[发明专利]电池更换模块

说明书

技术领域

本申请涉及具有可更换电池的电动轿车的领域。

背景技术

运载工具（例如轿车、卡车、飞机、船只等）是现代经济不可或缺的部分。不幸地是，用于驱动汽车的化石燃料例如石油具有许多缺点，包括：对这些化石燃料的有限外来来源的依赖、污染和气候变化。解决这些问题的一种方案是提高汽车的燃料燃烧效率。最近，油电混合动力车辆（hybrid electric vehicle，HEV）被引入，HEV较传统非混合动力车辆具有显著更高的燃料经济性。但混合动力车辆并未消除对化石燃料的需求。

解决这些问题的另一种方案是使用清洁引擎技术，例如由氢驱动的引擎或者由燃料电池或电池驱动的电动车辆（electric vehicle，EV）。但许多这些清洁引擎技术还并不实用。例如燃料电池电动车辆（fuel cell electric vehicle，FCEV）仍处于发展阶段，较为昂贵。类似地，电池技术也还未达到电池能长距离驱动电动车辆的地步。电池能量密度与化石燃料相比仍然很低。电池成本高昂，并可能给车辆增加高达40%的成本费用。此外，电池会占用若干小时来充电。

转让给本申请的受让人的国际专利公布WO2010/033883提出了解决上述问题的一种方案，并公开了装配有一个系统的电池更换站，该系统用于快速将连接到车辆的放完电的牵引用电池组更换为完全充电的牵引用电池组。完成该快速电池更换的时间远少于为电池组重新充电或为传统轿车补充燃料的时间。该文公开的电池更换系统包括电池更换平台，可在该平台上安装不同机械工具，以便自车辆取出电池，用充电的电池替换放完电的电池。

发明内容

本申请公开一种利用电池更换模块（BSM）的新颖的电池更换系统，配置为并可操作用于替换不同类型的电池。

所述BSM允许使用单个机械工具，以能够对接并替换具有不同物理尺寸（长度、宽度、厚度）的各种电池组，所述电池组具有将电池组保持在电池舱中恰当位置的不同数目和相对位置的锁，。这将允许建成能服务于具有不同尺寸和不同电池组形状的不同类型的Evs的BSS。

所提出的BSM实现了上述目的，而不必像现在所做的那样对每种电池组使用不同的定制工具，并且不增加位于车辆上的电池设备的复杂程度。实际上，替换的建成能对接许多类型的车辆和电池的BSS的方法会使用轿车内的电池锁定机构，所述电池锁定机构包括致动马达，以便锁定/解锁电池。通过使用这样的机构，BSS将仅需容纳（支撑）电池，并且会是能支持许多不同类型的轿车和电池的非常通用并且简单的接口。车辆将负责使电池接合于轿车或自轿车脱离。但是这样的机构倾向于增加EV的成本。因此，所提出的BSM保持了与轿车和电池的通用接口，但将致动元件置于BSS中，而不是轿车中。由此，所提出的BSM能协助降低嵌入EV中的设备的复杂程度和成本。

因此，本申请提供一种用于更换电池组的电池更换模块，所述电池组可通过一个或多个闩锁机构附接于车辆的底侧。所述电池更换模块包括致动器框架，所述致动器框架包括配置为并可操作地与所述一个或多个闩锁机构配合的一个或多个致动器；所述一个或多个致动器安装在所述致动器框架上，用于相对于所述框架移动。

在一些实施例中，至少一个所述致动器包括：底座；自所述底座突出的驱动轴，所述驱动轴配置为与在至少一个所述闩锁机构中的插口接合；以及致动器马达，配置为当所述驱动轴接合到所述插口中时使所述驱动轴转动，以致动所述闩锁机构。

在一些实施例中，所述制动器框架进一步包括至少一个配置为容纳所述致动器中的一个的致动器箱，所述致动器箱配备有马达，以便能沿着至少两个方向在所述致动器框架上移动。

在一些实施例中，所述致动器进一步包括配置为保持所述电池组的电池支撑衬垫。

在一些实施例中，至少一个所述致动器进一步包括安装在所述电池支撑衬垫上的基准销，所述基准销配置为接合在所述电池组的基准孔中。

在一些实施例中，容纳在所述致动器箱中的至少一个所述致动器在所述致动器箱内具有移动能力。

在一些实施例中，所述致动器配置为在所述致动器箱内被提升。

在一些实施例中，所述致动器和所述致动器箱配置为允许所述致动器相对于所述致动器箱水平浮动（horizontal floating）。

在一些实施例中，至少一个致动器包括在所述驱动轴的端部处的自动对齐球，所述自动对齐球能处理所述致动器和所述闩锁机构之间的角偏差。

在一些实施例中，所述自动对齐球包括柱塞，所述柱塞用于对所述闩锁机构中的恰当接合进行检测。