电动汽车换电定位系统及方法发明专利

专利名称：电动汽车换电定位系统及方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210501973.8

专利申请（专利权）人：奥动新能源汽车科技有限公司
权利人地址：广东省广州市黄埔区中新广州知识城亿创街1号606室(部位1)(仅限办公)

专利发明（设计）人：张建平,黄春华

专利摘要：本发明公开了一种电动汽车换电定位系统及方法。所述电动汽车换电定位系统包括：控制单元、一级定位单元、二级定位单元、驱动单元和换电设备，所述二级定位单元包括卡板，所述卡板设于所述换电设备的换电平台上，卡板具有从上侧向下凹陷的凹槽部；所述换电设备用于在接收到换电信号后，升起所述换电平台，以使得所述卡板与电动汽车的电池包卡接。本发明能够通过一级定位单元实现换电设备与电动汽车之间的精准对位，通过二级定位单元进一步实现卸电池包时卡板与电池包的精准对位，使得被卡接的电池包能够被顺利取下。

主权利要求：
1.一种电动汽车换电定位系统，其特征在于，所述电动汽车换电定位系统包括：控制单元、一级定位单元、二级定位单元、驱动单元和换电设备，所述二级定位单元包括卡板，所述卡板设于所述换电设备的换电平台上，卡板具有从上侧向下凹陷的凹槽部；所述换电设备用于在接收到换电信号后，升起所述换电平台，以使得所述卡板与电动汽车的电池包卡接；
所述一级定位单元用于检测所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置，并将所述相对位置发送至所述控制单元；
所述控制单元用于判断所述相对位置是否大于预设的偏差阈值，若是，则向所述驱动单元发送驱动信号；
所述驱动单元用于在接收到所述驱动信号后驱动所述换电设备移动以使得所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述偏差阈值；
所述控制单元还用于在所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述偏差阈值后，向所述换电设备发送换电信号；
所述电动汽车换电定位系统还包括三级定位单元，所述驱动单元用于驱动所述换电设备移动，所述三级定位单元用于定位所述换电设备是否移动至指定区域内并将定位结果发送至所述控制单元，所述指定区域位于所述电动汽车的下方；
所述控制单元还用于在所述换电设备移动至所述指定区域内时，向所述驱动单元发送停止信号，然后启动所述一级定位单元；
所述驱动单元还用于在接收到所述停止信号后停止驱动所述换电设备移动。
2.如权利要求1所述的电动汽车换电定位系统，其特征在于，换电平台包括固定构件和移动构件，设于所述固定构件上的卡板用于与电动汽车卡接并相对于电动汽车固定，而设于所述移动构件上的卡板与电池包卡接，并带动电池包移动，以将电池包从电动汽车上拆下或将电池包安装到电动汽车上。
3.如权利要求2所述的电动汽车换电定位系统，其特征在于，设于所述固定构件上的卡板向上移动并与电动汽车的锁基座卡接，设于所述移动构件上的卡板向上移动并与电池包的限位块卡接。
4.如权利要求1所述的电动汽车换电定位系统，其特征在于，所述电动汽车设有电池安装座，所述电池安装座用于电池包的固定安装，所述卡板的顶端具有导向部，所述导向部在所述卡板的宽度和/或厚度方向上向内削斜，在更换电池时，所述卡板插入所述电池包与所述电池安装座之间的间隙，导向部削斜的角度α被设置为：12.68°≤α≤18.00°。
5.如权利要求1所述的电动汽车换电定位系统，其特征在于，卡板的厚度T被设置成：
15mm≤T＜17.5mm。
6.如权利要求1所述的电动汽车换电定位系统，其特征在于，卡板具有从上侧向下凹陷的凹槽部，凹槽部的高度H，卡板的宽度W被设置为：55mm≤H≤61mm，56.5mm＜W≤58mm。
7.如权利要求1所述的电动汽车换电定位系统，其特征在于，所述偏差阈值包括图像偏差阈值，所述一级定位单元包括拍照装置，所述拍照装置用于拍摄实际图像并将所述实际图像发送至所述控制单元；
所述控制单元还用于比对所述实际图像与标准图像，所述标准图像为所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述图像偏差阈值时所述拍照装置拍摄的图像；
所述控制单元还用于通过所述比对，判断所述实际图像与标准图像的图像偏差是否大于所述图像偏差阈值，若是，则向所述驱动单元发送所述驱动信号。
8.如权利要求7所述的电动汽车换电定位系统，其特征在于，实际图像和所述标准图像中包括相同的参照物，所述控制单元通过比对所述实际图像中所述参照物的位置与所述标准图像中所述参照物的位置确定所述实际图像与标准图像的图像偏差。
9.如权利要求1所述的电动汽车换电定位系统，其特征在于，所述偏差阈值包括位置偏差阈值，所述一级定位单元包括定位仪，所述定位仪用于定位所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置，并将所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置发送至所述控制单元；
所述控制单元还用于比对所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置，判断所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置之间的位置偏差是否大于所述位置偏差阈值，若是，则向所述驱动单元发送所述驱动信号。
10.如权利要求9所述的电动汽车换电定位系统，其特征在于，所述位置偏差阈值包括距离阈值，所述定位仪包括距离传感器，所述距离传感器用于检测所述电动汽车与所述换电设备的水平距离，并将所述水平距离发送至所述控制单元；
所述控制单元还用于判断所述水平距离是否大于所述距离阈值，若是，则向所述驱动单元发送所述驱动信号。
11.如权利要求1所述的电动汽车换电定位系统，其特征在于，所述三级定位单元包括接近开关，所述接近开关设置于所述指定区域的边界处，所述接近开关在所述换电设备移动至所述接近开关的感测区域内时被触发，并向所述控制单元发送定位结果信号；
所述控制单元还用于在接收到所述定位结果信号后，向所述驱动单元发送所述停止信号，然后启动所述一级定位单元。
12.一种电动汽车换电定位方法，其特征在于，利用如权利要求1‑6中任一项所述的电动汽车换电定位系统实现，所述电动汽车换电定位方法包括二级定位的步骤：所述二级定位的步骤包括：控制换电设备在接收到换电信号后，升起所述换电平台，以使得所述卡板与电动汽车的电池包卡接；
在所述二级定位的步骤之前，所述电动汽车换电定位方法还包括一级定位的步骤；
所述一级定位的步骤包括：
检测换电设备与电动汽车之间的相对位置，判断所述相对位置是否大于预设的偏差阈值，若是，则驱动所述换电设备移动以使得所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述偏差阈值；
在所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述偏差阈值后，执行所述二级定位的步骤。
13.如权利要求12所述的电动汽车换电定位方法，其特征在于，所述偏差阈值包括图像偏差阈值；
检测所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置，判断所述相对位置是否大于预设的偏差阈值，包括：拍摄实际图像；
比对所述实际图像与标准图像，所述标准图像为所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述图像偏差阈值时拍摄的图像；
通过所述比对，判断所述实际图像与标准图像的图像偏差是否大于所述图像偏差阈值，若是，则驱动所述换电设备移动以使得所述图像偏差不大于所述图像偏差阈值。
14.如权利要求13所述的电动汽车换电定位方法，其特征在于，实际图像和所述标准图像中包括相同的参照物，通过比对所述实际图像中所述参照物的位置与所述标准图像中所述参照物的位置确定所述实际图像与标准图像的图像偏差。
15.如权利要求12所述的电动汽车换电定位方法，其特征在于，所述偏差阈值包括位置偏差阈值；
检测所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置，判断所述相对位置是否大于预设的偏差阈值，包括：定位所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置；
比对所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置，判断所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置之间的位置偏差是否大于所述位置偏差阈值，若是，则驱动所述换电设备移动以使得所述位置偏差不大于所述位置偏差阈值。
16.如权利要求15所述的电动汽车换电定位方法，其特征在于，所述位置偏差阈值包括距离阈值；
定位所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置；比对所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置，判断所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置之间的位置偏差是否大于所述位置偏差阈值，包括：检测所述电动汽车与所述换电设备的水平距离；
判断所述水平距离是否大于所述距离阈值，若是，则驱动所述换电设备移动以使得所述水平距离不大于所述距离阈值。
17.如权利要求12所述的电动汽车换电定位方法，其特征在于，所述电动汽车换电定位方法还包括三级定位的步骤；
所述三级定位的步骤包括：
驱动所述换电设备移动；
定位所述换电设备是否移动至指定区域内，所述指定区域位于所述电动汽车的下方；
在所述换电设备移动至所述指定区域内时，停止驱动所述换电设备移动，然后执行所述一级定位的步骤。 说明书 : 电动汽车换电定位系统及方法[0001] 本申请是申请日为2018年9月30日、申请号为201811160563.1、名称为“电动汽车换电定位系统及方法”的发明专利的分案申请。技术领域[0002] 本发明属于电动汽车领域，尤其涉及一种电动汽车换电定位系统及方法。背景技术[0003] 目前，汽车尾气的排放仍然是环境污染问题的重要因素，为了治理汽车尾气，人们研制出了天然汽车、氢燃料汽车、太阳能汽车和电动汽车以替代燃油型汽车。而其中最具有应用前景的是电动汽车。目前的电动汽车主要包括直充式和快换式两种。[0004] 快换式的电动汽车在其电池进行更换时，需要换电设备行走至车辆的下方，以将车辆上原有的电池包取下，现有的换电设备常常由于无法准确定位到电池包的位置而不能取下电池包，从而造成电池包更换失败，甚至损坏电池包的关联结构。发明内容[0005] 本发明要解决的技术问题是为了克服现有的换电设备无法准确定位到电池包的位置而不能取下电池包，从而造成电池包更换失败的缺陷，提供一种电动汽车换电定位系统及方法。[0006] 本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：[0007] 一种电动汽车换电定位系统，所述电动汽车换电定位系统包括：控制单元、一级定位单元、二级定位单元、驱动单元和换电设备，所述二级定位单元包括卡板，所述卡板设于所述换电设备的换电平台上，卡板具有从上侧向下凹陷的凹槽部；所述换电设备用于在接收到换电信号后，升起所述换电平台，以使得所述卡板与电动汽车的电池包卡接。[0008] 可选地，换电平台包括固定构件和移动构件，设于所述固定构件上的卡板用于与电动汽车卡接并相对于电动汽车固定，而设于所述移动构件上的卡板与电池包卡接，并带动电池包移动，以将电池包从电动汽车上拆下或将电池包安装到电动汽车上。[0009] 可选地，设于所述固定构件上的卡板向上移动并与电动汽车的锁基座卡接，设于所述移动构件上的卡板向上移动并与电池包的限位块卡接。[0010] 可选地，所述电动汽车设有电池安装座，所述电池安装座用于电池包的固定安装，所述卡板的顶端具有导向部，所述导向部在所述卡板的宽度和/或厚度方向上向内削斜，在更换电池时，所述卡板插入所述电池包与所述电池安装座之间的间隙，导向部削斜的角度α被设置为：12.68°≤α≤18.00°。[0011] 可选地，卡板的厚度T被设置成：15mm≤T＜17.5mm。[0012] 可选地，卡板具有从上侧向下凹陷的凹槽部，凹槽部的高度H，卡板的宽度W被设置为：55mm≤H≤61mm，56.5mm＜W≤58mm。[0013] 可选地，所述一级定位单元用于检测所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置，并将所述相对位置发送至所述控制单元；[0014] 所述控制单元用于判断所述相对位置是否大于预设的偏差阈值，若是，则向所述驱动单元发送驱动信号；[0015] 所述驱动单元用于在接收到所述驱动信号后驱动所述换电设备移动以使得所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述偏差阈值；[0016] 所述控制单元还用于在所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述偏差阈值后，向所述换电设备发送换电信号。[0017] 可选地，所述偏差阈值包括图像偏差阈值，所述一级定位单元包括拍照装置，所述拍照装置用于拍摄实际图像并将所述实际图像发送至所述控制单元；[0018] 所述控制单元还用于比对所述实际图像与标准图像，所述标准图像为所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述图像偏差阈值时所述拍照装置拍摄的图像；[0019] 所述控制单元还用于通过所述比对，判断所述实际图像与标准图像的图像偏差是否大于所述图像偏差阈值，若是，则向所述驱动单元发送所述驱动信号。[0020] 可选地，实际图像和所述标准图像中包括相同的参照物，所述控制单元通过比对所述实际图像中所述参照物的位置与所述标准图像中所述参照物的位置确定所述实际图像与标准图像的图像偏差。[0021] 可选地，所述偏差阈值包括位置偏差阈值，所述一级定位单元包括定位仪，所述定位仪用于定位所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置，并将所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置发送至所述控制单元；[0022] 所述控制单元还用于比对所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置，判断所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置之间的位置偏差是否大于所述位置偏差阈值，若是，则向所述驱动单元发送所述驱动信号。[0023] 可选地，所述位置偏差阈值包括距离阈值，所述定位仪包括距离传感器，所述距离传感器用于检测所述电动汽车与所述换电设备的水平距离，并将所述水平距离发送至所述控制单元；[0024] 所述控制单元还用于判断所述水平距离是否大于所述距离阈值，若是，则向所述驱动单元发送所述驱动信号。[0025] 可选地，所述电动汽车换电定位系统还包括三级定位单元，所述驱动单元用于驱动所述换电设备移动，所述三级定位单元用于定位所述换电设备是否移动至指定区域内并将定位结果发送至所述控制单元，所述指定区域位于所述电动汽车的下方；[0026] 所述控制单元还用于在所述换电设备移动至所述指定区域内时，向所述驱动单元发送停止信号，然后启动所述一级定位单元；[0027] 所述驱动单元还用于在接收到所述停止信号后停止驱动所述换电设备移动。[0028] 可选地，所述三级定位单元包括接近开关，所述接近开关设置于所述指定区域的边界处，所述接近开关在所述换电设备移动至所述接近开关的感测区域内时被触发，并向所述控制单元发送定位结果信号；[0029] 所述控制单元还用于在接收到所述定位结果信号后，向所述驱动单元发送所述停止信号，然后启动所述一级定位单元。[0030] 本发明的第二方面提供一种电动汽车换电定位方法，利用如第一方面所述的电动汽车换电定位系统实现，所述电动汽车换电定位方法包括二级定位的步骤：[0031] 所述二级定位的步骤包括：控制换电设备在接收到换电信号后，升起所述换电平台，以使得所述卡板与电动汽车的电池包卡接。[0032] 可选地，在所述二级定位的步骤之前，所述电动汽车换电定位方法还包括一级定位的步骤；[0033] 所述一级定位的步骤包括：[0034] 检测换电设备与电动汽车之间的相对位置，判断所述相对位置是否大于预设的偏差阈值，若是，则驱动所述换电设备移动以使得所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述偏差阈值；[0035] 在所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述偏差阈值后，执行所述二级定位的步骤。[0036] 可选地，所述偏差阈值包括图像偏差阈值；[0037] 检测所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置，判断所述相对位置是否大于预设的偏差阈值，包括：[0038] 拍摄实际图像；[0039] 比对所述实际图像与标准图像，所述标准图像为所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述图像偏差阈值时拍摄的图像；[0040] 通过所述比对，判断所述实际图像与标准图像的图像偏差是否大于所述图像偏差阈值，若是，则驱动所述换电设备移动以使得所述图像偏差不大于所述图像偏差阈值。[0041] 可选地，实际图像和所述标准图像中包括相同的参照物，通过比对所述实际图像中所述参照物的位置与所述标准图像中所述参照物的位置确定所述实际图像与标准图像的图像偏差。[0042] 可选地，所述偏差阈值包括位置偏差阈值；[0043] 检测所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置，判断所述相对位置是否大于预设的偏差阈值，包括：[0044] 定位所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置；[0045] 比对所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置，判断所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置之间的位置偏差是否大于所述位置偏差阈值，若是，则驱动所述换电设备移动以使得所述位置偏差不大于所述位置偏差阈值。[0046] 可选地，所述位置偏差阈值包括距离阈值；[0047] 定位所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置；比对所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置，判断所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置之间的位置偏差是否大于所述位置偏差阈值，包括：[0048] 检测所述电动汽车与所述换电设备的水平距离；[0049] 判断所述水平距离是否大于所述距离阈值，若是，则驱动所述换电设备移动以使得所述水平距离不大于所述距离阈值。[0050] 可选地，所述电动汽车换电定位方法还包括三级定位的步骤；[0051] 所述三级定位的步骤包括：[0052] 驱动所述换电设备移动；[0053] 定位所述换电设备是否移动至指定区域内，所述指定区域位于所述电动汽车的下方；[0054] 在所述换电设备移动至所述指定区域内时，停止驱动所述换电设备移动，然后执行所述一级定位的步骤。[0055] 在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。[0056] 本发明的积极进步效果在于：本发明能够通过所述一级定位单元实现所述换电设备与所述电动汽车之间的精准对位，通过所述二级定位单元在所述换电设备已经与电动汽车对位的基础上进一步实现卸电池包时卡板与电池包的精准对位，使得被卡接的电池包能够被顺利取下，保证换电成功率。附图说明[0057] 图1为本发明实施例1的一种电动汽车换电定位系统的示意框图。[0058] 图2为本发明实施例2的一种电动汽车换电定位系统的示意框图。[0059] 图3为本发明实施例3的一种电动汽车换电定位系统的示意框图。[0060] 图4为本发明实施例4的卡板的立体结构示意图。[0061] 图5为本发明实施例4的卡板的前视结构示意图，其中，卡板卡合于锁基座。[0062] 图6为本发明实施例4的卡板的侧视结构示意图。[0063] 图7为本发明实施例4的换电设备的立体结构示意图。[0064] 图8为本发明实施例5的一种电动汽车换电定位系统的示意框图。[0065] 图9为本发明实施例6的一种电动汽车换电定位方法的流程图。[0066] 图10为本发明实施例7的一种电动汽车换电定位方法的流程图。[0067] 图11为本发明实施例8的一种电动汽车换电定位方法的流程图。[0068] 图12为本发明实施例9的一种电动汽车换电定位方法的流程图。具体实施方式[0069] 下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。[0070] 实施例1[0071] 图1示出了本实施例的一种电动汽车换电定位系统。所述电动汽车换电定位系统包括：控制单元11、一级定位单元12、二级定位单元13、驱动单元14和换电设备15。所述二级定位单元13包括卡板，所述卡板设于所述换电设备15的换电平台上。[0072] 所述一级定位单元12用于检测所述换电设备15与所述电动汽车之间的相对位置，并将所述相对位置发送至所述控制单元11。[0073] 所述控制单元11用于判断所述相对位置是否大于预设的偏差阈值，若是，则向所述驱动单元14发送驱动信号。其中，所述偏差阈值根据换电要求、换电设备15与电动汽车的对位精度要求等而定。[0074] 所述驱动单元14用于在接收到所述驱动信号后驱动所述换电设备15移动以使得所述换电设备15与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述偏差阈值。[0075] 所述控制单元11还用于在所述换电设备15与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述偏差阈值后，向所述换电设备15发送换电信号。[0076] 所述换电设备15用于在接收到所述换电信号后，升起所述换电平台，以使得所述卡板与电动汽车的电池包卡接。卡接后，所述电池包可以脱离所述电动汽车，停留在所述换电平台上，所述换电设备15下降所述换电平台，完成卸电池操作。在完成所述卸电池操作之后，所述换电设备15可以进一步将满电的电池包安装至所述电动汽车。[0077] 本实施例中，所述电动汽车换电定位系统通过所述一级定位单元12实现所述换电设备15与所述电动汽车之间的精准对位，但是这一精准对位并不要求所述换电设备15和所述电动汽车完全对准，而是允许存在所述偏差阈值的，通过所述二级定位单元13可以在所述一级定位单元12的基础上进一步实现卸电池包时卡板与电池包的精准对位，利用卡板的结构增加容错范围，提高换电的可靠性、安全性，使得被卡接的电池包能够被顺利取下，保证换电成功率。[0078] 实施例2[0079] 本实施例是在实施例1上的进一步改进，主要在于，本实施例中所述一级定位单元12利用图像分析技术实现所述换电设备15与所述电动汽车之间相对位置的检测。[0080] 具体地，如图2所示，所述偏差阈值包括图像偏差阈值，所述一级定位单元12包括拍照装置121，所述拍照装置121可以安装于所述换电设备15上，也可以安装于所述换电设备15以外的位置，如电动汽车的停泊平台上。所述拍照装置121用于拍摄实际图像并将所述实际图像发送至所述控制单元11。[0081] 所述控制单元11还用于比对所述实际图像与标准图像，所述标准图像为所述换电设备15与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述图像偏差阈值时所述拍照装置121拍摄的图像。所述控制单元11还用于通过所述比对，判断所述实际图像与标准图像的图像偏差是否大于所述图像偏差阈值，若是，则向所述驱动单元14发送所述驱动信号。[0082] 所述驱动单元14在接收到所述驱动信号后驱动所述换电设备15移动直至再次拍摄的实际图像与所述标准图像的图像偏差不大于所述图像偏差阈值。在所述实际图像与所述标准图像的图像偏差不大于所述图像偏差阈值后，所述控制单元11向所述换电设备15发送换电信号，所述换电设备15在接收到所述换电信号后，升起所述换电平台，以使得所述卡板与电动汽车的电池包卡接。[0083] 为了方便图像的比对，所述实际图像和所述标准图像中包括相同的参照物，所述控制单元11通过比对所述实际图像中所述参照物的位置与所述标准图像中所述参照物的位置确定所述实际图像与标准图像的图像偏差。其中，所述参考物可以选择所述电动汽车上的某一部件或是所述电动汽车以外的(如环境)中的某一物体均可。[0084] 本实施例利用图像分析技术实现了所述换电设备15与所述电动汽车的定位，保证了定位的高精度。[0085] 实施例3[0086] 本实施例是在实施例1上的进一步改进，主要在于，本实施例中所述一级定位单元12利用空间定位原理实现所述换电设备15与所述电动汽车之间相对位置的检测。[0087] 具体地，如图3所示，所述偏差阈值包括位置偏差阈值，所述一级定位单元12包括定位仪122，所述定位仪122用于定位所述电动汽车的空间位置和所述换电设备15的空间位置，并将所述电动汽车的空间位置和所述换电设备15的空间位置发送至所述控制单元11。[0088] 所述控制单元11还用于比对所述电动汽车的空间位置和所述换电设备15的空间位置，判断所述电动汽车的空间位置和所述换电设备15的空间位置之间的位置偏差是否大于所述位置偏差阈值，若是，则向所述驱动单元14发送所述驱动信号。[0089] 本实施例中，所述位置偏差阈值可以具体包括距离阈值，所述定位仪122具体包括距离传感器，所述距离传感器用于检测所述电动汽车与所述换电设备15的水平距离，并将所述水平距离发送至所述控制单元11。所述控制单元11还用于判断所述水平距离是否大于所述距离阈值，若是，则向所述驱动单元14发送所述驱动信号。[0090] 所述驱动单元14在接收到所述驱动信号后驱动所述换电设备15移动直至所述电动汽车的空间位置和所述换电设备15的空间位置之间的位置偏差不大于所述位置偏差阈值。在所述电动汽车的空间位置和所述换电设备15的空间位置之间的位置偏差不大于所述位置偏差阈值后，所述控制单元11向所述换电设备15发送换电信号，所述换电设备15在接收到所述换电信号后，升起所述换电平台，以使得所述卡板与电动汽车的电池包卡接。[0091] 本实施例利用空间定位原理实现了所述换电设备15与所述电动汽车的定位，保证了定位的高精度。[0092] 实施例4[0093] 本实施例是在实施例1上的进一步改进，主要在于，给出了卡板的具体结构，当然本实施例的卡板结构同样可以应用于实施例2、3中的任何一种电动汽车换电定位系统。[0094] 如图4‑6所示，卡板131具有从上侧向下凹陷的凹槽部1311，卡板131的顶端具有导向部1312，导向部1312在卡板131的宽度和/或厚度方向上向内削斜。这里的向内指的是朝向卡板131自身的内部。[0095] 导向部1312削斜的角度α优选被设置为：12.68°≤α≤18.00°。[0096] 导向部1312在卡板131与电池包上的锁基座卡合时，对锁基座具有导向作用，可以使得锁基座较为顺利地卡入卡板131中。削斜的角度α在上述范围内，可以使得锁基座更为顺畅地卡入卡板131中。[0097] 导向部1312的高度h2优选为20mm。导向部1312向内削斜的距离h1根据上述角度α优选为4.5‑6.5mm。[0098] 卡板131安装于所述换电设备。卡板131的尺寸对于换电设备在换电时的定位精度具有一定影响，针对这种影响，进行了若干组实验，实验数据参见下表1、2、3。[0099] 表1[0100][0101][0102] 表2[0103][0104] 表3[0105][0106][0107] 表1、表2、表3分别是凹槽部1311的高度H、凹槽部1311的宽度W、卡板131的厚度T对卡板131的定位精度的影响的试验。随着凹槽部1311的高度H、凹槽部1311的宽度W、卡板131的厚度T的变化，卡板131的定位精度也在不断变化。[0108] 优选地，卡板131的厚度T被设置成：15mm≤T＜17.5mm。[0109] 此时，定位误差小于1mm。[0110] 更优选地，凹槽部1311的高度H，卡板131的宽度W被设置为：55mm≤H≤61mm，56.5mm＜W≤58mm。[0111] 此时，定位误差小于0.7mm。[0112] 更优选地，凹槽部1311的高度H，凹槽部1311的宽度W，卡板131的厚度T被设置成：57mm≤H≤61mm，W＝57mm，16mm≤T≤16.5mm。[0113] 此时，定位误差小于0.5mm。[0114] 最优选地，凹槽部1311的高度H，凹槽部1311的宽度W，卡板131的厚度T被设置成：H＝57mm，W＝57mm，T＝16mm。[0115] 此时，定位误差较小，基本小于0.3mm，即定位精度较高，而且考虑了卡板131的尺寸对设备总高的影响。[0116] 本实施例的卡板131适用于标准尺寸的锁基座，即锁基座的高度Sh为33mm，宽度Sw为56mm。[0117] 卡板131的下端设有一连接部1313，连接部1313中设有多个安装孔。卡板131通过安装孔与换电设备螺纹接合。[0118] 图7根据本实施例示意了一种换电设备15。所述换电设备15包括：换电平台；和多个卡板131A、131B，卡板131A、131B设于换电平台上。[0119] 换电平台包括固定构件151和移动构件152，移动构件152设于固定构件151的上方并相对于固定构件151在水平方向上可移动；卡板131A设于固定构件151上，卡板131B设于移动构件152上。[0120] 在使用时，固定构件151上的卡板131A与车辆卡接并相对于车辆固定，而移动构件152上的卡板131B与电池包卡接，并带动电池包移动，从而将电池包从车辆上拆下或将电池包安装到车辆上。[0121] 所述电动汽车设有电池安装座，所述电池安装座用于电池包的固定安装，所述电池包与所述电池安装座之间间隙为S，在更换电池时，所述卡板插入所述电池包与所述电池安装座之间的间隙。所述卡板的厚度T与间隙S的关系是：S＝T+2×r，其中0mm＜r＜3mm。优选地，r＝1mm。[0122] 在一个实施例中，车辆底盘具有上凹的用于容纳电池的容纳空间，容纳空间两侧设置用于将电池包固定在车辆上的快换支架(即电池安装座)，快换支架上设有配合电池包两侧锁件的多个锁基座，电池包两侧还设有限位块。更换电池解锁过程中，固定构件上的卡板向上移动并与车辆的锁基座卡接，移动构件上的卡板向上移动并与电池包的限位块卡接，带动电池包移动而使锁件和锁基座处于解锁状态。其中，锁基座的厚度大致地限定出快换支架与电池包之间的间隙，卡板即通过该间隙向上移动以卡接锁基座与限位块。卡板插入后卡板两侧与快换支架、电池包存在可调缝隙r，可调缝隙r允许多个卡板同时进入该间隙时的微量调整，避免刚性插入造成的部件损伤，以实现电池更换过程中卡板侧向方向上的定位。[0123] 根据上述关系式设定卡板的厚度、导向部和电池安装座的间隙能够使得所有卡板同时顺利插入该间隙，并较为精准地通过电池安装座的间隙卡住锁基座和限位块，而不会与电池包产生干涉或者产生定位误差。较佳地，卡板导向部面对凹槽的内侧设置削斜以便于卡接锁基座和限位块，卡板导向部的厚度方向设置削斜以便于卡板插入该间隙。[0124] 实施例5[0125] 本实施例是在实施例1上的进一步改进，主要在于，如图8所示，本实施例的电动汽车换电定位系统还包括三级定位单元16，所述驱动单元14用于驱动所述换电设备15移动，所述三级定位单元16用于定位所述换电设备15是否移动至指定区域内并将定位结果发送至所述控制单元11，所述指定区域位于所述电动汽车的下方。所述控制单元11还用于在所述换电设备15移动至所述指定区域内时，向所述驱动单元14发送停止信号，然后启动所述一级定位单元12。所述驱动单元14还用于在接收到所述停止信号后停止驱动所述换电设备15移动。[0126] 本实施例中，所述三级定位单元16可以具体包括接近开关，所述接近开关设置于所述指定区域的边界处，所述接近开关在所述换电设备15移动至所述接近开关的感测区域内时被触发，并向所述控制单元11发送定位结果信号。所述控制单元11还用于在接收到所述定位结果信号后，向所述驱动单元14发送所述停止信号，然后启动所述一级定位单元12。[0127] 当所述换电设备15停泊于所述指定区域时，所述换电设备15基本位于所述电动汽车的电池包的下方，再通过所述一级定位单元12对所述换电设备15的进一步调整，可以实现所述换电设备15与所述电动汽车的精准对位，本实施例中的所述一级定位单元12可以采用实施例2、3中的任何一种一级定位单元12。在所述换电设备15与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述偏差阈值后，进一步利用所述卡板的容错范围，提高换电的可靠性、安全性，使得被卡接的电池包能够被顺利取下，保证换电成功率。[0128] 实施例6[0129] 图9示出了本实施例的一种电动汽车换电定位方法。所述电动汽车换电定位方法包括：一级定位的步骤21和二级定位的步骤22。[0130] 所述一级定位的步骤21包括：[0131] 步骤211、检测换电设备与电动汽车之间的相对位置；[0132] 步骤212、判断所述相对位置是否大于预设的偏差阈值，若是，则执行步骤213；[0133] 步骤213、驱动所述换电设备移动以使得所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述偏差阈值；[0134] 在所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述偏差阈值后(包括步骤212中判断所述相对位置不大于所述偏差阈值的情况，以及步骤213所述换电设备移动后所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述偏差阈值的情况)，执行所述二级定位的步骤22。[0135] 所述二级定位的步骤22包括：[0136] 步骤221、控制所述换电设备升起所述换电设备的换电平台，以使得设于所述换电平台上的卡板与所述电动汽车的电池包卡接。其中，所述卡板可以采用实施例4中所述的卡板的结构。[0137] 卡接后，所述电池包可以脱离所述电动汽车，停留在所述换电平台上，所述换电设备15下降所述换电平台，完成卸电池操作。在完成所述卸电池操作之后，所述换电设备可以进一步将满电的电池包安装至所述电动汽车。[0138] 本实施例中，所述电动汽车换电定位方法可以采用实施例1的换电定位系统实现，通过所述一级定位的步骤21实现所述换电设备与所述电动汽车之间的精准对位，但是这一精准对位并不要求所述换电设备和所述电动汽车完全对准，而是允许存在所述偏差阈值的，通过所述二级定位的步骤22可以在所述一级定位的步骤21的基础上进一步实现卸电池包时卡板与电池包的精准对位，利用卡板的结构增加容错范围，提高换电的可靠性、安全性，使得被卡接的电池包能够被顺利取下，保证换电成功率。[0139] 实施例7[0140] 本实施例是在实施例6上的进一步改进，主要在于，本实施例中所述一级定位步骤利用图像分析技术实现所述换电设备与所述电动汽车之间相对位置的检测。[0141] 具体地，所述偏差阈值包括图像偏差阈值；如图10所示，所述一级定位的步骤21包括：[0142] 步骤211’、拍摄实际图像；[0143] 步骤212’、比对所述实际图像与标准图像，所述标准图像为所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述图像偏差阈值时拍摄的图像；[0144] 步骤213’、通过所述比对，判断所述实际图像与标准图像的图像偏差是否大于所述图像偏差阈值，若是，则执行步骤214’；[0145] 步骤214’、驱动所述换电设备移动以使得所述图像偏差不大于所述图像偏差阈值。[0146] 在所述实际图像与标准图像的图像偏差不大于所述图像偏差阈值后(包括步骤213’中判断出所述图像偏差不大于所述偏差阈值的情况，以及步骤214’所述换电设备移动后再次拍摄的实际图像与所述标准图像的图像偏差不大于所述图像偏差阈值的情况)，执行所述二级定位的步骤22。[0147] 为了方便图像的比对，实际图像和所述标准图像中包括相同的参照物，通过比对所述实际图像中所述参照物的位置与所述标准图像中所述参照物的位置确定所述实际图像与标准图像的图像偏差。其中，所述参考物可以选择所述电动汽车上的某一部件或是所述电动汽车以外的(如环境)中的某一物体均可。[0148] 本实施例利用图像分析技术实现了所述换电设备与所述电动汽车的定位，保证了定位的高精度。[0149] 实施例8[0150] 本实施例是在实施例6上的进一步改进，主要在于，本实施例中所述一级定位步骤利用空间定位原理实现所述换电设备15与所述电动汽车之间相对位置的检测。[0151] 具体地，所述偏差阈值包括位置偏差阈值；如图11所示，所述一级定位的步骤21包括：[0152] 步骤211”、定位所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置；[0153] 步骤212”、比对所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置；[0154] 步骤213”、判断所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置之间的位置偏差是否大于所述位置偏差阈值，若是，则执行步骤214”；[0155] 步骤214”、驱动所述换电设备移动以使得所述位置偏差不大于所述位置偏差阈值。[0156] 在所述位置偏差不大于所述位置偏差阈值后(包括步骤213”中判断出所述位置偏差不大于所述位置偏差阈值的情况，以及步骤214”所述换电设备移动后所述电动汽车的空间位置和所述换电设备的空间位置之间的位置偏差不大于所述位置偏差阈值的情况)，执行所述二级定位的步骤22。[0157] 本实施例中，所述位置偏差阈值可以具体包括距离阈值，步骤211”至步骤214”可以具体包括：[0158] 检测所述电动汽车与所述换电设备的水平距离；[0159] 判断所述水平距离是否大于所述距离阈值，若是，则驱动所述换电设备移动以使得所述水平距离不大于所述距离阈值。[0160] 本实施例利用空间定位原理实现了所述换电设备与所述电动汽车的定位，保证了定位的高精度。[0161] 实施例9[0162] 本实施例是在实施例1上的进一步改进，主要在于，所述电动汽车换电定位方法还包括三级定位的步骤20。如图12所示，所述三级定位的步骤20包括：[0163] 步骤201、驱动所述换电设备移动；[0164] 步骤202、定位所述换电设备是否移动至指定区域内，所述指定区域位于所述电动汽车的下方；[0165] 步骤203、在所述换电设备移动至所述指定区域内时，停止驱动所述换电设备移动，然后执行所述一级定位的步骤21。[0166] 当所述换电设备停泊于所述指定区域时，所述换电设备基本位于所述电动汽车的电池包的下方，再通过所述一级定位的步骤21对所述换电设备的进一步调整，可以实现所述换电设备与所述电动汽车的精准对位，本实施例中的所述一级定位的步骤21可以采用实施例7、8中的任何一种一级定位的步骤。在所述换电设备与所述电动汽车之间的相对位置不大于所述偏差阈值后，进一步利用所述卡板的容错范围，提高换电的可靠性、安全性，使得被卡接的电池包能够被顺利取下，保证换电成功率。[0167] 虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

专利地区：广东

专利申请日期：2018-09-30

专利公开日期：2024-06-18

专利公告号：CN114683952B