[发明专利]用于电池更换站的车辆对准系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于电动车辆的电池(更换)站(BSS)。具体地，本发明涉及通过BSS的电池更换系统(BES)来更换电动车辆的牵引电池的技术。

背景技术

电池更换站(BSS)通常设计成允许电动和/或混合动力车辆的牵引电池的快速替换(这里通常可互换地称为车辆或电动车)。电动车牵引电池的开关优选地在几分钟的范围之内执行，以便在BSS中提供车辆的高成本效益和高通过量，并为车辆用户提供良好的服务。通常地，电池更换过程是一个自动化过程，在这个过程中很少或没有车辆用户的干预。利用自动化过程为由于车辆用户/驾驶者的意想不到的动作可能导致易于延误的多个车辆的电池更换提供了可靠性和快速周转性。

发明内容

用于多种电动车辆(EV)的电池更换过程通常需要从EV中去除报废的或部分报废的电池，并在具有较高充电状态的备用电池的位置进行接合和锁定。安装在EV中的电池的去除的执行通常是利用专门特别设计的系统/设备来从所述EV中断开电池。当EV相对于这些电池更换设备/模块(BSM)处于严格的对准(位置和方向)，通常在1毫米或更小的位置对准和大约0.2°的角度对准量级时，就实现了这种BSM的恰当操作。BSM设备一般在竖直方向上移动(上升/下降)以便从EV中取回电池。所述BSM设备与EV车体的精确接合需要对所述EV进行精确定位和定向。

执行电池更换过程时，EV应位于所述平台/车道上，并在EV所位于的所述平台/车道上进行对准。对准应相对于电池更换柱来执行，位于电池更换柱处，BSM系统具有足够的精确度以允许EV电池被更换。在某些情况下，EV的对准应当在它所位于的平台/车道上的所有6个自由度(EV相对于X、Y、Z轴的位置和滚转、俯仰和偏转方向)上执行。在某些情况下，这些BSM在水平面上也可以移动，以允许它来运输电池到和从并不是紧接着位于EV下方的保持位置处，以及用于对不同类型的Ev来调节它的位置。BSM可与允许其在水平平面内移动的平移系统相关联。

在这里所公开的BSS对准技术提供了一种用于在EV和电池更换站之间进行对准的系统和方法。当驾驶者驾驶他的车辆进入BSS中时，所述车辆通常尚未很好地与BSS对准。BSS的车道系统包括至少两个单独的在车道的不同位置上操作的用于对准车辆的对准器/工具(alignment aids/utilities)，以及可以在车辆和BSM之间连接并在它们之间提供精确对准和连接的中间对准工具。

例如，第一对准器(例如被动对准器)可以根据本发明来配置以影响EV的“相关性”，所述EV的“相关性”提供EV的横向(Y)偏移和偏转。第二对准器(例如主动对准器)可以根据本发明来配置以便与车辆接合，以提供EV横向(Y)偏移和偏转的更精确的相关性，以及EV沿着车道的纵向方向(例如，相对于X轴)的精确定位。通常，在此阶段获得EV的几厘米数量级(例如，误差不超过±1.5厘米)的精密错位误差。额外的对准工具(中间对准工具)适用于从下方接合EV并连接到在EV中的配准器(连接构件)，从而使所述的额外的对准工具与EV对准/配准到1毫米或更小的精确度之内。一旦在BSS系统和EV之间的对准达到期望值时，就可以启动电池更换过程。例如通过使用EV中的一组布置在中间对准工具上的连接构件(例如配准/对准销)和一组相应的互补连接构件(例如配准槽)就实现了精确对准。

这种中间对准工具还配置带有第二组连接构件(例如配准销)，通过所述第二组连接构件，电池更换设备(BSM系统)或电池可以以超过1毫米的精确度与中间对准工具进行对准。为此，所述BSM设备和/或电池也可以与相应的互补连接构件相关联(例如配准槽)。

在本发明的一些实施例中，所述BSM设备设置在可偏移的/可调节地移动的(例如“浮动”)的平台上，所述平台允许BSM充分自由地在几厘米(例如，约15毫米)的精密程度上移动到每个水平方向(即在X-Y平面内)上。这有利于BSM相对于中间对准工具进行精确对准。

在某些情况下，所述BSM设备安装在水平平移系统(输送机)上，所述水平平移系统与相对适度的定位精确度(例如几厘米的精确度)相关联。在水平平移系统上承载BSM设备的“浮动”平台可以配置为使得BSM设备相对于中间对准工具的精确对准具有比由水平平移系统提供的要高的水平精确度。可使用该部件省去高精确度和复杂的水平平移系统的需要。