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用于商业用途的电动车辆中的电池组供应和更换系统

阅读:597发布:2021-08-13

专利汇可以提供用于商业用途的电动车辆中的电池组供应和更换系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及 电动车 辆中的 电池 组 供给和更换系统,特别是用于商业货物分配的电动车辆。本发明的系统包括安装在金属结构中的电池组,该金属结构在结构上耦合到布置在电动车辆上的金属安装结构和由可移动 基座 组成的处理装置。可移动基座被对准并固定到车辆的金属安装结构,以从车辆朝向处理装置移除电池组或相反。,下面是用于商业用途的电动车辆中的电池组供应和更换系统专利的具体信息内容。

1.一种电动车辆中的电池组供应和更换系统,用于商业用途的电动车辆,所述电动车辆包括:机械联接到变速箱(113)的三相电动机(105);具有独立开关模式电源的电子控制装置(101),其中所述电子控制装置(101)管理并传送检测到的操作变量的数据;至少一个用于测量电动车辆的操作变量的传感器;数字仪表板(104),其包括关于于由车辆的传感器测量的参数的多个测量仪器;控制器(102),通过电子加速(112)管理和控制电动机的操作变量;用于改变电动车辆的速度的换档装置(114);通过紧固装置附接至车辆底盘的金属安装结构(115),所述金属安装结构(115)包括相互平行且间隔开地布置的左导轨(502)和右导轨(503),形成可移除电池组(103)的支撑结构(603)滑动的区域,其中,每个导轨包括通过紧固装置附接到轮基座(505)的一系列轮(504);
可移除电池组(103)由至少八个以串联和/或并联布置连接的电池(602)组成,其中,所述电池组(103)安装在支撑结构(603)上,所述电池组(103)机械地联接到车辆的金属安装结构(115)上;
处理装置(700),包括由左导轨(702)和右导轨(701)组成的金属可移动基座,形成所述可移除电池组(103)的所述支撑结构(603)移位并接合的区域,以在电动车外进行运输和更换。
2.根据权利要求1所述的电动车辆中的电池组供应和更换系统,其特征在于:所述金属安装结构(115)的每个导轨包括通过紧固装置固定到轮角度基座(505)的一系列轮(504);
其中,每个轮角度基座附接到每个导轨(502,503)的内底表面。
3.根据权利要求1所述的电动车辆中的电池组供应和更换系统,其特征在于:所述金属安装结构(115)包括挡块(509),所述挡块除了限制电池组的支撑结构(603)在所述金属安装结构(115)中的滑动和联接之外还限制所述左导轨(502)与所述右导轨(503)之间的距离。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电动车辆中的电池组供应和更换系统,其特征在于:所述金属安装结构(115)的左导轨(502)和右导轨(503)中的每一个包括至少一对紧固装置(508),其被附接或焊接在每个导轨的底部外表面上以将所述金属安装结构附接到电动车辆底盘。
5.根据权利要求1所述的电动车辆中的电池组供应和更换系统,其特征在于:每个轮(504)通过螺钉(506)和螺母(507)安装到相应的导轨(502,503),其中,每个螺钉(506)穿过所述导轨和所述轮角度基座(505),用作相应的轮(504)的旋转轴线。
6.根据权利要求4所述的电动车辆中的电池组供应和更换系统,其特征在于:所述金属安装结构(115)的左导轨(502)和右导轨(503)中的每一个的紧固装置包括至少一个用于将所述金属安装结构紧固到电动车辆底盘的孔(508)。
7.根据权利要求1所述的电动车辆中的电池组供应和更换系统,其特征在于:构成所述可移除电池组(103)的电池(602)通过至少一个紧固装置(601)连接到所述支撑结构(603)。
8.根据权利要求1所述的电动车辆中的电池组供应和更换系统,其特征在于:所述支撑结构(603)的尺寸根据电池的尺寸和数量而定,其中,所述支撑结构(603)包括一对插入到电动车辆的所述金属安装结构(115)的导轨中的侧部凸缘(605),用于滑动和附接,将所述可移除电池组(103)固定在电动车辆上,而没有不希望的振动或位移。
9.根据权利要求1所述的电动车辆中的电池组供应和更换系统,其特征在于:所述可移除电池组(103)还包括一对连接器(606),以便于与车辆的电气系统连接或断开。
10.根据权利要求1所述的电动车辆中的电池组供应和更换系统,其特征在于:所述处理装置(700)的每个左导轨(701)和右导轨(702)包括通过紧固装置固定到轮角度基座(705)的一系列轮(704),其中,每个轮角度基座(705)通过焊接附接在每个导轨(701,702)的内底表面上。
11.根据权利要求10所述的电动车辆中的电池组供应和更换系统,其特征在于:每个轮(704)通过螺钉(706)和螺母(707)安装到相应的导轨(701,702),其中,每个螺钉(706)穿过所述导轨和所述轮角度基座(705),用作相应的轮(504)的旋转轴线。
12.根据权利要求1所述的电动车辆中的电池组供应和更换系统,其特征在于:所述处理装置(700)还包括在每个导轨(701,702)的一端处的止动件(709),当所述可移除电池组(103)从车辆的所述金属安装结构(115)上移除时,其限制所述可移除电池组(103)的支撑结构(603)在导轨(701,702)上滑动。
13.根据权利要求1所述的电动车辆中的电池组供应和更换系统,其特征在于:所述处理装置(700)的导轨(701,702)安装在前部结构(711)和后部结构(710)上,其中,前部结构(711)由通过顶部支撑元件(714)和底部加强元件(715)连接在一起的两个柱(712,713)组成,其中,每个柱(712,713)在下端处包括向所述处理装置(700)提供移动性的轮(716)。
14.根据权利要求13所述的电动车辆中的电池组供应和更换系统,其特征在于:所述后部结构(710)由通过顶部支撑元件(719)和底部加强元件(720)连接在一起的两个柱(717,
718)组成,其中,每个柱(717,718)在下端处包括向所述处理装置(700)提供移动性的轮(716)。
15.根据权利要求13所述的电动车辆中的电池组供应和更换系统,其特征在于:所述处理装置(700)的导轨(701,702)安装在与前部结构(711)和后部结构(710)对应的顶部支撑元件(714,719)上,其中,连接元件(721)连接到每个底部加强元件(720,715)的中心,除了为所述处理装置(700)提供加强之外,还连接前部结构(711)和后部结构(710)。
16.根据权利要求1所述的电动车辆中的电池组供应和更换系统,其特征在于:所述金属安装结构(115)的左导轨(502)和右导轨(503)之间的空间的尺寸与所述处理装置(700)的左导轨(701)和右导轨(702)之间的空间的尺寸相同,其中,所述尺寸取决于组成所述可移除电池组(103)的电池(602)的数量和物理特性。
17.一种用于商业用途的电动车辆,其特征在于包括:机械耦合到齿轮箱(113)的三相电动机(105);具有独立开关模式电源的电子控制装置(101),其中所述电子控制装置(101)管理并传送检测到的操作变量的数据;测量电池组(103)电压的至少一个电压传感器(124);至少一个电流传感器(125),其测量所述电池组(103)的电流消耗;至少一个温度传感器(126),其测量电动机(105)的温度;至少一个加速度传感器(127),其测量车辆的加速度变量;包括至少一个真空传感器(129)的制动系统,所述真空传感器启动用于平稳和安全制动的真空(107);数字仪表板(104),其包括相对于由车辆的传感器测量的参数的多个测量仪表;控制器(102),通过电子加速模块(112)管理和控制电动机的操作变量;用于改变电动车辆的速度的换档装置(114);货舱;通过紧固装置附接到车辆底盘的金属安装结构(115),所述金属安装结构(115)包括左导轨(502)和右导轨(503),所述左导轨(502)和右导轨(503)平行布置并彼此分开,形成可移除电池组(103)的支撑结构(603)滑动的区域,其中,每个导轨包括通过紧固装置附接到轮角度基座(505)的一系列轮(504);其中,可移除电池组(103)由至少八个以串联和/或并联布置连接的电池(602)组成,其中,电池组(103)安装在支撑结构(603)上,电池组(103)机械地连接到车辆的金属安装结构(115)。
18.根据权利要求17所述的用于商业用途的电动车辆,其特征在于:所述电子控制装置(101)的独立开关模式电源的效率高。
19.根据权利要求17所述的用于商业用途的电动车辆,其特征在于:所述仪表板的多个测量仪表显示电动车的速度、电机温度以及声音警报。
20.根据权利要求17所述的用于商业用途的电动车辆,其特征在于:所述仪表板的多个测量仪表显示所述可移除电池组的充电量和一系列视觉警报。
21.根据权利要求17所述的用于商业用途的电动车辆,还包括:一对机械开关(121),每个所述机械开关布置在电动车辆底盘中以检测驾驶室状态。
22.根据权利要求17所述的用于商业用途的电动车辆,还包括:机械开关(122),其安装在车辆的货舱上以检测货舱舱门状态。
23.根据权利要求17所述的用于商业用途的电动车辆,其特征在于:所述制动系统包括真空泵、手制动杆,真空泵(107)辅助真空伺服助器和真空传感器(129)检测在罐或贮存器(118)中产生真空。
24.根据权利要求17所述的用于商业用途的电动车辆,其特征在于,所述电动车辆还包括:辅助电池(106),用于为所有的驾驶室系统、灯和辅助制动系统的真空伺服助力器的真空泵(107)供电。
25.根据权利要求17所述的用于商业用途的电动车辆,其特征在于,所述电动车辆包括惯性切断开关(116),所述惯性切断开关在发生碰撞时“打开”电路,防止能量流动以停用电动车辆的操作。
26.根据权利要求17所述的用于商业用途的电动车辆,其特征在于,所述电动车辆还包括:SCR型充电器(109),其以电子方式基于通过均衡和浮动阶段的电流需求来控制电池(602)的状态。
27.根据权利要求17所述的用于商业用途的电动车辆,其特征在于,所述电动车辆包括:电子加速模块(112),其与控制器(102)机械地操作,从而控制电动车辆的加速。
28.根据权利要求17所述的用于商业用途的电动车辆,其特征在于:控制器(102)将由所述电池组(103)供应的96伏直流电转换成提供给电动机(105)的三相交流可变电压,由此控制器(102)基于以前建立的控制逻辑管理和控制电动机的操作变量,诸如:每分钟转数、扭矩、电流消耗限制、电动机加速度和基于检测到的电动机温度的操作。
29.根据权利要求17所述的用于商业用途的电动车辆,其特征在于:所述仪表板(104)通过有线连接方式与电子控制装置(101)和控制器(102)配合工作。
30.根据权利要求17所述的用于商业用途的电动车辆,其特征在于:所述手制动杆包括机构和安装在所述机构上的机械开关(123),用于检测所述手制动杆的状态。
31.根据权利要求17所述的用于商业用途的电动车辆,其特征在于:所述电压传感器(124)、所述电流传感器(125)、所述温度传感器(126)、所述加速度传感器(127)和所述真空传感器(129)包括与电子控制装置(101)的电通信,管理和传送在电动车辆的操作期间检测到的变量的数据。
32.根据权利要求17所述的用于商业用途的电动车辆,其特征在于:车辆的齿轮箱(113)通过选择器按钮(117)调节速度,所述选择器按钮(117)移动到向前、空档或倒档,反转达的极性,如果选择器按钮(117)处于空档位置,则其向电子控制装置(101)发送信息,使得即使加速器踏板被按下或所有安全条件已经被满足,车辆也不会移动,如果选择器按钮(117)按到向前,则向电子控制装置(101)发送信号,以便卡车可以向前移动,其中,持续监视发动机旋转以确保马达不改变方向直到已经完全停止并且每分钟转数为零,并且选择器按钮按到反转。

说明书全文

用于商业用途的电动车辆中的电池组供应和更换系统

技术领域

[0001] 本发明涉及电动车辆中的电池组供给和更换系统,特别是用于商业货物分配的电动车辆中。本发明的系统有助于电池组向电动车辆的供应、替换和运输,其在损坏情况下或者用于电池组的维护和一般维修情况下更换一个或所有电池时的待机时间显着减少。

背景技术

[0002] 在汽车工业领域,特别是与电动车辆发展有关的领域,已经开发了用于给电动车辆的电池组充电的不同设备、方法和系统。为了提高车辆的自主性,还研究了更高效的能源消耗。然而,毫无疑问,每个电动车都需要时间来对电池组的能量进行再充电,其主要缺点在于,与对内燃机车辆中的燃料充填的时间相比,所述时间长得多。
[0003] 大型汽车品牌试图通过选择允许电池在4小时内而不是8小时充电的系统来缩短这一时间。因此,充电设备的成本加上必须符合充电设备所要求的技术规格的电池成本必须被添加到电动车的价值中。
[0004] 如果电动车辆直接插入110VAC电源插座,则车载充电器会接通交流电(AC),将其转换为直流电(DC),并调节提供给电池组的电源。但是,如果使用快速充电或增压,则车载充电器以及从AC到DC的转换发生在车辆外部。快速充电的一个挑战是,当电池快速供应能量时,会经历磨损,从而缩短其使用寿命。因此,为了避免损坏电池,外部充电器必须与跟踪电池状态(包括其电压温度)的电子部件充分通信以相应地调整快速充电速率。为了实现这种充电方式,充电器必须设计得与电池状态的测量参数完全同步工作。
[0005] 为了实现小于20分钟的充电时间,不仅需要进一步改进充电系统,而且还需要改进与电网接口,这是因为需要支持120千瓦负载的功率点。因此,从电网中提取大量电意味着与电力公司的电力需求相关的成本,这进一步增加了充电系统的价格。
[0006] 就此而言,中国专利申请CN104333108描述了一种用于电动车辆的应急充电系统。该系统包括柴油发电机、集成AC-DC快速充电装置、安装在车辆中的蓄电池、电源和电动车辆。集成快慢充电装置包括AC-DC整流器和稳压器模、逆变器模块和次级稳压器模块。柴油发电机和电源连接到整流器和调压器模块。蓄电池输出端口安装在车辆上。整流器和稳压器模块连接到车载蓄电池输入端的末端。整流器和稳压器模块的输出端连接到逆变器模块的输入端。安装在车辆中的蓄电池的输出端连接到逆变器模块和次级调压器模块的相应输入端口。逆变器模块和二次调压器模块连接到电动车辆,当电动车辆不起作用时,电源被连接以完全充电安装在车辆中的蓄电池,并且当电动车辆处于充电状态时,柴油发动机单独为安装在车辆上的电池充电。然而,所述应急充电系统具有需要由柴油燃料驱动的另一能量产生源的缺点。
[0007] 日本专利申请JP2014204549描述了一种电源系统,伴随着在电动车辆停放或停用期间借助于充电控制装置对主电池的辅助电池充电的方法。在本发明中,该系统包括:太阳能面板、太阳能充电器和用于检测太阳能充电能量的部分。太阳能面板连接到车辆的外部面板,例如屋顶面板。太阳能充电器利用太阳能面板产生的电力给辅助电池充电。根据由太阳能充电器充电的辅助电池的能量,用于检测太阳能充电能量的部分检测辅助电池中的充电量,其中集成电子控制单元(ECU)控制并调整完成充电时间以开始充电。然而,所描述的本发明将不足以经由太阳能面板对电池组进行再充电;为了做到这一点,需要提供充电电动车辆的电池组所需的能量的太阳能电池板系统。
[0008] 日本专利申请JP2014183713公开了一种用于对附加电池充电的电池再充电装置,在停车期间具有足够的电力。充电系统的附加电池执行第一充电,以便在每个预定时间(例如,当车辆的电源关闭时)对附加电池充电,以及第二充电,用于向附加电池供应电力。同时,车辆的更换装置或通信装置在电源关闭时进行了通信。用于增加电力供应的方法通过用于增加充电时间的方法或用于增加DC-DC转换器的输出电压值的方法来示例。因此,所述发明具有仅在停放车辆时才适合对单个附加电池进行再充电的缺点,所述车辆缺乏对电动车辆的电池组进行充电的能力。
[0009] 美国专利申请US2014203077描述了一种用于电动车辆的电池的充电系统,其中RFID标签、RFID接收器、充电器和控制器响应于来自RFID接收器接收的RFID标签的信号根据用户信息和充电信息对电动车辆的电池进行充电。在互联系统中,多个充电站连接到电网并通过通信链路与中央控制器通信。可以提供电网转换器以允许响应于来自中央控制器的命令从电网对电动车辆的能量进行再充电。因此,所述发明需要对充电站基础设施进行额外投资以及对电网进行相关调整以供应充电站,这代表了电动车辆使用的总体缺点。
[0010] 日本专利申请JP2014108031描述了一种充电/放电控制装置,其控制设置有具有较高能量密度的第一蓄电单元和具有较低能量密度的第二蓄电单元的蓄电装置的充电/放电,所述充电/放电控制装置包括:确定单元,其检测第一蓄电单元和第二蓄电单元中的充电/放电电力值、负载所消耗的电力消耗值,以及从发电机供应的充电电力值,并且基于这些检测值输出充电/放电控制信号;第一充电/放电单元,用于基于充电/放电控制信号对第一蓄电单元进行充电/放电;以及第二充电/放电单元,用于基于充电/放电控制信号对第二蓄电单元进行充电/放电。根据从发电机供应到蓄电装置的电力和从蓄电装置供应到负载的电力来确定要向第一蓄电单元和第二蓄电单元充电/放电的电力。以上代表与使用高能量密度电池相关的附加成本以及用于对其充电的特定电气/电子设备。
[0011] 上面提到的应用于电动车领域的汽车工业的发明特别要求用户投入额外的资金来为其电动车配备用于车辆电池组的快速充电的系统或设备,以防止给电池组充电时的长时间的待机时间。
[0012] 因此,电动车辆并不完全被用户接受,主要是因为如果没有足够的电气设备来快速充电电池组,这种车辆高成本,对电池组进行再充电需要自主性和长时间。车辆用户习惯于几乎一直都可以使用他们的车辆,甚至有的经济部中车辆的可用性是最重要的需求。
[0013] 然而,为了避免这样长的电池组充电时间,不仅需要用于快速充电电池组的特殊设备,电气基础设施还需要支持其操作所需的大量电流。尽管所有地方都有电力供应,但为了实现电池组的快速充电,电网的容量和足够的电气设备来实现所述目的是必要的。
[0014] 本发明为这个问题提供了一种解决方案,尤其是应用于商用产品分配中使用的电动车辆,该车辆中在对电池组进行再充电时的待机时间是不希望的因素,并且由于车辆电池快速损坏或涉及的经济成本,电池快速充电是不可行的。
[0015] 鉴于现有技术,需要提供一种系统,该系统通过允许用于电动车辆的操作的具有最佳充电平的另一个电池组来容易地替换或交换整个低电量电池组,而不需要等待车辆的电池组完全充电以再次使用车辆。
[0016] 本发明不需要用于电池的快速充电的特殊基础设施,也不需要对电网进行相应调整、安装充电站、定期维护和能量消耗率所需的投资。
[0017] 本领域的技术人员知道需要一种系统,该系统允许电动车辆的电池组以尽可能短的时间安装和移除,并用另一个先前充电的电池组替换,用于车辆电池组八小时再充电的解决方案,考虑到在车辆使用的经济部门中,时间因素对于公司或企业来说是最重要的。
[0018] 考虑到电池组电荷的性能和电动车辆的自主性加上更换电池组的估计时间,本发明允许电动车辆必须遵守的分配路径中的有效规划。因此,车辆用户或公司不需要特殊设备或昂贵的基础设施来优化电池组的充电时间。
[0019] 发明的目的
[0020] 根据本发明,其主要目的在于提供一种电动车辆中的电池组供应和更换系统,其消除电动车辆电池组的充电时间以使其继续其操作。
[0021] 本发明的第二个目的是提供一种用于商业用途的电动车辆,其具有80-100km的范围(用于电池的每次电再充电),最大负载能力为1000kg。
[0022] 本文的第三目的是提供一种用于交换或更换电动车辆中的电池组的系统,其便于为所述车辆提供先前已充电的电池组。
[0023] 本发明的第四个目的是提供一种用于商业用途的电动车辆,包括允许在电动车辆可能的最短时间内将电池组移除和/或替换为另一个先前充电的电池组的装置和连接设备。
[0024] 本发明试图在电动车辆中提供电池组交换或替换系统,其克服和/或基本上解决了与电动车辆的电池再充电时间相关的问题。
[0025] 因此,本发明的实施例包括显着改进电动车辆中的电池组供应和替换系统的特征和优点的组合。参考附图阅读本发明的以下详细描述后,本发明的这些和许多其他特征和优点对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

发明内容

[0026] 通常,本发明的主要方面涉及用于商业用途的电动车辆的电池组供应和更换系统,其包括安装在车厢后部的导轨结构。目的在于使电动车辆的动力源最接近电动机和车辆的控制,避免导电体中的能量损失,这对于电动车辆的自主性而言变得重要。
[0027] 用于商业用途的电动车辆包括电子控制系统,该电子控制系统借助于控制逻辑改进车辆的自主性,该控制逻辑基于对检测到的关于车辆操作的数据的监测和管理而允许更有效地执行电动车辆电池组的充电,例如:电池组电压、电流消耗、电机温度、手刹信号、开门信号、货物门信号、启动真空以实现软安全制动。通过所述数据,电动车辆的电子控制装置优化过度或不足的电流消耗,例如,如果电子控制系统检测到手动制动器已被激活达先前建立的持续时间,则电动车辆电子控制装置将发出警报到仪表板,以便随后发送关于控制信号的命令以防止车辆移动。
[0028] 本发明的商用车辆的电池组供给和更换系统的优选实施例包括由串联连接的八个铅酸电池至24个串联连接的电池组成的电池组,其集成了96V的电压。所述电池组被组装在金属基座结构中,该金属基座结构耦合到安装在电动车辆上的金属安装结构,使得电池组在金属安装结构的一系列轮子上滑动直至停止并互,使电池组保持固定,防止不必要的振动或位移。
[0029] 另外,本发明用于商业用途的电动车辆的电池组供应和替换系统包括处理装置,其包括具有与电动车辆的金属安装结构相同的尺寸和结构技术特性的可移动金属基座,使得可移动基座对准并固定到所述导轨,以将电池组从车辆移向处理装置,反之亦然。
[0030] 在一个实施例中,处理装置包括用于调节可移动基座的高度并且与安装在电动车辆中的金属安装结构正确对齐的机械和控制装置。
[0031] 因此,根据以下描述和所附权利要求,其他方面、目的、功能和形式将变得明显。

附图说明

[0032] 为了便于理解本发明的详细描述,现在将参考附图。
[0033] 图1示出了包括本发明的电动车辆的元件的框图
[0034] 图2示出了本发明的电动车辆的示意性立体图。
[0035] 图3显示了电子控制装置的控制和操作算法方法的流程图
[0036] 图4示出了在本发明的电动车辆的操作期间检测到异常的情况下电子控制装置的控制和操作算法方法的另一个流程图。
[0037] 图5示出了本发明的电动车辆的侧视图。
[0038] 图6A示出了本发明的金属安装结构的后部立体图。
[0039] 图6B是形成电动车辆电池组的供应和替换系统的一部分的金属安装结构的正面立体图。
[0040] 图6C是图6中描绘的区域AA的放大侧面立体图。
[0041] 图7示出了形成电动车辆电池组的供应和替换系统的一部分的可移除电池组的立体图。
[0042] 图8示出了形成本发明的电动车辆电池组的供应和替换系统的一部分的处理装置的后部立体图。
[0043] 图9示出了电池组的另一个实施例的立体图。
[0044] 图10示出了与图9中所提及的电池组的实施例有关的处理装置的替代实施例的后部立体图。

具体实施方式

[0045] 在商品的运输和分配方面,车辆全天符合某些预定路线至关重要;时间因素对遵守这些路线至关重要。为此使用电动车辆比使用内燃机的车辆具有重要的优势。使用电动车辆的主要优点之一是不使用汽油可节省资金。然而,电动车辆需要时间为电池组充电,这是他们的能源来源,时间从8小时到16小时不等。在用于商业用途的电动车辆中,电池充电时间是限制所述车辆的使用的因素,因此需要允许用先前充电的电池组替换整个电池组,作为减少电动车辆保持不活动的所述待机的最佳替代方案。
[0046] 本发明试图解决所述问题,并且防止拥有电动车辆的用户或公司投资于允许减少所述电池的充电时间的电气/电子设备、充电站和专用电池,这是相当大的投资和货币支出;以及所述设备和系统所需的预防性和纠正性维护。
[0047] 本发明的系统加速了电动车辆电池组的供应以及更换,减少了由于电池组能量的再充电而使车辆保持不活动的时间段。
[0048] 根据图1,示出了包括本发明的电动车辆的元件的框图,该电动车辆主要包括具有单独的高效开关模式电源的电子控制装置(101),降低了外围设备和控制元件,例如接触器(未示出)和仪表板(104)的电流消耗,并且通过优化构成电池组(103)的电池和控制接触器的使用寿命来节省消耗。特别地,电子控制装置(101)管理和传送检测到的可变数据,例如:通过电压传感器(124)得到的电池组(103)的电压、基于通过电流传感器(125)收集的数据来确定电池组(103)的电流消耗、基于由温度传感器(126)收集的数据计算的达(105)的温度、经由传感器(127和128)得到的加速度变量和用于通过真空传感器(129)平稳且安全地制动电动车辆的真空泵(107)的启动。
[0049] 另外,电子控制装置(101)通过控制器(102)控制电动车辆的开启和关闭变量以及电动机(105)的加速系统(110),使得电子控制装置(101)管理和传送在本发明的电动车辆的操作期间发生的事件的检测到的变量,所述事件是:其中一个驾驶室门通过一对机械开关(121)打开,机械开关(121)布置在电动车辆的底盘中以检测驾驶室门的状态;货舱舱门通过机械开关(122)打开,机械开关(122)安装在车辆的货舱上以检测货舱盖的状态;以及手制动器通过从安装在手制动器杠杆机构上的机械开关(123)接收的检测信号被启动。
[0050] 电动车辆还具有与电子控制装置(101)和控制器(102)一起操作的完全数字化的仪表板(104)。除了包括可听的警报之外,仪表板(104)包括里程计、用于测量速度、电动机温度、电池组(103)充电水平的仪器和一系列可视的警报(111)。例如,这些警报用于在检测到由以下引起的过度电流消耗的情况下警告车辆操作员:加速度、错误的速度处理、倾斜度超过允许值的倾斜度、高于指示的负载、手制动器的激活、一个或多个门打开、打开货仓盖等等。
[0051] 重要的是要提到的是仪表板(104)与电子控制装置(101)的通信是通过RS-232通信总线来执行的。
[0052] 另一方面,控制器(102)具有将由电池组(103)供应的96伏直流电转换为供应电动机(105)的可变三相交流电的功能。因此,控制器(102)管理和控制电动机操作变量,例如:每分钟转数、扭矩、电流消耗限制、电动机加速度和基于检测到的电动机温度的操作。以这种方式,车辆加速通过与控制器(102)机械连接的电子加速模块(112)来实现。
[0053] 为了给电池组(103)的电池充电,本发明的电动车辆还包括充电器(109)。优选地,充电器(109)可以是SCR型的,并且通过均衡和浮动阶段基于电流需求来电子地控制电池的状态。
[0054] 此外,本发明的电动车辆包括用于为所有驾驶室系统、灯光和辅助制动系统的真空伺服助力器的真空泵(107)供电的辅助电池(106)。所述系统由电子控制装置(101)管理,所述电子控制装置借助于真空传感器(129)检测罐或贮存器(图2,(118))中产生的真空来辅助和监测制动系统。此外,电动车辆包括惯性切断开关(116),其在发生碰撞时“打开”电路,防止能量流动以停用本发明的电动车辆的操作。
[0055] 图2示出了本发明的电动车辆的示意性立体图,其中电动机(105)优选为三相AC鼠笼式,其优选地通过定制的离合器优选地直接联接到车辆的齿轮箱(113);档位通过换档杆(114)改变。在一个实施例中,车辆的齿轮箱(113)被调节到一个档位并且通过选择器按钮(117)移动到前进、空档或倒档,使电机的极性反向。当选择器按钮(117)处于空档位置时,其向电子控制装置(101)发送信息,使得即使按下加速器踏板或满足所有安全条件车辆也不移动。如果按下选择器按钮(117)前进,则向电子控制装置(101)发送信号,以便卡车可以向前移动,并且持续监视电机旋转以确保电机不改变方向直到它完全停止,转速为0并且选择器按钮已被按为倒档。此外,确保电动机完全静止,以便将该信号发送到电子控制装置(101),使得车辆能够反向运动。前者也可以相反的方式应用,即如果车辆处于反向并且选择器按钮被按下以向前移动,则其等待直到rpm为零然后改变极性,因此它总是检查电动机的运动以便仅在电动机完全停止时改变旋转。
[0056] 电池组(103)由至少八个串联连接的铅酸电池构成,形成96伏的电压。电池组(103)安装在金属安装结构(115)上,金属安装结构(115)通过紧固装置紧固到电动车辆的底盘,恰好在驾驶室后面,该紧固装置优选可以是螺钉,铆钉等等,而不限于所述手段。
[0057] 金属安装结构(115)由一对侧轨组成,电池组(103)在该一对侧轨上滑动并与其接合,使得电池组(103)与金属安装结构(115)互锁,电池组(103)机械地连接到金属安装结构(115)并位于其上,没有不希望的振动或位移。
[0058] 图3示出了电子控制装置的控制和操作算法方法的流程图,其在检测到警报事件时控制电动车辆的打开和关闭变量。一旦本发明的电动车辆已经启动(301),从操作者激活点火开关信号直到车辆准备好前进,并且如果在电动车辆在途中或操作时电子控制器设备检测到任何车门打开,其中设置在车辆的每个门中的机械开关中的一个检测到所述事件(302);电子控制装置向仪表板发送相应的信号以激活视觉信号(305)并提醒操作员;如果操作者纠正所述事件以确保车门正确关闭,则电子控制装置将另一相应信号发送到仪表板以停用视觉信号(306)。然而,如果操作员在电子控制装置的控制算法中先前建立的持续时间内忽略所述警报,则其激活关闭定时器(311)并随后激活溢出标志(312);一旦先前建立的关闭时间段过去,电子控制装置向车辆点火接触器发送控制信号以停用它们,停用电动车辆(314)的操作作为用于车辆乘客的安全措施。
[0059] 如果在本发明的电动车辆在途中或操作时,电子控制装置检测到车辆货仓盖已被打开,其中被放置在货舱中的机械开关检测到所述事件(303),电子控制装置装置向仪表板发送相应的信号以激活相应的视觉信号(307)并提醒操作员,假设操作者校正了确保货仓盖子正确关闭的所述事件,则电子控制装置向仪表板发送相应的信号以停用视觉警报(308)。然而,如果操作员在电子控制装置的控制算法中先前建立的持续时间内忽略所述警报,则其激活关闭定时器(311)并随后激活溢出标志(312)。一旦先前建立的关闭时段已经过去,电子控制装置发送控制信号去停用车辆点火接触器(313),其停用电动车辆(314)的操作,作为防止车辆损坏的安全措施或作为在车辆停放的情况下进行节能措施。
[0060] 图4示出了在检测本发明的电动车辆的操作期间的异常情况下电子控制装置的控制和操作算法方法的流程图。一旦本发明的电动车辆已经启动(301),从操作者启动点火开关信号直到车辆准备好前进,并且在电动车辆在途中或运行时,电动车电机的温度传感器连续向电子控制装置发送对应于读数(401)的数据以供解释和处理,如果所述读数不在0-140℃的操作范围内,则电子控制装置向仪表板发送信号以激活视觉信号(406)以警告车辆操作员发生所述事件,以便操作员采取预防措施并尽快关闭车辆。如果操作员在电子控制装置的控制算法中先前建立的持续时间没有关闭车辆,则它激活关闭计时器(311)并随后激活溢出标志(312)。一旦关闭时间段过去,电子控制装置发送停用车辆点火接触器的控制信号(313),该控制信号停用电动车辆(314)的操作,作为防止电动车辆电机损坏的安全措施。
[0061] 以同样的方式,当车辆在路上或运行时,电动车辆的电池组电压传感器不断地感测并将对应于读数(402)的信号发送到电子控制装置,其中电子控制装置发送所述读数相应的信号到仪表板,以通过数字可视界面(407)解释和显示。如果电池组电压的读数在104-86V的范围内,则数字可视界面将该读数解释为正常操作电压(409)并激活对应的视觉信号(412)。如果电动车辆的电池组电压传感器的读数低于先前建立的范围(415),则仪表板激活相应的视觉警报(418)以向操作员警告所述事件以使车辆电池组充电。如果操作员未执行相应的预防措施并且传感器检测到电池组中的电压降较大,则电子控制装置激活关机计时器(311)并随后激活溢出标志(312)。一旦关闭时段已经过去,电子控制装置发送控制信号停用车辆点火接触器(313),其停用电动车辆(314)的操作,作为安全措施以防止电动车辆被损坏。
[0062] 以同样的方式,电动车辆的电流传感器不断地将对应于读数(403)的数据发送到电子控制装置以供解释和处理,其中电子控制装置向仪表板发送对应于所述读数的信号以借助于数字可视界面(408)显示。如果电流消耗控制器的读数超出350安培的范围,则所述读数在数字可视界面上显示为高电流消耗警报(410),并且同时激活脉动听觉信号(413)。如果电流传感器的读数继续增加,则所述读数在数字可视界面上呈现为高电流消耗警报(416),并且同时脉动听觉信号切换到恒定听觉信号(419)以警告操作者所述事件以及要采取的相应预防措施,措施是:以正确的速度行驶,避免倾斜超过允许值的陡坡,负载不超过推荐值等。然而,如果操作者不执行相应的预防措施,并且电流传感器继续检测到大于电子控制装置的控制算法中先前建立的电流消耗,则其激活关闭计时器(311)并且随后启动溢出标志(312)。一旦关闭时段已经过去,电子控制装置发送控制信号停用车辆点火接触器(313),其停用电动车辆(314)的操作,作为安全措施以防止电动车辆被损坏。
[0063] 另外,如果读数满足(411)以下函数,则加速器读取传感器不断地将对应于所述读数(404和405)的数据发送到电子控制装置以供解释和处理:
[0064] 传感器2=传感器1-1.5
[0065] 电子控制装置将所述读数解释为电动车辆的正常加速操作(414)。然而,如果所述读数不满足前述函数,则电子控制装置向控制器发送相应的信号以停用车辆的加速(417),并且同时电子控制装置向仪表板发送相应的信号激活视觉信号并警告操作者所述事件,并采取相应的预防措施,例如避免不适当的加速。在操作员忽略所述警告信号并且加速度传感器1和2继续检测到不满足上述函数的读数的情况下,电子控制装置激活关闭计时器(311)并且随后激活溢出标志(312)。一旦关闭时段已经过去,电子控制装置发送控制信号停用车辆点火接触器(313),其停用电动车辆(314)的操作,作为安全措施以避免损坏电动车辆电动机和高电流消耗。
[0066] 图5示出了本发明的电动车辆的侧视图,其中电池组(103)被示出为安装在作为电动车辆中的电池组供应和替换系统的一部分的支撑结构(605)上。所述电池组(103)联接到由左导轨(502)和右导轨(503)组成的金属安装结构,其中所述导轨通过紧固装置(未示出)安装在驾驶室的后部,所述紧固装置直接安装到车辆底盘。
[0067] 图6A示出了包括左侧导轨(502)和右侧导轨(503)的金属安装结构的后部立体图,其中每个导轨包括通过紧固装置连接到轮度基座(505)的一系列轮(504)。每个轮角度基座通过电焊(优选钨或微丝,但不限于这些)附接到每个导轨(502)和(503)的内底表面;形成电池组的支撑结构(603)的滑动区域,该区域是在左侧导轨(502)的内顶面和右侧导轨(503)的内顶面之间在每个轮之间延伸的空间(D1)。除了限制电池组支撑结构(未示出)在金属安装结构(115)中的滑动和接合之外,止动件(509)限制左侧导轨(502)和右侧导轨(503)之间的距离。另外,左侧(502)和右侧(503)导轨中的每一个包括至少一对紧固装置(508),所述至少一对紧固装置附接或焊接在每个导轨的外底表面上以将金属安装结构附接到电动车辆底盘。
[0068] 图6B示出了形成电动车辆电池组的供应和替换系统的一部分的金属安装结构的正面立体图。在所述图中,可以看到在左侧导轨(502)的内顶面和右侧导轨(503)的内顶面之间在每个轮(504)之间延伸的空间(D1),它是电池组的金属结构互锁并滑动以接合在导轨上的区域。优选地,每个轮(504)借助于螺钉(506)和螺母(507)安装在相应的导轨(502)或(503)上,其中螺钉(506)穿过导轨和轮角度基座(505),其也用作相应轮(504)的旋转轴线。此外,在所述图中,可以看到左侧导轨(502)和右侧导轨(503)中的每一个的紧固装置(508)之一,其中紧固装置(508)包括用于通过螺钉或用于所述目的的任何其他紧固装置将金属安装结构紧固安装到电动车辆底盘的至少一个孔(509)。
[0069] 图6C示出了图6A中所示的AA区域的放大图,其详细示出了轮角度基座(505)在导轨内部的接合,通过由螺母(507)支撑的螺钉(506)将轮安装在导轨内侧,在磨损或故障的情况下便于维护和更换轮子。
[0070] 图7示出了形成本发明的电动车辆中的电池组的供应和替换系统的一部分的可移除电池组的立体图。可移除电池组由至少八个电池(602)组成,电池(602)设置在支撑结构(603)上并通过紧固装置(601)紧固到所述结构。根据电池的尺寸和数量来确定支撑结构(603)的尺寸,其中所述结构(603)包括一对侧凸缘(605),所述侧凸缘插入电动车辆的金属安装结构(115)的导轨中,用于滑动和附接,将可移除电池组(103)保持固定在电动车辆上而没有不希望的振动或位移。可移除电池组(103)还包括一对连接器(606),以便于其与车辆的电气系统的连接或断开。
[0071] 图8示出形成本发明的电动车辆电池组中的供应和替换系统的一部分的处理装置的后侧立体图。处理装置(700)由包括左侧导轨(702)和右侧导轨(701)的金属可移动基座组成,其中每个导轨包括通过例如螺钉(706)和螺母(707)的紧固装置(70)连接到轮角度基座(705)的一系列轮(704),每个轮角度基座(705)优选地通过电焊(钨或微丝,但不限于这些)连接到每个导轨(701)和(702)的内底表面;形成电池组支撑结构(未示出)的滑动区域,该区域是在左侧导轨(702)的内顶表面和右侧导轨(701)的内顶表面之间在每个轮之间延伸的距离(D2)。在导轨的一端的止动件(709)限制电池组支撑结构(未示出)在处理装置(700)的导轨(701)和(702)上的滑动。
[0072] 处理装置(700)的导轨(701)和(702)安装在前部结构(711)和后部结构(710)上。前部结构(711)由两个通过顶部支撑元件(714)和底部加强元件(715)连接在一起的柱(712)和(713)组成,其中每个柱(712)和(713)在其下端包括轮(716)。
[0073] 类似地,后部结构(710)由通过顶部支撑元件(719)和底部加强元件(720)连接在一起的两个柱(717)和(718)组成,其中每个柱(717)和(718)在其下端包括轮(716)。所述轮(716)为处理装置(700)提供移动性。因此,导轨(701)和(702)安装在对应于前部(711)和后部(710)结构的顶部支撑元件(714)和(719)上,其中连接元件(721)连接到每个底部加强元件(720)和(715)的中心,除了向处理装置(700)提供加强之外还连接前部(711)和后部(710)结构。
[0074] 值得一提的是,金属安装结构和处理装置的尺寸,特别是其导轨的尺寸必须相同,以提供电动车辆中电池组的供应和交换/替换。尺寸取决于组成电池组的电池的数量和物理特性。
[0075] 图9示出了电池组(800)的另一实施例的另一立体图,该电池组由安装在支撑结构(802)上的二十四个串联连接的电池(801)组成,其中所述电池通过布置在电池组(800)的侧面和中心的紧固装置(803)固定到该结构。
[0076] 图10示出了与图9中提到的实施例相关的处理装置的替代实施例的后立体图。处理装置(900)包括由一对轨道和止动元件(902)组成的结构底座(901),止动元件(902)以“X”形式布置在每个轨道的后端,该止动元件紧固到四个支撑元件(907),其中每个支撑元件(907)在其底端处具有边缘(908),所述边缘向所述处理装置(900)提供移动性。
[0077] 受益于本公开的本领域技术人员将意识到,有利于电池组的供应、更换和运输的本发明的系统是专门为本发明的电动车辆设计的。应该理解的是,本说明书中的描述和附图应被解释为说明性的而非限制性的,并且它们不旨在限于所描述的特定形式和示例。相反,在不脱离由所附权利要求限定的精神和范围的情况下,包括对于本领域技术人员来说显而易见的其它修改、变化、实施例、替代方案、设计选项和实现形式。因此,以下权利要求被解释为涵盖所有这些额外的修改,变化、替代方案、设计选项。
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