電池更換系統(tǒng)和技術(shù)的制作方法
【專利說明】電池更換系統(tǒng)和技術(shù)
[0001]相關(guān)串請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年6月19日提交的題為“Battery Swapping System andTechniques”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/837，082號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過引用合并于此。
【背景技術(shù)】
[0003]—些車輛被設(shè)計(jì)成使用電能作為用于推進(jìn)的電力源。這樣的車輛具有用于保持電力的能量存儲(chǔ)裝置，并且這樣的存儲(chǔ)裝置可以是被配置成安裝在車輛上的電池組的形式。電池組具有到車輛的電連接，允許車輛的推進(jìn)電機(jī)或其他驅(qū)動(dòng)單元能夠從電池汲取電能。在一些情況下，車輛可以在例如所謂的再生制動(dòng)期間向電池組中反饋電能。
[0004]很多電池組被配置成使得它們能夠根據(jù)需要而利用電能被再充電。一些車輛具有用于連接外部能量源并且從而對(duì)電池進(jìn)行再充電的外部充電端口，其他車輛可以經(jīng)由板載內(nèi)燃機(jī)來對(duì)電池充電。實(shí)現(xiàn)能量補(bǔ)給的另一方式是用充滿電的電池組更換當(dāng)前電池組。這一技術(shù)也可以在舊的電池組需要服務(wù)時(shí)使用，以便使得車輛能夠繼續(xù)行駛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]第一方面，一種電池組抬升系統(tǒng)包括:框架，具有根據(jù)用于車輛的電池組緊固件圖案安裝在框架上的扳手；被配置成使框架相對(duì)于車輛上升和下降的抬升裝置；定位在所述框架與所述抬升裝置之間的第一空氣軸承，第一空氣軸承被配置成實(shí)現(xiàn)框架與抬升裝置之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；以及定位在所述框架上的第二空氣軸承，第二空氣軸承被配置成允許電池組與框架之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
[0006]實(shí)現(xiàn)方式可以包括以下特征中的任何或全部特征。第一空氣軸承包括定位在框架的頂部的四個(gè)空氣軸承。第二空氣軸承包括定位在框架的底部的四個(gè)空氣軸承?？蚣馨ɑ蜋C(jī)架，機(jī)架具有安裝在機(jī)架上的扳手。第一空氣軸承和第二空氣軸承安裝在基座上。機(jī)架安裝在基座上以使得能夠相對(duì)于基座至少豎直地移動(dòng)。電池組抬升系統(tǒng)還包括在框架上的用于承載電池組的平臺(tái)，第二空氣軸承定位在平臺(tái)與框架之間。電池組抬升系統(tǒng)還包括在平臺(tái)上的滾軸。電池組抬升系統(tǒng)包括斜坡，斜坡被配置用于車輛在斜坡上行駛，斜坡具有用于平臺(tái)的開口，其中框架和抬升裝置定位在開口下面。電池組抬升系統(tǒng)還包括安裝在框架上的至少一個(gè)定位銷，定位銷被配置用于確保電池組與框架之間的對(duì)準(zhǔn)。
[0007]第二方面，一種更換車輛的電池組的方法包括:將電池組抬升系統(tǒng)和車輛相對(duì)于彼此定位，電池組抬升系統(tǒng)具有框架和抬升裝置，框架具有根據(jù)用于車輛的電池組緊固件圖案安裝在框架上的扳手，抬升裝置被配置成使框架相對(duì)于車輛上升和下降；使框架與車輛上的第一電池組對(duì)準(zhǔn)，使用定位在框架與抬升裝置之間的第一空氣軸承來產(chǎn)生對(duì)準(zhǔn)；使用扳手松開第一電池組并且從車輛上移除第一電池組；使用在框架上的第二空氣軸承使第二電池組與框架對(duì)準(zhǔn)，其中第二電池組獲得針對(duì)第一電池組產(chǎn)生的對(duì)準(zhǔn)；以及使用抬升裝置將第二電池組帶向車輛，并且使用扳手緊固第二電池組。
[0008]實(shí)現(xiàn)方式可以包括以下特征中的任何或全部特征?？蚣馨ɑ蜋C(jī)架，機(jī)架具有安裝在機(jī)架上的扳手，并且方法還包括相對(duì)于基座至少豎直地移動(dòng)機(jī)架，作為松開第一電池組和緊固第二電池組的部分。方法還包括:在使框架與第一電池組對(duì)準(zhǔn)之前，將安裝在框架上的至少一個(gè)定位銷伸出，并且在使第二電池組對(duì)準(zhǔn)時(shí)使用定位銷以使得獲得針對(duì)第一電池組產(chǎn)生的對(duì)準(zhǔn)。電池組抬升系統(tǒng)具有斜坡和開口，斜坡被配置用于車輛在斜坡上行駛，開口在斜坡中并且用于安裝在框架上的平臺(tái)，其中框架和抬升裝置定位在開口下面，并且方法還包括:使用抬升裝置至少豎直地移動(dòng)平臺(tái)，作為從車輛去除第一電池組并且將第二電池組帶到車輛的一部分。平臺(tái)具有滾軸，并且方法還包括:在從車輛移除第一電池組之后使第一電池組在平臺(tái)的一側(cè)滾動(dòng)離開，并且在使第二電池組與框架對(duì)準(zhǔn)之前使第二電池組在平臺(tái)的另一側(cè)滾動(dòng)到平臺(tái)上。所述一側(cè)和所述另一側(cè)彼此相對(duì)并且其中第一電池組和第二電池組在共同的方向上被滾動(dòng)。
【附圖說明】
[0009]圖1示出電池更換臺(tái)的示例。
[0010]圖2示出用于電池更換臺(tái)的設(shè)備的示例。
[0011 ]圖3示出圖2的電池組抬升系統(tǒng)的示例。
[0012]圖4示出圖3的電池組抬升系統(tǒng)的扳手機(jī)架的示例。
[0013]圖5示出圖3的電池組抬升系統(tǒng)的框架的示例。
[0014]圖6示出圖1的電池更換臺(tái)上的車輛的示例。
[0015]圖7-12示出使用圖3的電池組抬升系統(tǒng)服務(wù)的圖6的車輛的示例。
[0016]圖13示出用于更換車輛上的電池組的方法的示例。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本文檔描述用于更換電能存儲(chǔ)系統(tǒng)(諸如車輛的電池組)的系統(tǒng)和技術(shù)。具有電池組的車輛包括電動(dòng)車輛和混合動(dòng)力車輛，這里僅列舉兩個(gè)示例。在一些實(shí)現(xiàn)中，系統(tǒng)可以用于使用另一電池組更換電動(dòng)車輛的電池組。例如，這可以提供一種更快速的補(bǔ)充用于電動(dòng)車輛的電能的方式并且可以使得電動(dòng)車輛能夠在遠(yuǎn)距離的自駕游中基本上不停止地行駛。
[0018]在下面的示例中，當(dāng)前安裝在車輛上的電池組有時(shí)被稱為“舊的”電池組，并且要安裝到車輛上的電池組有時(shí)被稱為“新的”電池組。這一術(shù)語(yǔ)僅用于說明目的，而不一定反映任何電池組的任何物理特性。在一個(gè)示例中，舊的電池組被部分耗盡(即具有低的電荷狀態(tài))并且因此正在被新的電池組更換，新的電池組具有更高的電荷狀態(tài)。在然而，另一示例中，車輛擁有者僅僅希望用不同的電池組取代舊的電池組，并且因此用新的電池組將其更換。
[0019]圖1示出電池更換臺(tái)100的示例。通常，臺(tái)子具有由柱子104支承的斜坡102。設(shè)備106被容納在斜坡下面并且將在移除舊的電池組和/或向車輛上安裝新的電池組時(shí)使用。在一些實(shí)現(xiàn)中，斜坡可以定位在地平面以上并且因此可以具有傾斜的表面(未示出)，傾斜的表面允許車輛能夠向上行駛到斜坡上。在此，臺(tái)子被設(shè)計(jì)成使得車輛在一端108處進(jìn)入并且在被服務(wù)之后在另一端110處離開臺(tái)子。然而，在其他實(shí)現(xiàn)中，車輛可以在與其進(jìn)入的相同的一側(cè)離開臺(tái)子。
[0020]電池更換臺(tái)100具有車輛導(dǎo)軌112以確保車輛被正確地定位用于處理。在一些實(shí)現(xiàn)中，導(dǎo)軌可以被放置在意圖的行駛路徑的任一側(cè)以使得幫助將車輛的輪子轉(zhuǎn)向到正確的位置。例如，導(dǎo)軌可以具有通常為圓柱形的形狀并且被安裝，以使得其能夠繞其縱軸被旋轉(zhuǎn)。如果車輛輪子滾動(dòng)到與這樣的導(dǎo)軌接觸，則導(dǎo)軌的旋轉(zhuǎn)可以防止輪子爬上導(dǎo)軌并且從而幫助將車輛在臺(tái)子上保持正確的對(duì)準(zhǔn)。
[0021]電池更換臺(tái)100具有平臺(tái)114，平臺(tái)114當(dāng)前將在斜坡102中的對(duì)應(yīng)開口填充。平臺(tái)通過設(shè)備106在至少豎直方向上可移動(dòng)。例如，平臺(tái)可以從其當(dāng)前位置被抬升直到其接觸車體的底部電池組，并且在電池組從車輛被松開之后，平臺(tái)可以支承電池組的重量，諸如在使電池組下降以便將其與另一電池組交換時(shí)。在一些實(shí)現(xiàn)中，斜坡具有與平臺(tái)相鄰的一個(gè)或多個(gè)門。例如，這樣的門可以在車輛進(jìn)入和離開期間關(guān)閉，使得一個(gè)或多個(gè)車輛輪子能夠在門的頂部上滾動(dòng)。另一方面，在服務(wù)過程期間，門可以打開，從而在平臺(tái)與斜坡中的開口之間產(chǎn)生更多空間。例如，這樣的空間能夠輔助設(shè)備和/或手動(dòng)操作者接近電池組。
[0022]圖2示出用于電池更換臺(tái)的設(shè)備200的示例。設(shè)備包括電池組抬升系統(tǒng)202、剪刀式抬升裝置204、新的電池組的機(jī)架206、和用于舊的電池組的機(jī)架208。下面將描述關(guān)于這些的示例。
[0023]圖3示出圖2的電池組抬升系統(tǒng)202的示例。系統(tǒng)包括抬升裝置300、定位在抬升裝置上的基座302、和定位在基座上的機(jī)架304。機(jī)架具有安裝在其上的大量扳手306，扳手306被配置用于在緊固和松開電池組時(shí)使用。
[0024]扳手306在此布置成用于特定車輛的電池組緊固件圖案。也就是，在此有39個(gè)單獨(dú)的扳手并且它們每個(gè)被定位以使得與在將電池組固定到該類型的車輛時(shí)使用的單獨(dú)的緊固件(例如螺栓)對(duì)齊。在其他實(shí)現(xiàn)中，可以使用更多或更少的扳手。
[0025]在本描述中，術(shù)語(yǔ)“扳手”在廣義上使用，其包括適合用于從車輛緊固和松開電池組的一系列的扭矩控制設(shè)備。例如，扳手可以被設(shè)計(jì)用于在選擇性地?cái)Q緊或松開螺母和/或螺栓時(shí)使用。扳手可以用任意合適的方式來供電，例如使用通過耦合件308向扳手供應(yīng)壓力的一個(gè)或多個(gè)氣動(dòng)動(dòng)力源(未不出)。
[0026]在本附圖和前一附圖中，為了清楚，電池組抬升系統(tǒng)303被示出為沒有平臺(tái)114(圖1)。也就是，平臺(tái)或類似的結(jié)構(gòu)通常安裝在電池組抬升系統(tǒng)的頂部以在操作期間支承電池組。特別地，電池組抬升系統(tǒng)具有大量空氣軸承310，空氣軸承310允許這樣的(例如由平臺(tái)支承的)電池組與電池組抬升系統(tǒng)的其余部分之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。例如，每個(gè)空氣軸承可以具有一個(gè)或多個(gè)表面312，在表面312處，摩擦通過流動(dòng)的空氣(例如通過穿過孔口出現(xiàn)的壓縮空氣)被減小。壓縮空氣可以通過一個(gè)或多個(gè)端口 314被供應(yīng)給空氣軸承。在所說明的示例中，安裝有四個(gè)單獨(dú)的空氣軸承。
[0027]圖4示出圖3的電池組抬升系統(tǒng)的扳手機(jī)架304