CN111823932B - 一种用于不同车型的电动小客车进行换电的智能定位系统 - Google Patents

Abstract

一种用于不同车型的电动小客车进行换电的智能定位系统，包括：定位单元包括一或多组可伸缩的圆锥销，一或多组圆锥销根据电动小客车底部的相应的一或多个锥形定位套的位置，分别设置在云台上；云台用于在预设运动范围内使定位单元在X方向和Y方向形成的平面进行移动，同时可在Z方向上进行上下移动，使定位单元与电动小客车底部的锥形定位套达到预设接合位置，完成对电动小客车进行换电前的定位。本发明解决了确保可以对不同轮距、不同轴距的各种电动小客车进行定位，且结构相对简单，并对换电环境要求不高，就成为了当前需要解决的问题。

Description

一种用于不同车型的电动小客车进行换电的智能定位系统

技术领域

本发明涉及电动小客车动力电池换电领域，具体涉及一种用于不同车型的电动小客车进行换电的智能定位系统。

背景技术

随着全球能源的紧缺，环境污染问题日趋严重，在环保以及清洁能源概念的大趋势下，由于电动小客车对环境影响相对传统汽车较小，其发展前景十分广阔。电动小客车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的小客车。其中动力电池是电动小客车的核心，但对于动力电池的续航能力不足一直是困扰于电动小客车发展的瓶颈所在。

现在出现了不需要对动力电池进行充电，而只对电动车进行换装充满电力的动力电池的运营方式，这样减少了用户等待动力电池充电的时间，与传统汽车加油时间基本相同，无需改变用户使用汽车的习惯。快换模式：驶入换电站的电动小客车通过换电站中换电设备，将电动小客车的动力电池电量不足的电动小客车直接更换已充好电的动力电池，便利快捷，但换电技术尚未成熟。

在换电模式下，其中动力电池安装在电动小客车车体上，动力电池的尺寸比较大(长度和宽度一般为几米)而且重量都比较大(可达几百公斤)，对于换电模式的安全性要求很高；而且不同车型的电动小客车的轴距和轮距都有所不同，甚至动力电池尺寸也不尽相同，当前的换电模式中换电设备主要适用于单一型号的电动小客车，对于其他型号的不同轴距/不同轮距的电动小客车的动力电池就不能进行更换，在全球的新能源造车概念下，只能对单一型号的电动小客车的动力电池进行更换是对资源的极大浪费。

而且在当前的换电方案中，换电系统与待换电车辆之间的定位是实现动力电池更换方案的关键要素，定位的成功率和精度直接影响换电的成功率以及动力电池的可靠性和寿命。当前方案中存在通过影像结合机械进行定位，对环境要求很高，如果遇到雨、雪、雾等光线不好以及温度湿度变化大的情况，导致定位困难；由此可见现有的换电系统存在结构复杂、流程繁琐、成本较高以及定位环境要求过高的技术缺陷。

因此，当前需要一种新的换电定位结构的技术方案，确保可以对不同轮距、不同轴距的各种电动小客车进行定位，且结构相对简单，并对换电环境要求不高，就成为了当前需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于不同车型的电动小客车进行换电的智能定位系统，以解决确保可以对不同轮距、不同轴距的各种电动小客车进行定位，且结构相对简单，并对换电环境要求不高的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于不同车型的电动小客车进行换电的智能定位系统，包括：定位单元和云台，其中，

定位单元包括一或多组可伸缩的圆锥销，一或多组圆锥销根据电动小客车底部的相应的一或多个锥形定位套的位置，分别设置在云台上；其中，圆锥销的数量与锥形定位套相同，圆锥销包括定位锥销，定位锥销的圆锥尖头朝上，且定位锥销的圆锥尖头的圆锥角的角度与锥形定位套的开口角度相适应；

云台用于在预设运动范围内使定位单元在X方向和Y方向形成的平面进行移动，同时可在Z方向上进行上下移动；当电动小客车驶入换电站完成车辆定位后，云台沿Z方向向上移动，并在X方向和Y方向形成的平面进行自由移动，使定位单元插入电动小客车底部的锥形定位套后，通过圆锥自动定中心方式带动定位单元移动，对更换动力电池过程中产生的位置误差进行补偿操作后，使定位单元与电动小客车底部的锥形定位套达到预设接合位置，完成对电动小客车进行换电前的定位；其中，X方向是指以车辆在水平地面保持直线行驶的方向的反方向为轴线方向，Y方向是指在车辆底盘平面上垂直于X方向的轴线方向，Z方向是指垂直于X方向和Y方向所形成平面的轴线方向。

与现有技术相比，应用本发明，本申请的智能定位系统能够确保换电机器人在对电动小客车拆卸亏电电池和安装满电电池前均需要对锁止机构进行较精准定位。在换电机器人解锁装置举升和下降过程中，本申请的智能定位系统通过定位单元中定位锥销插入电动小客车底部的锥形定位套的机械定位方式，实现自动定位，高效准确；经过实际测试，本申请的智能定位系统使电动小客车更换一次动力电池的时间控制在3分钟以内，工作稳定可靠，换电效率高，符合换电站高频稳定换电的需求，且对定位环境要求低，适应各种换电的环境，同时降低了换电站的设备成本，便于电动小客车的大规模商业推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。

图1为本发明的本申请的一种用于不同车型(即可适用于不同轮距/不同轴距的不同车型的电动小客车)的电动小客车进行换电的智能定位系统的结构示意图；

图2为本发明所应用的解锁装置的结构示意图；

图3是本发明中定位单元的结构示意图；

图4是本发明中回位装置示意图的结构示意图(解锁状态)；

图5是本发明中通过智能定位系统对换电机器人进行定位的示意图；

图6是本发明中用于不同车型的电动小客车换电的锁止机构的结构示意图；

图7为本发明所应用的动力电池20的结构示意图；

图8是本发明中锁止机构的电池锁固定位单元T的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

注：在本申请中，X方向是指以车辆在水平地面保持直线行驶的方向的反方向为轴线方向，Y方向是指在车辆底盘平面上垂直于X方向的轴线方向，Z方向是指垂直于X方向和Y方向所形成平面的轴线方向。

本申请的电动小客车是指乘坐9人以下的小型轻便载客电动车辆，以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆。电动小客车区别于电动的特种车辆(例如：以车载电源为动力的垃圾运输车辆、以车载电源为动力的城市货物运输车辆和以车载电源为动力的公共交通车辆等等)

本申请的一种用于不同车型(即可适用于不同轮距/不同轴距的不同车型的电动小客车)的电动小客车进行换电的智能定位系统，智能定位系统使换电机器人能够高效准确地完成与电动小客车底部安装的锁止机构的定位，便于换电机器人后续顺利地进行动力电池更换。其中，智能定位系统包括：定位单元100、云台200和回位装置300。

定位单元100包括一或多组可伸缩的圆锥销，一或多组圆锥销根据电动小客车底部的相应的一或多个锥形定位套的位置，分别设置在云台200上，圆锥销的数量与锥形定位套相同。

如图1和图2所示，定位单元100可包括2组可伸缩的圆锥销，分别固定设置在换电机器人的解锁装置600上；其中，定位锥销1001的圆锥尖头朝上，对应电动小客车的锁止机构上的相应的2个电池锁固定位单元100中锥形定位套，且定位锥销1001的圆锥尖头的圆锥角的角度要与锥形定位套的开口角度相适应；圆锥销的数量不少于2组，根据主体框架1的两侧横梁 11上各设置的锥形定位套17的数量而定，本申请对此不做任何限定；通过两点定位即可，即在所述主体框架1的两侧横梁11上各设置一锥形定位套 17，当然超过两点也可以定位，由于定位锥销1001与锥形定位套17的物理接触会产生正常磨损，如果在所述主体框架1的两侧横梁11上各设置多个锥形定位套17，对应的也会相应增加定位锥销1001的数量，导致智能定位系统的复杂度高，成本高，因此针对在两侧横梁11上各设置一锥形定位套17，根据在电动小客车底部2个锥形定位套17的位置，采取2组可伸缩的圆锥销，分别固定设置在换电机器人的解锁装置600上，是本申请的最佳实施方式。

其中，如图3所示，圆锥销可包括定位锥销1001、中间套1002、定位锥销底座1003和回位弹簧1004，定位锥销1001的圆锥尖头朝上，且定位锥销1001的圆锥尖头的圆锥角的角度与锥形定位套的开口角度相适应；其中，定位锥销1001可在定位销底座中进行垂直往复直线移动；所述圆锥销设置为三级可伸缩的圆锥销；中间套包括多个圆柱体，多个圆柱体均匀设置在所述定位锥销1001周围，圆柱体通过回位弹簧设置在定位锥销底座上，定位锥销1001设置在定位锥销底座上，中间套的圆柱体的数量与回位弹簧数量相同；中间套用于圆锥销的导向操作，当定位锥销1001插入电动小客车底部的锥形定位套后，中间套的端面与所述主体框架接触，通过回位弹簧的压缩程度确定定位锥销1001达到预设定位位置。

中间套可以包括2个圆柱体、3个圆柱体(中间套包括3个圆柱体)或 4个圆柱体等，多个圆柱体均匀设置在所述定位锥销1001周围，当定位锥销1001插入电动小客车底部的锥形定位套后，多个中间套的端面与所述主体框架接触时，会通过压缩回位弹簧，使各中间套的端面与所述主体框架接触产生的压力，将定位锥销1001插入锥形定位套的位置更加准确，保证解锁装置的拨叉组进入锁止机构精度，且提高了稳定性；多个圆柱体均匀设置在所述定位锥销1001周围，可保证压缩回位弹簧时，使各中间套的端面与所述主体框架接触产生的压力比较均衡，在实际测试中，设置3个或4个圆柱体为本申请的最佳实施方式)。

所述一或多个锥形定位套是设置在所述电动小客车的锁止机构上的相应的一或多个电池锁固定位单元T中；其中，所述锁止机构用于与动力电池耦合，包括一矩形结构的主体框架11，主体框架11用于根据不同轮距/不同轴距的电动小客车的底部结构，在各电动小客车底部设定的相应安装位置，将主体框架固定安装在不同车型的电动小客车底部；所述锁止机构的电池锁固定位单元T，用于与所述定位单元100进行对接过程中的定位操作，锥形定位套17的开口角度为大于等于35度且小于等于90度；所述定位锥销1001 的圆锥尖头的圆锥角的范围为大于35度小于90度，定位锥销1001的圆锥尖头的圆锥角的角度小于锥形定位套17的开口角度。经过实际测试，设定锥形定位套17的开口角度A和定位锥销1001的圆锥尖头的圆锥角的角度，确保了定位锥销1001的圆锥尖头可以插入锥形定位套17，并且有较高的适应性，在20毫米公差范围内定位锥销1001的圆锥尖头都可以顺利插入锥形定位套17，提高了定位的成功率。

如图1和图2所示，云台200是固定设置在换电机器人的举升机400的托架4001上，云台200是通过举升机400在Z方向上进行上下移动。所述定位单元100设置在换电机器人的解锁装置600上，定位单元100是通过定位锥销底座固定设置在解锁装置600上，解锁装置600固定设置在所述云台 200上；其中，举升机400与云台200同步运动，即举升机400带动云台200 与解锁装置600沿Z方向向上移动，同时云台200在X方向和Y方向形成的平面进行自由移动，使定位单元100插入电动小客车底部的锥形定位套后。云台200可支撑解锁装置600，且在预设运动范围内具有水平各方向自由度，可使解锁装置600及定位单元100在水平各方向自由移动(即X方向和Y方向形成的平面自由移动)

云台200用于在预设运动范围内使定位单元100在X方向和Y方向形成的平面进行移动，同时可在Z方向上进行上下移动；当电动小客车驶入换电站完成车辆定位后(即所述电动小客车驶入换电站的车辆定位平台后，车辆定位平台对电动小客车在车辆定位平台上完成车辆定位)，云台200沿Z 方向向上移动，并在X方向和Y方向形成的平面进行自由移动，使定位单元100插入电动小客车底部的锥形定位套后，通过圆锥自动定中心方式带动定位单元100移动，对更换动力电池过程中产生的位置误差进行补偿操作后，使定位单元与电动小客车底部的锥形定位套达到预设接合位置，完成对电动小客车进行换电前的定位。(本申请的智能定位系统采用定位单元100 中定位锥销1001插入电动小客车底部的锥形定位套的机械定位方式，经过实际测试，使电动小客车更换一次动力电池的时间控制在3分钟以内，工作稳定可靠，换电效率高，符合换电站高频稳定换电的需求，且对定位环境要求低，适应各种换电的环境，同时降低了换电站的设备成本，便于电动小客车的大规模商业推广)

如图2所示，所述云台200包括上顶板2001、下底板2002、万向轴承 2003、预应力圆柱弹簧2004和云台限位套2005，其中上顶板和下底板通过预应力圆柱弹簧连接，万向轴承固定设置在下底板上；云台限位套固定设置在上顶板，云台限位套用于将云台200的运动范围限制在预设运动范围内。如图1所示，换电机器人举升解锁装置600使固定在解锁装置600上的定位单元100插入锁止机构的电池锁固定位单元100中锥形定位套中，通过圆锥自动定中心方式带动解锁装置600移动，完成电池更换过程位置误差的补偿，从而实现换电机器人对电动小客车换电前的准确定位。

回位装置300用于在解锁装置600在换电过程中产生的位置偏移后，将解锁装置600回位到初始设定位置，其中如图4所示，回位装置300包括2 组三级可伸缩的回位锥销3001及对应的2个回位锥孔3002，回位锥销固定设置在换电机器人的移动平台500上，回位锥销的圆锥头朝上，回位锥孔固定设置在云台200底部，圆锥孔的锥孔朝下。当解锁装置600回落到预设高度后，回位锥销插入回位锥孔通过圆锥自动定位中心方式，带动解锁装置600回位到初始设定状态。

所述回位锥销的圆锥头的圆锥角的角度与回位锥孔的开口角度相适应，回位锥孔的开口角度为大于等于35度且小于等于90度；所述回位锥销的圆锥头的圆锥角的范围为大于35度小于90度，回位锥销的圆锥头的圆锥角的角度小于回位锥孔的开口角度。

经过实际测试，上述设定的回位锥孔的开口角度和回位锥销的圆锥头的圆锥角的角度，确保了回位锥销的圆锥头可以插入回位锥孔，并且有较高的适应性，在20毫米公差范围内回位锥销的圆锥头都可以顺利插入回位锥孔，提高了解锁装置600回位到初始设定位置的成功率。

所述云台200沿Z方向向上移动，并在X方向和Y方向形成的平面进行自由移动，使定位单元100插入电动小客车底部的锥形定位套后，通过圆锥自动定中心方式带动定位单元100移动，对更换动力电池过程中产生的位置误差进行补偿操作后，使定位单元与电动小客车底部的锥形定位套达到预设接合位置，完成对电动小客车进行换电前的定位，具体是指：

所述云台200沿Z方向向上移动，使定位锥销1001的圆锥尖头的顶端与锥形定位套的边缘先接触后，通过缓慢的上升推动定位锥销1001的圆锥尖头进入锥形定位套，通过圆锥自动定中心方式带动定位单元100移动，对更换动力电池过程中产生的位置误差进行补偿操作后，使定位单元与电动小客车底部的锥形定位套达到预设接合位置，完成对电动小客车进行换电前的定位。

如图5所示，应用本申请的智能定位系统的具体流程如下：

步骤510、位于电动小客车KC正下方的换电机器人J举升解锁装置600；

步骤520、如图1所示，解锁装置600上的圆锥销，随着解锁装置600 上升逐渐插入锁止机构上的电池锁固定位单元T的锥形定位套内，通过圆锥自动定中心方式将解锁装置600逐渐调整位置状态，当解锁装置600上升一定高度后，圆锥销完全进入电池锁固定位单元T的锥形定位套，此时解锁装置600完成换电前的定位，与锁止机构保持对正状态；

步骤530、解锁装置600继续上升，圆锥销始终保持准确定位状态，此时圆锥销内的回位弹簧压缩，解锁装置600的拨叉组进入锁止机构；

步骤540、解锁装置600取下亏电电池后回落，圆锥销脱离锥形定位套。解锁装置600回落一定高度后，在回位装置300的作用下逐渐回初始位；

步骤550、换电机器人J更换亏电电池为满电电池，重复上述智能机械定位后给电动小客车KC安装上满电电池，完成换电操作。

如图6所示，本发明的用于不同车型(即可适用于不同轮距/不同轴距的不同车型的电动小客车)的电动小客车换电的锁止机构，包括：

锁止机构包括一主体框架1；其中，所述主体框架的前部侧面设置一插座单元C，用于与动力电池的插头进行耦合；所述主体框架1的两侧横梁 11的内壁上各对称设置两组连杆锁紧装置2；所述连杆锁紧装置2可包括多个锁固组合体3和电池锁固定位单元T(电池锁固定位单元T包括：在所述主体框架1的两侧横梁11上各设置一锥形定位套17)；所述锁固组合体包括固定在横梁内壁上的锁紧块31、齿条板，连杆4、拨动板5、连杆复位单元F、连杆保险单元B，以及与锁紧块31相配合的锁止扇形齿轮32。

其中，每组连杆锁紧装置2上设置锁固组合体3的数量至少为2个，如果在每组连杆锁紧装置2上设置锁固组合体3的数量多，则会确保锁止机构与动力电池耦合时稳定性更好，但生产成本会较高；如果在每组连杆锁紧装置2上设置锁固组合体3的数量为1个，则锁止机构与动力电池耦合时稳定性不好；经过实际使用的测试，每组连杆锁紧装置包括3个锁固组合体时，既可确保锁止机构与动力电池耦合时稳定性好，而且生产成本控制较好，是优选实施例。

其中，锁止机构的主体框架1为一矩形结构框架，主体框架1用于根据不同轮距/不同轴距的电动小客车的底部结构，在各电动小客车底部设定的相应安装位置，将主体框架1固定安装在不同车型的电动小客车底部。

主体框架1的尺寸可以适用于不同车型电动小客车的底部(即可适用于不同轮距/不同轴距的不同车型的电动小客车的底部)，即可以根据不同车型(即可适用于不同轮距/不同轴距的不同车型的电动小客车)在各电动小客车底部设定相应的安装位置，将主体框架1固定安装在不同车型的电动小客车底部。本申请不限定主体框架1的尺寸，只要主体框架1的尺寸都可以安装在不同车型的电动小客车的底部，且可以通过主体框架1将不同型号的动力电池安装在对应的电动小客车的底部，均适用于不同车型电动小客车的底部都为本申请所应用。这样不需要改变主体框架1的结构，通过安装在电动小客车底部的主体框架1，就可以适用于不同尺寸的动力电池能够安全、方便快速的完成更换，形成了锁止机构的标准化，可以在多种车型的电动小客车使用同一种锁止机构，使得锁止机构在生产制造中降低了成本，便于电动小客车的大规模商业推广应用。

其中，动力电池由锁止机构固定安装在电动小客车底盘上，电动小客车驶入换电站，通过锁止机构与换电站内换电系统(换电系统具有举升和平移功能)的配合下，可在短时间内可靠完成动力电池更换。

所述主体框架1的两侧横梁11安装在电动小客车底部后，横梁的轴线方向与电动小客车的车体轴线方向一致(其中，设定电动小客车的车体轴线方向为车辆在水平地面保持直线行驶的方向)。

如图7所示，所述动力电池20为板状立方体(其中动力电池20可以为平板状立方体，设置有凸起或凹槽结构的板状立方体等也为本申请所应用，本申请对此不作限定)，板状立方体左右两侧部的端面上设置多个动力电池的定位销P，定位销P的形状为一圆柱体的形状。所述锁固组合体中所述锁紧块为非封闭的中空结构，所述锁紧块的中空结构的形状与定位销的圆柱体的形状相配合，在所述锁止机构与动力电池处于接合状态中，定位销P被锁紧在锁紧块中(定位销P与主体框架的锁固组合体中所述锁紧块相对应，正是这二者的紧密耦合使动力电池锁紧固定在车体上，而二者的分离使动力电池与车辆底部分离，完成动力电池的更换)。动力电池的插头与锁止机构中插座单元C进行接插配合，将动力电池的电力能源和电池信息，提供给电动小客车，保证正常电动小客车的正常行驶及车辆上人员的安全。

如图8所示，本申请的一种电池锁固定位单元T，用于在换电站内换电机器人与所述锁止机构进行对接过程中的定位操作，其中，在所述主体框架 1的两侧横梁11上各设置一或多个锥形定位套17(如图8所示，在所述主体框架1的两侧横梁11上各设置一锥形定位套17，其中所述主体框架1的两侧横梁11上各设置多个锥形定位套17也为本申请所应用，由于在两侧横梁11上各设置一锥形定位套17，通过两点定位即可对动力电池与锁止机构进行定位，当然超过两点也可以定位，由于定位锥销1001与锥形定位套17 的物理接触会产生正常磨损，且在所述主体框架1的两侧横梁11上各设置多个锥形定位套17，对应的换电机器人也会相应增加定位锥销1001的数量，导致系统的复杂度高，成本高，因此在两侧横梁11上各设置一锥形定位套17是本申请的最佳实施方式)；锥形定位套17的开口角度A为大于35度小于90度(即图8中锥形定位套17的圆锥的母线的延长线形成的圆锥角A，图8中用虚线显示出)，设定的开口角度确保圆锥形的定位锥销1001可以插入锥形定位套17，并且有较高的适应性，在20毫米公差范围内圆锥形的定位锥销1001都可以顺利插入锥形定位套17，提高了定位的成功率。

具体工作流程：通过机械定位实现换电站内换电机器人与锁止机构的对接，锁止机构的主体框架1的两侧横梁11各设置一锥形定位套17。换电机器人的上部有与锥形定位套17的形状对应配合的定位锥销1001，通过换电机器人的上升，使定位锥销1001的顶端与锥形定位套17的边缘先接触，然后通过缓慢的上升推动定位锥销1001进入锥形定位套17，通过圆锥面自动导正特性自动完成定位。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (8)

1.一种用于不同车型的电动小客车进行换电的智能定位系统，其特征在于，包括：定位单元和云台，其中，定位单元包括一或多组可伸缩的圆锥销，一或多组圆锥销根据电动小客车底部的相应的一或多个锥形定位套的位置，分别设置在云台上；其中，圆锥销的数量与锥形定位套相同，圆锥销包括定位锥销，定位锥销的圆锥尖头朝上，且定位锥销的圆锥尖头的圆锥角的角度与锥形定位套的开口角度相适应；

云台用于在预设运动范围内使定位单元在X方向和Y方向形成的平面进行移动，同时可在Z方向上进行上下移动；当电动小客车驶入换电站完成车辆定位后，云台沿Z方向向上移动，并在X方向和Y方向形成的平面进行自由移动，使定位单元插入电动小客车底部的锥形定位套后，通过圆锥自动定中心方式带动定位单元移动，对更换动力电池过程中产生的位置误差进行补偿操作后，使定位单元与电动小客车底部的锥形定位套达到预设接合位置，完成对电动小客车进行换电前的定位；其中，X方向是指以车辆在水平地面保持直线行驶的方向的反方向为轴线方向，Y方向是指在车辆底盘平面上垂直于X方向的轴线方向，Z方向是指垂直于X方向和Y方向所形成平面的轴线方向；

所述一或多个锥形定位套是设置在所述电动小客车的锁止机构上的相应的一或多个电池锁固定位单元中；其中，所述锁止机构用于与动力电池耦合，包括一矩形结构的主体框架，主体框架用于根据不同轮距/不同轴距的电动小客车的底部结构，在各电动小客车底部设定的相应安装位置，将主体框架固定安装在不同车型的电动小客车底部；所述锁止机构的电池锁固定位单元，用于与所述定位单元进行对接过程中的定位操作，锥形定位套的开口角度为大于等于35度且小于等于90度；所述定位锥销的圆锥尖头的圆锥角的范围为大于35度小于90度，定位锥销的圆锥尖头的圆锥角的角度小于锥形定位套的开口角度；

所述圆锥销还包括中间套、定位锥销底座和回位弹簧，其中，定位锥销可在定位销底座中进行垂直往复直线移动；所述圆锥销设置为三级可伸缩的圆锥销；中间套包括多个圆柱体，多个圆柱体均匀设置在所述定位锥销周围，圆柱体通过回位弹簧设置在定位锥销底座上，定位锥销设置在定位锥销底座上，中间套的圆柱体的数量与回位弹簧数量相同；中间套用于圆锥销的导向操作，当定位锥销插入电动小客车底部的锥形定位套后，中间套的端面与所述主体框架接触，通过回位弹簧的压缩程度确定定位锥销与电动小客车底部的锥形定位套达到预设接合位置。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：所述云台是固定设置在换电机器人的举升机的托架上，云台是通过举升机在Z方向上进行上下移动。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：所述定位单元设置在换电机器人的解锁装置上，定位单元是通过定位锥销底座固定设置在解锁装置上，解锁装置固定设置在所述云台上；其中，举升机与云台同步运动，即举升机带动云台与解锁装置沿Z方向向上移动，同时云台在X方向和Y方向形成的平面进行自由移动，使定位单元插入电动小客车底部的锥形定位套。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述云台包括上顶板、下底板、万向轴承、预应力圆柱弹簧和云台限位套，其中上顶板和下底板通过预应力圆柱弹簧连接，万向轴承固定设置在下底板上；云台限位套固定设置在上顶板，云台限位套用于将云台的运动限制在预设运动范围内。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括回位装置，回位装置用于在所述解锁装置在换电过程中产生的位置偏移后，将解锁装置回位到初始设定位置，其中，回位装置包括2组三级可伸缩的回位锥销及对应的2个回位锥孔，回位锥销固定设置在换电机器人的移动平台上，回位锥销的圆锥头朝上，回位锥孔固定设置在云台底部，圆锥孔的锥孔朝下；当解锁装置回落到预设高度后，回位锥销插入回位锥孔通过圆锥自动定位中心方式，带动解锁装置回位到初始设定状态。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：所述回位锥销的圆锥头的圆锥角的角度与回位锥孔的开口角度相适应，回位锥孔的开口角度为大于等于35度且小于等于90度；所述回位锥销的圆锥头的圆锥角的范围为大于35度小于90度，回位锥销的圆锥头的圆锥角的角度小于回位锥孔的开口角度。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述云台沿Z方向向上移动，并在X方向和Y方向形成的平面进行自由移动，使定位单元插入电动小客车底部的锥形定位套后，通过圆锥自动定中心方式带动定位单元移动，对更换动力电池过程中产生的位置误差进行补偿操作后，使定位单元与电动小客车底部的锥形定位套达到预设接合位置，完成对电动小客车进行换电前的定位，具体是指：所述云台沿Z方向向上移动，使定位锥销的圆锥尖头的顶端与锥形定位套的边缘先接触后，通过缓慢的上升推动定位锥销的圆锥尖头进入锥形定位套，通过圆锥自动定中心方式带动定位单元移动，对更换动力电池过程中产生的位置误差进行补偿操作后，使定位单元与电动小客车底部的锥形定位套达到预设接合位置，完成对电动小客车进行换电前的定位。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述电动小客车驶入换电站完成车辆定位，具体是指：所述电动小客车驶入换电站的车辆定位平台后，车辆定位平台对电动小客车在车辆定位平台上完成车辆定位。