换电设备的控制方法及控制系统与流程

1.本发明涉及电动汽车的换电控制领域，特别涉及一种换电设备的控制方法及控制系统。


背景技术：

2.待换电的电动汽车行驶至夹车道上的停车位后保持不动，换电站的后台控制端会发送指令给换电设备使其驶入车底，并在水平方向调整位置使其上的换电平台对准车底上的电池托架中电池的位置，然后后台控制端再发送指令给换电设备，使其上的伺服电机驱动换电设备上的升降机构升降预设高度值，完成换电平台在垂直方向上高度的调节，在高度调节到位后由换电设备上的解锁机构完成电池的拆卸及安装。
3.专利申请公开文本cn105584465a公开了一种电动车电池快速换电装置，包括:箱体、充电架、电池快换设备、辅助上车斜坡、辅助下车斜坡、夹车道和码垛机。电动车驶入箱体在箱体内完成换电，码垛机的行走方向与电池快换设备的行走方向平行，都垂直于电动汽车的行驶方向。此外还给出此电动车电池快速换电装置的换电方法。其布局设计使电动车电池快速换电装置更紧凑，电池快换更便捷。
4.专利申请公开文本cn108688625a公开了一种电池装取控制系统、电动汽车换电控制系统及其方法，该电池装取控制系统，包括电池安装座、换电装置和电池转运装置、装取控制器；换电装置接收来自装取控制器的电池卸除指令或电池安装指令：换电装置根据电池卸除指令将电池从电池安装座内取出，并将电池移动至电池转运装置的侧边，电池转运装置将电池从所述换电装置上取下；换电装置根据电池安装指令移动至电池转运装置的侧边，电池转运装置将电池放置在换电装置上，换电装置将电池移动至电池安装座内。
5.这些现有技术都对电动汽车、换电设备的结构及换电控制进行了公开，但它们对换电设备的升降控制均采用预设高度值的方式实现。然而，现有的通过伺服电机驱动升降机构升降预设高度值的方式的控制效果依赖于伺服电机的控制精度，而对于精度欠佳的情况，基于预设高度值进行升降控制存在换电平台高度控制不准确，最终影响拆装电池的效率，更有甚者会造成拆装失败损坏设备或电池等。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中基于预设高度值进行换电设备的升降机构的升降控制不准确的缺陷，提供一种能够提高升降控制准确度的换电设备的控制方法及控制系统。
7.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
8.本发明第一方面提供了一种换电设备的控制方法，所述换电设备包括换电平台和升降机构，所述升降机构用于驱动所述换电平台上升至与换电车辆上的锁止机构相配合的高度；所述控制方法包括以下步骤：
9.获取升降高度的目标值；
10.驱动所述升降机构升降，并实时检测所述升降机构的实际升降高度并判断是否达到所述目标值，若是，则停止驱动所述升降机构升降。
11.本方案中，通过对升降机构的实际升降高度进行实时检测并判断的方式，能够精确地控制升降机构升降的高度值为目标值，使得伺服电机能够准确的驱动升降机构升降到目标值时停止驱动，相对于现有的伺服电机仅基于预设高度值进行升降控制的方式而言，对于升降机构升降高度的控制更加准确，进而能够提高拆装电池的效率。
12.较佳地，所述获取所述目标值的步骤包括：
13.根据换电车辆的车型确定所述换电车辆的底盘的高度；
14.根据所述底盘的高度确定所述目标值。
15.本方案中，根据不同的车型确定其对应的底盘的高度，再根据底盘的高度确定拆装电池过程中升降机构需要升降的高度值，由此得到的目标值能够适应不同车型的换电车辆的自身特性，提高换电过程中升降控制的精度，进而提高拆装电池的效率。
16.较佳地，所述换电平台固设于所述升降机构朝向车底的一面，所述获取所述目标值的步骤包括：
17.在所述换电平台与换电车辆上的锁止机构对准后，检测所述换电平台和所述换电车辆的底盘的高度差；
18.根据所述高度差确定所述目标值。
19.本方案中，在换电设备和换电车辆在水平方向上对准保持不动后，通过实测换电平台和所述换电车辆的底盘之间的高度差来设置目标值，解决了不同车型、不同车况时升降高度存在差异时升降高度控制不够精确的问题，进一步提高了换电过程中升降控制的准确度，进而提高拆装电池的效率。
20.较佳地，所述根据所述底盘的高度确定所述目标值的步骤为：
21.根据所述底盘的高度以及所述换电车辆的胎压确定所述目标值。
22.本方案中，在确定拆装电池的目标值的过程中除了考虑车型外，还考虑进行换电时换电车辆的胎压状况，胎压较大时，底盘与地面的高度会相对较高，而胎压相对较小时，底盘与地面的高度会相对较低。本方案中结合换电时胎压的实际情况，确定的目标值更加客观，实现了对换电车辆的升降高度的更精确的控制，能够进一步提高拆装电池的效率。
23.较佳地，所述换电设备的底座的上表面设有距离检测传感器，所述距离检测传感器用于检测所述升降机构的顶端的下表面与所述底座之间的第一距离，根据所述第一距离确定所述升降机构的实际升降高度。
24.本方案中，通过将距离检测传感器设置在换电设备的底座的上表面，实现了对于升降机构的实际升降高度的实时监测，从而实现了精确地控制升降机构升降的高度值为目标值，最终能够提高拆装电池的效率。
25.较佳地，所述控制方法还包括从所述换电车辆的电池托架上拆卸第一电池的步骤和/或安装第二电池至所述换电车辆的电池托架的步骤：
26.所述从所述换电车辆的电池托架上拆卸第一电池的步骤包括：
27.在所述换电平台上升至拆装高度后，驱动所述换电设备上的解锁顶杆移动至解锁位置并向前预推至解锁所述第一电池；
28.所述安装第二电池至所述换电车辆的电池托架的步骤包括：
29.在所述换电平台上升至拆装高度后，驱动所述换电设备上的解锁顶杆移动至复位位置并向前移动至锁止所述第二电池。
30.本方案限定了拆装电池的具体控制方式，拆卸电池时通过控制换电平台上升到位后，驱动解锁机构上的解锁顶杆移动并预推操作实现对第一电池的解锁；安装电池时在控制换电平台上升到位后，驱动解锁机构上的解锁顶杆移动至复位位置并向前移动实现对第二电池的锁止。本方案通过对换电平台升降高度的精确控制，进一步实现了对解锁和锁止的可靠控制。
31.较佳地，在所述获取升降高度的目标值的步骤之前还包括以下步骤：
32.基于换电车辆的停车位置在水平方向调整所述换电平台与所述换电车辆上的锁止机构对准。
33.本方案中，在对换电平台进行精确的升降控制之前，需要控制待换电的电动汽车行驶至夹车道上的停车位后保持不动，换电站的后台控制端会发送指令给换电设备使其驶入车底，并在水平方向调整位置使其上的换电平台对准换电车辆上的锁止机构，如此设置能够保证对换电平台进行精确的升降控制后可以精确地完成电池的拆装工作。
34.本发明第二方面提供了一种换电设备的控制系统，所述换电设备包括换电平台和升降机构，所述升降机构用于驱动所述换电平台上升至与换电车辆上的锁止机构相配合的高度；所述控制系统包括：
35.第一获取模块，用于获取升降高度的目标值；
36.实时检测模块，用于驱动所述升降机构升降，并实时检测所述升降机构的实际升降高度并判断是否达到所述目标值，若是，则停止驱动所述升降机构升降。
37.较佳地，所述第一获取模块包括：
38.底盘高度确定单元，用于根据换电车辆的车型确定所述换电车辆的底盘的高度；
39.第一确定单元，用于根据所述底盘的高度确定所述目标值。
40.较佳地，所述换电平台固设于所述升降机构朝向车底的一面，所述第一获取模块包括：
41.高度差确定单元，用于在所述换电平台与换电车辆上的锁止机构对准后，检测所述换电平台和所述换电车辆的底盘的高度差；
42.第二确定单元，用于根据所述高度差确定所述目标值。
43.较佳地，所述第一确定单元用于根据所述底盘的高度以及所述换电车辆的胎压确定所述目标值。
44.较佳地，所述换电设备的底座的上表面设有距离检测传感器，所述距离检测传感器用于检测所述升降机构的顶端的下表面与所述底座之间的第一距离，根据所述第一距离确定所述升降机构的实际升降高度。
45.较佳地，所述控制系统还包括拆电池控制模块和/或装电池控制模块；
46.所述拆电池控制模块用于在所述换电平台上升至拆装高度后，驱动所述换电设备上的解锁顶杆移动至解锁位置并向前预推，以解锁第一电池；
47.所述装电池控制模块用于在所述换电平台上升至拆装高度后，驱动所述换电设备上的解锁顶杆移动至复位位置并向前移动，以锁止第二电池。
48.较佳地，所述控制系统还包括对准模块；
49.所述对准模块用于在调用所述第一获取模块之前基于换电车辆的停车位置在水平方向调整所述换电平台与所述换电车辆上的锁止机构对准。
50.本发明的积极进步效果在于：与现有技术相比，本发明提供的换电设备的控制方法及控制系统，通过对升降机构的实际升降高度进行实时检测并判断的方式，能够精确地控制升降机构升降的高度值为预期的目标值，使得伺服电机能够准确的驱动升降机构升降到目标值时停止驱动，相对于现有的伺服电机仅基于预设高度值进行升降控制的方式而言，对于升降机构升降高度的控制更加准确，进而能够提高拆装电池的效率。
附图说明
51.图1为本发明实施例中涉及的换电站的局部结构示意图。
52.图2为本发明实施例中涉及的换电站的局部侧视示意图。
53.图3为本发明实施例1的换电设备的控制方法的流程图。
54.图4为本发明实施例1中获取目标值的步骤的流程图。
55.图5为本发明实施例2中获取目标值的步骤的流程图。
56.图6为本发明实施例3的换电设备的控制系统的模块示意图。
57.图7为本发明实施例3中第一获取模块的结构示意图。
58.图8为本发明实施例4中第一获取模块的结构示意图。
具体实施方式
59.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
60.需要说明的是，下述实施例中，如图1和图2所示，换电车辆20停在由上坡道40、载车平台60、下坡道50等组成的夹车道上的停车位置保持不动的，换电设备30上设有行车通道31和换电平台32，换电站的后台控制端会发送指令给换电设备30对其实现控制，包括控制换电设备30驶入换电车辆20的车底，以及控制换电设备30水平移动或者垂直升降。换电车辆20上具有锁止机构，锁止机构包括解锁顶杆，锁止机构的具体结构均为现有的结构，在此不再赘述。实施例1
61.本实施例提供了一种换电设备的控制方法，换电设备包括换电平台和升降机构，升降机构用于驱动换电平台上升至与换电车辆上的锁止机构相配合的高度；换电设备的底座的上表面设有距离检测传感器，距离检测传感器用于检测升降机构的顶端的下表面与底座之间的第一距离。
62.如图3所示，本实施例提供的控制方法包括以下步骤：
63.步骤101、基于换电车辆的停车位置在水平方向调整换电平台与换电车辆上的锁止机构对准。
64.步骤102、获取升降高度的目标值，此处为第一目标值。
65.步骤103、驱动升降机构升降，并实时检测升降机构的实际升降高度并判断是否达到第一目标值，若是，则停止驱动升降机构升降并执行步骤104，若否，则继续驱动升降机构升降，直至达到预设目标值。
66.其中，检测升降机构的实际升降高度具体是根据第一距离确定升降机构的实际升
降高度实现的。
67.步骤104、在换电平台上升至拆装高度后，驱动换电设备上的解锁顶杆移动至解锁位置并向前预推，以解锁第一电池。
68.步骤105、控制换电设备将馈电的第一电池转运至预设位置，并将满电的第二电池放置在换电平台上并返回至换电车辆的停车位置。
69.步骤106、再次基于换电车辆的停车位置在水平方向调整换电平台与换电车辆上的锁止机构对准。
70.步骤107、获取升降高度的目标值，此处为第二目标值。
71.其中，第一目标值和第二目标值可以相同，也可以不同，具体取决于实际需要。当第一目标值和第二目标值相同时，本实施例也可以省略步骤107。
72.步骤108、驱动升降机构升降，并实时检测升降机构的实际升降高度并判断是否达到第二目标值，若是，则停止驱动升降机构升降并执行步骤109，若否，则继续驱动升降机构升降。其中，根据第一距离确定升降机构的实际升降高度。
73.步骤109、在换电平台上升至拆装高度后，驱动换电设备上的解锁顶杆移动至复位位置并向前移动，以锁止第二电池。
74.如图4所示，本实施例中，获取目标值的步骤具体包括：
75.根据换电车辆的车型确定换电车辆的底盘的高度；
76.根据底盘的高度确定目标值。
77.本实施例中，根据不同的车型确定其对应的底盘的高度，再根据底盘的高度确定拆装电池过程中升降机构需要升降的高度值，由此得到的目标值能够适应不同车型的换电车辆的自身特性，提高换电过程中升降控制的精度，进而提高拆装电池的效率。
78.本实施例中，换电车辆驶入换电站时换电站会获取其车牌号，然后将其上传至云端，云端基于该车牌号查询该换电车辆的所有的车辆信息并下发至换电站，车辆信息中包括该换电车辆的车型及对应的底盘的高度值等信息。车型的具体确定方式为现有技术，本实施例对其不做具体限定，只要能够获取即可。
79.本实施例中，通过对升降机构的实际升降高度进行实时检测并判断的方式，能够精确地控制升降机构升降的高度值为目标值，使得伺服电机能够准确的驱动升降机构升降到目标值时停止驱动，相对于现有的伺服电机仅基于预设高度值进行升降控制的方式而言，对于升降机构升降高度的控制更加准确，进而能够提高拆装电池的效率。
80.实施例2
81.本实施例提供了一种换电设备的控制方法，换电平台固设于升降机构朝向车底的一面，本实施例与实施例1的步骤101至步骤109均相同，不同之处在于获取目标值的步骤不一样。如图5所示，本实施例中获取目标值的步骤包括：
82.在换电平台与换电车辆上的锁止机构对准后，检测换电平台和换电车辆的底盘的高度差；
83.根据高度差以及换电车辆的胎压确定目标值。
84.换电车辆的胎压的获取方式为现有技术，本实施例中车轮的胎压数据的获取可通过与换电车辆通信连接的方式来获取；较佳地，同时获取四个车轮当前的胎压数据，并基于四个胎压数据处理得到升降高度的目标值。作为具体的胎压数据处理的一种示例，可选择
四个车轮胎压数据中数值最高的数据作为换电车辆的胎压，再根据换电车辆的胎压确定升降高度的目标值，能够保证换电平台与车辆底盘的充分贴合，提高后续的电池拆装操作的效率与成功性。另外，本实施例中，检测换电平台和换电车辆的底盘的高度差可以通过设置在换电平台上的红外距离检测传感器实测获得。
85.在其它可选实现方式中，根据底盘的高度确定目标值的步骤也可以不考虑胎压，而是根据底盘的高度确定目标值。
86.本实施例中，在换电设备和换电车辆在水平方向上对准保持不动后，通过实测换电平台和换电车辆的底盘之间的高度差来设置目标值，解决了不同车型、不同车况时升降高度存在差异时升降高度控制不够精确的问题，进一步提高了换电过程中升降控制的准确度，进而提高拆装电池的效率。
87.另外，在确定拆装电池的目标值的过程中除了考虑车型外，本实施例还考虑进行换电时换电车辆的胎压状况，胎压较大时，底盘与地面的高度会相对较高，而胎压相对较小时，底盘与地面的高度会相对较低。本实施例中结合换电时胎压的实际情况，确定的目标值更加客观，实现了对换电车辆的升降高度的更精确的控制，能够进一步提高拆装电池的效率。
88.实施例3
89.本实施例提供了一种换电设备的控制系统，换电设备包括换电平台和升降机构，升降机构用于驱动换电平台上升至与换电车辆上的锁止机构相配合的高度；换电设备的底座的上表面设有距离检测传感器，距离检测传感器用于检测升降机构的顶端的下表面与底座之间的第一距离。
90.如图6所示，控制系统包括对准模块1、第一获取模块2、实时检测模块3、拆电池控制模块4、转运控制模块5和装电池控制模块6。
91.对准模块1用于基于换电车辆的停车位置在水平方向调整换电平台与换电车辆上的锁止机构对准。
92.第一获取模块2用于获取升降高度的目标值，此处为第一目标值。
93.实时检测模块3用于驱动升降机构升降，并实时检测升降机构的实际升降高度并判断是否达到第一目标值，若是，则停止驱动升降机构升降并调用拆电池控制模块4，若否，则继续驱动升降机构升降，直至达到预设目标值。
94.其中，检测升降机构的实际升降高度具体是根据第一距离确定升降机构的实际升降高度实现的。
95.拆电池控制模块4用于在换电平台上升至拆装高度后，驱动换电设备上的解锁顶杆移动至解锁位置并向前预推，以解锁第一电池。
96.转运控制模块5用于控制换电设备将馈电的第一电池转运至预设位置，并将满电的第二电池放置在换电平台上并返回至换电车辆的停车位置，再次依次调用对准模块1、第一获取模块2、实时检测模块3，此时获取升降高度的目标值为第二目标值。
97.其中，第一目标值和第二目标值可以相同，也可以不同，具体取决于实际需要。当第一目标值和第二目标值相同时，本实施例也可以省略再次调用第一获取模块2的操作。
98.装电池控制模块6用于在第二次调用实时检测模块3后并且在换电平台上升至拆装高度后，驱动换电设备上的解锁顶杆移动至复位位置并向前移动，以锁止第二电池。
99.如图7所示，本实施例中，第一获取模块2具体包括：
100.底盘高度确定单元，用于根据换电车辆的车型确定换电车辆的底盘的高度；
101.第一确定单元，用于根据底盘的高度确定目标值。
102.本实施例中，根据不同的车型确定其对应的底盘的高度，再根据底盘的高度确定拆装电池过程中升降机构需要升降的高度值，由此得到的目标值能够适应不同车型的换电车辆的自身特性，提高换电过程中升降控制的精度，进而提高拆装电池的效率。
103.本实施例中，换电车辆驶入换电站时换电站会获取其车牌号，然后将其上传至云端，云端基于该车牌号查询该换电车辆的所有的车辆信息并下发至换电站，车辆信息中包括该换电车辆的车型及对应的底盘的高度值等信息。车型的具体确定方式为现有技术，本实施例对其不做具体限定，只要能够获取即可。
104.本实施例中，通过对升降机构的实际升降高度进行实时检测并判断的方式，能够精确地控制升降机构升降的高度值为目标值，使得伺服电机能够准确的驱动升降机构升降到目标值时停止驱动，相对于现有的伺服电机仅基于预设高度值进行升降控制的方式而言，对于升降机构升降高度的控制更加准确，进而能够提高拆装电池的效率。
105.实施例4
106.本实施例提供了一种换电设备的控制系统，换电平台固设于升降机构朝向车底的一面，本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于第一获取模块2的实现方式不一样。如图8所示，本实施例中第一获取模块2包括：
107.高度差确定单元，用于在换电平台与换电车辆上的锁止机构对准后，检测换电平台和换电车辆的底盘的高度差；
108.第二确定单元，用于根据高度差以及换电车辆的胎压确定目标值。
109.换电车辆的胎压的获取方式为现有技术，本实施例不对其进行限定。另外，本实施例中，检测换电平台和换电车辆的底盘的高度差可以通过设置在换电平台上的红外距离检测传感器实测获得。
110.在其它可选实现方式中，第二确定单元也可以不考虑胎压，而是根据底盘的高度确定目标值。
111.本实施例中，在换电设备和换电车辆在水平方向上对准保持不动后，通过实测换电平台和换电车辆的底盘之间的高度差来设置目标值，解决了不同车型、不同车况时升降高度存在差异时升降高度控制不够精确的问题，进一步提高了换电过程中升降控制的准确度，进而提高拆装电池的效率。
112.另外，在确定拆装电池的目标值的过程中除了考虑车型外，本实施例还考虑进行换电时换电车辆的胎压状况，胎压较大时，底盘与地面的高度会相对较高，而胎压相对较小时，底盘与地面的高度会相对较低。本实施例中结合换电时胎压的实际情况，确定的目标值更加客观，实现了对换电车辆的升降高度的更精确的控制，能够进一步提高拆装电池的效率。
113.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。