CN106882163A - 电动汽车换电站的模块化控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电动汽车充换电领域，具体提供一种电动汽车换电站的模块化控制系统及其控制方法。本发明旨在解决现有换电站因设备复杂而导致其在生产、布线、调试和升级时都比较繁琐的问题。为此目的，本发明的模块化控制系统包括总体控制模块、停车平台控制模块、换电小车控制模块、电池存储充电架控制模块、电池仓升降机控制模块、通讯模块和人机交互模块，通过各控制模块之间的协同作业，能够实现换电站的全自动化换电作业。本发明的模块化控制系统能够使各控制模块单独进行调试、测试，方便了系统的布线、配线、生产调试以及扩展兼容和优化升级维护。

Description

电动汽车换电站的模块化控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于电动汽车充换电领域，具体提供一种电动汽车换电站的模块化控制系统及其控制方法。

背景技术

近年来电动汽车发展迅猛，电动汽车的里程忧虑一直是业内急需解决的问题，所以能否为电动汽车提供超越燃油汽车的加电体验是影响电动汽车未来发展普及的一个重要因素。

在诸多的加电方式中，换电是一种极速、方便、安全的办法。换电站主要由停车平台、换电小车、电池存储充电架、电池仓升降机以及其他辅助设备组成，电动汽车的自动换电过程需要这些部件统一协作来完成。而每个部件中又分别包含多个由伺服电机控制的执行机构，所以需要一个完整的控制系统来协调这些可动机构的动作一致性及连贯性，以保证换电站的换电动作能够顺利完成。但是，由于设备的复杂性，上述换电站在生产、布线、调试和升级时都比较繁琐。

相应地，本领域需要一种新的换电站控制系统和方法来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有换电站因设备复杂而导致其在生产、布线、调试和升级时都比较繁琐的问题。为此目的，本发明提供了一种电动汽车换电站的模块化控制系统，所述换电站包括停车平台、换电小车和电池仓，所述电池仓中设置有电池存储充电架和电池仓升降机，所述模块化控制系统包括：停车平台控制模块，其用于控制所述停车平台以便对电动汽车进行水平定位以及抬升电动汽车；换电小车控制模块，其用于控制所述换电小车的移动、举升以及电池的拆卸、转运和安装。

在上述系统的优选技术方案中，所述模块化控制系统还包括电池存储充电架控制模块，所述电池存储充电架控制模块用于控制所述电池存储充电架对乏电电池进行充电和断开满电电池的充电电源以及乏电/满电电池在所述电池存储充电架内的横向传送。

在上述系统的优选技术方案中，所述模块化控制系统还包括电池仓升降机控制模块，所述电池仓升降机控制模块用于控制所述电池仓升降机的升降、与所述换电小车的对接以及乏电/满电电池在所述电池仓升降机上的横向传送。

在上述系统的优选技术方案中，所述模块化控制系统还包括人机交互模块，所述人机交互模块用于为操作人员提供所述换电站的整体信息以及用于使操作人员对所述换电站的各个操作进行输入控制。

在上述系统的优选技术方案中，所述模块化控制系统还包括总体控制模块，所述总体控制模块用于进行所述换电站的总体逻辑控制并且选择性地进行停车平台前后坡道翻转控制、换电站卷帘门功能控制、冷却装置控制、照明装置控制以及异常处理机制控制中的至少一项。

在上述系统的优选技术方案中，所述模块化控制系统还包括通信模块，所述通信模块用于收集所述总体控制模块、所述停车平台控制模块、所述换电小车控制模块、所述电池存储充电架控制模块、所述电池仓升降机控制模块和所述人机交互模块的实时信息以便进行上述各个控制模块之间以及上述各个控制模块与所述换电站外部的信息交互。

在上述系统的优选技术方案中，所述模块化控制系统是可编程逻辑控制器(PLC)。

在上述系统的优选技术方案中，所述通信模块、所述总体控制模块、所述停车平台控制模块、所述换电小车控制模块、所述电池存储充电架控制模块、所述电池仓升降机控制模块和所述人机交互模块中的至少一个通过Profinet扩展的模块控制相应的执行机构。

在另一方面，本发明提供了一种采用上述模块化控制系统的换电控制方法，所述换电控制方法包括下述步骤：在所述电动汽车行驶到所述停车平台上之后，所述停车平台控制模块控制所述停车平台以便对所述电动汽车进行水平定位；在水平定位完成之后，所述停车平台控制模块接着控制所述停车平台来抬升所述电动汽车到预定高度；在所述电动汽车被抬升的同时或之后，所述电池存储充电架控制模块控制所述电池存储充电架将与所述电动汽车匹配的满电电池移动到所述电池仓中的电池交换处，并且所述换电小车控制模块控制所述换电小车移动到所述电动汽车下方，与所述电动汽车对准并拆下所述电动汽车上的乏电电池；所述换电小车控制模块控制所述换电小车将所述乏电电池转运到所述电池交换处并完成乏电电池与满电电池的交换；所述换电小车控制模块控制所述换电小车移动到所述电动汽车下方并对准；所述换电小车控制模块控制所述换电小车将满电电池安装到所述电动汽车上。

在上述换电控制方法的优选技术方案中，“所述换电小车控制模块控制所述换电小车将所述乏电电池转运到所述电池交换处并完成乏电电池与满电电池的交换”的步骤进一步包括：所述换电小车控制模块控制所述换电小车将所述乏电电池转运到所述电池仓升降机上；所述电池仓升降机控制模块控制所述电池仓升降机，使满电电池被横向和/或竖向传送到所述换电小车上。

在上述换电控制方法的优选技术方案中，在“所述换电小车控制模块控制所述换电小车将所述乏电电池转运到所述电池仓升降机上”的步骤之后，所述换电控制方法还包括：所述电池仓升降机控制模块控制所述电池仓升降机将所述乏电电池转运到所述电池存储充电架上并控制所述电池仓升降机停放至指定位置；所述电池存储充电架控制模块控制所述电池存储充电架对乏电电池进行充电。

在上述换电控制方法的优选技术方案中，“所述电池存储充电架控制模块控制所述电池存储充电架将与所述电动汽车匹配的满电电池移动到所述电池仓中的电池交换处”的步骤进一步包括：所述电池存储充电架控制模块控制所述电池存储充电架，使所述满电电池在所述电池存储充电架内被横向传送到所述电池存储充电架上的电池交换处。

在上述换电控制方法的优选技术方案中，“所述电池存储充电架控制模块控制所述电池存储充电架将与所述电动汽车匹配的满电电池移动到所述电池仓中的电池交换处”的步骤进一步包括：在所述升降机控制模块控制所述升降机移动至与所述电池存储充电架上存放满电电池的槽位对接的位置并且满电电池的充电电源被断开之后，所述电池存储充电架控制模块控制所述电池存储充电架，使所述满电电池在所述电池存储充电架内被横向传送到所述电池仓升降机上的电池交换处。

在上述换电控制方法的优选技术方案中，在所述电动汽车行驶到所述停车平台上之前，所述换电控制方法还包括下述步骤：当所述电动汽车行驶到所述换电站附近时，通过所述通讯模块对所述电动汽车进行鉴权；在鉴权通过的情况下，所述总体控制模块控制所述停车平台的前坡道和/或后坡道翻转落下以及控制所述换电站的卷帘门升起以便所述电动汽车行驶到所述停车平台上。

在上述换电控制方法的优选技术方案中，所述换电控制方法还包括：在所述换电小车控制模块控制所述换电小车将满电电池安装到所述电动汽车上之后，所述换电小车控制模块控制所述换电小车移动到所述电池仓内的指定位置；所述换电平台控制模块控制所述停车平台下降至最低位置，以便所述电动汽车驶离换电站；所述总体控制模块控制前后坡道收起，卷帘门放下。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，通过停车平台控制模块控制停车平台对电动汽车进行水平定位并将电动汽车抬升至预定高度；通过换电小车控制模块控制换电小车将乏电电池从电动汽车上取下转运至电池仓升降机，以及将满电电池从电池仓升降机上取下转运至电动汽车下方，进而将满电电池安装到电动汽车上；通过电池存储充电架控制模块控制电池存储充电架对乏电电池充电，并断开满电电池的电源，并将乏电/满电电池进行横向传送；通过电池仓升降机控制模块控制电池仓升降机将满电电池从电池存储充电架转送至换电小车上，将换电小车上的乏电电池转送至电池存储充电架上；通过总体控制模块控制协调上述控制模块，通过通信模块对电动汽车进行鉴权，通过通信模块实现各控制模块之间以及与外部的通讯，通过人机交互模块使操作人员了解换电站的整体信息并对换电站进行控制，使得本发明的模块化控制系统既能够通过各控制模块协调作业共同完成换电站的自动化换电操作，又能够方便系统布线、配线及生产调试。进一步，各控制模块还能够单独进行调试、测试，方便系统的扩展兼容及优化升级维护。

方案1、一种电动汽车换电站的模块化控制系统，所述换电站包括停车平台、换电小车和电池仓，所述电池仓中设置有电池存储充电架和电池仓升降机，

其特征在于，所述模块化控制系统包括：

停车平台控制模块，其用于控制所述停车平台以便对电动汽车进行水平定位以及抬升电动汽车；

换电小车控制模块，其用于控制所述换电小车的移动、举升以及电池的拆卸、转运和安装。

方案2、根据方案1所述的电动汽车换电站的模块化控制系统，其特征在于，所述模块化控制系统还包括电池存储充电架控制模块，所述电池存储充电架控制模块用于控制所述电池存储充电架对乏电电池进行充电和断开满电电池的充电电源以及乏电/满电电池在所述电池存储充电架内的横向传送。

方案3、根据方案2所述的电动汽车换电站的模块化控制系统，其特征在于，所述模块化控制系统还包括电池仓升降机控制模块，所述电池仓升降机控制模块用于控制所述电池仓升降机的升降、与所述换电小车的对接以及乏电/满电电池在所述电池仓升降机上的横向传送。

方案4、根据方案3所述的电动汽车换电站的模块化控制系统，其特征在于，所述模块化控制系统还包括人机交互模块，所述人机交互模块用于为操作人员提供所述换电站的整体信息以及用于使操作人员对所述换电站的各个操作进行输入控制。

方案5、根据方案4所述的电动汽车换电站的模块化控制系统，其特征在于，所述模块化控制系统还包括总体控制模块，所述总体控制模块用于进行所述换电站的总体逻辑控制并且选择性地进行停车平台前后坡道翻转控制、换电站卷帘门功能控制、冷却装置控制、照明装置控制以及异常处理机制控制中的至少一项。

方案6、根据方案5所述的电动汽车换电站的模块化控制系统，其特征在于，所述模块化控制系统还包括通信模块，所述通信模块用于收集所述总体控制模块、所述停车平台控制模块、所述换电小车控制模块、所述电池存储充电架控制模块、所述电池仓升降机控制模块和所述人机交互模块的实时信息以便进行上述各个控制模块之间以及上述各个控制模块与所述换电站外部的信息交互。

方案7、根据方案6所述的电动汽车换电站的模块化控制系统，其特征在于，所述模块化控制系统是可编程逻辑控制器。

方案8、根据方案7所述的电动汽车换电站的模块化控制系统，其特征在于，所述通信模块、所述总体控制模块、所述停车平台控制模块、所述换电小车控制模块、所述电池存储充电架控制模块、所述电池仓升降机控制模块和所述人机交互模块中的至少一个通过Profinet扩展的模块控制相应的执行机构。

方案9、一种采用方案8所述的模块化控制系统的换电控制方法，其特征在于，所述换电控制方法包括下述步骤：

在所述电动汽车行驶到所述停车平台上之后，所述停车平台控制模块控制所述停车平台以便对所述电动汽车进行水平定位；

在水平定位完成之后，所述停车平台控制模块接着控制所述停车平台来抬升所述电动汽车到预定高度；

在所述电动汽车被抬升的同时或之后，所述电池存储充电架控制模块控制所述电池存储充电架将与所述电动汽车匹配的满电电池移动到所述电池仓中的电池交换处，并且所述换电小车控制模块控制所述换电小车移动到所述电动汽车下方，与所述电动汽车对准并拆下所述电动汽车上的乏电电池；

所述换电小车控制模块控制所述换电小车将所述乏电电池转运到所述电池交换处并完成乏电电池与满电电池的交换；

所述换电小车控制模块控制所述换电小车移动到所述电动汽车下方并对准；

所述换电小车控制模块控制所述换电小车将满电电池安装到所述电动汽车上。

方案10、根据方案9所述的换电控制方法，其特征在于，“所述换电小车控制模块控制所述换电小车将所述乏电电池转运到所述电池交换处并完成乏电电池与满电电池的交换”的步骤进一步包括：

所述换电小车控制模块控制所述换电小车将所述乏电电池转运到所述电池仓升降机上；

所述电池仓升降机控制模块控制所述电池仓升降机，使满电电池被横向和/或竖向传送到所述换电小车上。

方案11、根据方案10所述的换电控制方法，其特征在于，在“所述换电小车控制模块控制所述换电小车将所述乏电电池转运到所述电池仓升降机上”的步骤之后，所述换电控制方法还包括：

所述电池仓升降机控制模块控制所述电池仓升降机将所述乏电电池转运到所述电池存储充电架上并控制所述电池仓升降机停放至指定位置；

所述电池存储充电架控制模块控制所述电池存储充电架对乏电电池进行充电。

方案12、根据方案9所述的换电控制方法，其特征在于，“所述电池存储充电架控制模块控制所述电池存储充电架将与所述电动汽车匹配的满电电池移动到所述电池仓中的电池交换处”的步骤进一步包括：

所述电池存储充电架控制模块控制所述电池存储充电架，使所述满电电池在所述电池存储充电架内被横向传送到所述电池存储充电架上的电池交换处。

方案13、根据方案11所述的换电控制方法，其特征在于，“所述电池存储充电架控制模块控制所述电池存储充电架将与所述电动汽车匹配的满电电池移动到所述电池仓中的电池交换处”的步骤进一步包括：

在所述升降机控制模块控制所述升降机移动至与所述电池存储充电架上存放满电电池的槽位对接的位置并且满电电池的充电电源被断开之后，所述电池存储充电架控制模块控制所述电池存储充电架，使所述满电电池在所述电池存储充电架内被横向传送到所述电池仓升降机上的电池交换处。

方案14、根据方案13所述的换电控制方法，其特征在于，在所述电动汽车行驶到所述停车平台上之前，所述换电控制方法还包括下述步骤：

当所述电动汽车行驶到所述换电站附近时，通过所述通讯模块对所述电动汽车进行鉴权；

在鉴权通过的情况下，所述总体控制模块控制所述停车平台的前坡道和/或后坡道翻转落下以及控制所述换电站的卷帘门升起以便所述电动汽车行驶到所述停车平台上。

方案15、根据方案14所述的换电控制方法，其特征在于，所述换电控制方法还包括：

在所述换电小车控制模块控制所述换电小车将满电电池安装到所述电动汽车上之后，所述换电小车控制模块控制所述换电小车移动到所述电池仓内的指定位置；

所述换电平台控制模块控制所述停车平台下降至最低位置，以便所述电动汽车驶离换电站；

所述总体控制模块控制前后坡道收起，卷帘门放下。

附图说明

图1是本发明的模块化控制系统的各控制模块之间的协作关系图；

图2是本发明的电动汽车换电站的控制方法的步骤流程图。

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。例如，虽然在本发明的优选实施方案中给出了7个控制模块，但是各控制模块可以被合并或拆分，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。调整后的技术方案仍将落入本发明的保护范围。

需要说明的是，本发明以动力电池(下文所述的乏电电池和满电电池)底盘式安装的电动汽车作为示例来对本发明的优选实施方案进行说明。进一步，下文所述的换电站包括停车平台、换电小车和电池仓，电池仓中设置有电池存储充电架和电池仓升降机。或者本领域技术人员也可以根据需要对换电站的各个功能部件做出适当调整。示例性地，换电站可以只包括停车平台、换电小车和电池存储充电架，由换电小车直接将乏电电池转运至电池存储充电架上，电池存储充电架直接将断开电源的满电电池传送至换电小车上。

如图1所示，本发明的电动汽车换电站的模块化控制系统包括总体控制模块1(ALL_CSM)、通信模块2(COM_CSM)、停车平台控制模块3(PP_CSM)、换电小车控制模块4(BPC_CSM)、电池仓升降机控制模块5(EL_CSM)、电池存储充电架控制模块6(CS_CSM)和人机交互模块7(HMI_CSM)。

总体控制模块1主要用于控制其他各控制模块，使其他各控制模块能够协同作业、互不干涉，共同完成换电站对电动汽车的换电操作。进一步，总体控制模块1还可以用于控制停车平台的前后坡道翻转、换电站的卷帘门升降。更进一步，本领就技术人员还可以根据需要通过总体控制模块1控制换电站的冷却装置、照明装置以及换电站异常机制的处理，该异常机制包括充电电流超载、充电电压超载等情况等。

通信模块2用于当电动汽车行驶至换电站附近时对电动汽车进行鉴权，使得换电站只对被认证的电动汽车进行换电服务；通信模块2还用于其他各控制模块之间以及各控制模块与换电站外部的通讯，以便各控制模块能够相互协调共同对电动汽车进行换电作业。本领域技术人员能够理解的是，通信模块2和其他各控制模块之间的通信方式，可以是有线的形式，例如有线网络(RJ45)、RS485/232、电力线载波(PLC)等，也可以是无线的形式，例如WIFI、蓝牙、ZIGBEE等，还可以是有线和无线相互交叉的形式。

停车平台控制模块3用于控制停车换电平台将停靠在其上的待换电的电动汽车进行精确定位。具体地，停车平台控制模块3能够控制停车换电平台对电动汽车进行水平方向(电动汽车的前后、左右方向)上的定位，当电动汽车水平方向定位完成后，停车平台控制模块3还能够控制停车换电平台将电动汽车抬升至预定高度。

换电小车控制模块4用于控制换电小车将电动汽车上的乏电电池拆解下来并转送至电池仓内，将电池仓内的满电电池转送至与电动汽车对应的换电位置并安装到电动汽车上。具体地，换电小车控制模块4控制换电小车将电动汽车上乏电电池卸载并运送至电池仓升降架上，并将电池仓升降架上的满电电池转送至电动汽车的下方，进而将满电电池安装到电动汽车上。

电池仓升降机控制模块5用于控制电池仓升降机将电池存储充电架内的满电电池取出并与换电小车上的乏电电池进行互换，进而将乏电电池转送至空的电池存储充电架内。具体地，电池仓升降机控制模块6控制电池仓升降机先从电池存储充电架上取出满电电池，然后控制电池仓升降机横向和/或竖向移动至与换电小车对接的位置，继而从换电小车上取过乏电电池，并将满电电池转送至换电小车上，最后将乏电电池转送至电池存储充电架上。

电池存储充电架控制模块6用于控制电池存储充电架对乏电电池进行充电，并断开充满电的满电电池与电源的连接。进一步，电池存储充电架控制模块5还能够控制电池存储充电架对乏电/满电电池进行横向传送，该横向传送动作主要包括：将乏电电池从电池仓升降架上横向接纳并传送至电池存储充电架上的电池充电位，将断开电源的满电电池从存储充电架上的电池充电存储位横向送出并传送至电池仓升降架上。

人机交互模块7用于为用户提供换电站的整体信息，用户还能够通过人机交互模块7向总体控制模块1发出指令，进而控制其他控制模块对换电站的换电动作进行控制。进一步，用户还可以通过人机交互模块7了解换电站对电动汽车换电的进度以及换电站的当前状态，该当前状态至少包括换电站内满电电池的数量和乏电电池的当前电量等信息。进一步，当换电站内的电池均处在充电状态时，用户可通过人机交互模块7选择换电站内当前荷电最多的电池进行更换。

本领域技术人员能够理解的是，相对于由一个控制中心同时控制换电站内的各个功能单元而言，本发明的模块化控制系统由总体控制模块1通过通信模块2对各个控制模块进行统筹管理，通过各控制模块分别控制换电站内的各个功能单元，通过通信模块2实现其他控制模块之间的通信，使得本发明的模块化控制系统在结构上能够方便系统布线、配线及生产调试，在功能上还能够对各控制模块进行单独调试、测试，方便系统的扩展兼容及优化升级维护。

在实施本发明的过程中，可以用可编程逻辑控制器(PLC)作为主控制器，将控制程序模块化设计，分别实现对停车平台、换电小车、升降机、电池充电存储架以及辅助装置等的动作控制，并通过工业交换机进行PLC基于Profinet的模块扩展，各控制子模块通过Profinet扩展的模块控制执行机构。同时，设计对外通信程序模块(私有通信协议)，用以实现对外交互功能。执行层面则以伺服电机作为停车平台、换电小车、升降机、电池充电存储架等的执行机构，各控制模块的命令可通过西门子1STEP模块向伺服电机给出转速及方向命令，同时到位传感器感知动作执行的到位状态，通过控制模块的PLC_IO扩展模块告知控制模块，形成位置、速度、扭矩等的闭环反馈控制，确保控制精度。

下面参阅图2来描述本发明的换电控制方法。如图2所示，本发明的电动汽车换电站的控制方法主要包括：步骤S100，通过通信模块2对电动汽车进行鉴权；步骤S200，在鉴权通过并且电动汽车已行驶到停车平台上的情况下，通过停车平台控制模块3控制停车平台对电动汽车进行水平定位；步骤S300，在水平定位完成之后，通过停车平台控制模块3控制停车平台将电动汽车抬升至预定高度；步骤S400，换电小车控制模块4控制换电小车移动到电动汽车下方并拆下电动汽车上的乏电电池；步骤S500，换电小车控制模块4控制换电小车将乏电电池转运到电池仓中；步骤S600，换电小车控制模块4控制换电小车从电池仓中取出满电电池并移动到电动汽车下方；步骤S700，换电小车控制模块4控制换电小车将满电电池安装到电动汽车上；步骤S800，换电站的控制模块控制各功能单元恢复到原来的位置。

具体地，在步骤S100中，首先，通信模块2通过任意合适的鉴权方式对电动汽车的身份进行验证。当通信模块2采集到的身份信息与预存的合法身份信息相匹配时，允许换电站对电动汽车进行换电作业，否则不允许。或者本领域技术人员可以根据需要省略此步，使换电站直接对特定电动汽车进行换电作业。

具体地，在步骤S200中，当电动汽车被授权换电时，通信模块2便会通知总体控制模块1，总体控制模块1据此控制停车平台的前坡道和/或后坡道翻转落下以及控制所述换电站的卷帘门升起以便电动汽车行驶到停车平台上。然后停车平台控制模块3控制停车平台对驶入其上的电动汽车进行水平方向上的定位。对电动汽车进行水平方向上的定位具体是，将电动汽车在前后方向上和左右方向上定位至目标位置，该目标位置是电动汽车在水平方向上能够与换电小车衔接换电的位置。作为示例，可以通过设置在停车平台上的凹槽(本领域技术人员也可以根据需要进行适当调整)对电动汽车的车轮进行定位，进而实现停车平台对电动汽车在行驶方向(前后方向)上的定位；当到位传感器检测到电动汽车到位后再通过停车平台控制模块3控制相应的驱动装置(例如，设置在停车平台上的由伺服电机驱动的推杆)推动电动汽车的车轮，使电动汽车在垂直于其行驶方向的方向(左右方向)上定位至目标位置。

进一步，在步骤S300中，当电动汽车在水平方向上定位完成后，通过停车平台控制模块3控制停车平台将电动汽车抬升至预定高度，该预定高度能够允许换电小车到达电动汽车的下方，并能够将电动汽车上的乏电电池拆卸下来，将换电小车上的满电电池装在到电动汽车上。作为示例，可以通过停车平台控制模块3控制停车平台上的举升装置(例如，设置在停车平台上的由伺服电机驱动的四柱举升机)将电动汽车举升至预定高度。

更进一步，在步骤S400中，在步骤S300进行的同时或之后，换电小车控制模块4控制换电小车开始移动，当电动汽车被抬升至预定高度后，换电小车到达电动汽车下方并拆下电动汽车上的乏电电池。或者本领域技术人员也可以根据需要在电动汽车被抬升至预定高度之后，再由换电小车控制模块4控制换电小车开始移动。

具体地，在步骤S500中，换电小车控制模块4控制换电小车将乏电电池转运到电池仓升降机上，电池仓升降机控制模块6控制电池仓升降机将乏电电池转运到电池存储充电架上。进一步，电池存储充电架控制模块5控制电池存储充电架对乏电电池进行充电。

具体地，在步骤S600中，首先，电池存储充电架控制模块5控制电池存储充电架，使断开电源的满电电池在电池存储充电架内被横向传送到电池仓升降机上。然后，电池仓升降机控制模块6控制电池仓升降机，使满电电池被横向和/或竖向传送到换电小车上。最后，换电小车控制模块4控制换电小车运送满电电池到电动汽车下方。

本领域技术人员能够理解的是，在换电站没有设置电池仓升降机或电池存储充电架能够直接与换电小车进行乏电/满电电池的交接时，步骤S600具体还可以是，首先，电池存储充电架控制模块5控制电池存储充电架，使断开电源的满电电池在电池存储充电架内被横向传送到换电小车上。然后，换电小车控制模块4控制换电小车运送满电电池到电动汽车下方。

进一步，在步骤S700中，由换电小车控制模块4控制换电小车将满电电池安装到电动汽车上。

更进一步，在步骤S800中，电动汽车换电结束后，换电小车控制模块4控制换电小车停至电池仓内的初始位置，停车平台控制模块3控制停车平台下降至最初位置以便电动汽车驶离换电站，总体控制模块1待电动汽车驶离后控制坡道收起及卷帘门放下，换电总流程结束。

在本发明的优选实施方案中，通过将换电站的控制系统根据功能划分为总体控制模块1、通信模块2、停车平台控制模块3、换电小车控制模块4、电池存储充电架控制模块5、电池仓升降机控制模块6和人机交互模块7，使得每个控制模块能够被单独进行调试、测试以及系统更新，而不会妨碍其他控制模块；各控制模块通过通信模块2建立通讯关系，并由总体控制模块1统筹控制其他各个控制模块，使得各个模块能够协调作业共同完成换电站的换电操作。除此之外，由于控制系统的模块化设计使得本发明的换电站在生产调试时更容易布线和配线。

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)

1.一种电动汽车换电站的模块化控制系统，所述换电站包括停车平台、换电小车和电池仓，所述电池仓中设置有电池存储充电架和电池仓升降机，

其特征在于，所述模块化控制系统包括：

停车平台控制模块，其用于控制所述停车平台以便对电动汽车进行水平定位以及抬升电动汽车；

换电小车控制模块，其用于控制所述换电小车的移动、举升以及电池的拆卸、转运和安装。

2.根据权利要求1所述的电动汽车换电站的模块化控制系统，其特征在于，所述模块化控制系统还包括电池存储充电架控制模块，所述电池存储充电架控制模块用于控制所述电池存储充电架对乏电电池进行充电和断开满电电池的充电电源以及乏电/满电电池在所述电池存储充电架内的横向传送。

3.根据权利要求2所述的电动汽车换电站的模块化控制系统，其特征在于，所述模块化控制系统还包括电池仓升降机控制模块，所述电池仓升降机控制模块用于控制所述电池仓升降机的升降、与所述换电小车的对接以及乏电/满电电池在所述电池仓升降机上的横向传送。

4.根据权利要求3所述的电动汽车换电站的模块化控制系统，其特征在于，所述模块化控制系统还包括人机交互模块，所述人机交互模块用于为操作人员提供所述换电站的整体信息以及用于使操作人员对所述换电站的各个操作进行输入控制。

5.根据权利要求4所述的电动汽车换电站的模块化控制系统，其特征在于，所述模块化控制系统还包括总体控制模块，所述总体控制模块用于进行所述换电站的总体逻辑控制并且选择性地进行停车平台前后坡道翻转控制、换电站卷帘门功能控制、冷却装置控制、照明装置控制以及异常处理机制控制中的至少一项。

6.根据权利要求5所述的电动汽车换电站的模块化控制系统，其特征在于，所述模块化控制系统还包括通信模块，所述通信模块用于收集所述总体控制模块、所述停车平台控制模块、所述换电小车控制模块、所述电池存储充电架控制模块、所述电池仓升降机控制模块和所述人机交互模块的实时信息以便进行上述各个控制模块之间以及上述各个控制模块与所述换电站外部的信息交互。

7.根据权利要求6所述的电动汽车换电站的模块化控制系统，其特征在于，所述模块化控制系统是可编程逻辑控制器。

8.根据权利要求7所述的电动汽车换电站的模块化控制系统，其特征在于，所述通信模块、所述总体控制模块、所述停车平台控制模块、所述换电小车控制模块、所述电池存储充电架控制模块、所述电池仓升降机控制模块和所述人机交互模块中的至少一个通过Profinet扩展的模块控制相应的执行机构。

9.一种采用权利要求8所述的模块化控制系统的换电控制方法，其特征在于，所述换电控制方法包括下述步骤：

在所述电动汽车行驶到所述停车平台上之后，所述停车平台控制模块控制所述停车平台以便对所述电动汽车进行水平定位；

在水平定位完成之后，所述停车平台控制模块接着控制所述停车平台来抬升所述电动汽车到预定高度；

在所述电动汽车被抬升的同时或之后，所述电池存储充电架控制模块控制所述电池存储充电架将与所述电动汽车匹配的满电电池移动到所述电池仓中的电池交换处，并且所述换电小车控制模块控制所述换电小车移动到所述电动汽车下方，与所述电动汽车对准并拆下所述电动汽车上的乏电电池；

所述换电小车控制模块控制所述换电小车将所述乏电电池转运到所述电池交换处并完成乏电电池与满电电池的交换；

所述换电小车控制模块控制所述换电小车移动到所述电动汽车下方并对准；

所述换电小车控制模块控制所述换电小车将满电电池安装到所述电动汽车上。

10.根据权利要求9所述的换电控制方法，其特征在于，“所述换电小车控制模块控制所述换电小车将所述乏电电池转运到所述电池交换处并完成乏电电池与满电电池的交换”的步骤进一步包括：

所述换电小车控制模块控制所述换电小车将所述乏电电池转运到所述电池仓升降机上；

所述电池仓升降机控制模块控制所述电池仓升降机，使满电电池被横向和/或竖向传送到所述换电小车上。