CN111845433A - 一种车轮定位系统和换电平台以及换电站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车轮定位系统和换电平台以及换电站，所述车轮定位系统具有用于将待换电车辆的车轮分别定位于换电平台的四个定位装置，定位装置包括第一定位机构和第二定位机构；第一定位机构用于将车轮在车辆纵向定位，第一定位机构包括支撑组件和定位组件，定位组件设于支撑组件与车轮接触的上表面；第二定位机构设于支撑组件靠近车轮外侧的侧部，第二定位机构用于将车轮在车辆横向定位，第二定位机构包括可充气气囊和充气组件，可充气气囊设于支撑组件的内侧壁，充气组件设于支撑组件的外侧壁，可充气气囊充气后能够推动车轮至预定位置。本发明可以减少在车轮定位时定位机构对轮胎及车轮的损伤，且能够大大简化换电平台的机构设置。

Description

一种车轮定位系统和换电平台以及换电站

技术领域

本发明涉及电动汽车充换电技术领域，尤其涉及一种车轮定位系统和换电平台以及换电站。

背景技术

电动汽车的动力来自于车载电池，如何为能量不足的电动汽车提供快速有效地能量补给成为车主和各大厂商非常关注的问题。为了节省充电停留时间，电动汽车多采用可拆卸的车载蓄电池，也就是说，电动汽车即将没电的时候可以在换电站将电量不足的旧蓄电池拆下，然后换上充满电量的新蓄电池，没电的蓄电池在换电站内进行充电然后供给其他电动汽车使用。这样一来，每辆电动汽车恢复电力只需要花费更换蓄电池的时间，而不需要充电等待时间。与车辆通过充电补充能量的方式相比，车辆换电的方式具有补能时间短、补能自动化、电池充电时间更灵活等优点。

近些年来在国内外出现了越来越多的用于更换电动汽车动力电池的换电站。换电站包括换电室和充电室，换电室内具有定位车辆的电池更换平台，在车辆需要换电时，支持换电功能的车辆在需要更换动力电池时驶入电池更换平台，充换电站内相应的换电机构将车辆上的待换电动力电池取下并更换上充换电站内已经充满电的动力电池。电动汽车的动力电池通常是通过多个螺丝固定于汽车底盘上的，动力电池较重，往往要有多个螺丝来进行固定。因为动力电池上的固定点很多，所以在拧螺丝之前，待换电的电动汽车和车载动力电池的定位尤为重要，换电模式对待换电车辆的停车位置要求较高，定位完成后，换电设备才能执行换电动作，完成待换电动力电池与车的分离与安装。若停车位置有偏差，将会导致换电过程无法顺利进行，现有技术中的定位机构多为接触式定位，定位机构容易对车轮及轮胎造成损伤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车轮定位系统和换电平台以及换电站，用以克服上述背景技术中的技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明第一方面提供一种车轮定位系统，具有用于将待换电车辆的车轮分别定位于换电平台的四个定位装置，所述定位装置包括第一定位机构和第二定位机构；所述第一定位机构用于将车轮在车辆纵向定位，所述第一定位机构包括支撑组件和定位组件，所述定位组件设于所述支撑组件与车轮接触的上表面；所述第二定位机构设于所述支撑组件靠近车轮外侧的侧部，所述第二定位机构用于将车轮在车辆横向定位，所述第二定位机构包括可充气气囊和用于对所述可充气气囊充气的充气组件，所述可充气气囊设于所述支撑组件的内侧壁，所述充气组件设于所述支撑组件的外侧壁，所述可充气气囊充气后能够推动车轮至预定位置。

进一步地，所述可充气气囊与车轮接触的表面上设有保护层，所述保护层由软性材料制成。

进一步地，所述可充气气囊具有进气阀和用于排出所述可充气气囊内的气体的出气阀，所述充气组件包括气泵，所述气泵的出气口与所述进气阀连通。

进一步地，所述第一定位机构的表面包括形成预设角度的第一表面和第二表面，在所述第一表面和所述第二表面的交界处沿待换电车辆的横向形成凹槽，车轮在所述凹槽内在车辆纵向定位。

进一步地，所述定位组件包括沿所述第一定位机构的表面并排排列的多个滚筒，相邻的所述滚筒之间互不接触，所述滚筒能够沿待换电车辆的横向滚动。

进一步地，还包括滑动装置，所述滑动装置与所述第一定位机构固定连接，所述滑动装置滑动连接于换电平台上，所述滑动装置用于带动所述第一定位机构沿换电平台的纵向滑动。

进一步地，还包括位置传感器和第一判断模块；所述位置传感器用于获取车轮的位置信息；所述第一判断模块用于根据所述车轮的位置信息，判断车轮的位置是否处于预定位置。

进一步地，还包括第二判断模块和控制器；当所述第一判断模块判断车轮的位置不处于预定位置时，所述第二判断模块用于判断车轮的位置偏向换电平台的哪一侧；所述控制器用于根据所述第二判断模块的判断结果，调节所述可充气气囊内的气体压力，直至所述第一判断模块的判断结果为车轮处于预定位置。

本发明第二方面提供一种换电平台，该换电平台包括上述的车轮定位系统。

本发明第三方面还提供一种换电站，该换电站包括上述的换电平台。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明的车轮定位系统，可充气气囊通过充气方法膨胀推动车轮横向移动，本发明通过可充气气囊对车轮的侧面进行定位，不损伤轮胎及车轮，相对于现有技术，可以减少在车轮定位时定位机构对轮胎及车轮的损伤；而且，本发明通过充气组件对可充气气囊进行充气即可达到调节位置的目的，不需要复杂的传动机构，结构简单，零部件少，能够大大简化换电平台的机构设置，有利于节约换电平台的建设成本和维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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它附图。

图1是本发明实施例的车轮定位系统的结构示意图；

图2是本发明实施例的车轮定位系统的可充气气囊充气后的结构示意图；

图3是本发明实施例中的车轮在车轮定位系统定位后的侧视示意图；

图4是本发明实施例中的换电平台的结构示意图；

图5是本发明实施例中的车轮在换电平台定位后的结构示意图；

其中，图中附图标记对应为：1-支撑组件、2-定位组件、3-可充气气囊、4-充气组件、5-凹槽、6-滚筒。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步地详细描述。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，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明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，以便这里描述的本发明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他步骤或单元。

现有技术的定位机构多采用接触式定位方式，定位机构容易对车轮及轮胎造成损伤，针对现有技术的上述缺陷，本发明实施例提供了一种车轮定位系统，参阅图1-5，本实施例中的车轮定位系统，具有用于将待换电车辆的车轮分别定位于换电平台的四个定位装置，该定位装置包括第一定位机构和第二定位机构；第一定位机构用于将车轮在车辆纵向定位，第一定位机构包括支撑组件1和定位组件2，定位组件2设于支撑组件1与车轮接触的上表面；第二定位机构设于支撑组件1靠近车轮外侧的侧部，第二定位机构用于将车轮在车辆横向定位，第二定位机构包括可充气气囊3和用于对该可充气气囊3充气的充气组件4，可充气气囊3设于支撑组件1的内侧壁，充气组件4设于支撑组件1的外侧壁，可充气气囊3充气后能够推动车轮至预定位置，预定位置指在换电平台的拆装电池组设备能准确定位待换电车辆的动力电池各螺丝的位置，一般为待换电车辆在换电平台的长度方向和宽度方向均居中状态时，车轮所处的位置，以便于动力电池的拆卸和更换。

在本发明实施例中，需要理解的是，车辆纵向指的是车辆在换电平台的前进后退方向，即车辆的长度方向，对应于车辆坐标系的X方向，“前”和“后”是以汽车为参照物而言的，车辆车头所指的方向为前方，车辆车尾所指的方向为后方；车辆横向指的是车辆在换电平台的左右方向，即车辆的宽度方向，对应于车辆坐标系的Y方向。本领域技术人员可以理解，本发明实施例中的车辆，可以包括混合动力车辆、纯电动车辆等各类新能源可换电车辆；所述的车轮，可以指车辆的前轮或后轮。

本实施例中的车轮定位系统，可充气气囊3通过充气方法膨胀，可充气气囊3的高度与可充气气囊3内的充气量有关，当可充气气囊3内的充气量达到一定要求时，可充气气囊3接触并抵压车轮，可充气气囊3内充气量继续增加时能够推动车轮横向移动。通过可充气气囊3对车轮的侧面进行定位，不损伤轮胎及车轮，可以减少在车轮定位时定位机构对轮胎及车轮的损伤；而且，本实施例通过充气组件对可充气气囊3进行充气即可达到调节位置的目的，不需要复杂的传动机构，结构简单，零部件少，能够大大简化换电平台的机构设置，有利于节约换电平台的建设成本和维护成本。

作为一种具体的实施方式，由于采用接触式定位，车轮定位时可充气气囊3需接触并抵压轮胎，可充气气囊3可以由满足强度要求的材料制成，例如可以采用纯橡胶、复合橡胶，或者可以采用涤纶、尼龙等纤维织物表面涂上橡胶或其他材料加工形成的骨架材料，以减少在车轮定位过程中对车轮及轮胎的磨损和损伤。可选地，为避免可充气气囊3因和车轮接触造成摩擦损坏，可充气气囊3与车轮接触的表面上可以设置保护层，为了避免保护层对车轮造成额外的磨损，保护层由软性材料制成，例如可以采用橡胶材料，或者也可以采用其他种类的材料，从而能够减少车轮对可充气气囊3的磨损和损伤，以延长可充气气囊3的使用寿命。需要说明的是，为了避免可充气气囊3的磨损，本领域技术人员还可以根据需要，在可充气气囊3与车轮接触的表面设置其他类型的保护层，本发明对此不作限定。

作为一种具体的实施方式，为了增大可充气气囊3与车轮的接触面积，以对车轮起到更好的推动定位效果，可充气气囊3可以设置为圆形、环形、拱形或直形等，当然，本发明实施例不限于此，本领域技术人员还可以根据需要进行任意适当地调节。

作为一种具体的实施方式，可充气气囊3具有进气阀和用于排出可充气气囊3内的气体的出气阀，充气组件4可以包括气泵，气泵的出气口与进气阀连通，采用气泵对可充气气囊3进行充气使其膨胀的方式，能够推动待调整车轮的轮胎侧面，达到调整待换电车辆的车轮位置的目的，以使其在换电平台上定位精准，该结构设计简单，便于制造及安装。在待换电车辆定位完成或者本次换电操作完成需要驶离换电站时，可充气气囊4内的气体可以通过出气阀排出，使得可充气气囊4恢复到瘪缩状态，以便于待换电车辆的下一次换电定位调节。

作为一种具体的实施方式，第一定位机构的表面包括形成预设角度的第一表面和第二表面，在第一表面和第二表面的交界处沿待换电车辆的横向形成凹槽5，车轮在凹槽5内在车辆纵向定位。本实施例通过凹槽5能够快速实现车轮在车辆纵向的简单粗定位，可以通过车辆的前轮或后轮是否移动到凹槽5的中间来判断车辆在纵向方向上是否已经完成定位，当车轮缓慢驶入并落入凹槽5的中心时，即认为车轮在纵向实现了初步定位。本实施例中凹槽5的形状可以是长方形、U形、V形等，优选地构造为V形，使得车轮在纵向的定位更加稳固可靠，且第一表面和第二表面之间的夹角优选为钝角，以便于待换电车辆的驶入以及换电完成后驶出。

作为一种具体的实施方式，定位组件包括沿第一定位机构的表面并排排列的多个滚筒6，相邻的滚筒6之间互不接触，滚筒6能够沿待换电车辆的横向滚动。具体地，第一表面上的滚筒6可以通过滚筒轴连接于第一表面的两侧，第二表面的滚筒6可以通过滚筒轴连接于第二表面的两侧。采用滚筒的结构设计，滚筒6的轴向设置方向与汽车的驶入或驶出方向相同，且相邻的滚筒6之间互不接触，使得每个滚筒6能够独立地滚动，滚筒6一方面可以对换电车辆提供支撑，另一方面，在沿车辆横向推动车辆时，滚筒6滚动允许车轮在车辆横向滑动，当可充气气囊3推动车轮在第一定位机构的表面沿车辆横向方向移动时，通过滚筒6的滚动，滚筒6与车轮之间滚动摩擦，能够减小车轮与第一表面和第二表面的摩擦力，使得车轮在较小的摩擦下横向调整，同时还有利于减少轮胎的磨损；而且由于滚筒导向无动力装置，结构简单，有利于降低换电平台的整体能耗。

本发明实施例中，作为进一步地改进，还可以在滚筒6表面设置履带等传送件，滚筒6滚动时带动履带，车轮可以通过履带传送，能够进一步减小车轮横向移动时的摩擦力，从而更为快捷地实现车轮的横向调整。

作为一种具体的实施方式，本实施例中的车辆定位系统还包括滑动装置，滑动装置与第一定位机构固定连接，滑动装置滑动连接于换电平台上，滑动装置用于带动第一定位机构沿换电平台的纵向滑动，从而适应不同轴距的待换电电动汽车。

作为一种具体的实施方式，本实施例中车轮定位系统还包括位置传感器和第一判断模块，位置传感器用于获取车轮的位置信息，第一判断模块用于根据车轮的位置信息，判断车轮的位置是否处于预定位置，预定位置指在换电平台的拆装电池组设备能准确定位待换电车辆的动力电池各螺丝的位置，一般为待换电车辆在换电平台的长度方向和宽度方向均居中状态时，车轮所处的位置，以便于动力电池的拆卸和更换。具体地，位置传感器可以有四个，分别用于获取四个车轮的位置信息，本实施例中的位置传感器，例如可以为光电式位置传感器、磁电位置传感器等等，本发明实施例对此不作限定；或者，也可以通过测距传感器，检测左右两侧的车轮至换电站中间的距离；本领域技术人员还可以根据需要对传感器作出任意适当地调节，只要能够实现与本发明实施例中相同的功能即可。

作为一种具体的实施方式，本实施例中车轮定位系统还包括第二判断模块和控制器；当第一判断模块判断车轮的位置不处于预定位置时，第二判断模块用于判断车轮的位置偏向换电平台的哪一侧，例如换电平台纵向上的第一侧，以及与第一侧相对的第二侧；控制器用于根据第二判断模块的判断结果，调节可充气气囊3内的气体压力，直至第一判断模块的判断结果为车轮处于预定位置。具体地，当车轮的位置偏向第一侧时，控制器控制增大位于第二侧的可充气气囊3的气体压力；当车轮的位置偏向第二侧时，控制器控制增大位于第一侧的可充气气囊3的气体压力。通过位于车辆四个车轮处的可充气气囊3的共同调节作用，完成对待换电车辆的定位。需要说明的是，本领域技术人员还可以根据需要对控制器进行任意适当地调节，本发明实施例对此不作限定。

本实施例中的车轮定位系统，其工作过程具体如下：

待换电车辆驶入换电平台，车轮落入第一定位机构的凹槽5内，限制了车辆的前后方向，将车轮在车辆纵向方向定位，实现初步定位；通过位置传感器获取车轮的位置信息，第一判断模块根据该位置信息，判断车轮是否处于预定位置，若车轮处于预定位置，则流程结束，若车轮不处于预定位置，第二判断模块进一步判断车轮位置偏向换电平台的第一侧还是第二侧，若车轮的位置偏向第一侧，控制器控制增大与该车轮相对的第二侧的可充气气囊3的气体压力；若车轮的位置偏向第二侧，控制器控制增大该车轮相对的第一侧的可充气气囊3的气体压力，通过位于待换电车辆左前方、右前方、左后方、右后方的四个可充气气囊3的共同调节作用，直至第一判断模块的判断结果为车轮处于预定位置，实现在车辆横向的定位，流程结束，从而完成待换电车辆在换电平台的整体定位。

本发明的另一实施例提供一种换电平台，该换电平台包括上述实施例中的车轮定位系统。图4和图5示出了待换电车辆在换电平台定位的示意图，位于换电平台上的四个定位装置，分别用于对待换电车辆的四个车轮进行定位。由于车轮定位系统具有的上述有益效果，本实施例中换电平台也应具有相同的有益效果，此处不再赘述。

本发明的另一实施例还提供一种换电站，该换电站包括上述实施例中的换电平台。由于换电平台具有的上述有益效果，本实施例中的换电站也应具有相同的有益效果，此处不再赘述。

本发明的上述实施例，具有如下有益效果：

本发明的车轮定位系统，可充气气囊通过充气方法膨胀推动车轮横向移动，本发明通过可充气气囊对车轮的侧面进行定位，不损伤轮胎及车轮，相对于现有技术，可以减少在车轮定位时定位机构对轮胎及车轮的损伤；而且，本发明通过充气组件对可充气气囊进行充气即可达到调节位置的目的，不需要复杂的传动机构，结构简单，零部件少，能够大大简化换电平台的机构设置，有利于节约换电平台的建设成本和维护成本。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车轮定位系统，具有用于将待换电车辆的车轮分别定位于换电平台的四个定位装置，其特征在于，所述定位装置包括第一定位机构和第二定位机构；

所述第一定位机构用于将车轮在车辆纵向定位，所述第一定位机构包括支撑组件(1)和定位组件(2)，所述定位组件(2)设于所述支撑组件(1)与车轮接触的上表面；

所述第二定位机构设于所述支撑组件(1)靠近车轮外侧的侧部，所述第二定位机构用于将车轮在车辆横向定位，所述第二定位机构包括可充气气囊(3)和用于对所述可充气气囊(3)充气的充气组件(4)，所述可充气气囊(3)设于所述支撑组件(1)的内侧壁，所述充气组件(4)设于所述支撑组件(1)的外侧壁，所述可充气气囊(3)充气后能够推动车轮至预定位置。

2.根据权利要求1所述的车轮定位系统，其特征在于，所述可充气气囊(3)与车轮接触的表面上设有保护层，所述保护层由软性材料制成。

3.根据权利要求1所述的车轮定位系统，其特征在于，所述可充气气囊(3)具有进气阀和用于排出所述可充气气囊(3)内的气体的出气阀，所述充气组件(4)包括气泵，所述气泵(4)的出气口与所述进气阀连通。

4.根据权利要求1所述的车轮定位系统，其特征在于，所述第一定位机构的表面包括形成预设角度的第一表面和第二表面，在所述第一表面和所述第二表面的交界处沿待换电车辆的横向形成凹槽(5)，车轮在所述凹槽(5)内在车辆纵向定位。

5.根据权利要求4所述的车轮定位系统，其特征在于，所述定位组件包括沿所述第一定位机构的表面并排排列的多个滚筒(6)，相邻的所述滚筒(6)之间互不接触，所述滚筒(6)能够沿待换电车辆的横向滚动。

6.根据权利要求1所述的车轮定位系统，其特征在于，还包括滑动装置，所述滑动装置与所述第一定位机构固定连接，所述滑动装置滑动连接于换电平台上，所述滑动装置用于带动所述第一定位机构沿换电平台的纵向滑动。

7.根据权利要求1所述的车轮定位系统，其特征在于，还包括位置传感器和第一判断模块；

所述位置传感器用于获取车轮的位置信息；所述第一判断模块用于根据所述车轮的位置信息，判断车轮的位置是否处于预定位置。

8.根据权利要求7所述的车轮定位系统，其特征在于，还包括第二判断模块和控制器；

当所述第一判断模块判断车轮的位置不处于预定位置时，所述第二判断模块用于判断车轮的位置偏向换电平台的哪一侧；

所述控制器用于根据所述第二判断模块的判断结果，调节所述可充气气囊内的气体压力，直至所述第一判断模块的判断结果为车轮处于预定位置。

9.一种换电平台，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的车轮定位系统。

10.一种换电站，其特征在于，包括权利要求9所述的换电平台。

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