一种车电动汽车定位换电系统及定位换电方法与流程

1.本发明属于电动汽车换电设施技术领域，具体说是一种车电动汽车定位换电系统及定位换电方法。

背景技术：

2.目前，随着新能源汽车特别是纯电动汽车在全球的迅速推广普及，电动汽车充电速度慢，续航里程较短，便利性不足的问题日益突出，成为制约电动汽车日常使用体验和电动汽行业进一步发展的最大瓶颈。因为，汽车电池本身电化学特性和电网节点功率制约，充电速度不可能在短期内得到大的提升，导致新能源汽车续航里程有限且价格较高，产品吸引力有限，与燃油车竞争时处于劣势。而电动汽车的换电技术可以让车辆与动力电池分离，为厂商提供可以单独销售动力电池的可能性，相关企业根据这一独有特性，探索出“车电分离”的新模式，即动力电池与车辆分离。然而，自动换电需要准确地确定电动汽车停放在停车位中的具体位置及其状态，这样才能使换电柜配置换电小车与待换电的电动汽车对接，以便实现动力电池的快速更换。已有的电动汽车换电定位方式存在定位装置结构复杂、制作成本较高、定位方法繁琐及定位效率不高等问题。
3.因此，亟待开发一种电动汽车定位换电系统及定位换电方法，其定位装置结构简单，制作成本较低，定位方法简单、合理，且定位效率较高，这是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

4.本发明为解决现有技术存在的上述问题，提供一种电动汽车定位换电系统及定位换电方法，制作成本较低，定位方法简单、合理，且定位效率较高。
5.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种电动汽车定位换电系统，包括换电柜、所述换电柜前方的换电停车位及电动汽车，所述换电柜包括平台小车、柜体、柜体内的充电位及换电控制中心，所述柜体正面设置电池进出口，所述电动汽车包括车头、底盘、底盘上设置的换电电池仓及控制系统，所述换电电池仓的前端设置电池出入口，所述换电电池仓内设置电池自动推出及导入装置，其特征在于，所述控制系统与所述换电控制中心直接实现无线连接或网络连接通讯，所述车头前部下方对称设置两个前方非接触式测距仪和两个侧方非接触式测距仪，所述前方非接触式测距仪和侧方非接触式测距仪分别与所述控制系统连接，所述换电控制中心包括车辆信息存储模块，所述车辆信息存储模块存储车辆信息、前方非接触式测距仪及侧方非接触式测距仪的安装位置形成的电子数模；所述换电柜的柜体正面或所述换电柜的柜体前方并排间隔设置两块前面反射板，有两块侧面反射板对称设置在所述换电停车位的两侧，当所述电动汽车驶入所述换电停车位状态，两个所述前方非接触式测距仪分别向两块前面反射板发出射线进行测距，两个所述侧方非接触式测距仪分别向两块侧面反射板发出射线并进行测距，由所述控制系统将测距数据发送到所述换电控制中心，所述换电控制中心根据所
述电动汽车的车辆信息、两个前方非接触式测距仪和两个侧方非接触式测距仪的安装位置及测距数据，确定所述电动汽车的停车位置，控制所述平台小车为所述电动汽车换电。
6.对上述技术方案的改进：所述的换电电池仓前端两侧壁之外的底面上各设置一安装腔，所述前方非接触式测距仪为前方红外线测距仪，所述侧方非接触式测距仪为侧方红外线测距仪，两个所述前方红外线测距仪和两个侧方红外线测距仪分别设置在两个所述安装腔内；所述车辆信息包括车辆型号、外形尺寸及底盘离地高度，所述安装腔的底部设置下方红外线测距仪或下方超声波测距仪，所述换电停车位内位于两个侧面反射板中间的地面上设置底面反射板，用于测量电动汽车上换电电池仓的电池出入口实际离地高度。
7.对上述技术方案的进一步改进：所述控制系统及换电控制中心均包括无线通讯模块和网络模块，所述无线连接包括wifi、zigbee、z-wave、bluetooth或rf无线通讯。
8.对上述技术方案的进一步改进：所述换电柜的柜体正前面上设置显示屏，所述换电控制中心包括显示模块，所述显示模块与所述显示屏连接，用于显示两个前方非接触式测距仪及两个侧方非接触式测距仪的测距数据或通过图像模拟显示电动汽车在换电停车位内的具体位置。
9.对上述技术方案的进一步改进：两块所述前面反射板的间距为1-2.5米 ,两块所述侧面反射板的间距为3.5-6米；两块所述前面反射板均为矩形，所述前面反射板的高度为10-30厘米，宽度为20-40厘米；两块所述侧面反射板均为矩形或梯形，所述侧面反射板的高度为10-30厘米，顶边的宽度为20-40厘米。
10.一种上述电动汽车定位换电系统的定位换电方法，其特征在于，所述定位换电方法包括如下步骤：步骤1：当待换电的电动汽车驶入换电柜前面的换电停车位，停稳后，控制系统打开两个前方非接触式测距仪和两个侧方非接触式测距仪；步骤2：两个前方非接触式测距仪发射的射线分别到达两块所述前面反射板再反射回来进行前方测距，两个侧方非接触式测距仪发射的射线分别到达两块所述侧面反射板再反射回来进行侧方测距，由控制系统接收两个前方非接触式测距仪和两个侧方非接触式测距仪的测距数据；步骤3：控制系统将车辆信息、前方非接触式测距仪及侧方非接触式测距仪的安装位置及接收到的测距数据再反馈给换电柜的换电控制中心；步骤4：换电控制中心通过接收到的车辆信息、前方非接触式测距仪及侧方非接触式测距仪的安装位置以及测距数据，并准确地确定电动汽车的具体停车方位；步骤5：换电控制中心发出控制指令调整平台小车位置到待换电的电动汽车上换电电池仓的电池出入口；步骤6：与步骤5同步的，换电控制中心发送换电指令给电动汽车，电动汽车的控制系统发送出仓指令给换电电池仓内的电池自动推出及导入装置，将缺电电池送出电池出入口，平台小车从电池出入口处接收缺电电池，并送到换电柜内的充电位；步骤7：换电电池仓内的缺电电池被全部送入换电柜内后，平台小车再将换电柜内的满电电池从电池进出口导出并运送到换电电池仓的电池出入口，由控制系统控制电池自动推出及导入装置将满电电池导入换电电池仓内，当换电电池仓内的满电电池装满后，完成换电。
11.对上述技术方案的改进：所述步骤2中，还通过下方红外线测距仪或下方超声波测距仪测量电动汽车上换电电池仓的电池出入口实际离地高度，用于换电控制中心精确控制平台小车与换电电池仓前端电池出入口的对接高度。
12.对上述技术方案的进一步改进：所述步骤1中，所述电动汽车在驶入所述换电停车位停稳后，所述换电柜的显示屏显示两个前方非接触式测距仪及两个侧方非接触式测距仪的测距数据或通过图像模拟显示电动汽车在换电停车位内的具体位置，当所述显示屏显示所述电动汽车偏离换电停车位时，提醒驾驶员将所述电动汽车完全驶入换电停车位内后再停稳。
13.本发明与现有技术相比的优点和积极效果是：1、本发明的定位装置主要由两个前方非接触式测距仪、两个侧方非接触式测距仪、两块前面反射板及两块侧面反射板组成，其定位装置结构简单，制作成本较低；2、本发明定位方法是让待换电的电动汽车停在换电柜前方的换电停车位内即可，由于换电停车位的面积较大，很容易停在其中，无需反复调整到很精确的停车位置，使停车方便、快捷；电动汽车在换电停车位内停稳后，控制系统将接收两个前方非接触式测距仪和两个侧方非接触式测距仪的测距数据发送到换电柜的换电控制中心，换电控制中心根据接收到的车辆信息、前方非接触式测距仪及侧方非接触式测距仪的安装位置以及测距数据就可以准确确定电动汽车具体的停车位置，换电控制中心发出换电指令，调整平台小车的运行换电位置，就可为换电停车位上的电池汽车进行换电。这种定位换电方法简单、合理，且定位效率较高；3、本发明定位换电方法中，还通过下方红外测距仪测量载荷状态下电动汽车的底盘实际离地高度，用于换电控制中心精确控制平台小车与换电电池仓的对接高度；4、本发明定位换电方法中，在电动汽车在驶入换电停车位的过程，通过换电柜的显示屏显示两个前方非接触式测距仪及两个侧方非接触式测距仪的测距数据或通过图像模拟显示电动汽车在换电停车位内的具体位置，便于驾驶员及时了解电动汽车在换电停车位中所处的具体位置，当显示电动汽车全部驶入换电停车位的中间，再将电动汽车停稳，这样，可以提高停车效率和准确性；5、本发明电动汽车的控制系统及换电柜的换电控制中心均包括无线通讯模块，可以实现无网络条件下进行近距离通讯；6、本发明电动汽车的控制系统及换电柜的换电控制中心均包括网络模块，可以实现通过网络进行通讯和远程控制。
附图说明
14.图1是本发明一种电动汽车定位换电系统的立体图；图2是本发明一种电动汽车定位中电动汽车的前端面视图；图3是本发明一种电动汽车定位换电系统中换电柜的立体图；图4是本发明一种电动汽车定位换电系统的控制原理框图；图5是本发明一种电动汽车定位换电系统的定位换电方法的流程框图。
具体实施方式
15.以下结合附图对本发明作进一步详细描述：参见图1-图4，本发明一种电动汽车定位换电系统的实施例，包括换电柜1、换电柜1前方的换电停车位9及电动汽车，所述换电柜1包括平台小车、柜体、柜体内的充电位及换电控制中心，在柜体正面设置电池进出口3。所述电动汽车包括车头10、底盘、底盘上设置的换电电池仓6及控制系统，在换电电池仓6的前端设置电池出入口，在换电电池仓6内设置电池自动推出及导入装置。所述控制系统与所述换电控制中心直接实现无线连接或网络连接通讯。在所述电动汽车的车头10前部下方(如：底盘或换电电池仓6上)对称设置两个前方非接触式测距仪7和两个侧方非接触式测距仪8，前方非接触式测距仪7和侧方非接触式测距仪8分别与所述控制系统连接。所述换电控制中心包括车辆信息存储模块，所述车辆信息存储模块存储车辆信息、前方非接触式测距仪7及侧方非接触式测距仪8的安装位置形成的电子数模。在换电柜1的柜体正面（或所述换电柜的柜体前方）并排间隔设置两块前面反射板2，有两块侧面反射板3对称设置在所述换电停车位7的两侧。当待换电的电动汽车驶入换电停车位7状态，两个前方非接触式测距仪7分别向两块前面反射板2发出射线进行测距，两个侧方非接触式测距仪8分别向两块侧面反射板5发出射线并进行测距，由所述控制系统将测距数据发送到所述换电控制中心。所述换电控制中心根据所述电动汽车的车辆信息、两个前方非接触式测距仪7和两个侧方非接触式测距仪8的安装位置及测距数据，确定所述电动汽车的停车位置，控制所述平台小车为所述电动汽车换电。
16.进一步地，在电动汽车的换电电池仓6前端两侧壁之外的底面上各设置一安装腔6.1，上述前方非接触式测距仪为前方红外线测距仪7，上述侧方非接触式测距仪为侧方红外线测距仪8，两个前方红外线测距仪7和两个侧方红外线测距仪8分别设置在两个安装腔6.1内，安装腔6.1侧壁上对应前方红外线测距仪7的发射端和两个侧方红外线测距仪8的发射端设置开孔。前方非接触式测距仪7及侧方红外线测距仪8也可采用超声波测距仪或激光测距仪。
17.具体而言：如4所示，两个前方非接触式测距仪包括左前方红外线测距仪和右前方红外线测距仪；两个所述侧方非接触式测距仪包括左侧方红外线测距仪和右侧方红外线测距仪；两个所述下方非接触式测距仪包括左下方红外线测距仪和右下方红外线测距仪。电动汽车还包括电力驱动系统、换电控制器，电力驱动系统分别与控制系统及换电控制器连接，换电控制器与换电电池仓6内的电池自动推出及导入装置连接。
18.上述的车辆信息包括车辆型号、外形尺寸及底盘离地高度。在安装腔6.1的底部设置下方红外线测距仪11或下方超声波测距仪，在换电停车位9内位于两个侧面反射板5中间的地面上设置底面反射板13，用于测量换电电池仓6上电池出入口实际离地高度，便于精确控制平台小车与换电电池仓4的对接高度。
19.上述控制系统及换电控制中心均包括无线通讯模块和网络模块，上述无线连接包括wifi、zigbee、z-wave、bluetooth或rf无线通讯。
20.进一步地，上述换电柜1的柜体正前面上设置显示屏4，所述换电控制中心包括显示模块，所述显示模块与显示屏4连接，用于显示两个前方非接触式测距仪7及两个侧方非接触式测距仪8的测距数据或通过图像模拟显示电动汽车在换电停车位9内的具体位置。
21.优选地，两个前方非接触式测距仪7的间距为1-2.5米 , 两个侧方非接触式测距
仪的间距为3.5-6米。两个前方非接触式测距仪均为矩形，两个前方非接触式测距仪7的高度均为10-30厘米，宽度均为20-40厘米。两个侧方非接触式测距仪均为矩形或梯形，两个侧方非接触式测距仪的高度均为10-30厘米，顶边的宽度均为20-40厘米。
22.参见图1-图5，本发明一种上述电动汽车定位换电系统的定位换电方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：当待换电的电动汽车驶入换电柜前面的换电停车位9，停稳后，点击换电按钮，控制系统打开两个前方非接触式测距仪7和两个侧方非接触式测距仪8；步骤2：两个前方非接触式测距仪7发射的射线分别到达两块前面反射板2再反射回来进行前方测距，两个侧方非接触式测距仪8发射的射线分别到达两块侧面反射板5再反射回来进行侧方测距，由控制系统接收两个前方非接触式测距仪7和两个侧方非接触式测距仪8的测距数据；步骤3：控制系统将车辆信息、前方非接触式测距仪7及侧方非接触式测距仪8的安装位置及接收到的测距数据再反馈给换电柜1的换电控制中心；步骤4：换电控制中心通过接收到的车辆信息、前方非接触式测距仪7及侧方非接触式测距仪8的安装位置以及测距数据，并准确地确定电动汽车的具体停车方位；步骤5：换电控制中心发出控制指令调整平台小车位置到待换电的电动汽车上换电电池仓6的电池出入口；步骤6：与步骤5同步的，换电控制中心发送换电指令给电动汽车，电动汽车的控制系统发送出仓指令给换电电池仓6内的电池自动推出及导入装置，将缺电电池12送出电池出入口，平台小车从电池出入口处接收缺电电池12，并送到换电柜1内的充电位；步骤7：换电电池仓6内的缺电电池12被全部送入换电柜1内后，平台小车再将换电柜1内的满电电池从电池进出口3导出并运送到换电电池仓6的电池出入口，由控制系统控制电池自动推出及导入装置将满电电池导入换电电池仓6内，当换电电池仓6内的满电电池装满后，完成换电。
23.进一步的，所述步骤2中，还通过下方红外线测距仪11或下方超声波测距仪发射的射线到达底面反射板13再反射回来进行下方测距，用于测量载荷状态下电动汽车上换电电池仓4的电池出入口实际离地高度，由控制系统接收下方红外线测距仪11或下方超声波测距仪的测距数据；所述步骤3中，控制系统将接收到下方红外线测距仪11或下方超声波测距仪的测距数据再反馈给换电柜1的换电控制中心，用于换电控制中心精确控制平台小车与换电电池仓4的对接高度。
24.再进一步的，所述步骤1中，所述电动汽车在驶入换电停车位9停稳后，换电柜1的显示屏4显示两个前方非接触式测距仪7及两个侧方非接触式测距仪8的测距数据或通过图像模拟显示电动汽车在换电停车位内的具体位置，当显示屏4显示电动汽车偏离换电停车位9时，提醒驾驶员将电动汽车完全驶入换电停车位9内后再停稳。
25.当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种电动汽车定位换电系统，包括换电柜、所述换电柜前方的换电停车位及电动汽车，所述换电柜包括平台小车、柜体、柜体内的充电位及换电控制中心，所述柜体正面设置电池进出口，所述电动汽车包括车头、底盘、底盘上设置的换电电池仓及控制系统，所述换电电池仓的前端设置电池出入口，所述换电电池仓内设置电池自动推出及导入装置，其特征在于，所述控制系统与所述换电控制中心直接实现无线连接或网络连接通讯，所述车头前部下方对称设置两个前方非接触式测距仪和两个侧方非接触式测距仪，所述前方非接触式测距仪和侧方非接触式测距仪分别与所述控制系统连接，所述换电控制中心包括车辆信息存储模块，所述车辆信息存储模块存储车辆信息、前方非接触式测距仪及侧方非接触式测距仪的安装位置形成的电子数模；所述换电柜的柜体正面或所述换电柜的柜体前方并排间隔设置两块前面反射板，有两块侧面反射板对称设置在所述换电停车位的两侧，当所述电动汽车驶入所述换电停车位状态，两个所述前方非接触式测距仪分别向两块前面反射板发出射线进行测距，两个所述侧方非接触式测距仪分别向两块侧面反射板发出射线并进行测距，由所述控制系统将测距数据发送到所述换电控制中心，所述换电控制中心根据所述电动汽车的车辆信息、两个前方非接触式测距仪和两个侧方非接触式测距仪的安装位置及测距数据，确定所述电动汽车的停车位置，控制所述平台小车为所述电动汽车换电。2.根据权利要求1所述的电动汽车定位换电系统,其特征在于, 所述的换电电池仓前端两侧壁之外的底面上各设置一安装腔，所述前方非接触式测距仪为前方红外线测距仪，所述侧方非接触式测距仪为侧方红外线测距仪，两个所述前方红外线测距仪和两个侧方红外线测距仪分别设置在两个所述安装腔内；所述车辆信息包括车辆型号、外形尺寸及底盘离地高度，所述安装腔的底部设置下方红外线测距仪或超声波测距仪，所述换电停车位内位于两个侧面反射板中间的地面上设置底面反射板，用于测量电动汽车上换电电池仓的电池出入口实际离地高度。3.根据权利要求1或2所述的电动汽车定位换电系统,其特征在于，所述控制系统及换电控制中心均包括无线通讯模块和网络模块，所述无线连接包括wifi、zigbee、z-wave、bluetooth或rf无线通讯。4.根据权利要求1或2所述的电动汽车定位换电系统,其特征在于，所述换电柜的柜体正前面上设置显示屏，所述换电控制中心包括显示模块，所述显示模块与所述显示屏连接，用于显示两个前方非接触式测距仪及两个侧方非接触式测距仪的测距数据或通过图像模拟显示电动汽车在换电停车位内的具体位置。5.根据权利要求3所述的电动汽车定位换电系统,其特征在于，所述换电柜的柜体正前面上设置显示屏，所述换电控制中心包括显示模块，所述显示模块与所述显示屏连接，用于显示两个前方非接触式测距仪及两个侧方非接触式测距仪的测距数据或通过图像模拟显示电动汽车在换电停车位内的具体位置。6.根据权利要求1或2所述的电动汽车定位换电系统,其特征在于两块所述前面反射板的间距为1-2.5米 ,两块所述侧面反射板的间距为3.5-6米；两块所述前面反射板均为矩形，所述前面反射板的高度为10-30厘米，宽度为20-40厘米；两块所述侧面反射板均为矩形或梯形，所述侧面反射板的高度为10-30厘米，顶边的宽度为20-40厘米。7.根据权利要求5所述的电动汽车定位换电系统,其特征在于两块所述前面反射板的间距为1-2.5米 ,两块所述侧面反射板的间距为3.5-6米；两块所述前面反射板均为矩形，
所述前面反射板的高度为10-30厘米，宽度为20-40厘米；两块所述侧面反射板均为矩形或梯形，所述侧面反射板的高度为10-30厘米，顶边的宽度为20-40厘米。8.一种如权利要求1-7任一项所述电动汽车定位换电系统的定位换电方法，其特征在于，所述定位换电方法包括如下步骤：步骤1：当待换电的电动汽车驶入换电柜前面的换电停车位，停稳后，控制系统打开两个前方非接触式测距仪和两个侧方非接触式测距仪；步骤2：两个前方非接触式测距仪发射的射线分别到达两块所述前面反射板再反射回来进行前方测距，两个侧方非接触式测距仪发射的射线分别到达两块所述侧面反射板再反射回来进行侧方测距，由控制系统接收两个前方非接触式测距仪和两个侧方非接触式测距仪的测距数据；步骤3：控制系统将车辆信息、前方非接触式测距仪及侧方非接触式测距仪的安装位置及接收到的测距数据再反馈给换电柜的换电控制中心；步骤4：换电控制中心通过接收到的车辆信息、前方非接触式测距仪及侧方非接触式测距仪的安装位置以及测距数据，并准确地确定电动汽车的具体停车方位；步骤5：换电控制中心发出控制指令调整平台小车位置到待换电的电动汽车上换电电池仓的电池出入口；步骤6：与步骤5同步的，换电控制中心发送换电指令给电动汽车，电动汽车的控制系统发送出仓指令给换电电池仓内的电池自动推出及导入装置，将缺电电池送出电池出入口，平台小车从电池出入口处接收缺电电池，并送到换电柜内的充电位；步骤7：换电电池仓内的缺电电池被全部送入换电柜内后，平台小车再将换电柜内的满电电池从电池进出口导出并运送到换电电池仓的电池出入口，由控制系统控制电池自动推出及导入装置将满电电池导入换电电池仓内，当换电电池仓内的满电电池装满后，完成换电。9.根据权利要求8所述电动汽车定位换电系统的定位换电方法，其特征在于，所述步骤2中，还通过下方红外线测距仪或下方超声波测距仪测量电动汽车上换电电池仓的电池出入口实际离地高度，用于换电控制中心精确控制平台小车与换电电池仓前端电池出入口的对接高度。10.根据权利要求9所述电动汽车定位换电系统的定位换电方法，其特征在于，所述步骤1中，所述电动汽车在驶入所述换电停车位停稳后，所述换电柜的显示屏显示两个前方非接触式测距仪及两个侧方非接触式测距仪的测距数据或通过图像模拟显示电动汽车在换电停车位内的具体位置，当所述显示屏显示所述电动汽车偏离换电停车位时，提醒驾驶员将电动汽车完全驶入换电停车位内后再停稳。

技术总结

本发明提供一种电动汽车定位换电系统及定位换电方法，包括换电柜、换电停车位及电动汽车，换电柜包括平台小车及换电控制中心，电动汽车包括换电电池仓及控制系统，控制系统与换电控制中心直接实现无线连接或网络连接通讯，其特点是：电动汽车车头前部下方对称设置的两个前方非接触式测距仪和两个侧方非接触式测距仪分别与控制系统连接。换电柜柜体正面并排间隔设置两块前面反射板，有两块侧面反射板对称设置在换电停车位的两侧。两个前方非接触式测距仪及两个侧方非接触式测距仪测得测距数据由控制系统发送到换电控制中心，换电控制中心确定电动汽车的停车位置，控制平台小车为电动汽车换电。制作成本较低，定位方法简单、合理，且定位效率较高。且定位效率较高。且定位效率较高。