一种电池定位装置及换电站的制作方法

1.本实用新型属于换电技术领域，具体涉及一种电池定位装置及换电站。


背景技术：

2.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
3.电动汽车，如电动化的传统重卡对实现降碳减排意义重大，因而电动化的传统重卡在现代社会中应用越来越广泛。电动化的传统重卡的电池箱体积与重量均较大，换电操作较为不易；传统的人工换电操作费事费力；而现有的自动化换电操作中，由于驾驶员驾驶习惯不同，车辆摆放位置不能完全统一，导致待换电重卡中电池箱的位置相对于行车吊具不能完全吻合，导致换电操作成功率较低，甚至有可能损坏电池箱。


技术实现要素：

4.为此，本实用新型所要解决的技术问题在于如何提供一套稳定可靠的电池定位装置及换电站。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电池定位装置，包括支架、带动所述支架沿扫描方向运动的动力设备以及安装于所述支架上并用于感应与目标之间沿检测方向的距离的距离检测设备，所述扫描方向与所述检测方向不平行，还包括安装于所述支架上并用于遮挡设定区域的遮挡板，所述遮挡板设于所述距离检测设备的非检测方向侧，工作状态下，所述支架带动所述距离检测设备运动至其检测方向朝向所述设定区域的位置，非工作状态下，所述支架带动所述遮挡板运动至所述设定区域。
6.本实用新型的一个实施例中，所述支架为转盘，所述动力设备为伺服电机，所述伺服电机通过转轴连接所述转盘且所述伺服电机带动所述转盘随所述转轴进行旋转，所述距离检测设备与所述遮挡板连接在所述转盘的同一盘面上，所述距离检测设备的检测方向为所述转轴的径向。
7.本实用新型的一个实施例中，所述转盘包括与所述转轴同轴设置的圆形区域和同轴环设在所述圆形区域外侧的环形区域，所述距离检测设备设于所述圆形区域内，所述遮挡板设于所述环形区域内。
8.本实用新型的一个实施例中，所述距离检测设备的测量基准点位于所述转盘的中心位置处。
9.本实用新型的一个实施例中，所述遮挡板为弧形挡板，所述弧形挡板的轴线与所述转轴的轴线同轴。
10.本实用新型的一个实施例中，沿垂直于所述转盘盘面的方向，所述遮挡板的尺寸不小于所述距离检测设备的尺寸，沿平行于所述转盘盘面的方向，所述遮挡板的两端分别延伸至所述转盘的边缘处。
11.本实用新型的一个实施例中，所述距离检测设备具有具有朝向其检测方向的头部、背离其检测方向的尾部、朝向其扫描方向的第一侧部以及背向其扫描方向的第二侧部，所述遮挡板紧邻所述距离检测设备的第二侧部设置。
12.本实用新型的一个实施例中，所述距离检测设备为激光测距仪。
13.本实用新型还提供另外一个技术方案：一种换电站，包括一墙壁，所述墙壁的一侧为停车换电区，所述墙壁上开设有孔洞，所述墙壁的另一侧为监控区，所述监控区中设有控制装置和所述的电池定位装置，所述支架带动所述距离检测设备沿水平方向运动，所述距离检测设备检测与位于停车换电区的电池的水平距离，所述控制装置控制所述动力设备和根据所述距离检测设备的测量数据计算位于停车换电区的电池的旋转角度，所述距离检测设备工作时，所述距离检测设备的检测方向朝向所述孔洞，所述距离检测设备不工作时，所述遮挡板封堵所述孔洞。
14.本实用新型的一个实施例中，所述动力设备连接于所述支架的上方，所述距离检测设备和所述遮挡板连接于所述支架的下方。
15.由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型公开的电池定位装置及换电站，包括支架、动力设备以及距离检测设备，通过测距识别出电池的边轮廓线，计算电池相对于距离检测设备旋转中心的距离和旋转角，进而通过计算获得电池中心点的坐标，成本低廉并且完全不受环境的影响，将电池定位装置设于监控区内，电池定位装置可以得到有效防护，防止外界环境对电池定位装置的影响，通过设置遮挡板可在激光测距不工作时候堵住透光的空洞，确保水汽、灰尘等不会进到监控区内。
附图说明
16.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
17.图1为本实用新型公开的电池定位装置的结构示意图；
18.图2为本实用新型公开的换电站的示意图；
19.图3为本实用新型公开的电池定位装置检测到电池的第一个距离突变点的示意图；
20.图4为本实用新型公开的电池定位装置检测到电池的第二个距离突变点的示意图；
21.图5为本实用新型公开的电池偏转示意图；
22.图6为本实用新型公开的电池定位装置的工作原理方框图。
23.其中，1、墙壁；11、孔洞；2、停车换电区；3、监控区；4、控制装置；5、电池定位装置；51、支架；52、动力设备；521、转轴；53、距离检测设备；531、头部；532、尾部；533、第一侧部；534、第二侧部；54、遮挡板；6、停车换电区电池。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。
25.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供作为进一步改进说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人
员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、部件和/或它们的组合。在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接,也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。
26.以下为用于说明本实用新型的一较佳实施例，但不用来限制本实用新型的范围。
27.实施例一
28.参见图1至图6，如其中的图例所示，一种换电站，包括一墙壁1，上述墙壁1的一侧为停车换电区2，上述墙壁1上开设有孔洞11，上述墙壁1的另一侧为监控区3，上述监控区3中设有控制装置4和电池定位装置5，电池定位装置5包括支架51、带动上述支架51沿扫描方向运动的动力设备52以及安装于上述支架51上并用于测量与停车换电区电池6之间沿检测方向的距离的距离检测设备53，上述扫描方向与上述检测方向不平行，还包括安装于上述支架51上并用于遮挡上述孔洞11的遮挡板54，上述遮挡板54设于上述距离检测设备53的非检测方向侧，工作状态下，上述支架51带动上述距离检测设备53运动至其检测方向朝向上述孔洞11的位置，非工作状态下，上述支架51带动上述遮挡板54运动至封堵上述孔洞11的位置。
29.上文中，支架为实体结构或框架结构，主要起过渡安装作用，支架采用金属材质。动力设备属于执行器，用于接受控制器送来的控制信号，改变被控介质的大小，从而将被控变量维持在所要求的的数值上或一定范围内。执行器按其能源形式可分为气动、液动以及电动三大类。上述距离检测设备为距离传感器，其可自动感应与位于其检测方向的物体之间的距离。
30.下面介绍上述电池定位装置的工作过程，包括如下步骤：
31.1、电池静止状态，距离检测设备沿扫描方向开始旋转，通过距离突变状态，控制装置自动判断出第一边，读取第一边距离a和第一边角度α，如图3；
32.2、距离检测设备继续旋转，通过距离突变状态控制单元自动判断出第二边，读取第二边距离b和第二边角度β，如图4；
33.3、控制装置建立坐标系，通过计算，获得电池箱的中心坐标(x,y)和旋转角度θ；
34.上述技术方案中，x的坐标为函数p(第一边距离,第一边角度,第二边距离,第二边角度,m,n)；y的坐标为函数q(第一边距离,第一边角度,第二边距离,第二边角度,m,n)；旋转角度为函数r(第一边距离,第一边角度,第二边距离,第二边角度,m,n)。
35.根据第一边距离a和第一边角度α，通过如下公式计算第一边的y轴坐标y1，通过如下公式计算第一边的x轴坐标x1：
36.y1＝asinα，x1＝acosα
37.根据第二边距离b和第二边角度β，通过如下公式计算第二边的y轴坐标y2，通过如下公式计算第二边的x轴坐标x2：
38.y2＝bsinβ，x2＝bcosβ
39.根据第一边距离a、第一边角度α、第二边距离b、第二边角度β、电池的长度m以及电池的宽度n，通过如下公式计算电池中心的偏转角θ：
40.θ＝arctan[(asinα-bsinβ)/(acosα-bcosβ)]/π*180
[0041]
通过如下公式计算电池中心的x轴坐标x：
[0042]
x＝(acosα bcosβ)/2-m/2/n*(asinα-bsinβ)(asinα bsinβ)/2。
[0043]
通过如下公式计算电池中心的y轴坐标y：
[0044]
y＝(asinα bsinβ)/2 m/2/n*(acosα-bcosβ)。
[0045]
本实施例中优选的实施方式，上述支架51为转盘，上述动力设备52为伺服电机，上述伺服电机通过转轴521连接上述转盘且上述伺服电机带动上述转盘随上述转轴521进行旋转，上述距离检测设备53与上述遮挡板54连接在上述转盘的同一盘面上，上述距离检测设备53的检测方向为上述转轴521的径向。本实施例中支架为转盘，转盘结构紧凑，占用空间小，本实施例中通过带动距离检测设备旋转来扫描停车换电区的电池。在其他实施例中还可以是：通过距离检测设备沿直线方向运动来扫描停车换电区的电池，此时上述支架可以为滑台，上述动力设备可以为推动滑台沿直线运动的气缸。
[0046]
本实施例中优选的实施方式，上述转盘包括与上述转轴521同轴设置的圆形区域和同轴环设在上述圆形区域外侧的环形区域，上述距离检测设备53设于上述圆形区域内，上述遮挡板54设于上述环形区域内。具体的，上述圆形区域与环形区域并不存在明显的分界线，只是为了描述方便，将转盘的盘面划分为圆形区域和环形区域。在其他实施例中还可以是：上述距离检测设备与上述挡板部件设于同一环形区域内。
[0047]
本实施例中优选的实施方式，上述距离检测设备53的测量基准点位于上述转盘的中心位置处。也就是说距离检测设备的测量基准点进行自转。在其他实施例中还可以是：上述距离检测设备设于上述转盘的边缘位置处。
[0048]
本实施例中优选的实施方式，上述遮挡板54为弧形挡板，上述弧形挡板的轴线与上述转轴521的轴线同轴。具体的，上述遮挡板设于上述圆盘的边缘位置处，弧形挡板可设置的大于孔洞的尺寸。在其他实施例中还可以是：上述遮挡板为平板，上述平板的两端分别延伸到圆盘的边缘处。
[0049]
本实施例中优选的实施方式，沿垂直于上述转盘盘面的方向，上述遮挡板54的尺寸不小于上述距离检测设备53的尺寸，沿平行于上述转盘盘面的方向，上述遮挡板54的两端分别延伸至上述转盘的边缘处。具体的，沿垂直于上述转盘盘面的方向上述遮挡板的尺寸等于上述距离检测设备的尺寸，上述遮挡面较大，可以适配更大的孔洞，使得距离检测设备的测距范围更大。在其他实施例中还可以是：沿垂直于上述转盘盘面的方向，上述遮挡板的尺寸小于上述距离检测设备的尺寸，此时上述孔洞的高度也需要设置的较窄，只要能使得激光通过即可。
[0050]
本实施例中优选的实施方式，上述距离检测设备53具有具有朝向其检测方向的头部、背离其检测方向的尾部、朝向其扫描方向的第一侧部以及背向其扫描方向的第二侧部，上述遮挡板54紧邻上述距离检测设备53的第二侧部设置。上述遮挡板紧邻上述距离检测设
备的第二侧部位置，在实际使用时，可以实现边打开孔洞边测距或边测距边关闭孔洞，节省了每一次距离测量所用的时间。在其他实施例中可以是：上述遮挡板紧邻上述距离检测设备的第一侧部设置或者上述遮挡板设于上述距离检测设备的尾部一侧。
[0051]
本实施例中优选的实施方式，上述距离检测设备53为激光测距仪。激光测距仪是利用调制激光的某个参数实现对目标的距离测量的仪器。激光测距仪测量范围为3.5-5000米。测距原理基本可以归结为测量光往返目标所需要时间，然后通过光速c＝299792458m/s和大气折射系数n计算出距离d。在其他实施例中还可以是：上述距离检测设备为超声波测距仪或声纳测距仪等。
[0052]
本实施例中优选的实施方式，上述动力设备52连接于上述支架51的上方，上述距离检测设备53和上述遮挡板54连接于上述支架51的下方。上述电池定位装置安装在监控室内，上述动力设备可吊挂在屋顶。具体的，上述动力设备可隐藏在天花板上侧。在其他实施例中还可以是：上述动力设备连接于上述支架的下方，上述距离检测设备和上述遮挡板连接于上述支架的上方。
[0053]
以上为对本实用新型实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。