CN106873508A - 电动车换电站调度系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动汽车换电领域，具体涉及一种电动车换电站调度系统与方法。本发明将仓库管理系统及仓库控制系统引入电动车换电调度控制系统，对其进行裁剪和定制化设计，实现对换电站内电池包出入库、充放电及存储的优化调度管理，支持电动车换电调度业务的极速化、智能化；仓库控制系统和设备控制单元之间基于标准和私有的两种通信交互方式，既可控制换电站的机械电气设备以完成换电流程，又可实时有效地收集换电站的详尽信息数据；连接云服务端，接受云服务端监控，并向云服务端上传换电站的详细信息，便于用户大数据的收集。

Description

电动车换电站调度系统与方法
技术领域
本发明涉及电动汽车换电领域，具体涉及一种电动车换电站调度系统与方法。
背景技术
电动汽车的换电需要一系列的机械结构联合动作来完成换电过程，从功能上来说属于传统工控范畴，现有的技术采用PLC进行控制来完成电动车换电的过程。但是在站内电池包的存储、管控、使用的统一化管理方面还未实现智能化，换电调度过程有待进一步提高，不便于用户行为大数据的收集。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种电动车换电站调度系统与方法，优化了电池包出入库、充放电及存储的调度管理；支撑电动车换电业务的极速化、智能化；便于用户大数据的收集。
本发明提出一种电动车换电站调度系统，包括仓库管理系统、仓库控制系统、设备控制单元；
所述仓库管理系统，配置为依据换电请求信息以及设定的管理策略，进行换电流程管理，以及动力电池的出入库管理、存储管理、充放电管理，并输出管理信息。
所述仓库控制系统，配置为接收所述仓库管理系统的管理信息，生成控制信息，并发送给相应的设备控制单元；还被配置为采集所述设备控制单元的监测数据，并发送给所述仓库管理系统；
所述设备控制单元，配置为接收所述仓库控制系统的控制信息，生成动作指令，并控制对应的设备进行动作。
优选的，所述电动车换电站调度系统还包括服务端；所述服务端，配置为接收换电请求，进行换电请求的任务分配，并发送任务指令到特定换电站的仓库管理系统。
优选的，所述服务端，还配置为从所连接的各换电站的仓库管理系统收集对应换电站的机械电气设备信息及电池信息。
优选的，所述电池信息，包括：电池的型号、荷电状态、使用次数和健康度信息。
优选的，所述设备控制单元，配置为控制电池充电存储仓、停车平台和智能穿梭小车。
优选的，所述服务端与所述仓库管理系统的信息交互基于JSON(JavaScriptObject Notation)格式的配置文件；
优选的，所述设备控制单元为PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)系统，包括PLC-1和PLC-2；
PLC-1配置为接收所述仓库控制系统发送的控制信息，控制停车平台、电池充电存储仓，及其他站内辅助装置；PLC-1还配置为向PLC-2发送控制指令，并接收PLC-2上传的监测数据；
PLC-2配置为依据所接收的控制指令对智能穿梭小车进行控制，并向PLC-1传送所监测的智能穿梭小车状态数据。
PLC-1和PLC-2之间采用WiFi方式进行通信。
优选的，所述设备控制单元包含三个独立的PLC系统，分别用于控制和监测电池充电存储仓、停车平台和智能穿梭小车。
所述服务端为云服务端。
本发明同时提出一种电动车换电站调度方法，包括如下步骤：
步骤1，换电站的仓库管理系统依据所分配的换电请求，生成换电资源和更换电池的预备方案，并将所述预备方案发送至仓库控制系统；
步骤2，仓库控制系统接收仓库管理系统下发的所述换电请求的预备方案，生成各设备控制单元的控制指令，并发送至各设备控制单元，协调各机械电气设备并行工作或按顺序工作；
步骤3，设备控制单元根据控制指令控制相应的机械电气设备，进行电池准备及电池更换动作。
优选的，在步骤2中，还包括对到达换电站的待换电电动车进行换电权限的认证。
优选的，在步骤1之前还包括步骤0，所述步骤0包括：服务端接收换电请求，并进行换电站的分配。
优选的，步骤0中所述进行换电站的分配，其方法包括：
依据所接收的换电请求、待换电车辆所处地理位置信息、以及服务端所对应各换电站的中换电资源服务能力信息进行换电站的分配，并将换电请求发送到所分配的换电站的仓库管理系统。
优选的，步骤1中所述生成换电资源和更换电池的预备方案，其方法包括：
依据换电请求中的时间信息，选择换电资源并进行该换电请求所需服务时间的预约；
基于电池充电存储仓内各电池使用次数均衡原则及电池本身健康度信息，依据换电请求选择型号匹配、电量满足设定要求的更换电池，并预约该更换电池运送至对应换电资源处的时间。
优选的，步骤2中所述控制指令，包括：
控制停车平台到预设的位置；在待换电车辆到达之前，将选定的满电电池从电池充电存储仓中运送至仓口的一个槽位，并预留一个空置的槽位；
控制智能穿梭小车，在停车平台处卸下待换电车辆上的待充电电池，并运送至电池充电存储仓仓口处所预留的空置槽位；
将已准备好的满电电池从所放置的槽位中取出，运送至停车平台，安装到待换电车辆上；控制智能穿梭小车，将待充电电池从所放置的槽位运送至特定的槽位进行充电。
本发明将仓库管理系统及仓库控制系统引入电动车换电调度控制系统，对其进行裁剪和定制化设计，实现对换电站内电池包出入库、充放电及存储的优化调度管理，支持电动车换电调度业务的极速化、智能化；仓库管理系统和设备控制单元之间基于标准和私有的两种通信交互方式，既可控制换电站的机械电气动作以完成换电流程，又可实时有效地收集换电站的详尽信息数据；连接云服务端，接受云服务端监控，并向云服务端上传换电站的详细信息，便于用户大数据收集。
方案1、一种电动车换电站调度系统，其特征在于，包括仓库管理系统、仓库控制系统、设备控制单元；
所述仓库管理系统，配置为依据换电请求信息以及设定的管理策略，进行换电流程管理，以及动力电池的出入库管理、存储管理、充放电管理，并输出管理信息；
所述仓库控制系统，配置为接收所述仓库管理系统的管理信息，生成控制信息，并发送给相应的设备控制单元；还被配置为采集所述设备控制单元的监测数据，并发送给所述仓库管理系统；
所述设备控制单元，配置为接收所述仓库控制系统的控制信息，生成动作指令，并控制对应的设备进行动作。
方案2、根据方案1所述的系统，其特征在于，还包括服务端；所述服务端，配置为接收换电请求，进行换电请求的任务分配，并发送任务指令到特定换电站的仓库管理系统。
方案3、根据方案2所述的系统，其特征在于，所述服务端，还配置为从所连接的各换电站的仓库管理系统收集对应换电站的机械电气设备信息及电池信息。
方案4、根据方案3所述的系统，其特征在于，所述电池信息，包括：电池的型号、荷电状态、使用次数和健康度信息。
方案5、根据方案1～4中任一项所述的系统，其特征在于，所述设备控制单元，配置为控制电池充电存储仓、停车平台和智能穿梭小车。
方案6、根据方案1～4中任一项所述的系统，其特征在于，所述服务端与所述仓库管理系统的信息交互基于JSON格式的配置文件。
方案7、根据方案1～4中任一项所述的系统，其特征在于，所述设备控制单元为PLC系统，包括PLC-1和PLC-2；
PLC-1配置为接收所述仓库控制系统发送的控制信息，控制停车平台、电池充电存储仓，及其他站内辅助装置；PLC-1还配置为向PLC-2发送控制指令，并接收PLC-2上传的监测数据；
PLC-2配置为依据所接收的控制指令对智能穿梭小车进行控制，并向PLC-1传送所监测的智能穿梭小车状态数据。
方案8、根据方案7所述的系统，其特征在于，PLC-1和PLC-2之间采用WiFi方式进行通信。
方案9、根据方案1～4中任一项所述的系统，其特征在于，所述设备控制单元包含三个独立的PLC系统，分别用于控制和监测电池充电存储仓、停车平台和智能穿梭小车。
方案10、根据方案1～4中任一项所述的系统，其特征在于，所述服务端为云服务端。
方案11、一种电动车换电站调度方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，换电站的仓库管理系统依据所分配的换电请求，生成换电资源和更换电池的预备方案，并将所述预备方案发送至仓库控制系统；
步骤2，仓库控制系统接收仓库管理系统下发的所述换电请求的预备方案，生成各设备控制单元的控制指令，并发送至各设备控制单元，协调机械电气设备并行工作或按顺序工作；
步骤3，设备控制单元根据控制指令控制相应的机械电气设备，进行电池准备及电池更换动作。
方案12、根据方案11所述的方法，其特征在于，在步骤2中，还包括对到达换电站的待换电电动车进行换电权限的认证。
方案13、根据方案11所述的方法，其特征在于，在步骤1之前还包括步骤0，所述步骤0包括：服务端接收换电请求，并进行换电站的分配。
方案14、根据方案13所述的方法，其特征在于，步骤0中所述进行换电站的分配，其方法包括：
依据所接收的换电请求、待换电车辆所处地理位置信息、以及服务端所对应各换电站的中换电资源服务能力信息进行换电站的分配，并将换电请求发送到所分配的换电站的仓库管理系统。
方案15、根据方案11～14中任一项所述的方法，其特征在于，步骤1中所述生成换电资源和更换电池的预备方案，其方法包括：
依据换电请求中的时间信息，选择换电资源并进行该换电请求所需服务时间的预约；
基于电池充电存储仓内各电池使用次数均衡原则及电池本身健康度信息，依据换电请求选择型号匹配、电量满足设定要求的更换电池，并预约该更换电池运送至对应换电资源处的时间。
方案16、根据方案11～14中任一项所述的方法，其特征在于，步骤2中所述控制指令，包括：
控制停车平台到预设的位置；在待换电车辆到达之前，将选定的满电电池从电池充电存储仓中运送至仓口的一个槽位，并预留一个空置的槽位；
控制智能穿梭小车，在停车平台处卸下待换电车辆上的待充电电池，并运送至电池充电存储仓仓口处所预留的空置槽位；
将已准备好的满电电池从所放置的槽位中取出，运送至停车平台，安装到待换电车辆上；控制智能穿梭小车，将待充电电池从所放置的槽位运送至特定的槽位进行充电。
附图说明
图1是本实施例中电动车换电调度系统的构成示意图；
图2是本实施例中电动车换电调度系统的另一种构成示意图；
图3是本实施例中电动车换电调度方法的流程示意图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
本发明提出一种电动车换电站调度系统，如图1所示，包括仓库管理系统、仓库控制系统、设备控制单元；
所述仓库管理系统，配置为依据换电请求信息以及设定的管理策略，进行换电流程管理，以及动力电池的出入库管理、存储管理、充放电管理，并输出管理信息；
所述仓库控制系统，配置为接收所述仓库管理系统的管理信息，生成控制信息，并发送给相应的设备控制单元；还被配置为采集所述设备控制单元的监测数据，并发送给所述仓库管理系统；
所述设备控制单元，配置为接收所述仓库控制系统的控制信息，生成动作指令，并控制对应的设备进行动作。
本实施例中，所述仓库控制系统与所述设备控制单元之间的通信协议采用标准协议和私有协议相结合的方式：
所述标准协议，用于收集换电站的实时信息，监测换电站的健康状态；
所述私有协议，用于实现仓库控制系统向设备控制单元下发控制命令或参数设置命令；同时私有的协议能够提升通信安全性，避免安全事件发生。
本实施例中，还包括服务端；所述服务端，配置为接收换电请求，进行换电请求的任务分配，并发送任务指令到特定换电站的仓库管理系统。
本实施例中，所述服务端，还配置为从所连接的各换电站的仓库管理系统收集对应换电站的机械电气设备信息及电池信息。
本实施例中，所述电池信息，包括：电池的型号、荷电状态、使用次数和健康度信息等详细的电池信息，有助于云服务端建立电池的大数据信息。
本实施例中，所述设备控制单元，配置为控制电池充电存储仓、停车平台和智能穿梭小车。
本实施例中，所述服务端与所述仓库管理系统的信息交互基于JSON格式的配置文件；
基于JSON配置文件，实现信息交互的可灵活配置化，使云端能够与分布式换电站有效互动，实现对换电站的管控、配置，收集换电站的详细运营数据，建立换电站的大数据平台，为提升极致用户体验提供大数据支撑。
本实施例中，所述设备控制单元为PLC系统，如图1所示，包括PLC-1和PLC-2；
PLC-1配置为接收所述仓库控制系统发送的控制信息，控制停车平台、电池充电存储仓，及其他站内辅助装置；PLC-1还配置为向PLC-2发送控制指令，并接收PLC-2上传的监测数据；
PLC-2配置为依据所接收的控制指令对智能穿梭小车进行控制，并向PLC-1传送所监测的智能穿梭小车状态数据。
PLC-1和PLC-2之间采用WiFi方式进行通信，当然也可以采用其他常用的数据通信方式。
本实施例中，所述设备控制单元，还可以如图2所示，包含三个独立的PLC系统：PLC-A、PLC-B和PLC-C，分别用于控制和监测停车平台、电池充电存储仓和智能穿梭小车。
本实施例中，所述服务端为云服务端。
本发明同时提出一种电动车换电站调度方法，如图3所示，包括如下步骤：
步骤1，换电站的仓库管理系统依据所分配的换电请求，生成换电资源和更换电池的预备方案，并将所述预备方案发送至仓库控制系统；
步骤2，仓库控制系统接收仓库管理系统下发的所述换电请求的预备方案，并生成各设备控制单元的控制指令，并发送至各设备控制单元，协调机械电气设备并行工作或按顺序工作；
步骤3，设备控制单元根据控制指令控制相应的机械电气设备，进行电池准备及电池更换动作。
本实施例中，在步骤2中，还包括对到达换电站的待换电电动车进行换电权限的认证。
本实施例中，在步骤1之前还包括步骤0，步骤0包括：服务端接收换电请求，并进行换电站的分配。
本实施例中，步骤0中所述进行换电站的分配，其方法包括：
依据所接收的换电请求、待换电车辆所处地理位置信息、以及服务端所对应各换电站的中换电资源服务能力信息进行换电站的分配，并将换电请求发送到所分配的换电站的仓库管理系统。
本实施例中，步骤1中所述生成换电资源和更换电池的预备方案，其方法包括：
依据换电请求中的时间信息，选择换电资源并进行该换电请求所需服务时间的预约；
基于电池充电存储仓内各电池使用次数均衡原则及电池本身健康度信息，依据换电请求选择型号匹配、电量满足设定要求的更换电池，并预约该更换电池运送至对应换电资源处的时间。
本实施例中，步骤2中所述控制指令包括：
控制停车平台到预设的位置；在待换电车辆到达之前，将选定的满电电池从电池充电存储仓中运送至仓口的一个槽位，并预留一个空置的槽位；其中，停车平台控制和满电电池调度的控制指令可以根据设备的实际使用状况分步执行或同时执行；
控制智能穿梭小车，在停车平台处卸下待换电车辆上的待充电电池，并运送至电池充电存储仓仓口处所预留的空置槽位；
将已准备好的满电电池从所放置的槽位中取出，运送至停车平台，安装到待换电车辆上；控制智能穿梭小车，将待充电电池从所放置的槽位运送至特定的槽位进行充电。其中，安装满电电池和将待充电电池运送至对应槽位的控制指令可以根据设备的实际使用状况分步执行或同时执行。
本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动车换电站调度系统，其特征在于，包括仓库管理系统、仓库控制系统、设备控制单元；
所述仓库管理系统，配置为依据换电请求信息以及设定的管理策略，进行换电流程管理，以及动力电池的出入库管理、存储管理、充放电管理，并输出管理信息；
所述仓库控制系统，配置为接收所述仓库管理系统的管理信息，生成控制信息，并发送给相应的设备控制单元；还被配置为采集所述设备控制单元的监测数据，并发送给所述仓库管理系统；
所述设备控制单元，配置为接收所述仓库控制系统的控制信息，生成动作指令，并控制对应的设备进行动作。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括服务端；所述服务端，配置为接收换电请求，进行换电请求的任务分配，并发送任务指令到特定换电站的仓库管理系统。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述服务端，还配置为从所连接的各换电站的仓库管理系统收集对应换电站的机械电气设备信息及电池信息。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电池信息，包括：电池的型号、荷电状态、使用次数和健康度信息。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的系统，其特征在于，所述设备控制单元，配置为控制电池充电存储仓、停车平台和智能穿梭小车。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的系统，其特征在于，所述服务端与所述仓库管理系统的信息交互基于JSON格式的配置文件。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的系统，其特征在于，所述设备控制单元为PLC系统，包括PLC-1和PLC-2；
PLC-1配置为接收所述仓库控制系统发送的控制信息，控制停车平台、电池充电存储仓，及其他站内辅助装置；PLC-1还配置为向PLC-2发送控制指令，并接收PLC-2上传的监测数据；
PLC-2配置为依据所接收的控制指令对智能穿梭小车进行控制，并向PLC-1传送所监测的智能穿梭小车状态数据。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，PLC-1和PLC-2之间采用WiFi方式进行通信。
9.根据权利要求1～4中任一项所述的系统，其特征在于，所述设备控制单元包含三个独立的PLC系统，分别用于控制和监测电池充电存储仓、停车平台和智能穿梭小车。
10.根据权利要求1～4中任一项所述的系统，其特征在于，所述服务端为云服务端。
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