换电定位系统及集成式换电站的制作方法

1.本发明涉及充换电技术领域，尤其涉及一种换电定位系统及集成式换电站。


背景技术：

2.当前国家大力号召节能减排，新能源电动汽车绿色、环保、无污染，正在大面积推广，但电动汽车行驶里程短，充电难、充电时间长(大约0.5～2小时)，快充又损耗电池、降低电池使用寿命等因素的存在，大大降低了新能源电动汽车的推广范围，只能在市区短途使用，无法适用长途高速，还要在其公司或居住小区申请安装充电桩，给用户选择购买电动汽车带来负面影响。
3.集成式纯电动重卡充换电站就是为解决新能源电动汽车“加油”困难而创新研发出的自动、快速、简便更换电池的设备，解决电动汽车行驶里程短、充电难、充电时间长等难点，延长电池使用寿命，以更换电池来达到为电动汽车“加油”的目的，加快推广普及电动汽车，真正达到汽车节能零排放。
4.现有集成式换电站对待换电车辆停靠定位精准度差，导致电池的更换的准确度低，影响换电效率。


技术实现要素：

5.本发明提供一种换电定位系统及集成式换电站，用以解决现有技术中待换电车辆停靠定位不准，电池更换准确度低，影响换电效率的缺陷，实现待换电车辆精准定位停靠，提高电池更换精度和效率。
6.本发明提供一种换电定位系统，包括：
7.换电通道，所述换电通道的地面沿车辆行驶方向设有限位引导线；
8.辅助定位机构，包括设置在所述换电通道内的显示器和图像采集器，所述显示器的输入端与所述图像采集器的输出端连接，所述图像采集器用以实时获取所述车辆位于所述换电通道内的位置信息，并以图像的形式在显示器上显示。
9.根据本发明提供的一种换电定位系统，所述换电通道内设有识别模块，所述识别模块与所述显示器连接，所述识别模块用以识别所述换电通道内生命体征。
10.根据本发明提供的一种集成式换电站，包括如上所述的换电定位系统，还包括第一集装箱组和第二集装箱组，所述第一集装箱组和所述第二集装箱组设于所述换电通道两侧，所述第一集装箱组的顶侧设有第一滑轨，所述第二集装箱组的顶侧设有第二滑轨，所述换电通道的顶侧设有第三滑轨，所述第三滑轨的第一端与所述第一滑轨对接，所述第三滑轨的第二端与所述第二滑轨对接。
11.根据本发明提供的一种集成式换电站，还包括吊运机构，所述吊运机构与所述第一滑轨、所述第二滑轨和所述第三滑轨滑动适配，用以吊装电池。
12.根据本发明提供的一种集成式换电站，所述吊运机构包括第一行车、第二行车、第一吊具和第二吊具，所述第一吊具设于所述第一行车底侧，用以吊装亏电电池，所述第二吊
具设于所述第二行车底侧，用以吊装满电电池；
13.所述第一行车与所述第一滑轨和所述第三滑轨滑动适配，所述第二行车与所述第二滑轨和所述第三滑轨滑动适配。
14.根据本发明提供的一种集成式换电站，所述第一集装箱组包括第一集装箱和第二集装箱，所述第一集装箱叠设于所述第二集装箱上，所述第二集装箱内设有充电柜，所述第一集装箱内设有充电座，所述充电柜与所述充电座连接，用以对放置于所述充电座上的亏电电池进行充电。
15.根据本发明提供的一种集成式换电站，所述第二集装箱内还设有控制室，所述控制室内设有站控柜和主控柜，所述站控柜与所述主控柜连接，所述主控柜分别与所述显示器、所述吊运机构和所述充电柜连接。
16.根据本发明提供的一种集成式换电站，所述第一集装箱内设有检修平台，所述检修平台的周侧设有防护栏。
17.根据本发明提供的一种集成式换电站，所述第二集装箱组包括第三集装箱和第四集装箱，所述第三集装箱叠设于所述第四集装箱上，所述第四集装箱内设有充电柜，所述第三集装箱内设有充电座，所述充电柜与所述充电座连接，用以对放置于所述充电座上的亏电电池进行充电。
18.根据本发明提供的一种集成式换电站，所述第一集装箱组和所述第二集装箱组均设有消防机构和监控机构。
19.根据本发明提供的一种集成式换电站，所述换电通道的进口和出口均设有摆闸门；
20.所述换电通道还设有读取模块，所述读取模块与所述显示器连接，所述读取模块用以读取所述车辆的换电信息。
21.有益效果是：
22.本发明提供的换电定位系统及集成式换电站，设置换电通道，换电通道的地面设有限位引导线，沿换电通道内车辆行驶方向，限位引导线平行设置两条；设置辅助定位机构，辅助定位机构包括显示器和图像采集器，显示器的输入端与图像采集器的输出端连接，图像采集器设于换电通道的顶侧，用以实时获取车辆位于换电通道内的位置图像，通过限位引导线实现对车辆在换电通道内行驶的引导，图像采集器实时采集车辆在换电通道内的位置信息，并以图像的形式显示在显示器上，方便驾驶员根据显示器的提醒进行调整车辆位置，保证车辆精准停靠在换电位，提高电池更换的准确度，进而提高换电效率。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是本发明提供的集成式换电站的结构示意图；
25.图2是本发明提供的集成式换电站的侧视图；
26.图3是本发明提供的集成式换电站的俯视图；
27.图4是本发明提供的集成式换电站中第四集装箱和第二集装箱的俯视图；
28.附图标记：
29.1：换电通道；
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2：车辆；
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3：限位引导线；
30.4：图像采集器；
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5：显示器；
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6：识别模块；
31.7：第一滑轨；
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8：第二滑轨；
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9：第三滑轨；
32.10：第一行车；
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11：第二行车；
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12：第一吊具；
33.13：第二吊具；
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14：第一集装箱；
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15：第二集装箱；
34.16：充电柜；
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17：充电座；
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18：主控柜；
35.19：站控柜；
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20：检修平台；
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21：防护栏；
36.22：第三集装箱；
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23：第四集装箱；
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24：摆闸门；
37.25：满电电池；
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26：风机；
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27：亏电电池；
38.28：灭火器；
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29：消防开关；
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30：电源柜。
具体实施方式
39.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
40.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，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，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
42.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
43.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征
进行结合和组合。
44.下面结合图1至图4描述本发明的一种换电定位系统，包括：
45.换电通道1，换电通道1的地面沿车辆2行驶方向设有限位引导线3；
46.辅助定位机构，包括设置在换电通道1内的显示器5和图像采集器4，显示器5的输入端与图像采集器4的输出端连接，图像采集器4用以实时获取车辆2位于换电通道1内的位置信息，并以图像的形式在显示器5上显示。可以理解的是，换电通道1用以停靠车辆2，完成车辆2上亏电电池27的卸载，以及满电电池25的装载。本实施例中，换电通道1设有两条限位引导线3，且两条限位引导线3沿车辆2在换电通道1内行驶方向即进出方向平行。也就是说，车辆2在两条限位引导线3之间行驶，实现对车辆2左右两侧的限位引导，引导车辆2停靠至换电位置，提高精准度。
47.进一步地，换电通道1内还设有辅助定位机构，其中，辅助定位机构包括显示器5和图像采集器4，显示器5带有显示屏和处理器。显示器5的输入端与图像采集器4的输出端连接，用以实时接收并显示图像采集器4采集的车辆2位于换电通道1内的位置信息。本实施例中，图像采集器4设于换电通道1的顶侧，图像采集器4的采集端朝向换电通道1，用以实时获取车辆2位于换电通道1内的位置图像。
48.具体的，车辆2行驶至换电通道1内，图像采集器4实时采集车辆2的位置图像信息，并将图像信息传输至显示器5，通过显示器5的显示屏进行实时显示车辆2相对换电通道1的位置，驾驶员可通过显示屏清晰观察车辆2的位置情况，进而做出调整判断，提高停靠效率和精准度，其中，限位引导线3最为其中之一的合格判断标志。也就是说，当图像采集器4采集到的图像中，车辆2的左右两侧均未遮挡限位引导线3时，且车辆2到达指定停靠位点，则显示屏的背景色为绿色，表示通过；若其中任一侧出现遮挡，导致图像采集器4无法采集其中任一条限位引导线3的图像信息，则显示屏的背景色为红色，标示未通过，还需调整。
49.值得说明的是，车辆2停靠精准的衡量标准有两个，第一个为车辆2不对任一条限位引导线3造成遮挡；第二个为车辆2行驶至行车通道的指定停靠点。
50.在一个实施例中，换电通道1内还设有语音播报器，语音播报器与显示器5的输出端连接，进行合格与否的播报，实现驾驶者可通过视觉和听觉判断获取停靠结果信息，有效提高车辆2停靠的效率和精确度，进而提高换电的准确度和效率。
51.还需要说明的是，图像采集器4可选用摄像头或工业相机。显示器5和语音播报器均装设于换电通道1的侧壁上。
52.根据本发明提供的一种换电定位系统，换电通道1内设有识别模块6，识别模块6与显示器5连接，识别模块6用以识别换电通道1内生命体征。可以理解的是，换电通道1内还设有识别模块6，本实施例中，识别模块6设置两个，且分别位于换电通道1的侧壁的顶端。识别模块6与显示器5通信连接，识别模块6用以识别换电通道1内的生命体征，并传输至显示器5。
53.也就是说，当识别模块6识别到换电通道1内存在生命体征，包括人和动物，识别模块6向显示器5发送警报信号，显示器5向语音播报器发送报警指令，车辆2停止移动或停止换电作业，并及时将人或动物驱离换电通道1，保证安全性。
54.根据本发明提供的一种集成式换电站，包括如上所述的换电定位系统，还包括第一集装箱组、第二集装箱组和吊运机构，第一集装箱组和第二集装箱组设于换电通道1两
侧，第一集装箱组的顶侧设有第一滑轨7，第二集装箱组的顶侧设有第二滑轨8，换电通道1的顶侧设有第三滑轨9，第三滑轨9的第一端与第一滑轨7对接，第三滑轨9的第二端与第二滑轨8对接；
55.吊运机构与第一滑轨7、第二滑轨8和第三滑轨9滑动适配，用以吊装电池。可以理解的是，换电通道1的第一侧设有第一集装箱组，换电通道1的第二侧设有第二集装箱组，第一集装箱组和第二集装箱组相对设于换电通道1的两侧。第一集装箱组的顶侧设有第一滑轨7，第二集装箱组的顶侧设有第二滑轨8，第一集装箱组的顶板和第二集装箱组的顶板对接，且对接处位于换电通道1的顶侧，实现第三滑轨9的安装。
56.其中，第三滑轨9的第一端与第一滑轨7对接，第三滑轨9的第二端与第二滑轨8对接，第三滑轨9的设置方向与车辆2的行驶方向垂直。
57.进一步地，吊运机构与第一滑轨7、第二滑轨8和第三滑轨9均滑动适配，用以吊装电池。具体的，吊运机构将车辆2上的亏电电池27吊取，并沿第三滑轨9和第二滑轨8滑动至第二集装箱组，将亏电电池27放置在第二集装箱组内进行充电，或吊运机构吊取亏电电池27，沿第三滑轨9和第一滑轨7滑动至第一集装箱组，将亏电电池27放置在第一集装箱组内进行充电；吊运机构将第一集装箱组内的满电电池25吊取，沿第一滑轨7和第三滑轨9移动，并将满电电池25装载至车辆2上，或吊运机构将第二集装箱组内的满电电池25吊取，沿第二滑轨8和第三滑轨9移动，并将满电电池25装载至车辆2上，完成换电。
58.值得说明的是，第三滑轨9上设有与吊运机构感应适配的位置传感器，用以感应吊运机构的位置，其中，位置传感器设置于第三滑轨9的吊卸位置，实现定点吊取亏电电池27或吊放满电电池25。
59.根据本发明提供的一种集成式换电站，吊运机构包括第一行车10、第二行车11、第一吊具12和第二吊具13，第一吊具12设于第一行车10底侧，用以吊装亏电电池27，第二吊具13设于第二行车11底侧，用以吊装满电电池25；
60.第一行车10与第一滑轨7和第三滑轨9滑动适配，第二行车11与第二滑轨8和第三滑轨9滑动适配。可以理解的是，吊运机构包括第一行车10、第二行车11、第一吊具12和第二吊具13，第一行车10和第一吊具12对应作业于换电通道1和第一集装箱组，第二行车11第二吊具13对应作业于换电通道1和第二集装箱组。
61.进一步地，第一吊具12设于第一行车10底侧，第一行车10与第一滑轨7和第三滑轨9滑动适配，第一吊具12用以吊取亏电电池27或满电电池25。第二吊具13设于第二行车11底侧，第二行车11与第二滑轨8和第三滑轨9滑动适配，第二吊具13用以吊取亏电电池27或满电电池25。
62.值得说明的是，第一滑轨7上设有位置传感器，且与第一集装箱组内满电电池25的位置对应，实现第一行车10移动至第一滑轨7上的位置传感器处，第一吊具12位于满电电池25的正上方，保证吊取的精准性。第二滑轨8上设有位置传感器，且与第二集装箱组内满电电池25的位置对应，实现第二行车11移动至第二滑轨8上的位置传感器处，第二吊具13位于满电电池25的正上方，保证吊取的精准性。
63.还需要说明的是，第一行车10的底侧设有激光测距仪，用以定位第一吊具12与满电电池25之间的距离，实现对满电电池25的位置定位，提高吊取的精准性。第二行车11的底侧设有激光测距仪，用以定位第二吊具13与满电电池25之间的距离，实现对满电电池25的
位置定位，提高吊取的精准性。
64.根据本发明提供的一种集成式换电站，第一集装箱组包括第一集装箱14和第二集装箱15，第一集装箱14叠设于第二集装箱15上，第二集装箱15内设有充电柜16，第一集装箱14内设有充电座17，充电柜16与充电座17连接，用以对放置于充电座17上的亏电电池27进行充电。可以理解的是，第一集装箱组包括第一集装箱14和第二集装箱15，其中，第一集装箱14叠设于第二集装箱15上，组合为整体。第二集装箱15内设有充电柜16，提供充电电源。第一集装箱14内设有充电座17，实现将亏电电池27放置于充电座17上。充电柜16与充电座17连接，用以对亏电电池27进行充电。
65.本实施例中，第二集装箱15内设有多个充电柜16，第一集装箱14内设有多个充电座17，充电座17与充电柜16一一对应。
66.根据本发明提供的一种集成式换电站，第二集装箱15内还设有控制室，控制室内设有站控柜19和主控柜18，站控柜19与主控柜18连接，主控柜18分别与显示器5、吊运机构和充电柜16连接。可以理解的是，第二集装箱15内设有控制室，用以对整个换电作业过程进行操控。控制室内设有站控柜19和主控柜18，站控柜19与主控柜18通信连接。站控柜19用以获取车辆2停靠至指定位置的信号，主控柜18用以控制吊运机构和充电柜16的作业状态，同时，主控柜18可与显示器5进行信息交互，获取启动指令。
67.在一个实施例中，控制室内还设有电源柜30，用以调配供电。
68.根据本发明提供的一种集成式换电站，第一集装箱14内设有检修平台20，检修平台20的周侧设有防护栏21。可以理解的是，第一集装箱14内设有检修平台20，用以检修吊运机构。检修平台20的周侧设有防护栏21，提高检修作业时的安全性。
69.在一个实施例中，第二集装箱15内设有爬梯，方便工作人员进入第一集装箱14内。
70.根据本发明提供的一种集成式换电站，第二集装箱组包括第三集装箱22和第四集装箱23，第三集装箱22叠设于第四集装箱23上，第四集装箱23内设有充电柜16，第三集装箱22内设有充电座17，充电柜16与充电座17连接，用以对放置于充电座17上的亏电电池27进行充电。可以理解的是，第二集装箱组包括第三集装箱22和第四集装箱23，第三集装箱22叠设于第四集装箱23上，组合为整体。第四集装箱23内设有充电柜16，提供充电电源。第三集装箱22内设有充电座17，实现将亏电电池27放置于充电座17上。充电柜16与充电座17连接，用以对亏电电池27进行充电。
71.本实施例中，第四集装箱23内设有多个充电柜16，第三集装箱22内设有多个充电座17，充电座17与充电柜16一一对应。
72.本实施例中，第一集装箱14和第三集装箱22共设置14个充电座17，其中，13个充电座17上设有满电电池25，1个充电座17备用放置从车辆2上吊取的亏电电池27。
73.在一个实施例中，换电柜设有防虫网，保障换电柜的作业安全。
74.在一个实施例中，第二集装箱15和第四集装箱23均设置风机26，实现对第二集装箱15和第四集装箱23的通风。
75.根据本发明提供的一种集成式换电站，第一集装箱组和第二集装箱组均设有消防机构和监控机构。可以理解的是，为了提高换电作业的安全性，第一集装箱14、第二集装箱15、第三集装箱22和第四集装箱23均设置有消防机构和监控机构，消防机构和监控机构均与主控柜18连接。
76.其中，消防机构包括灭火器28、消防开关29和指示灯，灭火器28选用气溶胶灭火器28，可通过主控柜18进行控制启动。消防开关29和指示灯均设置于第二集装箱15和第四集装箱23的外侧壁上，其中，消防开关29可手动操作启动灭火器28。当灭火器28启动时，指示灯进行报警显示，防止人员进入。
77.其中，监控机构包括摄像头，第一集装箱14、第二集装箱15、第三集装箱22和第四集装箱23的顶侧四角均设置摄像头，实现无死角监控。第一集装箱14、第三集装箱22的外顶侧四角均设置摄像头，用以监控换电站周围的情况。
78.值得说明的是，第二集装箱15和第四集装箱23均设有箱门。
79.根据本发明提供的一种集成式换电站，换电通道1的进口和出口均设有摆闸门24；
80.换电通道1还设有读取模块，读取模块与显示器5连接，读取模块用以读取车辆2的换电信息。可以理解的是，换电通道1的进口和出口均设有摆闸门24，位于换电通道1的进口处的摆闸门24的打开作为换电作业的启动信号；换电通道1的出口处的摆闸门24作为车辆2停靠定位标准，也就是说，当车辆2行驶至换电通道1的出口处的摆闸门24时，则车辆2驶入指定停靠位置。
81.进一步地，换电通道1还设有读取模块，用以读取车辆2的相关信息，简历车辆2与换电站之间的通信。读取模块与显示器5通信连接，显示器5显示车辆2的相关信息，包括车辆2型号、电池的型号。
82.本实施例中，读取模块为rfid读取器。
83.本发明提供的一种集成式换电站的换电过程如下：
84.车辆2行驶至换电站，进入读取模块的读取范围，读取模块读取车辆2的相关信息，位于换电通道1的进口处的摆闸门24开启，车辆2进入换电通道1；
85.图像采集器4实时获取车辆2在换电通道1内的行驶位置，车辆2在两条限位引导线3之间行驶移动，显示器5的显示屏实时显示车辆2与限位引导线3的相对位置，并通过语音播报器进行结果播报，实现驾驶者通过视觉和听觉的调整；
86.当车辆2行驶至位于换电通道1的出口处的摆闸门24位置时，且车辆2未对任一条限位引导线3进行遮挡，则车辆2到达指定停靠位置，显示器5向主控柜18发送换电启动指令；
87.主控柜18控制第一行车10沿第一滑轨7移动至第三滑轨9上，当移动至第三滑轨9的位置传感器位置时，停止移动，激光测距仪获取第一吊具12与车辆2上亏电电池27之间的距离，第一吊具12对亏电电池27进行抓取；
88.第一行车10沿第三滑轨9移动至第一滑轨7，并对应移动至第一集装箱14内的备用充电座17的上方，将亏电电池27对应放置在备用的充电座17上，进行充电；
89.同时，第二行车11在第二滑轨8上移动至满电电池25的正上方，通过激光测距仪获取第二吊具13与满电电池25之间的距离，第二吊具13对满电电池25进行抓取；
90.第二行车11带动满电电池25沿第二滑轨8移动至第三滑轨9，当移动至第三滑轨9的位置传感器位置时，停止移动，激光测距仪获取第二吊具13与车辆2的电池安装位之间的距离，第二吊具13将满电电池25下放装载至车辆2的电池安装位上，完成换电作业。
91.本发明提供的换电定位系统及集成式换电站，设置换电通道1，换电通道1的地面设有限位引导线3，沿换电通道1内车辆2行驶方向，限位引导线3平行设置两条；设置辅助定
位机构，辅助定位机构包括显示器5和图像采集器4，显示器5的输入端与图像采集器4的输出端连接，图像采集器4设于换电通道1的顶侧，用以实时获取车辆2位于换电通道1内的位置图像，通过限位引导线3实现对车辆2在换电通道1内行驶的引导，图像采集器4实时采集车辆2在换电通道1内的位置信息，并以图像的形式显示在显示器5上，方便驾驶员根据显示器的提醒进行调整车辆2位置，保证车辆2精准停靠在换电位，提高电池更换的准确度，进而提高换电效率。
92.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。