CN113665403A - 用于换电站的换电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于换电站的换电方法。其包括如下步骤：S1、换电站的预定停靠位置停靠有电动汽车；S2、换电设备在换电站内的预定换电位置取下电动汽车上的旧电池；S3、换电设备将旧电池送入换电站在所述预定停靠位置上方的充电仓并从充电仓取出新电池；S4、换电设备在预定换电位置将新电池装入电动汽车。该换电方法仅使用换电设备一个转运设备，且步骤精简，可以快速地对电动汽车进行换电，且成本较低。

Description

用于换电站的换电方法

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，特别涉及一种用于换电站的换电方法。

背景技术

目前，汽车尾气的排放仍然是环境污染问题的重要因素，为了治理汽车 尾气，人们研制出了天然汽车、氢燃料汽车、太阳能汽车和电动汽车以替代 燃油型汽车。而其中最具有应用前景的是电动汽车。

目前的电动汽车主要包括直充式和快换式两种。

直充式目前主要使用在一些小型车，例如，出租车和家用轿车等。作为 直充式的电动车，目前采用的是利用在地面建设的充电桩来堆车辆进行充电。 可是充电桩不仅不便于管理，而且随着电动车日益普及，难以实现集中对电 动车进行充电管理。

快换式目前主要应用于公交系统以及一些企业用车，通过快换站对电动 公交车或企业用车的车载动力电池进行快换，从而实现电动公交车的在线连 续运营。

但是目前用于对电动汽车进行快速更换电池的设施例如换电站，其换电 流程复杂，导致换电时间较长，且换电站中的转运设备过多，例如一般的换 电站中均需要包含换电小车以及码垛机，导致换电站的成本升高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服上述缺陷，提供一种用于换电站 的换电方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种用于换电站的换电方法，包括如下步骤：

换电站的预定停靠位置停靠有电动汽车；

换电设备在换电站内的预定换电位置取下电动汽车上的旧电池；

换电设备将旧电池送入换电站在所述预定停靠位置上方的充电仓并从 充电仓取出新电池；

换电设备在预定换电位置将新电池装入电动汽车。

该技术方案的技术效果是：通过换电设备将旧电池送入位于预定停靠位 置上方的充电仓，减少了换电设备移动所需要的时间，提高了换电效率，且 将充电仓设于停靠位置的上方，节约了占地面积，且成本较低。

优选地，所述换电设备包括电池承载机构；

所述换电设备在换电站内的预定换电位置取下电动汽车上的旧电池还 包括所述控制电池承载机构移动至与所述电动汽车上的电池托架对准的位 置。

该进一步技术方案的技术效果是：通过将电池承载机构与电池托架对准， 方便电池承载机构相对于电池托架拆装电池。

优选地，所述控制电池承载机构移动至与所述电动汽车上的电池托架对 准的位置包括：

对所述电池托架的第一位置和第二位置进行图像采集从而得到第一图 像和第二图像；

对所述第一图像和所述第二图像进行图像处理得到位置调整量；

根据所述位置调整量控制所述电池承载机构移动至与所述电池托架对 准位置。

该进一步技术方案的技术效果是：通过如上的视觉定位方案进行电池承 载机构和电池托架的对准，准确度较高，避免拆装电池时错位，方便电池承 载机构相对于电池托架拆装电池。

优选地，对所述第一图像和所述第二图像进行图像处理得到位置调整量 包括：

根据所述第一图像和所述第一位置对应的第一参考图像或第二图像和 所述第二位置对应的第二参考图像获取水平位移量；

和/或，根据所述第一图像和所述第一参考图像以及所述第二图像和所述 第二参考图像分别得到第一垂直位移量和第二垂直位移量；

和/或，根据所述第一位置在所述第一图像中的景深值和所述第二位置在 所述第二图像中的景深值获取旋转角度量。

该进一步技术方案的技术效果是：通过如上的位置调整方式，可以实现 电池承载机构和电池托架的精准对位，避免拆装电池时产生错位，方便电池 承载机构相对于电池托架拆装电池。

优选地，所述控制电池承载机构移动至与所述电动汽车上的电池托架对 准的位置还包括：

采集换电设备与电动汽车之间的第一距离和第二距离；

根据所述第一距离和所述第二距离获取旋转角度量。

该进一步技术方案的技术效果是：通过如上定位方式，可以避免电池承 载机构与电池托架的对准角度产生偏移，从而导致对位不准。

优选地，所述电池承载机构上设有解锁机构，用于与电池托架上的锁止 机构配合进行锁止或解锁；

所述换电设备在换电站内的预定换电位置取下电动汽车上的旧电池还 包括：

所述控制电池承载机构朝向电动汽车伸出至解锁机构与锁止机构配合 到位。

该进一步技术方案的技术效果是：通过使得解锁机构与锁止机构配合到 位可以方便电池承载机构解锁旧电池。

优选地，所述解锁机构包括解锁杆，所述锁止机构上设有解锁件；

所述换电设备在换电站内的预定换电位置取下电动汽车上的旧电池还 包括：

所述驱动所述解锁杆运动以带动所述解锁件运动从而对所述电池托架 的锁止机构进行解锁。

该进一步技术方案的技术效果是：通过解锁杆带动解锁件对电池托架解 锁可以实现旧电池的自动解锁。

优选地，所述驱动所述解锁杆运动以带动所述解锁件运动从而对所述电 池托架的锁止机构进行解锁之前还包括：

所述判断所述解锁杆是否与所述解锁件匹配到位，若是，则驱动所述解 锁杆旋转。

该进一步技术方案的技术效果是：通过增加判断步骤，避免未对旧电池 解锁时进行操作导致设备损坏。

优选地，所述电池承载机构还包括推拉机构；

所述换电设备在换电站内的预定换电位置取下电动汽车上的旧电池还 包括：

所述控制所述推拉机构伸出至所述推拉机构的吸盘连接所述旧电池；

控制所述推拉机构缩回从而将所述旧电池拉动至所述换电设备。

该进一步技术方案的技术效果是：通过推拉机构的吸盘拉动旧电池，可 以避免损坏旧电池。

优选地，所述控制电池承载机构移动至与所述电动汽车上的电池托架对 准的位置之后，还包括：获取并记录与所述电池承载机构与所述电池托架对 准的位置数据。

该进一步技术方案的技术效果是：提供后续装新电池的对位基准，该对 位基准相比原始设定的对位基准更加准确，从而使得装新电池时的定位更加 精准。

优选地，在所述换电设备在换电站内的预定换电位置取下电动汽车上的 旧电池之前，包括：根据预设值控制电池承载机构移动至与电池托架相对的 预定换电位置。

该进一步技术方案的技术效果是：根据预设值控制电池承载机构的移动， 可以实现电池承载机构的初步定位。

优选地，所述换电设备在预定换电位置将新电池装入电动汽车包括：

获取步骤S2中记录的位置数据；

根据所述位置数据移动电池承载机构至与所述电池托架对准位置。

该进一步技术方案的技术效果是：通过采用拆旧电池时记录的数据作为 定位基准，根据该位置数据直接进行换电设备与托架的对准，避免换电设备 在拆装电池过程中重复定位，提高了换电效率。

优选地，所述电池承载机构上设有解锁机构，用于与电池托架上的锁止 机构配合进行锁止或解锁；

其中，所述换电设备在预定换电位置将新电池装入电动汽车还包括：

控制电池承载机构朝向所述电动汽车伸出至解锁机构与所述锁止机构 配合到位。

该进一步技术方案的技术效果是：通过电池承载机构上的解锁机构与锁 止机构配合到位，可以实现换电设备对电池托架上的电池的自动解锁。

优选地，所述电池承载机构还包括推拉机构；

其中，所述换电设备在预定换电位置将新电池装入电动汽车还包括：

控制推垃机构伸出将位于电池承载机构上的新电池推送至电池托架内。

该进一步技术方案的技术效果是：通过推拉机构，可以方便地将新电池 推送至电池托架内。

优选地，所述解锁机构包括解锁杆，所述锁止机构上设有解锁件；

其中，所述换电设备在预定换电位置将新电池装入电动汽车还包括：

驱动所述解锁杆运动以带动所述解锁件运动从而对所述电池托架的锁 止机构进行锁止。

该进一步技术方案的技术效果是：通过解锁杆带动解锁件运动可以实现 自动地将新电池锁定到电池托架上。

优选地，所述换电设备包括电池承载机构；

所述换电设备将旧电池送入换电站在所述预定停靠位置上方的充电仓 并从充电仓取出新电池包括：

控制电池承载机构移动至与所述充电仓中的旧电池仓位对准的位置。

该进一步技术方案的技术效果是：通过将电池承载机构移动到与旧电池 仓位对准的位置，方便后续将旧电池送入旧电池仓位内。

优选地，控制电池承载机构移动至与所述充电仓中的旧电池仓位对准的 位置包括：

第一定位对准操作：

获取旧电池仓位的定位区域的边缘位置信息、电池承载机构在所述定位 区域所对应的目标位置信息，以及定位区域的对准位置信息；

根据目标位置信息以及边缘位置信息获得实际移动量，根据对准位置信 息以及边缘位置信息获得对准移动量；

对所述实际移动量和所述对准移动量进行判断处理并根据判断结果控 制电池承载机构移动进行定位对准；

和/或

第二定位对准操作：

对所述旧电池仓位的第一位置和第二位置进行图像采集从而得到第一 图像和第二图像；

对所述第一图像和所述第二图像进行图像处理得到位置调整量；

根据所述位置调整量控制所述电池承载机构移动至与所述电池托架对 准位置。

该进一步技术方案的技术效果是：通过如上的第一定位对准操作和第二 定位对准操作可以实现电池承载机构的精确定位。

优选地，对所述第一图像和所述第二图像进行图像处理得到位置调整量 包括：

根据所述第一图像和所述第一位置对应的第一参考图像或第二图像和 所述第二位置对应的第二参考图像获取水平位移量；

和/或，根据所述第一图像和所述第一参考图像以及所述第二图像和所述 第二参考图像分别得到第一垂直位移量和第二垂直位移量。

该进一步技术方案的技术效果是：通过如上的位置调整方式，可以实现 电池承载机构和电池托架的精准对位，避免拆装电池时产生错位，方便电池 承载机构相对于电池托架拆装电池。

优选地，所述换电设备将旧电池送入换电站在所述预定停靠位置上方的 充电仓并从充电仓取出新电池包括：

控制电池承载机构将旧电池放入旧电池仓位内。

该进一步技术方案的技术效果是：通过将电池承载机构放入旧电池仓位 内可以腾出电池承载机构以方便装载新电池。

优选地，所述换电设备将旧电池送入换电站在所述预定停靠位置上方的 充电仓并从充电仓取出新电池包括：

控制电池承载机构上的解锁机构将旧电池锁止于旧电池仓位内。

该进一步技术方案的技术效果是：通过将旧电池锁止在旧电池仓位内， 可以避免旧电池脱出。

优选地，所述换电设备将旧电池送入换电站在所述预定停靠位置上方的 充电仓并从充电仓取出新电池包括：

控制电池承载机构移动至与所述充电仓上的新电池仓位对准的位置。

该进一步技术方案的技术效果是：通过将电池承载机构移动至新电池仓 位的对准位置，方便电池承载机构相对于新电池仓位取出新电池。

优选地，所述电池承载机构上设有解锁机构，用于与新电池仓位上的锁 止机构配合进行锁止或解锁；

所述换电设备将旧电池送入换电站在所述预定停靠位置上方的充电仓 并从充电仓取出新电池还包括：

控制电池承载机构朝向新电池仓位伸出至解锁机构与锁止机构配合到 位。

该进一步技术方案的技术效果是：通过解锁机构与锁止机构配合到位， 可以实现方便电池承载机构解锁新电池。

优选地，所述解锁机构包括解锁杆，所述锁止机构上设有解锁件；

所述换电设备将旧电池送入换电站在所述预定停靠位置上方的充电仓 并从充电仓取出新电池还包括：

驱动所述解锁杆运动以带动所述解锁件运动从而对所述新电池仓位的 锁止机构进行解锁。

该进一步技术方案的技术效果是：通过解锁杆带动解锁件解锁，可以实 现对新电池仓位的新电池的自动解锁。

优选地，所述驱动所述解锁杆运动以带动所述解锁件运动从而对所述新 电池仓位的锁止机构进行解锁之前还包括：

判断所述解锁杆是否与所述解锁件匹配到位，若是，则驱动所述解锁杆 旋转。

该进一步技术方案的技术效果是：通过解锁前判断解锁杆与解锁件是否 匹配到位，可以避免新电池未解锁时就执行移动新电池操作，使得电气设备 损坏。

优选地，所述电池承载机构还包括推拉机构；

所述换电设备将旧电池送入换电站在所述预定停靠位置上方的充电仓 并从充电仓取出新电池还包括：

控制所述推拉机构伸出至所述推拉机构的吸盘连接所述新电池；

控制所述推拉机构缩回从而将所述新电池拉动至所述换电设备。

该进一步技术方案的技术效果是：通过推拉机构移的吸盘推动新电池， 可以避免损伤新电池。

优选地，所述换电站包括第一换电仓、第二换电仓、充电仓、第一换电 设备、第二换电设备；

所述第一换电仓和所述第二换电仓之间设有预定停靠位置，所述第一换 电仓、第二换电仓内设有预定换电位置，所述充电仓位于所述预定停靠位置 的上方，所述第一换电仓和/或第二换电仓的侧面设有侧开口，所述预定换电 位置与所述侧开口相对。

该进一步技术方案的技术效果是：该所述品字形的换电站具有紧凑的结 构，且方便换电方法的实施。

优选地，

所述换电站的预定停靠位置停靠有电动汽车包括：电动汽车驶入预定停 靠位置以使电动汽车上的电池托架与所述侧开口相对。

该进一步技术方案的技术效果是：通过电池托架与侧开口相对，可以方 便后续的装拆电池操作。

优选地，

所述换电设备在换电站内的预定换电位置取下电动汽车上的旧电池包 括：所述换电设备通过所述第一换电仓和/或所述第二换电仓的侧开口从电动 汽车上取下旧电池。

该进一步技术方案的技术效果是：通过从侧开口取旧电池，相比从其他 位置的开口处取电池更加方便。

优选地，

所述换电设备在预定换电位置将新电池装入电动汽车包括：所述换电设 备通过所述第一换电仓和/或所述第二换电仓的侧开口将新电池装入电动汽 车。

该进一步技术方案的技术效果是：通过从侧开口装新电池，相比从其他 位置的开口处装电池更加方便。

优选地，所述侧开口上设有侧仓门；

其中：

在所述换电设备在换电站内的预定换电位置取下电动汽车上的旧电池 之前，还包括：控制侧仓门开启；

和/或，

在所述换电设备在预定换电位置将新电池装入电动汽车之后，还包括： 控制侧仓门关闭。

该进一步技术方案的技术效果是：

通过在换电设备操作拆卸旧电池之前，控制侧仓门开启，从而保证换电 步骤的顺利进行；

通过在换电设备操作安装新电池之后，控制侧仓门关闭，从而避免换电 仓内外与外界继续发生热交换，不利于换电仓内部保温，同时也避免外界的 杂物等进入换电仓内损坏换电仓内的电气设备。

优选地，所述第一换电仓和/或第二换电仓顶部分别设有顶开口，所述充 电仓的侧面设有取放口；

所述换电设备将旧电池送入换电站在所述预定停靠位置上方的充电仓 并从充电仓取出新电池包括：所述换电设备通过所述第一换电仓和/或所述第 二换电仓的顶开口、充电仓的取放口将旧电池放入所述充电仓；以及通过所 述充电仓的取放口、所述第一换电仓和/或所述第二换电仓的顶开口从充电仓 取出新电池。

该进一步技术方案的技术效果是：通过换电仓以及充电仓的上述相互连 通设置，方便换电设备进行新旧电池的转运。

本发明的积极进步效果在于：通过换电设备将旧电池送入位于预定停靠 位置上方的充电仓，减少了换电设备移动所需要的时间，提高了换电效率， 且将充电仓设于停靠位置的上方，节约了占地面积，且成本较低。

附图说明

图1为本发明实施例1的换电站的结构示意图。

图2为图1所示的换电站的另一角度的结构示意图。

图3为图1所示的换电站的内部结构的示意图。

图4为图1所示的换电站的第一换电仓的结构示意图。

图5为图4所示的第一换电仓的另一角度的结构示意图。

图6为图4所示的第一换电仓的内部结构的示意图。

图7为图1所示的换电站的第二换电仓的结构示意图。

图8为图7所示的第二换电仓的另一角度的结构示意图。

图9为图7所示的第二换电仓的内部结构的示意图。

图10为图1所示的第一换电仓、第二换电仓的提升门装置的结构示意 图。

图11为图1所示的换电站的充电仓的结构示意图。

图12为图11所示的充电仓的内部结构的示意图。

图13为图11所示的充电仓的内部结构的示意图。

图14为图1所示的换电站的第一上换电仓的结构示意图。

图15为图14所示的第一上换电仓的内部结构的示意图。

图16为图1所示的换电站的第二上换电仓的结构示意图。

图17为图16所示的第二上换电仓的内部结构的示意图。

图18为图1所示的换电站的内部结构的示意图。

图19为根据本发明的实施例1的第一换电设备的立体结构示意图。

图20为根据本发明的实施例1的轿厢的部分结构示意图。

图21为根据本发明的实施例2的换电方法的流程示意图。

图22为根据本发明的实施例4的步骤S2的具体流程示意图。

图23为根据本发明的实施例5的步骤S4的具体流程示意图。

图24为根据本发明的实施例6的电池包拿取控制方法的流程图。

图25为根据本发明的实施例6的视觉定位系统的结构示意图。

图26为根据本发明的实施例6的视觉定位系统的获取目标电池仓位的 位置信息的示意图。

图27为根据本发明的实施例6的步骤S2-11的流程图(一)。

图28为根据本发明的实施例6的视觉定位系统的第一参考图像的示意 图。

图29为根据本发明的实施例6的视觉定位系统的第一图像的示意图。

图30为根据本发明的实施例6的视觉定位系统的获取第一景深和第二 景深的示意图。

图31为根据本发明的实施例6的步骤S2-11的流程图(二)。

图32为根据本发明的实施例6的换电设备的立体图。

图33为根据本发明的实施例6的换电设备的局部的主视图。

图34为根据本发明的实施例6的换电设备的旋转调整单元的示意图。

图35为根据本发明的实施例6的步骤S2-12的流程图。

图36为根据本发明的实施例6的电池承载机构的结构示意图。

图37为根据本发明的实施例6的解锁机构的立体结构示意图。

图38为根据本发明的实施例6的解锁机构的结构示意图。

图39为图38中沿A-A线的剖视结构示意图。

图40为根据本发明的实施例6的解锁机构的分解结构示意图。

图41为根据本发明的实施例6的步骤S2-13的流程图。

图42为根据本发明的实施例6的电池包安装控制方法的流程图。

图43为根据本发明的实施例6的电池包固定系统的结构示意图。

图44为根据本发明的实施例6的托架的结构示意图。

图45为图44中C部分的局部放大图。

图46为根据本发明的实施例6的电池包的结构示意图。

图47为图46中D部分的局部放大图。

图48为根据本发明的实施例6的电池包的安装方法的锁止机构运动示 意图。

图49为根据本发明的实施例7的步骤S3的具体流程示意图。

图50为本发明的实施例8的第一方向的定位对准图。

图51为本发明的实施例8的第二方向的定位对准图。

图52为本发明的实施例8的视觉定位单元的获取目标电池仓位的位置 信息的示意图。

图53为本发明的实施例8的视觉定位单元的第一参考图像的示意图。

图54为本发明的实施例8的视觉定位单元的第一图像的示意图。

图55为本发明的实施例8的电池仓位定位方法的流程图。

图56为本发明的实施例8的控制视觉定位单元对目标电池仓位进行定 位的流程图。

图57为根据本发明的实施例9的换电方法的步骤S5的具体流程示意 图。

图58为本发明实施例10的换电方法的流程图。

图59为本发明实施例10的换电方法的流程图。

图60为本发明实施例10的换电设备的结构示意图。

图61为本发明实施例10中的视觉传感器与目标电池仓位相对位置示意 图。

图62为本发明实施例10中的第一参考图像G1的示意图。

图63为本发明实施例10中的第一图像G11的示意图。

图64为本发明实施例10中的景深值与旋转角度量对应计算原理示意 图。

图65为本发明实施例10中的视觉传感器的实际安装位置图。

附图标记说明：

实施例1

第一换电仓1，第一地轨101，第一天轨102，第二换电仓2，第二地轨 201，第二天轨202，开口11，提升门装置12，门板121，提升机构122，提 升带123，旋转辊124，驱动装置125，导轨126，应急开口13，应急仓门 14，顶开口15，通道门16，门梁17，下部维修通道18，休息室19，第一观 察窗191，第一入室门192，储藏室21，第二观察窗211，第二入室门212， 入口22，梯子23，充电仓3，电池取放口31，充电室32，充电架33，中心 维修通道34，液冷室35，液冷设备36，设备室37，通风柜38，充电机柜 39，连通门310，第一换电设备4，第一底座41，第一框架42，第一轿厢43， 本体431，电池承载机构432，推拉机构433，吸盘434，解锁机构435，第一支撑杆44，第二换电设备5，第二底座51，第二框架52，第二轿厢53， 第二支撑杆54，行车通道6，第一上换电仓7，第二上换电仓8，底部开口 71，上部维修通道72，安全围栏73，侧部开口74，维修阳台9，入口雨棚 10，电动汽车100。

实施例6

第一视觉传感器 501，第二视觉传感器 502，位置获取单元 503

视觉定位系统 801

解锁机构 802

天轨 701

地轨 702

天轨导轮 703

地轨导轮 704

第一垂直驱动器 61

第二垂直驱动器 62

换电执行机构 803

第一链条 706

第一链轮 611

第二链条 621

第二链轮 622

转盘 811

旋转驱动器 812

电池承载机构 100，推拉机构 100a

驱动机构 1

旋转单元 11

驱动单元 12

第一安装板 13

套筒 14

解锁杆 2

插入端 21

抵靠面 211

导滑面 212

连接部 22

腰型孔 221

连接凹槽 222

连接单元 3

第一弹性件 31

第一连接套 32

第二连接套 33

检测单元 4

检测块 5

第二弹性件 6

第一支座 7

导向孔 71

衬套 72

第二支座 8

第二安装板 9

导向部件 91

第一感应器 92

第二感应器 93

电池托架 200

锁止机构 301

旋转插件 311

插件头部 3111，锁头 3111a，锁头转轴 3111b

驱动部 3112

限位件 312

限位部 3121，容纳腔 3121a，开口 3121b

电连接器 400，电池端电连接器 410，车端电连接器 420

电池包(旧电池、新电池) 500

具体实施方式

下面结合附图，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。

实施例1

本实施例提供一种换电站，用于对电动汽车上的电池包进行更换。如图 1至图3所示，该换电站包括第一换电仓1、第二换电仓2、充电仓3、第一 换电设备4和第二换电设备5，第一换电仓1和第二换电仓2之间形成行车 通道6，行车通道6用于停放电动汽车100；充电仓3用于对从电动汽车100 上更换下来的电池包进行充放电，充电仓3位于行车通道6的上方，充电仓 3分别与第一换电仓1和第二换电仓2连接；第一换电设备4、第二换电设 备5分别设于第一换电仓1、第二换电仓2内，第一换电设备4、第二换电 设备5用于在充电仓3、行车通道6上的电动汽车100之间进行电池包的更 换。

将充电仓3设置于行车通道6的上方，第一换电仓1、第二换电仓2设 置于行车通道6的两侧，能满足两侧换电的电动汽车的换电需求，换电站的 整体结构紧凑，占地面积小。

如图3和图4、图8所示，第一换电仓1、第二换电仓2的侧面具有与 行车通道6相通的开口11，第一换电仓1的开口11用于供第一换电设备4 朝向行车通道6内的电动汽车100伸出进行电池包的更换，第二换电仓2的 开口11用于供第二换电设备4朝向行车通道6内的电动汽车100伸出进行 电池包的更换。

上述开口11的位置，根据换电站所针对的电动汽车的电池包的位置设 置。在其他的实施例中，若电动汽车仅需单侧换电，也可以仅在第一换电仓1或第二换电仓2上设置开口11；若电动汽车一侧的电池包需要多个换电口， 也可以在第一换电仓1或第二换电仓2上设置多个开口11。

如图10所示，上述第一换电仓1或第二换电仓2的侧面设有提升门装 置12，提升门装置12用于控制开口11的开闭，提升门装置12包括门板121 (侧仓门)和提升机构122，提升机构122用于驱动门板121在开口11的上 下方向上移动，以打开或关闭开口11。

具体而言，提升机构122包括提升带123、旋转辊124、驱动装置125和 导轨126，导轨126竖向设置，门板121能在导轨126上移动，提升带123 的一端固定于门板121，提升带123的另一端固定于旋转辊124，旋转辊124 设置于门板121的上方并用于卷绕提升带123，驱动装置125用于驱动旋转 辊124旋转。

当需要将开口11打开时，驱动装置125带动旋转辊124旋转，将提升 带123卷起，使门板121沿导轨126向上移动至开口11的上方。当需要将 开口11关闭时，驱动装置125带动旋转辊124旋转，将提升带123放下， 使门板121沿导轨126向下移动，直至覆盖开口11。

如图4、图8所示，第一换电仓1或第二换电仓2的侧面具有面向行车 通道6的应急开口13，第一换电仓1的应急开口13供第一换电设备4将故 障电池转移至第一换电仓1外，第二换电仓2的应急开口13供第二换电设 备5将故障电池转移至第二换电仓2外。

应急开口13上设有应急仓门14，应急仓门14用于打开或关闭应急开 口13，换电站还包括应急仓门控制器，应急仓门控制器与应急仓门14电连 接，仓门控制器能控制应急仓门14自动开启。

上述应急开口13的位置，根据换电站的实际需求设置，并不限定于本 实施例所示的位置。应急开口13的数量，也可以根据实际需求进行调整。

如图3和图6所示，第一换电仓1内设有轨道，第一换电设备4在轨道 上移动。具体而言，第一换电仓1的轨道包括第一地轨101和第一天轨102， 第一地轨101位于第一换电仓1的底面，第一天轨102位于第一换电仓1的 顶部。而，第一换电设备4包括第一底座41、第一框架42、第一轿厢43和 第一支撑杆44，第一底座41固定在第一框架42的下方，第一支撑杆44固 定在第一框架42的侧面，第一轿厢43位于第一框架42内并沿第一框架42 升降。

其中，第一底座41位于第一地轨101上，第一支撑杆44与第一天轨 102相接触，第一换电设备4整体能在第一地轨101、第一天轨102上移动， 从而使第一换电设备4能沿水平方向移动。而，第一轿厢43位于第一框架 42内，第一轿厢43沿第一框架42升降，上升至充电仓3的位置或下降至开 口11的位置。

上述第一换电设备4的换电过程如下：

第一换电设备4在第一地轨101、第一天轨102上移动，使第一轿厢43 与开口11沿竖直方向相对齐，第一轿厢43下降至与开口11沿水平方向相 对齐，确定开口11处于打开的状态，第一轿厢43伸出将电动汽车100内的 旧的电池包取出，第一轿厢43再缩回，此时，旧的电池包位于第一轿厢43 上；

第一轿厢43上升至与充电仓3的空的放置位置沿水平方向相对齐，第 一换电设备4在第一地轨101、第一天轨102上移动，使第一轿厢43与充电 仓3的空的放置位置沿竖直方向相对齐，第一轿厢43伸出至充电仓3内， 将旧的电池包放置于该放置位置；

第一换电设备4在第一地轨101、第一天轨102上移动，第一轿厢43进 行升降，直至第一轿厢43与新的电池包相对齐，第一轿厢43伸出至充电仓 3内，将新的电池包取出；

第一换电设备4在第一地轨101、第一天轨102上移动，第一轿厢43下 降，直至第一轿厢43与开口11相对齐，确定开口11处于打开的状态，第 一轿厢43伸出将新的电池包安装到电动汽车100内后，第一轿厢43缩回， 完成整个换电过程。

如图3和图9所示，第二换电仓2内设有轨道，第二换电设备5在轨道 上移动。具体而言，第二换电仓2的轨道包括第二地轨201和第二天轨202， 第二地轨201位于第二换电仓2的底面，第二天轨202位于第二换电仓2的 顶部。而，第二换电设备5包括第二底座51、第二框架52、第二轿厢53和 第二支撑杆54，第二底座51固定在第二框架52的下方，第二支撑杆54固 定在第二框架52的侧面，第二轿厢53位于第二框架52内并沿第二框架52 升降。

其中，第二底座51位于第二地轨201上，第二支撑杆54与第二天轨 202相接触，第二换电设备5整体能在第二地轨201、第二天轨202上移动， 从而使第二换电设备5能沿水平方向移动。而，第二轿厢53位于第二框架 52内，第二轿厢53能沿第二框架52升降，上升至充电仓3的位置或下降至 开口11的位置。

上述第二换电设备5的换电过程如下：

第二换电设备5在第二地轨201、第二天轨202上移动，使第二轿厢53 与开口11沿竖直方向相对齐，第二轿厢53下降至与开口11沿水平方向相 对齐，确定开口11处于打开的状态，第二轿厢53伸出将电动汽车100内的 旧的电池包取出，第二轿厢53再缩回，此时，旧的电池包位于第二轿厢53 上；

第二轿厢53上升至与充电仓3的空的放置位置沿水平方向相对齐，第 二换电设备5在第二地轨201、第二天轨202上移动，使第二轿厢53与充电 仓3的空的放置位置沿竖直方向相对齐，第二轿厢53伸出至充电仓3内， 将旧的电池包放置于该放置位置；

第二换电设备5在第二地轨201、第二天轨202上移动，第二轿厢53进 行升降，直至第二轿厢53与新的电池包相对齐，第二轿厢53伸出至充电仓 3内，将新的电池包取出；

第二换电设备5在第二地轨201、第二天轨202上移动，第二轿厢53下 降，直至第二轿厢53与开口11相对齐，确定开口11处于打开的状态，第 二轿厢53伸出将新的电池包安装到电动汽车100内后，第二轿厢53缩回， 完成整个换电过程。

上述第一换电仓1内的轨道、第二换电仓2内的轨道，是根据第一换电 设备4、第二换电设备5以及换电流程而设置的。在其他的实施例中，也可 以根据第一换电设备4、第二换电设备5的不同结构，相应地设计第一换电 仓1内的轨道、第二换电仓2内的轨道，并不限定于本实施例所述的轨道的 设计。

如图3、图4至图9所示，为了使第一换电设备4或第二换电设备5能 伸出至第一换电仓1或第二换电仓2的外部以完成电池仓3的电池包的取 放，第一换电仓1或第二换电仓2的顶部设有顶开口15，第一换电仓1的顶 开口15供第一换电设备4在充电仓3和第一换电仓1之间进行电池包的转 运，第二换电仓2的顶开口15供第二换电设备5在充电仓3和第二换电仓 2之间进行电池包的转运。

如图5和图8所示，第一换电仓1或第二换电仓2的端面设有通道门 16，通道门16的上方和下方具有可拆卸的门梁17，通道门16位于第一换电 仓1或第二换电仓2内的轨道的端部。

当需要将第一换电设备4安装到第一换电仓1中时，可以将门梁17从 通道门16上拆除，第一换电设备4推入第一换电仓1内并安装到轨道上， 再将门梁17重新安装到通道门16上。通过设计可拆卸的门梁17，解决了第 一换电设备4的安装难题，可以方便地将第一换电设备4安装到第一换电仓 1中。同理，当要将第二换电设备5安装到第二换电仓2中时，可以将门梁 17从通道门16上拆除，第二换电设备5推入第二换电仓2内并安装到轨道 上，再将门梁17重新安装到通道门16上。通过设计可拆卸的门梁17，解决 了第二换电设备5的安装难题，可以方便地将第二换电设备5安装到第二换 电仓2中。

如图6、图9所示，第一换电仓1、第二换电仓2具有下部维修通道18， 下部维修通道18的延伸方向平行于第一换电设备4或第二换电设备5的移 动方向。如图6所示，第一换电仓1内的下部维修通道18，平行于第一地轨101设置；如图9所示，第二换电仓2内的下部维修通道18，平行于第二地 轨201设置。通过设置下部维修通道18，使工作人员可以到达第一换电设备 4或第二换电设备5所在的位置，便于工作人员的维修作业。下部维修通道 18与通道门16相连通，即工作人员可以打开通道门16后进入下部维修通 道18。

如图6所示，第一换电仓1包括一个休息室19，该休息室19的内部可 以放置饮水机、桌椅、电脑、空调等工作人员所需的物品。休息室19设有第 一观察窗191和第一入室门192，工作人员可通过第一观察窗191观察到外 部的情况，工作人员还可通过第一入室门192进入休息室19中。休息室19 最好设置于第一换电仓1靠近行车通道6的入口的一端，使第一观察窗191 位于第一换电仓1的端部，使位于休息室19中的工作人员可以时刻观察到行车通道6的入口的情况；而第一入室门192最好位于第一换电仓1面向行 车通道6的一侧，使休息室19中的工作人员可以方便地从第一入室门192 走到行车通道6上，便于工作人员对电动汽车的换电过程进行监控。

如图9所示，第二换电仓2包括储藏室21，该储藏室21内可以放置日 常维护所需的物资。储藏室21设有第二观察窗211和第二入室门212，工作 人员在储藏室21内可通过第二观察窗211观察到外部的情况，工作人员还 可从外部通过第二观察窗211观察到储藏室21内部的情况，工作人员可通 过第二入室门212进入储藏室21中。储藏室21最好设置于第二换电仓2靠 近行车通道6的入口的一端，使第二观察窗211位于第二换电仓2的端部， 使位于储藏室21中的工作人员可以时刻观察到行车通道6的入口的情况； 而第二入室门212最好位于第二换电仓2面向行车通道6的一侧，使储藏室 21中的工作人员可以方便地从第二入室门212走到行车通道6上，便于工 作人员对电动汽车的换电过程进行监控。

除了休息室19、储藏室21以外，还可以根据实际需要设置具有其它功 能的功能室。休息室19、储藏室21的设置，也不限定于上述位置，可根据 实际需要灵活设置。

如图3、图11至图13所示，充电仓3的侧面设有电池取放口31，该电 池取放口31供第一换电设备4或第二换电设备5伸入并取放电池包。

如图11至图13所示，充电仓3包括充电室32和设置于充电室32内的 若干充电架33，充电架33用于放置电池包并对电池包进行充放电。充电架 33面向电池取放口31设置，第一换电设备4、第二换电设备5可以从电池 取放口31伸入并从充电架33上取走电池包或将电池包放到充电架33上。

其中，若干充电架33在充电室32内排成两排，两排充电架33分别位 于充电室32的两侧，两排充电架33的中间形成中心维修通道34。两排充电 架33分别对应两个电池取放口31，分别供第一换电设备4、第二换电设备 5伸入并取放电池包。

如图12至图13所示，为了控制充电架33的电池包的温度，充电仓3 还包括液冷室35和设置于液冷室35内的液冷设备36，液冷设备36的液冷 管路延伸至充电架33上，液冷管路用于对位于充电架33上的电池包进行冷 却。通过将液冷设备36设置在独立的液冷室35中，液冷室35与充电室32 隔离开，使液冷设备36运行中散发的热量不会影响到扩散到充电室32中， 保证了充电室32的冷却效果，降低了充电室32的温度控制难度。

如图12至图13所示，该充电仓3还包括设备室37，设备室37内放置 有通风柜38、充电机柜39，通风柜38的通风管路延伸至充电室32内，对 充电室32的内部空间进行通风；充电机柜39的充电线延伸至充电架33上， 充电线用于对位于充电架33上的电池包进行充放电。将通风柜38、充电机 柜39等设备放置于独立的设备室37，使通风柜38、充电机柜39运行中散 发的热量不会影响到扩散到充电室32中，保证了充电室32的冷却效果，降 低了充电室32的温度控制难度。设备室37内还可以根据需要放置其它设 备，并不限定于本实施例所示的通风柜38、充电机柜39。

如图1至图3所示，在充电仓3与第一换电仓1、第二换电仓2之间还 具有一部分开放空间，为了使整个换电站形成一个较为封闭的空间，换电站 还包括第一上换电仓7和第二上换电仓8，第一上换电仓7位于第一换电仓1的上方，第二上换电仓8位于第二换电仓2的上方，第一上换电仓7、第 二上换电仓8位于充电仓3的两侧。

其中，第一上换电仓7与第一换电仓1、充电仓3相连接，第二上换电 仓8与第二换电仓2、充电仓3相连接。第一换电仓1、第二换电仓2、充电 仓3、第一上换电仓7和第二上换电仓8可以为集装箱，通过将相邻集装箱 的支脚相互连接即可完成换电站的安装。将第一换电仓1、第二换电仓2、 充电仓3、第一上换电仓7和第二上换电仓8设计成集装箱的形式，还可以 在集装箱中将所需的设备预先安装好，可缩短换电站现场安装的时间。

如图3、图14至图17所示，第一上换电仓7或第二上换电仓8的底部 设有底部开口71，第一上换电仓7的底部开口71用于供第一换电设备4在 充电仓3和第一换电仓1之间进行电池包的转运，第二上换电仓8的底部开 口71用于供第二换电设备5在充电仓3和第二换电仓2之间进行电池包的 转运。第一上换电仓7或第二上换电仓8面向充电仓3的一面设有侧部开口 74，侧部开口74与充电仓3的电池取放口31相连通。

具体而言，如图3所示，第一换电仓1的顶开口15与第一上换电仓7 的底部开口71相连通，第一上换电仓7的侧部开口74还与充电仓3的电池 取放口31相连通，使第一换电仓1、第一上换电仓7和充电仓3之间形成相 连通的空间，第一换电设备4可以在该空间中移动，将电池包在充电仓3和 第一换电仓1之间转运。

而，第二换电仓2的顶开口15与第二上换电仓8的底部开口71相连 通，第二上换电仓8的侧部开口74还与充电仓3的电池取放口31相连通， 使第二换电仓2、第二上换电仓8和充电仓3之间形成相连通的空间，第二 换电设备5可以在该空间中移动，将电池包在充电仓3和第二换电仓2之间 转运。

如图14至图17所示，第一上换电仓7或第二上换电仓8具有上部维修 通道72，上部维修通道72围绕底部开口71设置。工作人员可以从上部维修 通道72进入第一上换电仓7或第二上换电仓8内，对第一上换电仓7或第 二上换电仓8内的设施及充电仓3内的设施、第一换电设备4和第二换电设 备5进行维护。为了保证工作人员的安全，上部维修通道72靠近底部开口 71的一侧设有安全围栏73。

第一上换电仓7、第二上换电仓8和充电仓3内的维修通道可以连在一 起，如图18所示。充电仓3面向第一上换电仓7、第二上换电仓8的侧面具 有连通门310，中心维修通道34穿过设备室37、连通门310与上部维修通 道72相连通。换电站还包括维修阳台9，维修阳台9位于充电仓3的外部， 维修阳台9与第一上换电仓7、第二上换电仓8的上部维修通道72相连通。 通过上述方式，将第一上换电仓7的上部维修通道72、第二上换电仓8的上 部维修通道72、充电仓3的中心维修通道34和维修阳台9相连通，使工作 人员可以在第一上换电仓7、第二上换电仓8和充电仓3之间相互走动。

如图9所示，第二换电仓2的储藏室21的顶部具有入口22，储藏室21 内设有梯子23，入口22与上部维修通道72相连通，梯子23位于入口22的 下方，工作人员可以从梯子23爬到上部维修通道72上。入口22、梯子23， 也可以根据需求设置于其它位置，并不限定设置于储藏室21。

如图1所示，该换电站还包括入口雨棚10，入口雨棚10安装在充电仓 3的端面，入口雨棚10位于行车通道6的入口的上方。入口雨棚10，用于 在下雨时遮挡行车通道6的入口，使雨水不会打入行车通道6内。

以下根据图19-20详细描述第一换电设备及第二换电设备的轿厢结构。

第一换电设备4和第二换电设备5采用相同的结构，因此，仅对第一换 电设备的结构进行说明。

第一换电设备4的第一轿厢41设于第一框架42内并能够沿着第一框架 42在竖直方向(Z方向)上运动。

第一轿厢包括：本431，该本体431连接于第一框架42；电池承载机构 432，该电池承载机构432设于本体的上表面并且能够相对于本体431的上 表面水平旋转以及水平伸出；推拉机构433，该推拉机构433设于电池承载 机构432的上方并且能够相对于电池承载机构432水平伸缩，该推拉机构433的朝向伸出方向表面还设有吸盘434，该吸盘434优选为电磁装置；解 锁机构435，该解锁机构435可以安装于电池承载机构432的底面，可选择 地，解锁机构435也可以设置于轿厢的其他位置。

第一换电设备4还包括位置调整机构(图中未示意)，位置调整机构用 于根据视觉定位系统获取的水平位移量、垂直位移量和旋转角度量中的至少 一个调整解锁机构的位置直至解锁机构与电池托架上的解锁件完成定位。

实施例2

实施例2提供一种换电方法，该换电方法应用于实施例1的换电站。

该换电方法包括如下步骤：

S1：换电站的预定停靠位置停靠有电动汽车；

S2：换电设备在换电站内的预定换电位置取下电动汽车上的旧电池；

S3：换电设备将旧电池送入换电站在所述预定停靠位置上方的充电仓并 从充电仓取出新电池；

S4：换电设备在预定换电位置将新电池装入电动汽车。

该换电方法仅使用一个换电设备即实现了对电动汽车的换电，减少了换 电时间，加快了换电流程，减少了换电站的设备数量，降低了换电站的制造 成本。

实施例3

实施例3提供实施例2的步骤S1的进一步具体实施方式。

在步骤S1中，在换电站的行车通道中设置预定停靠位置，电动汽车驶 入行车通道后，停靠在该预定停靠位置以使电动汽车上的电池托架与所述侧 开口相对，从而方便后续的装载电池操作。在该预定停靠位置可设置黄色框 线等标明该预定停靠位置的范围的标志以方便电动汽车的司机停靠，可选择 地，也可以在预定停靠位置上设置限位装置以限定电动汽车的停靠位置。换 电汽车到站后，工作人员引导车辆停靠在预定停靠位置，司机熄火断电等待 更换电池。工作人员打开电动汽车的电池安装部的侧盖，以方便换电设备拆装电池。可选择地，该侧盖也可以是通过电动方式打开。

实施例4

实施例4提供实施例2的步骤S2的进一步具体实施方式。

步骤S2还包括如下步骤：

S2-0：根据预设值控制电池承载机构移动至与电池托架相对的预定换电 位置，根据预设值控制电池承载机构的移动，可以实现电池承载机构的初步 定位；

S2-1：控制电池承载机构移动至与所述电动汽车上的电池托架对准的位 置，通过将电池承载机构与电池托架对准，方便电池承载机构相对于电池托 架拆装电池；

S2-2：控制电池承载机构朝向电动汽车伸出至解锁机构与锁止机构配合 到位，通过使得解锁机构与锁止机构配合到位可以方便电池承载机构解锁旧 电池；

S2-3：驱动所述解锁杆运动以带动所述解锁件运动从而对所述电池托架 的锁止机构进行解锁，通过解锁杆带动解锁件对电池托架解锁可以实现旧电 池的自动解锁；

S2-4：控制所述推拉机构伸出至所述推拉机构的吸盘连接所述旧电池； 控制所述推拉机构缩回从而将所述旧电池拉动至所述换电设备。通过推拉机 构的吸盘拉动旧电池，可以避免损坏旧电池。

步骤S2-3之前还包括：

判断所述解锁杆是否与所述解锁件匹配到位，若是，则驱动所述解锁杆 旋转。通过增加判断步骤，避免未对旧电池解锁时进行操作导致设备损坏。

步骤S2-1之后，还包括：获取并记录与所述电池承载机构与所述电池 托架对准的位置数据。提供后续装新电池的对位基准，该对位基准相比原始 设定的对位基准更加准确，从而使得装新电池时的定位更加精准。

步骤S2-1包括：

对所述电池托架的第一位置和第二位置进行图像采集从而得到第一图 像和第二图像；

对所述第一图像和所述第二图像进行图像处理得到位置调整量；

根据所述位置调整量控制所述电池承载机构移动至与所述电池托架对 准位置。

通过如上的视觉定位方案进行电池承载机构和电池托架的对准，准确度 较高，避免拆装电池时错位，方便电池承载机构相对于电池托架拆装电池 进一步，所述对所述第一图像和所述第二图像进行图像处理得到位置调 整量包括：

根据所述第一图像和所述第一位置对应的第一参考图像或第二图像和 所述第二位置对应的第二参考图像获取水平位移量；

和/或，根据所述第一图像和所述第一参考图像以及所述第二图像和所述 第二参考图像分别得到第一垂直位移量和第二垂直位移量；

和/或，根据所述第一位置在所述第一图像中的景深值和所述第二位置在 所述第二图像中的景深值获取旋转角度量。

通过如上的位置调整方式，可以实现电池承载机构和电池托架的精准对 位，避免拆装电池时产生错位，方便电池承载机构相对于电池托架拆装电池。

步骤S2-1还包括：

采集换电设备与电动汽车之间的第一距离和第二距离；

根据所述第一距离和所述第二距离获取旋转角度量。

通过如上定位方式，可以避免电池承载机构与电池托架的对准角度产生 偏移，从而导致对位不准。

本实施例涉及旧电池取出控制方法，通过控制换电设备移动，使设置在 换电设备上的解锁机构与位于电池托架上的解锁件进行对准，以在通过换电 设备取出电池包的过程中，利用设置在换电设备上的解锁机构对位于电池托 架上的电池包进行解锁，使得解锁机构仅需设置在换电设备上，有效减少了 解锁机构的设置数量。

也就是说，对于通过该电池包取出控制方法来从电池托架上取出电池包， 无需再在电池托架上设置用于解锁上述锁止机构的解锁机构，而仅需将解锁 机构设置在换电设备上。因此，对于具有多个电池托架的充换电站而言，只 要在单台换电设备设置单个解锁机构即可满足对多个电池托架进行解锁并 取出电池包的需求，从而可降低充换电站的结构复杂程度，并可提高取出电 池包过程中的解锁可靠性。

实施例5

实施例5在实施例1和4的基础上，提供实施例2的步骤S4的进一步 具体实施方式。

步骤S4包括：

S4-1：获取步骤S2中记录的位置数据；

S4-2：根据所述位置数据移动电池承载机构至与所述电池托架对准位置， 通过采用拆旧电池时记录的数据作为定位基准，进行装新电池时的换电设备 的定位，可以使得定位更加精准；

S4-3：控制电池承载机构朝向所述电动汽车伸出至解锁机构与所述锁止 机构配合到位，通过电池承载机构上的解锁机构与锁止机构配合到位，可以 实现换电设备对电池托架上的电池的自动解锁；

S4-4：控制推垃机构伸出将位于电池承载机构上的新电池推送至电池托 架内，通过推拉机构，可以方便地将新电池推送至电池托架内。

S4-5：驱动所述解锁杆运动以带动所述解锁件运动从而对所述电池托架 的锁止机构进行锁止，通过解锁杆带动解锁件运动可以实现自动地将新电池 锁定到电池托架上。

实施例6

实施例6提供实施例2的步骤S2和S4的进一步具体实施方式。

图24示意了实施例2的步骤S2的具体步骤，用于控制换电设备从电池 仓内或电动车内取出电池包，该电池包通过锁止机构被锁止在电池仓或电动 车内的电池托架上，步骤S2包括以下步骤：

S2-11、控制换电设备移动至使换电设备的解锁机构与电池托架上的解 锁件对准的位置；

S2-12、控制解锁机构朝向解锁件移动至配合到位并进行解锁；

S2-13、控制换电设备的推拉机构与电池包相连接，并将电池包从电池托 架上移动至换电设备上。

本实施例的换电方法采用上述步骤，通过控制换电设备移动，使设置在 换电设备上的解锁机构与位于电池托架上的解锁件进行对准，以在通过换电 设备取出电池包的过程中，利用设置在换电设备上的解锁机构对位于电池托 架上的电池包进行解锁，并通过推拉机构将解锁后的电池包取出，通过定位 提高了取出电池包过程中的解锁准确性和解锁效率，而且通过推拉机构以平 移方式取出电池包，保证电池取出的稳定性，避免对电池包造成损伤，提高 换电安全性。。

也就是说，对于通过该电池包取出控制方法来从电池托架上取出电池包， 无需再在电池托架上设置用于解锁上述锁止机构的解锁机构，而仅需将解锁 机构设置在换电设备上。因此，对于具有多个电池托架的充换电站而言，只 要在单台换电设备设置单个解锁机构即可满足对多个电池托架进行解锁并 取出电池包的需求，从而可降低充换电站的结构复杂程度，并可提高取出电 池包过程中的解锁可靠性。

其中，对于步骤S2-11而言，如何准确地控制换电设备移动至使换电设 备的解锁机构与电池托架上的解锁件对准的位置，在此提供一种基于图像采 集并识别位置调整量的具体方案，该方案基于设置在换电设备的电池承载机 构上的视觉定位系统801来实现上述目的。

具体的，如图25所示，该视觉定位系统801包括第一视觉传感器501、 第二视觉传感器502、位置获取单元503。

第一视觉传感器501用于获取目标电池仓位的第一位置的第一图像；第 二视觉传感器502用于获取目标电池仓位的第二位置的第二图像。位置获取 单元503用于根据第一图像和第二图像得到目标电池仓位的位置信息。

在具体实施时，如图3所示，第一视觉传感器501沿箭头所示方向获取 目标电池仓位第一图像，第一图像中包括目标电池仓位上的第一位置A；第 二视觉传感器502沿箭头所示方向获取目标电池仓位第二图像，第二图像中 包括目标电池仓位上的第二位置B。位置获取单元503接受第一图像和第二 图像后，进行图像处理，从而得到目标电池仓位的位置信息。

在此基础上，位置获取单元503还根据目标电池仓位的位置信息和目标 电池仓位的参考位置信息的得到位置调整量，使得该视觉定位系统801可有 效提高定位的精度。

具体来说，如图27所示，应用该视觉定位系统801的步骤S2-11具体 包括如下步骤：

S2-111、对电池托架的第一位置和第二位置进行图像采集从而得到第一 图像和第二图像；

S2-112、对第一图像和第二图像进行图像处理得到位置调整量；

S2-113、根据位置调整量控制换电设备移动至解锁机构与解锁件相对准 的位置。

上述方案通过采集图像的方式获得换电设备相对电池托架的位置调整 量，并基于该位置调整量调节换电设备的位置，可有效提高换电设备相对电 池托架的位置准确率，以保证解锁、取出电池包等工序的成功率。

其中，作为视觉定位系统801一种可选的实施方式，位置获取单元503 根据第一视觉传感器501、第二视觉传感器502实时获取的图像以及预先设 置的目标电池仓位的参考图像，进行图像处理，以得到位置调整量。

在一种可选的实施方式中，位置获取单元503根据第一图像和第一参考 图像获取水平位移量。图28给出了第一参考图像G1的一种示意。第一参考 图像G1预存在位置获取单元503中。第一参考图像G1包括目标电池仓位 上的第一位置A。通过分析第一参考图像G1，位置获取单元503得到目标 电池仓位上的第一位置A在第一参考图像G1中对应的像素在第一参考图像 G1中的位置，作为定位的参考，为了便于说明，称为所述目标位置。位置获 取单元503得到目标位置的过程可以采用本领域已经公开的算法实现，是本 领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。

图29给出了第一图像G11的一种示意。第一图像G11中包括目标电池 仓位上的第一位置A。通过分析第一图像G11，位置获取单元503得到目标 电池仓位上的第一位置A在第一图像G11中对应的像素在第一图像G11中 的位置，为了便于说明，称为所述实时位置。位置获取单元503得到目标位 置的过程可以采用本领域已经公开的算法实现，是本领域技术人员能够实现 的，此处不再赘述。

根据图像处理算法，位置获取单元503根据目标位置和实时位置得到第 一视觉传感器501第一水平位移量和第一垂直位移量。通过将第一视觉传感 器501移动第一水平位移量和第一垂直位移量，可以使得第一视觉传感器 501拍摄到与第一参考图像G1一致的图像。位置获取单元503得到第一视 觉传感器501第一水平位移量和第一垂直位移量的过程可以采用本领域已经 公开的算法实现，是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。

类似地，位置获取单元503根据第二图像和预存的第二参考图像获取第 二水平位移量和第二垂直位移量。通过将第二视觉传感器502移动第二水平 位移量和第二垂直位移量，可以使得第二视觉传感器502拍摄到与第二参考 图像一致的图像。

在另一种可选的实施方式中，目标电池仓位的参考位置信息预先存储在 位置获取单元503中。位置获取单元503根据预存的目标电池仓位的参考位 置信息和实时获取到目标电池仓位的位置信息得到位置调整量。根据位置调 整量调整第一视觉传感器501、第二视觉传感器502，可以使得第一视觉传 感器501拍摄到与第一参考图像一致的图像，使得第二视觉传感器502拍摄 到与第二参考图像一致的图像。

作为一种可选的实施方式，如图30所示，当第一视觉传感器501和第 二视觉传感器502设置于位置调整机构8上时，第一视觉传感器501设置在 与第一位置A对应的位置，第二视觉传感器502设置在第二位置B对应的 位置，第一位置A和第二位置B之间具有第一预设间距D3，第一视觉传感 器501和第二视觉传感器502之间具有第二预设距离L。位置获取单元503 对第一图像进行图像处理，得到第一景深，第一景深值第一图像中第一位置 A的景深值D1；位置获取单元503对第二图像进行图像处理，得到第二景 深，第二景深值第二图像中第二位置B的景深值D2。位置获取单元503获 得景深值的具体方式可以采用本领域公开的算法实现，是本领域技术人员能 够实现的，此处不再赘述。位置获取单元503得到两个景深值的差值D＝|D2- D1|。位置获取单元503根据景深值的差值D、第一视觉传感器501和第二 视觉传感器502之间的距离L以及第一位置A与第二位置B之间的距离D3， 依据三角函数原理，可以得到旋转角度量θ。位置调整机构8按照旋转角度 量θ向相应方向旋转，可以使得目标电池仓位7与位置调整机构8向平行。

也就是说，在对第一图像和第二图像进行图像处理得到位置调整量中， 具体可包括：水平位移量、垂直位移量以及旋转角度量，在通过水平、垂直 及旋转这三个运动自由度的方向区分该位置调整量，使得通过分析第一图像 和第二图像获得的位置调整量具有通用性，以便于换电设备基于上述位移量 或旋转量相对电池托架调整位置。其中，位置调整量可仅包括水平位移量、 垂直位移量以及旋转角度量中的其中任意一个，也可以是其中两个量或者全 部的三个量的组合。

在此基础上，如图31所示，在步骤S2-113中，根据位置调整量控制换 电设备移动至解锁机构与解锁件相对准的位置可具体包括以下三种方案：根 据位置调整量中的水平位移量控制换电设备的水平调整单元移动；根据位置 调整量中的垂直位移量控制换电设备中的垂直调整单元移动；根据位置调整 量中旋转角度量控制换电设备中的旋转调整单元旋转。以通过将位置调整量 中的各运动自由度分量分别作为换电设备中各运动自由度的调整单元的调 整依据，更准确地实现基于位置调整量控制换电设备移动至解锁机构与解锁 件相对准位置的目的。

具体的，如图32所示，换电设备还包含位置调整机构，位置调整机构 用于调整电池承载机构100的位置，解锁机构802安装在电池承载机构100 下表面上。解锁机构802用于对锁止在电池托架上的电池包进行解锁，位置 调整机构用于根据视觉定位系统801获取的水平位移量、垂直位移量和旋转 角度量中的至少一个调整解锁机构802的位置直至解锁机构802与电池托架 上的解锁件完成定位。

作为一种可选的实施方式，第一视觉传感器501和第二视觉传感器502 设置于电池承载机构100上。根据视觉定位系统801获取的位置调整量对解 锁机构802的位置进行调整，即可使解锁机构802与电池托架上的解锁件完 成定位。

在本实施例中，位置调整机构包含控制单元、水平调整单元、垂直调整 单元以及旋转调整单元，控制单元与视觉定位系统801通信连接，从而根据 水平位移量、垂直位移量和旋转角度量中的至少一个对应控制水平调整单元、 垂直调整单元或旋转调整单元移动至调整位置。

为了实现水平移动，水平调整单元具体包括轨道、导轮和水平驱动器， 水平驱动器用于根据水平位移量驱动导轮沿轨道移动。作为一种可选的实施 方式，参照图30、图31，轨道包括天轨701和地轨702，导轮包括天轨导轮 703和地轨导轮704。天轨导轮703与天轨701对应设置，地轨导轮704与 地轨702对应设置。水平驱动器分别驱动天轨导轮703沿天轨701在X轴 方向(即水平方向)上移动，驱动地轨导轮704沿地轨702移动，从而实现 解锁机构的水平移动。图30中，X轴、Y轴、Z轴两两垂直。图33中示出 了换电执行机构803的框架，未示出具体结构，换电执行机构的具体结构是 本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。

视觉定位系统801获取的垂直位移量包括第一垂直位移量和第二垂直位 移量，其中，第一垂直位移量根据第一图像获得，第二垂直位移量根据第二 图像获得。

作为一种具体的实施方式，垂直调整单元具体包括第一垂直驱动器61、 第二垂直驱动器62、第一升降机构、第二升降机构和换电执行机构803，第 一垂直驱动器连接于第一升降机构，第二垂直驱动器连接于第二升降机构， 第一升降机构、第二升降机构分别连接于换电执行机构的两端以带动换电执 行机构的两端升降移动；第一垂直驱动器用于根据第一垂直位移量驱动第一 升降机构，第二垂直驱动器用于根据第二垂直位移量驱动第二升降机构。

具体实施时，第一升降机构包括第一链条706和对应设置的第一链轮 611，第一链条706在第一垂直驱动器61的驱动下带动第一链轮611沿垂直 方向(即Z轴方向)移动，以带动换电执行机构803沿垂直方向移动。第二 升降机构包括第二链条621和对应设置的第二链轮622，第二链条621在第 二垂直驱动器62的驱动下带动第二链轮622沿垂直方向移动，以带动换电 执行机构803沿垂直方向移动。

在一种可选的实施方式中，如图34所示，旋转调整单元具体包括转盘 811和旋转驱动器812，转盘811套在换电执行机构803的底部，旋转驱动 器812连接于转盘811并用于根据旋转角度量驱动转盘811带动换电执行机 构803旋转。

另外，如图31所示，在步骤S2-111之前还包括步骤S2-110：控制换电 设备基于预设值移动至使换电设备的解锁机构与电池托架上的解锁件对准 的粗定位位置。

在基于图像采集的方式对换电设备相对电池托架的位置进行精确检测 之间，先将换电设备移动至粗定位位置，以降低精确定位过程中的位移行程， 进而能够提高定位效率。

如图35所示，在步骤S2-12中可具体包括以下步骤：

S2-121、控制解锁机构朝向电池托架移动，使解锁杆与解锁件配合到位；

S2-122、驱动解锁杆带动解锁件运动，从而对锁止电池包的锁止机构进 行解锁。

在本方案中，通过驱动解锁杆带动解锁件运动，以将位移量传递至锁止 机构，实现锁止机构的解锁电池包的目的。这种解锁方式的解锁精度高，提 高了换电效率；同时，有效避免了发生误操作，大大提高了安全稳定性。

具体的，在此提供一种解锁机构的具体实施结构的方案。如图36所示， 解锁机构802安装在电池承载机构100的下表面，电池承载机构100具体包 括托盘本体、伸出机构和推拉机构100a，伸出机构的底部在托盘本体上沿第 一方向伸缩移动，推拉机构100a在在伸出机构的顶部沿第一方向伸缩移动， 该第一方向为靠近或者远离电池托架内的电池箱的方向。伸出机构的顶部用 于放置电池箱，解锁机构802安装设置在伸出机构的底面上，且解锁机构802 用于对电动汽车上电池托架内的电池箱进行解锁或锁止。

如图37至图40所示，该解锁机构802具体包括驱动机构1和解锁杆 2，解锁杆2用于带动电池托架上的锁止机构转动以解锁或锁止电池箱；驱 动机构1驱动解锁杆2旋转，以带动锁止机构转动。

驱动机构1安装连接于电池承载机构100的伸出机构上，解锁杆2与锁 止机构的解锁匹配件相互匹配连接来实现对电池箱的解锁或锁止。电池托架 上设有解锁匹配件，解锁杆2与解锁匹配件匹配连接，解锁匹配件与电池托 架上的锁止机构连接；通过驱动机构1驱动解锁杆2旋转，解锁杆2的旋转 将会带动解锁匹配件也一同旋转，带动锁止机构转动，从而实现锁止机构的 解锁或锁止。通过驱动机构1驱动解锁杆2旋转来带动锁止机构转动，从而 实现对电池箱的解锁或锁止，解锁或锁止精度非常高，提高了换电效率；同 时，即便发生触碰也不会造成锁止机构的解锁或锁止，有效避免了发生误操 作，大大提高了换电设备的安全稳定性。

其中，电池箱上可以具有锁槽，锁止机构通过转动可以插入至锁槽内或 者缩回至锁槽外，从而实现对电池箱的锁止或解锁。锁止机构的具体结构在 本实施例中不作限定。

如图39和图40所示，解锁杆2包括插入端21，插入端21用于连接匹 配电池托架上的锁止机构。伸出机构在伸出的过程中将会带动解锁机构802 共同伸出，解锁杆2的插入端21将会通过插入的方式与解锁匹配件相互连 接匹配，从而实现解锁机构802对电池箱的解锁或锁止；在操作完成之后， 通过伸出机构的缩回将会带动插入端21与解锁匹配件相互断开，从而实现 分离。连接、断开都非常方便，稳定性高，同时，结构简单。

插入端21的外表面具有至少一个抵靠面211，电池托架上设有解锁匹配 件，解锁匹配件与锁止机构连接，插入端21用于插入解锁匹配件内，且抵 靠面211与解锁匹配件的内壁面相匹配，以实现带动解锁匹配件旋转。解锁 杆2在旋转时，通过抵靠面211与解锁匹配件的内壁面相匹配，使得抵靠面 211将会对解锁匹配件施加作用力并驱动解锁匹配件旋转，从而带动锁止机 构锁止机构转动以解锁或锁止电池箱。通过抵靠面211对解锁匹配件的内壁 面施加作用力来带动解锁匹配件旋转，旋转稳定性高。在本实施中，抵靠面 211的数量为四个，四个抵靠面211之间相互围成方形结构，旋转稳定性更 高。当然，在其他实施例中，抵靠面211的数量可以不作限定，多个抵靠面 211之间相互围成的形状只要是非圆形均可带动解锁匹配件旋转。

插入端21远离驱动机构1的一端具有导滑面212，导滑面212连接于 抵靠面211，用于引导解锁杆2插入解锁匹配件。导滑面212具有导滑作用， 且通过导滑面212能够适应解锁杆2与解锁匹配件之间微小的位置偏差；插 入端21在插入至解锁匹配件内时先通过导滑面212起到导滑作用并先插入 至解锁匹配件内，使得插入端21即便有微小位置偏差也能够保证了抵靠面 211稳定进入解锁匹配件内。

由于插入端21的外表面为非圆形结构，且需要抵靠面211与解锁匹配 件的内壁面相匹配，使得解锁杆2的插入端21需要准确对位插入。为了达 到插入端21准确对位插入解锁匹配件内。解锁杆2中朝向驱动机构1的一 端具有连接部22，连接部22外周面上具有腰型孔221，连接部22通过腰型 孔221连接于驱动机构1。解锁杆2通过连接部22与驱动机构1相互连接， 腰型孔221沿连接部22外周面上延伸，使得连接部22在安装连接时能够沿 其周向方向旋转调节，从而可以调节解锁杆2，使得插入端21插入至解锁匹 配件内以实现抵靠面211与解锁匹配件的内壁面相匹配。

连接部22设有沿其轴向延伸的连接凹槽222，解锁杆2通过连接凹槽 222连接驱动机构1。连接凹槽222自连接部22中朝向驱动机构1的端面沿 其轴向向内延伸，使得驱动机构1插入至连接凹槽222就能够实现与连接部 22的连接，安装连接方便；同时，保证了解锁杆2沿其轴线旋转，实现解锁 机构802在解锁或者锁止的过程中稳定性更高。

如图37所示，解锁机构802还包括连接单元3，连接单元3的两端分别 连接于驱动机构1和解锁杆2，且驱动机构1通过连接单元3驱动解锁杆2 沿解锁杆2的轴线旋转。驱动机构1将驱动连接单元3旋转，通过连接单元 3将会带动解锁杆2旋转，保证了解锁杆2沿其轴线旋转，实现解锁机构802 在解锁或者锁止的过程中稳定性更高。

解锁杆2与解锁匹配件之间不仅在解锁杆2的周向上需要旋转调节，解 锁杆2与解锁匹配件之间还存在解锁杆2的轴线与解锁匹配件的轴线对位不 准确的情况，即存在有微小的位置偏差而不在同一直线上。为了达到解锁机 构802能够适应对位不准确的情况。如图39所示，连接单元3包括可径向 扭转的第一弹性件31，第一弹性件31的两端分别连接于驱动机构1和解锁 杆2，且第一弹性件31以适应解锁杆2的径向位移。在驱动机构1固定不动的情况下，通过第一弹性件31能够在径向方向上位移，使得解锁杆2能够 匹配插入至解锁匹配件内，实现解锁机构802在解锁或者锁止的过程中稳定 性更高。

连接单元3还包括第一连接套32和第二连接套33，第一弹性件31的 两端分别连接第一连接套32和第二连接套33，解锁杆2连接于第一连接套 32，驱动机构1连接于第二连接套33。通过第一连接套32和第二连接套33 将驱动机构1、第一弹性件31和解锁杆2依次相互串联，保证解锁机构802 在轴向上连接并绕其轴线旋转，稳定性更高，且安装连接方便。其中，第一 弹性件31可以为软轴，第一连接套32和第二连接套33的材料可以为金属。

连接单元3滑设于驱动机构1，以带动解锁杆2沿靠近驱动机构1的方 向。解锁机构802在解锁或者锁止的过程中，需要解锁杆2的插入端21准 确对位插入解锁匹配件内，在插入到位时，解锁杆2将会与解锁匹配件相互 抵靠，使得解锁匹配件将会对解锁杆2施加沿靠近驱动机构1的方向的作用 力，通过连接单元3滑设于驱动机构1，使得解锁杆2在受到沿靠近驱动机 构1的方向的作用力时将会带动连接单元3在驱动机构1上移动，有效避免 了刚性连接而造成结构的损坏，安全稳定性更高，使用寿命长。当然，解锁 杆2的插入端21在没有插入至解锁匹配件内时，解锁匹配件也就不会对解 锁杆2施加沿靠近驱动机构1的方向的作用力。

解锁机构802还包括检测单元4，检测单元4用于检测解锁杆2是否沿 靠近驱动机构1的方向移动。解锁机构802在解锁或者锁止的过程中，需要 解锁杆2的插入端21准确对位插入解锁匹配件内，解锁杆2会因受到解锁 匹配件的抵靠作用力而沿靠近驱动机构1的方向移动，通过检测单元4检测 到解锁杆2的移动，则表明解锁杆2插入解锁匹配件内，若检测单元4检测 到解锁杆2没有移动，则表明解锁杆2与解锁匹配件之间存在错位而没有插入至解锁匹配件内。通过检测单元4能够检测出解锁杆2是否位于解锁匹配 件内的解锁位置，大大提高了换电设备在换电过程中的安全稳定性。

解锁机构802还包括检测块5，检测块5连接于连接单元3，检测单元 4用于检测检测块5，以检测解锁杆2是否对准锁止机构。通过检测块5与 连接单元3相连接，解锁杆2在对准时并插入至解锁匹配件内时，将会带动 检测块5和连接单元3沿靠近驱动机构1的方向移动。

在本实施例中，在初始状态下，检测块5没有位于检测单元4的检测位 置，在解锁杆2插入解锁匹配件内并对准锁止机构时，检测块5将会移动至 检测单元4的检测位置，检测单元4能够检测到检测块5移动到检测位置， 则表示解锁杆2对准锁止机构；当检测单元4没有检测到检测块5移动到检 测位置，则表示解锁杆2没有对准锁止机构。通过检测块5与检测单元4之 间相互配合来检测，检测精确，避免发生误操作，大大提高了换电设备的安全稳定性。其中，检测单元4可以为感应器，检测块5可以为感应块。

检测块5套设于连接单元3上。使得检测块5安装设置非常方便。

驱动机构1包括旋转单元11，旋转单元11通过套筒14连接单元3并用 于驱动解锁杆2沿解锁杆2的轴线旋转。旋转单元11与连接单元3的第二 连接套33之间通过套筒14实现连接，便于匹配装配连接，且保证了解锁杆 2沿其轴线旋转，实现解锁机构802在解锁或者锁止的过程中稳定性更高。 其中，旋转单元11可以为拧钉机。

当然，对于解锁杆2是否插入解锁匹配件内的检测，还可以通过旋转单 元11在驱动解锁杆2旋转时，对力矩、旋转圈数的反馈来检测解锁杆2是 否插入解锁匹配件内。

如图40所示，解锁机构802还包括第一支座7，第一支座7上具有沿解 锁杆2轴向延伸的导向孔71，连接单元3穿过导向孔71并能够在导向孔71 内移动。导向孔71具有导向作用，使得连接单元3沿解锁杆2的轴向移动， 有效避免了连接单元3在移动的过程中产生偏移错位现象，大大提高了换电 设备的安全稳定性。

如图39所示，第一支座7与连接单元3之间设有衬套72。衬套72起到 防护作用，降低了连接单元3在移动过程中的磨损，有效延长了解锁机构802 的使用寿命。

如图38和图39所示，解锁机构802包括可轴向伸缩的第二弹性件6， 第二弹性件6抵靠于连接单元3，用于向连接单元3施加沿远离驱动机构1 方向的作用力。检测单元4在检测到检测块5处于检测位置时，检测单元4 将会发出信号并用于控制旋转单元11打开，从而带动解锁杆旋转。通过第 二弹性件6对连接单元3施加沿远离驱动机构1方向的作用力，使得连接单 元3和解锁杆2在发生失误触碰时，因第二弹性件6的作用力而使得检测块 5不会移动到检测位置，有效避免了解锁机构802发生误操作，大大提高了 解锁机构802的安全稳定性。

在本实施例中，第二弹性件6的两端分别抵靠在第一支座7和连接单元 3上，当然，在其他实施例中，第二弹性件6也可以抵靠在解锁杆2上并用 于向解锁杆2施加沿远离驱动机构1方向的作用力。

第二弹性件6为压簧，压簧套设于连接单元3。通过压簧套设在连接单 元3上，使得第二弹性件6在使用的过程中不会产生偏移现象，大大提高了 稳定可靠性；同时，安装设置非常方便，且结构简单成本低。

解锁机构802还包括第二支座8，旋转单元11穿设于第二支座8上。旋 转单元11将安装固定在第二支座8上，安装设置方便，且连接稳定性高。

驱动机构1还包括驱动单元12和第一安装板13，驱动单元12连接于 第一安装板13并用于驱动第一安装板13沿解锁杆2的轴向移动。驱动单元 12和第一安装板13安装设置在伸出机构上并会随伸出机构向靠近电池托架 的方向移动，通过驱动单元12驱动第一安装板13，使得第一安装板13相对 于伸出机构沿解锁杆2的轴向移动，也就是沿靠近电池托架上的解锁匹配件 方向移动，进一步保证了解锁杆2与解锁匹配件的精准配合，大大提高了换 电设备的稳定性。

在本实施例中，第一支座7和第二支座8均设于第一安装板13上，解 锁机构802还包括第二安装板9，驱动单元12设于第二安装板9上，驱动单 元12驱动第一安装板13相对第二安装板9可滑动。使得解锁机构802装配 设置方便，且实现解锁机构802模块化，解锁机构802使用更加方便。

第一安装板13与第二安装板9之间具有至少一个导向部件91，第一安 装板13通过导向部件91沿解锁杆2的轴向移动。导向部件91具有导向作 用，通过导向部件91使得第一安装板13在第二安装板9上沿解锁杆2的轴 向移动稳定性更高，以大幅提高了解锁机构802的精度。

在本实施例中，检测单元4设于第一安装板13上，检测块5连接于连 接单元3，检测单元4用于检测检测块5并用于控制旋转单元11的开断。检 测精度高，且安装设置非常方便。

解锁机构802还包括第一感应器92和第二感应器93，第一感应器92和 第二感应器93分别设于第二安装板9上的两端，且第一感应器92和第二感 应器93用于检测第一安装板13的位置并用于控制驱动单元12的开断。第 一安装板13在第二安装板9上沿解锁杆2的轴向移动，在使用时，驱动单 元12将驱动第一安装板13向前靠近解锁匹配件的方向移动，通过第一感应 器92将检测第一安装板13向前靠近的极限位置，同时，第二感应器93用 于检测第一安装板13向后远离的极限位置，通过第一感应器92和第二感应 器93进一步提高了解锁机构802的安全稳定性。

在上述解锁机构802的具体结构中，解锁机构802对接至解锁匹配件， 以通过旋转运动的方式带动解锁杆2旋转。当然，解锁机构802的解锁杆2 带动解锁件运动的形式并不仅局限于旋转，还可以为直线运动等其他运动形 式，以实现带动锁止机构解锁电池包的目的。

在此基础上，在步骤S2-121中，还可控制换电设备的伸出机构带动解 锁机构伸出，使解锁机构靠近解锁件。作为用于驱动电池承载机构朝靠近电 池托架方向的伸出机构，在将解锁机构设置在电池承载机构下方之后，可利 用伸出机构同时实现电池承载机构朝电池托架方向靠近，以及解锁机构对接 于解锁匹配件两个目的。以利用电池托架上伸出机构带动解锁机构802伸出， 使得解锁机构802无需再设置额外的伸出结构，有效降低换电设备的结构复 杂程度。

另外，在步骤S2-121与步骤S2-122之间还可包括：判断解锁杆2是否 位于解锁件的解锁匹配件内；若是，则驱动解锁杆2运动。

也就是说，通过在步骤S2-121和步骤S2-122之间加入判断解锁杆2是 否到位的方案，以此作为作动解锁杆2运动的基准，有效避免了解锁杆2在 没有位于解锁匹配件内时而发生驱动解锁杆2运动的现象，有效避免了发生 误操作，大大提高了在换电过程中的安全稳定性。

如图41所示，在步骤S2-13中可具体包括以下步骤：

S2-131、控制推拉机构伸出至与电池包相连接；

S2-132、控制推拉机构缩回从而将电池包拉动至换电设备。

如图13所示，本实施例中的拖拉机构设置在电池承载机构100的上表 面，能够相对电池承载机构100水平移动，其具体形态为一推盘盒，其与电 池包进行连接的方式是依靠位于其朝向电池包一侧的吸盘来实现的。当然， 在其他实施方式中，拖拉机构也可依靠卡合连接等其他方式与电池包连接， 以实现拉动电池包移动的目的。

图42示意了实施例2的步骤S4的具体步骤，步骤S4包括以下步骤：

S4-21、控制换电设备移动至使换电设备的解锁机构与电池托架上的解 锁件相对准的位置；

S4-22、控制解锁机构朝向解锁件移动至配合到位；

S4-23、控制换电设备的推拉机构将电池包从换电设备移动至电池托架；

S4-24、控制解锁机构对解锁件进行锁止，使电池包被锁止于电池托架上。

该换电方法，通过控制换电设备移动，使设置在换电设备上的解锁机构 与位于电池托架上的解锁件进行对准，以在换电设备将电池包放置在电池托 架上之后，利用设置在换电设备上的解锁机构对位于电池托架上的电池包进 行锁止，使得解锁机构仅需设置在换电设备上，有效减少了解锁机构的设置 数量，以降低充换电站的结构复杂程度，并可提高安装电池包过程中的锁止 可靠性。

具体的，该换电方法的步骤S4-21中可采用与上述的步骤S2-11相同的 方案，即：首先通过对电池托架的第一位置A和第二位置B进行图像采集 从而得到第一图像和第二图像；之后，对第一图像和第二图像进行图像处理 得到位置调整量；最后，根据位置调整量控制换电设备移动至解锁机构与解 锁件相对准的位置。

上述方案，通过采集图像的方式获得换电设备相对电池托架的位置调整 量，并基于该位置调整量调节换电设备的位置，可有效提高换电设备相对电 池托架的位置准确率，以保证放置、锁定电池包等工序的成功率。

具体的，上述方案同样可利用换电设备的视觉定位系统801来实现。视 觉定位系统801通过对第一图像和第二图像进行图像处理得到位置调整量， 具体包括水平位移量、垂直位移量和旋转角度量。

在根据位置调整量控制换电设备移动至解锁机构与解锁件相对准的位 置的步骤中包括：

根据水平位移量控制水平调整单元移动；或者，根据垂直位移量控制垂 直调整单元移动；又或者，根据旋转角度量控制旋转调整单元旋转。

以通过将位置调整量中的各运动自由度分量分别作为换电设备中各运 动自由度的调整单元的调整依据，可以更加准确地实现基于位置调整量控制 换电设备，使换电设备精确地移动至解锁机构与解锁件相对准位置的目的， 提高整个换电流程的可靠性。

另外，在对电池托架的第一位置A和第二位置B进行图像采集从而得 到第一图像和第二图像的步骤之前还可包括：

控制换电设备基于预设值移动至使换电设备的解锁机构802与电池托架 上的解锁件对准的粗定位位置。

以在基于图像采集的方式对换电设备相对电池托架的位置进行精确检 测情况下，在开始精确检测之前，先将换电设备移动至粗定位位置，以降低 精确定位过程中的位移行程，进而能够提高效率。

具体的，在步骤S4-22中包括：控制解锁机构802朝向电池托架的方向 移动，以使解锁杆2与解锁件配合到位。

而在步骤S4-24中包括：驱动解锁杆2沿与解锁方向相反的方向带动解 锁件运动，从而将电池包被锁止于电池托架上。

具体的，解锁杆2在沿相反方向带动解锁件运动的情况下，可使解锁件 联动锁止机构实现对电池包的锁定。在该具体方案中，通过驱动解锁杆2沿 与解锁时的运动方向相反的方向带动解锁件运动，以将位移量传递至锁止机 构，实现锁止机构的锁止电池包的目的。这种锁止方式的锁止精度高，提高 了换电效率；同时，有效避免了发生误操作，大大提高了安全稳定性。

同样的，基于解锁机构802中用于检测解锁杆2是否到位的检测机构， 在电池包安装控制方法的步骤S4-24之前还可包括以下步骤：判断解锁杆2 是否位于解锁件的解锁匹配件内；若是，则驱动解锁杆2沿与解锁方向相反 的方向运动。

在该方案中，通过判断解锁杆2是否位于解锁匹配件内来作为作动解锁 杆2运动的基准，有效避免了解锁杆2在没有位于解锁匹配件内时而发生驱 动解锁杆2运动的现象，有效避免了发生误操作，大大提高了在换电过程中 的安全稳定性。

在步骤S4-23中包括：控制推拉机构将电池包从换电设备移动至电池托 架，使电池包与锁止机构相接触。而在之后的步骤S4-24中还包括：控制解 锁机构802对连接解锁杆2的锁止机构进行锁止，使锁止机构沿电池包的安 装方向拉动电池包，并将电池包被锁止于电池托架上。

通过在驱动锁止机构对电池包进行锁止的过程中，利用锁止机构沿电池 包的安装方向拉动电池包，实现提高固定可靠性的目的。同时，在沿电池包 的安装方向拉动电池包的过程中，还可利用上述位移实现电池包与电池托架 之间的电接插，简化电池包安装的步骤。

具体的，在此提供一种设置电池托架、电池包和锁止机构的具体结构设 置方案：

如图43所示，其为本实施例中使用的电池托架200、电池包500和锁止 机构301的结构示意图。从图中可以看出，锁止机构301设置在电池托架 200上，具体来说，该锁止机构301包括旋转插件311和限位件312，旋转 插件311设置在电池托架200上，而限位件312对应设置在电池包500上， 在电池包500安置在电池托架200上时，通过驱动该旋转插件311进行旋 转，根据旋转方向的不同，使得旋转插件311被限位件312限位或者解除限 位。该锁止机构301利用旋转插件311沿着不同方向进行旋转的动作实现将 电池包500解锁或锁定在电池托架200上的目的。相较于传统的锁定机构， 该锁止机构301具有固定更牢靠，可靠性高等优点。同时，因结构较为简单 也便于日常维护管理。

需要具体说明的是，在本实施例中，旋转插件311设置在电池托架200 上，而相对的，限位件312设置在电池包500上。然而，在其他的实施方式 中，旋转插件311也可设置在电池包500上，而限位件312则对应设置在电 池托架200上，以通过设置在电池包500上的旋转插件311的旋转动作，同 样实现电池包500和电池托架200之间位置锁定及解锁的目的。

另外，如图44-图47所示，电池包500和以及电池托架200相接触的接 触面上设置有电连接器400，该电连接器400具体包括设在电池包500的接 触面上的电池端电连接器410和设在电池托架200的接触面上的车端电连接 器420。对于锁止机构301而言，旋转插件311和限位件312分别设在电池 包500的接触面和电池托架200的接触面上，即锁止机构301的设置位置与 电连接器400的设置位置一致，以在通过锁止机构301对电池包500和电池托架200的位置进行锁定时，提高与锁止机构301相邻的电连接器400的接 插状态，进而提升电池包500的电连接可靠性。

如图48所示，当电池端电连接器410相对于车端电连接器420插入时， 旋转插件311旋转并被限位件312所限位，以在电连接器400相互接插过程 中通过锁止机构301通过实现电池包500与电池托架200之间的位置锁定， 避免电池包500与电池托架200之间位置被锁定，但电连接器400未接插到 位的情况发生。进一步地，当电池端电连接器410相对于车端电连接器420 插入时，该锁止机构301能够沿着电连接器400的插入方向对限位件312施 加拉力，以通过该拉力使电池包500与电池托架200之间进一步贴紧，进而 保证电连接器400的接插到位。

其中，需要具体说明的是，这种用于车载电池的电连接器400，其电池 端电连接器410与车端电连接器420之间的连接通常较紧，因此在安装或拆 卸电池包500时，需要利用外部的换电设备将电池包500插入电池托架200 或从电池托架200拔出，期间，需要克服的主要阻力便是电连接器400上的 插拔力。该锁止机构301，在通过旋转将电池包500相对电池托架200物理 锁定或解锁的同时，还能够利用旋转向电池包500施加对应的推力或拉力，以克服电连接器400的上述插拔力，实现电池包500快速拆装的目的。

同时，由于锁止机构301设置在电池包500和电池托架200的接触面 上，因此锁止机构301对电池包500施加的作用力能够直接传递至位于接触 面的电连接器400上，从而避免了传统的外部换电设备在插拔电池包500时， 因受力过大或不均，导致电池包500的壳体出现变形的情况。

旋转插件311包括有插件头部3111以及驱动部3112，驱动部3112与插 件头部3111相连，该驱动部3112的作用是用于驱动插件头部3111旋转。

而限位件312则具有一个容纳腔3121a，而旋转插件311的插件头部3111在驱动部3112的驱动下以旋转的方式进入或离开该容纳腔3121a。当 需要锁定时，插件头部3111顺时针旋转以进入容纳腔3121a，之后，插件头 部3111通过抵靠在容纳腔3121a的内壁位置处，实现容纳腔3121a相对旋 转插件311的物理限位。

具体来说，该插件头部3111包括锁头3111a和锁头转轴3111b两部分， 锁头转轴3111b设置在电池托架200上，而锁头3111a连接在锁头转轴3111b 上，该锁头3111a是插件头部3111直接进入容纳腔3121a的部分，驱动部 3112通过连接至锁头转轴3111b，驱动锁头3111a沿着锁头转轴3111b的轴 线为中心上下翻转，实现联动旋转的目的。

同时，限位件312包括限位部3121，该限位部3121具有开口3121b和 上述的容纳腔3121a，开口3121b沿着垂直于电连接器400的插入方向设置 在容纳腔3121a的下侧位置处，该开口3121b用于供插件头部3111通过翻 转的方式进出容纳腔3121a。进一步地，当插件头部3111在容纳腔3121a内 的翻转时，插件头部3111能够向容纳腔3121a的壁面施加推力或拉力，以 在锁定和解锁的同时，通过翻转运动实现电池包500在指定形成范围内的推 拉动作。

其中，如何将解锁件的旋转运动传递至锁止机构301上，或者说具体是 传递至锁止机构301的驱动部3112上，以带动插件头部3111进行翻转，实 际可通过连杆机构或者丝杆螺母等传动机构来实现，以将解锁件的旋转运动 转化为插件头部3111的翻转运动，其具体传动形式及设置方案在此不再赘 述。

除此以外，在步骤S4-23中，是通过设置在电池承载机构上的推拉机构 将电池包从换电设备推至电池托架上来实现的，其具体流程可包括：控制推 拉机构伸出，将电池包从换电设备移动至电池托架，具体的，因为推拉机构 设置在电池包的后侧，因此只需要向前推动即可将电池包移至电池托架上。

实施例7

实施例7提供实施例2的步骤S3的进一步具体实施方式。

步骤S3包括如下步骤：

S3-1：控制电池承载机构移动至与所述充电仓中的旧电池仓位对准的位 置，通过将电池承载机构移动到与旧电池仓位对准的位置，方便后续将旧电 池送入旧电池仓位内；

S3-2：控制电池承载机构将旧电池放入旧电池仓位内，通过将电池承载 机构放入旧电池仓位内可以腾出电池承载机构以方便装载新电池；

S3-3：控制电池承载机构上的解锁机构将旧电池锁止于旧电池仓位内， 通过将旧电池锁止在旧电池仓位内，可以避免旧电池脱出；

S3-4：控制电池承载机构移动至与所述充电仓上的新电池仓位对准的位 置，通过将电池承载机构移动至新电池仓位的对准位置，方便电池承载机构 相对于新电池仓位取出新电池；

S3-5：控制电池承载机构朝向新电池仓位伸出至解锁机构与锁止机构配 合到位，通过解锁机构与锁止机构配合到位，可以实现方便电池承载机构解 锁新电池；

S3-6：驱动所述解锁杆运动以带动所述解锁件运动从而对所述新电池仓 位的锁止机构进行解锁，通过解锁杆带动解锁件解锁，可以实现对新电池仓 位的新电池的自动解锁；

S3-7：控制所述推拉机构伸出至所述推拉机构的吸盘连接所述新电池； 控制所述推拉机构缩回从而将所述新电池拉动至所述换电设备，通过推拉机 构移的吸盘推动新电池，可以避免损伤新电池。

步骤S3-6之前还包括：

判断所述解锁杆是否与所述解锁件匹配到位，若是，则驱动所述解锁杆 旋转。通过解锁前判断解锁杆与解锁件是否匹配到位，可以避免新电池未解 锁时就执行移动新电池操作，使得电气设备损坏。

步骤S3-3中的锁止方式以及步骤S3-5中的解锁方式可以与实施例6中 解锁杆与电池托架上的锁止机构的锁止方式和解锁方式相同。

在步骤S3中，

所述换电设备将旧电池送入换电站在所述预定停靠位置上方的充电仓 并从充电仓取出新电池包括：所述换电设备通过所述第一换电仓和/或所述第 二换电仓的顶开口、充电仓的取放口将旧电池放入所述充电仓；以及通过所 述充电仓的取放口、所述第一换电仓和/或所述第二换电仓的顶开口从充电仓 取出新电池。通过换电仓以及充电仓的上述相互连通设置，方便换电设备进 行新旧电池的转运。

所述控制电池承载机构移动至与所述充电仓中的旧电池仓位对准的位 置包括：

第一定位对准操作：

获取旧电池仓位的定位区域的边缘位置信息、电池承载机构在所述定位 区域所对应的目标位置信息，以及定位区域的对准位置信息；

根据目标位置信息以及边缘位置信息获得实际移动量，根据对准位置信 息以及边缘位置信息获得对准移动量；

对所述实际移动量和所述对准移动量进行判断处理并根据判断结果控 制电池承载机构移动进行定位对准；

和/或

第二定位对准操作：

对所述旧电池仓位的第一位置和第二位置进行图像采集从而得到第一 图像和第二图像；

对所述第一图像和所述第二图像进行图像处理得到位置调整量；

根据所述位置调整量控制所述电池承载机构移动至与所述电池托架对 准位置。

通过如上的第一定位对准操作和第二定位对准操作可以实现电池承载 机构的精确定位。

所述对所述第一图像和所述第二图像进行图像处理得到位置调整量包括：

根据所述第一图像和所述第一位置对应的第一参考图像或第二图像和 所述第二位置对应的第二参考图像获取水平位移量；

和/或，根据所述第一图像和所述第一参考图像以及所述第二图像和所述 第二参考图像分别得到第一垂直位移量和第二垂直位移量。

通过如上的位置调整方式，可以实现电池承载机构和电池托架的精准对 位，避免拆装电池时产生错位，方便电池承载机构相对于电池托架拆装电池。

实施例8

实施例8提供实施例7中的步骤3-1的一个具体实施方式。

在步骤S3-1中，控制电池承载机构采用如下所述的电池仓位定位方法 移动至与所述充电仓中的旧电池仓位对准的位置。

在步骤S3-4中，控制电池承载机构采用如下所述的电池仓位定位方法 移动至与所述充电仓上的新电池仓位对准的位置。

该电池仓位定位方法包括：

S1、根据目标电池仓位21对应的第一预设值驱动换电执行机构(电池 承载机构)移动；

S2、判断换电执行机构是否移动到目标电池仓位21的定位区域；

若是，则进入S3、执行相应的定位对准操作。

在步骤S3-1中，目标电池仓位为旧电池仓位。该旧电池仓位可以是用 于为旧电池充电的充电仓位，也可以是用于暂时存放旧电池的中转仓位。

在步骤S-4中，目标电池仓位为新电池仓位。该新电池仓位为存放充满 电的新电池的仓位。

本方法实施中先按第一预设值运行。第一预设值根据目标电池仓位21 的位置可以预先得到。在换电执行机构根据第一预设值移动过程中对定位区 域进行判断，一旦进入定位区域则进行对准操作，提高定位对准的效率。

本实施例的定位区域包括与第一方向对应的第一定位区域和/或与第二 方向对应的第二定位区域。第一定位区域即为第一磁性件201的感应区域， 第二定位区域即为第二磁性件202的感应区域。其中，执行相应的定位对准 操作的步骤包括：完成第一方向的定位对准；和完成第二方向的定位对准。 其中，第一预设值具体包括第一方向的移动预设值以及第二方向的移动预设 值。大致运行到目标电池仓位的定位区域后开始进行精准的对准。

如图50和图55所示，完成第一方向的定位对准的步骤包括：

获取第一定位区域的边缘位置的信息、换电执行机构根据第一预设值移 动后在第一定位区域所对应的目标位置的信息，以及预设的第一定位区域的 对准位置的信息；

根据第一方向的目标位置的信息以及边缘位置信息获得第一方向的实 际移动量M2，根据第一方向的对准位置信息以及边缘位置信息获得第一方 向的对准移动量M1；

对第一方向的实际移动量和对准移动量进行判断处理并根据判断结果 控制换电执行机构移动进行第一方向的定位对准。

根据判断结果控制换电执行机构移动进行第一方向的定位对准的步骤 包括：

若第一方向的实际移动量M2大于对准移动量M1，则控制换电执行机 构12沿第一方向反向移动实现定位对准；

若第一方向的实际移动量M2小于对准移动量M1，则控制换电执行机 构12沿第一方向继续正向移动实现定位对准。

如图51和图55所示，完成第二方向的定位对准的步骤包括：

获取第二定位区域的边缘位置信息、换电执行机构根据第一预设值移动 后在第二定位区域所对应的目标位置信息，以及预设的第二定位区域的对准 位置信息；

根据第二方向的目标位置信息以及边缘位置信息获得第二方向的实际 移动量N2，根据第二方向的对准位置信息以及边缘位置信息获得第二方向 的对准移动量N1；

对第二方向的实际移动量N2和对准移动量N1进行判断处理并根据判 断结果控制换电执行机构移动进行第二方向的定位对准。

根据判断结果控制换电执行机构移动进行第二方向的定位对准的步骤 包括：

若第二方向的实际移动量N2大于对准移动量N1，则控制换电执行机构 沿第二方向反向移动实现定位对准；

若第二方向的实际移动量N2小于对准移动量N1，则控制换电执行机构 沿第二方向继续正向移动实现定位对准。

如图55所示，电池仓位定位方法还包括：当判断为换电执行机构12未 移动到目标电池仓位21的定位区域时，则根据第二预设值驱动换电执行机 构进一步移动。当换电执行机构的初步移动的误差过大，会导致无法获取第 一定位区域或者第二定位区域的边缘位置信息，也就无法进行定位对准。由 此需要换电执行机构12进一步的移动直到能够读取到第一定位区域或者第 二定位区域的边缘位置信息。

如图55所示，电池仓位定位方法还包括：当判断为换电执行机构未移 动到目标电池仓位21的定位区域时，则控制视觉定位单元对目标电池仓位 21进行定位。当换电执行机构的初步移动的误差过大，会导致无法获取第一 定位区域或者第二定位区域的边缘位置信息，也就无法进行定位对准。此时 需要视觉定位单元来进一步获得相对位置关系，以便于进一步定位对准。

如图52所示，该视觉定位系统包括第一视觉传感器501、第二视觉传感 器502。第一视觉传感器501用于获取目标电池仓位的第一位置的第一图像； 第二视觉传感器502用于获取目标电池仓位的第二位置的第二图像。位置获 取单元503用于根据第一图像和第二图像得到目标电池仓位的位置信息。

具体实施时，参照图52，第一视觉传感器501沿箭头所示方向获取目标 电池仓位第一图像，第一图像中包括目标电池仓位上的第一位置A；第二视 觉传感器502沿箭头所示方向获取目标电池仓位第二图像，第二图像中包括 目标电池仓位上的第二位置B。位置获取单元接受第一图像和第二图像后， 进行图像处理，从而得到目标电池仓位的位置信息。

由此，如图56所示，控制视觉定位单元对目标电池仓位21进行定位的 步骤包括：

S51、采集目标电池仓位21的第一位置A和第二位置B的第一图像和 第二图像；

S52、根据第一图像、第二图像以及对应的参考图像得到位置调整量；

S53、根据位置调整量驱动换电执行机构移动至与目标电池仓位21定位 对准。

如图53和图54所示，通过分析第一参考图像G1，位置获取单元得到 目标电池仓位上的第一位置A在第一参考图像G1中对应的像素在第一参考 图像G1中的位置，作为定位的参考，为了便于说明，称为所述目标位置。 通过分析第一图像G11，位置获取单元得到目标电池仓位上的第一位置A在 第一图像G11中对应的像素在第一图像G11中的位置，为了便于说明，称 为所述实时位置。根据图像处理算法，位置获取单元根据目标位置和实时位 置得到第一视觉传感器501的第一方向移动量和第二方向移动量。通过将第 一视觉传感器501移动第一水平位移量和第二方向移动量，可以使得第一视 觉传感器501拍摄到与第一参考图像G1一致的图像。

类似地，位置获取单元503根据第二图像和预存的第二参考图像获取第 二水平位移量和第二垂直位移量。通过将第二视觉传感器502移动第二水平 位移量和第二垂直位移量，可以使得第二视觉传感器502拍摄到与第二参考 图像一致的图像。

由此，S52中的位置调整量包括第一方向移动量，根据第一图像、第二 图像以及对应的参考图像得到位置调整量的步骤包括：

根据第一图像G11和与第一位置A对应的第一参考图像G1或第二图 像和与第二位置对应的第二参考图像得到第一方向移动量。

其中，位置调整量包括两个第二方向移动量，根据第一图像G11、第二 图像以及对应的参考图像得到位置调整量的步骤包括：

根据第一图像G11和与第一位置A对应的第一参考图像G11以及第二 图像和与第二位置对应的第二参考图像分别得到两个第二方向移动量。

实施例9

实施例9与实施例8大致相同，不同之处在于：在步骤S3-1中，目标 电池仓位为中转仓位。

如图57所示，换电方法还包括步骤S5：换电设备将中转仓位的旧电池 转运到充电仓位。

步骤S5具体包括如下步骤：

S5-1：控制电池承载机构移动至与充电仓中的中转仓位对准的位置；

S5-2：控制电池承载机构朝向中转仓位伸出至解锁机构与锁止机构配合 到位；

S5-3：驱动解锁杆运动以带动解锁件运动从而对中转仓位的锁止机构进 行解锁；

S5-4：控制所述推拉机构伸出至所述推拉机构的吸盘连接所述旧电池； 控制所述推拉机构缩回从而将所述旧电池拉动至所述换电设备；

S5-5：控制电池承载机构移动至与充电仓中的充电仓位对准的位置；

S5-6：控制电池承载机构朝向充电仓位伸出至解锁机构与锁止机构配合 到位；

S5-7：驱动解锁杆运动以带动解锁件运动从而对充电仓位的锁止机构进 行解锁；

S5-8：控制电池承载机构将旧电池放入充电仓位内。

步骤S5-1中的中转仓位对准以及步骤S5-5中的充电仓位对准均可以采 用实施例8中电池仓位定位方法。

实施例10

实施例10的换电方法应用于实施例1的换电站。

本实施例的换电方法以实施例4和5中的步骤S2和S4为基础，进一步 提供所述在步骤S2中，在电池承载机构定位后获取并记录与所述电池承载 机构与所述电池托架对准的位置数据，并在S4中，根据该位置数据移动电 池承载机构至与所述电池托架对准位置的进一步的技术方案。

实施例10的换电方法具体包括如下步骤：

步骤S10：对换电设备进行定位，以使换电设备移动至匹配的换电位置；

步骤S11：获取并记录与换电位置相对应的定位数据。

具体地，可以将获取到的定位数据存储在本地的非易失性存储器或者云 端数据库中，本实施例对此不作具体限制。

通过对换电设备对应的定位数据进行记录和存储，可以为后续的再次定 位过程提供参考依据，节约了再次定位的时间。

通过对换电设备对应的定位数据进行记录和存储，可以为后续的再次定 位过程提供参考依据，节约了再次定位的时间。

本实施例中，换电控制方法还可以包括如下步骤：

步骤S12：控制换电设备的电池承载机构对锁止在电池托架上的电池包 进行解锁；

步骤S13：控制换电设备的电池承载机构取出被解锁的电池包。

由此，利用定位完成的换电设备可以高效、准确的取出被解锁的电池包。

由此，利用定位完成的换电设备可以高效、准确的取出被解锁的电池包。

通常情况下，被取出的电池包为电量耗尽或接近耗尽的电池包，换电设 备携带取出的电池包至电池仓，以便对电池包进行重新充电。

进一步地，步骤S13之后还可以包括如下步骤：

步骤S14：当换电设备拿取新的电池包后，控制换电设备根据已记录的 定位数据移动至换电位置；

具体地，新的电池包可以是从换电仓取回的充满电或电量已达到使用需 求的电池包。

步骤S15：控制换电设备将新的电池包安装到电动汽车上。

本实施例提供的换电控制方法通过对换电设备在从电动汽车中取出亏 电电池包之前得到的与换电位置对应的定位信息进行记录，当换电设备从电 池仓取回满电电池重新又回到换电位置进行电池包安装时，能够按照预先记 录的换电位置的定位信息直接对换电设备进行位置矫正，无需重复进行定位 来寻找换电位置，有效节约了换电时间，提高了换电效率，可以有效防止换 电高峰期车辆排队的情况。

步骤S10具体可以包括如下步骤：

步骤S101：采集对电池托架的第一位置和第二位置进行图像采集以获 取到的第一图像和第二图像；

步骤S102：对第一图像和第二图像进行图像处理以获取位置调整量；

步骤S103：根据位置调整量控制换电设备移动至匹配的换电位置，以使 解锁机构与电池托架上的解锁件相对准。

优选地，可以利用第一视觉传感器和第二视觉传感器分别获取第一图像 和第二图像。

进一步地，可以根据水平位移量、第一垂直位移量、第二垂直位移量、 旋转角度量中的至少一种调整解锁机构的位置直至解锁机构与电池托架上 的解锁件完成定位。

本领域技术人员可以理解的是，在理论上的理想情况下，换电设备的位 置应当与电动汽车的电池托架的位置匹配，使得解锁机构与解锁件能够对准 以便于后续解锁机构插入解锁件，但在实际情况下，由于电动汽车停靠之后， 其自身并不是完全处于理论上的预估位置，即与预估位置存在水平、垂直或 旋转角度偏差，从而导致电池托架与换电设备之间会存在位置偏差(例如： 水平位置偏差、垂直位置偏差和旋转角度位置偏差)，由于位置偏差的存在， 解锁机构不能与解锁件完全对准，因此，需要将换电设备移动一定的水平位 移量、垂直位移量以及旋转角度量，以匹配车辆的实际停靠位置，从而使得 解锁机构与解锁件完全对准。由此，通过采集的图像信息来得到水平位移量、 垂直位移量和角度旋转量中的至少一个，为换电设备提供了多维度的位置调 整参数，有效保证了较高的定位精度。本实施例中，在获取第一图像和第二 图像之前还可以根据预设位置参数控制换电设备移动至粗定位位置。由此， 可以有效提高定位和换电的效率。

具体地，技术人员在对电动汽车和换电设备的相对位置进行设计时，可 以为换电设备设置预设位置参数，当电动汽车停在规定的换电位置后，换电 设备可以按照预设位置参数移动到电动汽车所在的区域，此时可以认为解锁 机构与电动汽车的电池托架的位置关系已经达到了预估的范围。接下来，可 以通过定位机构对换电设备的位置进行细致的调整，以使解锁机构能够精确 的解锁电动汽车的电池包并将电池包取出。

由于解锁结构设置在换电设备上，当对换电设备完成定位后，可以伸出 解锁机构直至与电池托架上的解锁件配合到位并进行解锁。由此，通过换电 设备的位置调整进而实现了解锁机构与解锁件的准确定位并解锁。

另外，本领域技术人员可以理解的是，若电池包的重量较大，当换电设 备从电动汽车上取下电池包后，由于电动汽车本体的承载量减轻，车辆整体 的倾斜度会发生较小改变，因而带动电池托架的垂直位置会发生变化，因此， 当换电设备拿取新的电池包，并且控制换电设备根据已记录的定位数据移动 至换电位置后，还需要对换电设备的垂直位置进行微小调整，以便于换电设 备能够将电池包准确的放入电动汽车的电池托架。

具体地，可以采集对电池托架的第一位置和第二位置进行图像采集以获 取到的第三图像和第四图像；根据第三图像和第一参考图像获取第三垂直位 移量，以及根据第四图像和第二参考图像获取第四垂直位移量；接下来，可 以根据第三垂直位移量和第四垂直位移量调整换电设备，以使解锁机构与电 池托架上的解锁件相对准，由此，换电设备的垂直位置微调完毕，可以向电 动汽车的电池托架放入重新取回的电池。

本实施例提供的换电设备的换电控制方法通过视觉传感器获取电池托 架上相应位置的图像，并通过对图像进行处理得到水平位移量、垂直位移量 和角度旋转量中的至少一个，为换电设备提供了多维度的位置调整参数，有 效保证了较高的定位精度，从而使得解锁机构与解锁件能够顺利对准和解锁。 另外，本实施例还可以通过采集的第三图像和第四图像对换电设备的垂直位 置进行微调，以便于准确及时的向电动汽车的电池托架放入重新取回的电池。

换电设备1可以包括定位机构11及记录模块12，定位机构11用于对换 电设备1进行定位，以使换电设备1移动至匹配的换电位置；记录模块12 用于获取并记录与换电位置相对应的定位数据。

换电设备在取电池之前完成一次定位后，可以通过记录模块将对应的定 位数据进行记录和存储，为后续的再次定位过程提供参考依据，节约了再次 定位的时间。

优选地，本实施例中的换电设备1可以执行前述换电方法。

优选的，换电设备1还可以包含解锁机构13和位置调整机构14；

位置调整机构14用于根据定位机构11获取的水平位移量、垂直位移量 和旋转角度量中的至少一个调整解锁机构13的位置直至解锁机构13与电池 托架上的解锁件完成定位；

解锁机构13用于对锁止在电池托架上的电池包进行解锁。

由此，基于换电设备的准确定位，可以实现解锁机构与解锁件的顺利定 位与解锁。

进一步地，定位机构11包括可以视觉传感器以及位置获取模块113。视 觉传感器可以包括第一视觉传感器111和第二视觉传感器112。

视觉传感器用于对电池托架的第一位置和第二位置进行图像采集，以获 取第一图像和第二图像；

位置获取模块113用于对第一图像以及第二图像进行图像处理以获取水 平位移量、垂直位移量和旋转角度量中的至少一个。

通过视觉传感器获取电池托架上相应位置的图像，并通过对图像进行处 理得到水平位移量、垂直位移量和旋转角度量中的至少一个，不仅可以保证 图像获取的便捷性，还为换电设备提供了多维度的位置调整参数，有效保证 了较高的定位精度。

在一个非限制性的实施方式中，请参照图4，电动汽车上的电池托架可 以作为定位机构11定位的目标位置2，电池托架上预设有第一位置A和第 二位置B。第一视觉传感器111可以沿箭头所示方向获取目标位置2的第一 图像，第一图像中包括目标位置2上的第一位置A；第二视觉传感器112可 以沿箭头所示方向获取目标位置2第二图像，第二图像中包括目标位置2上 的第二位置B。

接下来，位置获取模块113可以根据第一图像和第一位置A对应的第一 参考图像，以及第二图像和第二位置B对应的第二参考图像获取水平位移 量；

和/或，位置获取模块113可以根据第一图像和第一参考图像获取第一垂 直位移量，以及根据第二图像和第二参考图像获取第二垂直位移量；

和/或，位置获取模块113可以根据第一位置在第一图像中的景深值，以 及第二位置在第二图像中的景深值获取旋转角度量。

具体地，图5给出了第一参考图像G1的一种示意，第一参考图像G1包 括目标位置2上的第一位置A。图6给出了第一图像G11的一种示意。第一 图像G11中包括目标位置2上的第一位置A。

通过分析第一参考图像G1得到的第一位置A在第一参考图像G1中对 应的像素在第一参考图像G1中的位置，作为定位的参考，为了便于说明， 称为所述目标位置。

通过分析第一图像G11得到目标位置2上的第一位置A在第一图像G11 中对应的像素在第一图像G11中的位置，为了便于说明，称为所述实时位置。

通过现有技术中较为成熟的图像处理算法，位置获取模块113可以根据 目标位置和实时位置得到第一视觉传感器111第一水平位移量和第一垂直位 移量。可以理解的是，通过将第一视觉传感器111移动第一水平位移量和第 一垂直位移量，可以使得第一视觉传感器111拍摄到与第一参考图像G1一 致的图像。

类似地，位置获取模块113还可以根据第二图像和预存的第二参考图像 获取第二水平位移量和第二垂直位移量。通过将第二视觉传感器112移动第 二水平位移量和第二垂直位移量，可以使得第二视觉传感器112拍摄到与第 二参考图像一致的图像。

请参考图7，本实施例中，第一视觉传感器111设置在与第一位置A对 应的位置，第二视觉传感器112设置在第二位置B对应的位置，第一位置A 和第二位置B之间具有第一预设间距D3，第一视觉传感器111和第二视觉 传感器112之间具有第二预设距离L。位置获取模块113对第一图像进行图 像处理，得到第一景深，第一景深值为第一图像中第一位置A的景深值D1； 位置获取模块113对第二图像进行图像处理，得到第二景深，第二景深值为 第二图像中第二位置B的景深值D2。位置获取模块113获得景深值的具体 方式可以采用本领域公开的算法实现，是本领域技术人员能够实现的，此处 不再赘述。

位置获取模块113得到两个景深值的差值D＝|D2-D1|。位置获取模块 113根据景深值的差值D、第一视觉传感器111和第二视觉传感器112之间 的距离L以及第一位置A与第二位置B之间的距离D3，依据三角函数原 理，可以得到旋转角度量θ。

位置调整机构14可以按照旋转角度量θ向相应方向旋转，可以使得目 标位置2与位置调整机构14平行。

本实施例中，换电设备1还可以包含控制模块15；

当换电设备1拿取新的电池包后，控制模块15用于控制换电设备1根 据已记录的定位数据移动至换电位置；

控制模块15还用于控制换电设备1将新的电池包安装到电动汽车上。

由此，通过参考已经记录的定位数据完成再次定位，有效提高了定位效 率和定位准确性。

本领域技术人员可以理解的是，若电池包的重量较大，当换电设备从电 动汽车上取下电池包后，由于电动汽车本体的承载量减轻，车辆整体的倾斜 度会发生较小改变，因而带动电池托架的垂直位置会发生变化，因此，当换 电设备1拿取新的电池包后，并且控制换电设备1根据已记录的定位数据移 动至换电位置后，还需要对换电设备1的垂直位置进行微小调整，以便于换 电设备1能够将电池包准确的放入电动汽车的电池托架。

具体地，当换电设备1根据已记录的定位数据移动至换电位置后，视觉 传感器还可以对电池托架的第一位置A和第二位置B进行图像采集，以获 取到的第三图像和第四图像；位置获取模块113可以根据第三图像和第一参 考图像获取第三垂直位移量，以及根据第四图像和第二参考图像获取第四垂 直位移量；接下来，位置调整机构14可以根据第三垂直位移量和第四垂直 位移量调整换电设备1，以使解锁机构13与电池托架上的解锁件相对准，由 此，换电设备1的垂直位置微调完毕，可以向电动汽车的电池托架放入重新 取回的电池。

请参考图8，该图示出了视觉传感器的实际安装位置，其中，第一视觉 传感器111和第二视觉传感器112可以安装在位置调整机构14的相对于电 动汽车的一侧，以便于检测电池托架上的目标位置，解锁机构13与位置调 整机构14安装在一起，通过调整位置调整机构14的水平位移、垂直位移以 及旋转角度等参数，可以使得解锁结构13与电池托架上的解锁件相对准。

本实施例提供的换电设备利用定位机构11和记录模块12等实现准确定 位，进而提高了换电效率。

实施例11

实施例11在实施例2的基础上提供换电方法的进一步步骤：

在步骤S2之前，还包括：控制侧仓门开启；

和/或，

在步骤S4之后，还包括：控制侧仓门关闭。

通过在换电设备操作拆卸旧电池之前，控制侧仓门开启，从而保证换电 步骤的顺利进行。

通过在换电设备操作安装新电池之后，控制侧仓门关闭，从而避免换电 仓内外与外界继续发生热交换，不利于换电仓内部保温，同时也避免外界的 杂物等进入换电仓内损坏换电仓内的电气设备。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、 “左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或 位置关系为基于附图所示的方位或位置关系或装置在正常使用时的方位或 位置，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置 或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

本发明的各个实施例均可以以一定的关联性相互以任意方式结合，例如 两两接合，三个结合或多个实施例一起结合等，其结合后的技术方案均应视 为本发明的公开。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当 理解，这仅是举例说明，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 施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范 围。

Claims (31)

1.一种用于换电站的换电方法，其特征在于，包括如下步骤：

换电站的预定停靠位置停靠有电动汽车；

换电设备在换电站内的预定换电位置取下电动汽车上的旧电池；

换电设备将旧电池送入换电站在所述预定停靠位置上方的充电仓并从充电仓取出新电池；

换电设备在预定换电位置将新电池装入电动汽车。

2.如权利要求1所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，所述换电设备包括电池承载机构；

所述换电设备在换电站内的预定换电位置取下电动汽车上的旧电池还包括所述控制电池承载机构移动至与所述电动汽车上的电池托架对准的位置。

3.如权利要求2所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，所述控制电池承载机构移动至与所述电动汽车上的电池托架对准的位置包括：对所述电池托架的第一位置和第二位置进行图像采集从而得到第一图像和第二图像；

对所述第一图像和所述第二图像进行图像处理得到位置调整量；

根据所述位置调整量控制所述电池承载机构移动至与所述电池托架对准位置。

4.如权利要求3所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，对所述第一图像和所述第二图像进行图像处理得到位置调整量包括：

根据所述第一图像和所述第一位置对应的第一参考图像或第二图像和所述第二位置对应的第二参考图像获取水平位移量；

和/或，根据所述第一图像和所述第一参考图像以及所述第二图像和所述第二参考图像分别得到第一垂直位移量和第二垂直位移量；

和/或，根据所述第一位置在所述第一图像中的景深值和所述第二位置在所述第二图像中的景深值获取旋转角度量。

5.如权利要求3所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，所述控制电池承载机构移动至与所述电动汽车上的电池托架对准的位置还包括：

采集换电设备与电动汽车之间的第一距离和第二距离；

根据所述第一距离和所述第二距离获取旋转角度量。

6.如权利要求2所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，所述电池承载机构上设有解锁机构，用于与电池托架上的锁止机构配合进行锁止或解锁；

所述换电设备在换电站内的预定换电位置取下电动汽车上的旧电池还包括所述控制电池承载机构朝向电动汽车伸出至解锁机构与锁止机构配合到位。

7.如权利要求6所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，所述解锁机构包括解锁杆，所述锁止机构上设有解锁件；

所述换电设备在换电站内的预定换电位置取下电动汽车上的旧电池还包括所述驱动所述解锁杆运动以带动所述解锁件运动从而对所述电池托架的锁止机构进行解锁。

8.如权利要求7所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，所述驱动所述解锁杆运动以带动所述解锁件运动从而对所述电池托架的锁止机构进行解锁之前还包括：

判断所述解锁杆是否与所述解锁件匹配到位，若是，则驱动所述解锁杆旋转。

9.如权利要求8所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，所述电池承载机构还包括推拉机构；

所述换电设备在换电站内的预定换电位置取下电动汽车上的旧电池还包括：

所述控制所述推拉机构伸出至所述推拉机构的吸盘连接所述旧电池；

控制所述推拉机构缩回从而将所述旧电池拉动至所述换电设备。

10.如权利要求2所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，所述控制电池承载机构移动至与所述电动汽车上的电池托架对准的位置之后，还包括：获取并记录与所述电池承载机构与所述电池托架对准的位置数据。

11.如权利要求2所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，在所述换电设备在换电站内的预定换电位置取下电动汽车上的旧电池之前，包括所述根据预设值控制电池承载机构移动至与电池托架相对的预定换电位置。

12.如权利要求10所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，所述换电设备在预定换电位置将新电池装入电动汽车包括：

所述获取步骤S2中记录的位置数据；

所述根据所述位置数据移动电池承载机构至与所述电池托架对准位置。

13.如权利要求12所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，

所述电池承载机构上设有解锁机构，用于与电池托架上的锁止机构配合进行锁止或解锁；

其中，所述换电设备在预定换电位置将新电池装入电动汽车还包括：

所述控制电池承载机构朝向所述电动汽车伸出至解锁机构与所述锁止机构配合到位。

14.如权利要求13所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，

所述电池承载机构还包括推拉机构；

其中，所述换电设备在预定换电位置将新电池装入电动汽车还包括：

所述控制推垃机构伸出将位于电池承载机构上的新电池推送至电池托架内。

15.如权利要求14所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，

所述解锁机构包括解锁杆，所述锁止机构上设有解锁件；

其中，所述换电设备在预定换电位置将新电池装入电动汽车还包括：

所述驱动所述解锁杆运动以带动所述解锁件运动从而对所述电池托架的锁止机构进行锁止。

16.如权利要求1所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，所述换电设备包括电池承载机构；

所述换电设备将旧电池送入换电站在所述预定停靠位置上方的充电仓并从充电仓取出新电池包括所述控制电池承载机构移动至与所述充电仓中的旧电池仓位对准的位置。

17.如权利要求16所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，

控制电池承载机构移动至与所述充电仓中的旧电池仓位对准的位置包括：

第一定位对准操作、

获取旧电池仓位的定位区域的边缘位置信息、电池承载机构在所述定位区域所对应的目标位置信息，以及定位区域的对准位置信息；

根据目标位置信息以及边缘位置信息获得实际移动量，根据对准位置信息以及边缘位置信息获得对准移动量；

对所述实际移动量和所述对准移动量进行判断处理并根据判断结果控制电池承载机构移动进行定位对准；

和/或

第二定位对准操作、

对所述旧电池仓位的第一位置和第二位置进行图像采集从而得到第一图像和第二图像；

对所述第一图像和所述第二图像进行图像处理得到位置调整量；

根据所述位置调整量控制所述电池承载机构移动至与所述电池托架对准位置。

18.如权利要求17所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，对所述第一图像和所述第二图像进行图像处理得到位置调整量包括：

根据所述第一图像和所述第一位置对应的第一参考图像或第二图像和所述第二位置对应的第二参考图像获取水平位移量；

和/或，根据所述第一图像和所述第一参考图像以及所述第二图像和所述第二参考图像分别得到第一垂直位移量和第二垂直位移量。

19.如权利要求16所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，步骤S3包括：

S3-2、控制电池承载机构将旧电池放入旧电池仓位内。

20.如权利要求19所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，所述换电设备将旧电池送入换电站在所述预定停靠位置上方的充电仓并从充电仓取出新电池包括：

所述控制电池承载机构上的解锁机构将旧电池锁止于旧电池仓位内。

21.如权利要求16所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，所述换电设备将旧电池送入换电站在所述预定停靠位置上方的充电仓并从充电仓取出新电池包括：

所述控制电池承载机构移动至与所述充电仓上的新电池仓位对准的位置。

22.如权利要求21所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，

所述电池承载机构上设有解锁机构，用于与新电池仓位上的锁止机构配合进行锁止或解锁；

所述换电设备将旧电池送入换电站在所述预定停靠位置上方的充电仓并从充电仓取出新电池还包括：

所述控制电池承载机构朝向新电池仓位伸出至解锁机构与锁止机构配合到位。

23.如权利要求22所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，

所述解锁机构包括解锁杆，所述锁止机构上设有解锁件；

所述换电设备将旧电池送入换电站在所述预定停靠位置上方的充电仓并从充电仓取出新电池还包括：

所述驱动所述解锁杆运动以带动所述解锁件运动从而对所述新电池仓位的锁止机构进行解锁。

24.如权利要求23所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，

所述驱动所述解锁杆运动以带动所述解锁件运动从而对所述新电池仓位的锁止机构进行解锁之前还包括：

所述判断所述解锁杆是否与所述解锁件匹配到位，若是，则驱动所述解锁杆旋转。

25.如权利要求24所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，所述电池承载机构还包括推拉机构；

所述换电设备将旧电池送入换电站在所述预定停靠位置上方的充电仓并从充电仓取出新电池还包括：

所述控制所述推拉机构伸出至所述推拉机构的吸盘连接所述新电池；

控制所述推拉机构缩回从而将所述新电池拉动至所述换电设备。

26.如权利要求1所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，所述换电站包括第一换电仓、第二换电仓、充电仓、第一换电设备、第二换电设备；

所述第一换电仓和所述第二换电仓之间设有预定停靠位置，所述第一换电仓、第二换电仓内设有预定换电位置，所述充电仓位于所述预定停靠位置的上方，所述第一换电仓和/或第二换电仓的侧面设有侧开口，所述预定换电位置与所述侧开口相对。

27.如权利要求26所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，

所述换电站的预定停靠位置停靠有电动汽车包括：所述电动汽车驶入预定停靠位置以使电动汽车上的电池托架与所述侧开口相对。

28.如权利要求26所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，

所述换电设备在换电站内的预定换电位置取下电动汽车上的旧电池包括：所述所述换电设备通过所述第一换电仓和/或所述第二换电仓的侧开口从电动汽车上取下旧电池。

29.如权利要求26所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，

所述换电设备在预定换电位置将新电池装入电动汽车包括：所述所述换电设备通过所述第一换电仓和/或所述第二换电仓的侧开口将新电池装入电动汽车。

30.如权利要求26所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，所述侧开口上设有侧仓门；

其中，

在所述换电设备在换电站内的预定换电位置取下电动汽车上的旧电池之前，还包括：控制侧仓门开启；

和/或，

在所述换电设备在预定换电位置将新电池装入电动汽车之后，还包括：控制侧仓门关闭。

31.如权利要求26所述的用于换电站的换电方法，其特征在于，

所述第一换电仓和/或第二换电仓顶部分别设有顶开口，所述充电仓的侧面设有取放口；

所述换电设备将旧电池送入换电站在所述预定停靠位置上方的充电仓并从充电仓取出新电池包括：所述所述换电设备通过所述第一换电仓和/或所述第二换电仓的顶开口、充电仓的取放口将旧电池放入所述充电仓；以及通过所述充电仓的取放口、所述第一换电仓和/或所述第二换电仓的顶开口从充电仓取出新电池。

Images