一种车辆定位换电方法、装置、系统及存储介质与流程

本发明涉及车辆换电技术领域，特别涉及一种车辆定位换电方法、装置、系统及存储介质。

背景技术：

随着电动汽车的发展，对其电池包的相关研究也越来越多，目前，虽然已有充电枪、充电桩等充电设备可为电动汽车的电池包进行充电，但其充电效率较低、时间长，不便于用户远程驾驶，这使得换电站这种直接更换电池包的高效率换电方式成为了研究热点。

但现有技术中的换电站，仅涉及换电装置对车辆进行更换电池包的操作，在实际应用中现有换电站在进行定位时，仅是通过机械硬限位或简单的标识进行粗定位，定位精度非常差(一般10-50mm左右)，需要换电设备增加很大的公差补偿，加大了换电设备的结构，且效率更低，从而影响换电站的推广应用。

技术实现要素：

本发明要解决的是现有技术中电动汽车换电时定位精度差和换电效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请在一方面公开了一种车辆定位换电方法，其包括以下步骤：

通过相机采集激光器向预设扫描区域发射的激光，得到光斑图像，该预设扫描区域内停有待换电车辆；

获取该相机的位置信息和该激光器的位置信息；

根据该相机的位置信息、该激光器的位置信息和该光斑图像确定出该待换电车辆的基准点的坐标；

获取该基准点与电池包的相对位置信息；

根据该基准点与该电池包的相对位置信息和该基准点的坐标确定出该电池包的坐标；

基于该电池包的坐标对该待换电车辆进行换电操作。

可选的，该通过相机采集激光器向预设扫描区域发射的激光，得到光斑图像，包括：

利用相机采集激光器向第一反光板和第二反光板发射的激光，得到光斑图像，该第一反光板设于该预设扫描区域的参考点，该第二反光板设于该待换电车辆的基准点，该光斑图像上包含有与该参考点和该基准点分别对应的光斑。

可选的，该根据该相机的位置信息、该激光器的位置信息和该光斑图像确定出该待换电车辆的基准点的坐标，包括：

根据该相机的位置信息、该激光器的位置信息和该光斑图像确定出该参考点与该基准点之间的距离；

根据该参考点与该基准点之间的距离和该光斑图像确定出该参考点与该基准点之间的相对位置信息；

根据述参考点与该基准点之间的相对位置信息和该参考点的坐标确定出该基准点的坐标。

可选的，该通过相机采集激光器向预设扫描区域发射的激光，得到光斑图像之前，还包括：

利用激光器向该预设扫描区域的底面上投射激光点；

若该待换电车辆停止后，该待换电车辆的预设部件与该激光点的距离小于等于预设距离，则启动该相机。

可选的，该利用激光器向该预设扫描区域的底面上投射激光点之后，还包括：

若该待换电车辆停止后，该待换电车辆的预设部件与该激光点的距离大于预设距离，则不启动该相机。

可选的，该通过相机采集激光器向预设扫描区域发射的激光，得到光斑图像之前，还包括：

通过粗定位装置将该待换电车辆限位于该预设扫描区域，该粗定位装置包括减速带或者挡板。

可选的，该基于该电池包的坐标对该待换电车辆进行换电操作，包括：

获取换电装置的位置信息；

基于该电池包的坐标和该换电装置的位置信息确定出该换电装置的运行轨迹；

控制该换电装置按照该换电装置的运行轨迹对该待换电车辆进行换电操作。

本申请在另一方面还公开了一种车辆定位换电装置，其包括：

采集模块，用于通过相机采集激光器向预设扫描区域发射的激光，得到光斑图像，该预设扫描区域内停有待换电车辆；

第一获取模块，用于获取该相机的位置信息和该激光器的位置信息；

第一确定模块，用于根据该相机的位置信息、该激光器的位置信息和该光斑图像确定出该待换电车辆的基准点的坐标；

第二获取模块，用于获取该基准点与电池包的相对位置信息；

第二确定模块，用于根据该基准点与该电池包的相对位置信息和该基准点的坐标确定出该电池包的坐标；

换电模块，用于基于该电池包的坐标对该待换电车辆进行换电操作。

本申请在另一方面还公开了一种车辆定位换电系统，其包括控制单元、换电站、激光器和相机；

该控制单元与该激光器、该相机、该换电装置连接；

该激光器和该相机设于换电站上，该激光器用于向预设扫描区域发射激光，该预设扫描区域内停有待换电车辆，该相机用于采集该激光器向该预设区域发射的激光，得到光斑图像，并将该光斑图像发送给该控制单元；

该控制单元用于接收该相机发送的光斑图像，并获取该相机的位置信息和该激光器的位置信息，根据该相机的位置信息、该激光器的位置信息和该光斑图像确定出该待换电车辆的基准点的坐标，获取该基准点与电池包的相对位置信息，根据该基准点与该电池包的相对位置信息和该基准点的坐标确定出该电池包的坐标，基于该电池包的坐标对该待换电车辆进行换电操作。

本申请在另一方面还公开了一种计算机存储介质，该计算机存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，该至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现上述的车辆定位换电方法。

采用上述技术方案，本申请提供的车辆定位换电方法具有如下有益效果：

本申请在公开了一种车辆定位换电方法，其包括以下步骤：通过相机采集激光器向预设扫描区域发射的激光，得到光斑图像，该预设扫描区域内停有待换电车辆；获取该相机的位置信息和该激光器的位置信息；根据该相机的位置信息、该激光器的位置信息和该光斑图像确定出该待换电车辆的基准点的坐标；获取该基准点与电池包的相对位置信息；根据该基准点与该电池包的相对位置信息和该基准点的坐标确定出该电池包的坐标；基于该电池包的坐标对该待换电车辆进行换电操作。如此情况下，能够通过激光定位的方式实现对进入换电站的待换电区域的车辆的车身进行定位，进而通过该车身坐标与电池包的相对位置关系进而得出该电池包的坐标，以实现对该车辆的换电。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种应用场景图；

图2为本申请一种可选地车辆定位换电方法的流程图；

图3为本申请车辆定位换电系统的局部结构简图；

图4为本申请另一种可选地车辆定位换电方法的流程图；

图5为本申请一种可选地车辆定位换电装置的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种车辆定位换电方法的服务器的硬件结构框图。

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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示，图1为本申请提供的一种应用场景图。该场景包括车辆定位换电系统和位于其中的待换电车辆，该车辆定位换电系统包括控制单元101、换电站104、激光器103和相机102；该控制单元101与该激光器103、该相机102、该换电装置连接；该激光器103和该相机102设于换电站104上，该激光器103用于向预设扫描区域发射激光，该预设扫描区域内停有待换电车辆，该相机102用于采集该激光器103向该预设区域发射的激光，得到光斑图像，并将该光斑图像发送给该控制单元101；该控制单元101用于接收该相机102发送的光斑图像，并获取该相机102的位置信息和该激光器103的位置信息，从而可以使该控制单元101能够根据该相机102的位置信息、该激光器103的位置信息和该光斑图像确定出该待换电车辆的基准点的坐标，再通过获取该基准点与电池包的相对位置信息，根据该基准点与该电池包的相对位置信息和该基准点的坐标来确定出该电池包的坐标，最后该控制单元101能够基于该电池包的坐标对该待换电车辆进行换电操作，从而提高了定位精度，且不需要人工进行定位，提高了定位效率，而现有技术中仅是采用机械定位的方式，定位精度低。

如图2和图3所示，图2为本申请一种可选地车辆定位换电方法的流程图；图3为本申请车辆定位换电系统的局部结构简图。该车辆定位换电方法，其包括以下步骤：

s201：通过相机采集激光器向预设扫描区域301发射的激光，得到光斑图像，该预设扫描区域301内停有待换电车辆。

可选的，上述预设扫描区域301为用于停放待换电车辆，以及用于放置下文的反光板(包括第一反光板和第二反光板)的区域，优选的，该预设扫描区域301的长度大于待换电车辆的长度，便于该待换电车辆的停放。

可选的，该光斑图像为该相机接收上述反光板反射的激光的光斑图，从而使得该光斑图像能够反映上述多个反光板之间的相对位置信息，后续可以通过得到反光板之间的实际距离、反光板之间的方位信息以及其中一个反光板的实际坐标，即可计算出另一个反光板的实际坐标。

在一种可选的实施方式中，步骤s201，包括：

利用相机采集激光器向第一反光板和第二反光板发射的激光，得到光斑图像，该第一反光板设于该预设扫描区域301的参考点，该第二反光板设于该待换电车辆的基准点，该光斑图像上包含有与该参考点和该基准点分别对应的光斑。

可选的，该预设扫描区域301的参考点可以是固定位置，或者也可以根据不同车型在预设扫描区域301设置多个参考点，在实际定位时，根据识别出的车辆的型号来选择确定使用的参考点，以便于与车辆上的基准点匹配，提高定位精度，当然，在实际定位时，还可以根据车辆停放位置来确定使用的参考点，可选的，通过在停放区域设置多个测距设备，从而可以确定出该待换电车辆与测距设备之间的距离，进而确定该待换电车辆的停放位置。

可选的，该待换电车辆的基准点可以是预先确定好的，也可以是当该待换电车辆进入换电站后，根据该车型历史定位数据确定出的基准点确定，而对于没有历史定位数据的新款车辆，则可以按照预设规则对该车辆的基准点进行确定，可选的，该预设规则可以是将车辆尾部的中部或者端部等部位作为基准点的位置，当然，根据需要和便捷度也可以是其他部位，在此不做限制。

在一种可选的实施方式中，在步骤s201之前，还包括：利用激光器向该预设扫描区域301的底面上投射激光点302；若该待换电车辆停止后，该待换电车辆的预设部件与该激光点302的距离小于等于预设距离，则启动该相机；若该待换电车辆停止后，该待换电车辆的预设部件与该激光点302的距离大于预设距离，则不启动该相机。

可选的，该换电站上设有反光镜，有助于司机观察激光点302。该投射的激光点有利于引导车辆停止，从而使得不同车型在不同的前轮停止点从而提高兼容性，而且控制单元通过上述判定方式可以确定该车辆停放是否停放在预设范围内，只有当车辆停于预设范围内才启动相机进行激光定位，提高了定位精准度。

在另一种可选的实施方式中，也可以仅需要激光器向预设扫描区域301内投射激光点302，当驾驶员行驶到预设位置时，通过人工确认即可开启相机，进而激光定位。

在另一种可选的实施方式中，步骤s201之前，还包括：通过粗定位装置将该待换电车辆限位于该预设扫描区域301，该粗定位装置包括减速带或者挡板。

可选的，在本实施例中，该减速带与挡板均是设于车辆前端的装置，从而限制车辆的前轮的位置。

在另一种可选的实施方式中，步骤s201之前，还包括：通过减速带限制所述待换电车辆达到所述预设扫描区域301的行车速度，通过挡板限制所述待换电车辆在所述预设扫描区域301的位置。

可选的，在本实施例中，该减速带可以是位于该换电站的中部，该挡板设于该换电站靠近出站口的位置，可选的，该挡板为杆状，且与地面存在预设高度，该挡板默认处于横杆位置，当车辆换电完成，控制单元可以控制该挡板处于竖杆位置，从而使该车辆行驶出换电站；可选的，该挡板位于换电站的底面，该挡板可以伸出底面或者下落到低于底面的位置，当挡板伸出底面时，可以实现对车辆前轮的阻挡作用，当挡板下落到低于底面的位置时，可以实现对车辆的放行。

可选的，如图3所示，该粗定位装置还包括引导标识303，该引导标识303设于换电站进站口，便于车辆按照引导标识303驶入预设扫描区域301。

s202：获取该相机的位置信息和该激光器的位置信息。

在本实施例中，相机的安装位置和激光器的安装位置是固定的，通过上述步骤s201中的描述可以知道，该激光器用于将激光发射给第一反光板和第二反光板，激光器和第一反光板、第二反光板位于一条直线上。

可选的，该相机的位置信息包括相机的位置坐标以及该相机的摄像头的转动角度，该激光器的位置信息包括激光器的位置坐标。

s203：根据该相机的位置信息、该激光器的位置信息和该光斑图像确定出该待换电车辆的基准点的坐标。

在一种可选的实施方式中，如图4所示，图4为本申请另一种可选地车辆定位换电方法的流程图。步骤s203，包括：

s2031：根据该相机的位置信息、该激光器的位置信息和该光斑图像确定出该参考点与该基准点之间的距离。

在一种可选的实施方式中，通过上述步骤s201可以知道，由于已知相机的位置坐标和激光器的位置坐标，从而可以得到相机与激光器的相对距离，而参考点、激光器和相机形成的以激光器为顶点的角度也是已知，相机旋转的角度也是已知的，即以相机为顶点的角度也是已知的，从而由激光器、参考点和相机形成的三角形的两个角和一条边是已知的，进而可以求得激光器与参考点之间的距离，同理，求出激光器与基准点之间的距离，继而可以根据激光器与参考点之间的距离、激光器与基准点之间的距离得到参考点与基准点之间的距离。

在另一种可选的实施方式中，为了进一步提高计算精度，还可以通过历史数据确定出补偿系数，将通过上述方法得到的参考点与基准点之间的距离乘以补偿系数，得到最终的参考点与基准点之间的距离。

s2032：根据该参考点与该基准点之间的距离和该光斑图像确定出该参考点与该基准点之间的相对位置信息。

可选的，在本实施例中，根据上述步骤s201可知，该光斑图像能够反映第一反光板与第二反光板之间的相对位置信息，即该光斑图像能够反映参考点与基准点之间的相对位置信息，例如，参考点与基准点之间的方位，由于已知参考点和基准点之间的距离，从而可以确定参考点与基准点之间的相对位置信息。

s2033：根据述参考点与该基准点之间的相对位置信息和该参考点的坐标确定出该基准点的坐标。

s204：获取该基准点与电池包的相对位置信息。

可选的，可以通过车辆进入换电站时，识别出该车辆的车型，进而通过调取预先收集的该车型的数据确定出基准点与电池包的相对位置信息；还可以通过识别该车辆的车牌号，基于预先获取的该车辆的数据信息，进而确定出该基准点与电池包的相对位置信息。

s205：根据该基准点与该电池包的相对位置信息和该基准点的坐标确定出该电池包的坐标。

s206：基于该电池包的坐标对该待换电车辆进行换电操作。

可选的，该换电站包括换电装置，该换电装置用于对待换电车辆的电池包进行换电操作。可选的控制过程如下，控制单元获取换电装置的位置信息；并基于该电池包的坐标和该换电装置的位置信息确定出该换电装置的运行轨迹；进而控制该换电装置按照该换电装置的运行轨迹对该待换电车辆进行换电操作。

需要说明的是，本申请提供的该车辆定位换电方法中的待换电车辆可以是小型车辆，例如轿车和皮卡，也可以是大型车辆，例如公交车和重卡。当车辆为重卡时，由于重卡的吨位及尺寸均远超传统电动汽车，其换电的技术难度也相应增加，这主要是由于重卡自重过大，通过机械结构调整车轮姿态定位的方式需大功率驱动机构，成本代价极高，且易对机械机构产生变形失效，可靠性不足，一般通过一些机械硬限位或简单的标识进行粗定位，定位精度极低(一般50mm左右)，需要换电设备增加很大的公差补偿，加大了换电设备的结构，且效率更低，即重卡车轮定位精度低，易出现定位超差；而且这种采用定位销形式的机械定位，在车辆定位出现较大偏差时，此定位方式的容差量不足以完成精定位，往往需人工辅助完成定位，且此销型结构易出现机械卡滞情况，导致定位失败，影响客户体验。

而本申请提供的这种粗定位装置和激光定位相结合的方式，可以先使用粗定位装置，即使用机械式定位设备对对车辆进行粗定位，使得车辆可以在一定的公差范围内驶入换电通道中，再利用激光投射的方式，在通道前端投射出对应车型的前轮停止点，使得不同车型停在不同的前轮停止点从而提高兼容性，也是的车辆停在了预设扫描范围内，再利用上述激光定位方式对预设扫描范围进行扫描，得出电池包在换电站中的坐标位置，从而使得控制单元可以基于该电池包的坐标来控制换电装置进行换电，可见，本申请的定位换电方法具有以下优点：1)对车辆停靠位置要求低，且精确可靠，车辆兼容性更好；2)有助于换电站的机械结构简化及成本降低；3)定位速度快，更高效；4)自动化程度高，无需人工辅助。

如图5所示，图5为本申请一种可选地车辆定位换电装置的结构示意图。本申请在另一方面还公开了一种车辆定位换电装置，其包括：

采集模块501，用于通过相机采集激光器向预设扫描区域发射的激光，得到光斑图像，该预设扫描区域内停有待换电车辆；

第一获取模块502，获取该相机的位置信息和该激光器的位置信息；

第一确定模块503，用于根据该相机的位置信息、该激光器的位置信息和该光斑图像确定出该待换电车辆的基准点的坐标；

第二获取模块504，用于获取该基准点与电池包的相对位置信息；

第二确定模块505，用于根据该基准点与该电池包的相对位置信息和该基准点的坐标确定出该电池包的坐标；

换电模块506，用于基于该电池包的坐标对该待换电车辆进行换电操作。

在一种可选的实施方式中，该采集模块，还用于利用相机采集激光器向第一反光板和第二反光板发射的激光，得到光斑图像，该第一反光板设于该预设扫描区域的参考点，该第二反光板设于该待换电车辆的基准点，该光斑图像上包含有与该参考点和该基准点分别对应的光斑。

在一种可选的实施方式中，第一确定模块，还用于根据该相机的位置信息、该激光器的位置信息和该光斑图像确定出该参考点与该基准点之间的距离；根据该参考点与该基准点之间的距离和该光斑图像确定出该参考点与该基准点之间的相对位置信息；根据述参考点与该基准点之间的相对位置信息和该参考点的坐标确定出该基准点的坐标。

在一种可选的实施方式中，该装置还包括：

激光模块，用于利用激光器向该预设扫描区域的底面上投射激光点；

启动模块，用于若该待换电车辆停止后，该待换电车辆的预设部件与该激光点的距离小于等于预设距离，则启动该相机。

在一种可选的实施方式中，启动模块，还用于若该待换电车辆停止后，该待换电车辆的预设部件与该激光点的距离大于预设距离，则不启动该相机。

在一种可选的实施方式中，该装置还包括：

限位模块，用于通过粗定位装置将该待换电车辆限位于该预设扫描区域，该粗定位装置包括减速带或者挡板。

在一种可选的实施方式中，换电模块，还用于获取换电装置的位置信息，基于该电池包的坐标和该换电装置的位置信息确定出该换电装置的运行轨迹，控制该换电装置按照该换电装置的运行轨迹对该待换电车辆进行换电操作。

本申请实施例所提供的方法实施例可以在计算机终端、服务器或者类似的运算装置中执行。以运行在服务器上为例，图6是本申请实施例提供的一种车辆定位换电方法的服务器的硬件结构框图。如图6所示，该服务器600可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上中央处理器(centralprocessingunits，cpu)610(处理器610可以包括但不限于微处理器mcu或可编程逻辑器件fpga等的处理装置)、用于存储数据的存储器630，一个或一个以上存储应用程序623或数据622的存储介质620(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器630和存储介质620可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质620的程序可以包括一个或一个以上模块，每个模块可以包括对服务器中的一系列指令操作。更进一步地，中央处理器610可以设置为与存储介质620通信，在服务器600上执行存储介质620中的一系列指令操作。服务器600还可以包括一个或一个以上电源660，一个或一个以上有线或无线网络接口650，一个或一个以上输入输出接口640，和/或，一个或一个以上操作系统821，例如windowsservertm，macosxtm，unixtm,linuxtm，freebsdtm等等。

输入输出接口640可以用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括服务器600的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，输入输出接口640包括一个网络适配器(networkinterfacecontroller，nic)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，输入输出接口640可以为射频(radiofrequency，rf)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

本领域普通技术人员可以理解，图6所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，服务器600还可包括比图6中所示更多或者更少的组件，或者具有与图6所示不同的配置。

本申请的实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，该至少一条指令、该至少一段程序、该代码集或该指令集由处理器加载并执行以实现如上述的车辆定位换电方法。

本申请的实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质可设置于服务器之中以保存用于实现方法实施例中一种车辆定位换电方法相关的至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，该至少一条指令、该至少一段程序、该代码集或指令集由该处理器加载并执行以实现上述车辆定位换电方法。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以位于计算机网络的多个网络服务器中的至少一个网络服务器。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是：上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。