CN106627516A - 一种电动汽车自动定位机构及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电动汽车换电领域，具体涉及一种电动汽车自动定位机构及定位方法，该定位机构包括相对设置的前轮基座和后轮基座，前轮基座的两端各通过一个过渡台与后轮基座的两端相连；前轮基座、后轮基座和两个过渡台共同围成一个矩形换电腔。本发明通过电动汽车自动定位机构，在底盘式电动汽车取换电池之前，已将电动汽车前后、左右、上下三个方向准确定位，大大减少了电动汽车本身的定位误差，与多传感器多点测量定位技术相比，本发明大大减少了定位传感器的种类和数量，减少了控制的复杂度和工作量。另外，本发明也可以推广到其他需要对电动汽车准确定位的领域，也可以根据不同车型设计专车专用的自动定位机构。

Description

一种电动汽车自动定位机构及定位方法

技术领域

本发明属于电动汽车换电领域，具体涉及一种电动汽车自动定位机构及定位方法。

背景技术

环境污染和石油资源不足是目前汽车行业发展的瓶颈。在此背景下，新能源纯电动汽车应运而生。所谓纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电池驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。虽然纯电动汽车使用的是清洁能源，但由于目前电池技术的局限性，使得纯电动汽车的续航能力有限，因此，需要纯电动汽车及时地充电或换电池。

对于充电方式，主要有快速充电和充电桩两种。快速充电技术可以在短时间内充满电池电量，但严重损害了电池的寿命；而对于充电桩技术，由于电动汽车及电池标准不统一，需要设计专车充电桩，严重降低了充电桩的使用效率。

对于换电方式，即建立一个包括换电机器人、充电架、充电机等设备的换电站，将电动汽车用完的电池通过换电机器人取出并放入充电架进行充电，并将充满电的电池放入电动汽车内，满足电动汽车的续航要求。

目前，电动汽车为了使续航能力能达到300公里之上，通常电池的重量要大于300公斤。考虑到电动汽车配重的合理性，故电池只能安装在后备厢、两侧或底盘之下。据此，电动汽车换电方式也分为后备厢、两侧和底盘三种换电方式。不管采用何种换电方式，都需要在准确获得车辆位置的基础上才可以实施，一旦车辆定位出现偏差，将严重影响后续的电池定位和取放，甚至产生严重的安全事故。现有的换电站及换电方法中大多采用多种传感器多点测量的方式来获取电动汽车的准确位置。这种方式控制太复杂，需要多参数定量，多参数调整，大大增加了汽车定位的难度和工作量。

发明内容

为了解决现有的电动汽车定位方式控制复杂、操作困难的技术问题，本发明提供一种电动汽车自动定位机构及定位方法。

本发明的技术解决方案是：一种电动汽车自动定位机构，其特殊之处在于：包括相对设置的前轮基座和后轮基座，所述前轮基座的两端各通过一个过渡台与后轮基座的两端相连；前轮基座、后轮基座和两个过渡台共同围成一个矩形换电腔；

所述前轮基座和后轮基座上各设置有两个与过渡台相对应的导向槽；每个导向槽与过渡台的连接处均安装有一个滚轮组件，滚轮组件的滚动方向垂直于电动汽车的行进方向；

在前轮基座上，两个滚轮组件分别对应电动汽车的两个前轮；两个滚轮组件之间安装对中机构；两个滚轮组件的下方安装升降机构；

在后轮基座上，两个滚轮组件分别对应电动汽车的两个后轮；两个滚轮组件之间安装对中机构；

两个过渡台的外侧各安装一个升降机构。

较佳的，上述对中机构包括对中电机、一入双出减速机和两个滚珠丝杠组件；所述对中电机与一入双出减速机的输入端相连，一入双出减速机的两个输出端分别通过一个联轴器与一个滚珠丝杠组件相连；滚珠丝杠组件包括安装在丝杠基座上的滚珠丝杠，滚珠丝杠上安装有一个丝杠滑块，丝杠滑块的滑动方向垂直于电动汽车的行进方向；丝杠滑块上安装有脚轮，丝杠滑块的顶部安装有推杆。

较佳的，上述推杆上还安装有滚轮。

较佳的，上述升降机构包括基板以及安装在基板上的升降电机、一入双出减速机、两个滚珠丝杠组件和两个剪刀式升降组件；所述升降电机与一入双出减速机的输入端相连，一入双出减速机的两个输出端分别通过一个联轴器与一个滚珠丝杠组件相连；滚珠丝杠组件包括安装在丝杠基座上的滚珠丝杠，滚珠丝杠上安装有一个丝杠滑块，丝杠滑块的滑动方向垂直于电动汽车的行进方向；丝杠滑块上安装有脚轮；所述剪刀式升降组件包括升降平台以及交叉连接为剪刀形状的主动杆和从动杆；从动杆一端与基板铰接，从动杆的另一端与升降平台一端铰接；主动杆一端设置一个与升降平台底部相接触的滚轮，主动杆的另一端与丝杠滑块铰接；

在前轮基座上，两个升降平台的上部分别安装滚轮组件；

在过渡台外侧，两个升降平台的上部安装一个水平设置的车身托板。

较佳的，上述前轮升降电机与一个单入单出减速机的输入端相连，单入单出减速机的输出端通过一个联轴器与一入双出减速机的输入端相连。

较佳的，在前轮基座上，导向槽与滚轮组件之间以及滚轮组件与过渡台之间各安装有一个楔块。

本发明还提供一种基于上述的电动汽车自动定位机构的电动汽车自动定位方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1)前轮顶升：启动前轮基座的升降机构，将前轮基座的滚轮组件举升至前后两个楔块之间；

2)电动汽车入位：电动汽车由后轮基座驶入，电动汽车的前轮依次驶过后轮基座的导向槽、滚轮组件和过渡台后，停在前轮基座的滚轮组件上，此时电动汽车的后轮停在后轮基座的滚轮组件上；

3)前轮对中定位：启动前轮基座的对中机构，使电动汽车前轮在滚轮组件上横向滚动，完成前轮的左右居中定位；

后轮对中定位：启动后轮基座的对中机构，使电动汽车后轮在滚轮组件上横向滚动，完成后轮的左右居中定位；

4)前轮下降：启动前轮基座的升降机构，使前轮基座的滚轮组件下降，电动汽车前轮下落至两个楔块之间；

5)车身顶升：启动两个过渡台外侧的升降机构，将车身顶升至预设高度，完成电动汽车定位。

本发明的有益效果在于：本发明通过电动汽车自动定位机构，在底盘式电动汽车取换电池之前，已将电动汽车前后、左右、上下三个方向准确定位，大大减少了电动汽车本身的定位误差，与多传感器多点测量定位技术相比，本发明大大减少了定位传感器的种类和数量，减少了控制的复杂度和工作量。另外，本发明也可以推广到其他需要对电动汽车准确定位的领域，也可以根据不同车型设计专车专用的自动定位机构。

附图说明

图1为本发明电动汽车自动定位机构的较佳实施例结构示意图。

图2为本发明前轮基座的较佳实施例结构示意图。

图3为本发明对中机构的较佳实施例压缩状态结构示意图。

图4为图3的A向视图。

图5为本发明对中机构的较佳实施例伸展状态结构示意图。

图6为本发明前轮升降机构的较佳实施例压缩状态结构示意图。

图7为本发明前轮升降机构的较佳实施例伸展状态结构示意图。

图8为本发明电动汽车自动定位的流程示意图。

具体实施方式

本发明提出一种电动汽车自动定位机构及定位方法，在底盘式电动汽车换电池时，将电动汽车前后、上下、左右居中定位，方便取放电机器人能准确地取放电池。为方便表述做出如下定义：在本发明中，X方向是以电动汽车行驶的直线方向为轴线的方向，即前后方向；Y方向是指在电动汽车底盘平面上垂直于X方向的轴线方向，即左右方向；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，即上下方向。

参见图1，本发明是一种电动汽车自动定位机构，整个机构包括前轮基座100、后轮基座200、左过渡台300、右过渡台400、前轮对中机构500、后轮对中机构600、前轮升降机构700、左车身升降机构800、右车身升降机构900。其中、前轮基座100和后轮基座200实现电动汽车前后方向(X方向)定位功能，前轮对中机构500和后轮对中机构600完成电动汽车左右方向(Y方向)定位功能，左车身升降机构800和右车身升降机构900完成电动汽车上下方向(Z方向)的定位功能。

参见图2，前轮基座100是电动汽车前轮的主要承载架体，也是前轮对中机构500、前轮升降机构700的安装基座。由前轮机架110、基板120和导向槽130组成。其中前轮机架110和导向槽130由不同规格的矩形钢和钢板焊接而成，导向槽130起到电动汽车驶出时的导向作用。基板120上设置有供前轮对中机构500、前轮升降机构700进行安装的缺口，在导向槽130与缺口之间以及缺口与过渡台之间均安装有楔块140，电动汽车的前轮需要驶入两个楔块140之间，进行前后定位。后轮基座200与前轮基座100相对设置，其结构基本相同。

参见图3至图5，前轮对中机构500由对中电机510、一入双出减速机520、联轴器530和两个滚珠丝杠组件构成。对中电机510与一入双出减速机520的输入端相连，一入双出减速机520的两个输出端分别通过一个联轴器530与一个滚珠丝杠组件相连；滚珠丝杠组件包括安装在丝杠基座550上的滚珠丝杠540，滚珠丝杠540上安装有一个丝杠滑块560，丝杠滑块560的滑动方向垂直于电动汽车的行进方向；丝杠滑块560上安装有脚轮570，丝杠滑块560的顶部安装有推杆580，推杆580上还安装有滚轮590。

其工作原理为：对中电机510带动一入双出减速机520转动，驱动滚珠丝杠540转动，进而带动丝杠滑块560水平移动，脚轮570支撑丝杠滑块移动，致使推杆580推动滚轮590滚动，电动汽车的前轮在滚轮组件上横向移动，完成电动汽车左右对中的功能。

参见图6和图7，前轮升降机构700包括基板710以及安装在基板710上的前轮升降电机720、一入双出减速机730、联轴器740、两个滚珠丝杠组件和两个剪刀式升降组件；前轮升降电机720与一入双出减速机730的输入端相连，一入双出减速机730的两个输出端分别通过一个联轴器740与一个滚珠丝杠组件相连；滚珠丝杠组件的结构与前轮对中机构500中的结构相似。剪刀式升降组件包括升降平台750以及交叉连接为剪刀形状的主动杆760和从动杆770；从动杆770一端与基板710铰接，从动杆770的另一端与升降平台750一端铰接；主动杆760一端设置一个与升降平台750底部相接触的滚轮，主动杆760的另一端与滚珠丝杠组件的丝杠滑块铰接。在前轮升降机构700中，两个升降平台750的上部分别安装滚轮组件780，供前轮对中机构500进行左右对中时使用。较佳的，前轮升降电机与一入双出减速机之间还安装有一个单入单出减速机。

其工作原理为：前轮升降电机720带动一入双出减速机730转动，驱动滚珠丝杠转动，丝杠滑块向外或者向内滑动，致使主动杆760转动，主动杆760与从动杆770绕其连接点进行剪切运动，带动升降平台750平稳升高或下降，完成电动汽车前轮的升高或降低。

左车身升降机构800以及右车身升降机构900的结构均与前轮升降机构700相似，不同的是，在左车身升降机构800和右车身升降机构900中，两个升降平台的上部安装一个水平设置的车身托板，用于支撑电动汽车底盘，完成左、右车身的升高或降低。

参见图8，本发明还提供一种使用该电动汽车自动定位机构进行电动汽车自动定位的方式。包括如下步骤：

(1)电动汽车进入换电站；

(2)主控系统获取电动汽车车辆信息；

(3)根据车辆信息，前轮升降机构700升高到指定高度；

(4)电动汽车沿着停车台两侧的导向带，先后进入后轮基座200和前轮基座100，直至电动汽车的前轮位于前轮升降机构700的滚轮组件780上，此时后轮位于后轮基座的滚轮组件上，电动汽车处于空挡状态；

(5)前轮对中机构500工作，将汽车前轮居中定位；

(6)与此同时，后轮对中机构600工作，将汽车后轮居中定位；

(7)前轮升降机构700降低，将汽车前轮放下，使前轮升降机构700的滚轮组件780脱离汽车前轮，电动汽车前轮落入前后两个楔块140之间，实现前后定位；

(8)左车身升降机构800升高，将电动汽车顶升到预设高度；

(9)与此同时，右车身升降机构900升高，将电动汽车顶升到相同高度；

控制系统接收到车辆位置信息，确认车辆到位；完成电动汽车自动定位之后，取放电机器人便可以准确地取放电池，完成底盘式电动汽车自动换电动作。

使用本发明可以为电动汽车自动定位，为取放电池做好准备。整个操作流程都是流水操作，所有动作和指令都由电气控制系统完成，实现了智能化。

以上实施例仅为本发明电动汽车自动定位机构及方法的较佳实施方式，说明较为具体和详细，但并不能因此而理解为本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明思路的前提下，可以做出若干的变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电动汽车自动定位机构，其特征在于：包括相对设置的前轮基座和后轮基座，所述前轮基座的两端各通过一个过渡台与后轮基座的两端相连；前轮基座、后轮基座和两个过渡台共同围成一个矩形换电腔；

所述前轮基座和后轮基座上各设置有两个与过渡台相对应的导向槽；每个导向槽与过渡台的连接处均安装有一个滚轮组件，滚轮组件的滚动方向垂直于电动汽车的行进方向；

在前轮基座上，两个滚轮组件分别对应电动汽车的两个前轮；两个滚轮组件之间安装对中机构；两个滚轮组件的下方安装升降机构；

在后轮基座上，两个滚轮组件分别对应电动汽车的两个后轮；两个滚轮组件之间安装对中机构；

两个过渡台的外侧各安装一个升降机构。

2.根据权利要求1所述的电动汽车自动定位机构，其特征在于：所述对中机构包括对中电机、一入双出减速机和两个滚珠丝杠组件；所述对中电机与一入双出减速机的输入端相连，一入双出减速机的两个输出端分别通过一个联轴器与一个滚珠丝杠组件相连；滚珠丝杠组件包括安装在丝杠基座上的滚珠丝杠，滚珠丝杠上安装有一个丝杠滑块，丝杠滑块的滑动方向垂直于电动汽车的行进方向；丝杠滑块上安装有脚轮，丝杠滑块的顶部安装有推杆。

3.根据权利要求2所述的电动汽车自动定位机构，其特征在于：所述推杆上还安装有滚轮。

4.根据权利要求1所述的电动汽车自动定位机构，其特征在于：所述升降机构包括基板以及安装在基板上的升降电机、一入双出减速机、两个滚珠丝杠组件和两个剪刀式升降组件；所述前轮升降电机与一入双出减速机的输入端相连，一入双出减速机的两个输出端分别通过一个联轴器与一个滚珠丝杠组件相连；滚珠丝杠组件包括安装在丝杠基座上的滚珠丝杠，滚珠丝杠上安装有一个丝杠滑块，丝杠滑块的滑动方向垂直于电动汽车的行进方向；丝杠滑块上安装有脚轮；所述剪刀式升降组件包括升降平台以及交叉连接为剪刀形状的主动杆和从动杆；从动杆一端与基板铰接，从动杆的另一端与升降平台铰接；主动杆一端设置一个与升降平台底部相接触的滚轮，主动杆的另一端与丝杠滑块铰接；

在前轮基座上，两个升降平台的上部分别安装滚轮组件；

在过渡台外侧，两个升降平台的上部安装一个水平设置的车身托板。

5.根据权利要求4所述的电动汽车自动定位机构，其特征在于：所述前轮升降电机与一个单入单出减速机的输入端相连，单入单出减速机的输出端通过一个联轴器与一入双出减速机的输入端相连。

6.根据权利要求1-5中任一所述的电动汽车自动定位机构，其特征在于：在前轮基座上，导向槽与滚轮组件之间以及滚轮组件与过渡台之间各安装有一个楔块。

7.一种基于权利要求1-6中任一所述的电动汽车自动定位机构的电动汽车自动定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)前轮顶升：启动前轮基座的升降机构，将前轮基座的滚轮组件举升至前后两个楔块之间；

2)电动汽车入位：电动汽车由后轮基座驶入，电动汽车的前轮依次驶过后轮基座的导向槽、滚轮组件和过渡台后，停在前轮基座的滚轮组件上，此时电动汽车的后轮停在后轮基座的滚轮组件上；

3)前轮对中定位：启动前轮基座的对中机构，使电动汽车前轮在滚轮组件上横向滚动，完成前轮的左右居中定位；

后轮对中定位：启动后轮基座的对中机构，使电动汽车后轮在滚轮组件上横向滚动，完成后轮的左右居中定位；

4)前轮下降：启动前轮基座的升降机构，使前轮基座的滚轮组件下降，电动汽车前轮下落至两个楔块之间；

5)车身顶升：启动两个过渡台外侧的升降机构，将车身顶升至预设高度，完成电动汽车定位。