CN112549054A - 一种换电抓取装置和用于换电抓取装置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种换电抓取装置和用于换电抓取装置的控制方法，装置包括浮动机构(1)和固定机构(2)；浮动机构(1)包括浮动板(11)、锁止组件(12)和抓取组件(13)；锁止组件(12)设于浮动板(11)上，锁止组件(12)与浮动板(11)连接；固定机构(2)包括固定基板(21)；浮动板(11)与固定基板(21)之间设有弹性连接件(3)；锁止组件(12)包括第一驱动部(121)和传动部(122)，传动部(122)与电池包外部的电池框架连接，抓取组件(13)包括抓手(131)和压力传感器(132)，本申请可以实现精准定位、快速锁止，并且可以减少换电过程中电池包重心与抓取装置重心的偏差，改善由于偏差造成的摇摆，从而可以提高换电过程的安全性。

Description

一种换电抓取装置和用于换电抓取装置的控制方法
技术领域
本申请涉及汽车技术领域，特别涉及一种换电抓取装置和用于换电抓取装置的控制方法。
背景技术
新能源汽车发展迅速，其依靠蓄电池作为驱动能源，具有零排放、噪声小的优势。然而新能源汽车存在续航里程焦虑和充电时间长的问题，导致在以盈利为主的商用车领域一直无法普及。近几年来，随着乘用车换电技术的应用和发展，将换电技术逐步应运到商用车领域，可以改善新能源汽车的续航里程焦虑和充电时间长的问题。
但是，现有换电系统在站内换电时由于载货重量不均、车身自身的变形和胎压不均衡等原因，造成站内换电抓取装置定位困难，且换电时易摇摆，存在安全风险。
发明内容
本申请实施例提供了一种换电抓取装置和用于换电抓取装置的控制方法，可以实现精准定位，快速锁止，且稳定性强，可以提高换电过程的安全性。
一方面，本申请实施例提供了一种换电抓取装置，包括浮动机构和固定机构；
浮动机构包括浮动板、锁止组件和抓取组件；锁止组件设于浮动板上，锁止组件与浮动板连接；
固定机构包括固定基板；浮动板与固定基板之间设有弹性连接件；
锁止组件包括第一驱动部和传动部，传动部与电池包外部的电池框架连接，第一驱动部用于通过传动部驱动电池框架的锁紧机构，并采集驱动信号用于确定当前锁止状态；
抓取组件包括抓手和压力传感器，抓手用于抓取电池框架；弹性连接件套设于抓手；压力传感器用于采集抓手的当前承重值；当前承重值是根据电池包的重量、浮动板的重量和弹性连接件的弹力确定的。
可选的，浮动机构还包括定位组件；
定位组件设于浮动板远离固定基板的一侧，定位组件用于与电池框架的定位机构配合连接。
可选的，浮动板设有通孔；
抓手的一端与固定基板连接，抓手的另一端穿过通孔，抓手与通孔的内壁之间留有间隙。
可选的，抓取组件还包括第二驱动部；第二驱动部用于驱动抓手旋转。
可选的，第二驱动部设于固定基板上，第二驱动部与固定基板固定连接。
另一方面，本申请实施例提供了一种用于换电抓取装置的控制方法，包括：
获取换电抓取装置中抓手的当前承重值；抓手用于抓取电池包外部的电池框架；当前承重值是根据电池包的重量、换电抓取装置中浮动板的重量和换电抓取装置中弹性连接件的弹力确定的；
若当前承重值处于预设承重范围内且当前承重值达到预设值，则获取驱动信号；驱动信号是通过换电抓取装置中锁止组件的第一驱动部得到的；第一驱动部用于通过锁止组件的传动部驱动电池框架的锁紧机构；
基于驱动信号确定当前锁止状态；当前锁止状态包括正常状态和异常状态；
若当前锁止状态为正常状态，则生成换电抓取完成信号。
可选的，驱动信号包括转角和转矩；
基于驱动信号确定当前锁止状态，包括：
若转角大于第一预设转角且小于等于第二预设转角，同时转矩大于第一预设转矩且小于等于第二预设转矩，则确定当前锁止状态为正常状态。
可选的，基于驱动信号确定当前锁止状态，还包括：
若满足下面任一种条件，获取锁止时间；条件包括：转角小于等于第一预设转角；转角大于第二预设转角；转矩小于等于第一预设转矩；转矩大于第二预设转矩；
基于锁止时间确定当前锁止状态。
可选的，基于锁止时间确定当前锁止状态，包括：
若锁止时间大于等于预设锁止时间，则确定当前锁止状态为异常状态；
或；若锁止时间小于预设锁止时间，则确定当前锁止状态为正常状态。
可选的，获取换电抓取装置中抓手的当前承重值之后，还包括：
若当前承重值超出预设承重范围，则生成报警信息。
本申请实施例提供的一种换电抓取装置和用于换电抓取装置的控制方法具有如下有益效果：
换电抓取装置包括浮动机构和固定机构；浮动机构包括浮动板、锁止组件和抓取组件；锁止组件设于浮动板上，锁止组件与浮动板连接；固定机构包括固定基板；浮动板与固定基板之间设有弹性连接件；锁止组件包括第一驱动部和传动部，传动部与电池包外部的电池框架连接，第一驱动部用于通过传动部驱动电池框架的锁紧机构，并采集驱动信号用于确定当前锁止状态；抓取组件包括抓手和压力传感器，抓手用于抓取电池框架；弹性连接件套设于抓手；压力传感器用于采集抓手的当前承重值；当前承重值是根据电池包的重量、浮动板的重量和弹性连接件的弹力确定的。本申请的一种换电抓取装置和用于换电抓取装置的控制方法可以实现精准定位、快速锁止，并且可以减少换电过程中电池包重心与抓取装置重心的偏差，改善由于偏差造成的摇摆，从而可以提高换电过程的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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是本申请实施例提供的一种换电抓取装置的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种电池包外部的电池框架的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种用于换电抓取装置的控制方法的流程示意图；
图4是本申请实施例提供的一种换电过程中当前承重理论值的变化曲线；
附图标记说明：
1-浮动机构；11-浮动板；12-锁止组件；121-第一驱动部；122-传动部；13-抓取组件；131-抓手；132-压力传感器；133-第二驱动部；14-定位组件；2-固定机构；21-固定基板；3-弹性连接件；4-电池框架；41锁紧机构；42-定位机构；43-高压连接器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请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，以便这里描述的本申请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它步骤或单元。
请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种换电抓取装置的结构示意图，包括浮动机构1和固定机构2；
浮动机构1包括浮动板11、锁止组件12和抓取组件13；锁止组件12设于浮动板11上，锁止组件12与浮动板11连接；
固定机构2包括固定基板21；浮动板11与固定基板21之间设有弹性连接件3；
锁止组件12包括第一驱动部121和传动部122，传动部122与电池包外部的电池框架连接，第一驱动部121用于通过传动部122驱动电池框架的锁紧机构，并采集驱动信号用于确定当前锁止状态；
抓取组件13包括抓手131和压力传感器132，抓手131用于抓取电池框架；弹性连接件3套设于抓手131；压力传感器132用于采集抓手131的当前承重值；当前承重值是根据电池包的重量、浮动板11的重量和弹性连接件3的弹力确定的。
为了便于说明本申请实施例的有益效果，请参阅图2，图2是本申请实施例提供的一种电池包外部的电池框架的结构示意图，包括电池框架4，电池框架4的顶部设有锁紧机构41和定位机构42。
本申请实施例中，固定机构2中固定基板21或固定基板21及其他固定件与站端升降钢索、连杆等相连；浮动机构1包括浮动板11、锁止组件12和抓取组件13，锁止组件12的位置和抓取组件13的位置均基于浮动板11进行设置，锁止组件12包括第一驱动部121和传动部122，传动部122在换电过程中用于与电池包外部的电池框架连接，使得第一驱动部121通过传动部122驱动电池框架的锁紧机构41进行锁止操作，并采集驱动信号来确定当前锁止状态，实现精准定位、快速锁止，并且可以提高抓取装置与电池包之间的连接稳定性，提高换电过程的安全性；抓取组件13包括抓手131和压力传感器132，在换电过程中通过抓手131抓取电池框架，压力传感器132用于采集抓手131的当前承重值；当前承重值在换电过程中会发生变化，当前承重值是根据电池包的重量、浮动板11的重量和弹性连接件3的弹力确定的；固定机构2与浮动机构1之间设有弹性连接件3，弹性连接件3套设于抓手131，通过该弹性连接件3使得浮动机构1能够在XYZ三向上浮动，通过抓手131提供导向和限位作用，进一步确保了浮动机构1在XYZ三向上合理的范围内浮动，浮动设计可以提高锁止组件12与电池框架锁紧机构41的配合精度，可以减少定位误差；且抓取装置更加灵活，可以减少换电过程中电池包重心与抓取装置重心的偏差，改善由于偏差造成的摇摆，从而可以进一步提高换电过程的安全性。
需要说明的是，本申请实施例提供的一种换电抓取装置适用于从站内抓取到车内安装的换电过程和从车内拆取到站内存放的换电过程；解锁和锁止属于能够在一套组件上实现的两种功能，因此，本申请装置实施例中锁止组件12不局限于实现锁止，在不同工况下，也能实现解锁；故，第一驱动部121不限于采集驱动信号来确定当前锁止状态，第一驱动部121同样能够采集驱动信号来确定当前解锁状态；基于同样的理由，下文方法实施例中涉及确定当前锁止状态的部分，根据实际需要也可替换为确定当前解锁状态；仅将本申请中实现锁止的组件或方法简单替换为实现解锁的组件或方法的，均属于本申请的保护范围。
一种可选的实施方式中，如图1和图2所示，浮动机构1还包括定位组件14；定位组件14设于浮动板11远离固定基板21的一侧，定位组件14用于与电池框架的定位机构42配合连接。具体的，定位组件14为定位销。
一种可选的实施方式中，浮动板11设有通孔；抓手131的一端与固定基板21连接，抓手131的另一端穿过通孔，抓手131与通孔的内壁之间留有间隙。其中，间隙的大小根据实际抓手131和浮板11的尺寸确定。
一种可选的实施方式中，抓取组件13还包括第二驱动部133；第二驱动部133用于驱动抓手131旋转。例如，抓手131在车内进行安装电池包，在放置电池包于正确位置且锁止组件12解锁后，第二驱动部133驱动抓手131旋转90度或者其他预设角度，以释放电池框架。
一种可选的实施方式中，如图1所示，第二驱动部133设于固定基板21上，第二驱动部133与固定基板21固定连接。具体的，第一驱动部121和第二驱动部133为电机。
以下介绍本申请一种用于换电抓取装置的控制方法的具体实施例，图3是本申请实施例提供的一种用于换电抓取装置的控制方法的流程示意图，本说明书提供了如实施例或流程图的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的系统或服务器产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。具体的如图3所示，该方法可以包括：
S301：获取换电抓取装置中抓手的当前承重值；抓手用于抓取电池包外部的电池框架；当前承重值是根据电池包的重量、换电抓取装置中浮动板的重量和换电抓取装置中弹性连接件的弹力确定的。
本申请实施例中，换电抓取装置可以参考上文实施例，如图1所示，在抓手131位置设置压力传感器132，当通过抓手131抓取电池包外部的电池框架4时，通过压力传感器132获取抓手131的当前承重值。
具体的，如图4所示，图4是本申请实施例提供的一种换电过程中当前承重理论值的变化曲线，例如，0-t1时刻是从站内抓取移送至车内安装的换电过程，A点表示在站内成功抓取电池包，此时当前承重理论值F＝G+G1+F1，其中G表示电池包的重量，G1表示浮动板11的重量，F1表示弹性连接件3的弹力；进一步地，如图2所示，若电池框架4的底部设有高压连接器43，高压连接器43用于与车端匹配，B点表示高压连接器43与车端进入匹配的时刻，匹配过程B-C中当前承重理论值F＝G+G1+F1-k2*x2，其中k2为连接器43中浮动组件的弹簧系数，x2为弹簧压缩量；直到C点，连接器43与车端配合到位，此时当前承重理论值F＝G+G1+F1-F2，其中F2为连接器43对插力；进一步地，若车端的电池包固定装置也设有浮动机构，则连接器43与车端配合到位之后，车端浮动机构与电池框架4配合连接；配合过程C-D中，当前承重理论值F＝G+G1+F1-F2-k3*x3，其中k3为车端浮动机构弹簧系数，x3为弹簧压缩量；直到D点，连接完成，当前承重理论值F＝0，此时车端浮动机构承载重量为G+G1+F1-F2。
S303：若当前承重值处于预设承重范围内且当前承重值达到预设值，则获取驱动信号；驱动信号是通过换电抓取装置中锁止组件的第一驱动部得到的；第一驱动部用于通过锁止组件的传动部驱动电池框架的锁紧机构。
本申请实施例中，第一驱动部121通过传动部122驱动锁紧机构41，在换电过程中，对当前承重值进行实时监测，预设承重范围可以参考上文具体实施例提供的各阶段的当前承重理论值进行设置；预设值表示达到某状态或某阶段时的当前承重理论值；若当前承重值处于预设承重范围内且当前承重值达到预设值，则获取驱动信号；否则，若当前承重值超出预设承重范围，则生成报警信息，以语音播报或者其他形式通知相关人员进行检查。
S305：基于驱动信号确定当前锁止状态；当前锁止状态包括正常状态和异常状态。
本申请实施例中，驱动信号可以包括转角和转矩，根据转角和转矩确定当前锁止状态是处于正常状态还是异常状态；在不同的工况下，也可以确定当前解锁状态是处于正常状态还是异常状态。
一种可选的基于驱动信号确定当前锁止状态的实施方式中，包括：
若转角大于第一预设转角且小于等于第二预设转角，同时转矩大于第一预设转矩且小于等于第二预设转矩，则确定当前锁止状态为正常状态；
或者，若满足下面任一种条件，则获取锁止时间；基于锁止时间确定当前锁止状态；条件包括：转角小于等于第一预设转角；转角大于第二预设转角；转矩小于等于第一预设转矩；转矩大于第二预设转矩；
进一步地，一种可选的基于锁止时间确定当前锁止状态的实施方式中红，包括：若锁止时间大于等于预设锁止时间，则确定当前锁止状态为异常状态；或；若锁止时间小于预设锁止时间，则确定当前锁止状态为正常状态。例如，预设锁止时间可以是8秒。
S307：若当前锁止状态为正常状态，则生成换电抓取完成信号。
本申请实施例中，若当前锁止状态为正常状态，生成换电抓取完成信号，根据该换电抓取完成信号可以进一步生成语音信号通知相关人员抓取完成；或者，若当前锁止状态为异常状态，通过语音播报或者其他形式通知相关人员进行检查。
本申请实施例中的装置与方法实施例基于同样地申请构思。
需要说明的是：上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换电抓取装置，其特征在于，包括浮动机构(1)和固定机构(2)；
所述浮动机构(1)包括浮动板(11)、锁止组件(12)和抓取组件(13)；所述锁止组件(12)设于所述浮动板(11)上，所述锁止组件(12)与所述浮动板(11)连接；
所述固定机构(2)包括固定基板(21)；所述浮动板(11)与所述固定基板(21)之间设有弹性连接件(3)；
所述锁止组件(12)包括第一驱动部(121)和传动部(122)，所述传动部(122)与电池包外部的电池框架连接，所述第一驱动部(121)用于通过所述传动部(122)驱动所述电池框架的锁紧机构，并采集驱动信号用于确定当前锁止状态；
所述抓取组件(13)包括抓手(131)和压力传感器(132)，所述抓手(131)用于抓取所述电池框架；所述弹性连接件(3)套设于所述抓手(131)；所述压力传感器(132)用于采集所述抓手(131)的当前承重值；所述当前承重值是根据所述电池包的重量、所述浮动板(11)的重量和所述弹性连接件(3)的弹力确定的。
2.根据权利要求1所述的换电抓取装置，其特征在于，所述浮动机构(1)还包括定位组件(14)；
所述定位组件(14)设于所述浮动板(11)远离所述固定基板(21)的一侧，所述定位组件(14)用于与所述电池框架的定位机构配合连接。
3.根据权利要求1所述的换电抓取装置，其特征在于，所述浮动板(11)设有通孔；
所述抓手(131)的一端与所述固定基板(21)连接，所述抓手(131)的另一端穿过所述通孔，所述抓手(131)与所述通孔的内壁之间留有间隙。
4.根据权利要求1所述的换电抓取装置，其特征在于，所述抓取组件(13)还包括第二驱动部(133)；所述第二驱动部(133)用于驱动所述抓手(131)旋转。
5.根据权利要求4所述的换电抓取装置，其特征在于，所述第二驱动部(133)设于所述固定基板(21)上，所述第二驱动部(133)与所述固定基板(21)固定连接。
6.一种用于换电抓取装置的控制方法，其特征在于，包括：
获取换电抓取装置中抓手的当前承重值；所述抓手用于抓取电池包外部的电池框架；所述当前承重值是根据所述电池包的重量、所述换电抓取装置中浮动板的重量和所述换电抓取装置中弹性连接件的弹力确定的；
若所述当前承重值处于预设承重范围内且所述当前承重值达到预设值，则获取驱动信号；所述驱动信号是通过所述换电抓取装置中锁止组件的第一驱动部得到的；所述第一驱动部用于通过所述锁止组件的传动部驱动所述电池框架的锁紧机构；
基于所述驱动信号确定当前锁止状态；所述当前锁止状态包括正常状态和异常状态；
若所述当前锁止状态为所述正常状态，则生成换电抓取完成信号。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述驱动信号包括转角和转矩；
所述基于所述驱动信号确定当前锁止状态，包括：
若所述转角大于第一预设转角且小于等于第二预设转角，同时所述转矩大于第一预设转矩且小于等于第二预设转矩，则确定所述当前锁止状态为所述正常状态。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述驱动信号确定当前锁止状态，还包括：
若满足下面任一种条件，获取锁止时间；所述条件包括：所述转角小于等于所述第一预设转角；所述转角大于所述第二预设转角；所述转矩小于等于所述第一预设转矩；所述转矩大于所述第二预设转矩；
基于所述锁止时间确定所述当前锁止状态。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述锁止时间确定所述当前锁止状态，包括：
若所述锁止时间大于等于预设锁止时间，则确定所述当前锁止状态为异常状态；
或；若所述锁止时间小于所述预设锁止时间，则确定所述当前锁止状态为正常状态。
10.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述获取换电抓取装置中抓手的当前承重值之后，还包括：
若所述当前承重值超出所述预设承重范围，则生成报警信息。
CN202011312532.0A 2020-11-20 2020-11-20 一种换电抓取装置和用于换电抓取装置的控制方法 Active CN112549054B (zh)

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