CN116620098A - 一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，所述方法用于电动车辆在换电站内的换电操作过程中，将需要更换的电池箱从电动车辆上卸下，以及将换电站内的电池箱放置到电动车辆的相应位置处。所述方法主要包括：获取电池箱在电动车辆的车身左右方向的倾角α、行进方向的偏角β，以及电池箱顶部参考点的三维坐标（X1，Y1，Z1），并根据获取的参数，通过控制系统控制吊装机器人运行的轨迹和速度。根据本发明的控制方法，在车辆倾斜和/或歪斜的情况下也可快速进行换电作业。

Description

一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法

技术领域

本发明涉及汽车换电领域，尤其涉及一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法。

背景技术

近年来，随着人类环保意识的不断增强，电动汽车的普及率越来越高，众所周知，电池是电动汽车的重要核心部件之一；与传统燃油汽车相比较，电动汽车具有充电时间长，续航里程短的缺陷，特别是电动重卡的充电需求更大，为了解决上述技术问题，换电站应运而生。

由于重卡的电池包体积大，质量重，因此，需要将重卡行驶到换电站内的指定位置，并由专业的搬运机构完成换电工序。但由于车辆行驶状况的不同、驾驶员操作准确度等因素的影响，车辆无法精准停靠。

一种较为常见的情况是，车辆停靠时在车辆的行进方向上、左右方向上均存在误差，并且车身在行进方向上具有偏角β。在一些情况下，例如车辆重心不位于中心，或者两侧轮胎气压不等，又或者车辆的车架轻微变形等等情况，均会导致电池箱在车身的左右方向存在倾角α。上述这些误差的存在，导致车辆需要进行换电操作的时候，吊装机器人无法准确的抓取电池箱以将其起吊，或者即使能够成功抓取电池箱，起吊的过程中也容易出现卡死，或者钢丝绳由于受力不均而发生断裂。想要完成换电操作，就需要驾驶员反复操作车辆进行停靠动作，影响换电站工作效率。

此外，将车辆上的电池箱运到换电站内之后，需要将充满电的电池箱运到车辆上方，再将该充满电的电池箱放置到车辆的车架上。然而，由于前文所述的各种误差和倾斜的存在，导致电池箱的放下过程也比较困难，且容易出现卡死的情况。

发明内容

本发明采用多轴智能吊装机器人系统，并利用该系统的功能，提供一种起吊和放下电池箱的控制方法，使得吊具可以适应车辆停放的误差以及电池箱的倾斜，极大地提高了换电站的工作效率。

根据本发明的第一个方面，一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，

所述方法包括采用多轴智能吊装机器人系统起吊电池箱，将需要更换的电池箱从电动车辆上卸下，起吊电池箱包括如下步骤：

S1：获取参数，并将获取到的参数保存到换电站内的控制系统，所述参数包括所述电池箱在电动车辆的车身左右方向的倾角α、行进方向的偏角β，以及电池箱顶部参考点的三维坐标（X1，Y1，Z1）；

S2：根据电池箱顶部参考点的三维坐标中的（X1，Y1）的值，控制机器人运行到对应的位置，使机器人的吊具的中心与电池箱顶部的中心在水平面上的投影对齐；

S3：根据行进方向的偏角β控制机器人旋转板转动；

S4：根据电池箱顶部参考点的三维坐标中的Z1和车身左右方向的倾角α控制所述吊具下降，抓取电池箱；

S5：以第一速度起吊电池箱；

S6：升起一定距离后以第二速度上升。

根据本发明的一个实施例，步骤S4中，在所述吊具下降的过程中，进行吊具的姿态调整。

根据本发明的一个实施例，所述吊具的姿态调整具体为：从接收到一个接近开关反馈的信号开始调整，根据步骤S1中获得的电池箱在车身左右方向的倾角α，调整吊具的倾斜姿态与电池箱的倾斜姿态一致。

根据本发明的一个实施例，调整结束后，在接收到剩余的接近开关反馈的信号时，转动吊钩进行电池的抓取。

根据本发明的一个实施例，调整结束后，在未接收到全部剩余的接近开关反馈的信号时，提起所述吊具一段距离，再次下降并进行吊具的姿态调整；之后再次判断是否收到所有接近开关反馈的信号，若是则转动吊钩进行电池的抓取，若否则报修。

根据本发明的一个实施例，以第一速度起吊电池箱时，在吊钩接触电池箱框体后，根据吊具姿态对吊具进行姿态调整。

根据本发明的一个实施例，在吊具倾角与电池箱倾角α之间的误差大于阈值时，对吊具的姿态进行调整，使吊具倾角与电池箱倾角α之间的误差小于阈值，所述阈值为1°。

根据本发明的一个实施例，步骤S6中，所述一定距离大于等于电池箱底托的导向结构的高度。

根据本发明的一个实施例，当电池箱上升到与所述底托的导向结构脱离接触的高度时，感测并记录所述吊具的姿态数据。

根据本发明的一个实施例，所述电池箱脱离所述底托的导向装置后，驱动所述吊具调平，调平之后，控制所述吊具以第二速度上升。

根据本发明的一个实施例，上升到所述吊具上部的导向柱接触到所述吊装机器人的导向孔时，减速至第三速度。

根据本发明的一个实施例，吊具到达最高点后停止上升，旋转板朝向步骤S3中反方向转动行进方向的偏角β。

根据本发明的第二个方面，一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，所述方法包括采用多轴智能吊装机器人系统放下电池箱，将换电站内的电池箱放置到电动车辆的相应位置处，放下电池箱的操作包括如下步骤：

1）获取参数，所述参数包括被换下来的电池箱在电动车辆的车身左右方向的倾角α、行进方向的偏角β、顶部参考点的三维坐标（X1，Y1，Z1），以及被换电池箱脱离导向结构时吊具的姿态；

2）根据步骤1）中获取的参数，所述吊装机器人将电池箱运送到电池箱顶部参考点的三维坐标（X1，Y1）对应的位置；

3）控制所述吊装机器人的旋转板带动吊具转动行进方向的偏角β；

4）控制所述吊具以一定速度下降；

5）在电池箱接触所述车辆上设置的底托的导向结构前，调整电池箱姿态至被换电池箱脱离导向结构时吊具的姿态。

根据本发明的一个实施例，在电池箱降落到位后，转动吊钩松开电池箱，吊具上升。

根据本发明的一个实施例，吊具底部的导向装置脱离电池箱后，吊具调平，后加速上升。

根据本发明的一个实施例，转动吊钩后检测是否转动到位，转动到位之后控制吊具上升，否则报修。

通过本发明的技术方案，可以实现快速更换电池箱，无需提高车辆停靠的精确度，并且还可以自动适应车辆前进方向上的以及左右方向上的倾斜，极大程度上提高了换电站的工作效率，降低了对驾驶员的要求。

此外，通过本发明中对吊具上升和下降过程中速度的精确控制，可以有效地避免出现磕碰、卡死等情况，同时提高换电速度。

附图说明

图1示出了根据本发明的多轴智能吊装机器人系统设置在换电站内的立体透视图；

图2示出了根据本发明的多轴智能吊装机器人与换电站内的轨道的侧视图；

图3示出了根据本发明的控制方法起吊电池箱的流程图；

图4示出了根据本发明的控制方法朝向车辆放下电池箱的流程图。

100多轴智能吊装机器人；

10机器人本体；

20吊具。

具体实施方式

现在将参照若干示例性实施例来论述本发明的内容。应当理解，论述了这些实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本发明的内容，而不是暗示对本发明的范围的任何限制。

如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”要被解读为“至少一个其他实施例”。

参见附图3，根据本发明的一个实施例，一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，所述方法包括采用多轴智能吊装机器人系统起吊电池箱，将需要更换的电池箱从电动车辆上卸下，起吊电池箱包括如下步骤：

S1：获取参数，并将获取到的参数保存到控制系统，所述参数包括所述电池箱在车身左右方向的倾角α、行进方向的偏角β，以及电池箱顶部参考点的三维坐标（X1，Y1，Z1）；

S2：根据获取的顶部参考点的三维坐标中的（X1，Y1）的值，控制所述机器人运行到对应的位置，使所述机器人的吊具20的中心与所述电池箱顶部的中心在水平面上的投影对齐；

S3：根据所述行进方向的偏角β的值控制机器人旋转板转动；

S4：根据所述三维坐标中的Z1、所述车身左右方向的倾角α控制所述吊具20下降，抓取电池箱；

S5：以第一速度起吊电池箱；

S6：升起一定距离后以第二速度上升。

参见附图1-2，本发明涉及的多轴智能吊装机器人100主要包括机器人本体10和吊具20。

其中，机器人本体10设置在换电站内部，可沿着X轴方向的轨道和Y轴方向的轨道自由移动。X轴方向上的轨道设置于换电站内部上方，在换电站箱体内部的充电位置和换电站的换电位置之间延伸。Y轴方向上的轨道设置于X轴上，且可沿着X轴移动。机器人本体10设置在Y轴方向上的轨道上，且可沿着Y轴方向移动。

机器人本体10上还设置有一旋转板，所述旋转板可绕中心轴相对于机器人本体10转动一定的角度。吊具20设置在旋转板的下方，通过钢丝绳与旋转板连接，且可相对于旋转板在Z轴方向上移动。即，驱动钢丝绳，可拉动吊具20上升或者下降。旋转板转动时，可带动吊具20随之一起转动。

旋转板与吊具20之间，通过4根钢丝绳连接。这4根钢丝绳，分别通过4套驱动装置各自独立地被驱动。

根据本发明的一个实施例，当车辆进入换电站并停靠到位之后，多轴智能吊装机器人100通过感测单元开始获取参数。所述参数包括所述电池箱在车身左右方向的倾角α、行进方向的偏角β，以及电池箱顶部参考点的三维坐标（X1，Y1，Z1）。

其中，参考点一般选择电池箱顶部的中心点。可以理解地，参考点也可以选择电池箱其它位置的点，只需要在控制程序中经过一定的换算即可。

感测单元可以是激光扫描设备，也可以是图像获取及自动测量设备，也可以是现有技术中常用的其它可以探测目标的位置以及姿态的设备。

感测单元将获得的数据传送到控制系统，控制系统根据计算，获得相应的参数，即得出电池箱的位置和姿态。

控制系统根据获得的参数，首先控制吊装机器人沿着X轴和Y轴移动，到达目标位置（X1，Y1）。若参考点选择电池箱顶部的中心点，则吊装机器人的位置，以吊具20的中心点的位置为准。若参考点选择电池箱顶部的其它位置的点，则吊装机器人的位置，以吊具20上相应位置的点为准。即，运动到位后，吊具20中心与所述电池箱顶部的中心在水平面上的投影对齐。

获取电池箱在车身左右方向的倾角α、行进方向的偏角β，以及电池箱顶部参考点的三维坐标（X1，Y1，Z1），可以通过激光扫描设备来实现，也可以通过图像采集设备来实现，还可以采用现有技术中的任何一种常规的获取方式，本发明中不做限制。

然后，控制系统根据步骤S1获得的行进方向的偏角β的值，驱动旋转板转动β角度，由于吊具20通过钢丝绳与旋转板连接，旋转板的转动会使得吊具20与电池箱在行进方向上的偏角一致。

旋转板转动到位之后，基于步骤S1中获得的参数Z1和α控制吊具20下降。控制吊具20下降的具体方法为：首先根据参数Z1和α，运用预先加载的控制程序，计算出吊具20下降时每根钢丝绳的速度和时间的变化曲线，然后根据计算结果控制吊具20下降，最终使得吊具20的中心点或者与电池箱顶部的参考点对应的点的高度位于Z1上方一定高度处，同时吊具20在左右方向上具有与电池箱相同的倾角α。其中一定高度指的是吊具20完全放置到电池箱框体顶部之后，吊具20上与参考点对应的点到参考点之间的距离。

由于本发明所采用的多轴智能吊装机器人100系统中，具有四个各自独立的驱动组件，分别驱动每一根钢丝绳，因此，可以通过使得每根钢丝绳的速度不同来使得最终吊具20具有期望的姿态。

当吊具20完全放置到电池箱框体的顶部之后，转动吊具20上的吊钩，使之插入电池箱框体的顶部横梁之下，完成对电池箱的抓取操作。

当抓取操作完成之后，即可向上提起电池箱。此时，由于电池箱的底部与底托之间存在一定高度的彼此接合的部位，且电池箱可能有不可预期的歪斜，如果直接全速提升，很容易导致磕碰、磨损甚至卡死。本发明采用较慢的第一速度起吊电池箱，即可解决这些问题。

当升起一定距离之后，电池箱的底部与底托之间脱离接触，即可加快速度提升。本发明中优选采用第二速度提升。

上述的第一速度、第二速度，指的都是吊具20整体的上升速度，在这些过程中，吊具20的四个驱动组件均同步提升。第一速度优选为1-2m/min，第二速度优选为5-6m/min。

此外，在提升电池箱的过程中，保持对每根钢丝绳的张力的实时监控。若出现任意一根钢丝绳的张力超过阈值，则需要停止提升，并将已经提起的电池箱下放至落地。如此，可以最大程度上避免单根钢丝绳受力过大而断裂，从而摔坏电池箱，造成安全事故。

根据本发明的一个实施例，步骤S4中，在所述吊具20下降的过程中，进行吊具20的姿态调整。

本发明中，在吊具20下降的过程中，需要对吊具20的姿态进行调整，以使吊具20的姿态与电池箱的姿态相一致，有利于吊具20与电池箱的顶部紧密贴合，保证成功抓取到电池箱，避免电池箱的倾斜带来的不利影响。

上述对姿态的调整，可以贯穿吊具20整个下降的过程，也可以仅仅在下降的某一阶段之内完成。本领域技术人员可以根据实际情况进行选择，通过预先置入的控制程序来实现。具体而言，控制程序可根据步骤S1中获得的Z1的数值、α的值，以及选择调整姿态的阶段，通过计算获得每根钢丝绳的速度时间曲线，然后基于该曲线来控制每根钢丝绳的速度。

根据本发明的一个实施例，所述姿态调整具体为：从接收到一个接近开关反馈的信号开始调整，根据步骤S1中获得的参数α，调整吊具20的倾斜姿态与电池箱的倾斜姿态一致。

根据上述设置，在一些实施例中，从吊具20的任意一侧接触到电池箱顶部开始对吊具20的姿态进行调整。吊具20的底部，临近每根钢丝绳的固定位置，设置有接近开关。所述接近开关可以在吊具20的底部贴合电池箱顶部的时候，向控制系统发送一个电信号。控制系统接收到所述电信号，即判断该接近开关对应的位置处已经降落到位。在本发明中，吊具20由4根钢丝绳拉动，相应地可以设置有4个接近开关，当然也可以设置2个接近开关，或者其它数量的接近开关。当控制系统接收到某一个或多个接近开关的信号之后，相应的钢丝绳即可停止运动，控制系统控制剩余的钢丝绳继续运动，直到吊具20的姿态与电池箱的姿态保持一致为止。

根据本发明的一个实施例，调整结束后，判断是否接收到剩余的接近开关的信号，若有，则转动吊钩；若没有，则运行S41。

根据本实施例的方案，在对吊具20的姿态调整结束之后，吊具20应当处于与电池箱的顶部完全紧密贴合的状态，也就是说，理论上，所有的接近开关应当全部发送出了电信号，控制系统应当收到了所有接近开关发出的电信号。

此时，对控制系统收到的电信号的数量进行判断，以确定是否收到了所有接近开关发出的电信号。

如果判断结果为是，则代表系统一切正常，吊具20已经完全就位。此时，控制吊钩转动以插入电池箱顶部的横梁下方，完成对电池箱的抓取动作。

如果判断的结果为否，则代表系统出现未知错误，吊具20有可能未能完全降落到电池箱的顶部，此时，运行步骤S41。

根据本发明的一个实施例，S41：提起所述吊具20一段距离，再次下降并进行吊具20的姿态调整；之后再次判断是否收到所有接近开关的信号，若是则转动吊钩，若否则报修。

本步骤是用于消除一些偶然因素造成的问题，例如突发性外力导致的对位不准确等。如果没有收到所有的接近开关的信号，则可能是吊具20未能降落到位，可也可能是接近开关失灵或者线路损坏，或者其它意外的情况。

无论哪种情况，此时均可以通过重新降落一次来解决问题。即，将吊具20提起一段距离，再次执行降落并进行姿态调整。此时的一段距离，优选为所有接近开关均未被触发的最短距离，也可以是吊具20的导向结构与电池箱框体脱离接触的最短距离。

姿态调整完毕之后，再次判断是否接收到所有接近开关的信号。若结果为是，则控制吊钩转动以插入电池箱顶部的横梁下方，完成对电池箱的抓取动作。若结果仍然为否，则需要发出报修的信号，停止作业，等待操作人员的检修。

根据本发明的一个实施例，以第一速度起吊，吊钩接触电池箱框体之后，再次检测吊具20姿态。

完成对电池箱的抓取之后，控制器控制吊具20以第一速度起吊。如前文所述，第一速度为较慢的速度，优选为1-2m/min。

一般情况下，吊具20的吊钩在插入电池箱框体的顶部横梁之下后，其顶部与电池箱框体顶部的横梁下表面之间存在一定的距离。如此设置，一方面可以避免吊钩转动的过程中与电池箱框体横梁产生磕碰、摩擦，一方面也可以降低配合的精度，提高效率，降低成本。在这种情况下，吊具20以第一速度起吊一定距离之后，吊钩的顶部才会接触到电池箱框体的横梁的下表面。

此时，为了确保吊具20的姿态与电池箱的姿态一致，需要再次检测吊具20姿态。所述检测，可通过吊具20上配置的传感器来实现。

根据本发明的一个实施例，根据检测结果，再次微调吊具20，使吊具20倾角与电池箱倾角α之间的误差≤1°。

使得吊具20倾角与电池箱的倾角保持一致，可以最大程度上保证每根钢丝绳的受力均匀，避免出现单根钢丝绳由于受力过度而发生断裂，或者不同钢丝绳之间受力不均而导致的起吊不稳。

根据本发明的一个实施例，步骤S6中，所述一定距离大于等于电池箱底托的导向结构的高度。

电池箱与车辆大梁之间，通常通过底托相结合，即，底托固定设置在车辆大梁之上，电池箱放置在底托之上。为了便于电池箱安装时候的对准定位以及车辆行进过程中电池箱的固定，在底托上通常会设置向上延伸的导向结构和锁紧结构。这些导向结构和锁紧结构，在电池箱被放置到底托上之后，延伸进入到电池箱的内部，并与电池箱的部分表面相抵接。

在车辆大梁发生倾斜或者歪斜、又或者底托受力不均发生变形之后，这些导向结构和/或锁紧结构与电池箱的部分表面之间，可能会产生不期望的压力。这些压力导致对电池箱进行起吊的过程中，很容易出现磕碰、卡死甚至部分钢丝绳受力过度而断裂的情况。

为了避免上述情况，需要以缓慢的速度起吊电池箱，并在电池箱与底托脱离接触之前保持该慢速。

根据本发明的一个实施例，当电池箱上升到与所述底托的导向结构脱离接触的高度时，感测并记录所述吊具20的姿态数据。

一般情况下，电池箱与所述底托的导向结构脱离接触的高度，即为底托的导向结构的高度。若导向结构略有倾斜，也可以根据几何知识通过测量、计算获得电池箱与底托的导向结构脱离接触的高度。此时，感测并记录吊具20的姿态数据。所述姿态数据至少包括吊具20在车身左右方向上的倾角，还可以包括吊具20的参考点的三维坐标以及吊具20在车辆行进方向的偏角。

上述数据的获得，可以通过吊具20或者吊装机器人上安装的感测元件，也可以通过换电站上附近位置处设置的感测元件。可以采用现有技术中任何适用的设备和方法，本发明不以此为限。

感测到的姿态数据，将被作为临时参考数据，存储到控制系统中，用于将充满电的电池箱放置到车辆上的时候作为参考。

根据本发明的一个实施例，所述电池箱脱离所述底托的导向装置后，驱动所述吊具20调平，调平之后，控制所述吊具20以第二速度上升。

在电池箱与底托的导向装置脱离接触之后，吊具20仍然保持具有倾角的姿态。这种姿态下，不利于电池箱在起吊的过程中保持平衡，因此在加速之前，需要对其进行调平。

其中，所述的调平是指，调整吊具20的姿态，使其在车身左右方向上的倾角为零，即，整个吊具20与水平面平行，从而，电池箱也处于竖直状态。

上述调平，可基于前面步骤中获得的吊具20的姿态数据，通过预先加载的控制程序对所述姿态数据进行计算，获得每根钢丝的运动速度和时间，并据此控制钢丝绳的运动，使得吊具20达到水平的状态。此时，电池箱也被吊具20带动，成为水平状态。

调平结束之后，即可加速提升电池箱，本发明中，第二速度优选为5-6m/min。

根据本发明的一个实施例，上升到所述吊具20上部的导向柱接触到所述吊装机器人的导向孔之后，减速至第三速度。

吊具20上部设置有向上延伸的导向柱，所述导向柱的顶端为圆锥形。在所述吊装机器人的底部相应位置处，设置有导向孔。当吊具20上升到一定高度之后，导向柱的顶端进入到导向孔之内。由于吊具20和吊装机器人之间通过钢丝绳连接，且吊具20上升的过程中难以避免会产生横向移动或者转动，因此导向柱与导向孔之间难免出现磕碰。为了避免出现严重的磕碰或者磨损，在导向柱的顶端进入到导向孔之内时起，需要以慢速继续提升。本发明中，优选为保持第三速度提升，其中第三速度优选为1-2m/min。

根据本发明的一个实施例，吊具20到达最高点后停止上升，旋转板朝向步骤S3中反方向转动β角。

此时，导向柱完全进入导向孔，吊具20和吊装机器人之间形成了固定连接。在这种状态下，旋转板回转到初始位置，即可带动吊具20以及电池箱回转到相应位置，便于后续将换下来的电池箱放置到换电站内的底托上。

参见图4，根据本发明的一个实施例，一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，所述方法包括采用多轴智能吊装机器人系统放下电池箱，将换电站内的电池箱放置到电动车辆的相应位置处，放下电池箱的操作包括如下步骤：

1）获取控制系统中储存的参数，所述参数包括被换下来的电池箱在车身左右方向的倾角α、行进方向的偏角β、顶部参考点的三维坐标（X1，Y1，Z1），以及当被换下来的电池箱上升到与所述底托的导向结构脱离接触的高度时，感测并记录的所述吊具20的姿态数据；

2）根据步骤1）中获取的参数，所述吊装机器人将电池箱运送到位（X1，Y1）；

3）控制所述吊装机器人的旋转板带动吊具20转动β；

4）控制所述吊具20以一定速度下降；

5）在所述电池箱接触所述车辆上设置的底托的导向结构前，调整电池箱姿态至前次起吊时，电池箱位于相同高度时的姿态。

在将车辆上的电池箱吊起并运送到换电站内的充电位置之后，需要选择一个换电站内的充满电的电池箱并将其吊起运送到车辆上方，然后放置到车辆大梁上的底托上。

由于车辆停靠的时候往往存在在车身左右方向的倾角α和行进方向的偏角β，以及停靠点的位置也避免不了存在一定的误差，所以在朝车辆放下电池箱的时候，需要参照起吊电池箱过程中获得的相关参数。

获取到相关参数之后，运行预先加载到控制系统内的程序，计算出吊装机器人的运行轨迹并控制所述吊装机器人按照该轨迹运行，使得吊具20上与参考点对应的位置处的点运行到坐标（X1，Y1）。

吊装机器人运行到位之后，控制系统驱动旋转板带动吊具20进而带动充满电的电池箱转动β角，保证电池箱在行进方向上的偏角与车辆上的底托保持一致。

接下来控制系统控制吊具20以一定的速度下降。此时由于吊具20满载运行，下降的速度整体上而言要慢于起吊电池箱过程中吊具20下降的速度。

可以理解地，此时吊具20下降的速度也可以分为低速、高速、低速三个阶段。

吊具20下降到一定高度时，电池箱的底部即将接触到底托上的导向结构。由于车辆存在车身左右方向上的倾角，因此所有导向结构的顶端并不处于同一高度上，且导向结构也会随着车辆而倾斜。此时，为了减少磕碰，使得导向更为顺畅，需要调整吊具20的姿态，使得电池箱与底托可以具有相同的倾角。

为了使得效果最好，采用控制系统中预存的，起吊电池箱过程中当电池箱上升到与所述底托的导向结构脱离接触的高度时，感测并记录的所述吊具20的姿态数据作为参考，调整吊具20的姿态为所述记录的姿态。

根据本发明的一个实施例，所述电池箱降落到位后，转动吊钩松开电池箱，吊具20上升。

电池箱降落到位，可以通过设置在底托上的感测装置来检测，也可以通过换电站内设置的感测装置来检测，还可以通过检测每根钢丝绳的张力来判断。可以理解地，任何现有技术中能够用来确认电池箱是否降落到位的技术手段都将是适用的。

控制系统确定电池箱降落到位之后，控制吊钩转动，以从电池箱的框体的横梁下方离开，使得吊钩与电池箱框体脱离连接。之后控制系统控制吊具20上升。

根据本发明的一个实施例，吊具20底部的导向装置脱离电池箱后，吊具20调平，后加速上升。

由于吊具20的底部设置有导向装置，且电池箱被放到车辆上之后处于倾斜状态，吊具20在提升的初始阶段，导向装置与电池箱框体之间可能会产生磕碰或者摩擦。因此这一阶段采用较低速度上升。四个驱动装置同步驱动，以避免吊具20的角度与电池箱的角度不一致产生卡死的情况。

等到吊具20底部的导向装置脱离电池箱后，将吊具20调平，即通过控制系统分别控制四套驱动装置以不同的速度运行，最终使得吊具20整体水平，之后即可全速上升。

根据本发明的一个实施例，转动吊钩后检测是否转动到位，转动到位之后控制吊具20上升，否则报修。

与起吊电池箱的时候一样，驱动吊钩转动之后需要检测吊钩是否转动到位。如果吊具20转动到位，则控制吊具20上升。如果吊具20转动不到位，则发出报修信号。

出于示例和描述的目的，已经给出了本公开实施的前述说明。前述说明并非是穷举性的也并非要将本公开限制到所公开的确切形式，根据上述教导还可能存在各种变形和修改，或者是可能从本公开的实践中得到各种变形和修改。选择和描述这些实施例是为了说明本公开的原理及其实际应用，以使得本领域的技术人员能够以适合于构思的特定用途来以各种实施方式和各种修改而利用本公开。

Claims (16)

1.一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，所述方法包括采用多轴智能吊装机器人系统起吊电池箱，将需要更换的电池箱从电动车辆上卸下，其特征在于，起吊电池箱包括如下步骤：

S1：获取参数，并将获取到的参数保存到换电站内的控制系统，所述参数包括所述电池箱在电动车辆的车身左右方向的倾角α、行进方向的偏角β，以及电池箱顶部参考点的三维坐标（X1，Y1，Z1）；

S2：根据电池箱顶部参考点的三维坐标中的（X1，Y1）的值，控制机器人运行到对应的位置，使机器人的吊具的中心与电池箱顶部的中心在水平面上的投影对齐；

S3：根据行进方向的偏角β控制机器人旋转板转动；

S4：根据电池箱顶部参考点的三维坐标中的Z1和车身左右方向的倾角α控制所述吊具下降，抓取电池箱；

S5：以第一速度起吊电池箱；

S6：升起一定距离后以第二速度上升。

2.如权利要求1所述的一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，其特征在于，步骤S4中，在所述吊具下降的过程中，进行吊具的姿态调整。

3.如权利要求2所述的一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，其特征在于，所述吊具的姿态调整具体为：从接收到一个接近开关反馈的信号开始调整，根据步骤S1中获得的电池箱在车身左右方向的倾角α，调整吊具的倾斜姿态与电池箱的倾斜姿态一致。

4.如权利要求3所述的一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，其特征在于，调整结束后，在接收到剩余的接近开关反馈的信号时，转动吊钩进行电池的抓取。

5.如权利要求3所述的一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，其特征在于，调整结束后，在未接收到全部剩余的接近开关反馈的信号时，提起所述吊具一段距离，再次下降并进行吊具的姿态调整；之后再次判断是否收到所有接近开关反馈的信号，若是则转动吊钩进行电池的抓取，若否则报修。

6.如权利要求1所述的一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，其特征在于，以第一速度起吊电池箱时，在吊钩接触电池箱框体后，根据吊具姿态对吊具进行姿态调整。

7.如权利要求6所述的一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，其特征在于，在吊具倾角与电池箱倾角α之间的误差大于阈值时，对吊具的姿态进行调整，使吊具倾角与电池箱倾角α之间的误差小于阈值，所述阈值为1°。

8.如权利要求1所述的一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，其特征在于，步骤S6中，所述一定距离大于等于电池箱底托的导向结构的高度。

9.如权利要求8所述的一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，其特征在于，当电池箱上升到与所述底托的导向结构脱离接触的高度时，感测并记录所述吊具的姿态数据。

10.如权利要求9所述的一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，其特征在于，所述电池箱脱离所述底托的导向装置后，驱动所述吊具调平，调平之后，控制所述吊具以第二速度上升。

11.如权利要求9所述的一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，其特征在于，上升到所述吊具上部的导向柱接触到所述吊装机器人的导向孔时，减速至第三速度。

12.如权利要求9所述的一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，其特征在于，吊具到达最高点后停止上升，旋转板朝向步骤S3中反方向转动行进方向的偏角β。

13.一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，所述方法包括采用多轴智能吊装机器人系统放下电池箱，将换电站内的电池箱放置到电动车辆的相应位置处，其特征在于，放下电池箱的操作包括如下步骤：

1）获取参数，所述参数包括被换下来的电池箱在电动车辆的车身左右方向的倾角α、行进方向的偏角β、顶部参考点的三维坐标（X1，Y1，Z1），以及被换电池箱脱离导向结构时吊具的姿态；

2）根据步骤1）中获取的参数，所述吊装机器人将电池箱运送到电池箱顶部参考点的三维坐标（X1，Y1）对应的位置；

3）控制所述吊装机器人的旋转板带动吊具转动行进方向的偏角β；

4）控制所述吊具以一定速度下降；

5）在电池箱接触所述车辆上设置的底托的导向结构前，调整电池箱姿态至被换电池箱脱离导向结构时吊具的姿态。

14.如权利要求13所述的一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，其特征在于，在电池箱降落到位后，转动吊钩松开电池箱，吊具上升。

15.如权利要求14所述的一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，其特征在于，吊具底部的导向装置脱离电池箱后，吊具调平，后加速上升。

16.如权利要求14所述的一种电动车辆在换电站中更换电池箱的方法，其特征在于，转动吊钩后检测是否转动到位，转动到位之后控制吊具上升，否则报修。