[发明专利]用于更换电动或混合动力车辆的牵引电池的半自动台站

说明书

本发明涉及用于更换牵引电池的半自动台站。本发明具体适用于电动或混合动力车辆。

当前的电动车辆、特别是使用锂离子(Li离子)电池作为牵引电池的那些车辆，仍具有有限的里程，在任何情况下都显著低于带有内燃发动机的大部分车辆的里程。这是本发明提出要解决的一个问题。

带着解决里程问题这个目的，在19世纪末期在美国安装了用于台车的电池更换台站。这些非常早的电池更换台站在David A.Kirsch的于2000年出版的题为《电动车辆及历史负担》[The electric vehicle and the burden of History]的著作中进行了描述。首先台车的驾驶室被升高以便与支撑在车轮上的一个平台分离，该平台本身携带了电动马达及其电池。然后放电后的电池本身被升高并且一个经再充电的电池被装配在位。所有这些繁重的处理操作需要若干操作员的介入，这些操作员使用车间起重机类型的升降装置或一个滑轮组来升降并移除台车的驾驶室和这些电池。这些第一批台站的主要缺点是欠缺自动化，使得更换一个电池所必须的时间是根据可用的操作员的数目和经验而高度可变的。这是本发明提出要解决的另一个问题。

带着解决更换时间问题这个目的，已经提出了快速更换台站，例如在1997年3月18日公开的专利US5,612,606中描述的台站，使得电动车辆的电池更换时间变得与加注带有内燃发动机的车辆的燃料箱的时间基本上相同。这种快速台站允许快速更换电动车辆的电池，包括从车辆下方可移除的牵引电池。它包括用于将该车辆相对于升降电池的装置对齐的装置，这些装置包括允许该电池初始地接近车辆下方的起重装置、以及允许在车辆下方对电池进行精确定位的更精细升降装置。这种快速台站还包括用于使这些电池在升降区域与再充电区域之间沿一个方向或另一个方向移动的装置。这种完全自动化的快速更换台站的一个主要缺点是安装和维护成本非常高。实际上，这些成本使得该台站在经济上不受重视，特别是在发展中国家或者在车队有限的新兴国家。在这些国家，非常大比例的人口仍保留使用带有内燃发动机的或电动的机动车辆。这样的台站不能在合理的时间内贬值，除非在车队非常普遍的发达国家。这是本发明提出要解决的另一个问题。

本发明的目的具体是限制更换台站的安装和维护成本，而使得它可以在发展中国家和新兴国家有利地使用。为做到这点，本发明的指导原理是创造一种用于更换从车辆下方可移除的电池的半自动台站，该台站不需要一个以上的操作员介入。为此，本发明的目的是一种允许操作员用一个经再充电的牵引电池更换一个电动或混合动力车辆的放电后电池的设备。该设备包括一个凹坑，在该凹坑中安排有允许车辆被升高或降低的车辆升降装置。该升降装置包括用于使该车辆相对于该车辆的纵向方向在一个参考位置固定不动的装置、以及用于使该车辆相对于该车辆的横向方向(Y)在一个参考位置固定不动的装置。在该凹坑中还安排了用于使该车辆相对于竖直方向在一个参考位置固定不动的装置、以及允许对用于将放电后电池从车辆上解锁或将经再充电的电池锁定到车辆上的装置进行升高和降低的升降装置。在该凹坑外，该设备包括用于使该车辆触及该车辆升降装置的装置。在该凹坑外，该设备还包括允许操作员将放电后电池在该凹坑的顶部与一个充电区域之间输送和/或将经再充电的电池在该充电区域与该凹坑的顶部之间输送的操纵装置。

有利地，该凹坑可以具有小于或等于1.5米的深度。

例如，该升降装置可以包括一个升降斜面，该升降斜面包括多个柱以及能够在车辆停车时支撑该车辆的两个水平支撑斜面。

有利地，用于使车辆相对于该车辆的纵向方向在一个参考位置固定不动的该装置可以包括至少一对带套筒的辊，这些辊的旋转轴是沿着该车辆的横向方向定向的，这些辊能够在该车辆的后车轮在这两个水平支撑斜面之一上滚动时接纳并阻挡该后车轮。

有利地，用于使车辆相对于该车辆的横向方向在一个参考位置固定不动的该装置可以包括：这对带套筒的辊；一个手动对准杆，这个杆可以包括被安排成用于在该车辆的横向方向上拉动该车辆的一个拉手；以及沿着该车辆的纵向方向安排的一个针对这些车轮内侧上的支撑止挡件；以及多个辊，这些辊的旋转轴可以沿着该车辆的纵向方向定向，这些辊能够接纳该车辆的这些前车轮。

有利地，用于使车辆相对于竖直方向在一个参考位置固定不动的该装置可以包括多个引导元件，这些引导元件能够被安排在该车辆的车身下方的多个引导与支撑元件所接纳。

有利地，允许对用于将放电后电池从车辆上解锁或将经再充电的电池锁定到车辆上的装置进行升高和降低的该升降装置可以包括一个升降平台。