CN102203651B - 用于将电池电气连接到电动车辆上的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及连接系统，其设计成方便电池和电动车辆之间的电气和数据连接。连接器设计有对准机构，以考虑到电池和车辆之间的初始未对准，同时仍然确保它们之间的正确接触。对准机构还使得该系统顺从，以确保系统的机械部件不会置于不希望的载荷或应力之下。连接系统容纳带有通信信号的数据连接器以及带有高压电的动力连接器。数据连接器被屏蔽，以防止由于靠近高电压元件而引起的干涉作用。该连接系统不使用机械闩锁或锁定机构。

Description

用于将电池电气连接到电动车辆上的系统

技术领域

公开的实施例总体涉及可移除电池组的电动车辆。具体地，公开的实施例涉及用于在可移除电池组和电动车辆之间建立电气连接和数据连接的连接器机构。

背景技术

车辆(例如，汽车、卡车、飞机、船、摩托车、自主车辆、机器人、叉车等)是现代经济的整体部分。不幸的是，诸如通常用于为这种车辆提供动力的油的化石燃料具有多个缺点，包括：依赖于有限的国外化石燃料资源；这些国外资源通常处于不稳定的地理位置；并且这些燃料产生污染和气候变化。解决这些问题的一种方式是提高这些车辆的燃料经济性。最近，已经引入了汽油-电混合车辆，其消耗的燃料基本上小于相应的传统的内燃机，即，它们具有较好的燃料经济性。然而，汽油-电混合车辆没有消除化石燃料的需要，因为除了电动马达之外它们仍然需要内燃机。

解决这个问题的另一种方式是使用可再生资源的燃料，例如生物燃料。然而，当前生物燃料价格昂贵并且距离广泛商业使用还有一定的年头。

解决这些问题的另一种方式是使用清洁技术，例如由燃料电池或蓄电池提供动力的电动马达。然而，这些清洁技术中许多都还没有实际应用。例如，燃料电池车辆仍然处于发展之中并且价格昂贵。电池成本高并且可能使得车辆的成本增加差不多40％。相似地，可充电电池技术对于能够为电动车辆长距离提供动力的大规模生产且成本合算的电池而言还不先进。与汽油相比，当前的电池技术并不提供能量密度。因此，即使是在典型的完全被充电的电动车辆电池上，在需要再次充电之前，电动车辆也仅仅能够行驶大约40英里，即，对于给定的车辆存储量，电动车辆的行驶范围是有限的。此外，电池可能需要很长时间来进行再充电。例如，电池可能需要整晚进行再充电。因为典型电动车辆电池的充电时间可能持续相当长的时间，并且再充电可能不是长途旅程的选择，所以极为希望的是一种用于以电池提供动力的电动车辆的“快速补给燃料”系统和方法。

现有技术采用能够再充电的永久电池。然而，在本文所述的一些实施例中，采用可移除的电池。在这些实施例中，形成在电池和车辆之间其实未校准的电气连接可能是具有挑战性的。在本文所述的电池中，动力连接和数据连接均包括在同一个电气连接系统中。如果连接很靠近，那么高电压动力连接与数据连接产生电磁干涉作用。数据连接和动力连接可以彼此远离，使得它们不会发生干涉。然而，使这些连接器彼此远离需要形成两个单独的连接组件，这增加了系统的成本和复杂性。

因此，极为希望的是提供一种用于解决上述缺陷的系统。

发明内容

为了克服上述缺陷，采用充电点和电池交换站的网络来向EV(电动车辆)用户提供保持他的或她的车辆充电且能够全程使用的能力。一些实施例提供了在电池交换站将耗尽的(或基本上放电的)电池组快速地交换为完全充电的(或基本上完全充电的)电池组的系统和方法。在比对电池进行再充电所需的时间明显少的时间段内执行该快速交换。从而，长的电池再充电时间可能不再与行程超过电池里程的电动车辆的用户相关。

此外，因为电动车辆的电池可以与车辆的初始成本分开，所以可以显著降低电动车辆的成本。例如，电池可以属于某个团体而不是车辆的使用者，例如，金融机构或服务提供商。在2008年9月19日提交的名称为“Electronic Vehicle Network”的美国专利申请12/234,591中更加详细地解释的这些概念，该文献以引用方式并入本文中。从而，电池可以作为长时间段内待货币化的再充电网络(ERG)基础结构的部件，而不是消费者购买的车辆的一部分。

以下提供用于换出或更换电动车辆中的电池组的系统和方法的详细说明。一些实施例提供附接到车辆上的能快速交换的电池组的说明。

一些实施例提供构造成设置在至少部分地为电动车辆的下侧处的电池舱。电池舱包括框架，该框架限定了腔体，该腔体构造成至少部分地在该腔体中接收电池组。在一些实施例中，电池舱的框架形成车身结构的一部分并且不是单独的部件。电池舱还包括至少一个闩锁机构，该至少一个闩锁机构绕着与车辆下侧形成的平面(和/或车辆行驶的表面，例如，道路)基本上平行的轴线可转动地枢转。闩锁机构构造成将电池组至少部分地保持在腔体中。在一些实施例中，附加闩锁绕着与第一轴线基本上平行且与第一轴线不同的附加轴线可转动地枢转。在一些实施例中，轴线和附加轴线基本上与车辆的长度垂直。

在一些实施例中，传动组件机械地联接至闩锁和附加闩锁，传动组件被构造为使闩锁和附加闩锁沿着彼此相反的旋转方向同时地旋转。在一些实施例中，电动马达机械地联接至框架，以驱动传动组件。在一些实施例中，传动组件被构造为由车辆外部的旋转机构驱动。

一些实施例提供从至少部分地为电动的车辆的下侧处移除电池舱的方法。该方法包括使机械地联接至车辆的闩锁机构旋转，以脱开闩锁和设置在至少部分地为电动的车辆的下侧处的电池组之间的接触。然后，电池组移动离开车辆的下侧。在一些实施例中，移除的方法涉及，在旋转之前，机械地脱开第一闩锁机构。在一些实施例中，移除的方法涉及，在旋转之前，电子地脱开第二闩锁机构。在一些实施例中，移除的方法涉及其发生时间少于一分钟。

一些实施例提供将电池组联接至电动车辆的另一种方法。联接方法包括基本上同时地将位于电动车辆下侧的前端处的第一闩锁与位于电池组的前端处的第一撞针接合以及将位于电动车辆下侧的后端处的第二闩锁与位于电池组的后端处的第二撞针接合。然后，通过将第一和第二闩锁旋转到其各自的物理锁定位置中而基本上同时地将电池组锁定到电动车辆中。在一些实施例中，联接方法还包括通过沿相反方向旋转第一和第二闩锁，这使得与电池组接合并且提升电池组，而基本上同时地将电池组沿竖向提升到电动车辆中。

一些实施例提供一种电池系统，其包括用于接收电池组的电池舱。电池舱位于电动车辆的下侧。电池舱包括第一闩锁和第二闩锁，该第一闩锁被构造为将电池组的前端机械地联接至电动车辆的下侧的前端，该第二闩锁被构造为将电池组的后端机械地联接至电动车辆的下侧的后端。通过将电池组的前端和后端基本上同时地接合、沿竖向提升和锁定至电动车辆，第一闩锁和第二闩锁将电池组机械地联接至电动车辆的下侧。

一些实施例提供一种电池系统，其包括电池组、第一闩锁和第二闩锁，该电池组被构造为机械地联接至电动车辆的下侧，该第一闩锁被构造为将电池组的近端机械地联接至电动车辆的下侧的近端，该第二闩锁被构造为将电池组的远端机械地联接至电动车辆的下侧的远端。第一闩锁和第二闩锁基本上同时地将电池组机械地联接至电动车辆的下侧。

在一些实施例中，电池舱包括闩锁，该闩锁在腔体的第一侧处附接至框架。电池舱还包括至少一个附加闩锁，该至少一个附加闩锁在腔体的与腔体的第一侧相对的第二侧处附接到框架。附加闩锁绕着与由车辆的下侧形成的平面基本上平行的另一个轴线可旋转地枢转。该附加闩锁构造成将电池组至少部分地保持在腔体中。

在一些实施例中，电池舱的闩锁具有近端和远端，该近端绕着轴线旋转，该远端远离近端，被构造为接合电池组上的杆形撞针。在一些实施例中，闩锁的远端具有钩形。

在一些实施例中，该框架与车辆的车架一体地形成。在一些实施例中，框架是被构造为附接到至少部分地为电动的车辆上的独立单元。在一些实施例中，框架位于部分地为电动的车辆的前桥和后桥之间。在一些实施例中，框架限定了基本上为矩形的开口，具有两条长边和两条短边。在一些实施例中，框架限定了开口，该开口具有限定了被构造为接收对应电池组的任何形状的五条、六条或更多条边。在一些实施例中，长边沿着与从车辆的前部到后部延伸的轴线基本上平行(或接近平行)的轴线延伸。在一些实施例中，框架限定了基本上为立方体形的腔体，该腔体中用于至少部分地接收电池组。

在一些实施例中，电池舱具有设置在框架与至少部分地为电动的车辆之间的一个或多个振动阻尼器。

在一些实施例中，闩锁和附加闩锁绕着其各自的轴线沿着相反的方向基本上同时地旋转。在一些实施例中，当闩锁朝向彼此基本上同时地旋转时，电池组接合并锁定到至少部分地为电动的车辆中。在一些实施例中，当闩锁远离彼此基本上同时地旋转时，电池组从至少部分地为电动的车辆脱开并解锁。

在一些实施例中，闩锁和附加闩锁被构造为基本上同时地将电池组从至少部分地为电动的车辆的下侧机械地断开。

在一些实施例中，闩锁(或闩锁机构)为四连杆机构的一部分。在一些实施例中，四连杆机构包括：闩锁壳体；输入连接件，其包括第一枢转点和第二枢转点，其中第一枢转点可枢转地联接到闩锁壳体的近端；闩锁，其包括第三枢转点和第四枢转点；以及联接器连杆，其包括第一杆端部和第二杆端部。第四枢转点可枢转地联接到闩锁壳体的远端。第一杆端部可枢转地联接到输入连接件的第二枢转点。第二杆端部也可枢转地联接到闩锁的第三枢转点。

在一些实施例中，联接器连杆包括调节螺栓，该调节螺栓被构造为调节联接器连杆的长度。在一些实施例中，当输入连接件处于第一位置时，闩锁被构造为与电池组的撞针机械地断开。在一些实施例中，当输入连接件处于第二位置时，闩锁处于被构造为机械地联接到电池组的撞针的接合位置，并且输入连接件、联接器连杆和钩部处于几何锁定构造。在一些实施例中，闩锁被构造为沿着与车辆的下侧形成的平面基本上垂直的轴线提升电池组。

在一些实施例中，电池舱还包括电池组，该电池组包括：存储电能的至少一个可充电电池单体；以及壳体，其至少部分地包围该至少一个可充电电池单体。壳体还包括至少一个具有杆形的撞针，其被构造为与闩锁接合。

在一些实施例中，电池组的壳体的高度基本上小于其长度，其中壳体的一部分包括热交换机构，当电池组附接到车辆时，该热交换机构的至少一部分在车辆的下侧处暴露于周围空气。在一些实施例中，当电池组附接到车辆时，电池组至少部分地伸出到电动车辆的下侧的平面之下。在一些实施例中，壳体的一部分包括热交换机构，当电池组附接到车辆时，该热交换机构的至少一部分在车辆的下侧处暴露于周围空气。在一些实施例中，热交换机构选自以下机构中的至少一个：散热器；热交换器；冷板；以及前述机构的组合。在一些实施例中，热交换机构是冷却机构，包括贯穿壳体的管道。在一些实施例中，冷却管道包括多个翅片。在一些实施例中，冷却管道包括罩形入口。在一些实施例中，罩形入口含有过滤器，以防止碎片冷却管道。

在一些实施例中，电池舱还包括电池组。电池组包括壳体，该壳体被构造为基本上填充车辆的电池舱中的腔体。该壳体包括：第一侧壁；第二侧壁，其与第一侧壁相对；至少一个第一撞针，其设置在第一侧壁处并且具有杆形形状，其中该第一撞针的中心轴线与第一侧壁平行；至少一个第二撞针，其设置在第二侧壁处并且具有杆形形状，其中该第二撞针的中心轴线与第二侧壁平行；以及至少一个电池单体，其存储电能。电池单体至少部分地被包围在壳体中。在一些实施例中，杆形撞针具有一些抗摩擦附件，例如滚子轴承或者低摩擦表面处理。

在一些实施例中，电池舱的框架还包括至少一个对准套筒，该对准套筒被构造为与电池组上的至少一个对准引脚匹配。

在一些实施例中，电池舱的框架还包括至少一个压缩弹簧，该压缩弹簧联接至电池舱，其中至少一个压缩弹簧被构造为当电池组至少部分地保持在腔体内时在电池舱和电池组之间产生力。

在一些实施例中，传动组件还包括：多个闩锁，其机械地联接到第一转矩杆。第一转矩杆被构造为致动闩锁。附加闩锁机械地联接到第二转矩杆。第二转矩杆被构造为致动附加闩锁。此外，第一转矩杆和第二转矩杆被构造为沿着相反的方向基本上同时地旋转。在一些实施例中，第一转矩杆位于电池舱的最靠近车辆前端的侧面处。第二转矩杆位于电池舱的最靠近车辆后端的侧面处。

在一些实施例中，传动组件还包括第一齿轮轴和第二齿轮轴，该第一齿轮轴经由第一蜗轮组联接到第一转矩杆，该第二齿轮轴经由第二蜗轮组联接到第二转矩杆。第一齿轮轴和第二齿轮轴沿着相反的方向基本上同时地旋转，从而引起第一转矩杆和第二转矩杆经由第一蜗轮组和第二蜗轮组沿着相反的方向基本上同时地旋转。在一些实施例中，第一齿轮轴包括通过万向接头连接的两个轴。在一些实施例中，该设计可包括左涡轮组和右蜗轮组，一种不需要齿轮轴沿相反的方向旋转的设计。

在一些实施例中，传动组件还包括联接到第一齿轮轴和第二齿轮轴上的等径伞齿轮组。等径伞齿轮组被构造为使第一和第二齿轮轴沿相反的方向同时地旋转。

在一些实施例中，传动组件还包括驱动马达，该驱动马达经由齿轮传动组联接到等径伞齿轮组。驱动马达被构造为经由齿轮传动组和等径伞齿轮组使第一和第二齿轮轴沿相反的方向旋转。

在一些实施例中，传动组件还包括驱动套筒，该驱动套筒位于电动车辆的下侧处。套筒联接到等径伞齿轮组的中心齿轮。套筒的旋转致动等径伞齿轮组。在一些实施例中，驱动套筒具有用于接收套筒扳手的非标准形状，该套筒扳手具有与该非标准形状相对应的头部。

在一些实施例中，传动组件还包括等径伞齿轮锁，该等径伞齿轮锁被构造为防止等径伞齿轮组旋转。在一些实施例中，等径伞齿轮锁被构造为利用钥匙释放。在一些实施例中，该钥匙物理地解锁该等径伞齿轮锁。在一些实施例中，等径伞齿轮锁是弹簧加载的。

在一些实施例中，电池舱还包括一个或多个闩锁碰锁，该闩锁碰锁被构造为在接合时防止该至少一个闩锁旋转。在一些实施例中，闩锁碰锁还包括联接到一个或多个闩锁碰锁上的锁定同步杆和联接到锁定同步杆上的锁定致动器。锁定同步杆被构造为致动该一个或多个闩锁碰锁。锁定致动器被构造为致动该锁定同步杆。在一些实施例中，一个或多个闩锁碰锁为锁定螺栓。在一些实施例中，锁定致动器联接到电动马达，该电动马达被构造为经由锁定致动器致动锁定同步杆。在一些实施例中，锁定同步杆被构造为使一个或多个闩锁碰锁沿第一方向旋转，以使得一个或多个闩锁碰锁变得接合，并且其中锁定同步杆被构造为使一个或多个闩锁碰锁沿第二方向旋转与，以使得一个或多个闩锁碰锁脱开。

在一些实施例中，电池舱还包括一个或多个闩锁碰锁，该闩锁碰锁被构造为在接合时防止该至少一个闩锁旋转。该一个或多个闩锁碰锁被构造为仅仅当等径伞齿轮锁已经释放时脱开。

在一些实施例中，电池舱还包括闩锁位置指示器，该闩锁位置指示器被构造为确定闩锁的接合位置和脱开位置。

在一些实施例中，闩锁电气同步而没有机械联接。容纳有内部电动马达和传动装置的单独的闩锁单元执行闩锁操作。控制单元用来同步和控制所有闩锁的操作。

可移除电池组的接合(联接)和脱开(断开)在至少部分地为电动的车辆的使用寿命期间可以多次发生。在一些实施例中，电池组和车辆应当经受高达3000次循环的接合和脱开。在一些实施例中，部件应当经受高达5000次循环。一旦联接或接合，高电压和电流可以在电池组和车辆之间传递，以便电池组为电动车辆提供动力。在一些实施例中，电池组还包括与车辆进行数据通信的电路。这样的“智能”电池向车辆的计算机系统提供关于电池充电、电池寿命、保持范围的信息或其它相关信息。在这些实施例中，还在处于每次接合中的电池组和车辆之间形成数据信号路径。为了形成动力连接和数据连接，电池组上的动力和数据触头以及车辆上的电气和数据触头必须彼此正确地对准。例如，小的数据和动力引脚和套筒应当精确地对准以形成合适的电气连接。此外，数据和动力连接器必须彼此之间保持接触并且经受日常行驶引起的严酷因素，例如竖直的和水平的冲击和振动、碰撞等。

本文所述的该连接系统提供一种快速连接/断开的系统，其补偿在移除和更换电池期间在电池侧连接器和车辆侧连接器之间可能出现的未对准。这些实施例提供用于电池和车辆的待通过诸如引脚和套筒对准机构的对准机构运动成正确对准的联接部分的结构灵活性。这些实施例还提供一个或多个未对准救济机构。具体地，连接系统中的至少一个连接器包括联接器，该联接器设计成允许在直接附接到电池或车辆上的固定安装部分和含有连接器的数据和动力界面的自由联接部分之间的运动。在一些实施例中，它们之间允许的运动是水平的，或者基本上与车辆下侧的X-Z平面平行。在一些实施例中，允许的运动也是竖直的。在一些实施例中，联接器包括弹簧，该弹簧除了帮助补偿未对准之外，还提供竖直力，以保持电气和数据部件彼此连接。这些实施例中的一些还采用具有导电网状套管的数据和动力套筒，尽管日常行驶具有振动和震动，该导电网状套管也能够保持与其对应的数据和动力引脚电接触，并且进一步能够经受3000或更多次的接合循环。

在一些实施例中，电池组和车辆之间的数据连接都位于具有精确对准能力的同一个电气连接系统中。换言之，单个电池侧连接器部件包含有数据和动力接口，并且单个车辆侧连接器部件也包含有数据和动力接口。在同一个电气连接系统中提供数据连接和动力连接的一个优点在于，一个电气连接系统可以用来同时对准动力接口和数据接口两者。然而，数据通信导体易受由于接近高压或高电流导体而导致的电磁干涉作用的影响。有时候，通过保持任何高压或高电流导体与任何数据或信号导体之间的基本距离，可以克服电磁干涉作用。然而，考虑到在车辆和电池之间精确对准所需要的连接点的期望数量，有利的是在同一个连接器系统部件上包括动力和数据接口两者。在这些实施例中，不切实际的是在数据和动力导体之间保持足够的距离来克服电磁干涉作用。相反，设有屏蔽机构，以允许使用单个用于数据和动力两者的连接器，同时防止由于数据导体靠近动力导体所导致的不期望的电磁效应。在同一个连接器部件上具有电气连接器和数据连接器两者的电气连接系统的实施例中，该电气连接系统还具有屏蔽机构，该屏蔽机构通过连接系统中彼此靠近的高电压电气接口来屏蔽数据接口不受电磁干涉作用的影响。在一些实施例中，数据连接器和电气连接器彼此处于一英寸的范围内。在其它的实施例中，电气和数据连接位于分开的连接系统上，每个连接系统都具有单独的对准机构，例如下述的电气连接系统中的那些。

本文所述的实施例的另一个值得注意的元素是在电气连接系统自身上缺乏任何闩锁机构。这些实施例不需要额外的夹具或闩锁机构来确保动力和数据接口之间的正电接触。相反，电气连接系统实施例的部件通过电池舱中的闩锁机构彼此保持接触。因为在连接系统中采用的对准机构补偿电池舱和车辆之间的初始未对准，所以电池组可以快速地移除并且插入到车辆的电池舱中，而不需要额外地关注闩锁或对准复杂的电气连接器。另外，闩锁机构以足够的力固定电池，以保持车辆侧连接器与电池侧连接器之间的连接。通过减少电池交换过程的步骤和复杂性，电动车辆更方便地用于日常使用。

一些实施例一种用于至少部分地为电动的车辆的电池的电气连接系统。该电气连接系统采用具有如下的车辆侧连接器和电池侧连接器的屏蔽机构。该车辆侧连接器被构造为永久性地附接到至少部分地为电动的车辆的下侧。电池侧连接器被构造为永久性地附接到电池组。电池侧连接器被构造为与车辆侧连接器匹配。电池侧连接器和车辆侧连接器也被构造为沿着与至少部分地为电动的车辆的下侧基本上垂直的轴线可移除地彼此联接。每个电气连接器都包括用于在电气连接器之间传输高压电的高电压接口和用于在电气连接器之间传输数据的数据接口。电气连接系统还包括屏蔽机构，以抵消由高电压连接元件引起的电磁效应。在一些实施例中，屏蔽机构将数据接口与高电压接口分隔开，以抵消由高电压连接元件引起的电磁效应。在一些实施例中，屏蔽机构包括壳体，该壳体基本上覆盖数据接口。在一些实施例中，壳体是L形。

在一些实施例中，电气连接系统还包括密封机构，该密封机构定位在第一和第二电气连接器之间，以当第一和第二电气连接器联接时防止环境污染。

在一些实施例中，高电压接口包括导电引脚；和用于接收导电引脚的套筒。此外，套筒由导电网状套管构成，该导电网状套管用于与导电引脚形成电气连接。相似地，在一些实施例中，数据接口也具有引脚和套筒，其中该套筒由导电网状套管构成。在其它的实施例中，数据接口包括纤维光学接口。

在一些实施例中，高压电在大约100至1000VDC之间。在其它的实施例中，高压电在大约200至800VDC之间。在其它的实施例中，高压电在大约350至450VDC之间。

一些实施例一种用于至少部分地为电动的车辆的电池的电气连接系统。该电气连接系统采用联接机构，以补偿如下的车辆侧连接器和电池侧连接器之间的未对准。该电气连接系统包括第一电气连接器、第二电气连接器和联接器，该联接器用于补偿第一和第二电气连接器之间的未对准。该第一电气连接器被构造为安装到至少部分地为电动的车辆的下侧。其包括第一联接部分，该第一联接部分用于与第二电气连接器的第二联接部分匹配。第二电气连接器被构造为安装到电池上并且包括第二联接部分，该第二联接部分用于与第一电气连接器的第一联接部分匹配。位于第一联接部分和第二联接部分之间的是用于补偿第一和第二电气连接器之间的未对准的联接器。第一和第二联接部分包括用于传输高压电的高电压接口和用于在第一和第二联接部分之间传输数据的数据接口。在一些实施例中，联接部分位于车辆侧连接器上。在其它的实施例中联接部分位于电池侧连接器上。

在一些实施例中，用于至少部分地为电动的车辆的电池的连接系统包括用于补偿如下的车辆侧连接器和电池侧连接器之间的未对准的一个或多个联接部分。第一电气连接器被构造为安装到至少部分地为电动的车辆的下侧。第一电气连接器包括：第一联接部分，其用于与第二电气连接器的第二联接部分匹配；第一安装部分，其用于将第一电气连接器附接到至少部分地为电动的车辆；以及第一联接器，其用于将第一联接部分附接到第一安装部分。第一联接器允许第一联接部分和第一安装部分之间的相对运动。第二电气连接器被构造为安装到电池上。第二电气连接器包括第二联接部分，该第二联接部分用于与第一电气连接器的第一联接部分匹配。第一联接器补偿第一和第二电气连接器之间的未对准。第一和第二联接部分包括用于传输高压电的高电压接口和用于在第一和第二联接部分之间传输数据的数据接口。在一些实施例中，第二电气连接器还包括用于将第二电气连接器附接到电池上的第二安装部分以及用于将第二联接部分附接到第二安装部分上的第二联接器。第二联接器允许第二联接部分和第二安装部分之间的相对运动。第二联接器也补偿第一和第二电气连接器之间的未对准。

在一些实施例中，第一联接器被构造为允许第一联接部分相对于第一安装部分在竖直和水平的平面中运动。在一些实施例中，第一联接器由第一联接部分中的孔和刚性地附接到第一安装部分上且延伸通过第一联接部分中的孔的螺栓构成，其中该螺栓的直径比孔的直径小。在一些实施例中，第一联接器还包括定位在第一联接部分和第一安装部分之间的螺旋弹簧。在一些实施例中，该螺栓延伸通过螺旋弹簧的中心。

在一些实施例中，权利要求的电气连接系统的第一联接部分包括引脚和套筒。引脚和套筒被构造为确保第一和第二联接部分之间的侧向对准。在一些实施例中，套筒的内表面是具有椭圆形截面的通道。该通道的内表面大于引脚，以允许通道的内表面的一部分与引脚的外表面的一部分之间具有间隔。

上述实施例应对一个或多个之前提到的缺陷。例如，电池的电气接口部件与其在电动车辆中对应的舱之间的未对准通过所述的对准和未对准补偿机构进行补偿。此外，由高电压连接引起的电磁干涉作用由各屏蔽机构克服或减轻。在一些实施例中，利用上述特征的组合制造能够经受可能的交换循环的稳固电池交换系统来应对未对准和电磁干涉作用两者。

附图说明

图1示出了电动车辆网络。

图2A-2B是图1的电动车辆的视图。图2A是电动车辆的仰视图，图2B是电动车辆的侧视图。

图3A和3B是图1的电动车辆和电池组的下侧透视图。

图4是图1-3的电池组的一个实施例的透视图。

图5是图1-3的电池组的一个实施例的透视图，其示出了各个化学模块或单元。

图6是具有第一冷却系统的电池组的一个实施例的透视图。

图7是具有第二冷却系统的电池组的另一个实施例的底部透视图。

图8是电池组的另一个实施例的透视图。

图9是电气连接系统的透视图。

图10是连接到电池舱和电池舱的传动组件上的电池组的实施例的透视图。

图11是电池舱的另一个实施例的透视图。

图12是图11的蜗轮组的实施例的特写倾斜视图。

图13是图11的第一齿轮组机构的实施例的特写透视图。

图14是电池和舱的下侧的特写透视图，包括驱动套筒的实施例的特写视图。

图15是齿轮锁的一个实施例的透视图。

图16是齿轮锁的另一个实施例的透视图。

图17是插入到钥匙孔中并且释放图16的齿轮锁的钥匙的特写透视图。

图18是具有几个对准套筒的电池舱的实施例的特写透视图，该对准套筒被构造为与电池组上的对准引脚匹配。

图19A-19C是出于各种位置的闩锁机构的侧视图。

图20是电池舱的闩锁碰锁机构的特写透视图。

图21是将电池组从电池舱释放的过程的流程图。

图22是将电池组接合到电池舱的过程的流程图。

图23A和23B分别是电池舱的传动组件的另一个实施例的透视图和特写透视图。

图24A是电气连接系统的顶部透视图。图24B是图24A的车辆侧连接器的底部透视图。

图25是图24A的电气连接系统的侧视图。

图26是沿着图25的线26-26看的电气连接系统的车辆侧连接器部分的剖视侧视图。

图27是沿着图25的线26-26看的电气连接系统的电池侧连接器部分的剖视侧视图。

图28是在图24A所示的数据和动力连接器的一些实施例的凹形侧中使用的导电网状套管的透视图。

图29是图24B所示的车辆侧连接器的一部分的部分分解透视图。

图30是在图29的车辆侧连接器中使用的屏蔽机构的实例的透视图。

图31包括图29的屏蔽机构的所有侧的平面视图。

在整个附图中，类似的附图标号是指对应的部分。

具体实施方式

图1示出了根据一些实施例的电动车辆网络100。该电动车辆网络100包括车辆102和电池组104，该电池组104被构造为可移除地安装到车辆102上。在一些实施例中，电池组104包括能够存储电能的任何装置，例如电池(例如，锂离子电池、铅酸电池、镍金属氢化物电池等)、电容器、反应电池(例如，锌-空气电池)等。在一些实施例中，电池组104包括多个单独的电池或电池单体/化学模块。在一些实施例中，电池组104还包括冷却机构，以及用于连接到车辆102上或连接到电池交换站134的各个元件上的机械和电气连接器。这些机械和电气连接器将在下面进一步说明。

在一些实施例中，车辆102包括电动马达103，该电动马达103驱动车辆的一个或多个车轮。在这些实施例中，电动马达103从电池组104(为了解释方便而示出为与车辆分隔开)接收能量。车辆102的电池组104可以在用户110的家130里充电或者在一个或多个充电站132充电。例如，充电站132可以位于商业中心停车场中。此外，在一些实施例中，车辆102的电池组104可以在一个或多个电池交换站134处交换为充好电的电池组。从而，如果用户行驶的距离超过了车辆的电池的单次充电的范围，那么消耗的(或部分消耗的)电池可以交换为充好电的电池，使得用户能够继续他的/她的行驶而不需要等待电池再充电。电池交换站134是服务站，在该服务站用户可以将消耗的(或部分消耗的)车辆102的电池组104交换为充好电的电池组104。充电站132提供能量以对电池组104进行充电，同时电池组联接到车辆102上。网络100的这些部件连接到相关的动力和数据网络，如2008年9月19日提交的名称为“Electronic Vehicle Network”的美国专利申请No.12/234,591中更详细地解释的，该公开以引用方式并入本文中。

图2A-2B是至少部分地为电动的车辆102的侧视图和仰视图。车辆102包括在车辆102的下侧处附接到车辆102上的可移除电池组104(有时本文指的正好是电池)。在一些实施例中，电池组104基本上是平坦的并且沿着车辆102的长度即沿着车辆的纵向X轴线的至少一部分延伸。在一些实施例中，电池104可以伸到车辆102下侧的平面204之下，即，沿Y轴负方向伸出。当伸出的电池组暴露于周围空气流时，从车辆的下侧伸出有助于空气冷却电池组104。在具有导气罩的实施例中，如以下参考图6所述的，至少导气罩入口将暴露于车辆102下侧处的周围空气，以当车辆102向前运动时接收空气流。在电池组改造到车辆上的一些实施例中，即，售出之后，电池组可从车辆底部伸出。

然而，当电池104或其一部分从车辆102的下侧204的平面之下伸出时，其可能是难看的。因此，在一些实施例中，整流装置202附接到车辆上以隐藏电池组104。在一些实施例中，整流装置202还产生平滑的轮廓并且减小阻力。这些整流装置202可以安装在车辆的前部、侧部和后部的任一处或全部位置。

图3A和3B是图1的电动车辆102和电池组104的下侧透视图。图3A示出了安装在电池舱108中的电池组104。图3B示出了从电池舱108移除的电池组104。电池舱108包括框架118，该框架118限定了设置在车辆102的下侧处的腔体302的轮廓。腔体302被构造为在其中至少部分地接收电池组104。在一些实施例中，舱框架118具有基本上为矩形的形状，以在其中至少部分地接收基本上为立方体或矩形的平行六面体电池组104。在一些实施例中，框架118沿着车辆102长度的至少一部分(平行于X轴线)具有两个长边，并且沿着车辆102宽度的至少一部分(平行于Z轴线)具有两个短边，如图所示。在一些实施例中，框架118的长边沿着与从车辆102的前部到后部延伸的轴线(平行于X轴线)基本上平行的轴线延伸。在一些实施例中，电池舱108位于车辆地板之下，在车辆102的后桥和前桥之间。

在一些实施例中，电池舱108所插入的腔体302使用已有的体积，在传统的汽油或混合动力车辆中，该体积通常被燃料箱和消声器占据。这样，存储和/或乘客空间基本上不受增加电池组104的影响。在一些实施例中，车辆车身地板结构成形为容纳电池组的盆。当电池组104联接到车辆时，电池舱108在车辆底部处或附近的位置降低了车辆的质心或重心，这提高了车辆的转向、抓地力和性能。在一些实施例中，电池舱108位于车辆的设计成在前碰撞或后碰撞期间不折皱的区域内，以保护电池组104。

在一些实施例中，电池舱108是独立的单元。在一些实施例中，通过柔性振动阻尼器(未示出)构成电池舱与车辆框架(或单片式车身)的结构连接。这允许电池舱108不会妨碍车辆框架的自然弯曲和挠曲变形。在一些实施例中，利用诸如螺栓的可移除紧固件来构成与车辆框架的连接。在其它的实施例中电池舱104通过焊接或其它方式基本上永久性地安装到车辆上。

电池舱108设计成经受初始设备制造商、国家安全标准或国际安全标准所要求的载荷系数。在一些实施例中，电池舱108设计成经受以下载荷系数：

-正常操作条件：+/-1.5GF_x和F_z，以及+/-4GF_y，其能够以1-100Hz基本上连续地振荡，其中F_x、F_y和F_z是分别沿X、Y和Z方向的力。在一些实施例中，在这个条件下，电池舱108将基本上不会发生塑性变形。

-异常操作条件：+/-12GF_x和F_z，以及+/-8GF_y，其基本上不会进行连续振荡。在一些实施例中，在这些条件下，电池舱108将基本上不会发生塑性变形。

-碰撞条件：+/-30GF_x和F_z，以及+/-20GF_y。

在一些实施例中，在正常和异常操作条件期间，电池组104基本上不会摇动、击打或以其它方式运动。

在一些实施例中，在车辆102的组装期间，在电池舱108和车辆框架之间提供机械连接。换言之，电池舱108是被构造为附接到至少部分地为电动的车辆102上的单独的单元。在一些实施例中，单独单元类型的电池舱108在销售之前或之后被改造到混合动力车辆或内燃机车辆上。在其它的实施例中，电池舱108的设计与车辆102的车架一体地形成。

图4是电池组104的实施例的透视图。在一些实施例中，电池组104的高度(h或H)基本上小于其长度(L)。在一些实施例中，电池104具有基本上长且平的第一部分401以及比该第一部分短且厚的第二部分402，即，第一部分401的高度(h)显著地小于第二部分402的高度(H)。在一些实施例中，第二部分402在其被构造为配合在后部乘客座椅之下或之后或者配合在后备箱的一部分中时具有极大的高度(H)，这样不会显著地妨碍电动车辆内的乘客空间。在一些实施例中，电池组104的体积为200至300升。在一些实施例中，电池组104的重量为200-300kg。

在一些实施例中，电池组104是至少部分地密封的封装件，该封装件被构建成基本上包封和吸收电池单体/化学模块(502，图5)在电池组内的爆炸。电池组104的密封的封装件由能够基本上经受由灰尘、污垢、泥浆、水、冰和小的刚性物体的冲击的材料制成。合适的材料包括一些塑性、碳纤维、金属或聚合物等。在一些实施例中，电池组104上的外覆盖件保护电池的内部部件并将电池的内部部件与有害环境条件和湿气或燃料蒸汽的渗透隔绝开。

在一些实施例中，电池组104中的电池管理系统(BMS)406管理电池组的充电和放电循环。BMS 406与车载计算机通信，以报告电池的充电状态并且警告任何有害的操作条件。在一些实施例中，在充电期间，BMS 406与电池充电站132通信。在一些实施例中，BMS 406可以经由9针连接器与车载计算机通信。连接器中引脚的数量根据连接器的设计而变化。在一些实施例中，通过利用位于电池组104中的开关装置切断对连接器的电流，BMS 406能够装备和解除电池组104和车辆102之间的电力连接器。在一些实施例中，BMS 406基本上处理在充电、操作和存储期间电池安全问题的所有方面。

图5具有电池组化学模块502的电池组104的透视图，该电池组化学模块502接收、存储和释放电能。模块502容纳在电池组壳体504内。这些化学模块502有时在本文中指的是可充电电池单体502。在一些实施例中，多个化学模块502设置在电池组104中。在其它的实施例中，使用至少一个化学模块502。在大多数实施例中，每个化学模块502都能够再充电，但是也可能存在可以使用一次性应急电池的例子。根据BMS设定和控制的参数，化学模块502作为组在充电站132或者在电池交换站134的充电部分处进行再充电。

图6是实施例的透视图，其中电池组104包括冷却系统，该冷却系统耗散来自电池组104的热。在一些实施例中，电池组的壳体504的一部分包括热交换机构，当电池组104附接到车辆时，该热交换机构的至少一部分在车辆102的下侧处暴露于周围空气。在一些实施例中，热从模块502传递至在电池组的底部段处的热交换器或散热器。在一些实施例中，冷却系统包括在外覆盖件中的开口404，该开口404与一个或多个冷却管道602流体连通，该冷却管道602将空气流直接灌输经过电池，以进一步耗散由电池产生的热。在一些实施例中，冷却管道602延伸电池组104的整个长度，同时在其它的实施例中，管道采取任何合适的路径以最佳地冷却模块502。在一些实施例中，冷却管道602引导空气通过热交换器，该热交换器耗散来自电池组模块的热。在一些实施例中，冷却管道602中还包括冷却翅片604。在一些实施例中，通过电子翅片实现空气冷却。在一些实施例中，入口404包括罩606，该罩606用于引导灌输空气通过管道602，同时车辆处于运动中。在一些实施例中，罩606包含网状覆盖件608，以防止碎片进入冷却管道602。

图7是从电池组的下侧看时的电池组104和电池舱框架的透视图。在一些实施例中，电池组104包括由凹坑或腔体702构成的另一个冷却系统。凹坑/腔体702位于电池组104的沿着车辆底部延伸的底部表面中，以暴露于空气，该空气在车辆102运动时经过该凹坑/腔体。即使当车辆停止时，电池产生的热也会由于其大的表面面积和在车辆下侧上的遮蔽位置而得到耗散。凹坑/腔体702增大了电池组底部的整体表面积，这有助于进一步冷却模块502。在一些实施例中，增大的表面积足以用于冷却，并且管道和/或热交换器不是必须的。在一些实施例中，这个增大的表面积与一个或多个前述的冷却机构(例如图6中所述的具有翅片的冷却管道，或上述的散热器和热交换器)联合使用。

在一些实施例中，电池组冷却系统，例如以上参考图6和7所述的，能够耗散在全动力操作期间和/或在充电过程期间产生的热的主要部分。在一些实施例中，冷却系统能够耗散3KW的热。从电池发出的热的准确量从一个设计到另一个设计而变化。在一些实施例中，上述来自冷却系统的热基本上散发到环境中而不是车辆102的其它部分。

图7还示出了在电池组104的下侧上具有多个导向孔704的实施例。这些导向孔704与申请No.61/166,239(2009年4月2日提交，名称为“Battery Exchange Station”，并且并入本文中)中讨论的交换装置平台上的定位引脚匹配，以帮助将交换装置平台与电池组104适当地对准。在一些实施例中，具有一个导向孔。在其它的实施例中，具有两个或更多个导向孔。图7的实施例示出了在电池上的每个撞针的任一侧上的导向孔。在一些实施例中，导向孔704存在于电池舱的框架中而不是电池中，并且功能基本上相同，即，方便在电池交换操作期间正确对准交换平台。

图8是电池组806的另一个实施例的透视图。电池组806具有：第一部分401，其具备上是长且平的；第二部分402，其比第一部分短且厚；以及电池组104的第三部分403，其是长且薄的，并且基本上延伸第一部分401的长度，其高度大于第一部分401的高度但是小于或等于第二部分402的高度。电池104的第三部分403沿着Y方向从第一部分401伸出，并且沿着在驾驶员和乘客座椅之间形成的X方向上的中心轴线伸出，如图所示。其它的实施例(未示出)具有大致立方体形状，而没有两个不同地成形的部分。其它的实施例可以具有更加复杂的形状。例如，一些实施例的高度大于其宽度。这种通常形状的实施例有时位于乘客空间之后，而不是位于乘客空间之下。

在一些实施例中，电池组104包括一个或多个引脚802，以将电池104与车辆102的电池舱108对准。引脚802还可以用来防止电池组沿错误的方向插入到电池舱108中。例如，电池处的引脚和电池舱中对应的开口可以彼此插入锁上。

在一些实施例中，电池组壳体504还包括杆形撞针1924，该撞针1924牢固地附接到电池组壳体并且被构造为承载电池组104的整个重量，即，当撞针1924与电池舱108上的闩锁1920(图19A)接合时，电池组可以从撞针1924悬置。电池组104所有的版本也都包含电气连接器804(以下参考图9进行讨论)，以快速且安全地将电池组104连接到车辆102以及将电池组104与车辆102断开。在一些实施例中，电气连接器804位于电池104的第三部分403上，但是在其它的实施例中，其可以位于电池组上任何位置处。

图9是电气连接系统900的详细透视图。该图示出了电池电气连接器804以及对应的电池舱电气连接器902，这两者匹配在一起以形成电气连接系统900。电池电气连接器804借助基部单元916附接到电池组104。类似的附接机构用来将电池舱电气连接器902附接到电池舱108的框架118或者直接附接到电动车辆102。在一些实施例中，电池舱108和电池组104之间的电气接口(即电池舱电气连接器902和电池组电气连接器804之间的连接)允许电池组和电池舱或车辆之间的快速连接/断开。

两个连接器都还包括电气屏蔽件904，以屏蔽连接的电磁力妨碍化学模块/电池单体502。电气屏蔽件可以是接地的。在一些实施例中，电气屏蔽件904还包括O形环913，以防止湿气和碎片弄脏电气连接器和引起短路和/或火灾。通过一个或多个渐缩的对准引脚912和对应的对准接收器或套筒914来方便电池舱电气连接器902和电池组电气连接器804之间的对准。在一些实施例中，对准引脚912位于电池组电气连接器804上，而对准套筒/接收器914位于电池舱电气连接器902上。在其它的实施例中，布置是颠倒的。在一些实施例中，引脚912彼此插入以防止电气连接器的不合适的匹配。

在一些实施例中，电池舱108和电池组104之间的电气连接具有两个分开的连接器组。第一组连接器用于将动力(大约400VDC，200安)传至电池组104和从电池组104传递该动力。第二组连接器910用于数据通信(5-12V，低电流)。在一些实施例中，连接器具有9个引脚。在其它的实施例中连接器将具有比9多或少的引脚。

在一些实施例中，第一组连接器包括第一对连接器906，其用于将动力从充电机构传至电池组104。在一些实施例中，充电机构为独立式充电站132，其连接至车辆102并且在其仍然联接到车辆时对电池组104进行充电(如图1所示)。在一些实施例中，充电机构并入到电池交换站(134，图1)的一部分中，其中已经从车辆102移除的耗尽的/放电的电池组104在插入到车辆中之前被再次充电。在一些实施例中，第一组连接器还包括第二对连接器908，以将动力从电池组104传至电动马达103。

在一些实施例中，由于电池组104移动到电池舱108中，所以电池电气连接器804以及对应的电池舱电气连接器902匹配在一起。电池电气连接器804以及对应的电池舱电气连接器902具有相同的功能，即，它们可以向左和向右移动几毫米。凸形连接器(在该实施例中的电池舱电气连接器902)具有对准引脚912，该对准引脚穿到凹形连接器(在该实施例中的电池电气连接器804)的套筒914中。引脚912与套筒914之间的连接在电池组104移动到其在电池舱108中的最终位置期间对准电气连接系统900的两个部分。电气连接系统900的两个部分的浮选允许这两个连接器部分的未对准(由于生产和组装公差)。

在一些实施例中，电气连接系统900中的电气连接器906、908和910仅仅在已经建立了机械连接(即，电池组104通过传动组件1000中的闩锁机构1016、1018锁定到电池舱108中，如图10和19所述)之后自动地对准和连接自身。

图10是连接到电池舱108上的电池组104的一个实施例的顶部透视侧视图。在这个实施例中，电池组104和电池舱108基本上为立方体/矩形平行六面体形状。这个实施例包括处于第一部分401的一侧上的电池电气连接器1022。

在一些实施例中，电池舱108包括电池舱传动组件1000。传动组件1000是从驱动马达1310或者从外部/手动旋转源(例如接收在驱动套筒1308中的扳手，如图13所示)传递动力的齿轮、转轴和相关的部分的组。闩锁机构1016、1018将在以下参考图19详细地解释。

在一些实施例中，传动组件1000包括第一齿轮组1002(例如，等径伞齿轮组)，该第一齿轮组1002沿相反的方向驱动第一齿轮轴1004和第二齿轮轴1006。由驱动马达1310或手动旋转施加的绕Y轴线的旋转力被第一齿轮组1002转换为齿轮轴1004、1006绕X轴线的相等的且相反的旋转力。第一齿轮轴1004附接到第二齿轮组1008(例如第一蜗轮组)。第二齿轮轴1006附接到第三齿轮组1010(例如第二蜗轮组)。将在下面参考图12更详细地说明的第二和第三齿轮组1008、1010将各个齿轮轴1004、1006连接至相应的转矩杆1012、1014，从而允许动力绕电池舱转向流动。换言之，齿轮轴1004绕X轴线的旋转力被齿轮组1008转换为转矩杆1012绕Z₁轴线的旋转力，同时齿轮轴1006绕X轴线(沿着与齿轮轴1004相等且相反的方向)的旋转力被齿轮组1010转换为转矩杆1014绕Z₂轴线(沿着与转矩杆1012的旋转相当且相反的方向)的旋转力。通过这种方式，传动组件1000驱动转矩杆1012、1014基本上同时地沿着相当且相反的方向旋转。

在一些实施例中，转矩杆1012、1014和齿轮轴1004、1006分别相对于彼此成直角。在一些实施例中，转矩杆1012、1014和齿轮轴1004、1006彼此形成钝角，并且在另一个实施例中，它们彼此形成锐角。在这个实施例中，第二齿轮组1008将第一齿轮轴1004连接至第一转矩杆1012，并且第三齿轮组1010将第二齿轮轴1006连接至第二转矩杆1014。这样，在一些实施例中，第一齿轮轴1004和第二齿轮轴1006沿相反的方向基本上同时地旋转，从而引起第一转矩杆1012和第二转矩杆1014经由第二齿轮组1008和第三齿轮组1010沿相反的方向基本上同时地旋转。

图10所示的实施例示出了附接到各个转矩杆1012、1014上的两个闩锁机构1016、1018。这些闩锁1016、1018在车辆正常操作期间将电池组104至少部分地保持在电池舱108内侧。

一些实施例包括联接到第一转矩杆1012的一个或多个第一闩锁1016和联接到第二转矩杆1014的一个或多个第二/附加闩锁1018。第一转矩杆1012被构造为致动第一闩锁机构1016，而第二转矩杆1014被构造为致动第二闩锁机构1018。当第一闩锁1016或第二闩锁1018中的不止一个附接到各个转矩杆1012、1014时，转矩杆确保该多个闩锁被致动并且由此彼此基本上同时地旋转。

至少一个闩锁碰锁机构1020防止闩锁1016、1018将电池104从电池舱108释放，直到锁被脱开，如参考图20更详细地所述。在一些实施例中，仅仅使用一个闩锁碰锁机构1020，而在其它的实施例中，至少一个闩锁碰锁机构1020附接到各个转矩杆1012、1014上。在一些实施例中，闩锁碰锁1020是电子启动的，而在其它的实施例中，其是机械地启动的。

在一些实施例中，第一转矩杆1012位于电池舱108的最靠近车辆102前端的侧面处，并且第二转矩杆1014位于电池舱108的最靠近车辆后部的侧面处，或者该布置可以是颠倒的。传动组件的齿轮组和机构可以位于任何位置，只要转矩杆1012、1014被以相同的角速度沿相反的方向同时地驱动以致动闩锁机构1016、1018。

图11是电池舱108的另一个实施例的透视图。这个实施例还包括第一齿轮组1002(例如，等径伞齿轮组)，该第一齿轮组1002沿相反的方向驱动第一齿轮轴1004和第二齿轮轴1006。然而，在这个实施例中，电池舱的框架的形状不是矩形。相反，沿着电池舱108的一侧，第二齿轮轴1006由三个部分构成，第一齿轮轴连接件1102通过第一万向接头1104连接至第二齿轮轴连接件1106，并且第三齿轮轴连接件1108通过第二万向接头1110连接至第三齿轮轴连接件1112。这样，第一齿轮轴1006被弯曲成容纳电动车辆102的其它部件。这样，电池舱108的腔体具有比其将具有的小的体积，第一齿轮轴1006是从第一齿轮组1002延伸的单个直的部件。

图11还示出了位于靠近各个转矩杆1012(图10)、1014的传动组件1000中的锁定同步杆1112。每个锁定同步杆1112都附接到闩锁碰锁机构1020，以保持其相应的闩锁机构1016、1018不释放，如以下将要参考图20详细地解释的。图11还示出了位于闩锁1920的任一侧上的闩锁机构1016、1018中的弹簧1806，如图18中更详细地解释的。

应该指出的是，虽然以上已经说明了轴和齿轮组的各种形式，但是在其它的实施例中，驱动转矩可以使用其它类型的驱动部件(例如束带、皮带轮、链轮驱动链)传递至闩锁。

图12示出了第二和第三齿轮组1008、1010的一个实施例。在一些实施例中，齿轮组1008、1010每个都由螺旋齿轮1202和正齿轮1204构成。在一些实施例中，螺旋齿轮1202是蜗轮。在操作中，连接到齿轮轴1004、1006上的螺旋齿轮1202的旋转通过螺旋齿轮1210和正齿轮1204上的互锁齿使对应的转矩杆1012、1014旋转。螺旋齿轮1210和正齿轮1204上的齿的精确数量和构造根据特定的电动车辆102而变化。例如，在一些实施例中，螺旋齿轮1202明显较长并且具有更多的螺纹，而在一些实施例中，正齿轮1204的齿轮具有更多的齿，或形成完整的圈。在其它的实施例中，螺旋齿轮1202的直径大于图12所示的比例。在正常操作中，螺旋齿轮1202使正齿轮1204沿一个方向转动，以接合闩锁机构1016、1018，电池104通过该闩锁机构1016、1018被提升并且锁定到电池舱108中，螺旋齿轮1202使正齿轮1204沿相反的方向转动，以脱开闩锁机构1016、1018并且允许从电池舱108中移除电池104。

图13示出了第一齿轮组1002的一个实施例的详细视图。在一些实施例中，第一齿轮组1002是等径伞齿轮组。在一些实施例中，等径伞齿轮组1002包括三个螺旋伞齿轮；包括联接到第一外齿轮1304和第二外齿轮1306的中心齿轮1302。当中心齿轮1302旋转时，其沿第一旋转方向驱动第一外齿轮1304并且沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向驱动第二外齿轮1306。第一外齿轮1304驱动第一齿轮轴1004，同时第二外齿轮1306驱动第二齿轮轴1006。这样，中心齿轮1302的旋转借助第一外齿轮1304沿第一旋转方向驱动第一齿轮轴1004，而同时地/同步地借助第二外齿轮1306沿第二旋转方向驱动第二齿轮轴1006。在一些实施例中，第一齿轮组1002尤其是中心齿轮1302通过位于电动车辆102的下侧处的驱动套筒1308的旋转而被驱动。为了转动齿轮1308，例如通过被构造为与驱动套筒1308匹配的艾伦扳手或套筒扳手1314，轴被机械地旋转。在一些实施例中，凹形驱动套筒1308具有非通用或非标准的形状，使得其仅仅能接收被制成为与非标准形状的驱动套筒1308匹配的特定形状的艾伦扳手或套筒扳手1314。

在一些实施例中，传动组件1000通过驱动马达齿轮传动组1312被电动驱动马达1310驱动。齿轮传动组1312驱动第一齿轮组1302，该第一齿轮组1302沿相反的方向同时地驱动第一齿轮轴1004和第二齿轮轴1006，以最终同时地致动闩锁机构1016、1018，如以上参考图10所述的。在一些实施例中，驱动马达1310在大多数情况下用来使轴1004、1006旋转，而驱动套筒1308仅仅用于手动接替的情况。在一些实施例中，驱动套筒1308是用于驱动第一齿轮组1002的优选装置。

如图23A和23B所示，在一些实施例中，传动组件1000包围为右蜗轮组的第二齿轮组1008和为左蜗轮组的第三齿轮组1010。当右齿轮组1008和左蜗轮组1010用在传动组件1000中时，第一齿轮轴1004和第二齿轮轴1006不需要被驱动而沿相反的方向绕X轴线旋转。相反，借助右蜗轮和左蜗轮(1008、1010)上的相反螺纹，转矩杆1012绕Z₁轴线被驱动并且转矩杆1014绕Z₂轴线被驱动(沿着与转矩杆1012的旋转相当且相反的方向)。换言之，右蜗轮1008上的螺距与左蜗轮1010上的螺距相反。这样，第一齿轮组1002不需要如图13所示的等径伞齿轮组，而是如图23B所示的较简单的齿轮组。换言之，因为右蜗轮和左蜗轮1008、1010由于其相反的螺距而沿彼此相反的方向传递第一齿轮组1008的运动，所以轴1004、1006可以沿相同的方向旋转，并且在轴1004、1006的致动点处不需要复杂的等径伞齿轮组。

图14示出了从至少部分地为电动的车辆102的下侧看时驱动套筒1308的另一个实施例的底部透视图。在一些实施例中，驱动套筒1308能够通过电池组壳体1400中的孔触及。在其它的实施例中，驱动套筒1308能够在电池舱108中的腔体302的侧面处触及。在一些实施例中，第一齿轮组1002仅仅在钥匙1602已经插入到钥匙孔1402中并且解锁第一齿轮组1002之后被套筒扳手1314驱动，如图17所述。与驱动套筒1308类似，在这个实施例中，钥匙孔1402也位于电动车辆102的下侧处并且需要电池壳体1400中的孔。在其它的实施例中，钥匙孔1402位于电池舱108中。

图15是第一齿轮锁1502(在一些实施例中该第一齿轮锁为等径伞齿轮锁)的一个实施例的透视图。在这个实施例中，当钥匙插入到钥匙孔1402中时，如图中箭头所示，第一齿轮锁1502向上旋转并且从轴1004上的小齿轮脱开，从而被解锁。然后，第一齿轮组1002可以执行其使中心齿轮1302旋转的功能，该中心齿轮1302借助第一外齿轮1304沿第一旋转方向传动第一齿轮轴1004，并且同时地借助第二外齿轮1306沿第二旋转方向(与第一旋转方向相反)驱动第二齿轮轴1006。当钥匙被移除时，第一齿轮锁1502向下旋转并且接合轴1004上的小齿轮，从而将其锁定。在图15所示的实施例中，传动组件1000的电动驱动马达1310位于第一齿轮组1002之上，这样，不需要如图13所述的驱动马达齿轮组1312。

图16是齿轮锁1600的第二实施例的透视图。在该图中，钥匙1602示出为在钥匙孔1402外侧。在一些实施例中，钥匙孔1402位于靠近驱动套筒1308。在一些实施例中，钥匙1602具有特定和非常规的形状来机械地释放齿轮锁1600的第二实施例，以下将更详细地解释，同时避开第一齿轮组1002的其它部件。

图17是插入到钥匙孔1402中并且释放第一齿轮锁1502的钥匙1602的详细视图。在图17中，第一齿轮锁1502定位在马达1310和齿轮组1312之间。在一些实施例中，通过将具有锁定齿1704的锁定闩锁1702推离锁定齿轮1706，钥匙1602解锁第一齿轮锁1502。在一些实施例中，锁定闩锁1702设计成钥匙1602一被移除就偏压到其锁定位置，即，与锁定齿轮106匹配。在一些实施例中，弹簧1708附接到锁定闩锁1702，以提供偏压力，而在其它的实施例中，可以使用用于偏压锁定闩锁1702的重力或其它机构。在一些实施例中，钥匙1062在整个电池交换过程中保持在插入位置中。在其它的实施例中，钥匙1602仅仅需要在初始解锁第一齿轮锁1502，而不需要在整个电池交换过程中保持就位。

在钥匙1602和第一齿轮锁1502的所有实施例中，与图15-17中所示的类似，第一齿轮组1002保持不旋转，直到钥匙1602解锁齿轮锁1502。这样，轴1004、1006，转矩杆1012、1014及其对应的闩锁机构1016、1018将不会转动，除非齿轮锁1502已经被解锁。此外，在一些实施例中，闩锁碰锁机构1020(参考图20所述的)还必须在可以开始致动闩锁机构1016、1018的过程之前解锁。在一些实施例中，闩锁碰锁机构和齿轮锁1502彼此独立，并且在可以致动传动组件1000之前单独地/独立地释放。在一些实施例中，闩锁碰锁机构1020被电气地致动，并且齿轮锁1502被机械地启动，反之亦然。通过两个分开的机构(机械的和电子的)启动两个不同的锁防止了未经授权地或无意中地从车辆102移除电池组104。此外，在一些实施例中，所有的锁都装备有指示器，在电池交换过程之前、期间或之后，该指示器指示可能的故障。

装在车辆102上的致动器致动上述锁中的一个或两个。在一些实施例中，致动器通过单个5V15mA的数字信号进行操作，该数字信号来自车载计算机系统。在一些实施例中，通过指示器包括致动器不会经受过度的电流。在一些实施例中，其它类型的机械或机电致动器可用来移除安全锁。

图18示出了具有几个对准套筒/孔1802的电池舱108，该对准套筒/孔1802被构造为接收设置在电池104上的渐缩的对准引脚802。该图示出了具有两个对准套筒1802和对准引脚802的实施例，但是在一些实施例中，仅仅使用一个对准套筒1802和引脚802。在一些实施例中，对准的引脚802和对准的孔具有彼此不同的钥匙形状，以防止电池组104与电池舱108向后或不正确的对准。在一些实施例中，至少一个压缩弹簧1806安装到电池舱108。压缩弹簧1806被构造为，当电池组104至少部分地保持和锁定在电池舱108的腔体302内时，在电池舱108的框架118和电池组104之间产生力。从而，弹簧1806在驱动或其它操作期间吸收电池组104和电池舱108的竖直运动(Y轴线运动)。另外，压缩弹簧1806帮助在电池锁定位置上将闩锁1920保持与撞针1924接触，并且还在锁被解锁时帮助将电池104从电池舱108排出。图18示出了在每个闩锁1920的任一侧上的压缩弹簧1806。将压缩弹簧1806彼此平衡地匹配在闩锁平衡的任一侧上，使得由此在电池上产生的力基本上仅仅沿竖直(Y轴线)方向。其它的实施例使用更大或更小的压缩弹簧1806。在一些实施例中，其它类型的柔性机械部件用来预加载闩锁。例如，橡胶密封件用来代替弹簧1806。

图18示出了具有三个撞针1924的实施例。图18中的撞针不是像其它图中所示的那样为杆形的，而是在电池组104自身的框架118中的被倒圆的切除部分。其它的实施例同样采用非杆形的撞针。在一些实施例中，撞针具有不同的形式。在一些实施例中，撞针包含低摩擦解决方案。低摩擦解决方案的实例包括但不限于滚子轴承或低摩擦涂层，如图19A所示的元件1930。

图19A示出了电池舱传动组件1000使用的闩锁机构1016、1018的一个实施例。在这个实施例中，闩锁机构1016、1018为四连杆机构。闩锁机构1016、1018包括闩锁壳体1902，该闩锁壳体1902刚性地附接到电池舱的框架。其还包括凸轮形输入连接件1904，该凸轮形输入连接件1904在第一枢转点1906处刚性地联接到相应的转矩杆，使得输入连接件1904与转矩杆1012、1014一起相对于静止的闩锁壳体1902绕第一枢转点1906旋转/枢转。输入连接件1904的远离转矩杆的端部在第二枢转点1908处可旋转地联接到联接器连杆1910的第一杆端部1912。联接器连杆1910具有远离第一杆端部1912的第二杆端部1914，该第二杆端部1914在第三枢转点1918处可枢转地联接到闩锁1920。在一些实施例中，联接器连杆1910是螺丝扣，该螺丝扣包括调节螺栓1916，该调节螺栓1916被构造为调节联接器连杆1910的长度。闩锁1920具有第四枢转点1922，该第四枢转点1922可枢转地连接到闩锁壳体1902的另一个部分。闩锁1920绕轴线枢转，延伸通过第四枢转点1922的中心。在一些实施例中，闩锁在第四枢转点1922枢转所绕的轴线与转矩杆1012、1014在第一枢转点1906处旋转所绕的轴线平行但是分隔开。闩锁基本上是“V”或钩形，在“V”的顶点处具有第三枢转点1918。第四枢转点1922处于“V”的远离顶点的端部处(在本文中，该端部应该称为闩锁的近端1926)。“V”的其它端部也远离“V”的顶点(该端部应该称为闩锁的远端1928)。闩锁的远端1928被构造为在电池组104上接合杆形撞针1924。在一些实施例中，闩锁1920的远端1928具有钩形，如图19A所示，其被构造为当与撞针接合时支撑撞针1924(如图19C所示)。钩形远端1928还用于当接合/接收电池时将电池组104至少部分地接合并且提升到电池舱108的腔体中(图3)。撞针1924可以具有低摩擦元件，例如滚子轴承或低摩擦涂层1930。

如图19A所示，当输入连接件1904处于释放位置时，闩锁1920被构造为从电池组104上的对应撞针1924机械地脱开。换言之，当输入连接件1904处于释放位置时，闩锁1920不接触撞针1924。借助连接到输入连接件1904上的转矩杆1012、1014，输入连接件1904被驱动/旋转。

图19B示出了中间位置，在该中间位置处，输入连接件1904已经旋转成使得闩锁1920开始接合电池组104上的撞针1924并且开始将电池组104至少稍微提升到电池舱108的腔体中(图3)。

如图19C所示，当输入连接件1904处于完全接合位置时，撞针1924支撑在闩锁1920的钩形远端1928中，并且输入连接件1904和联接器连杆1910处于几何锁定构造中。几何锁定是这样一个位置，其中输入连接件1904和联接器连杆1910彼此竖直地对准，并且联接器连杆1901处于其完全延伸位置。换言之，输入连接件1904、联接器连杆1901以及第一枢转点1906、第二枢转点1908和第三枢转点1918都基本上沿着同一个轴线。这样，在不旋转任何枢转点的情况下，电池组104的任何运动被转换为沿着单个轴线对静止的闩锁壳体1902的压缩或张紧力。因为输入连接件1904和联接器连杆1910处于几何锁定，所以它们例如当驾驶车辆102时防止了电池104从电池舱108释放。此外，在几何锁定位置，仅仅最小的载荷从电池组104传递以驱动车辆102的各部件。

在一些实施例中，如下地进行(a)释放和(b)接合。(a)借助传动组件1000通过旋转电池舱108上的闩锁1920以脱开电池组104上的撞针1924，将电池组104从电池舱108释放，以及(b)借助传动组件1000旋转电池舱108上的闩锁1920以接合、提升和锁定电池组104上的撞针1924，将新的电池组104接合在电池舱108中。在一些实施例中，(a)释放的发生时间少于一分钟。在一些实施例中，(b)接合的发生时间少于一分钟。在一些实施例中，(a)第一电池组104从电池舱108释放以及(b)第二电池组104接合在电池舱108中的发生时间均少于一分钟。

在一些实施例中，闩锁位置指示器用来测量闩锁1920是处于接合位置还是处于脱开位置。在一些实施例中，闩锁位置指示器将闩锁1920的位置与电动车辆102中的计算机系统通信。在一些实施例中，在整个电池组104和电池舱108中使用其它指示器，以校验以下元件中任一个或所有的元件的工作：第一齿轮锁1502、闩锁碰锁机构1020、闩锁机构1016、1018、等径伞齿轮组1002、转矩杆1010，1012、齿轮轴1004、1006、电气连接器804、以及电池组104在电池舱108内的位置。在一些实施例中，指示器包括开关、霍尔传感器和/或微动开关。在一些实施例中，对准装置(例如对准引脚802和闩锁机构1016、1018)和位置指示器允许电池组104被精确地监测并且以六个不同的自由度(3个平移自由度和3个旋转自由度)定位在电池舱108内。

在一些实施例中，电池舱具有一些或全部的以下内部电气指示：a)电池舱和电池组之间的电气连接器的正确的/不正确的连接；b)将电池组固定到电池舱上的单独闩锁中每个的打开/关闭指示；c)安全锁定装置中每个的打开/关闭指示；d)存在/不存在在段14中提及的独特的钥匙状装置；e)在绕电池组的至少三个不同位置中，电池舱内的电池组处于位置中/位置之外；f)在电池舱内两个不同位置上的过高/不过高温度的测量(过高的温度可以是90℃以上的温度)；以及g)快速释放致动器中的过多/不过多的动力限制。

图20是闩锁碰锁机构1020的详细视图。当闩锁机构1016、1018处于其闩锁1920接合撞针1924的锁定构造中时，闩锁碰锁机构1020也将接合。闩锁碰锁机构1020被构造为防止闩锁机构1016、1018在接合时旋转。在一些实施例中，闩锁碰锁机构1020包括带齿的悬臂式锁定臂(2002)(也称为锁定螺栓)，其被构造为接合闩锁1920上的对应的齿2010。这样，带齿的悬臂式锁定臂2002被构造为防止闩锁1920在接合时旋转。带齿的悬臂式锁定臂2002联接到锁定同步杆2004，该锁定同步杆2004被构造为当旋转时脱开带齿的悬臂式锁定臂2002。锁定同步杆2004也联接到锁定致动器2006，该锁定致动器2006被构造为使同步杆2004旋转。在一些实施例中，锁定致动器2006包括电动马达2008，该电动马达2008经由齿轮组或任何其它的合适机构使锁定同步杆2004旋转。在一些实施例中，电动马达2008通过电子锁或解锁信号启动。在其它的实施例中，闩锁碰锁机构被机械地启动。在一些实施例中，提供电子和机械启动两者，当发生任何电子故障时，机械启动是可用的。在一些实施例中，闩锁碰锁机构1020被构造为仅仅在齿轮锁1502(如图15所示)已经释放之后脱开。

锁定同步杆2004被构造为使一个或多个闩锁碰锁2002沿第一方向旋转，以使得一个或多个闩锁碰锁1920与闩锁1920接合。锁定同步杆2004也被构造为使一个或多个闩锁碰锁2002沿相反的第二方向旋转，以将闩锁碰锁2002从闩锁1920脱开。这样，在闩锁碰锁已经沿第二方向旋转之后，为了解锁闩锁1920，允许闩锁借助转矩杆1012、1014的旋转、通过上述四连杆闩锁机构1016、1018脱开撞针1924。

借助上述机构，由电动驱动马达1310驱动的等径伞齿轮组1002使得闩锁1016、1018彼此相反地旋转。当电池舱108的任一侧上的闩锁1016、1018彼此旋转离开时，它们释放电池104上对应的撞针1924。

图21是将电池组从电池舱释放的过程的流程图。在一些实施例中，释放过程如下地进行。第一闩锁机构，等径伞齿轮锁1502，被物理地释放(2102)。在一些实施例中，借助插入到钥匙孔1402中的钥匙1602进行该物理释放(2104)。第二闩锁机构，闩锁碰锁机构1020，释放一个或多个闩锁1016、1018(2106)。在一些实施例中，当通过电子解锁信号启动的电动马达2008致动锁定致动器2006时，闩锁碰锁解锁，通过使锁定同步杆2004旋转，该锁定致动器2006旋转闩锁碰锁2002并且将其齿与闩锁1920的齿脱开(2108)。一旦等径伞齿轮锁和闩锁碰锁都已经被释放，电池104就从电池舱108如下地释放。驱动马达1310致动传动组件(2110)。在一些实施例中，传动组件被如下地致动，驱动马达1310旋转等径伞齿轮组，该等径伞齿轮组旋转齿轮轴，该齿轮轴旋转蜗轮，该蜗轮旋转转矩杆(2112)。具体地，驱动马达借助齿轮传动组1312旋转等径伞齿轮组1002的中心齿轮1302。当中心齿轮1302旋转时，其沿第一旋转方向驱动第一外齿轮1304并且沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向驱动第二外齿轮1306。第一外齿轮1304沿第一旋转方向驱动第一齿轮轴1004，同时第二外齿轮1306沿第二旋转方向驱动第二齿轮轴1006。第一齿轮轴1004借助第一蜗轮组1008旋转第一转矩杆1012。第二齿轮轴1006借助第二蜗轮组1010沿着与第一转矩杆1012相反的方向旋转第二转矩杆1014。然后，第一转矩杆1012的旋转使得至少一个闩锁1920旋转并且脱开电池104上的撞针1924(2114)。具体地，联接到输入连接件1904上的第一转矩杆1012旋转输入连接件1904，该输入连接件1904致动联接器连杆1910，使得闩锁1920脱开撞针1924。在一些实施例中，基本上同时地，第二转矩杆1014的旋转使得联接到第二转矩杆1014上的闩锁机构1018沿着与联接到第一转矩杆1012上的闩锁机构1016相反的方向旋转。这样，电池舱108的任一侧上的闩锁彼此旋转离开，以释放其相应的撞针1924(2116)。然后，电池组竖直地向下移动离开车辆的下侧。在一些实施例中，首先借助下降到电池之下的平台上，然后借助平台下降而进一步下降，来移动电池组。

图22是将电池组接合到电池舱的过程的流程图。将电池104至少部分地接合在电池舱108内涉及与上述过程基本上相同的过程，仅仅只是颠倒的。具体地，驱动马达1310致动传动组件(2202)。在一些实施例中，传动组件被如下地致动，驱动马达1310旋转等径伞齿轮组，该等径伞齿轮组旋转齿轮轴，该齿轮轴旋转蜗轮，该蜗轮旋转转矩杆(2204)。具体地，驱动马达1310沿着与用于借助齿轮传动组1312脱开电池104相反的方向旋转等径伞齿轮组1002的中心齿轮1302。当中心齿轮1302旋转时，其沿着一个旋转方向驱动第一外齿轮1304并且沿着相反的方向驱动第二外齿轮1306。第一外齿轮1304沿一个方向驱动第一齿轮轴1004，同时第二外齿轮1306沿相反的方向驱动第二齿轮轴1006。第一齿轮轴1004借助第一蜗轮组1008旋转第一转矩杆1012。第二齿轮轴1006借助第二蜗轮组1010沿着与第一转矩杆1012相反的方向旋转第二转矩杆1014。然后，第一转矩杆1012的旋转使得至少一个第一闩锁1920旋转并且接合电池104上的撞针1924(2206)。具体地，联接到输入连接件1904上的第一转矩杆1012旋转输入连接件1904，该输入连接件1904致动联接器连杆1910，使得闩锁1920接合撞针1924。在一些实施例中，第一闩锁位于车辆下侧的前端处。在一些实施例中，基本上同时地，位于电动车辆的后端处的第二闩锁也以相同的方式旋转(2208)。

一旦撞针接合，那么其将电池至少部分地竖直提升到电动车辆的电池舱中(2210)。如下地进行提升，基本上同时地，第二转矩杆1014的旋转使得联接到第二转矩杆1014上的闩锁机构1018沿着与联接到第一转矩杆1012上的闩锁机构1016相反的方向旋转。这样，电池舱108的任一侧上的闩锁朝向彼此旋转，以基本上同时地接合其相应的撞针1924并且提升它们。然后，电池固定到电池舱108中(2212)。具体地，闩锁1920钩到撞针1924上并且提升电池，直到闩锁处于其几何锁定(死点)位置。一旦电池104，那么第一锁定机构就接合(2214)。具体地，一旦闩锁1016、1018的四杆机构处于其几何锁定位置，钥匙1602就从钥匙孔1401释放，并且具有锁定齿1704的锁定闩锁1702与锁定齿轮1706接合(2216)。另外，第二锁定机构被电动地接合(2218)。具体地，通过电子解锁信号启动的电动马达2008致动锁定致动器2006，通过使锁定同步杆2004旋转，该锁定致动器2006旋转闩锁碰锁2002并且将其齿与闩锁1920的齿接合(2220)。

在一些实施例中，电池舱108被构造为设置在至少部分地为电动的车辆102的下侧，使得所述的释放和接合机构能够释放至少部分地消耗的电池104并且在车辆102下方将其更换为至少部分地充电的电池104。

如上所述，参考图21和22，在一些实施例中，第一闩锁机构1016和第二闩锁机构1018基本上同时地绕其各自的轴线沿相反的方向旋转。在一些实施例中，至少两个闩锁朝向彼此旋转，以将电池104至少部分地接合、提升且锁定在电池舱108的腔体内。在一些实施例中，至少两个闩锁然后彼此旋转离开，以脱开电池104。相似地，当第一闩锁机构1016和第二闩锁机构1018的闩锁1920基本上同时地彼此旋转离开时，电池组104从至少部分地为电动的车辆102脱开和解锁。

图24A-31示出了电气连接系统的各种实施例，其提供了以上参考图9所述的额外的细节。图9示出了电气连接系统900的一个实施例，包括连接到电池组104上的电池电气连接器804，该电池电气连接器804被构造为与连接到电动车辆102上的电池舱电气连接器902匹配。图24A-30B示出了电气连接系统2400。这些实施例采用术语车辆侧连接器2402来说明表示为图9中的电池舱电气连接器902的元件的其它实施例，并且采用术语电池侧连接器2452来说明表示为图9中的电池电气连接器804的元件的其它实施例。应该指出的是，在某些情况下，这些实施例包括附加的部件。例如，参考图30和31说明的屏蔽机构2902是执行与参考图9所述的电气屏蔽件904不同的屏蔽功能的附加元件。此外，参考图24A-27更加详细地说明图9的动力连接器906和908以及数据连接器910(其包括缆线和连接接口)，从而其表示为新的名称和附图标记。

图24A是电气连接系统2400的顶部透视图，包括车辆侧连接器2402和电池侧连接器2452。图24B是车辆侧连接器2402的底部透视图。电池侧连接器2452附接到电池组104并且通过与车辆侧连接器2402匹配而将电池组104电气连接至车辆102。在一些实施例中，电池侧连接器2452具有在以下详细说明的用于补偿未对准的机构。类似地，车辆侧连接器2402附接到车辆102并且通过与电池侧连接器2452匹配而将车辆102电气连接至电池组104。在一些实施例中，车辆侧连接器2402具有在以下详细说明的用于补偿未对准的机构。应该指出的是，虽然参考附图所述的部件被描述为“电池侧”或“车辆侧”，但是这些部件可以交换。换言之，在下述实施例中的所有描述为“电池侧”的部件在可替代实施例中可以安装到“车辆侧”，反之亦然。如图24A所示，电池侧连接器2452包括电池侧安装部分2454和电池侧联接部分2456。电池侧联接部分2456包括一个或多个对准套筒2470。在一些实施例中，被套管2464包围的一个或多个螺栓2462将电池侧联接部分2456固定到电池侧安装部分2454。在一些实施例中，电池侧联接部分2456和电池侧安装部分2454彼此刚性地固定，使得两个部件相对于电池组固定。在其它的实施例中，电池侧连接器2452还包括电池侧联接器2458(参考图27详细地示出和说明)，该电池侧联接器2458允许电池侧联接部分2456和电池侧安装部分2454之间的相对运动。部件之间的这种相对运动解除了电池侧连接器2452和车辆侧连接器2402之间可能的未对准。

电池侧联接部分2456容纳具有一个或多个动力套筒2486的电池侧动力接口2466和具有一个或多个数据套筒2488的电池侧数据接口2468。在一些实施例中，电池侧联接部分2456还包括围绕电池侧联接部分2456的一部分的密封机构2472，该密封机构2472包括电池侧动力接口2466和电池侧数据接口2468并且帮助保护这些部件不受污垢和碎片的影响。

如图24A所示，车辆侧连接器2402具有车辆侧安装部分2404、车辆侧联接部分2406和车辆侧联接器2408。车辆侧联接部分2406经由车辆侧联接器2408连接到车辆侧安装部分2404。车辆侧联接器2408设计成允许车辆侧联接部分2406和车辆侧安装部分2404之间的相对运动，以解除电池侧连接器2452和车辆侧连接器2402之间可能的未对准并且吸收电池和车辆之间的相对运动。车辆侧连接器2402还具有一个或多个对准引脚2420。

图24B是车辆侧连接器2402的底部透视图。如图24B所示，车辆侧联接部分2406容纳具有一个或多个动力引脚2476的车辆侧动力接口2416和具有一个或多个数据引脚2478的车辆侧数据接口2418。车辆侧联接部分2406连接到电池侧联接部分2456(图24A)，以将电池组104电气连接至车辆102。车辆侧联接器2408包括一个或多个螺栓2412和螺旋弹簧2414。在一些实施例中，车辆侧联接器2408利用螺栓2412和螺旋弹簧2414的组合，以允许车辆侧联接部分2406和车辆侧安装部分2404之间的相对运动，如以下参考图26进一步详细所述的。

在一些实施例中，用于将车辆侧连接器2402安装到车辆102上的车辆侧安装部分2404被成形为与车辆102的下侧的特定轮廓一致。在一些实施例中，车辆侧安装部分2404直接附接到车辆的下侧，而在其它的实施例中，车辆侧安装部分2404附接到车辆的方便连接系统2400的车辆侧连接器2402和电池侧连接器2452之间联接的任何部分。车辆侧安装部分2402是任何合适的板、托架或者被构造为附接到车辆102上的其它安装机构。在另外一些实施例中，车辆侧安装部分2404形成车辆102的一部分。相似地，电池侧安装部分2454以与上述车辆侧安装部分2404相同的方式被构造为附接到电池104上或者形成电池104的一部分。

图24A还示出了包围电池侧联接部分2456的一部分的密封机构2472。当车辆侧连接器2402和电池侧连接器1452联接在一起时，密封机构2472设置在车辆侧联接部分2406和电池侧联接部分2456的连个临近的表面之间。密封机构2472被设计成防止环境污染物进入联接部分之间的容纳动力接口2416、2466和数据接口2418、2468的区域中。因为车辆经常在极端环境中运行，所以密封机构2472被设计成包括连接器的最敏感的元件不受污染物(例如水、灰尘、污垢、烟灰、化学制品等)的影响。在一些实施例中，密封机构2472是橡胶O形环。在一些实施例中，联接部分2406和2456利用多于一个的密封机构。在一些实施例中，连接系统2400采用额外类型的密封机构或密封机构的组合，包括设计成清理外来污染物的其它类型的垫圈或刮片机构。

如图24A所示，一个或多个渐缩的对准引脚2420安装到车辆侧联接部分2406上。渐缩的对准引脚2420与车辆侧联接部分2406的表面(图3A的X-Z平面)垂直并且与联接部分2406和2456连接在一起所沿的轴线(图3A的Y轴线)平行。安装到电池侧联接部分2456上的一个或多个对准套筒2470被构造为接收该渐缩的对准引脚2420。在一些实施例中，对准套筒2470中的开口的内边缘被斜切，以减小摩擦并且在对准引脚2420和对准套筒2470之间提供更平滑的接触接口。对准引脚2420和对准套筒2470安装成使得当对准引脚2420处于对准套筒2470中时，联接部分2406和2456以及其相应的动力接口2416、2466和数据接口2418、2468对准。图26进一步详细地示出了对准引脚2420。

在一些实施例中，一个或多个对准套筒2470的每个都具有基本上为圆柱形的截面。在一些实施例中，对准套筒2470中的一个具有椭圆形截面而不是圆柱形截面。在这个实施例中，椭圆形的对准套筒2470安装成使得椭圆的长轴与两个渐缩的对准引脚2420之间形成的线平行。从而，对准引脚2420和对准套筒通道的内壁之间的额外空间容纳可能不是确切地平行的对准引脚2420。这减小了对准引脚2420和对准套筒2470上可能的机械应力。

对准引脚2420和对准套筒2470比动力接口2416、2466和数据接口2418、2468中采用的连接元件更加稳固和耐用。通过采用对准机构，例如所示的对准引脚2420和对准套筒2470，侧向载荷和弯曲载荷可以由结构部件而不是更脆弱的电气和数据接口承受，否则该侧向载荷和弯曲载荷可能由于电池104和车辆102之间的未对准而施加到电气接口。

如图24A所示，车辆侧联接部分2406容纳车辆侧动力接口2416和车辆侧数据接口2418。同样，电池侧联接部分2456容纳电池侧动力接口2466和电池侧数据接口2468。车辆侧动力接口2416在联接到电池侧动力接口2466上时在电池104和车辆102之间传输高电压和电流的电能。为了提供足够的推进，电动车辆可能需要高达1000伏且高达1000安的直流电。在一些实施例中，车辆需要高达400伏和200安的直流电。在一些实施例中，高压电在大约100至1000VDC之间。在其它的实施例中，高压电在大约200至800VDC之间。在其它的实施例中，高压电在大约300至700VDC之间。在其它的实施例中，高压电在大约350至450VDC之间。车辆侧动力接口2416、2466的具体电压和电流容量将根据应用的具体能力需要而变化。例如，高性能车辆比标准车辆可能需要更高的电压或电流载流容量。

车辆联接部分2406的车辆侧动力接口2416使用通过动力接口2466接收在电池侧联接部分2456中的导电引脚。在一些实施例中，车辆侧动力接口2416包括两个导电引脚2476。在其它的实施例中车辆侧动力接口2416包括四个或更多个导电引脚2476。电池侧动力接口2466的内表面是导电的，以方便电池104和车辆102之间的电力传输。在一些实施例中，电池侧动力接口2466采用动力套筒2486，该动力套筒2486采用导电网状套管而与动力引脚2476电气接触，如参考图28所述的。在一些实施例中，电池侧动力接口2466包括与动力引脚2476一样多的动力套筒2486。

在一些实施例中，车辆侧数据接口2418包含十七个导电数据引脚2478。在一些实施例中，车辆侧数据接口2418具有九个、十五个或二十个数据引脚2478。在一些实施例中，电池侧数据接口2468将采用与数据接口2418中的数据引脚2478一样多的数据套筒2488。在一些实施例中，车辆侧数据接口2418采用数据套筒2488，该数据套筒2488采用导电网状套管而与数据引脚2478电气接触，如参考图28所述的。数据接口2418和2468利用电子通信信号在电池104和车辆102之间传递信号。数据接口2418和2468可以支持许多电子通信信号，包括但不限于以太网、通用串行总线、RS-232或任何其它的电子信号。此外，数据接口2418和2468可以支持许多通信协议，包括但不限于TCP/IP、CAN总线(控制器局域网络)或其它私有协议。在一些实施例中，数据接口2418和2468是光学连接器。在这样的实施例中，数据接口2418和2468不需要导电引脚或套筒来在电池104和车辆102之间传输数据。

图25是车辆侧连接器2402和电池侧连接器2452的正视图。图25中的线26-26限定了图26和27中所示的剖视图。

图26是车辆侧连接器2402沿着图25中所示的轴线26-26的剖视图。图26示出了这个实施例的车辆侧联接部分2406的更详细的视图。在一些实施例中，车辆侧联接器2408包括螺栓2412，该螺栓2412附接到车辆侧安装部分2404和车辆侧联接部分2406，并且被螺旋弹簧2414包围。螺栓2412穿过车辆侧联接部分2406中的孔2602，该孔2602的直径比螺栓2412的轴的直径大。螺旋弹簧2414定位在车辆侧安装部分2404和车辆侧联接部分2406之间。螺旋弹簧2414是柔性的并且在车辆侧安装部分2404和车辆侧联接部分2406之间提供弹性力。这种弹性在车辆侧联接部分2406和车辆侧安装部分2404之间提供对中力，以当连接器2402、2452没有联接在一起时保持车辆侧联接部分2406处于中立位置。另外，螺旋弹簧2414的弹性结构允许车辆侧联接部分2406竖直地和水平地运动，以帮助车辆侧和电池侧联接部分2406和2456对准。当驾驶车辆102时，螺旋弹簧2414还吸收竖直的和水平的冲击和振动。螺栓和弹簧类型的车辆侧联接器2408在水平平面(图3A中限定的X-Z平面)中提供足够的自由游隙，以允许车辆侧连接器2402和电池侧联接器2452对准完整电池舱组件的给定的大致几何公差。换言之，如果电池舱系统的整体精度高，那么在车辆侧联接器2408中需要较少的自由游隙。例如，+/-3mm的自由游隙就足够了。对于较低精度的电池舱系统，将需要更多的自由游隙。在一些实施例中，螺栓和弹簧类型的车辆侧联接器2408在基本上与车辆102平行的平面(图3A中限定的X-Z平面)中允许+/-6mm的运动。在一些实施例中，螺栓和弹簧类型的车辆侧联接器2408沿着竖直轴线(图3A中限定的Y轴线)允许+/-6mm的运动。

在一些实施例中，螺旋弹簧2414不包围螺栓2412，但是定位在车辆侧联接部分2406和车辆侧安装部分2404之间别的位置上。在一些实施例中，车辆侧联接器2408除螺旋弹簧之外还采用弹性机构，包括但不限于片簧、弹性体弹簧或扭转弹簧。在一些实施例中，车辆侧联接器2408采用更多的或更少的螺旋弹簧和螺栓。本领域技术人员将会认识到，可以使用各种弹簧和构造。

图26更详细地示出了渐缩的对准引脚2420及其安装机构。在一些实施例中，一个或多个渐缩的对准引脚2420刚性地固定到车辆侧联接部分2406。在其它的实施例中，一个或多个渐缩的对准引脚2420如图26所示地附接，以允许对准引脚2420和车辆侧联接部分2406之间的相对运动。在一些实施例中，车辆侧联接器2408包括浮动引脚机构以及上述螺栓和弹簧机构。对准引脚2420的安装使用中空的带凸缘的套管2604，该套管2604在引脚2420和车辆侧联接部分2406之间具有“I形”截面。在一些实施例中，带凸缘的套管2604由两个套管构成，每个都具有单个凸缘或肩部，以方便组装。带凸缘的套管2604的肩部或凸缘靠在车辆侧联接部分2406的表面上，并且比车辆侧联接部分2406中的孔2608的开口宽。从而该凸缘保持渐缩的对准引脚2420沿竖直方向捕获至联接部分2406。带凸缘的套管2604的外侧圆柱形表面小于孔2608的内径，从而在两个表面之间留出自由间隔2606。该自由间隔2606允许对准引脚具有一些侧向游隙或“浮动”在车辆侧联接部分2406的安装对准引脚2420的表面限定的平面中。在一些实施例中，浮动引脚类型的车辆侧联接器2408在基本上与车辆102平行的平面(图3A中限定的X-Z平面)中允许+/-1mm的运动。

图27是车辆侧连接器2452沿着图25中所示的轴线26-26的剖视图。示出了包括电池侧安装部分2454、电池侧联接部分2456和电池侧联接器2458的电池侧连接器2452。形成电池侧联接器2458的一部分的螺栓2462将电池侧联接部分2456固定到电池侧安装部分2454。在一些实施例中，螺栓2462的轴被带凸缘的套管2464包围。该带凸缘的套管2464具有两个肩部或凸缘，形成中空的“I形”截面。在一些实施例中，带凸缘的套管2464由两个套管(如图所示)构成，每个都具有单个凸缘或肩部，以方便组装。带凸缘的套管2464的肩部的直径比电池侧联接部分2456中坐落有套管2464的开口小。套管的肩部接触电池侧联接部分2456的顶部和底部表面，从而保持电池侧联接部分2456捕获至电池侧安装部分2454(沿竖直方向)。

套管2464的外圆柱形表面的直径比电池侧联接部分2456中的开口小。这种构造在电池侧联接部分2456中的孔的壁与套管2464的圆柱形表面之间留下了间隔2702。该控件2702允许电池侧联接部分2456相对于电池侧安装部分2454侧向地运动。在一些实施例中，间隔2702使得电池侧联接部分2456在一个平面中自由地滑动或“浮动”。在一些实施例中，滑动套管类型的电池侧联接器2458在基本上与车辆102平行的平面(图3A中限定的X-Z平面)中允许+/-1mm的运动。在其它的实施例中，平面的运动将根据连接系统2400的特定的安装位置及其元件而改变。

图28示出了网状套管2800的实例，该网状套管2800用于电池侧联接部分接2456中的动力套筒2486、数据套筒2488、或者动力套筒和数据套筒两者。网状套管的导电表面由定位在两个环2804之间的多个导电线材2802构成。线材2802相对于由环2804的中心形成的轴线对角地附接到环2804。线材2802的这种构造和环2804一起形成半螺旋形导电网状套管2800。半螺旋构造使得套管2800具有变窄的偏置，从而使得套管2800的内径逐渐减小，其中中间的内径2806最小。对应的引脚(例如来自车辆侧联接部分2406的动力引脚2476或数据引脚2478)的直径小于环2804，但是大于中间的内径2806。从而，当引脚插入到套管2800中时，线材2802的靠近中间内径2806的部分必须变形，以容纳较大直径的引脚。这个过程确保了导电线材2802牢固地保持抵靠引脚的表面。网状套管2800设计成使得线材2802在其弹性变形范围内仅仅稍微弯曲。线材2802的构造使得当合适尺寸的引脚插入时其抵抗塑性变形。因此，网状套管2800和引脚能够经受许多次接触循环，而其自身不会损坏或者电气连接不会弱化。在一些实施例中，引脚和套筒可以经受3000次或更多次的连接循环。

图29是车辆侧联接部分2406的分解视图并且示出了屏蔽机构2902。屏蔽机构2902将连接系统中的数据导体与动力导体分隔开且隔绝开。尽管图29仅仅示出了车辆侧联接部分2406，但是在电池侧联接部分2456中可以采用类似的屏蔽机构。屏蔽机构2902特别被设计成防止电磁干涉作用或其它电干涉作用弱化数据导体和接2418传输的信号。如所述，电动车辆需要高电压和电流的电，这可以中断附近的电子通信信号。由于希望在同一个连接器2400上采用数据和动力连接，所以必须防止这种干涉作用。

图30是包含在车辆侧连接器2402和电池侧连接器2452中的屏蔽机构2902的透视图。图31包括图30的屏蔽机构2902的所有侧的平面视图。屏蔽机构2902围绕数据导体910和数据接口2418、2468。屏蔽机构2902由金属制成，优选地由导电金属材料制成，该导电金属材料被设计成抵消动力导体和动力接口2416、2466产生的电磁场。屏蔽机构2902的壁厚取决于电磁场的强度和屏蔽件相对于电磁场的位置。在一些实施例中，根据由动力导体产生的电磁干涉作用，壁厚在0.1mm至5mm之间。屏蔽机构2902的大致尺寸使得其足以容纳将要封装的数据线材。在一些实施例中，屏蔽机构2902为“L”形或者为肘形。在一些实施例中，L形屏蔽机构的特定尺寸取决于由动力导体产生的电磁干涉作用的约束和频率。当采用上述尺寸进行设计时，屏蔽机构2902的材料形成内部电磁力，该内部电磁力基本上抵消由附近的高电压导体产生的外部场。简单地通过特定设计的屏蔽壁和材料的特性的相互作用来形成该抵消场。不需要额外的动力或接地系统来正确地起作用。考虑到希望采用尽可能简单且稳固的连接系统，这是特别有利的。

已经参考特定实施例描述了为解释目的的前述说明。然而，上述讨论并非穷举性的或者并非用来将本发明限制为所公开的精确形式。在上述教导下能够进行许多明显的修改和变化。例如，上述实施例是参考至少部分地为电动的车辆说明的，但是本文所述的机构也可以用在任何采用可移除电池的至少部分地为电动的机器中。实施例的选择和描述是为了最佳地解释本发明的原理及其实际应用，由此使得本领域技术人员能够最好地利用本发明并且具有各种修改的各种实施例适合于能够想到的特定用途。

Claims (37)

1.一种电气连接系统，其用于至少部分地为电动的车辆的电池，所述电气连接系统包括：

第一电气连接器，其被构造为永久性地附接到至少部分地为电动的车辆的下侧；

第二电气连接器，其被构造为永久性地附接到电池，其中所述第一电气连接器和所述第二电气连接器被构造为可移除地彼此联接；

其中所述第一电气连接器和所述第二电气连接器中的至少一个包括：

联接部分，其用于与所述第一电气连接器和所述第二电气连接器中的另一个匹配；

安装部分，其被构造成用以提供相应电气连接器的所述永久性附接；以及

联接器，其位于所述联接部分和所述安装部分之间，被构造成用以将所述联接部分附接到所述安装部分，并且提供所述联接部分相对于所述安装部分在竖直平面和水平平面中的运动，由此补偿所述第一电气连接器和所述第二电气连接器之间的未对准；并且

其中所述第一电气连接器和所述第二电气连接器中的每个都还包括：

高电压接口，其用于在所述第一电气连接器和所述第二电气连接器之间传输高压电；

低电压数据接口，其用于在所述第一电气连接器和所述第二电气连接器之间传输电信号上携带的数据；以及

屏蔽机构，其抵消由一个或多个高电压连接元件引起的电磁作用。

2.根据权利要求1所述的电气连接系统，其中，所述屏蔽机构将所述数据接口与所述高电压接口分隔开，以保护所述数据接口不受由所述一个或多个高电压连接元件引起的电磁作用的影响。

3.根据权利要求1所述的电气连接系统，其中，所述屏蔽机构包括壳体，所述壳体基本上覆盖所述数据接口。

4.根据权利要求3所述的电气连接系统，其中，所述壳体是L形的。

5.根据权利要求1所述的电气连接系统，其中，所述电气连接器中的至少一个还包括密封机构，所述密封机构定位在所述第一电气连接器和所述第二电气连接器之间，以当所述第一电气连接器和所述第二电气连接器联接时防止环境污染。

6.根据权利要求1所述的电气连接系统，其中，所述高电压接口包括：

导电引脚；以及

套筒，其用于接收所述导电引脚，其中所述套筒具有用于与所述导电引脚形成电气连接的导电网状套管。

7.根据权利要求1所述的电气连接系统，其中，所述数据接口包括：

导电引脚；以及

套筒，其用于接收所述导电引脚，其中所述套筒具有用于与所述导电引脚形成电气连接的导电网状套管。

8.根据权利要求1所述的电气连接系统，其中，所述第一电气连接器还包括：

第一联接部分，其用于与所述第二电气连接器匹配；

第一安装部分，其被构造为将所述第一电气连接器永久性地附接到所述至少部分地为电动的车辆；以及

第一联接器，其用于将所述第一联接部分附接到所述第一安装部分。

9.根据权利要求1所述的电气连接系统，其中，所述高压电在大约100至1000VDC之间。

10.根据权利要求1所述的电气连接系统，其中，所述高压电在大约200至800VDC之间。

11.根据权利要求1所述的电气连接系统，其中，所述高压电在大约350至450VDC之间。

12.根据权利要求1所述的电气连接系统，其中：

所述第一电气连接器包括：联接部分，其用于与所述第二电气连接器的联接部分匹配；

所述第二电气连接器包括：安装部分；并且

所述联接器用于将第二联接部分附接到安装部分，并且补偿所述第一电气连接器和所述第二电气连接器之间的未对准。

13.根据权利要求1所述的电气连接系统，其中：

所述联接器被构造成用以将所述联接部分附接到所述安装部分，在所述联接部分和所述安装部分之间定位有弹簧机构。

14.根据权利要求13所述的电气连接系统，其中，所述第二电气连接器包括：

第二联接部分，其用于与所述第一电气连接器的联接部分匹配；

第二安装部分，其用于将所述第二电气连接器附接到所述电池；以及

第二联接器，其用于将所述第二联接部分附接到所述第二安装部分，所述第二联接器允许所述第二联接部分和所述第二安装部分之间的相对运动；其中所述第二联接器进一步补偿所述第一电气连接器和所述第二电气连接器之间的未对准。

15.根据权利要求13所述的电气连接系统，其中，所述联接器被构造为允许所述联接部分相对于所述安装部分在竖直的和水平的平面内运动。

16.根据权利要求13所述的电气连接系统，其中，所述联接器包括：

孔，其设置在所述联接部分中；以及

螺栓，其刚性地附接到所述安装部分并且延伸通过所述孔，所述螺栓具有比所述孔小的直径。

17.根据权利要求16所述的电气连接系统，其中，所述联接器还包括螺旋弹簧，所述螺旋弹簧定位在所述联接部分和所述安装部分之间。

18.根据权利要求17所述的电气连接系统，其中，所述螺栓延伸通过所述螺旋弹簧的中心。

19.根据权利要求13所述的电气连接系统，其中，

所述第一联接部分包括具有外表面的引脚；

所述第二联接部分包括具有用于接收所述引脚的内表面的套筒；并且

所述引脚和所述套筒被构造为确保所述第一联接部分和所述第二联接部分之间的侧向对准。

20.根据权利要求19所述的电气连接系统，其中，所述套筒的内表面是通道，所述通道具有比所述引脚大的内表面，以允许在所述通道的内表面的一部分与所述引脚的外表面的一部分之间具有间隔。

21.根据权利要求13所述的电气连接系统，其中，所述数据接口包括：

第一数据接口，其包括一个或多个数据引脚；以及

第二数据接口，其包括被构造为与一个或多个数据引脚匹配的一个或多个套筒。

22.一种电池舱，其被构造为设置在至少部分地为电动的车辆的下侧，所述电池舱包括：

框架，其限定了腔体，所述腔体中被构造为至少部分地接收电池组；

至少三个闩锁，其可旋转地联接到所述框架；以及

至少一个驱动系统，其联接到所述闩锁，所述至少一个驱动系统被构造为基本上同时地旋转所有的所述闩锁，以基本上同时地接合所述电池组并且将所述电池组至少部分地竖直提升到所述腔体中，

其中所述电池舱包括电池舱电气连接器，所述电池舱电气连接器被构造为永久性地附接到车辆的下侧，在所述电池组的竖直提升期间所述电池舱电气连接器与所述电池组的电池电气连接器沿着与所述至少部分地为电动的车辆的下侧基本上垂直的轴线经由联接机构可移除地联接，所述联接机构容纳在所述电池舱电气连接器和所述电池电气连接器的至少一个中，所述联接机构包括：联接部分，其用于将所述电池舱电气连接器和所述电池电气连接器中的至少一个与所述电池舱电气连接器和所述电池电气连接器中的另一个匹配；安装部分，其被构造成用以提供所述永久性附接；以及联接器，其位于所述联接部分和所述安装部分之间，被构造成用以将所述联接部分附接到所述安装部分，并且提供所述联接部分相对于所述安装部分在竖直平面和水平平面中的运动，由此补偿所述电池舱电气连接器和所述电池电气连接器之间的未对准。

23.根据权利要求22所述的电池舱，其中，所述至少一个驱动系统包括传动组件，所述传动组件机械地联接所述至少三个闩锁。

24.根据权利要求23所述的电池舱，其中，所述至少一个驱动系统还包括电动马达。

25.根据权利要求24所述的电池舱，其中，所述电动马达机械地联接到所述框架，以驱动所述传动组件。

26.根据权利要求23所述的电池舱，其中，所述传动组件被构造为被车辆外部的旋转机构驱动。

27.根据权利要求22所述的电池舱，其还包括：

至少一个压缩弹簧，其安装到所述框架上，以当所述电池组至少部分地保持在所述腔体内时在所述框架和所述电池组之间沿着基本上与提升力相反的方向产生力。

28.根据权利要求22所述的电池舱，其中，在所述框架和所述至少部分地为电动的车辆之间设置有一个或多个振动阻尼器。

29.根据权利要求22所述的电池舱，其中，所述电池舱还包括：闩锁位置指示器，所述闩锁位置指示器被构造为确定所述闩锁中的一个是否处于接合位置。

30.根据权利要求22所述的电池舱，对于所述闩锁中的至少一个，所述电池舱还包括：

闩锁壳体；

输入连接件，其包括第一枢转点和第二枢转点，其中所述第一枢转点永久性地附接到转矩杆，所述转矩杆相对于所述闩锁壳体的第一部分旋转；

联接器连杆，其包括第一杆端部和第二杆端部，其中所述第一杆端部可枢转地联接到所述输入连接件的所述第二枢转点；以及

所述至少一个闩锁包括第三枢转点和第四枢转点，其中所述第三枢转点可枢转地联接到所述联接器连杆的所述第二杆端部，并且所述第四枢转点可枢转地联接到所述闩锁壳体的第二部分。

31.根据权利要求30所述的电池舱，其中，所述联接器连杆的长度是可调节的。

32.根据权利要求30所述的电池舱，其中，所述闩锁处于与所述电池组的撞针接合的锁定位置，所述输入连接件、联接器连杆和闩锁形成几何锁定。

33.根据权利要求31所述的电池舱，其中，当所述输入连接件、联接器连杆以及所述第一枢转点、第二枢转点和第三枢转点都基本上沿着同一个轴线时存在所述几何锁定。

34.根据权利要求22所述的电池舱，其还包括：机械锁，所述机械锁被构造为防止所述闩锁中的至少一个在接合时旋转。

35.根据权利要求34所述的电池舱，其中，所述机械锁被构造为利用沿着与由车辆的下侧形成的平面基本上垂直的轴线插入的钥匙而被释放。

36.根据权利要求22所述的电池舱，其还包括：至少一个电动地启动的闩锁碰锁，所述闩锁碰锁被构造为防止所述闩锁在接合时旋转。

37.一种用于电动车辆的电池系统，其包括：

电池舱，其用于接收电池组，所述电池舱位于所述电动车辆的下侧，所述电池舱包括：

第一闩锁，其位于所述电动车辆的下侧，所述第一闩锁包括第一钩部，所述第一钩部被构造为在所述电池组的第一端部处机械地接合第一撞针；

第二闩锁，其位于所述电动车辆的下侧，所述第二闩锁包括第二钩部，所述第二钩部被构造为在所述电池组的第二端部处机械地接合第二撞针；以及

电池舱电气连接器，所述电池舱电气连接器被构造为永久性地附接到车辆的下侧，

其中，所述第一闩锁和所述第二闩锁被构造为，通过将所述电池组的所述第一撞针和所述第二撞针基本上同时地接合、竖直地提升和锁定到所述电动车辆，而将所述电池组机械地联接到所述电动车辆的下侧，并且

其中所述电池舱电气连接器被构造为在所述电池组的竖直提升期间与所述电池组的电池电气连接器沿着与所述至少部分地为电动的车辆的下侧基本上垂直的轴线经由联接机构可移除地联接，所述联接机构容纳在所述电池舱电气连接器和所述电池电气连接器的至少一个中，所述联接机构包括：联接部分，其用于将所述电池舱电气连接器和所述电池电气连接器中的至少一个与所述电池舱电气连接器和所述电池电气连接器中的另一个匹配；安装部分，其被构造成用以提供所述永久性附接；以及联接器，其位于所述联接部分和所述安装部分之间，被构造成用以将所述联接部分附接到所述安装部分，并且提供所述联接部分相对于所述安装部分在竖直平面和水平平面中的运动，由此补偿所述电池舱电气连接器和所述电池电气连接器之间的未对准。