CN113665337A - 电池锁止解锁系统、电动汽车换电控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池锁止解锁系统、电动汽车换电控制系统及其控制方法，电池锁止解锁系统包括换电设备、数据交换单元和锁止位置检测单元，数据交换单元分别与换电设备和锁止位置检测单元进行通信；锁止位置检测单元包括第一视觉传感器，第一视觉传感器通过采集锁槽的开口和锁轴的图像来检测锁槽的开口和锁轴之间的偏差度，并生成第一偏差度信号发送给数据交换单元，数据交换单元根据第一偏差度信号生成第一行走指令并发送给换电设备，换电设备根据第一行走指令行走，直至锁轴正对锁槽的开口。第一视觉传感器用于测量锁轴与锁槽的开口之间沿水平方向的相对位置；当锁轴正对锁槽的开口下方时，换电设备停止水平移动，并将电池向上托起。

Description

电池锁止解锁系统、电动汽车换电控制系统及其控制方法
本申请是优先权日为2017年04月01日、申请日为2017年11月30日、申请号为201711244224.7、发明创造名称为“电池锁止解锁系统、电动汽车换电控制系统及其控制方法”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种电池锁止解锁系统及锁止、解锁控制方法。
本发明还涉及一种电动汽车换电控制系统及其控制方法。
背景技术
现有的电动汽车的电池安装方式一般分为固定式和可换式，其中固定式的电池一般固定在汽车上，充电时直接以汽车作为充电对象。而可换式的电池，一般采用活动安装的方式，电池可以随时取下，更换新的电池。
在更换新的电池的过程中，涉及到电池的锁止和解锁。现有的电池锁止、解锁方法，不能精确控制换电设备、电池的行程，导致电池更换时出现误差，影响电池更换的速度和成功率。
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电池锁止、解锁过程中，锁轴不能精确地进入锁槽中的缺陷，而提供一种电池锁止解锁系统、电动汽车换电控制系统及其控制方法。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：
本发明提供一种电池锁止解锁系统，用于电池与固定座之间的连接，所述电池上设有多个锁轴，所述固定座内设有多个锁座，所述锁座设有供所述锁轴卡入的锁槽，所述电池锁止解锁系统包括：
换电设备，所述换电设备用于移动所述电池；
数据交换单元，所述数据交换单元分别与所述换电设备和锁止位置检测单元进行通信；
锁止位置检测单元，所述锁止位置检测单元包括第一视觉传感器，所述第一视觉传感器通过采集所述锁槽的开口和所述锁轴的图像来检测所述锁槽的开口和所述锁轴之间的偏差度，并生成第一偏差度信号发送给所述数据交换单元，所述数据交换单元根据所述第一偏差度信号生成第一行走指令并发送给所述换电设备，所述换电设备根据所述第一行走指令行走，直至所述锁轴正对所述锁槽的开口。
较佳地，所述锁槽中具有锁舌，所述电池锁止解锁系统还包括：
锁舌控制单元，所述锁舌控制单元用于控制所述锁舌落入所述锁槽中或缩回至所述锁槽外部；
锁轴检测单元，所述锁轴检测单元位于所述锁槽内，所述锁轴检测单元用于检测所述锁轴在所述锁槽中的位置并生成位置信号；
所述锁轴检测单元发送所述位置信号给所述数据交换单元；所述数据交换单元将所述位置信号发送给所述换电设备，所述换电设备根据所述位置信号调整所述电池的位置；所述换电设备还根据所述位置信号生成锁止停止指令或解锁指令并发送给所述锁舌控制单元，所述锁舌控制单元在接收到所述锁止停止指令时控制所述锁舌落入所述锁槽中，或在接收到所述解锁指令时控制所述锁舌缩回所述锁槽外部。
较佳地，所述锁槽包括相连通的进入段和锁紧段，所述锁轴检测单元包括上到位传感器，所述上到位传感器位于所述进入段内；
所述上到位传感器用于检测所述锁轴是否到达所述进入段、锁紧段的交界处，如果是，则发送第一位置信号给所述数据交换单元，所述数据交换单元将所述第一位置信号发送给所述换电设备，所述换电设备根据所述第一位置信号使所述电池移动至所述进入段或所述锁紧段。
较佳地，所述锁槽包括相连通的进入段和锁紧段，所述锁轴检测单元包括前到位传感器，所述前到位传感器位于所述锁紧段内；
所述前到位传感器用于检测所述锁轴是否到达锁定位置，如果是，则发送第二位置信号通过所述数据交换单元发送至所述换电设备，所述换电设备根据所述第二位置信号停止水平移动所述电池并生成所述锁止停止指令，所述换电设备将所述锁止停止指令发送给所述锁舌控制单元，所述锁舌控制单元在接收到所述锁止停止指令时控制所述锁舌落入所述锁槽中。
较佳地，所述锁轴检测单元还包括落锁传感器；所述落锁传感器用于检测所述锁轴是否被所述锁舌锁定；如果是，则所述落锁传感器生成落锁信号发送至所述数据交换单元；如果否，则发送警告信号给所述数据交换单元，所述数据交换单元根据所述警告信号发出警报。
较佳地，所述锁止位置检测单元包括第一测距仪，在所述电池向所述固定座移动的过程中，所述第一测距仪测量所述电池与地面之间的距离并与预设值相比较，并生成第一距离信号发送给所述数据交换单元，所述数据交换单元根据所述第一距离信号生成第一移动指令并发送给所述换电设备，所述换电设备根据所述第一移动指令移动所述电池，直至所述电池位于所述固定座中。
较佳地，所述电池锁止解锁系统还包括解锁位置检测单元，所述解锁位置检测单元位于所述换电设备上；所述解锁位置检测单元用于检测所述换电设备与所述电池的相对位置并生成解锁位置信号发送给所述数据交换单元，所述数据交换单元根据所述解锁位置信号生成解锁调整指令并发送给所述换电设备，所述换电设备根据所述解锁调整指令调整所述换电设备的位置，直至所述换电设备将所述电池托起。
较佳地，所述解锁位置检测单元包括第二视觉传感器，所述第二视觉传感器通过采集所述电池和所述换电设备的图像来检测所述电池和所述换电设备之间的偏差度，并生成第二偏差度信号发送给所述数据交换单元，所述数据交换单元根据所述第二偏差度信号生成第二行走指令并发送给所述换电设备，所述换电设备根据所述第二行走指令行走，直至所述换电设备正对所述电池。
较佳地，所述解锁位置检测单元包括第二测距仪，所述第二测距仪测量所述换电设备与地面之间的距离并与预设值相比较，并生成第二距离信号发送给所述数据交换单元，所述数据交换单元根据所述第二距离信号生成第二移动指令并发送给所述换电设备，所述换电设备根据所述第二移动指令移动，直至所述换电设备将所述电池托起。
较佳地，所述锁舌控制单元包括锁连杆和带动所述锁连杆动作的联动机构；多个所述锁座中的锁舌通过所述锁连杆相连接。
较佳地，所述联动机构与所述数据交换单元通信连接，所述数据交换单元将锁止停止指令发送至所述联动机构，所述联动机构在接收到所述锁止停止指令时通过所述锁连杆带动多个所述锁舌动作，所述锁舌落入所述锁槽中。
较佳地，所述锁舌控制单元包括解锁顶杆，所述数据交换单元将所述解锁指令发送至所述锁舌控制单元，所述锁舌控制单元在接收到所述解锁指令时，所述解锁顶杆将所述锁连杆顶起，所述锁连杆带动所述锁舌离开所述锁槽。
较佳地，所述电池锁止解锁系统还包括电切换单元，所述电切换单元用于控制所述电池是否向外部设备供电，所述换电设备发送解锁指令之前，发送断电信号给所述电切换单元，所述电切换单元控制所述电池停止向所述外部设备供电。
本发明还提供一种电动汽车换电控制系统，所述电动汽车换电控制系统包括上述电池锁止解锁系统。
本发明还提供一种电池锁止控制方法，将电池锁在固定座内，所述电池上设有多个锁轴，所述固定座内设有多个锁座，所述锁座设有供所述锁轴卡入的锁槽，所述锁槽中具有锁舌，所述电池锁止控制方法包括以下步骤：
检测所述锁轴与所述锁槽的开口的相对位置，调整所述电池的位置，使所述锁轴正对所述锁槽的开口；
将所述电池向所述固定座移动，以使得所述锁轴进入所述锁槽。
较佳地，所述电池锁止控制方法还包括以下步骤：
在所述锁轴进入锁槽后，检测所述锁轴的位置，移动所述电池直至所述锁轴到达锁定位置；
所述锁舌落下，将所述锁轴卡在所述锁槽中。
较佳地，所述锁槽包括相连通的进入段和锁紧段，
在所述锁轴进入所述锁槽后，检测所述锁轴的位置，移动所述电池直至所述锁轴到达锁定位置，包括：
检测到所述锁轴到达所述进入段、锁紧段的交界处，改变所述电池的移动方向，控制所述锁轴进入所述锁紧段；
检测到所述锁轴到达锁定位置，暂停所述电池移动。
较佳地，控制所述锁舌落下，将所述锁轴卡在所述锁槽中，之后，
检测所述锁舌的位置并判断所述锁舌是否卡住所述锁轴；如果否，则发出警报。
较佳地，将所述电池向所述固定座移动，以使得所述锁轴进入所述锁槽，包括：
检测所述电池与地面之间的距离，调整所述电池的位置，直至所述锁轴进入所述锁槽中。
较佳地，多个所述锁座中的锁舌通过锁连杆相连接，所述锁连杆与联动机构相连接；
控制所述锁舌落下，将所述锁轴卡在所述锁槽中，包括，
控制所述联动机构动作，所述联动机构通过所述锁连杆带动多个所述锁舌一起落下。
本发明还提供一种电池解锁控制方法，将电池从固定座内解锁，所述电池上设有多个锁轴，所述固定座内设有多个锁座，所述锁座设有供所述锁轴卡入的锁槽，所述锁轴通过锁舌卡在所述锁槽中，所述电池解锁控制方法包括以下步骤：
检测所述电池与换电设备的相对位置，使所述换电设备正对所述电池；
将位于所述锁槽中的锁舌移出至所述锁槽外，控制换电设备托住所述电池。
较佳地，将位于所述锁槽中的锁舌移出至所述锁槽外，控制换电设备托住所述电池，之后，
移动所述电池，以使得所述锁轴向所述锁槽的开口移动；
所述锁轴从所述锁槽的开口移出至所述锁槽外。
较佳地，所述锁槽包括相连通的进入段和锁紧段，所述锁紧段水平设置，所述进入段垂直于所述锁紧段设置；
所述锁轴从所述锁槽的开口移出至所述锁槽外，包括：
检测到所述锁轴水平移动至所述锁紧段与所述进入段的交界处，改变所述电池的移动方向，控制所述锁轴进入所述进入段；
所述锁轴向下移动，直至移动至所述锁槽外。
较佳地，多个所述锁座中的锁舌通过锁连杆相连接，所述锁连杆与联动机构相连接，所述换电设备上设有解锁顶杆，
将位于所述锁槽中的锁舌移出至所述锁槽外，控制所述换电设备托住所述电池，包括：
控制所述换电设备托住所述电池的同时，控制所述解锁顶杆将所述锁连杆向上顶开带动所述锁舌移出至所述锁槽外。
较佳地，将位于所述锁槽中的锁舌移出至所述锁槽外，控制所述换电设备托住所述电池，包括：
检测所述换电设备与所述电池之间的距离，直至所述换电设备托住所述电池。
较佳地，将位于所述锁槽中的锁舌移出至所述锁槽外，控制所述换电设备托住所述电池，之前，
切断所述固定座与位于所述固定座内的电池之间的通电。
本发明还提供一种电动汽车换电控制方法，所述电动汽车换电控制方法包括上述电池锁止控制方法，或上述电池解锁控制方法。
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：
上述电池锁止解锁系统、电动汽车换电控制系统及其控制方法，第一视觉传感器用于测量锁轴与锁槽的开口之间沿水平方向的相对位置；当锁轴正对锁槽的开口下方时，换电设备停止水平移动，并将电池向上托起。
附图说明
图1为本发明电池锁止解锁系统所涉及的电池、固定座的结构示意图。
图2为本发明电池锁止解锁系统的锁舌控制单元与所涉及的锁座的结构示意图。
图3为本发明电池锁止解锁系统所涉及的锁轴的结构示意图。
图4为本发明电池锁止解锁系统的结构示意图。
图5为本发明电池锁止解锁系统的锁轴检测单元与锁座的结构示意图。
图6为本发明电池锁止解锁系统的锁舌控制单元的解锁顶杆的结构示意图。
图7为本发明电池锁止控制方法的流程图。
图8为图7所示的电池锁止控制方法的步骤S20的流程图。
图9为本发明电池解锁控制方法的流程图。
附图标记说明
电池1
锁轴11
固定座2
锁座21
锁槽22
进入段221
锁紧段222
锁舌23
电池锁止解锁系统3
换电设备31
锁轴检测单元32
上到位传感器321
前到位传感器322
落锁传感器323
锁舌控制单元33
锁连杆331
解锁凹槽332
解锁顶杆333
数据交换单元34
锁止位置检测单元35
解锁位置检测单元36
电切换单元37
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。
本发明的电池锁止解锁系统3，用于电池1与固定座2之间的连接，如图1所示，电池1可以安装于固定座2中。其中，如图2所示，电池1上设有多个锁轴11。如图3所示，固定座2内设有多个锁座21，锁座21设有供锁轴11卡入的锁槽22，锁槽22中具有锁舌23。
本发明的电池锁止解锁系统3如图4所示，包括换电设备31、锁轴检测单元32、锁舌控制单元33和数据交换单元34，换电设备31用于移动电池1，锁轴检测单元32位于锁槽22内，锁轴检测单元32用于检测锁轴11在锁槽22中的位置并生成位置信号，锁舌控制单元33用于控制锁舌23落入锁槽22中或缩回至锁槽22外部，数据交换单元34分别与换电设备31和锁轴检测单元32进行通信。
在使用时，锁轴检测单元32发送位置信号给数据交换单元34；数据交换单元34将位置信号发送给换电设备31，换电设备31根据位置信号调整电池1的位置。需要对电池1进行锁止时，换电设备31根据位置信号生成锁止停止指令并发送给锁舌控制单元33，锁舌控制单元33在接收到锁止停止指令时控制锁舌23落入锁槽22中，通过锁舌23将锁轴11卡在锁槽22中。需要对电池1进行解锁时，换电设备31根据位置信号生成解锁指令并发送给锁舌控制单元33，锁舌控制单元33在接收到解锁指令时控制锁舌23缩回锁槽22外部，使锁轴11可从锁槽22中移出。
如图5所示，锁槽22包括相连通的进入段221和锁紧段222，锁轴检测单元32包括上到位传感器321和前到位传感器322，上到位传感器321位于进入段221内，前到位传感器322位于锁紧段222内。
上到位传感器321用于检测锁轴11是否到达进入段221、锁紧段222的交界处，如果是，则发送第一位置信号给数据交换单元34，数据交换单元34将第一位置信号发送给换电设备31，换电设备31根据第一位置信号使锁轴11移动至进入段221或锁紧段222。
通过上到位传感器321，可以随时监控锁轴11是否到达进入段221、锁紧段222的交界处。当锁轴11到达进入段221、锁紧段222的交界处时，换电设备31能及时控制电池1改变方向，使锁轴11移动至进入段221或锁紧段222。
前到位传感器322用于检测锁轴11是否到达锁定位置，如果是，则发送第二位置信号通过数据交换单元34发送至换电设备31，换电设备31根据第二位置信号停止水平移动电池1并生成锁止停止指令，换电设备31将锁止停止指令发送给锁舌控制单元33，锁舌控制单元33在接收到锁止停止指令时控制锁舌23落入锁槽22中。
通过前到位传感器322，可以随时监控锁轴11是否到达锁定位置。当锁轴11到达锁定位置时，换电设备31能及时控制电池1暂停，且锁舌控制单元33控制锁舌23落入锁槽22中，将锁轴11卡在锁槽22中。
如图5所示，锁轴检测单元32还包括落锁传感器323，落锁传感器323用于检测锁轴11是否被锁舌23锁定；如果是，则落锁传感器323生成落锁信号发送至数据交换单元34；如果否，则发送警告信号给数据交换单元34，数据交换单元34根据警告信号发出警报。
落锁传感器323用于检测锁舌23是否到达将锁轴11卡住的位置，若锁舌23已经将锁轴11卡住，则数据交换单元34发送信号给换电设备31，换电设备31放开电池1并退回。若锁舌23未将锁轴11卡住，则数据交换单元34发出警报，等待操作人员排除障碍。
如图4所示，电池锁止解锁系统3还包括锁止位置检测单元35，锁止位置检测单元35位于换电设备31上；锁止位置检测单元35用于检测电池1与固定座2的相对位置并生成锁止位置信号发送给数据交换单元34，数据交换单元34根据锁止位置信号生成锁止调整指令并发送给换电设备31，换电设备31根据锁止调整指令调整换电设备31的位置，直至电池1位于固定座2中。
其中，锁止位置检测单元35包括第一视觉传感器，第一视觉传感器通过采集锁槽22的开口和锁轴11的图像来检测锁槽22的开口和锁轴11之间的偏差度，并生成第一偏差度信号发送给数据交换单元34，数据交换单元34根据第一偏差度信号生成第一行走指令并发送给换电设备31，换电设备31根据第一行走指令行走，直至锁轴11正对锁槽22的开口。
第一视觉传感器用于测量锁轴11与锁槽22的开口之间沿水平方向的相对位置。当锁轴11正对锁槽22的开口下方时，换电设备31停止水平移动，并将电池1向上托起。
其中，锁止位置检测单元35包括第一测距仪，在电池1向固定座2移动的过程中，第一测距仪测量电池1与地面之间的距离并与预设值相比较，并生成第一距离信号发送给数据交换单元34，数据交换单元34根据第一距离信号生成第一移动指令并发送给换电设备31，换电设备31根据第一移动指令移动电池1，直至电池1位于固定座2中。
第一测距仪测量电池1与地面之间的距离并与预设值相比较。当电池1与地面之间的距离达到预设值时，表明电池1位于固定座2内，锁轴11已位于锁槽22中。
如图4所示，电池锁止解锁系统3还包括解锁位置检测单元36，解锁位置检测单元36位于换电设备31上；解锁位置检测单元36用于检测换电设备31与电池1的相对位置并生成解锁位置信号发送给数据交换单元34，数据交换单元34根据解锁位置信号生成解锁调整指令并发送给换电设备31，换电设备31根据解锁调整指令调整换电设备31的位置，直至换电设备31将电池1托起。
其中，解锁位置检测单元36包括第二视觉传感器，第二视觉传感器通过采集电池1和换电设备31的图像来检测电池1和换电设备31之间的偏差度，并生成第二偏差度信号发送给数据交换单元34，数据交换单元34根据第二偏差度信号生成第二行走指令并发送给换电设备31，换电设备31根据第二行走指令行走，直至换电设备31正对电池1。
第二视觉传感器用于测量换电设备31与电池1之间沿水平方向的相对位置。当换电设备31正对电池1时，换电设备31停止水平移动，并将向上移动将电池1托起。
其中，解锁位置检测单元36包括第二测距仪，第二测距仪测量换电设备31与地面之间的距离并与预设值相比较，并生成第二距离信号发送给数据交换单元34，数据交换单元34根据第二距离信号生成第二移动指令并发送给换电设备31，换电设备31根据第二移动指令移动，直至换电设备31将电池1托起。
第二测距仪测量换电设备31与地面之间的距离并与预设值相比较。当换电设备31与地面之间的距离达到预设值时，表明换电设备31已将电池1托起。
上述第一视觉传感器、第二视觉传感器，可设计为一个视觉传感器，该视觉传感器同时实现第一视觉传感器、第二视觉传感器的功能。
上述第一测距仪、第二测距仪，可设计为一个测距仪，该测距仪同时实现第一测距仪、第二测距仪的功能。
如图2所示，锁舌控制单元33包括锁连杆331和带动锁连杆331动作的联动机构；多个锁座21中的锁舌23通过锁连杆331相连接。
在电池1的锁止的过程中，联动机构与数据交换单元34通信连接，数据交换单元34将锁止停止指令发送至联动机构，联动机构在接收到锁止停止指令时通过锁连杆331带动多个锁舌23动作，锁舌23落入锁槽22中。
如图2和图6所示，锁舌控制单元33包括解锁顶杆333，解锁顶杆333可将锁连杆331顶起。为了便于解锁顶杆333将锁连杆331顶起，锁连杆331上设有与解锁顶杆333的顶部相配合的解锁凹槽332。解锁顶杆333将锁连杆331顶起时，解锁顶杆333的顶部位于解锁凹槽332内。
在电池1的解锁的过程中，数据交换单元34将解锁指令发送至锁舌控制单元33，锁舌控制单元33在接收到解锁指令时，解锁顶杆333将锁连杆331顶起，锁连杆331带动锁舌23离开锁槽22。
如图4所示，电池锁止解锁系统3还包括电切换单元37，电切换单元37用于控制电池1是否向外部设备供电，换电设备31发送解锁指令之前，发送断电信号给电切换单元37，电切换单元37控制电池1停止向外部设备供电。
通过上述电池锁止解锁系统3，可实现将电池1放入固定座2内并锁止，或将电池1解锁并从固定座2中取出。
将上述电池锁止解锁系统3，应用于电动汽车换电控制系统，可实现电动汽车的电池在锁止、解锁过程中的精确控制，实现了电池更换时的全自动控制，提高了电池的更换速度和成功率。
如图7所示，本发明还提供一种电池锁止控制方法，包括以下步骤：
S10、将电池1向固定座2移动，以使得锁轴11进入锁槽22；
S20、在锁轴11进入锁槽22后，检测锁轴11的位置，移动电池1直至锁轴11到达锁定位置；
S30、控制锁舌23落下，将锁轴11卡在锁槽22中。
通过上述电池锁止控制方法，可实现将电池1精确地移入固定座2中，并通过锁舌23将锁轴11卡在锁槽22中。
其中，如图8所示，步骤S20在锁轴11进入锁槽22后，检测锁轴11的位置，移动电池1直至锁轴11到达锁定位置，包括：步骤S20-1、检测到锁轴11到达进入段221、锁紧段222的交界处，改变电池1的移动方向，控制锁轴11进入锁紧段222；步骤S20-2、检测到锁轴11到达锁定位置，暂停电池1移动。进一步地，锁轴11是否到达进入段221、锁紧段222的交界处由上到位传感器321检测；检测锁轴11是否到达锁定位置，由前到位传感器322检测。
在步骤S30控制锁舌23落下，将锁轴11卡在锁槽22中，之后，还具有步骤S40、检测锁舌23的位置并判断锁舌23是否卡住锁轴11；如果否，则发出警报。
在步骤S10、将电池1向固定座2移动，以使得锁轴11进入锁槽22之前，还具有步骤S00、检测锁轴11与锁槽22的开口的相对位置，调整电池1的位置，使锁轴11正对锁槽22的开口。
步骤S10将电池1向固定座2移动，以使得锁轴11进入锁槽22，具体而言为：检测电池1与地面之间的距离，调整电池1的位置，直至锁轴11进入锁槽22中。
步骤S30控制锁舌23落下，将锁轴11卡在锁槽22中，具体而言为：控制联动机构动作，联动机构通过锁连杆331带动多个锁舌23一起落下。
上述电池锁止控制方法的一种具体的实施例为：
步骤S00、检测锁轴11与锁槽22的开口的相对位置，调整电池1的位置，使锁轴11正对锁槽22的开口。其中，检测锁轴11与锁槽22的开口的相对位置通过锁止位置检测单元35中的第一视觉传感器来检测，第一视觉传感器用于测量锁轴11与锁槽22的开口之间沿水平方向的相对位置。第一视觉传感器通过采集锁槽22的开口和锁轴11的图像来检测锁槽22的开口和锁轴11之间的偏差度，并生成第一偏差度信号发送给数据交换单元34，数据交换单元34根据第一偏差度信号生成第一行走指令并发送给换电设备31，换电设备31根据第一行走指令行走，直至锁轴11正对锁槽22的开口。
步骤S10、将电池1向固定座2移动，以使得锁轴11进入锁槽22。其中，检测电池1与地面之间的距离通过锁止位置检测单元35中的第一测距仪来检测，第一测距仪测量电池1与地面之间的距离并与预设值相比较。在电池1向固定座2移动的过程中，第一测距仪测量电池1与地面之间的距离并与预设值相比较，并生成第一距离信号发送给数据交换单元34，数据交换单元34根据第一距离信号生成第一移动指令并发送给换电设备31，换电设备31根据第一移动指令移动电池1。当电池1与地面之间的距离达到预设值时，表明电池1位于固定座2内，锁轴11已位于锁槽22中。
步骤S20、在锁轴11进入锁槽22后，检测锁轴11的位置，移动电池1直至锁轴11到达锁定位置。
其中，步骤S20包括：
步骤S20-1、检测到锁轴11到达进入段221、锁紧段222的交界处，改变电池1的移动方向，控制锁轴11进入锁紧段222。具体而言，通过上到位传感器321检测锁轴11是否到达进入段221、锁紧段222的交界处，如果是，则发送第一位置信号给数据交换单元34，数据交换单元34将第一位置信号发送给换电设备31，换电设备31根据第一位置信号使锁轴11移动至锁紧段222。
步骤S20-2、检测到锁轴11到达锁定位置，暂停电池1移动。通过前到位传感器322检测锁轴11是否到达锁定位置，如果是，则发送第二位置信号通过数据交换单元34发送至换电设备31，换电设备31根据第二位置信号生成锁止停止指令并发送给锁舌控制单元33，锁舌控制单元33控制锁舌23落入锁槽22中。
步骤S30、控制锁舌23落下，将锁轴11卡在锁槽22中。具体而言，数据交换单元34将锁止停止指令发送至联动机构，联动机构在接收到锁止停止指令时通过锁连杆331带动多个锁舌23动作，锁舌23落入锁槽22中。
步骤S40、检测锁舌23的位置并判断锁舌23是否卡住锁轴11；如果否，则发出警报。具体而言，落锁传感器323检测锁舌23是否到达将锁轴11卡住的位置，若锁舌23已经将锁轴11卡住，则数据交换单元34发送信号给换电设备31，换电设备31退回。若锁舌23未将锁轴11卡住，则数据交换单元34发出警报，等待操作人员排除障碍。
通过上述电池锁止控制方法，实现了电池1在锁止过程中的位置的实时测量，保证了电池1在锁止过程中的自动化控制。
将上述电池锁止控制方法，应用于电动汽车换电控制中时，可实现电动汽车的电池在锁止过程中的精确控制，实现了电池更换时的全自动控制，提高了电池的更换速度和成功率。
如图9所示，本发明提供一种电池解锁控制方法，包括以下步骤：
步骤S100、将位于锁槽22中的锁舌23移出至锁槽22外，控制换电设备31托住电池1；
步骤S200、移动电池1，以使得锁轴11向锁槽22的开口移动；
步骤S300、检测锁轴11的位置，直至锁轴11从锁槽22的开口移出至锁槽22外。
通过上述电池解锁控制方法，可将电池1解锁，并移出至固定座2外。
上述步骤S300检测锁轴11的位置，直至锁轴11从锁槽22的开口移出至锁槽22外，具体包括：检测到锁轴11达到锁紧段222与进入段221的交界处，改变电池1的移动方向，控制锁轴11进入进入段221。
上述步骤S100将位于锁槽22中的锁舌23移出至锁槽22外，控制换电设备31托住电池1，具体包括：检测换电设备31与电池1之间的距离，直至换电设备31托住电池1。
上述步骤S100将位于锁槽22中的锁舌23移出至锁槽22外，控制换电设备31托住电池1，具体包括：控制换电设备31托住电池1的同时，控制解锁顶杆333将锁连杆331向上顶开带动锁舌23移出至锁槽22外。
上述步骤S100将位于锁槽22中的锁舌23移出至锁槽22外，控制换电设备31托住电池1，之前，还设有步骤S000-1检测电池1与换电设备31的相对位置，使换电设备31正对电池1。
上述步骤S100将位于锁槽22中的锁舌23移出至锁槽22外，控制换电设备31托住电池1，之前，还设有步骤S000-2切断固定座2与位于固定座2内的电池1之间的通电。
上述电池解锁控制方法的一种具体的实施例为：
步骤S000-1、检测电池1与换电设备31的相对位置，使换电设备31正对电池1。其中，检测换电设备31是否正对电池1，通过解锁位置检测单元36中的第二视觉传感器实现。第二视觉传感器通过采集电池1和换电设备31的图像来检测电池1和换电设备31之间的偏差度，并生成第二偏差度信号发送给数据交换单元34，数据交换单元34根据第二偏差度信号生成第二行走指令并发送给换电设备31，换电设备31根据第二行走指令行走，直至换电设备31正对电池1。
步骤S000-2、切断固定座2与位于固定座2内的电池1之间的通电。其中，切断固定座2与位于固定座2内的电池1之间的通电通过电切换单元37实现。电切换单元37用于控制电池1是否向外部设备供电，换电设备31发送解锁指令之前，发送断电信号给电切换单元37，电切换单元37控制电池1停止向外部设备供电。
步骤S100、将位于锁槽22中的锁舌23移出至锁槽22外，控制换电设备31托住电池1。
其中，检测换电设备31与电池1之间的距离，直至换电设备31托住电池1。检测换电设备31与电池1之间的距离，通过解锁位置检测单元36中的第二测距仪实现。第二测距仪测量换电设备31与地面之间的距离并与预设值相比较，并生成第二距离信号发送给数据交换单元34，数据交换单元34根据第二距离信号生成第二移动指令并发送给换电设备31，换电设备31根据第二移动指令移动，直至换电设备31将电池1托起。
其中，控制换电设备31托住电池1的同时，控制解锁顶杆333将锁连杆331向上顶开带动锁舌23移出至锁槽22外。数据交换单元34将解锁指令发送至锁舌控制单元33，锁舌控制单元33在接收到解锁指令时，解锁顶杆333将锁连杆331顶起，锁连杆331带动锁舌23离开锁槽22。
步骤S200、移动电池1，以使得锁轴11向锁槽22的开口移动。电池1的移动，通过换电设备31的移动来实现。
步骤S300、检测锁轴11的位置，直至锁轴11从锁槽22的开口移出至锁槽22外。其中，检测到锁轴11达到锁紧段222与进入段221的交界处，改变电池1的移动方向，控制锁轴11进入进入段221。上到位传感器321用于检测锁轴11是否到达进入段221、锁紧段222的交界处，如果是，则发送第一位置信号给数据交换单元34，数据交换单元34将第一位置信号发送给换电设备31，换电设备31根据第一位置信号使锁轴11移动至进入段221。换电设备31再令电池1下降，直至锁轴11从锁槽22的开口移出至锁槽22外。
上述电池锁止解锁系统及锁止、解锁控制方法，通过设置各种位置检测部件，实现了电池在装入固定座的过程中的精确定位和锁止，在移出固定座的过程中的精确定位和解锁。
将上述电池解锁控制方法，应用于电动汽车换电控制中时，可实现电动汽车的电池在解锁过程中的精确控制，实现了电池更换时的全自动控制，提高了电池的更换速度和成功率。
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 (27)

1.一种电池锁止解锁系统，用于电池与固定座之间的连接，所述电池上设有多个锁轴，所述固定座内设有多个锁座，所述锁座设有供所述锁轴卡入的锁槽，其特征在于，所述电池锁止解锁系统包括：
换电设备，所述换电设备用于移动所述电池；
数据交换单元，所述数据交换单元分别与所述换电设备和锁止位置检测单元进行通信；
锁止位置检测单元，所述锁止位置检测单元包括第一视觉传感器，所述第一视觉传感器通过采集所述锁槽的开口和所述锁轴的图像来检测所述锁槽的开口和所述锁轴之间的偏差度，并生成第一偏差度信号发送给所述数据交换单元，所述数据交换单元根据所述第一偏差度信号生成第一行走指令并发送给所述换电设备，所述换电设备根据所述第一行走指令行走，直至所述锁轴正对所述锁槽的开口。
2.如权利要求1所述的电池锁止解锁系统，其特征在于，所述锁槽中具有锁舌，所述电池锁止解锁系统还包括：
锁舌控制单元，所述锁舌控制单元用于控制所述锁舌落入所述锁槽中或缩回至所述锁槽外部；
锁轴检测单元，所述锁轴检测单元位于所述锁槽内，所述锁轴检测单元用于检测所述锁轴在所述锁槽中的位置并生成位置信号；
所述锁轴检测单元发送所述位置信号给所述数据交换单元；所述数据交换单元将所述位置信号发送给所述换电设备，所述换电设备根据所述位置信号调整所述电池的位置；所述换电设备还根据所述位置信号生成锁止停止指令或解锁指令并发送给所述锁舌控制单元，所述锁舌控制单元在接收到所述锁止停止指令时控制所述锁舌落入所述锁槽中，或在接收到所述解锁指令时控制所述锁舌缩回所述锁槽外部。
3.如权利要求2所述的电池锁止解锁系统，其特征在于，所述锁槽包括相连通的进入段和锁紧段，所述锁轴检测单元包括上到位传感器，所述上到位传感器位于所述进入段内；
所述上到位传感器用于检测所述锁轴是否到达所述进入段、锁紧段的交界处，如果是，则发送第一位置信号给所述数据交换单元，所述数据交换单元将所述第一位置信号发送给所述换电设备，所述换电设备根据所述第一位置信号使所述电池移动至所述进入段或所述锁紧段。
4.如权利要求2所述的电池锁止解锁系统，其特征在于，所述锁槽包括相连通的进入段和锁紧段，所述锁轴检测单元包括前到位传感器，所述前到位传感器位于所述锁紧段内；
所述前到位传感器用于检测所述锁轴是否到达锁定位置，如果是，则发送第二位置信号通过所述数据交换单元发送至所述换电设备，所述换电设备根据所述第二位置信号停止水平移动所述电池并生成所述锁止停止指令，所述换电设备将所述锁止停止指令发送给所述锁舌控制单元，所述锁舌控制单元在接收到所述锁止停止指令时控制所述锁舌落入所述锁槽中。
5.如权利要求2至4任一项所述的电池锁止解锁系统，其特征在于，所述锁轴检测单元还包括落锁传感器；所述落锁传感器用于检测所述锁轴是否被所述锁舌锁定；如果是，则所述落锁传感器生成落锁信号发送至所述数据交换单元；如果否，则发送警告信号给所述数据交换单元，所述数据交换单元根据所述警告信号发出警报。
6.如权利要求1所述的电池锁止解锁系统，其特征在于，所述锁止位置检测单元包括第一测距仪，在所述电池向所述固定座移动的过程中，所述第一测距仪测量所述电池与地面之间的距离并与预设值相比较，并生成第一距离信号发送给所述数据交换单元，所述数据交换单元根据所述第一距离信号生成第一移动指令并发送给所述换电设备，所述换电设备根据所述第一移动指令移动所述电池，直至所述电池位于所述固定座中。
7.如权利要求1所述的电池锁止解锁系统，其特征在于，所述电池锁止解锁系统还包括解锁位置检测单元，所述解锁位置检测单元位于所述换电设备上；所述解锁位置检测单元用于检测所述换电设备与所述电池的相对位置并生成解锁位置信号发送给所述数据交换单元，所述数据交换单元根据所述解锁位置信号生成解锁调整指令并发送给所述换电设备，所述换电设备根据所述解锁调整指令调整所述换电设备的位置，直至所述换电设备将所述电池托起。
8.如权利要求7所述的电池锁止解锁系统，其特征在于，所述解锁位置检测单元包括第二视觉传感器，所述第二视觉传感器通过采集所述电池和所述换电设备的图像来检测所述电池和所述换电设备之间的偏差度，并生成第二偏差度信号发送给所述数据交换单元，所述数据交换单元根据所述第二偏差度信号生成第二行走指令并发送给所述换电设备，所述换电设备根据所述第二行走指令行走，直至所述换电设备正对所述电池。
9.如权利要求7所述的电池锁止解锁系统，其特征在于，所述解锁位置检测单元包括第二测距仪，所述第二测距仪测量所述换电设备与地面之间的距离并与预设值相比较，并生成第二距离信号发送给所述数据交换单元，所述数据交换单元根据所述第二距离信号生成第二移动指令并发送给所述换电设备，所述换电设备根据所述第二移动指令移动，直至所述换电设备将所述电池托起。
10.如权利要求2所述的电池锁止解锁系统，其特征在于，所述锁舌控制单元包括锁连杆和带动所述锁连杆动作的联动机构；多个所述锁座中的锁舌通过所述锁连杆相连接。
11.如权利要求10所述的电池锁止解锁系统，其特征在于，所述联动机构与所述数据交换单元通信连接，所述数据交换单元将锁止停止指令发送至所述联动机构，所述联动机构在接收到所述锁止停止指令时通过所述锁连杆带动多个所述锁舌动作，所述锁舌落入所述锁槽中。
12.如权利要求10所述的电池锁止解锁系统，其特征在于，所述锁舌控制单元包括解锁顶杆，所述数据交换单元将所述解锁指令发送至所述锁舌控制单元，所述锁舌控制单元在接收到所述解锁指令时，所述解锁顶杆将所述锁连杆顶起，所述锁连杆带动所述锁舌离开所述锁槽。
13.如权利要求1所述的电池锁止解锁系统，其特征在于，所述电池锁止解锁系统还包括电切换单元，所述电切换单元用于控制所述电池是否向外部设备供电，所述换电设备发送解锁指令之前，发送断电信号给所述电切换单元，所述电切换单元控制所述电池停止向所述外部设备供电。
14.一种电动汽车换电控制系统，其特征在于，所述电动汽车换电控制系统包括权利要求1至13任一项所述的电池锁止解锁系统。
15.一种电池锁止控制方法，将电池锁在固定座内，所述电池上设有多个锁轴，所述固定座内设有多个锁座，所述锁座设有供所述锁轴卡入的锁槽，所述锁槽中具有锁舌，其特征在于，所述电池锁止控制方法包括以下步骤：
检测所述锁轴与所述锁槽的开口的相对位置，调整所述电池的位置，使所述锁轴正对所述锁槽的开口；
将所述电池向所述固定座移动，以使得所述锁轴进入所述锁槽。
16.如权利要求15所述的电池锁止控制方法，其特征在于，所述电池锁止控制方法还包括以下步骤：
在所述锁轴进入锁槽后，检测所述锁轴的位置，移动所述电池直至所述锁轴到达锁定位置；
所述锁舌落下，将所述锁轴卡在所述锁槽中。
17.如权利要求16所述的电池锁止控制方法，其特征在于，所述锁槽包括相连通的进入段和锁紧段，
在所述锁轴进入所述锁槽后，检测所述锁轴的位置，移动所述电池直至所述锁轴到达锁定位置，包括：
检测到所述锁轴到达所述进入段、锁紧段的交界处，改变所述电池的移动方向，控制所述锁轴进入所述锁紧段；
检测到所述锁轴到达锁定位置，暂停所述电池移动。
18.如权利要求16所述的电池锁止控制方法，其特征在于：
控制所述锁舌落下，将所述锁轴卡在所述锁槽中，之后，
检测所述锁舌的位置并判断所述锁舌是否卡住所述锁轴；如果否，则发出警报。
19.如权利要求15所述的电池锁止控制方法，其特征在于，
将所述电池向所述固定座移动，以使得所述锁轴进入所述锁槽，包括：
检测所述电池与地面之间的距离，调整所述电池的位置，直至所述锁轴进入所述锁槽中。
20.如权利要求16所述的电池锁止控制方法，其特征在于：多个所述锁座中的锁舌通过锁连杆相连接，所述锁连杆与联动机构相连接；
控制所述锁舌落下，将所述锁轴卡在所述锁槽中，包括，
控制所述联动机构动作，所述联动机构通过所述锁连杆带动多个所述锁舌一起落下。
21.一种电池解锁控制方法，将电池从固定座内解锁，所述电池上设有多个锁轴，所述固定座内设有多个锁座，所述锁座设有供所述锁轴卡入的锁槽，所述锁轴通过锁舌卡在所述锁槽中，其特征在于，所述电池解锁控制方法包括以下步骤：
检测所述电池与换电设备的相对位置，使所述换电设备正对所述电池；
将位于所述锁槽中的锁舌移出至所述锁槽外，控制换电设备托住所述电池。
22.如权利要求21所述的电池解锁控制方法，其特征在于，
将位于所述锁槽中的锁舌移出至所述锁槽外，控制换电设备托住所述电池，之后，
移动所述电池，以使得所述锁轴向所述锁槽的开口移动；
所述锁轴从所述锁槽的开口移出至所述锁槽外。
23.如权利要求21所述的电池解锁控制方法，其特征在于，所述锁槽包括相连通的进入段和锁紧段，所述锁紧段水平设置，所述进入段垂直于所述锁紧段设置；
所述锁轴从所述锁槽的开口移出至所述锁槽外，包括：
检测到所述锁轴水平移动至所述锁紧段与所述进入段的交界处，改变所述电池的移动方向，控制所述锁轴进入所述进入段；
所述锁轴向下移动，直至移动至所述锁槽外。
24.如权利要求21所述的电池解锁控制方法，其特征在于，多个所述锁座中的锁舌通过锁连杆相连接，所述锁连杆与联动机构相连接，所述换电设备上设有解锁顶杆，
将位于所述锁槽中的锁舌移出至所述锁槽外，控制所述换电设备托住所述电池，包括：
控制所述换电设备托住所述电池的同时，控制所述解锁顶杆将所述锁连杆向上顶开带动所述锁舌移出至所述锁槽外。
25.如权利要求21所述的电池解锁控制方法，其特征在于，
将位于所述锁槽中的锁舌移出至所述锁槽外，控制所述换电设备托住所述电池，包括：
检测所述换电设备与所述电池之间的距离，直至所述换电设备托住所述电池。
26.如权利要求21所述的电池解锁控制方法，其特征在于：
将位于所述锁槽中的锁舌移出至所述锁槽外，控制所述换电设备托住所述电池，之前，
切断所述固定座与位于所述固定座内的电池之间的通电。
27.一种电动汽车换电控制方法，其特征在于，所述电动汽车换电控制方法包括权利要求15至20任一项所述的电池锁止控制方法，或权利要求21至26任一项所述的电池解锁控制方法。
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