CN109987065B - 电池更换定位控制系统及换电设备、控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池更换定位控制系统及换电设备、控制方法，电池托盘安装于电池托盘座内，电池托盘座具有供电池托盘伸出的出口，托盘伸缩机构驱动电池托盘在电池托盘座上伸缩，电池托盘能伸出至电池托盘座外部的一端为伸出端；旋转机构位于电池托盘座的下方，旋转机构带动电池托盘座旋转；旋转检测单元、伸缩检测单元设置于电池托盘上，旋转检测单元检测电池托盘与参照物之间的角度并与旋转机构通信，伸缩检测单元检测电池托盘与参照物之间的距离并与托盘伸缩机构通信。通过设置旋转检测单元、伸缩检测单元等检测单元，实现了电池托盘在伸缩过程中的精确定位，提高了系统整体的准确性和安全性。

Description

电池更换定位控制系统及换电设备、控制方法

技术领域

本发明涉及一种电池更换定位控制系统。

本发明还涉及一种包含该电池更换定位控制系统的换电设备。

本发明还涉及一种电池更换定位控制方法。

背景技术

电动汽车以电代油，能够实现零排放与低噪声，是解决能源和环境问题的重要手段。随着石油资源的紧张和电池技术的发展，电动汽车在性能和经济性方面已经接近甚至优于传统燃油汽车，并开始在世界范围内逐渐推广应用。以电动汽车为代表的新一代节能与环保汽车是汽车工业发展的必然趋势。作为电动汽车大规模推广应用的重要前提和基础，电动汽车充换电技术的发展和电动汽车充换电设施建设引起了各方广泛关注。

电动汽车的电池箱，可位于汽车的底部，也可位于汽车的侧面。例如电动巴士的电池箱通常设置为多个，多个电池箱分别位于电动巴士的两侧。在换电装置从电动汽车的侧面更换电池时，需使用电池托盘伸出将电动汽车内的电池箱取出，再转动至电池存储架，将旧电池箱放入电池存储架中；并将新电池箱从电池存储架中取出，再放入电动汽车的电池仓内。在上述更换过程中，需要对电池托盘在换电过程中的位置进行精确定位，以保证电池箱更换的精确性和效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中的在换电过程中缺少对电池托盘精确定位的控制系统的缺陷，而提供一种电池更换定位控制系统及换电设备、控制方法。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

本发明提供了一种电池更换定位控制系统，包括：

电池托盘座、电池托盘、托盘伸缩机构，所述电池托盘安装于所述电池托盘座内，所述电池托盘座具有供所述电池托盘伸出的出口，所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘在所述电池托盘座上伸缩，所述电池托盘能伸出至所述电池托盘座外部的一端为伸出端；

旋转机构，所述旋转机构位于所述电池托盘座的下方，所述旋转机构带动所述电池托盘座旋转；

旋转检测单元、伸缩检测单元，所述旋转检测单元、伸缩检测单元设置于所述电池托盘上，所述旋转检测单元检测所述电池托盘与参照物之间的角度并与所述旋转机构通信，所述伸缩检测单元检测所述电池托盘与所述参照物之间的距离并与所述托盘伸缩机构通信。

在本技术方案中，通过旋转检测单元、伸缩检测单元调整电池托盘的位置，使电池托盘在换电过程中能正对换电位置，保证换电过程的准确性和成功率。

较佳地，所述旋转检测单元包括两个第一接近开关，两个所述第一接近开关对称设置于所述伸出端的两边，所述第一接近开关测量自身与所述参照物之间的距离；当两个所述第一接近开关与所述参照物之间的距离相等时，所述第一接近开关发送停止旋转信号给所述旋转机构，所述旋转机构暂停所述电池托盘座的旋转。

在本技术方案中，当两个第一接近开关与参照物之间的距离相等时，说明电池托盘的伸出端正对参照物(即换电位置)，可以进行换电动作。

较佳地，所述伸缩检测单元包括第二接近开关，所述第二接近开关位于所述伸出端的端面上；当所述第二接近开关与所述参照物之间的距离达到预定值时，所述第二接近开关发送停止伸出信号给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构暂停所述电池托盘的伸出动作。

在本技术方案中，当第二接近开关测量到第二接近开关与参照物之间的距离达到预定值时，说明电池托盘的伸出端已达到预定位置，电池托盘的伸出端与换电位置相对接，使电池箱能在电池托盘与换电位置之间顺利移动。

较佳地，所述电池更换定位控制系统还包括位置调节机构，所述位置调节机构与所述旋转机构连接，所述位置调节机构调节所述旋转机构的位置。

在本技术方案中，位置调节机构调节旋转机构的位置，也同时调整了位于旋转机构上方的电池托盘座、电池托盘的位置。

较佳地，所述电池更换定位控制系统还包括位置检测单元，所述位置检测单元固定在所述电池托盘座上，所述位置检测单元检测所述电池托盘座相对于所述参照物的位置并与所述位置调节机构通信。

在本技术方案中，位置检测单元检测电池托盘座相对于参照物的位置，并反馈给位置调节机构，位置调节机构调节旋转机构、电池托盘座、电池托盘的位置，使电池托盘座与参照物的位置相对应。

较佳地，所述位置检测单元包括至少一个激光定位仪，所述参照物上设有至少一个反光板，每个所述激光定位仪对应一个所述反光板；当所述激光定位仪发射的激光能被对应的反光板反射时，所述激光定位仪发送到位信号给所述位置调节机构，所述位置调节机构调整所述旋转机构的位置，直至所述电池托盘座与所述参照物的位置相对应。

在本技术方案中，在电池托盘伸出之前，可通过激光定位仪的激光经反光板反射后的位置，确认电池托盘座与参照物之间的相对位置，再通过位置调节机构调整旋转机构的位置，直至电池托盘座与参照物的位置相对应。

较佳地，所述激光定位仪的数量为两个，两个所述激光定位仪分别位于所述电池托盘座的两侧。

在本技术方案中，为了保证电池托盘座的定位准确，激光定位仪的数量可设为两个，两个激光定位仪分别位于电池托盘座的两侧。

较佳地，所述电池更换定位控制系统还包括前检测单元，当所述电池托盘缩回超出限定位置时，所述前检测单元发送信号给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构确认所述电池托盘是否停止缩回动作。

在本技术方案中，前检测单元用来检测电池托盘是否缩回超出限定位置。

较佳地，所述前检测单元包括前限位检测部和前极限检测部，所述前限位检测部的检测位置至所述伸出端的距离大于所述前极限检测部的检测位置至所述伸出端的距离。

在本技术方案中，前限位检测部、前极限检测部的检测位置沿电池托盘的伸缩方向前后排列，当电池托盘工作异常，缩回超出限定位置时，即使前限位检测部没有检测到，导致电池托盘仍继续缩回，后续位置的前极限检测部还可以检测到，提高了系统整体的安全性。

较佳地，所述前限位检测部包括前限位检测块和前限位传感器，所述前限位检测块位于所述电池托盘面向所述电池托盘座的一面，所述前限位传感器位于所述电池托盘座面向所述电池托盘的一面；所述前限位传感器检测到所述前限位检测块，所述前限位传感器发送前限位信号给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构确认所述电池托盘是否停止缩回动作。

在本技术方案中，当前限位传感器检测到前限位检测块，表示电池托盘缩回超过限定位置，托盘伸缩机构将确认电池托盘是否停止缩回动作。

较佳地，所述前极限检测部包括前极限检测块和前极限传感器，所述前极限检测块位于所述电池托盘面向所述电池托盘座的一面，所述前极限传感器位于所述电池托盘座面向所述电池托盘的一面；所述前极限传感器检测到所述前极限检测块时，所述前极限传感器发送前极限信号给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构确认所述电池托盘是否停止缩回动作。

在本技术方案中，当前极限传感器检测到前极限检测块，表示电池托盘缩回到达极限位置，托盘伸缩机构将确认电池托盘是否停止缩回动作。

较佳地，所述电池更换定位控制系统还包括后极限检测单元，当所述电池托盘伸出超出限定位置时，所述后极限检测单元发送信号给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构确认所述电池托盘是否停止伸出动作。

在本技术方案中，后极限检测单元用于检测电池托盘是否伸出超过限定位置。

较佳地，所述后极限检测单元包括后极限检测块和后极限传感器，所述后极限检测块位于所述电池托盘面向所述电池托盘座的一面，所述后极限传感器位于所述电池托盘座面向所述电池托盘的一面；所述后极限传感器检测到所述后极限检测块，所述后极限传感器发送后极限信号给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构确认所述电池托盘是否停止伸出动作。

在本技术方案中，当后极限传感器检测到后极限检测块，表示电池托盘伸出到达极限位置，托盘伸缩机构将确认电池托盘是否停止缩回动作。

较佳地，所述电池更换定位控制系统还包括推盘盒、推盘驱动机构，所述推盘盒安装于所述电池托盘上；所述推盘盒在所述推盘驱动机构的驱动下在所述电池托盘上移动；所述推盘盒上设有距离传感器，所述距离传感器检测所述推盘盒与所述参照物之间的距离并与所述推盘驱动机构通信。

在本技术方案中，距离传感器检测推盘盒与参照物之间的距离，并反馈给推盘驱动机构，推盘驱动机构根据距离传感器的测量数据调整推盘盒在电池托盘上的位置，使电池托盘在换电过程中能正好与移动物(如电池箱)相连接，保证换电过程的准确性和成功率。

较佳地，所述电池更换定位控制系统还包括前到位单元，当所述推盘盒向前移动超出限定位置时，所述前到位单元发送信号给所述推盘驱动机构，所述推盘驱动机构确认所述推盘盒是否停止向前移动。

在本技术方案中，前到位单元用来检测推盘盒是否向前移动超出限定位置。

较佳地，所述前到位单元包括前到位检测块和前到位传感器，所述前到位检测块位于所述电池托盘面向所述推盘盒的一面，所述前到位传感器位于所述推盘盒面向所述电池托盘的一面；所述前到位传感器检测到所述前到位检测块，所述前到位传感器发送前到位信号给所述推盘驱动机构，所述推盘驱动机构确认所述推盘盒是否停止向前移动。

在本技术方案中，当前到位传感器检测到前到位检测块，表示推盘盒向前移动超过限定位置，推盘驱动机构将确认推盘盒是否停止向前移动。

较佳地，所述电池更换定位控制系统还包括后检测单元，当所述推盘盒向后移动超出限定位置时，所述后检测单元发送信号给所述推盘驱动机构，所述推盘驱动机构确认所述推盘盒是否停止向后移动。

在本技术方案中，后检测单元用来检测推盘盒是否向后移动超出限定位置。

较佳地，所述后检测单元包括后到位检测部和后报警检测部，所述后到位检测部的检测位置至所述伸出端的距离小于所述后报警检测部的检测位置至所述伸出端的距离。

在本技术方案中，后到位检测部、后报警检测部的检测位置沿推盘盒的向后移动的方向依次排列，当推盘盒工作异常，向后移动超出限定位置时，即使后到位检测部没有检测到，导致推盘盒仍继续缩回，后续位置的后报警检测部还可以检测到，提高了系统整体的安全性。

较佳地，所述后到位检测部包括后到位检测块和后到位传感器，所述后到位检测块位于所述电池托盘面向所述推盘盒的一面，所述后到位传感器位于所述推盘盒面向所述电池托盘的一面；所述后到位传感器检测到所述后到位检测块，所述后到位传感器发送后到位信号给所述推盘驱动机构，所述推盘驱动机构确认所述推盘盒是否停止向后移动。

在本技术方案中，当后到位传感器检测到后到位检测块，表示推盘盒向后移动超过限定位置，推盘驱动机构将确认推盘盒是否停止向后移动。

较佳地，所述后报警检测部包括后报警检测块和后报警传感器，所述后报警检测块位于所述电池托盘面向所述推盘盒的一面，所述后报警传感器位于所述推盘盒面向所述电池托盘的一面；所述后报警传感器检测到所述后报警检测块，所述后报警传感器发送后报警信号给所述推盘驱动机构，所述推盘驱动机构确认所述推盘盒是否停止向后移动。

在本技术方案中，当后报警传感器检测到后报警检测块，表示推盘盒向后移动到达报警位置，推盘驱动机构将确认推盘盒是否停止向后移动。

较佳地，所述推盘盒面向所述参照物的表面还设有第三接近开关；在所述推盘盒与移动物相连接并缩回时，所述第三接近开关测量所述推盘盒与所述移动物之间的距离；当所述第三接近开关测量到所述移动物脱离所述推盘盒后，所述第三接近开关发送脱离报警信号给所述推盘驱动机构。

在本技术方案中，第三接近开关用于检测连接在推盘盒上的移动物(如电池箱)是否脱离推盘盒。

较佳地，所述电池更换定位控制系统还包括到位保护传感器，所述到位保护传感器位于所述电池托盘座的出口的端面上，所述到位保护传感器的检测范围内检测不到移动物时，所述到位保护传感器发送启动信号给所述旋转机构。

在本技术方案中，当到位保护传感器检测不到移动物时，说明移动物已安装到位，或者已经完全缩回至电池托盘座内，系统可以启动进行下一步的动作。

本发明还提供了一种换电设备，所述换电设备包括上述电池更换定位控制系统。

在本技术方案中，通过上述电池更换定位控制系统，能实现电池箱的准确安装和拆除。

本发明还提供了一种电池更换定位控制方法，所述控制方法为上述电池更换定位控制系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

所述旋转机构带动所述电池托盘座旋转到位，所述电池托盘向所述参照物伸出；

当所述旋转检测单元检测到所述参照物时，所述电池托盘的伸出速度减慢；所述旋转检测单元根据测量到的角度发送信号给所述旋转机构，所述旋转机构控制所述电池托盘座旋转，直至所述电池托盘正对参照物；

所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘继续伸出，所述伸缩检测单元检测所述电池托盘与所述参照物之间的距离；

当所述伸缩检测单元检测到所述电池托盘与所述参照物之间的距离达到预设值时，所述伸缩检测单元发送信号给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构控制所述电池托盘停止伸出。

在本技术方案中，通过上述步骤，可实现在电池托盘伸出过程中的精确定位。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

该电池更换定位控制系统及换电设备、控制方法，通过设置旋转检测单元、伸缩检测单元等检测单元，实现了电池托盘在伸缩过程中的精确定位，提高了系统整体的准确性和安全性。

附图说明

图1为本发明电池更换定位控制系统的结构示意图。

图2为图1所示的电池更换定位控制系统的结构示意图。

图3为图1所示的电池更换定位控制系统的托盘伸缩机构的连接示意图。

图4为图1所示的电池更换定位控制系统的旋转机构的连接示意图。

图5为图1所示的电池更换定位控制系统的位置调节机构的连接示意图。

图6为图1所示的电池更换定位控制系统的推盘驱动机构的连接示意图。

图7为图1所示的电池更换定位控制系统的前检测单元、后极限检测单元的结构示意图。

图8为图1所示的电池更换定位控制系统的前检测单元、后极限检测单元的结构示意图。

图9为图1所示的电池更换定位控制系统的前到位单元、后检测单元的结构示意图。

附图标记说明

电池托盘座1

第一导轨11

电池托盘2

伸出端21

第二导轨22

托盘伸缩机构3

旋转机构4

旋转检测单元5

第一接近开关51

伸缩检测单元6

第二接近开关61

位置调节机构7

位置检测单元8

激光定位仪81

前检测单元9

前限位检测部91

前限位检测块911

前限位传感器912前极限检测部92

前极限检测块921

前极限传感器922

后极限检测单元10

后极限检测块101

后极限传感器102

推盘盒20

推盘驱动机构30

前到位单元40

前到位检测块401

前到位传感器402

后检测单元50

后到位检测部501

后到位检测块511

后到位传感器512

后报警检测部502

后报警检测块521

后报警传感器522

第三接近开关60

到位保护传感器70

距离传感器80

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。

如图1至图6所示，本发明电池更换定位控制系统，包括电池托盘座1、电池托盘2、托盘伸缩机构3、旋转机构4、旋转检测单元5和伸缩检测单元6，电池托盘2安装于电池托盘座1内，电池托盘座1具有供电池托盘2伸出的出口，托盘伸缩机构3驱动电池托盘2在电池托盘座1上伸缩，电池托盘2能伸出至电池托盘座1外部的一端为伸出端21；旋转机构4位于电池托盘座1的下方，旋转机构4带动电池托盘座1旋转；旋转检测单元5、伸缩检测单元6设置于电池托盘2上，旋转检测单元5检测电池托盘2与参照物之间的角度并与旋转机构4通信，伸缩检测单元6检测电池托盘2与参照物之间的距离并与托盘伸缩机构3通信。

上述电池托盘座1内可设有第一导轨11，电池托盘2安装第一导轨11上，电池托盘2在第一导轨11上移动。托盘伸缩机构3可以为电机、传动带的结构，也可以为电机、齿轮、齿条的结构，或其他传动机构，托盘伸缩机构3带动电池托盘2在第一导轨11上移动。

旋转机构4可以由电机、相对转动的转动盘组成，或其他可实现物体转动的传动机构。

通过旋转检测单元5检测电池托盘2与参照物之间的角度，并反馈给旋转机构4，旋转机构4根据旋转检测单元5调整电池托盘座1、电池托盘2的角度，使电池托盘2在换电过程中能正对换电位置，保证换电过程的准确性和成功率。

通过伸缩检测单元6检测电池托盘2与参照物之间的距离，并反馈给托盘伸缩机构3，托盘伸缩机构3根据伸缩检测单元6调整电池托盘2伸出电池托盘座1的长度，使电池托盘2在换电过程中能正好伸到与换电位置相接的位置，保证换电过程的准确性和成功率。

如图5所示，该电池更换定位控制系统还包括位置调节机构7，位置调节机构7与旋转机构4连接，位置调节机构7调节旋转机构4的位置。位置调节机构7调节旋转机构4的位置，也同时调整了位于旋转机构4上方的电池托盘座1、电池托盘2的位置。位置调节机构7可以上下左右调节旋转机构4的位置，或者倾斜旋转机构4，位置调节机构7位置调节可通过电机、传送链等各种传动机构实现。

如图5所示，该电池更换定位控制系统还包括位置检测单元8，位置检测单元8固定在电池托盘座1上，位置检测单元8检测电池托盘座1相对于参照物的位置并与位置调节机构7通信。位置检测单元8检测电池托盘座1相对于参照物的位置，并反馈给位置调节机构7，位置调节机构7调节旋转机构4、电池托盘座1、电池托盘2的位置，使电池托盘座1与参照物的位置相对应。

如图1至图2、图8所示，该电池更换定位控制系统还包括推盘盒20、推盘驱动机构30，推盘盒20安装于电池托盘2上；推盘盒20在推盘驱动机构30的驱动下在电池托盘2上移动；推盘盒20上设有距离传感器80，距离传感器80检测推盘盒20与参照物之间的距离并与推盘驱动机构30通信。

推盘盒20可以连接移动物(如电池箱)，将移动物推到参照物(如换电位置)处，也可以将移动物拉回至电池托盘2。电池托盘2上设有第二导轨22，推盘盒20在第二导轨22上移动。推盘驱动机构30可以为电机、传动带的结构，也可以为电机、齿轮、齿条的结构，或其他传动机构，推盘驱动机构30带动推盘盒20在第二导轨22上移动。

距离传感器80检测推盘盒20与参照物之间的距离，并反馈给推盘驱动机构30，推盘驱动机构30根据距离传感器80的测量数据调整推盘盒20在电池托盘2上的位置，使推盘盒20在换电过程中能正好与移动物(如电池箱)相连接，保证换电过程的准确性和成功率。

如图1和图8所示，旋转检测单元5的一种具体实施方式为：旋转检测单元5包括两个第一接近开关51，电池托盘2能伸出至电池托盘座1外部的一端为伸出端21，两个第一接近开关51对称设置于伸出端21的两边，第一接近开关51测量自身与参照物之间的距离；当两个第一接近开关51与参照物之间的距离相等时，第一接近开关51发送停止旋转信号给旋转机构4，旋转机构4暂停电池托盘座1的旋转。

当两个第一接近开关51与参照物之间的距离相等时，说明电池托盘2的伸出端21正对参照物(即换电位置)，可以进行换电动作。

上述旋转检测单元5除使用上述两个第一接近开关51以外，还可以采用其它测量相对角度的测量装置，如角度测量仪、角度测量传感器等。

如图1和图8所示，伸缩检测单元6的一种具体实施方式为：伸缩检测单元6包括第二接近开关61，电池托盘2能伸出至电池托盘座1外部的一端为伸出端21，第二接近开关61位于伸出端21的端面上；当第二接近开关61与参照物之间的距离达到预定值时，第二接近开关61发送停止伸出信号给托盘伸缩机构3，托盘伸缩机构3暂停电池托盘2的伸出动作。

当第二接近开关61测量到第二接近开关61与参照物之间的距离达到预定值时，说明电池托盘2的伸出端21已达到预定位置，电池托盘2的伸出端21与换电位置相对接，使电池箱能在电池托盘2与换电位置之间顺利移动。

上述伸缩检测单元6除使用上述第二接近开关61以外，还可以采用其它测量相对距离的测量装置。

如图1和图8所示，位置检测单元8的一种具体实施方式为：位置检测单元8包括至少一个激光定位仪81，参照物上设有至少一个反光板，每个激光定位仪81对应一个反光板；当激光定位仪81发射的激光能被对应的反光板反射时，激光定位仪81发送信号给位置调节机构7，位置调节机构7调整旋转机构4的位置，直至电池托盘座1与参照物的位置相对应。

在电池托盘2伸出之前，可通过激光定位仪81的激光经反光板反射后的位置，确认电池托盘座1与参照物之间的相对位置，再通过位置调节机构7调整旋转机构4的位置，直至电池托盘座1与参照物的位置相对应。

为了保证电池托盘座1的定位准确，激光定位仪81的数量可设为两个，两个激光定位仪81分别位于电池托盘座1的两侧。

如图3所示，为了防止电池托盘2伸出或缩回超出限定位置，该电池更换定位控制系统还设有前检测单元9、后极限检测单元10。

前检测单元9用来检测电池托盘2是否缩回超出限定位置，当电池托盘2缩回超出限定位置时，前检测单元9发送信号给托盘伸缩机构3，托盘伸缩机构3确认电池托盘2是否停止缩回动作。若电池托盘2未停止缩回动作，托盘伸缩机构3将采取强制措施使电池托盘2停下并发出警报。

为了保证前检测单元9的检测成功率，前检测单元9包括前限位检测部91和前极限检测部92，前限位检测部91的检测位置至伸出端21的距离大于前极限检测部92的检测位置至伸出端21的距离。前限位检测部91、前极限检测部92的检测位置沿电池托盘2的伸缩方向前后排列，当电池托盘2工作异常，缩回超出限定位置时，即使前限位检测部91没有检测到，导致电池托盘2仍继续缩回，后续位置的前极限检测部92还可以检测到，提高了系统整体的安全性。

其中，前限位检测部91的一种具体结构如图7至图8所示。前限位检测部91包括前限位检测块911和前限位传感器912，前限位检测块911位于电池托盘2面向电池托盘座1的一面，前限位传感器912位于电池托盘座1面向电池托盘2的一面；前限位传感器912检测到前限位检测块911，前限位传感器912发送前限位信号给托盘伸缩机构3，托盘伸缩机构3确认电池托盘2是否停止缩回动作。当前限位传感器912检测到前限位检测块911，表示电池托盘2缩回超过限定位置，托盘伸缩机构3将确认电池托盘2是否停止缩回动作。

其中，前极限检测部92的一种具体结构如图7至图8所示。前极限检测部92包括前极限检测块921和前极限传感器922，前极限检测块921位于电池托盘2面向电池托盘座1的一面，前极限传感器922位于电池托盘座1面向电池托盘2的一面；前极限传感器922检测到前极限检测块921时，前极限传感器922发送前极限信号给托盘伸缩机构3，托盘伸缩机构3确认电池托盘2是否停止缩回动作。当前极限传感器922检测到前极限检测块921，表示电池托盘2缩回到达极限位置，托盘伸缩机构3将确认电池托盘2是否停止缩回动作。

后极限检测单元10用于检测电池托盘2是否伸出超过限定位置，当电池托盘2伸出超出限定位置时，后极限检测单元10发送信号给托盘伸缩机构3，托盘伸缩机构3确认电池托盘2是否停止伸出动作。若电池托盘2未停止伸出动作，托盘伸缩机构3将采取强制措施使电池托盘2停下并发出警报。

其中，后极限检测单元10的一种具体结构如图7至图8所示。后极限检测单元10包括后极限检测块101和后极限传感器102，后极限检测块101位于电池托盘2面向电池托盘座1的一面，后极限传感器102位于电池托盘座1面向电池托盘2的一面；后极限传感器102检测到后极限检测块101，后极限传感器102发送后极限信号给托盘伸缩机构3，托盘伸缩机构3确认电池托盘2是否停止伸出动作。当后极限传感器102检测到后极限检测块101，表示电池托盘2伸出到达极限位置，托盘伸缩机构3将确认电池托盘2是否停止缩回动作。

如图6所示，为了防止推盘盒20向前移动或向后移动超出限定位置，该电池更换定位控制系统还设有前到位单元40、后检测单元50。

前到位单元40用来检测推盘盒20是否向前移动超出限定位置，当推盘盒20向前移动超出限定位置时，前到位单元40发送信号给推盘驱动机构30，推盘驱动机构30确认推盘盒20是否停止向前移动。若推盘盒20未停止向前移动，推盘驱动机构30将采取强制措施使推盘盒20停下并发出警报。

其中，前到位单元40的一种具体结构如图9所示。前到位单元40包括前到位检测块401和前到位传感器402，前到位检测块401位于电池托盘2面向推盘盒20的一面，前到位传感器402位于推盘盒20面向电池托盘2的一面；前到位传感器402检测到前到位检测块401，前到位传感器402发送前到位信号给推盘驱动机构30，推盘驱动机构30确认推盘盒20是否停止向前移动。当前到位传感器402检测到前到位检测块401，表示推盘盒20向前移动超过限定位置，推盘驱动机构30将确认推盘盒20是否停止向前移动。

后检测单元50用来检测推盘盒20是否向后移动超出限定位置，当推盘盒20向后移动超出限定位置时，后检测单元50发送信号给推盘驱动机构30，推盘驱动机构30确认推盘盒20是否停止向后移动。若推盘盒20未停止向后移动，推盘驱动机构30将采取强制措施使推盘盒20停下并发出警报。

为了保证后检测单元50的检测成功率，后检测单元50包括后到位检测部501和后报警检测部502，后到位检测部501的检测位置至伸出端21的距离小于后报警检测部502的检测位置至伸出端21的距离。后到位检测部501、后报警检测部502的检测位置沿推盘盒20的向后移动的方向依次排列，当推盘盒20工作异常，向后移动超出限定位置时，即使后到位检测部501没有检测到，导致推盘盒20仍继续缩回，后续位置的后报警检测部502还可以检测到，提高了系统整体的安全性。

其中，后到位检测部501的一种具体结构如图9所示。后到位检测部501包括后到位检测块511和后到位传感器512，后到位检测块511位于电池托盘2面向推盘盒20的一面，后到位传感器512位于推盘盒20面向电池托盘2的一面；后到位传感器512检测到后到位检测块511，后到位传感器512发送后到位信号给推盘驱动机构30，推盘驱动机构30确认推盘盒20是否停止向后移动。当后到位传感器512检测到后到位检测块511，表示推盘盒20向后移动超过限定位置，推盘驱动机构30将确认推盘盒20是否停止向后移动。

其中，后报警检测部502的一种具体结构如图9所示。后报警检测部502包括后报警检测块521和后报警传感器522，后报警检测块521位于电池托盘2面向推盘盒20的一面，后报警传感器522位于推盘盒20面向电池托盘2的一面；后报警传感器522检测到后报警检测块521，后报警传感器522发送后报警信号给推盘驱动机构30，推盘驱动机构30确认推盘盒20是否停止向后移动。当后报警传感器522检测到后报警检测块521，表示推盘盒20向后移动到达报警位置，推盘驱动机构30将确认推盘盒20是否停止向后移动。

上述前到位检测块401、后到位检测块511可以沿推盘盒20的移动方向排成一列并前后设置。这样，前到位传感器402、后到位传感器512可以共用一个传感器，即该传感器同时实现前到位传感器402、后到位传感器512的功能。

上述后报警检测块521成长条形并沿推盘盒20的移动方向延伸。长条形的后报警检测块521，使后报警传感器522可以在较长的时间内都能检测到后报警检测块521，增加了后报警传感器522的可感应时间，增加了系统整体的安全性。

如图1和图8所示，推盘盒20面向参照物的表面还设有第三接近开关60，第三接近开关60用于检测连接在推盘盒20上的移动物(如电池箱)是否脱离推盘盒20。即，在推盘盒20与移动物相连接并缩回时，第三接近开关60测量推盘盒20与移动物之间的距离；当第三接近开关60测量到移动物脱离推盘盒20后，第三接近开关60发送脱离报警信号给推盘驱动机构30。推盘驱动机构30收到脱离报警信号后，停止推盘盒20的移动，报警并等待进一步的处理。

如图1和图8所示，该电池更换定位控制系统还包括到位保护传感器70，到位保护传感器70位于电池托盘座1的出口的端面上，到位保护传感器70的检测范围内检测不到移动物时，到位保护传感器70发送启动信号给旋转机构4。当到位保护传感器70检测不到移动物时，说明移动物已安装到位，或者已经完全缩回至电池托盘座1内，系统可以启动进行下一步的动作。

上述电池更换定位控制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、旋转机构4带动电池托盘座1旋转到位，电池托盘2向参照物伸出；

S2、当旋转检测单元5检测到参照物时，电池托盘2的伸出速度减慢；旋转检测单元5根据测量到的角度发送信号给旋转机构4，旋转机构4控制电池托盘座1旋转，直至电池托盘2正对参照物；

S3、托盘伸缩机构3驱动电池托盘2继续伸出，伸缩检测单元6检测电池托盘2与参照物之间的距离；

S4、当伸缩检测单元6检测到电池托盘2与参照物之间的距离达到预设值时，伸缩检测单元6发送信号给托盘伸缩机构3，托盘伸缩机构3控制电池托盘2停止伸出。

通过上述步骤，可实现在电池托盘2伸出过程中的精确定位，电池托盘2伸出到位后，推盘盒20在推盘驱动机构30的驱动下在电池托盘2上向前移动，并通过距离传感器80检测推盘盒20与参照物之间的距离。当推盘盒20与参照物之间的距离到达预设值时，推盘驱动机构30控制推盘盒20停止向前伸出。

在电池托盘2向参照物方向伸出之前，还可通过位置检测单元8检测电池托盘座1相对于参照物的位置，并通过位置调节机构7调节旋转机构4、电池托盘座1、电池托盘2的位置，使电池托盘座1与参照物的位置相对应。位置检测单元8实现了电池托盘座1、电池托盘2整体的粗定位。而在电池托盘2的伸出过程中，旋转检测单元5、伸缩检测单元6实现了电池托盘2的精定位。

在电池托盘2向参照物方向伸出的过程中，若电池托盘2伸出超过限定位置，后极限检测单元10能检测到并发送信号给托盘伸缩机构3，托盘伸缩机构3将采取强制措施使电池托盘2停下并发出警报。

在推盘盒20在电池托盘2上向前移动的过程中，若推盘盒20向前移动超出限定位置，前到位单元40能检测到并发送信号给推盘驱动机构30，推盘驱动机构30将采取强制措施使推盘盒20停下并发出警报。

在电池托盘2向参照物方向伸出到位，推盘盒20在电池托盘2上向前移动到位，完成预定动作后，推盘盒20需向后移动到位，电池托盘2缩回至电池托盘座1内。

在推盘盒20向后移动的过程中，若推盘盒20向后移动超出限定位置，后检测单元50能检测到并发送信号给推盘驱动机构30，推盘驱动机构30将采取强制措施使推盘盒20停下并发出警报。

在电池托盘2缩回至电池托盘座1内的过程中，若电池托盘2缩回超过限定位置，前检测单元9能检测到并发送信号给托盘伸缩机构3，托盘伸缩机构3将采取强制措施使电池托盘2停下并发出警报。

上述电池更换定位控制系统、控制方法应用于换电设备时，参照物即为电池安装仓，移动物即为电池箱，通过上述电池更换定位控制系统，能实现电池箱的准确安装和拆除。

本发明不局限于上述实施方式，不论在其形状或结构上作任何变化，均落在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的，本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (22)

1.一种电池更换定位控制系统，其特征在于，包括：

电池托盘座、电池托盘、托盘伸缩机构，所述电池托盘安装于所述电池托盘座内，所述电池托盘座具有供所述电池托盘伸出的出口，所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘在所述电池托盘座上伸缩，所述电池托盘能伸出至所述电池托盘座外部的一端为伸出端；

旋转机构，所述旋转机构位于所述电池托盘座的下方，所述旋转机构带动所述电池托盘座旋转；

旋转检测单元、伸缩检测单元，所述旋转检测单元、伸缩检测单元设置于所述电池托盘上，所述旋转检测单元检测所述电池托盘与参照物之间的角度并与所述旋转机构通信，所述伸缩检测单元检测所述电池托盘与所述参照物之间的距离并与所述托盘伸缩机构通信；

后极限检测单元，当所述电池托盘伸出超出限定位置时，所述后极限检测单元发送信号给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构确认所述电池托盘是否停止伸出动作；所述后极限检测单元包括后极限检测块和后极限传感器，所述后极限检测块位于所述电池托盘面向所述电池托盘座的一面，所述后极限传感器位于所述电池托盘座面向所述电池托盘的一面；所述后极限传感器检测到所述后极限检测块，所述后极限传感器发送后极限信号给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构确认所述电池托盘是否停止伸出动作。

2.如权利要求1所述的电池更换定位控制系统，其特征在于：所述旋转检测单元包括两个第一接近开关，两个所述第一接近开关对称设置于所述伸出端的两边，所述第一接近开关测量自身与所述参照物之间的距离；当两个所述第一接近开关与所述参照物之间的距离相等时，所述第一接近开关发送停止旋转信号给所述旋转机构，所述旋转机构暂停所述电池托盘座的旋转。

3.如权利要求1所述的电池更换定位控制系统，其特征在于：所述伸缩检测单元包括第二接近开关，所述第二接近开关位于所述伸出端的端面上；当所述第二接近开关与所述参照物之间的距离达到预定值时，所述第二接近开关发送停止伸出信号给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构暂停所述电池托盘的伸出动作。

4.如权利要求1所述的电池更换定位控制系统，其特征在于：所述电池更换定位控制系统还包括位置调节机构，所述位置调节机构与所述旋转机构连接，所述位置调节机构调节所述旋转机构的位置。

5.如权利要求4所述的电池更换定位控制系统，其特征在于：所述电池更换定位控制系统还包括位置检测单元，所述位置检测单元固定在所述电池托盘座上，所述位置检测单元检测所述电池托盘座相对于所述参照物的位置并与所述位置调节机构通信。

6.如权利要求5所述的电池更换定位控制系统，其特征在于：所述位置检测单元包括至少一个激光定位仪，所述参照物上设有至少一个反光板，每个所述激光定位仪对应一个所述反光板；当所述激光定位仪发射的激光能被对应的反光板反射时，所述激光定位仪发送到位信号给所述位置调节机构，所述位置调节机构调整所述旋转机构的位置，直至所述电池托盘座与所述参照物的位置相对应。

7.如权利要求6所述的电池更换定位控制系统，其特征在于：所述激光定位仪的数量为两个，两个所述激光定位仪分别位于所述电池托盘座的两侧。

8.如权利要求1所述的电池更换定位控制系统，其特征在于：所述电池更换定位控制系统还包括前检测单元，当所述电池托盘缩回超出限定位置时，所述前检测单元发送信号给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构确认所述电池托盘是否停止缩回动作。

9.如权利要求8所述的电池更换定位控制系统，其特征在于：所述前检测单元包括前限位检测部和前极限检测部，所述前限位检测部的检测位置至所述伸出端的距离大于所述前极限检测部的检测位置至所述伸出端的距离。

10.如权利要求9所述的电池更换定位控制系统，其特征在于：所述前限位检测部包括前限位检测块和前限位传感器，所述前限位检测块位于所述电池托盘面向所述电池托盘座的一面，所述前限位传感器位于所述电池托盘座面向所述电池托盘的一面；所述前限位传感器检测到所述前限位检测块，所述前限位传感器发送前限位信号给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构确认所述电池托盘是否停止缩回动作。

11.如权利要求9所述的电池更换定位控制系统，其特征在于：所述前极限检测部包括前极限检测块和前极限传感器，所述前极限检测块位于所述电池托盘面向所述电池托盘座的一面，所述前极限传感器位于所述电池托盘座面向所述电池托盘的一面；所述前极限传感器检测到所述前极限检测块时，所述前极限传感器发送前极限信号给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构确认所述电池托盘是否停止缩回动作。

12.如权利要求1所述的电池更换定位控制系统，其特征在于：所述电池更换定位控制系统还包括推盘盒、推盘驱动机构，所述推盘盒安装于所述电池托盘上；所述推盘盒在所述推盘驱动机构的驱动下在所述电池托盘上移动；所述推盘盒上设有距离传感器，所述距离传感器检测所述推盘盒与所述参照物之间的距离并与所述推盘驱动机构通信。

13.如权利要求12所述的电池更换定位控制系统，其特征在于：所述电池更换定位控制系统还包括前到位单元，当所述推盘盒向前移动超出限定位置时，所述前到位单元发送信号给所述推盘驱动机构，所述推盘驱动机构确认所述推盘盒是否停止向前移动。

14.如权利要求13所述的电池更换定位控制系统，其特征在于：所述前到位单元包括前到位检测块和前到位传感器，所述前到位检测块位于所述电池托盘面向所述推盘盒的一面，所述前到位传感器位于所述推盘盒面向所述电池托盘的一面；所述前到位传感器检测到所述前到位检测块，所述前到位传感器发送前到位信号给所述推盘驱动机构，所述推盘驱动机构确认所述推盘盒是否停止向前移动。

15.如权利要求12所述的电池更换定位控制系统，其特征在于：所述电池更换定位控制系统还包括后检测单元，当所述推盘盒向后移动超出限定位置时，所述后检测单元发送信号给所述推盘驱动机构，所述推盘驱动机构确认所述推盘盒是否停止向后移动。

16.如权利要求15所述的电池更换定位控制系统，其特征在于：所述后检测单元包括后到位检测部和后报警检测部，所述后到位检测部的检测位置至所述伸出端的距离小于所述后报警检测部的检测位置至所述伸出端的距离。

17.如权利要求16所述的电池更换定位控制系统，其特征在于：所述后到位检测部包括后到位检测块和后到位传感器，所述后到位检测块位于所述电池托盘面向所述推盘盒的一面，所述后到位传感器位于所述推盘盒面向所述电池托盘的一面；所述后到位传感器检测到所述后到位检测块，所述后到位传感器发送后到位信号给所述推盘驱动机构，所述推盘驱动机构确认所述推盘盒是否停止向后移动。

18.如权利要求16所述的电池更换定位控制系统，其特征在于：所述后报警检测部包括后报警检测块和后报警传感器，所述后报警检测块位于所述电池托盘面向所述推盘盒的一面，所述后报警传感器位于所述推盘盒面向所述电池托盘的一面；所述后报警传感器检测到所述后报警检测块，所述后报警传感器发送后报警信号给所述推盘驱动机构，所述推盘驱动机构确认所述推盘盒是否停止向后移动。

19.如权利要求12所述的电池更换定位控制系统，其特征在于：所述推盘盒面向所述参照物的表面还设有第三接近开关；在所述推盘盒与移动物相连接并缩回时，所述第三接近开关测量所述推盘盒与所述移动物之间的距离；当所述第三接近开关测量到所述移动物脱离所述推盘盒后，所述第三接近开关发送脱离报警信号给所述推盘驱动机构。

20.如权利要求1所述的电池更换定位控制系统，其特征在于：所述电池更换定位控制系统还包括到位保护传感器，所述到位保护传感器位于所述电池托盘座的出口的端面上，所述到位保护传感器的检测范围内检测不到移动物时，所述到位保护传感器发送启动信号给所述旋转机构。

21.一种换电设备，其特征在于：所述换电设备包括权利要求1～20任一项所述的电池更换定位控制系统。

22.一种电池更换定位控制方法，所述控制方法为权利要求1～20任一项所述的电池更换定位控制系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

所述旋转机构带动所述电池托盘座旋转到位，所述电池托盘向所述参照物伸出；

当所述旋转检测单元检测到所述参照物时，所述电池托盘的伸出速度减慢；所述旋转检测单元根据测量到的角度发送信号给所述旋转机构，所述旋转机构控制所述电池托盘座旋转，直至所述电池托盘正对参照物；

所述托盘伸缩机构驱动所述电池托盘继续伸出，所述伸缩检测单元检测所述电池托盘与所述参照物之间的距离；

当所述伸缩检测单元检测到所述电池托盘与所述参照物之间的距离达到预设值时，所述伸缩检测单元发送信号给所述托盘伸缩机构，所述托盘伸缩机构控制所述电池托盘停止伸出。

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