[发明专利]一种电动汽车全自动换电池系统

说明书

技术领域

本发明属于机械自动化领域，具体涉及一种电动汽车全自动换电池系统。

背景技术

随着人们对环境保护的意识越来越强，环境污染和资源的问题受到人们的极大关注。汽车行业节能减排形势的日益严峻，发展节能环保型汽车成为汽车产业发展的必然选择。目前，以电能为代表的新能源的节能环保型汽车作为动力与储能电池产业终端应用产品，已成为国家鼓励发展的新兴战略性产业。

目前，电动汽车的续航能力是电动汽车行业需要解决的一个重要问题，国家电网公司提出了“换电为主、插充为辅、集中充电、统一配送，通过智能电网、物联网和交通网的‘三网’技术融合，实施信息化、自动化和网络化的‘三化’管理，实现对电动汽车用户跨区域全覆盖的同网、同质和同价的‘三同’服务”的建设方针。电动汽车蓄电电池的充电和换电环节关系到整个电动汽车产业的普及和推广。利用专门的电池更换设备，无人值守的情况下实现全自动将电动汽车耗尽的电池组直接更换为充换电站内已充满电的电池组，是电动汽车充换电站的技术发展方向。

充电电池的更换可以依靠人工或者机械设备来完成。每个电池箱重约80公斤，如果采用人工劳动强度相当大，而且存在很大的安全隐患，不适合现代化的生产程式。只能采用机械设备，这样不仅可以提高效率，而且确保操作工人的安全，是现代工业广泛采用的一种方式，也是提升新能源运用水准和科技含量的重要标向。

在初期电动汽车电池的更换基本采用人工辅助机器的方式实现。虽然人工参与增加了电池更换的灵活性，但同时也增加了人工成本，降低了电池更换的效率。另外由于单块电池的重量大，这增加了工人的劳动强度与换电工作的危险性，而采用自动设备不仅提高了效率，而且可以确保操作工人的安全，因此研究能够快速更换电池提高了电池更换效率的自动设备尤为重要。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种电动汽车换电站自动化管理程度高、换电池效率高、换电池过程中电池定位准确并可用于侧部装电池和后备箱装电池的电动汽车自动换电池系统。

本发明的具体技术方案是：

一种电动汽车全自动换电池系统，包括控制系统、定位平台、执行系统以及用于存放电池的电池仓；所述定位平台将用于将驶入换电站的电动汽车进行定位；所述控制系统将获取电动汽车定位完成的信息发送至执行系统；所述执行系统用于执行电动汽车换电池的工作。

上述定位平台包括固定设置在地面上的底板以及设置在底板上用于限制电动汽车前后位置的前挡板；还包括设置在底板上的用于测量电动汽车底盘与底板上表面之间距离的电子测量尺以及置在电动汽车底盘正下方用于固定电动汽车位置的电磁铁。

上述控制系统包括上位机、图像采集装置以及PLC；

所述上位机分别与图像采集装置以及PLC相互通讯；

所述电动汽车全自动换电池控制系统还包括与上位机通过以太网连接的用于监控上位机的充换电站监控系统；

所述图像采集装置用于获取驶入换电站准备换电池的电动汽车以及待换电池图像信息；

所述图像采集装置包括用于采集电动汽车图像的顶部照相机、用于采集电池图像的侧部照相机以及将采集的电动汽车图像和电池图像发送给上位机的数据传输装置。

所述上位机将图像采集装置提供的电动汽车和待换电池的图像信息转换成PLC所需的执行系统在各个工位的位置坐标数据及控制命令通过总线接口发送给PLC；

所述上位机包括上位机初始化模块、以太网通讯模块、视觉数据采集处理模块、数据标定处理模块、全自动换电模块以及退出模块；

所述上位机初始化模块用于将用于对图像采集装置、总线接口、以太网以及PLC进行初始化；所述以太网通讯模块用于控制以太网建立上位机与充换电站监控系统的连接；所述视觉数据采集处理模块包括用于对图像采集装置进行初始化；还用于将图像采集装置采集的电动汽车和待换电池图像信息转换成视觉坐标系下待换电池的位置和姿态坐标数据；还用于确定电动仓内电池有无电池的判断模块；

所述数据标定处理模块用于对数据处理模块输出的视觉坐标系下待换电池的位置和姿态坐标数据进行转换得到PLC所需的执行系统在各个工位的位置和姿态坐标数据；

所述全自动换电模块用于与PLC进行控制命令和数据的实时通讯；

所述退出模块用于关闭图像采集装置以及总线接口，控制整个电动汽车全自动换电池控制系统停止工作；

所述PLC用于控制执行系统完成换电池具体动作。