WO2019085309A1 - 汽车位置调节系统、汽车位置调节方法及换电站 - Google Patents

汽车位置调节系统、汽车位置调节方法及换电站 Download PDF

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Abstract

一种汽车位置调节系统(100)、汽车位置调节方法及换电站。汽车位置调节系统(100)用于汽车换电站，汽车位置调节系统(100)包括：图像获取装置(8)，图像获取装置(8)设置成朝向待被调节位置的汽车(200)的底盘上的至少两个特征孔且适于获取其图像；汽车支撑调节装置，汽车支撑调节装置将汽车(200)支撑在汽车换电站的换电平台(1)处，并且适于调节汽车(200)的位置；控制装置，其与图像获取装置(8)及汽车支撑调节装置通信连接，且控制装置存储有汽车(200)的底盘处的特征孔的理论位置，适于将图像中的特征孔位置与理论位置比较，根据二者的差异控制汽车支撑调节装置对汽车(200)的位置的调节。

Description

汽车位置调节系统、汽车位置调节方法及换电站 技术领域
本发明涉及新能源汽车换电技术领域；具体地说，本发明涉及汽车位置调节系统及汽车位置调节方法，并进一步涉及配备有前述汽车位置调节系统的汽车换电站。
背景技术
为了适应环保和能源危机，新能源汽车越来越普及。现有的新能源车辆中很重要的一个发展方向就是换电式新能源汽车，相较于插充式新能源汽车而言能够大大缩短能源补给时间。
由于人工换电效率太低并不适于换电站内的产业应用，所以，为了实现快速高效的自动换电，在新能源汽车换电站中需要配备汽车位置调节系统，用以将新能源汽车移动到适于换电的目标位置，然后利用换电设备进行自动换电。
公开号为CN103692447A的中国专利申请公开了一种基于俯视和侧视相机的电动汽车电池定位方法。
发明内容
本发明的一个方面的目的是提供一种改进的汽车位置调节系统。
本发明的另一方面的目的是提供一种改进的汽车位置调节方法。
本发明的再一方面的目的是提供一种改进的换电站。
为了实现前述目的，本发明的第一方面提供了一种用于汽车换电站的汽车位置调节系统，其中，所述汽车位置调节系统包括：
图像获取装置，所述图像获取装置设置成朝向待被调节位置的汽车的底盘上的至少两个特征孔且适于获取其图像；
汽车支撑调节装置，所述汽车支撑调节装置将所述汽车支撑在所述汽车换电站的换电平台处，并且适于调节所述汽车的位置；以及
控制装置，所述控制装置与所述图像获取装置及所述汽车支撑调节装置通信连接，并且所述控制装置存储有所述汽车的底盘处的特征孔的理论位置，并且适于将所述图像中的特征孔位置与所述理论位置比较，根据二者的差异控制所述汽车支撑调节装置对所述汽车的位置的调节。
可选地，在如前所述的汽车位置调节系统中，所述图像获取装置包括两个拍照相机，分别用于拍摄所述至少两个特征孔中的一个。
可选地，在如前所述的汽车位置调节系统中，所述汽车支撑调节装置包括用于提升所述汽车的前端的第一组提升臂和用于提升所述汽车的后端的第二组提升臂，所述第一组提升臂和所述第二组提升臂中的一组为可浮动臂、另一组为电机驱动臂，并且
所述汽车位置调节系统还包括用于承载汽车电池的转运车，所述图像获取装置设置在所述转运车上。
可选地，在如前所述的汽车位置调节系统中，所述第一组提升臂和所述第二组提升臂分别包括有位于所述换电平台的两侧的提升臂。
可选地，在如前所述的汽车位置调节系统中，所述图像获取装置位于所述转运车上的同侧。
可选地，在如前所述的汽车位置调节系统中，所述图像获取装置在所述转动车上成对角设置。
可选地，在如前所述的汽车位置调节系统中，所述汽车位置调节系统具有用于所述转运车的轨道。
可选地，在如前所述的汽车位置调节系统中，所述轨道延伸在所述换电平台和电池仓之间。
为了实现前述目的，本发明的第一方面提供了一种用如前述第一方面中第三项至第八项所述的汽车位置调节系统进行的汽车位置调节方法，其中，所述方法包括如下步骤：
步骤A：利用所述第一组提升臂和所述第二组提升臂将所述汽车升起至预定高度；
步骤B：将所述转运车行进到所述换电平台上的预定位置；
步骤C：利用所述图像获取装置获取所述至少两个特征孔的图像；
步骤D：根据所述图像中的特征孔的位置与所述理论位置的差异调节所述转运车的位置和/或通过所述电机驱动臂调节所述汽车的位置；
步骤E：判断所述汽车的位置，达到预定的位置要求则结束，否则返回到步骤C。
为了实现前述目的，本发明的第一方面提供了一种换电站，其中，所述换电站中配备有如前述第一方面中任一项所述的汽车位置调节系统。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将更加显然。应当了解，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明的一种实施方式的汽车位置调节系统的示意图；
图2是图1中的汽车位置调节系统中的提升臂的立体示意图；以及
图3是图2中的提升臂的俯视示意图，其中示意性地画出了需要调整位置的汽车。
具体实施方式
下面参照附图详细地说明本发明的具体实施方式。在各附图中，相同的附图标记表示相同或相应的技术特征。
图1是根据本发明的一种实施方式的汽车位置调节系统的示意图。
如图1中所示，该实施方式的汽车位置调节系统100是一种应用于汽车换电站的汽车位置调节系统。在图中的汽车位置调节系统中示出了换电平台1，新能源汽车200能够停在该换电平台1上以实施动力电池的更换。
在换电平台1处布置有汽车支撑调节装置，例如平台上的各组辊子21、22，通过将汽车的车轮停在相应的辊子上，对辊子进行驱动使其旋转可以调整汽车200在换电平台1上的位置。汽车支撑调节装置也可以为各立柱3上的提升臂4，可以将汽车200升起一定的高度后再调节汽车的位置。可见，汽车支撑调节装置适于将汽车支撑在换电平台处，并且能够调节汽车的位置。
从图1中还可以看出，在换电平台的一侧处设置有导轨5，用于使承载电池的转运车6在换电平台1和电池仓(示图示)之间转运电池。在转运车6上例示了动力电池7。电池仓用于存储电池并且能够临时地给电池充电。
根据图1的实施方式，该汽车位置调节系统100还包括图像获取装置8，此处图像获取装置8包括位于转运车上的同侧的两个拍照相机，这两个拍照相机可用于对汽车底盘上的至少两个特征孔进行拍照。通过将拍照获得的特征孔位置与预先存储的特征孔的理论位置相比较，根据二者的差异可以将汽车调整到期望的位置。
通常而言，由于工艺上的需要，每台汽车的底盘上会留有四个特征孔，分别为汽车前端部位的左右两个特征孔和汽车后端部位的左右两个特征孔，用于在焊装车间确定各个汽车部件的相对安装位置。可以了解，本申请中的方案同样可适用于底盘上具有其它数量特征孔的汽车，该数量不少于两个。
如前所述，图像获取装置1可以设置成朝向待被调节位置的汽车的底盘上的至少两个特征孔且适于获取其图像。本申请并不特别限定图像获取装置的具体数量、具体位置等。但是，如前所述，就图示的具体实施方式而言，图像获取装置8可以包括两个拍照相机，这两个拍照相机在用于承载动力电池的转运车6上位于同一侧，分别用于拍摄汽车底盘的该侧上的一个特征孔。
该图示实施方式中图像获取装置8的布置只是示例性的，在不同的实施方式中可以 进行其它设置。
例如，在一种可选的实施方式中，图像获取装置可以仅包括一个拍照相机，该拍照相机可以同时拍摄至少两个特征孔的图像。在另一种可选的实施方式中，图像获取装置可以包括两个拍照相机，这两个拍照相机可以分别用于拍摄同一侧上两个相邻的特征孔的图像，也可以分别用于拍摄对角的两个特征孔的图像；可以了解，此时两个拍照相机也需要相应地同侧设置或对角设置。在再一种可选的实施方式中，图像获取装置可以包括三个拍照相机，分别用于拍摄三个特征孔的图像。另外，在其它可选的实施方式中，也可以设置更多数量的拍照相机，或者图像获取装置也并不局限于拍照相机的具体形式。
基于拍摄的图像中的特征孔的位置，通过与存储的特征孔的理论位置比较即可进行汽车位置的调整。在图示的实施方式中，由于图像获取装置8直接安装在转运车6上，所以在调整汽车位置的同时也可以对转运车6的位置进行调节，从而使得汽车与电池迅速精确对齐，便于电池的拆装。
同时，需要指出的是，在某些可选的实施方式中，图像获取装置并不局限于设置在转运车6上，而是可以设置在换电平台1上低于汽车底盘的适当位置处。例如，在可选的实施方式中，图像获取装置可以直接设置在换电平台上，或者装附在换电平台处的其它部件上。
在图示的实施方式中设置有用于承载汽车的动力电池的转运车，在这种情况下，如前所述，图像获取装置可以在转运车上同侧设置；在对汽车底盘上对角的特征孔取像时，图像获取装置也可以在转动车上成对角设置。图像获取装置在转运车上的设置也并不局限于转运车的一侧或对角处，而是以能够获取到至少两个特征孔的位置为准。
为了便利地控制动力电池的转运，图示的汽车位置调节系统设置有用于转运车的轨道5。该轨道5可以延伸在换电平台1和电池仓(未图示)之间，适于引导转运车在换电平台1和电池仓之间搬运动力电池，能够将旧电池从换电平台移到电池仓以及将新电池从电池仓移到换电平台。
在图1所示状态中，汽车支撑调节装置包括用于提升汽车的前端的第一组提升臂41、43和用于提升汽车的后端的第二组提升臂42、44。图2是图1中的汽车位置调节系统中的提升臂41、42、43、44的立体示意图，更清楚地示出了各组提升臂。
为了平衡控制各提升臂的提升，它们分别安装在支撑架9上，适于从两侧抬升汽车200。在立柱3顶端的电机10的驱动下，支撑架9能够沿换电平台1处的立柱3上下移动，从而带动各提升臂将汽车200升起或降下。在图示实施方式中共示出了四个立柱3，每个支 撑架9的两端均能够沿两个立柱移动。在其它实施方式中也可以采用立柱以外的其它滑轨形式，此处不再展开描述。
在图2的实施方式中，第一组提升臂41、43为电机驱动臂，分别受伺服电机411、431的作用能够沿如图1中汽车的前后方向(或图3中的X方向)移动位置；第二组提升臂42、44为可浮动臂，它们本身不自带伺服电机，但能够沿前后、左右及摆动方向自由浮动调节。在可选的实施方式中，也可以将第一组提升臂41、43设为可浮动臂，将第二组提升臂42、44设为电机驱动臂。第一组提升臂包括有位于换电平台的不同侧的提升臂41、43，第二组提升臂包括有位于换电平台的不同侧的提升臂42、44。
图3是图2中的提升臂的俯视示意图，其中示意性地画出了需要调整位置的汽车200。在图示实施方式中，汽车200被升起到预定高度后，即可以控制提升臂41、43处的伺服电机411、431，从而调节汽车200的位置。
伺服电机411、431可以控制提升臂41、43沿汽车200的车身前后移动。由于提升臂42、44能够自由地各向浮动(包括例如前后、左右及摆动)，所以，通过控制提升臂41和43的同步或异步、同向或异向运动，能够实现汽车200的前移、后移或摆动。
例如，当伺服电机控制提升臂41、43同时向前移动时，汽车向前移动；当伺服电机控制提升臂41、43同时向后移动时，汽车向后移动；当伺服电机控制提升臂41前移、提升臂43后移时，汽车前端朝向提升臂43偏转；当伺服电机控制提升臂41后移、提升臂43前移时，汽车前端朝向提升臂41偏转。
在此需要指出的是，虽然未在图中示出，根据本发明的实施方式的汽车位置调节系统还可以具有控制装置。可选地，控制装置适于存储有特征孔的理论位置，并且能够将图像中的特征孔位置与理论位置比较，根据二者的差异控制汽车支撑调节装置对汽车的位置的调节。进一步地，根据需要，控制装置还可以控制转运车6的Y向(见图1)移位，从而实现转运车上的电池与汽车底盘的对齐。
该控制装置可以与图像获取装置及汽车支撑调节装置通信连接。可以想到，该通信连接可以为有线连接，也可以为无线连接。该控制装置还可以与转运车的驱动装置实现通信连接，以便控制转运车的移位、与汽车底盘的对齐。
下面介绍用图示汽车位置调节系统进行的汽车位置调节方法，该方法可以包括如下的步骤。
当将待更换电池的汽车驾驶到换电站的换电平台上的适当位置后，开始该汽车位置调节方法。
在步骤A中，利用第一组提升臂和第二组提升臂将汽车升起至预定高度。在此步骤中，将汽车升起到预定的高度，以适于对汽车底盘上的特征孔进行拍照，从而进行位置比对。该高度应该满足转运车能够移进到汽车底盘的下面。例如，当图像获取装置位于转运车上时，转运车需要移进到汽车底盘的下面才能从下面对汽车底盘上的特征孔拍照；即使图像获取装置不在转运车上，也需要转运车进入到汽车底盘下进行电池的更换操作。在汽车被升起到适当的预定高度后前进到步骤B。
在步骤B中，将转运车行进到换电平台上的预定位置。由于汽车底盘已经上升到了足够的高度，转运车能够移进到汽车下方。在图像获取装置设置在转运车上的情况下，转运车在换电平台上的预定位置应当满足图像获取装置能够获取到至少两个特征孔的图像，以便于后面步骤中与特征孔的理论位置进行比对。即，在该预定位置处图像获取装置能够拍摄到汽车底盘上的至少两个特征孔。然后，前进到步骤C。
在步骤C中，利用图像获取装置获取至少两个特征孔的图像。例如，可以通过拍照相机进行拍摄，等。如从本申请的前文中可知，所获取的特征孔的数量可以为两个、三个或更多个，这些特征孔可以是同侧、相邻的特征孔，也可以是对角设置的特征孔。完成图像获取后，前进到步骤D。
在步骤D中，根据图像中的特征孔的位置与理论位置的差异调节转运车的位置和/或通过电机驱动臂调节汽车的位置。可以看出，此处可以灵活地调节汽车的位置或者调节转运车的位置，调节结束后前进到步骤E。
在步骤E中，判断汽车的位置，达到预定的位置要求则结束，否则返回到步骤C。可见，这种汽车位置调节方法能够自动调节，直到达到期望的位置要求为止。
结合以上可以看出，根据本发明的图示实施方式的汽车位置调节系统和汽车位置调节方法，图像获取装置固定在转运车上，以转运车的理论位置为系统坐标，图像获取装置获取车身底部特征孔的位置并判定与理论值的偏差，从而通过伺服电机驱动提升臂、调整车身前后方向和水平偏摆方向，再通过转运车调整沿车身侧向的偏差，其优点包括：(1)定位精度高，能调整车辆X方向(车辆前后方向)和水平偏摆，Y方向通过转运车导轨伺服行走电机调整；(2)能完全对准转运车与车身；(3)不受车辆提升的影响，车辆位置的调整在其提升后进行。
本发明的另一方面中还提供了一种换电站。在这种换电站中可以配备有如前述的任何一个实施方式中的汽车位置调节系统。可以了解，这种换电站将具有与汽车位置调节系统相应的优点，能够显著地提高换电效率。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施方式进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的范围内。

Claims (10)

  1. 一种用于汽车换电站的汽车位置调节系统，其特征在于，所述汽车位置调节系统包括：图像获取装置，所述图像获取装置设置成朝向待被调节位置的汽车的底盘上的至少两个特征孔且适于获取其图像；
    汽车支撑调节装置，所述汽车支撑调节装置将所述汽车支撑在所述汽车换电站的换电平台处，并且适于调节所述汽车的位置；以及
    控制装置，所述控制装置与所述图像获取装置及所述汽车支撑调节装置通信连接，并且所述控制装置存储有所述汽车的底盘处的特征孔的理论位置，并且适于将所述图像中的特征孔位置与所述理论位置比较，根据二者的差异控制所述汽车支撑调节装置对所述汽车的位置的调节。
  2. 如权利要求1所述的汽车位置调节系统，其中，所述图像获取装置包括两个拍照相机，分别用于拍摄所述至少两个特征孔中的一个。
  3. 如权利要求1或2所述的汽车位置调节系统，其中，所述汽车支撑调节装置包括用于提升所述汽车的前端的第一组提升臂和用于提升所述汽车的后端的第二组提升臂，所述第一组提升臂和所述第二组提升臂中的一组为可浮动臂、另一组为电机驱动臂，并且
    所述汽车位置调节系统还包括用于承载汽车电池的转运车，所述图像获取装置设置在所述转运车上。
  4. 如权利要求3所述的汽车位置调节系统，其中，所述第一组提升臂和所述第二组提升臂分别包括有位于所述换电平台的两侧的提升臂。
  5. 如权利要求3所述的汽车位置调节系统，其中，所述图像获取装置位于所述转运车上的同侧。
  6. 如权利要求3所述的汽车位置调节系统，其中，所述图像获取装置在所述转动车上成对角设置。
  7. 如权利要求3所述的汽车位置调节系统，其中，所述汽车位置调节系统具有用于所述转运车的轨道。
  8. 如权利要求7所述的汽车位置调节系统，其中，所述轨道延伸在所述换电平台和电池仓之间。
  9. 一种用如权利要求3至8中任一项所述的汽车位置调节系统进行的汽车位置调节方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
    步骤A：利用所述第一组提升臂和所述第二组提升臂将所述汽车升起至预定高度；
    步骤B：将所述转运车行进到所述换电平台上的预定位置；
    步骤C：利用所述图像获取装置获取所述至少两个特征孔的图像；
    步骤D：根据所述图像中的特征孔的位置与所述理论位置的差异调节所述转运车的位置和/或通过所述电机驱动臂调节所述汽车的位置；
    步骤E：判断所述汽车的位置，达到预定的位置要求则结束，否则返回到步骤C。
  10. 一种换电站，其特征在于，所述换电站中配备有如前述权利要求1至8中任一项所述的汽车位置调节系统。
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