换电小车、换电控制系统及其控制方法与流程

文档序号：14644513发布日期：2018-06-08 20:47阅读：146来源：国知局

本发明涉及一种换电小车、换电控制系统及其控制方法

背景技术：

现有的换电系统包括四大模块：夹车道、换电小车(即换电设备)、码垛机、充电架。夹车道用于供车辆驶入换电工位并定位；换电小车用于从乘用车底部解锁电池、卸下和安装电池、电池在码垛机和乘用车底部之间的往返；码垛机用于对换电小车取放电池、充电架各仓位取放电池。

然而现有技术中，旧电池的解锁拆卸和新电池的安装都非常困难，要兼顾到电池和车辆的解锁和锁定的安全可靠，还需要保证锁定和解锁的快捷。目前的技术无法兼顾。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中旧电池的解锁拆卸和新电池的安装都非常困难的缺陷，提供一种换电小车及其控制方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种换电小车，其特点在于，所述换电小车包括X方向移动机构、垂直升降机构、解锁机构、用于检测是否有电池的电池传感器、Y方向移动机构、控制器、用于检测距离的测距仪、用于检测相对位置的位置传感器、信号接收模块，其中，

所述控制器与所述电池传感器、托盘传感器、测距仪、位置传感器、信号接收模块电连接，并控制所述X方向移动机构、Y方向移动机构、垂直升降机构、解锁机构运动。

本方案中，X方向移动机构可以是各种常规的移动结构，例如常规的轮子，或者轨道结构等，只要能实现换电小车的移动即可。Y方向移动机构也可以是各种常规的水平移动结构，例如常规的丝杠驱动机构，气缸机构，直线电机机构或者轨道结构等，只要能实现电池的移动即可。垂直升降机构可以是各种常规的移动结构，例如气缸顶升机构、导轨机构、可伸缩的折叠架结构等。解锁机构主要用于对电池的解锁，可以用于不同类型的解锁方式。

X方向移动机构以及Y方向移动机构可以精确地对电池进行水平方向上的移动控制。然后通过垂直升降机构实现了对电池的垂直方向的移动。通过测距仪和位置传感器的反馈，控制器可以精确地调整X方向移动机构、Y方向移动机构以及垂直升降机构的移动。由此，在电池的换电过程中，通过控制器可以方便顺利的自动化实现移动、升降，从而完成电池的拆卸和安装。

较佳地，所述换电小车还包括托盘、用于检测是否有托盘的托盘传感器。

较佳地，所述位置传感器为视觉传感器。

较佳地，所述位置传感器用于检测换电小车与车辆的相对位置信号，所述控制器根据所述相对位置信号驱动所述X方向移动机构和Y方向移动机构。通过直接检测换电小车与车辆的相对位置信号，减少了其他干扰。可以最直接和及时的调整换电小车和托盘的移动。

较佳地，所述电池传感器用于检测是否有电池的电池信号，所述托盘传感器用于检测是否有托盘的托盘信号，所述控制器根据所述电池信号和所述托盘信号驱动所述垂直升降机构和所述X方向移动机构。通过托盘传感器和电池传感器保证了每次换电的顺利进行，避免了在电池没有完成安装或卸下时，换电小车就先行移动的问题。

较佳地，所述测距仪用于检测距离信号，所述控制器根据所述距离信号驱动所述垂直升降机构。通过测距仪的距离信号控制垂直升降机构，由此实现了对不同车辆底盘高度的适配，有着更通用的运用范围。

较佳地，所述信号接收模块用于接收上升到位信号，所述控制器根据所述上升到位信号停止所述垂直升降机构并控制所述Y方向移动机构移动所述电池。信号接收模块通过接收上升到位信号，可以从换电小车获得确认信息，从而确保了电池拆卸的准确开始。

较佳地，所述信号接收模块用于接收锁紧到位信号，所述控制器根据所述锁紧到位信号停止Y方向移动机构。信号接收模块通过接收锁紧到位信号，可以从换电小车获得确认信息，从而确保了电池安装的准确进行。

较佳地，所述信号接收模块用于接收X方向到位信号，所述控制器根据所述X方向到位信号停止所述X方向移动机构。

较佳地，所述Y方向移动机构为丝杆机构。

一种电动汽车的换电控制系统，其特点在于，其包括所述的换电小车。

一种换电小车控制方法，其特点于，其用于控制所述的换电小车，包括以下步骤：

步骤A、所述控制器接收到换电指令后，控制换电小车移动至车辆底部并对准电池；

步骤B、所述控制器控制换电小车进行电池的更换；

步骤C、控制器控制下降并移出车辆底部。

较佳地，步骤A包括：

步骤S1、所述控制器控制所述X方向移动机构从而使得换电小车进入车辆底部并对准旧电池。

较佳地，步骤B包括：

步骤S2、所述控制器控制所述垂直升降机构上升到位；

步骤S3、所述控制器控制所述解锁机构对旧电池进行解锁；

步骤S4、所述控制器控制所述X方向移动机构和所述垂直升降机构使得所述换电小车移出。

较佳地，步骤B还包括：

步骤S5、所述控制器控制所述换电小车换取新电池；

步骤S6、所述控制器控制所述X方向移动机构从而使得换电小车进入车辆底部并对准；

步骤S7、所述控制器控制所述垂直升降机构上升到位；

步骤S8、所述控制器控制所述垂直升降机构和所述Y方向移动机构对新电池进行锁止。

较佳地，步骤C包括：

步骤S9、所述控制器控制所述X方向移动机构和所述垂直升降机构使得所述换电小车移出。

较佳地，步骤S8包括以下步骤：

步骤S8.1、所述信号接收模块接收到上升到位信号；

步骤S8.2、所述控制器停止所述垂直升降机构；

步骤S8.3、所述控制器控制Y方向移动机构移动电池；

步骤S8.4、所述信号接收模块接收到锁紧到位信号；

步骤S8.5、所述控制器停止Y方向移动机构。

较佳地，步骤S1包括以下步骤：

步骤S1.1、所述控制器控制所述X方向移动机构移动到预定位置；

步骤S1.2、通过X方向移动机构和Y方向移动机构进行对准。

较佳地，步骤S2包括以下步骤：

步骤S2.1、所述控制器控制所述垂直升降机构上升且所述测距仪检测距离信号；

步骤S2.2、当距离信号与预设高度相同，所述控制器控制停止所述垂直升降机构。

较佳地，步骤S4包括以下步骤：

步骤S4.1、所述电池传感器检测电池信号；

步骤S4.2、所述控制器根据所述电池信号驱动所述垂直升降机构和X方向移动机构。

较佳地，步骤S6包括以下步骤：

步骤S6.1、所述控制器控制所述X方向移动机构移动到预定位置；

步骤S6.2、通过X方向移动机构和Y方向移动机构进行对准。

较佳地，步骤S7包括以下步骤：

步骤S7.1、所述控制器控制所述垂直升降机构上升且所述测距仪检测距离信号；

步骤S7.2、当距离信号与预设高度相同，所述控制器控制停止所述垂直升降机构。

较佳地，步骤S3包括以下步骤：

步骤S3.1、所述控制器控制Y方向移动机构将电池移动到解锁预紧位置；

步骤S3.2、所述解锁机构进行解锁；

步骤S3.3、所述控制器控制Y方向移动机构将电池移动到解锁位置；

步骤S3.4、所述控制器控制垂直升降机构将电池下降。

一种电动汽车的换电控制方法，其特点在于，所述电动汽车的换电控制方法包括所述的换电小车控制方法。

本发明的积极进步效果在于：通过本发明的运用，采用X方向移动机构以及Y方向移动机构精确地对电池进行水平方向上的移动控制。然后通过垂直升降机构实现了对电池的垂直方向的移动。通过测距仪和位置传感器的反馈，控制器可以精确地调整X方向移动机构、Y方向移动机构以及垂直升降机构的移动。由此，在电池的换电过程中，通过控制器可以方便顺利的自动化实现移动、升降，从而完成电池的拆卸和安装。

附图说明

图1为实施例1的换电小车结构框图。

图2为实施例2的换电小车控制方法的总流程图。

图3为实施例2的换电小车控制方法的步骤S1的流程图。

图4为实施例2的换电小车控制方法的步骤B的流程图。

图5为实施例2的换电小车控制方法的步骤S2的流程图。

图6为实施例2的换电小车控制方法的步骤S4的流程图。

图7为实施例2的换电小车控制方法的步骤S6的流程图。

图8为实施例2的换电小车控制方法的步骤S7的流程图。

图9为实施例2的换电小车控制方法的步骤S8的流程图。

具体实施方式

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。

实施例1

如图1所示，本实施例公开了一种换电小车，换电小车包括X方向移动机构30、垂直升降机构40、解锁机构10、用于检测是否有电池的电池传感器70、托盘、Y方向移动机构20，用于检测是否有托盘的托盘传感器60、控制器100、用于检测距离的测距仪80、用于检测相对位置的位置传感器90、信号接收模块50，其中，

控制器100与电池传感器70、托盘传感器60、测距仪80、位置传感器90、信号接收模块50电连接，并控制X方向移动机构30、Y方向移动机构20、垂直升降机构40、解锁机构10运动。本实施例中采用了托盘来放置电池，通过移动托盘来移动电池，但是在其它实施例中，也可以直接移动电池。

本实施例中的X方向和Y方向为两个不同的方向，例如X方向为沿车辆宽度方向，Y方向为沿车辆长度方向，只要能够实现换电小车能够移动到任意位置即可。

本方案中，换电小车的机械结构主要由X方向移动机构、Y方向移动机构、垂直升降机构以及解锁机构组成。其本身的结构都可以采用不同的常规设计。只要能够实现前述的各部件独自的功能就可以。X方向移动机构、Y方向移动机主要实现水平方向上的调节。X方向和Y方向是两个不同的方向，最通用的是使得X方向和Y方向互相垂直。

其中，X方向移动机构30可以是各种常规的移动结构，例如常规的轮子，或者轨道结构等，只要能实现换电小车的移动即可。Y方向移动机构20也可以是各种常规的水平移动结构，例如常规的丝杠驱动机构，气缸机构，直线电机机构或者轨道结构等，只要能实现托盘的移动即可。垂直升降机构40可以是各种常规的移动结构，例如气缸顶升机构、导轨机构、可伸缩的折叠架结构等。解锁机构10主要用于对电池的解锁，可以用于不同类型的解锁方式。

一种可用的方式就是采用轨道式的X方向移动机构30进行平移，从而带动换电小车整体移动，然后由X方向移动机构30上的采用如丝杆机构的Y方向移动机构20进行对托盘的位置的水平移动。垂直升降机构40则可以是折叠机构，从而实现托盘的整体抬升。解锁机构10可以采用能够移动的插销等结构。

X方向移动机构30以及Y方向移动机构20可以精确地对托盘进行水平方向上的移动控制。然后通过垂直升降机构40实现了对托盘的垂直方向的移动。通过测距仪80和位置传感器90的反馈，控制器100可以精确地调整X方向移动机构30、Y方向移动机构20以及垂直升降机构40的移动。由此，在电池的换电过程中，通过控制器100可以方便顺利的自动化实现移动、升降，从而完成电池的拆卸和安装。

本实施例中，可以进一步设置换电小车的换电对象(即车辆)。车体框架用于安装电池，框架上装有锁槽，用于供电池外部的锁轴进入并锁定。

使得车辆车体上设置上升到位传感器，用于检测电池的锁轴是否进入锁槽中并发出上升到位信号。

在锁定点对应的车体上安装锁紧传感器，用于检测电池的锁轴是否到达锁定点并发出锁紧到位信号。

在锁舌落下时对应的车体框架上安装落锁信号传感器，用于检测电池的锁轴是否被锁定，发送落锁信号至整车控制器。

在进一步较佳的实施例中，位置传感器90用于检测换电小车与车辆的相对位置信号，控制器100根据相对位置信号驱动X方向移动机构30和Y方向移动机构20。通过直接检测换电小车与车辆的相对位置信号，减少了其他干扰。可以最直接和及时的调整换电小车和托盘的移动。

在进一步较佳的实施例中，电池传感器70用于检测是否有电池的电池信号，托盘传感器60用于检测是否有托盘的托盘信号，控制器100根据电池信号和托盘信号驱动垂直升降机构40和X方向移动机构30。通过托盘传感器60和电池传感器70保证了每次换电的顺利进行，避免了在电池没有完成安装或卸下时，换电小车就先行移动的问题。

在进一步较佳的实施例中，测距仪80用于检测距离信号，控制器100根据距离信号驱动垂直升降机构40。通过测距仪80的距离信号控制垂直升降机构40，由此实现了对不同车辆底盘高度的适配，有着更通用的运用范围。在进一步较佳的实施例中，信号接收模块50用于接收上升到位信号，控制器100根据上升到位信号停止垂直升降机构40并控制Y方向移动机构20移动托盘。信号接收模块50通过接收上升到位信号，可以从换电小车获得确认信息，从而确保了电池拆卸的准确开始。

在进一步较佳的实施例中，信号接收模块50用于接收锁紧到位信号，控制器100根据锁紧到位信号停止Y方向移动机构20。信号接收模块50通过接收锁紧到位信号，可以从换电小车获得确认信息，从而确保了电池安装的准确进行。

在进一步较佳的实施例中，信号接收模块50用于接收落锁信号，控制器100根据落锁信号驱动X方向移动机构30和垂直升降机构40。信号接收模块50通过接收锁紧到位信号，可以从换电小车获得确认信息，从而确保了电池安装的准确进行。

在进一步较佳的实施例中，信号接收模块50用于接收X方向到位信号，控制器100根据X方向到位信号停止X方向移动机构30。具体实施中，通过安装在夹车道前轮定位器上的定位传感器检测车辆是否停车到位，并且发出X方向到位信号。

实施例2

如图2-9所示，本实施例为一种换电小车控制方法，其用于实施例1中的换电小车。如图2所示，主要包括以下步骤：

步骤A、所述控制器接收到换电指令后，控制换电小车移动至车辆底部并对准电池；

步骤B、所述控制器控制换电小车进行电池的更换；

步骤C、控制器控制下降并移出车辆底部。实施例1中的X方向移动机构以及Y方向移动机构可以精确地对托盘进行水平方向上的移动控制。然后通过垂直升降机构可以实现对托盘的垂直方向的移动。通过测距仪和位置传感器的反馈，控制器可以精确地调整X方向移动机构、Y方向移动机构以及垂直升降机构的移动。由此，在电池的换电过程中，通过控制器可以方便顺利的自动化实现移动、升降，从而完成电池的拆卸和安装。

在通常的运行中，X方向移动机构和Y方向移动机构都需要用到。但是在一些特殊情况时，若对准情况良好，则可以省略Y方向移动机构的移动。

因此，在进一步细化发的方案中，步骤A具体包括：

步骤S1、所述控制器控制所述X方向移动机构从而使得换电小车进入车辆底部并对准旧电池。

如图3所示，当对准情况欠佳的时候，步骤S1在此基础上还包括以下步骤：

步骤S1.1、所述控制器控制所述X方向移动机构移动到预定位置；

步骤S1.2、通过X方向移动机构和Y方向移动机构进行对准。

步骤S1.2中通过Y方向移动机构的对准，可以更精确的调整换电小车的位置。对准过程中，换电小车上的位置传感器检测车辆与换电小车的相对位置，并根据该位置微调换电小车的位置，使换电小车对准车体电池的安装框架。

如图4所示，由于更换电池的过程非常复杂，需要协调各步分的机构运行，因此在进一步细化的方案中，步骤B包括：