CN103935335B - 用于多型号车辆定位平台的方向定位系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于多型号车辆定位平台的方向定位系统及其控制方法，所述方向定位系统用于使车辆的前轮侧和后轮侧在Y方向进行定位；方向定位系统包括分别位于前轮侧和后轮侧的分段挡杆设置的水平引导部，水平引导部用于根据各种电动汽车的车型参数信息，通过汽车前轮侧和后轮侧的分段挡杆分别沿Y方向向外扩张，将汽车前轮和后轮从内夹紧，对车辆进行对中移动，确保车辆底盘的中轴线与车辆定位平台的中轴线重合，在Y方向上定位汽车；其中Y方向是指在车辆底盘平面上垂直于车辆行驶的直线方向的轴线方向。本发明解决了当前的换电设备不能根据电动汽车的前轮距和后轮距的不同进行分段调整，换电能够适用于多种电动汽车车型的问题。

Description

用于多型号车辆定位平台的方向定位系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，具体涉及一种用于多型号车辆定位平台的方向定位系统及其控制方法。

背景技术

随着全球能源的紧缺，环境污染问题日趋严重，在环保以及清洁能源概念的大趋势下，由于电动汽车对环境影响相对传统汽车较小，其发展前景十分广阔。电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。其中动力电池是电动汽车的核心，但对于动力电池的续航能力不足一直是困扰于电动汽车发展的瓶颈所在。

现在出现了不需要对动力电池进行充电，而只对电动汽车进行换装充满电力的动力电池的运营方式，这样减少了用户等待动力电池充电的时间，与传统汽车加油时间基本相同，无需改变用户使用汽车的习惯。

当前的换电模式下，动力电池一般设置于车辆底部，动力电池只能安装在单一电动汽车车型，电动汽车的前轮距和后轮距多不相同，当前的换电设备不能根据电动汽车的前轮距和后轮距的不同进行分段调整，由于现在电动汽车的车型很多，那么只能适用单一车型的换电模式已经不能满足当前需求，影响了电动汽车的推广。

因此，如何提供一种新的定位平台的方向定位结构的技术方案，以解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于多型号车辆定位平台的方向定位系统及其控制方法，解决了当前的换电设备不能根据电动汽车的前轮距和后轮距的不同进行分段调整，换电能够适用于多种电动汽车车型的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于多型号车辆定位平台的方向定位系统，所述方向定位系统用于使车辆的前轮侧和后轮侧在Y方向进行定位；方向定位系统包括分别位于前轮侧和后轮侧的分段挡杆设置的水平引导部，水平引导部用于根据各种电动汽车的车型参数信息，通过汽车前轮侧和后轮侧的分段挡杆分别沿Y方向向外扩张，将汽车前轮和后轮从内夹紧，对车辆进行对中移动，确保车辆底盘的中轴线与车辆定位平台的中轴线重合，在Y方向上定位汽车；其中Y方向是指在车辆底盘平面上垂直于车辆行驶的直线方向的轴线方向。

进一步地，上述系统还可包括：中控模块，用于对车辆定位的控制，对方向定位系统发送电动汽车的车型参数的信息，控制方向定位系统在Y方向的定位移动。

进一步地，上述系统还可包括：所述方向定位系统还包括驶入导向部，驶入导向部连接后轮侧的水平引导部，驶入导向部在车辆驶入口处具有导向杆，驶入导向部采用前宽后窄的喇叭状布置。

进一步地，上述系统还可包括：所述水平引导部具有平行设置的多段可动分段挡杆，分别由电机驱动；驶入导向部、水平引导部下部均铺设有一定面积的多组柱型串筒，多组柱型串筒铺设的通道分为两部分，即依次铺设在车轮行驶路径上的引导段水平滚筒组通道和限位段水平滚筒组通道；在平台入口处，对应于驶入导向部的喇叭状导向杆的位置由引导段水平滚筒组形成引导段水平滚筒组通道；对应于水平引导部的限位段各分段挡杆的位置由限位段水平滚筒组形成限位段水平滚筒组通道；所有滚筒都可围绕滚筒轴心自由转动，当汽车轮胎停放在滚筒组上的时候，在很小的外力作用下使车辆在驶入车辆定位平台上时沿Y方向移动。

进一步地，上述系统还可包括：所述电动汽车的车型参数的信息包括车体长度、车体宽度、车体高度、前轮距、后轮距、轮胎尺寸、车体重量、车体轴距、电池尺寸和电池重量。

本发明还提供了一种用于多型号车辆定位平台的方向定位系统的控制方法，包括：

水平引导部根据各种电动汽车的车型参数信息，通过汽车前轮侧和后轮侧的分段挡杆分别沿Y方向向外扩张，将汽车前轮和后轮从内夹紧；

水平引导部引导车辆进行对中移动，确保车辆底盘的中轴线与车辆定位平台的中轴线重合，在Y方向上定位汽车；其中Y方向是指在车辆底盘平面上垂直于车辆行驶的直线方向的轴线方向。

进一步地，上述方法还可包括：中控模块对方向定位系统发送电动汽车的车型参数的信息，控制方向定位系统在Y方向的定位移动。

进一步地，上述方法还可包括：所述方向定位系统还包括驶入导向部，驶入导向部连接后轮侧的水平引导部，驶入导向部在车辆驶入口处具有导向杆，驶入导向部采用前宽后窄的喇叭状布置。

进一步地，上述方法还可包括：所述水平引导部具有平行设置的多段可动分段挡杆，分别由电机驱动；驶入导向部、水平引导部下部均铺设有一定面积的多组柱型串筒，多组柱型串筒铺设的通道分为两部分，即依次铺设在车轮行驶路径上的引导段水平滚筒组通道和限位段水平滚筒组通道；在平台入口处，对应于驶入导向部的喇叭状导向杆的位置由引导段水平滚筒组形成引导段水平滚筒组通道；对应于水平引导部的限位段各分段挡杆的位置由限位段水平滚筒组形成限位段水平滚筒组通道；所有滚筒都可围绕滚筒轴心自由转动，当汽车轮胎停放在滚筒组上的时候，在很小的外力作用下使车辆在驶入车辆定位平台上时沿Y方向移动。

进一步地，上述方法还可包括：所述电动汽车的车型参数的信息包括车体长度、车体宽度、车体高度、前轮距、后轮距、轮胎尺寸、车体重量、车体轴距、电池尺寸和电池重量。

与现有技术相比，应用本发明，通过Y方向定位系统分别位于前轮侧和后轮侧的分段挡杆设置的水平引导部进行定位，这样分段调整的结构可以适用于不同车型的换电要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的一些实施例，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为本发明的车辆定位平台的立体示意图；

图2为本发明的车轮限位部11和其局部放大的示意图；

图3为本发明的车辆定位平台的平面图；

图4为本发明的车辆定位平台的侧视图；

图5为本发明的于车辆定位平台的方向定位系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

注：在本发明中，X方向是指以车辆行驶的直线方向的反方向为轴线方向，Y方向是指在车辆底盘平面上垂直于X方向的轴线方向，Z方向是指垂直于X方向和Y方向所形成平面的轴线方向。

如图1所示，本发明的一种车辆定位平台T，包括X方向定位系统1、Y方向定位系统2、Z方向定位系统3(图1中未示出)、中控模块4(图1中未示出)以及门帘系统5。(在实际中，由于根据各种电动汽车车型综合来看，整个平台可以为宽3米、长6米、中间门帘宽1米，这样可以适应于各种车型的轴距、车长和车宽等尺寸要求，节省定位平台的物理尺寸，减小资源的消耗，但本发明并不以此为限定)。其中X方向定位系统1包括与汽车前轮对应的一对车轮限位部11和位置传感器12，其中车轮限位部11可为弹性体，形状可为凹槽型、V字型或者V型凹槽(其中若采用V型凹槽，V型凹槽的平面宽度可为210mm至650mm，V型凹槽的V型所形成的张开角度可为110度至140度，这样可以适用大多数电动汽车车型的前轮轮胎，满足大多数电动汽车车型的前轮轮胎的车轮限位；在本发明中由于成本要求和适用性要求，优选为V型凹槽的平面宽度可为630mm，V型凹槽的V型所形成的张开角度可为130度)，车轮限位部11内设置有多组柱型串筒111，柱型串筒111下部设置有位置传感器12用于检测车辆前轮是否达到预定位置，柱型串筒111两端安置在前部框架的支座内。车辆沿X方向驶上定位平台，当两个前轮驶入车轮限位部11之后，此时轮胎位于多组柱型串筒111之上，串筒111下部的位置传感器12根据中控模块4发送的车辆数据信息确定车辆是否达到预定位置。停放在车轮限位部11的柱型串筒111上的车辆轮胎确定了车轮在X方向上的位置，并且在一定范围内不受轮胎直径的影响。

如图2所示的车轮限位部11和其局部放大的示意图，其中位置传感器12可以采用压力传感或光电传感等方式，本发明对此不作限定，其中采用光电传感方式灵敏度高。

电动汽车从X方向的反方向驶入，当前轮驶入V形凹槽预设位置时，前轮在X方向就设置完定位，而后轮无需做X方向定位要求，这样对于不同轴距的电动汽车在X方向即轴距方向就设置完定位。

如图3所示，X方向定位系统1可根据不同车型参数进行位置移动，其最大行程可为1000mm(实际中根据各种电动汽车车型综合来看，最大行程可设为600mm，这样既满足了各种车型的轴距和车长的要求，又能节省定位平台的物理尺寸，减小资源的消耗)，定位精度可以在3mm至5mm以内，确保安装电池空间与举升机构的X向基准一致。车轮限位部11的底部还设有位置传感器12，以检测车辆的车轮是否正确驶入到位，当车辆前轮驶入预定位置后，位置传感器12触发信号，启动Y方向定位系统2进行对中移动，并且Z向定位系统及门帘系统开始运行。

由于车辆的前、后轮距可能不同，这样就需要将电动汽车在Y方向做好定位，即在不同车型不同轮距的车型做好轮距上的定位。

其中电动汽车的车型参数信息可包括车体长度、车体宽度、车体高度、前轮距、后轮距、轮胎尺寸、车体重量、车体轴距、电池尺寸和电池重量等信息。通过车型参数，可确定车辆定位的具体操作。

Y方向定位系统2包括驶入导向部22(图3未示出)、水平引导部23。其中驶入导向部22在车辆驶入口处具有导向杆221，驶入导向部22可以采用前宽后窄的喇叭状布置(前宽后窄的喇叭状布置可以确保不同前轮轮距的多种车型都可以用于本定位平台)；也可以将驶入导向部22和后轮侧的水平引导部23设为一体，以采用矩形布置(如图3所示，通过该方式实际中可以节省定位平台的物理尺寸，减小资源的消耗)，而水平引导部23具有平行设置的多段可动分段挡杆231，它们分别由电机驱动。驶入导向部22、水平引导部23下部均铺设有一定面积的多组柱型串筒24，多组柱型串筒24铺设的通道分为两部分，即引导段水平滚筒组通道和限位段水平滚筒组通道，它们依次铺设在车轮行驶路径上。在平台入口处，对应于驶入导向部22的喇叭状导向杆221的位置由引导段水平滚筒组形成引导段水平滚筒组通道；对应于水平引导部23的限位段各分段挡杆231的位置由限位段水平滚筒组形成限位段水平滚筒组通道。所有滚筒都可以围绕轴心自由转动，当汽车轮胎停放在滚筒组上的时候，可以在很小的外力作用下沿Y方向移动，所以车辆在驶入本发明定位平台上时失去侧向力，不能自主转向，但可以在外力作用下沿Y方向移动。

当车辆驶入本发明定位平台后，门帘系统5的门帘51打开，露出换电口，Y方向定位系统2开始对车辆的前轮和后轮分别进行Y方向定位，最大行程为200mm，确保使车辆位于定位平台的中轴线上，此时定位平台的中轴线与车辆中轴线以及电池包组件的中轴线三者保持一致，达到车辆在Y方向上的精准定位。

驶入导向部22的导向杆221由无缝不锈钢管折弯而成，为两组喇叭口状导向杆，用于将汽车引导进入限位段，汽车车轮撞到喇叭口状导向杆后，由于每组导向杆下方铺设的水平滚筒组的滚动，车轮会被自动导正而进入水平引导部23，由此水平引导部23的限位段挡杆位于汽车车轮的两侧，以此来限制汽车的行驶路径。

当车辆沿X方向驶上定位平台，并且前后四个车轮全都位于铺设的柱型串筒上之后，此时水平引导部23的平行设置的多段可动分段挡杆231就可以发挥作用来对车辆进行Y方向上的位置调整。对应于多段可动分段挡杆231，总共有两个挡杆驱动装置25(图3未示出)，分别位于汽车的前轮侧和后轮侧，它们分别推动两对分段挡杆。分段挡杆采用具有一定弹性的无缝钢管，挡杆驱动装置25可以通过电动传动使汽车前轮侧和后轮侧的分段挡杆231分别沿Y方向向外扩张，从而将汽车前轮和后轮从内夹紧，以此将汽车在Y方向上做好定位。引导段水平滚筒组减小了汽车与地面的侧向摩擦力，分段挡杆采用较小力就可以侧向推动汽车，使得汽车移动，分段挡杆的移动距离可以兼容不同轮距的车型，分段挡杆可以布置成对应于汽车两侧车轮的外侧，向内同步推出，也可以布置成对应于汽车两侧车轮的内侧同步向外平行推出。分段挡杆的钢管为半弧状，这样仅可以挡内侧轮毂，而不挡轮胎，减少了轮胎侧的损伤。

Y方向定位系统2的水平引导部23在Y轴方向上可以对称地同时相向移动，以使支撑一对前轮和/或一对后轮的水平引导部23同时靠近或分开。它们移动的速度可以不同，但是必须最终同时到位，以使一对前轮和/或一对后轮的位置保持对称。对于汽车前轮来说，X方向定位系统1和Y方向定位系统2可以使前轮进行X方向和Y方向的位置调整，即前后左右四个方向的调整。对于汽车后轮来说，可以通过X轴线为轴做逆时针或顺时针方向转动以进行Y方向的调整。

如图4所示，Z方向定位系统3可以沿X轴和Z轴进行移动，Z方向定位系统3包括对称设置的两组Z向升降装置31，在定位平台的下部。按照系统在Z轴方向上的排布置，X方向定位系统1位于定位平台的最上部，Y方向定位系统2位于定位平台的中部，Z方向定位系统3位于定位平台的最下部，这样就形成了三层结构，即节约了平面布置的空间成本，同时又能保证各自系统的独立性，避免了安装维护时的互相影响。两组Z向升降装置31可以同时进行升举和下降运动，其工作行程为160mm，最大行程为200mm。当对车辆进行了X方向和Y方向上的定位之后，两组Z向升降装置31根据中控模块4发来的电动汽车参数数据以及控制信号分别移动到指定位置。在进行升举动作时，一般是顶在安装电池的前后梁上，顶杆间距800mm，并且保证车辆底盘与平台底面保持平行，这样就便于电池包组件进出车辆的电池仓并进行定位和锁紧。经过X、Y、Z方向定位后，多种车型的电池空间的各方向的轴线基本重合，以确保电池顶起时，销孔准直入位。此时才允许换电设备开始给车辆更换电池。

其中，门帘系统5位于定位平台的中轴线上，其包括沿车辆行驶方向即X方向并列布置的两块门帘51。两块门帘51可以同时做反方向移动，以便打开和闭合。当定位平台上没有车辆时，门帘系统5的两块门帘为闭合状态，这时整个定位平台为完整光滑的平面状态，给人以安稳舒适的视觉效果。当车辆沿X方向驶上定位平台，X方向定位系统1内的车轮限位部11有位置传感器12，当车辆入位后，位置传感器12触发信号，中控模块4控制门帘系统5沿着车辆行驶方向前后打开(行程可以为1000mm，打开的换电窗口尺寸的长度为2000mm可适应各种电动汽车的电池尺寸，本发明对此不作任何限定，大于800mm的行程都适用于本发明)，显露出换电窗口。门帘系统5采用电机控制，两侧布置滑道，保证门帘打开闭合时顺利入位，门帘系统5还布置有传感器52(图3未示出)，以检测门帘运行状态。

两侧布置的滑道可采用同步齿形带的结构，同步齿形带与电机齿轮进行配套，同步齿形带的导轨前端有坡度，保证门帘在打开时向下有个退位动作，使门帘在打开时能缩进定位平台下部，同时在门帘关闭时可以通过同步齿形带的导轨前端的坡度设置，使门帘关闭后与定位平台表面平齐，没有坡度差，保证定位平台为完整光滑的平面状态，给人以安稳舒适的视觉效果，提高电动汽车的驾驶者的使用体验度。

如图5所示，本发明的一种用于车辆定位平台的方向定位系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤510、水平引导部根据各种电动汽车的车型参数信息，通过汽车前轮侧和后轮侧的分段挡杆分别沿Y方向向外扩张，将汽车前轮和后轮从内夹紧；

步骤520、水平引导部引导车辆进行对中移动，确保车辆底盘的中轴线与车辆定位平台的中轴线重合，在Y方向上定位汽车；其中Y方向是指在车辆底盘平面上垂直于车辆行驶的直线方向的轴线方向。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (6)

1.一种用于多型号车辆定位平台的方向定位系统，其特征在于，

所述方向定位系统用于使车辆的前轮侧和后轮侧在Y方向进行定位；方向定位系统包括分别位于前轮侧和后轮侧的分段挡杆设置的水平引导部，水平引导部用于根据各种电动汽车的车型参数信息，通过汽车前轮侧和后轮侧的分段挡杆分别沿Y方向向外扩张，将汽车前轮和后轮从内夹紧，对车辆进行对中移动，确保车辆底盘的中轴线与车辆定位平台的中轴线重合，在Y方向上定位汽车；其中Y方向是指在车辆底盘平面上垂直于车辆行驶的直线方向的轴线方向；

所述方向定位系统还包括驶入导向部，驶入导向部连接后轮侧的水平引导部，驶入导向部在车辆驶入口处具有导向杆，驶入导向部采用前宽后窄的喇叭状布置；

其中所述水平引导部具有平行设置的多段可动分段挡杆，分别由电机驱动；驶入导向部、水平引导部下部均铺设有多组柱型串筒，多组柱型串筒形成一平面，多组柱型串筒铺设的通道分为两部分，即依次铺设在车轮行驶路径上的引导段水平滚筒组通道和限位段水平滚筒组通道；在平台入口处，对应于驶入导向部的喇叭状导向杆的位置由引导段水平滚筒组形成引导段水平滚筒组通道；对应于水平引导部的限位段各分段挡杆的位置由限位段水平滚筒组形成限位段水平滚筒组通道；所有滚筒都可围绕滚筒轴心自由转动，当汽车轮胎停放在滚筒组上的时候，在很小的外力作用下使车辆在驶入车辆定位平台上时沿Y方向移动。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

还包括中控模块，用于对车辆定位的控制，对方向定位系统发送电动汽车的车型参数的信息，控制方向定位系统在Y方向的定位移动。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述电动汽车的车型参数的信息包括车体长度、车体宽度、车体高度、前轮距、后轮距、轮胎尺寸、车体重量、车体轴距、电池尺寸和电池重量。

4.一种用于多型号车辆定位平台的方向定位系统的控制方法，包括：

水平引导部根据各种电动汽车的车型参数信息，通过汽车前轮侧和后轮侧的分段挡杆分别沿Y方向向外扩张，将汽车前轮和后轮从内夹紧；

水平引导部引导车辆进行对中移动，确保车辆底盘的中轴线与车辆定位平台的中轴线重合，在Y方向上定位汽车；其中Y方向是指在车辆底盘平面上垂直于车辆行驶的直线方向的轴线方向；所述方向定位系统还包括驶入导向部，驶入导向部连接后轮侧的水平引导部，驶入导向部在车辆驶入口处具有导向杆，驶入导向部采用前宽后窄的喇叭状布置；其中，所述水平引导部具有平行设置的多段可动分段挡杆，分别由电机驱动；驶入导向部、水平引导部下部均铺设有一定面积的多组柱型串筒，多组柱型串筒铺设的通道分为两部分，即依次铺设在车轮行驶路径上的引导段水平滚筒组通道和限位段水平滚筒组通道；在平台入口处，对应于驶入导向部的喇叭状导向杆的位置由引导段水平滚筒组形成引导段水平滚筒组通道；对应于水平引导部的限位段各分段挡杆的位置由限位段水平滚筒组形成限位段水平滚筒组通道；所有滚筒都可围绕滚筒轴心自由转动，当汽车轮胎停放在滚筒组上的时候，在很小的外力作用下使车辆在驶入车辆定位平台上时沿Y方向移动。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

还包括中控模块对方向定位系统发送电动汽车的车型参数的信息，控制方向定位系统在Y方向的定位移动。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述电动汽车的车型参数的信息包括车体长度、车体宽度、车体高度、前轮距、后轮距、轮胎尺寸、车体重量、车体轴距、电池尺寸和电池重量。