轉(zhuǎn)送的充電電池安裝到電池基座211上。此外，當(dāng)完成充電電池的更換操作時(shí)，如圖3所示，電池安裝模塊210可以基于安裝模塊門213的閉合操作被再次密封，并且隨后當(dāng)密封電池安裝模塊210的保護(hù)導(dǎo)向件23被抬高時(shí)電動車處于電池更換操作全部完成的同時(shí)可以被再次駕駛的狀態(tài)。
[0068]如上所述，在根據(jù)本發(fā)明原理的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)中，由于提前執(zhí)行了針對更換電池的預(yù)定并且可以在電動車以根據(jù)預(yù)訂信息準(zhǔn)備好對應(yīng)電池(例如單一類型的電池)的狀態(tài)駛?cè)霑r(shí)通過機(jī)械手快速更換電池，則電池的更換操作可以在30秒的短時(shí)間內(nèi)執(zhí)行，在此期間在電動車被應(yīng)用為公共運(yùn)輸裝置的情況下乘客還可以乘坐在電動車中。
[0069]在根據(jù)本發(fā)明原理的用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)中，由于提前執(zhí)行了針對更換電池的預(yù)定并且可以在電動車以根據(jù)預(yù)定信息準(zhǔn)備好對應(yīng)電池(例如單一類型的電池)的狀態(tài)駛?cè)霑r(shí)通過機(jī)械手快速更換電池，則電池的更換操作可以在30秒的短時(shí)間內(nèi)執(zhí)行，在此期間在電動車被應(yīng)用為公共運(yùn)輸裝置的情況下乘客還可以乘坐在電動車中。此外，由于所有更換操作可以由機(jī)械手自動處理，提高了便利性和安全性。
[0070]相應(yīng)地，由于能夠解決可能成為電動車的繁榮和活力的主要障礙的充電基礎(chǔ)設(shè)施的問題，則可能帶來電動車的繁榮和活力并且通過各種相關(guān)工業(yè)發(fā)展和國際競爭保障來提升全民興趣。
[0071]前面介紹的是示例性實(shí)施方式，但并不是作為限制。雖然已經(jīng)介紹了幾個(gè)實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠容易地意識到可能對實(shí)施方式有各種改變，而實(shí)質(zhì)上不脫離新穎的教導(dǎo)和優(yōu)點(diǎn)。因此，所有這樣的改變都屬于權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的思想的范圍之內(nèi)。在權(quán)利要求中，裝置+功能的表述意在覆蓋本文描述的結(jié)構(gòu)，以作為執(zhí)行列舉的功能，并不僅是結(jié)構(gòu)上的等同并且還有等同的結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電動車的電池更換式充電站系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 充電型電池，該充電型電池安裝在電動車的電池安裝模塊上； 充電站主體，該充電站主體以電動車在其中自由駛?cè)牒婉偝龅慕Y(jié)構(gòu)形成且包括用于容納電池的電池裝載單元； 電池更換機(jī)械手，該電池更換機(jī)械手安裝在所述充電站主體中用以執(zhí)行電池更換操作；以及 充電站控制單元，該充電站控制單元用于控制所述電池更換機(jī)械手以便通過控制所述電池更換機(jī)械手來執(zhí)行電池更換操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池更換式充電站系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括通信模塊，該通信模塊被配置成從所述電動車接收預(yù)訂信息并且提供關(guān)于是否能更換的確認(rèn)信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池更換式充電站系統(tǒng)，其中: 所述充電站主體包括保護(hù)導(dǎo)向件，該保護(hù)導(dǎo)向件配置成當(dāng)所述電動車駛?cè)胨龀潆娬局黧w時(shí)密封具有內(nèi)置電池的所述電池安裝模塊，從而避免由于更換電池時(shí)外界環(huán)境的改變所引起的不良效應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池更換式充電站系統(tǒng)，其中: 所述保護(hù)導(dǎo)向件配置有波紋管，當(dāng)電池正被更換時(shí)，該波紋管從在所述充電站主體內(nèi)部安裝的狀態(tài)面向所述電池安 裝模塊而折疊，并且在所述電池被更換之后該波紋管展開到原始位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池更換式充電站系統(tǒng)，其中: 所述電池充電站主體配置成包括:垂直主體，該垂直主體在垂直方向上延伸并直到與路面接觸；以及水平主體，該水平主體從所述垂直主體的頂部開始面向路面在水平方向上延伸；以及 所述水平主體的底部設(shè)置有用于彈出電池的至少一個(gè)出口，并且所述出口包括所述保護(hù)導(dǎo)向件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池更換式充電站系統(tǒng)，其中: 所述電池裝載單元配置成具有包括在所述垂直主體中的堆疊式存放架類型、并行存放架類型以及包括所述堆疊式存放架類型和所述并行存放架類型的混合存放架類型中的任一者，其中在所述堆疊式存放架類型中多個(gè)電池被排列以便在左側(cè)和右側(cè)形成直線，并且電池再次堆疊在多層結(jié)構(gòu)中的線的上側(cè)，在所述并行存放架類型中多個(gè)電池存放在所述水平主體的每個(gè)方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池更換式充電站系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括: 車輛停止位置導(dǎo)向單元，該車輛停止位置導(dǎo)向單元配置成將駛?cè)胨龀潆娬镜碾妱榆嚨耐Ｖ刮恢脤?dǎo)向到與電池充電位置對應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池更換式充電站系統(tǒng)，其中: 所述電池安裝模塊包括安放所述電池并且具有電連接所述電池的接頭單元的電池基座、將所述電池固定到所述電池基座的多個(gè)固定單元以及被安裝以密封所述電池基座的部分并且在更換電池時(shí)打開的安裝模塊門。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池更換式充電站系統(tǒng)，其中: 所述電池安裝模塊還包括插入在電池中形成的導(dǎo)向孔中的多個(gè)位置確定件，以便所述電池被精準(zhǔn)地放置在所述電池基座，并且所述電池固定單元安裝在所述電池基座的邊緣并且配置成包括用于固定所述電池的鎖定鉤和用于通過向所述鎖定鉤施加彈性力來維持固定狀態(tài)的彈性件。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池更換式充電站系統(tǒng)，其中: 所述安裝模塊門配置成在由所述保護(hù)導(dǎo)向件圍繞的內(nèi)部空間處關(guān)閉和打開以便在更換所述電池時(shí)所述電池不被暴露到外部環(huán)境的結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的電池更換式充電站系統(tǒng)，其中，所述電池更換機(jī)械手包括: 電池傳送和安裝機(jī)械手，該電池傳送和安裝機(jī)械手用于將先前安裝在電池安裝模塊中的放電后的電池取出，隨后傳送從所述電池裝載單元中彈出的充滿電后的電池并將充滿電后的電池安裝到電池安裝模塊；以及 電池彈出和裝載機(jī)械手，該電池彈出和裝載機(jī)械手用于將存放在電池裝載單元中的充滿電后的電池彈出并將充滿電后的電池提供給電池傳送和安裝機(jī)械手，或者從電池傳送和安裝機(jī)械手接收放電后的電池并且然后將所述放電后的電池裝載到電池裝載單元中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電池更換式充電站系統(tǒng)，其中: 所述電池傳送和安裝機(jī)械手包括:固定軌，該固定軌安裝在所述充電站主體的上部；傳送軌，該傳送軌安裝成能在與所述固定軌正交的方向移動；升降軌，該升降軌安裝成能沿著所述傳送軌的長度方向或者在與所述傳送軌正交的方向移動；以及夾持單元，該夾持單元安裝在升降桿的底部以執(zhí)行在更換電池的過程中的鎖定和解鎖操作。
【文檔編號】B60S5/06GK103522992SQ201210231072
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月4日
【發(fā)明者】樸準(zhǔn)奭, 金元奎, 樸喜正, 文熙錫, 崔雄喆, 鄭在一, 劉致萬, 鄭道陽, 申龍鶴, 樸宰弘 申請人:國民大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團(tuán)