运载车对位方法及其对位系统、电动汽车电池更换方法

文档序号:1001 发布日期:2021-09-17 浏览:64次 英文

运载车对位方法及其对位系统、电动汽车电池更换方法

技术领域

本发明涉及电动汽车制造

技术领域

,尤其涉及一种运载车对位方法及其对位系统、电动汽车电池更换方法。

背景技术

随着石油资源的日益枯竭和环境保护意识的日益增强,新能源汽车越来越受到人们的青睐。电动汽车以电动机代替燃油机,通过蓄电池供电,由电机驱动而无需变速箱,具有节能环保、操纵和维修方便、运行可靠、噪音低等优点。电池作为电动汽车上不可或缺的重要部件,为电动汽车提供动力能源。电动汽车最关键的技术难题是电池的快速充电,目前的电池难以达到远距离行驶,电动汽车的电池需要频繁的充电,如何快速高效地完成电动汽车的充电工作,一直是阻碍电动汽车快速发展的难题。而更换汽车电池可以达到快速恢复电动汽车动力的需求,更符合传统汽车用户的使用习惯,是目前提高用户体验的最佳选择。但是,当前只能解决将汽车电池存储在电动汽车换电柜内便于电池存储,当用户更换电池时将使用过后的缺电电池从汽车电池仓中拆卸后放置在电动汽车换电柜内,然后取出充电完成的满电电池更换至汽车电池仓中。

但是目前无法实现将运载电池的小车准确的对位停止在电动汽车的下方,这是限制实现全自动控制更换电池的关键,由于无法实现运载电池的小车准确地停止在汽车电池仓的正下方,从而更换电池时经常出现对位差异而无法拆卸电池和安装电池,从而不能实现电动汽车与换电柜的电池自动更换。

发明内容

本发明的目的在于,提供一种运载车对位方法及其对位系统、电动汽车电池更换方法,用以解决目前运载电池的小车准确的对位停止在电动汽车的下方,导致更换电池时经常出现对位差异而无法拆卸电池和安装电池,从而不能实现电动汽车与换电柜的电池自动更换技术问题。

为了实现上述目的,本发明其中一实施例中提供一种运载车对位系统,包括运载车以及电动汽车;所述运载车用以沿着一导引带行驶;所述运载车沿着一预设路线向一预设区域行驶,所述预设路线的末端延伸至所述预设区域内;所述电动汽车包括一底盘,所述底盘的底面设有一电池槽,所述预设区域位于所述电池槽正下方;所述槽口处设有两个相对设置的磁条,每一磁条的中轴线与所述预设路线末端的延伸方向垂直;其中,所述运载车包括车体、电路板以及磁传感器;所述电路板设于所述车体内,所述电路板设有一处理器;所述磁传感器设于所述车体顶面,且电连接至所述处理器,用以根据所述运载车所处磁场的强度生成电流信号。

进一步地,所述运载车对位系统还包括停车位,其四个角落处分别设有一升降台;当一电动汽车停放在所述停车位的标准位置时,所述电动汽车的四个车轮分别位于一升降台上。

进一步地,所述运载车对位系统还包括四个距离传感器,分别设于所述运载车的顶面的四个角落处,且分别电连接至所述处理器,用以采集所述运载车顶面的四个角落处与所述电动汽车的实时距离。

进一步地,所述运载车对位系统还包括四个车轮,被安装至所述运载车的车体的底面,通过传动装置连接至车体的动力设备;所述车轮为多向轮或平轮。

进一步地,所述运载车对位系统还包括导引带,设于所述运载车的行进路面上,所述导引带的末端位于所述预设区域内,所述导引带末端的中心线为所述预设区域的中间线。

进一步地,所述运载车对位系统还包括影像传感器以及电子罗盘;所述影像传感器设于所述车体的前端及后端的表面,且电连接至所述处理器,用以获取所述行进路面的实时照片;在所述运载车行进中,所述影像传感器的镜头朝向所述导引带,所述实时照片中显示所述导引带的图片;所述电子罗盘设于所述车体内,电连接至所述处理器;用以采集所述车体的实时行进方向。

进一步地,所述运载车包括平台、升降装置以及托盘;所述升降装置安装至所述平台的上表面;所述托盘水平设置于所述升降装置顶部;当所述运载车位于所述预设区域内时,所述托盘位于所述电池槽正下方。

为了实现上述目的,本发明其中一实施例中提供一种运载车对位方法,包括如下步骤:控制一运载车沿着一预设路线向一预设区域行驶,所述预设区域位于一电动汽车的电池槽正下方,所述预设路线的末端延伸至所述预设区域内;所述电池槽的槽口处设有两个相对设置的磁条,每一磁条的中轴线与所述预设路线末端的延伸方向垂直;在所述运载车行驶过程中,利用所述运载车内的磁传感器实时感应所述运载车所处磁场的强弱并实时采集电流信号,记录实时电流值;当所述实时电流值初次大于0时,将初次产生电流的时间记录为减速时间点,控制所述运载车减速缓行;在所述减速时间点之后的一预设时段内,连续记录两个以上实时电流值,将其中的最大电流值记录为阈值电流;以及当所述实时电流值再次等于阈值电流时,控制所述运载车停止行驶。

进一步地,控制一运载车沿着一预设路线向一预设区域行驶的步骤之前,还包括如下步骤:控制停车位的升降台同步上升一预设距离,使得电动汽车底盘与地面高度差大于所述运载车及其运载的电池包的高度。

进一步地,控制一运载车沿着一预设路线向一预设区域行驶的步骤,还包括如下步骤:获取所述运载车可行进区域的地图;获取所述运载车的实时位置及所述预设区域在所述地图上的位置;根据所述地图为所述运载车规划并优化预设路线;根据所述预设路线及所述运载车的车速生成所述运载车的控制指令集,包括至少一控制指令及任意两个相邻的控制指令之间的时间间隔;以及传送所述控制指令集至所述运载车,控制所述运载车沿着所述预设路线行进。

进一步地,所述运载车对位方法还包括如下步骤:在所述运载车顶面的四个角落处设置距离传感器,采集所述运载车顶面的四个角落处与所述电动汽车的实时距离;在所述运载车停止行驶后,根据四个距离传感器采集到的实时距离判断所述运载车是否偏离所述预设区域,并获取其偏离方向;当所述运载车向第一方向偏离时,控制所述运载车朝向与所述第一方向相反的第二方向平移,直至所述运载车完全位于所述预设区域内。

进一步地,根据四个距离传感器采集到的实时距离判断所述运载车是否偏离所述预设区域的步骤,包括如下步骤:将所述车体左侧的两个距离传感器编号为A1、A2,将所述车体右侧的两个距离传感器编号为B1、B2;定义距离传感器A1、A2、B1、B2的实时采集的距离值为SA1、SA2、SB1、SB2;当SA1=SA2且SB1=SB2且SA1>SB1时,判定所述车体向右偏离;当SA1=SA2且SB1=SB2且SA1<SB1时,判定所述车体向左偏离;当SA1=SA2=SB1=SB2时,判定所述车体完全位于所述预设区域内。

进一步地,控制一运载车沿着一预设路线向一预设区域行驶,包括如下步骤:在路面上设置一导引带作为预设路线;所述导引带两侧的边缘线为导引边线,所述导引带的末端位于所述预设区域内,所述导引带末端的中心线为所述预设区域的中间线;控制所述运载车沿着所述导引带向所述预设区域行驶;利用影像传感器实时获取路面的实时图片,所述实时图片中显示所述导引带的影像;对实时图片做图像处理,找出两个导引边线的位置,所述导引边线为导引带的两个侧边;根据两个导引边线的位置,找出所述导引带的中心线的位置;利用电子罗盘实时采集运载车的实时行驶方向;判断所述实时行驶方向与所述导引边线的延伸方向是否一致,若否,执行下一步骤;以及发出方向控制指令,调整所述运载车的行驶方向,使得所述运载车的行驶方向与导引边线的延伸方向一致,使得所述运载车的中心线在路面的投影与所述导引带的中心线的位置一致。

进一步地,所述运载车对位方法还包括如下步骤:在所述运载车顶面的四个角落处设置距离传感器,采集所述运载车顶面的四个角落处与所述电动汽车的实时距离;在所述运载车停止行驶后,根据四个距离传感器采集到的实时距离判断所述运载车是否偏离所述预设区域,若是,执行下一步骤;控制所述运载车沿着所述导引带后退一预设距离,返回所述控制一运载车沿着所述导引带向所述预设区域行驶的步骤。

进一步地,在所述检测所述运载车是否位于所述电池槽的正下方的步骤中,检测四个距离传感器是否可以同时获得四个光信号,若是,判定对位准确;若否,判定对位错误。

为了实现上述目的,本发明其中一实施例中提供一种电动汽车电池更换方法,包括如下步骤:根据待更换电池的电动汽车的停车位置选取与该电动汽车距离最近的一换电柜,该换电柜配备有至少一运载车并具有至少一存储电池空位以及至少一新电池包;控制一运载车空车行驶至所述电动汽车的电池槽的正下方,根据前文任一项所述运载车对位方法,使得所述运载车与所述电池槽实现第一次精准对位;控制所述运载车将所述电池槽内的旧电池包转移至所述运载车内;控制所述运载车将旧电池包运送至所述换电柜;以及控制一运载车携带一新电池包行驶至所述电动汽车的电池槽的正下方,根据前文任一项所述运载车对位方法,使得所述运载车与所述电池槽实现第二次精准对位;控制所述运载车将所述新电池包安装至所述电池槽内;控制所述运载车返回所述换电柜。

本发明的有益效果在于,提供一种运载车对位方法及其对位系统、电动汽车电池更换方法,实现了运载车与电动汽车底盘上的电池槽的准确对位,通过运载车沿路面导引带行驶,保证所述运载车的两侧边与所述电池槽的左右边缘相对齐;同时根据所述运载车与所述电池槽上对应设置的对位装置的检测信号控制所述运载车停车,保证在所述运载车停止后,所述运载车的前后边与所述电池槽的前后边缘相对齐,从而实现电动汽车与换电柜的电池自动更换的方式。

附图说明

下面结合附图,通过对本申请的

具体实施方式

详细描述,呈现本申请的技术方案及其它有益效果。

图1为本申请实施例1提供的所述停车区域及所述换电柜的分布结构示意图。

图2为本申请实施例1提供的所述换电柜的结构示意图。

图3为本申请实施例1提供的一种所述运载车位于所述停车区域的待更换电池的汽车下方的结构示意图。

图4为本申请实施例1提供的一种所述运载车的结构示意图。

图5为本申请实施例1提供的运载车沿路面导引带行驶至汽车下方的结构示意图。

图6为本申请实施例1提供的一种所述汽车的车底结构示意图。

图7为本申请实施例1提供的汽车电池更换方法的流程图。

图8为本申请实施例1提供的控制一运载车沿着一预设路线向一预设区域行驶的流程图。

图9为本申请实施例1提供的运载车对位方法的流程图。

图10为本申请实施例2提供的所述停车区域及所述换电柜的分布结构示意图。

图11为本申请实施例2提供的控制一运载车沿着路面上的一导引带行驶的流程图。

附图中的标识如下:

运载车对位系统10,

运载车1,车体11,磁传感器12,影像传感器13,距离传感器14,平台15,升降装置16,托盘17,车轮18,

电动汽车2,底盘21,电池槽22,磁条23,反射面24,

预设区域3a,导引带3b,

停车位4,升降台41,

换电柜20,充电位201,电池转移机构202,显示屏203,

电池包30。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

实施例1

请参阅图1-图6,本发明实施例1中提供一种运载车对位系统10,包括运载车1以及电动汽车2;所述运载车1沿着一预设路线(图1中用虚线表示)向一预设区域3a行驶,所述预设路线的末端延伸至所述预设区域3a内。所述预设路线为规划的行进路线,在预设路线上没有障碍物阻挡运载车1的行进。

所述运载车1包括车体11、设于所述车体11内的电路板(未图示)以及设于所述车体11顶面的磁传感器12。所述电路板上设有处理器,所述磁传感器12电连接至所述处理器,用以所述运载车1所处磁场的强度生成电流信号。

所述电动汽车2包括一底盘21,所述底盘21的底面设有一电池槽22,所述电池槽22的槽口朝向正下方,所述预设区域位于所述电池槽22正下方,所述槽口处设有两个相对设置的磁条23,每一磁条23的中轴线与所述预设路线末端的延伸方向垂直。

两个相对设置的磁条23设于所述底盘21的下表面,分别位于所述槽口的两端,且紧邻所述槽口。磁传感器12优选设于车头部分的顶面上,电流信号的电流值与所述磁场的强度成正比。当磁传感器12与磁条23相对时,磁传感器12会检测到电流信号的最大值。

所述磁传感器12设于所述运载车1的行驶方向前端,即车体11的前端和后端;两个所述磁条23分别贴附于所述电池槽22的前后边缘;当所述运载车1行驶至所述电池槽22的后边缘下方时,所述磁传感器12与所述磁条23相对,所述磁传感器12检测到所述磁条23的磁感电流的最大值作为第一阈值;当所述运载车1行驶至所述电池槽22的前边缘下方时,且当所述磁传感器12检测到所述磁条23的磁感电流大于等于第一阈值时控制所述运载车1停车。这样设置可充分利用所述电池槽22的前边缘和后边缘位置,在所述运载车1上的所述磁传感器12第一次经过第一个所述磁条23时检测到的磁感电流最大值作为第一阈值,这样可避免不同高度以及不同磁性消除或干扰的相同条件的影响,从而实现在运载车1车头上的磁传感器12与所述磁条23位置上下相对距离最短时形成第一阈值,在当所述运载车1上的所述磁传感器12第二次经过第二个所述磁条23时,当检测到的磁感电流为第一阈值时则必然所述运载车1车头上的磁传感器12与另一个所述磁条23位置上下相对且距离最短,此时停车则所述运载车1与所述电动汽车2底部的电池槽22完全相对。

本实施例中,所述运载车1还包括四个距离传感器14,分别设于所述运载车1的顶面的四个角落处,且分别电连接至所述处理器,用以采集所述运载车1顶面的四个角落处与所述电动汽车2的实时距离。

为了提高距离传感器14的识别精度,所述电池槽22的槽口、底面皆为矩形;所述电池槽22的底面的四个角落处分别设有一反射面24;当所述运载车1位于所述电池槽22正下方时,每一反射面24与一距离传感器相对设置。反射面24为漫反射表面,所述距离传感器14设于所述运载车1的四个边角处,这样可以利用少量的距离传感器14实现对位效果,在所述电池槽22的四个边角处设有反射面24,反射面24用于将所述距离传感器14的发射端发出的光线反射至所述距离传感器14的接收端。所述距离传感器14包括并列设置的发射端和接收端,光线从发射端发射出去后被反射面24反射回来,照射到接收端,从而被感应到,四个距离传感器14若都能收到反馈光线,说明此时定位精准,否则说明对位不准,需要重新对位。

如图2所示,所述运载车1包括平台15、升降装置16以及托盘17;所述平台15设置于所述车体11的顶部;所述升降装置16安装至所述平台15的上表面;所述托盘17水平设置于所述升降装置16顶部;当所述运载车1位于所述预设区域3a内时,所述托盘17位于所述电池槽22正下方。

本实施例中,所述运载车对位系统10还包括:停车位4,其四个角落处分别设有一升降台41;当一电动汽车2行驶至所述停车位4的标准位置时,其四个车轮分别位于一升降台41上。

所述运载车对位系统10还包括四个车轮18,被安装至所述运载车1的车体的底面,通过传动装置连接至车体11的动力设备;所述车轮18为多向轮(图中仅为示例),可实现任意方向移动,尤其是横向平移。

如图1所示,在一区域内设置多个停车位4及多个换电柜20,每一所述停车位4设置有预设区域3a,运载车1沿着一预设路线向一预设区域3a行驶,所述预设区域3a位于电动汽车2的电池槽22正下方,所述预设路线的末端延伸至所述预设区域3a内。

如图2所示,每一所述换电柜20配备有至少一运载车1并具有多个充电位201以及电池转移机构202,其中至少一个所述充电位201空闲作为存储电池空位,其余所述充电位201容置电池包30进行充电;所述电池转移机构202用于将一电池包30在所述运载车1和所述换电柜20的充电位201之间转移。其中所述电池包30可以为缺电电池包或者新电池包。

其中所述电池转移机构202为机械臂,或者所述电池转移机构202为电池托盘及电池托盘驱动机构。如图2所示,为所述换电柜20的所述电池转移机构202为电池托盘及电池托盘驱动机构的具体结构。

如图3所示,每一所述停车位4的边侧在对应汽车车轮位置设有升降台41,所述升降台41用于抬升所述待更换电池汽车的高度以在所述待更换电池汽车下方容置所述运载车1,所述预设区域3a设于两个所述升降台41之间;所述运载车1的升降高度在10-25cm之间,每一电池包30的厚度在10-15cm之间,当所述运载车1的托盘下降至底部位置后,位于所述运载车1上的电池包30的上表面低于所述待更换电池电动汽车2底盘21上。

其中在图3中所展示的升降台41为升降平台,升降平台分别对应汽车的每一车轮设置,升降平台可以设置为两列,在两列升降平台之间为所述预设区域3a,或者设置升降平台为四个,四个升降平台分别对应四个车轮。

通过自动识别待更换电池的汽车位置的方式或者人工输入待更换电池的汽车位置的方式形成待更换电池汽车的停车位置信息;所述停车位置信包括待更换电池汽车的停车位4坐标或停车位4编号。其中采用自动识别待更换电池的汽车位置的方式:在每一停车位4对应设置第一传感器;感应与一停车区域是否存在汽车,若是,执行下一步骤;当一待更换电池的汽车在任一停车位4停车后,所述第一传感器将该停车位4的坐标或编号生成为所述待更换电池汽车的停车位置信息。所述第一传感器可以是红外传感器或摄像头。采用人工输入待更换电池的汽车位置的方式:在设置多个换电柜20时,每一换电柜20设有一显示屏203,该显示屏203用于人工输入待更换电池的汽车位置的信息。所述显示屏203还可以用于显示更换电池所进行的步骤信息以及等待时间信息,便于客户自主安排等待时间。

如图7所示,本发明其中一实施例中提供一种运载车1对位方法,包括如下步骤S1-S7。

S1、控制停车位4的升降台41同步上升一预设距离,使得电动汽车2底盘21与地面高度差大于所述运载车1及其携带的电池包30的高度。

S2、控制一运载车1沿着一预设路线向一预设区域3a行驶,所述预设区域3a位于一电动汽车的电池槽22正下方,所述预设路线的末端延伸至所述预设区域3a内;所述电池槽22的槽口处设有两个相对设置的磁条23,每一磁条23的中轴线与所述预设路线末端的延伸方向垂直。

如图8所示,控制一运载车1沿着一预设路线向一预设区域3a行驶,具体包括如下步骤:S101、获取所述运载车1可行进区域的地图;S102、获取所述运载车1的实时位置及所述预设区域3a在所述地图上的位置;S103、根据所述地图为所述运载车1规划并优化预设路线;S104、根据所述预设路线及所述运载车1的车速生成所述运载车1的控制指令集,包括至少一控制指令及任意两个相邻的控制指令之间的时间间隔;控制指令集是基于每一段路线长度S、车速v设置每一段的时间间隔t,控制所述运载车1的转向使得多段S=v*t构成整个预设路线;为了实时控制所述运载车1的转向,所述运载车1内还包括电子罗盘(未图示),电连接至所述处理器,用以采集所述车体11的实时行进方向;以及S105、传送所述控制指令集至所述运载车1,控制所述运载车1沿着所述预设路线行进。

这种方式实现了基于所述运载车1的实时位置作为起点,预设区域3a作为终点,控制所述运载车1从起点驶往终点后到达所述电池槽22的槽口处的正下方。

为了精准对位,在所述运载车对位方法还包括如下步骤:在所述运载车1顶面的四个角落处设置距离传感器14,采集所述运载车1顶面的四个角落处与所述电动汽车2的实时距离;在所述运载车1停止行驶后,根据四个距离传感器14采集到的实时距离判断所述运载车1是否偏离所述预设区域3a,并获取其偏离方向;当所述运载车1向第一方向偏离时,控制所述运载车1朝向与所述第一方向相反的第二方向平移,直至所述运载车1完全位于所述预设区域3a内。其中,根据四个距离传感器14采集到的实时距离判断所述运载车1是否偏离所述预设区域3a的步骤,包括如下步骤:将所述车体11左侧的两个距离传感器14编号为A1、A2,将所述车体11右侧的两个距离传感器编号14为B1、B2;定义距离传感器A1、A2、B1、B2的实时采集的距离值为SA1、SA2、SB1、SB2;当SA1=SA2且SB1=SB2且SA1>SB1时,判定所述车体向右偏离;当SA1=SA2且SB1=SB2且SA1<SB1时,判定所述车体11向左偏离;当SA1=SA2=SB1=SB2时,判定所述车体11完全位于所述预设区域3a内。

S3、在所述运载车1行驶过程中,利用所述运载车1内的磁传感器12实时感应所述运载车1所处磁场的强弱并实时采集电流信号,记录实时电流值。

S4、当所述实时电流值初次大于0时,将初次产生电流的时间记录为减速时间点,控制所述运载车1减速缓行。所述运载车1减速缓行的速度为相对正常行驶较慢的速度,优选为0.1-0.5m/s,可以在所述运载车1停车时马上停止而不由于惯性继续行驶。

S5、在所述减速时间点之后的一预设时段内,连续记录两个以上实时电流值,将其中的最大电流值记录为阈值电流。所述阈值电流的数值很小,一般为0.05-0.2A。

S6、当所述实时电流值再次等于阈值电流时,控制所述运载车1停止行驶。

S7、检测所述运载车1是否位于所述电池槽22的正下方,若否,执行下一步骤。在所述检测所述运载车1是否位于所述电池槽22的正下方的步骤中,检测四个距离传感器是否可以同时获得四个光信号,若是,判定对位准确;若否,判定对位错误。若可以同时获得四个光信号,判定所述运载车1位于所述电池槽22的正下方,所述运载车1在电动汽车2下底面的投影位于所述电池槽22区域内,对位准确。

S8、控制所述运载车1沿着所述导引带3b后退一预设距离,返回所述控制一运载车1沿着所述导引带3b行驶的步骤。

如图9所示,本发明其中一实施例中提供一种电动汽车电池更换方法,包括如下步骤:S10、根据待更换电池的电动汽车2的停车位置选取与该电动汽车2距离最近的一换电柜20,该换电柜20配备有至少一运载车1并具有至少一存储电池空位以及至少一新电池包;S20、控制一运载车1空车行驶至所述电动汽车2的电池槽22的正下方,根据前文任一项所述运载车1对位方法,使得所述运载车1与所述电池槽22实现第一次精准对位;S30、控制所述运载车1将所述电池槽22内的旧电池包转移至所述运载车1内;S40、控制所述运载车1将旧电池包运送至所述换电柜20;将所述旧的电池包转移到所述换电柜20的存储电池空位内;S50、控制一运载车1携带一新电池包行驶至所述电动汽车2的电池槽22的正下方,根据前文任一项所述运载车1对位方法,使得所述运载车1与所述电池槽22实现第二次精准对位;S60、控制所述运载车1将所述新电池包安装至所述电池槽22内;S70、控制所述运载车1返回所述换电柜20。其中所述运载车1往返两次,动作操作基本一致,简化了控制步骤的难度,而且设置导引带3b便于所述运载车1沿该导引带3b行驶至电动汽车2底盘21上的电池槽22位置,减少了所述运载车1的对位难度,所述运载车1根据导引带3b进行初次对位后再利用所述距离传感器14进行微调精准对位,减少了对位时间并提升了对位精度。

本实施例中,所述控制所述运载车1将所述电池槽22内的旧电池包转移至所述运载车1内的方式为:所述电池槽22内设有锁紧装置,当所述运载车1位于所述电池槽22正下方时,解锁所述锁紧装置将所述电池槽22内的旧电池包转移至所述运载车1内。

本实施例中,所述控制所述运载车1将所述电池槽22内的旧电池包转移至所述运载车1内的方式为:所述运载车1上设有拆装机构,当所述运载车1位于所述电池槽22正下方时,控制所述拆装机构将所述电池槽22内的旧电池包转移至所述运载车1内。所述拆装机构用于拆卸电池包的固定螺栓或者转移电池包并固定在电池槽22内。该拆装机构可以是机械手臂或者工具拆卸系统。

在使用时,驾驶员将汽车开入至换电柜20旁的停车位4,或者汽车采用自动驾驶方式自动驶入停车位,保证汽车的车轮位置位于预设区域3a的两侧且对应升降台41,拉紧手刹防止汽车移动。对应该停车位4的第一传感器获取停车位4坐标或编号作为待更换电池的汽车的停车位置信息,或者驾驶员在换电柜20上的显示屏203内手动输入停车位置信息。根据该停车位置信息选取与待更换电池的汽车距离最近的一换电柜20,同时升降台41抬升汽车留出更换电池包的车底空间,调取一个运载车1沿着一预设路线向一预设区域3a行驶,所述预设路线的末端延伸至所述预设区域3a内,运载车1行驶至汽车底部的车底空间内并自动对准电动汽车2底盘21上的电池槽22,运载车1的托盘升起,将旧的电池包从电动汽车2底盘21上的电池槽22中取出,运载车1的托盘承载所述旧的电池包下降至最低位置后,将所述旧的电池包运输至所述换电柜20,所述换电柜20的电池转移机构202将所述旧的电池包转移到存储电池空位内。采用该运载车1或者在该运载车1取出旧的电池包的同时调取另一运载车1,所述换电柜20的电池转移机构202将一新电池包摆放在该运载车1上,该运载车1沿着一预设路线向一预设区域3a行驶至汽车底部的车底空间内并自动对准电动汽车2底盘21上的电池槽22,所述运载车1的托盘升起,将所述新电池包安装至电动汽车2底盘21上的电池槽22内,然后所述运载车1的托盘下降至最低位置后空车返回至所述换电柜20。实现了全自动的更换电池包30的操作。

实施例2

请参阅图2-图6以及图10,本发明实施例2中提供一种运载车对位系统10,包括运载车1以及电动汽车2;所述运载车1沿着一预设路线(图10中的导引带3b表示)向一预设区域3a行驶,所述预设路线的末端延伸至所述预设区域3a内。其中预设路线为一导引带3b,所述运载车1沿着一导引带3b行驶;所述运载车1包括车体11以及设于所述车体11顶面的磁传感器12,用以感应所述运载车1所处磁场并生成电流信号;所述电动汽车2包括一底盘21,所述底盘21的底面设有一电池槽22,所述电池槽22的槽口朝向正下方;所述槽口处设有两个相对设置的磁条23,每一磁条23的中轴线与所述导引带3b末端的中心线垂直。设置导引带3b便于所述运载车1沿该导引带3b行驶至汽车车体底部的电池槽22位置,减少了所述运载车1的对位难度,所述运载车1根据导引带3b进行初次对位后再利用所述磁条23进行微调精准对位,减少了对位时间并提升了对位精度。

两个相对设置的磁条23设于所述底盘21的下表面,分别位于所述槽口的两端,且紧邻所述槽口。磁传感器12优选设于车头部分的顶面上,电流信号的电流值与所述磁场的强度成正比。当磁传感器12与磁条23相对时,磁传感器12会检测到电流信号的最大值。

所述磁传感器12设于所述运载车1的行驶方向前端,即车体11的前端和后端;两个所述磁条23分别贴附于所述电池槽22的前后边缘;当所述运载车1行驶至所述电池槽22的后边缘下方时,所述磁传感器12检测到所述磁条23的磁感电流的最大值作为第一阈值;当所述运载车1行驶至所述电池槽22的前边缘下方时,且当所述磁传感器12检测到所述磁条23的磁感电流大于等于第一阈值时控制所述运载车1停车。这样设置可充分利用所述电池槽22的前边缘和后边缘位置,在所述运载车1上的所述磁传感器12第一次经过第一个所述磁条23时检测到的磁感电流最大值作为第一阈值,这样可避免不同高度以及不同磁性消除或干扰的相同条件的影响,从而实现在运载车1车头上的磁传感器12与所述磁条23位置上下相对距离最短时形成第一阈值,在当所述运载车1上的所述磁传感器12第二次经过第二个所述磁条23时,当检测到的磁感电流为第一阈值时则必然所述运载车1车头上的磁传感器12与另一个所述磁条23位置上下相对且距离最短,此时停车则所述运载车1与所述汽车车体底部的电池槽22完全相对。

本实施例中,所述运载车1内设有电路板(未图示),所述电路板上设有处理器,所述磁传感器12电连接至所述处理器。

本实施例中,所述运载车1的前端及后端的表面分别设有一影像传感器13,电连接至所述处理器,用以获取所述行进路面的实时照片;在所述运载车1行进中,所述影像传感器的镜头朝向所述导引带3b,所述实时照片中显示所述导引带3b的图片;所述运载车1内设有电子罗盘(未图示),电连接至所述处理器,用以采集所述车体11的实时行进方向。

本实施例中,所述运载车1的顶面的四个角落处分别设有一距离传感器14,电连接至所述处理器,用以采集所述运载车1顶面的四个角落处与所述电动汽车2的实时距离。为了提高距离传感器14的识别精度,所述电池槽22的槽口、底面皆为矩形;所述电池槽22的底面的四个角落处分别设有一反射面24;当所述运载车1位于所述电池槽22正下方时,每一反射面24与一距离传感器相对设置。反射面24为漫反射表面,所述距离传感器14设于所述运载车1的四个边角处,这样可以利用少量的距离传感器14实现对位效果,在所述电池槽22的四个边角处设有反射面24,反射面24用于将所述距离传感器14的发射端发出的光线反射至所述距离传感器14的接收端。

本实施例中,所述运载车1对位系统还包括:停车位4,其四个角落处分别设有一升降台41;当一电动汽车2行驶至所述停车位4的标准位置时,其四个车轮分别位于一升降台41上。

所述电池槽22用以安装电池包30,距离传感器14包括并列设置的发射端和接收端,光线从发射端发射出去后被反射面24反射回来,照射到接收端,从而被感应到,四个距离传感器14若都能收到反馈光线,说明此时定位精准,否则说明对位不准,需要重新对位。

如图2所示,所述运载车1包括平台15、升降装置16以及托盘17;所述平台15设置于所述车体11的顶部;所述升降装置16安装至所述平台15的上表面;所述托盘17水平设置于所述升降装置16顶部;当所述运载车1位于所述预设区域3a内时,所述托盘17位于所述电池槽22正下方。

所述运载车对位系统10还包括四个车轮18,被安装至所述运载车1的车体的底面,通过传动装置连接至车体11的动力设备;所述车轮18为平轮,不是实施例1中的多向轮,可减少成本,而且仅需配合所述导引带3b即可实现对位精准,不需要横向调整。若出现对位异常情况,仅需退出再重新沿着导引带3b行驶至所述电池槽22正下方即可。

如图10所示,在一区域内设置多个停车位4及多个换电柜20,每一所述停车位4设置有导引带3b,运载车1在所述导引带3b上行驶,所述导引带3b的终点与电动汽车2底盘21上的电池槽22相对设置;如图2所示,每一所述换电柜20配备有至少一运载车1并具有多个充电位201以及电池转移机构202,其中至少一个所述充电位201空闲作为存储电池空位,其余所述充电位201容置电池包30进行充电;所述电池转移机构202用于将一电池包30在所述运载车1和所述换电柜20的充电位201之间转移。其中所述电池包30可以为缺电电池包或者新电池包。

其中所述电池转移机构202为机械臂,或者所述电池转移机构202为电池托盘及电池托盘驱动机构。如图2所示,为所述换电柜20的所述电池转移机构202为电池托盘及电池托盘驱动机构的具体结构。

如图3所示,每一所述停车位4的边侧在对应汽车车轮位置设有升降台41,所述升降台41用于抬升所述待更换电池汽车的高度以在所述待更换电池汽车下方容置所述运载车1,所述导引带3b设于两个所述升降台41之间;所述运载车1的升降高度在10-25cm之间,每一电池包30的厚度在10-15cm之间,当所述运载车1的托盘下降至底部位置后,位于所述运载车1上的电池包30的上表面低于所述待更换电池电动汽车2底盘21上。

其中在图3中所展示的升降台41为升降平台,升降平台分别对应汽车的每一车轮设置,升降平台可以设置为两列,在两列升降平台之间为所述导引带3b,或者设置升降平台为四个,四个升降平台分别对应四个车轮。

通过自动识别待更换电池的汽车位置的方式或者人工输入待更换电池的汽车位置的方式形成待更换电池汽车的停车位置信息;所述停车位置信包括待更换电池汽车的停车位4坐标或停车位4编号。其中采用自动识别待更换电池的汽车位置的方式:在每一停车位4对应设置第一传感器;感应与一停车区域是否存在汽车,若是,执行下一步骤;当一待更换电池的汽车在任一停车位4停车后,所述第一传感器将该停车位4的坐标或编号生成为所述待更换电池汽车的停车位置信息。所述第一传感器可以是红外传感器或摄像头。采用人工输入待更换电池的汽车位置的方式:在设置多个换电柜20时,每一换电柜20设有一显示屏203,该显示屏203用于人工输入待更换电池的汽车位置的信息。所述显示屏203还可以用于显示更换电池所进行的步骤信息以及等待时间信息,便于客户自主安排等待时间。

如图7所示,本发明其中一实施例中提供一种运载车1对位方法,包括如下步骤S1-S8。

S1、控制停车位4的升降台41同步上升一预设距离,使得电动汽车2底盘21与地面高度差大于所述运载车1及其携带的电池包30的高度。

S2、控制一运载车1沿着一预设路线向一预设区域3a行驶,所述预设区域3a位于一电动汽车的电池槽22正下方,所述预设路线的末端延伸至所述预设区域3a内;所述电池槽22的槽口处设有两个相对设置的磁条23,每一磁条23的中轴线与所述预设路线末端的延伸方向垂直。在本实施例中,控制所述运载车1沿着路面上的一导引带3b行驶,所述导引带3b的末端位于一电动汽车2的电池槽22的正下方;所述电池槽22的槽口处设有两个相对设置的磁条23,每一磁条23的中轴线与所述导引带3b末端的中心线垂直。

如图11所示,控制一运载车1沿着路面上的一导引带3b行驶,具体包括如下步骤:S11、利用影像传感器实时获取路面的实时图片,所述实时图片中显示所述导引带3b的影像;S12、对实时图片做图像处理,找出两个导引边线的位置,所述导引边线为导引带3b的两个侧边;S13、根据两个导引边线的位置,找出所述导引带3b的中心线的位置;S14、利用电子罗盘实时采集运载车1的实时行驶方向;S15、判断所述实时行驶方向与所述导引边线的延伸方向是否一致,若否,执行下一步骤;S16、发出方向控制指令,调整所述运载车1的行驶方向,使得所述运载车1的行驶方向与导引边线的延伸方向一致,使所述运载车1的中心线在路面的投影与所述导引带3b的中心线的位置一致。

这种方式用于控制一运载车1沿导引带3b行驶至电动汽车2底盘21的下方;在所述导引带3b的宽度方向上,保持所述运载车1的两侧边与所述导引带3b的边缘相对应;当所述运载车1行驶至所述电池槽22下方时,在所述导引带3b的宽度方向上,所述运载车1的两侧边与所述电池槽22的左右边缘相对齐。其中所述电池槽22优选为矩形槽,设有四个边缘,分别是左边缘、右边缘、前边缘、后边缘。其中,所述运载车1的行驶方向前端设有影像传感器13,所述影像传感器13用于实时获取所述运载车1与所述导引带3b的实时对应位置;当所述运载车1沿路所述导引带3b行驶时,根据所述影像传感器13获取的实时对应位置信息,调节所述运载车1的行驶方向实时保持所述运载车1的中轴线与所述导引带3b的中轴线相对应。

S3、利用所述运载车1内的磁传感器12实时感应所述运载车1所处磁场的强弱并实时采集电流信号,记录实时电流值。

S4、当所述实时电流值初次大于0时,将初次产生电流的时间记录为减速时间点,控制所述运载车1减速缓行。

S5、在所述减速时间点之后的一预设时段内,连续记录两个以上实时电流值,将其中的最大电流值记录为阈值电流。

S6、当所述实时电流值再次等于阈值电流时,控制所述运载车1停止行驶。

S7、检测所述运载车1是否位于所述电池槽22的正下方,若否,执行下一步骤。在所述检测所述运载车1是否位于所述电池槽22的正下方的步骤中,检测四个距离传感器14是否可以同时获得四个光信号,若是,判定对位准确;若否,判定对位错误。若可以同时获得四个光信号,判定所述运载车1位于所述电池槽22的正下方,所述运载车1在电动汽车2下底面的投影位于所述电池槽22区域内,对位准确。

S8、控制所述运载车1沿着所述导引带3b后退一预设距离,返回所述控制一运载车1沿着所述导引带3b行驶的步骤。

同理,如图9所示,本发明其中一实施例中提供一种电动汽车电池更换方法,包括如下步骤:S10、根据待更换电池的电动汽车2的停车位置选取与该电动汽车2距离最近的一换电柜20,该换电柜20配备有至少一运载车1并具有至少一存储电池空位以及至少一新电池包;S20、控制一运载车1空车行驶至所述电动汽车2的电池槽22的正下方,根据前文任一项所述运载车1对位方法,使得所述运载车1与所述电池槽22实现第一次精准对位;S30、控制所述运载车1将所述电池槽22内的旧电池包转移至所述运载车1内;S40、控制所述运载车1将旧电池包运送至所述换电柜20;将所述旧的电池包转移到所述换电柜20的存储电池空位内;S50、控制一运载车1携带一新电池包行驶至所述电动汽车2的电池槽22的正下方,根据前文任一项所述运载车1对位方法,使得所述运载车1与所述电池槽22实现第二次精准对位;S60、控制所述运载车1将所述新电池包安装至所述电池槽22内;S70、控制所述运载车1返回所述换电柜20。其中所述运载车1往返两次,动作操作基本一致,简化了控制步骤的难度,而且设置导引带3b便于所述运载车1沿该导引带3b行驶至电动汽车2底盘21上的电池槽22位置,减少了所述运载车1的对位难度,所述运载车1根据导引带3b进行初次对位后再利用所述距离传感器14进行微调精准对位,减少了对位时间并提升了对位精度。

本实施例中,所述控制所述运载车1将所述电池槽22内的旧电池包转移至所述运载车1内的方式为:所述电池槽22内设有锁紧装置,当所述运载车1位于所述电池槽22正下方时,解锁所述锁紧装置将所述电池槽22内的旧电池包转移至所述运载车1内。

本实施例中,所述控制所述运载车1将所述电池槽22内的旧电池包转移至所述运载车1内的方式为:所述运载车1上设有拆装机构,当所述运载车1位于所述电池槽22正下方时,控制所述拆装机构将所述电池槽22内的旧电池包转移至所述运载车1内。所述拆装机构用于拆卸电池包的固定螺栓或者转移电池包并固定在电池槽22内。该拆装机构可以是机械手臂或者工具拆卸系统。

在使用时,驾驶员将汽车开入至换电柜20旁的停车位4,或者汽车采用自动驾驶方式自动驶入停车位,保证汽车的车轮位置位于导引带3b的两侧且对应升降台41,拉紧手刹防止汽车移动。对应该停车位4的第一传感器获取停车位4坐标或编号作为待更换电池的汽车的停车位置信息,或者驾驶员在换电柜20上的显示屏203内手动输入停车位置信息。根据该停车位置信息选取与待更换电池的汽车距离最近的一换电柜20,同时升降台41抬升汽车留出更换电池包的车底空间,调取一个运载车1沿导引带3b行驶至汽车底部的车底空间内并自动对准电动汽车2底盘21上的电池槽22,运载车1的托盘升起,将旧的电池包从电动汽车2底盘21上的电池槽22中取出,运载车1的托盘承载所述旧的电池包下降至最低位置后,将所述旧的电池包运输至所述换电柜20,所述换电柜20的电池转移机构202将所述旧的电池包转移到存储电池空位内。采用该运载车1或者在该运载车1取出旧的电池包的同时调取另一运载车1,所述换电柜20的电池转移机构202将一新电池包摆放在该运载车1上,该运载车1沿导引带3b行驶至汽车底部的车底空间内并自动对准电动汽车2底盘21上的电池槽22,所述运载车1的托盘升起,将所述新电池包安装至电动汽车2底盘21上的电池槽22内,然后所述运载车1的托盘下降至最低位置后空车返回至所述换电柜20,实现了全自动的更换电池包30的操作。

可理解的是,本实施例中包含了实施例1中的全部技术特征,并进一步细化设置了导引带3b作为运载车1的预设路线,并对应设置影像传感器13,所述影像传感器13用于实时获取所述运载车1与所述导引带3b的实时对应位置;当所述运载车1沿路所述导引带3b行驶时,根据所述影像传感器13获取的实时对应位置信息,调节所述运载车1的行驶方向实时保持所述运载车1的中轴线与所述导引带3b的中轴线相对应,使得所述运载车1在预设路线的末端停止在所述预设区域3a内,保持所述运载车1与所述预设区域3a的左右边缘对齐,简化了对准要求且对位准确,而且可采取所述车轮18为平轮,不是实施例1中的多向轮,可减少成本,不需要横向调整。若出现所述运载车1与预设区域3a前后对位异常情况,仅需退出再重新沿着导引带3b行驶至所述电池槽22正下方即可,提高了对位准确性。

本发明的有益效果在于,提供一种运载车对位方法及其对位系统、电动汽车电池更换方法,通过设置运载车连接待更换电池汽车的停车位置与换电柜,用于将旧的电池包从电动汽车底盘上的电池槽中取出,并将取出的电池包运输至所述换电柜更换为满电电池,再将所述新电池包安装至电动汽车底盘上的电池槽内,实现了自动更换电池,而且这个方式的换电柜不需设置深入至车体底部的延伸机构,从而换电柜的占用空间小,还能实现电动汽车与换电柜之间不受距离以及对应位置关系的限制,方便灵活且利用效率高。

以上对本申请实施例所提供的一种运载车对位方法及其对位系统、电动汽车电池更换方法进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想;本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

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