CN112440814A - 车辆智能充换电系统及方法 - Google Patents

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谢伟
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Abstract

本发明公开一种车辆智能充换电系统及方法，车辆智能充换电系统包括AGV车以及围绕所述AGV车设置的充电平台、控制中心和换电平台；所述充电平台包括设置在所述AGV车一侧的充电座，以及设置在所述充电座上的电池箱；控制中心，设置在所述AGV车的另一侧，并与所述充电座相对；换电平台，设置在所述AGV车的一侧并与所述控制中心和充电座相邻；所述AGV车，用于在所述充电座和换电平台之间转运电池箱。相对现有的多维吊装的方案，其占地更小，施工简易，成本更低。

Description

车辆智能充换电系统及方法
技术领域
本发明涉及电动车换电领域，特别涉及一种车辆智能充换电系统及方法。
背景技术
目前在电动车辆换电领域，电池箱采用可快速更换结构，可在专用换电站内完成更换。换电站配备有X和Y方向行走的多维桁车和Z向卷扬吊升系统、充电装置、多组电池箱及多组充电工位。在专用换电装置的作用下，将已放电的电池箱取下，放入充电工位上，将已经充电的电池箱，装到电动车辆上。在集装箱吊装领域，集装箱采用快速吊装系统，该系统同样配备有X和Y方向行走的多维桁车和Z向卷扬吊升系统。在专用吊装夹具的作用下将集装箱吊装和取下。
现有技术存在以下缺点，多维吊装换的系统体积大，多维度驱动较多，控制比较复杂，成本很高；占地面积大。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种车辆智能充换电系统及方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种车辆智能充换电系统，包括AGV车以及围绕所述AGV车设置的充电平台、控制中心和换电平台；
所述充电平台包括设置在所述AGV车一侧的充电座，以及设置在所述充电座上的电池箱；
控制中心，设置在所述AGV车的另一侧，并与所述充电座相对；
换电平台，设置在所述AGV车的一侧并与所述控制中心和充电座相邻；
所述AGV车，用于在所述充电座和换电平台之间转运电池箱。
优选地，所述电池箱包括箱体、设置在所述箱体中的充电电池、控制模块、散热模块以及设置在所述电池箱底部的供电接口，所述供电接口、充电电池和散热模块分别与所述控制模块电连接。
优选地，所述换电平台用于停放车辆，所述换电平台还包括设置在车辆上的安装座；
所述安装座包括座体、设置在所述座体上的电池接口、锁定机构以及监测所述电池箱的电量信息的第一电量监控模块。
优选地，所述充电平台还包括与所述充电座电连接的充电柜，所述充电柜还包括用于监测所述电池箱的电量信息的第二电量监测模块。
优选地，所述控制中心包括：
第一通信模块，用于接收换电请求信息，并将换电指令发送至AGV车；
存储模块，用于存储所述充电座的第一ID信息、充电座的工作状态信息、电池箱的第二ID信息以及电池箱的电量信息，所述第一ID信息包括充电座的编号以及对应的位置信息；
换电规划模块，用于根据所述换电请求信息、第一ID信息、工作状态信息、第二ID信息、电量信息生成换电指令。
优选地，所述换电平台还包括：
信息获取模块，用于获取所述车辆的第三ID信息、车辆上电池箱的第二ID信息及电量信息；
第二通信模块，用于将所述第三ID信息、车辆上电池箱的第二ID信息及电量信息发送至所述控制中心。
优选地，所述控制中心还包括验证模块，所述验证模块用于根据所述第三ID信息、车辆上电池箱的第二ID信息及电量信息，判定所述换电请求是否符合换电条件。
优选地，所述第一通信模块用于接收所述车辆的地理坐标信息，所述验证模块用于根据所述地理坐标信息判定所述换电请求符合换电条件。
优选地，所述AGV车包括：
第三通信模块，用于接收所述换电指令；
路径规划模块，用于根据所述换电指令生成换电路径信息；
姿位微调模块，用于根据所述电池箱的位置调整所述AGV车的姿态；
负载监控模块，用于监控提升所述电池箱时的输出负载。
优选地，所述安装座还包括与所述换电平台通信的近场通信模块，所述车辆还包括与所述第一电量监控模块电连接的中控台，所述中控台还与所述控制中心通信。
优选地，所述车辆智能充换电系统还包括分别与所述控制中心和中控台通信的移动通信终端。
本发明还提出一种车辆智能充换电方法，应用于上述的车辆智能充换电系统，包括以下步骤：
接收换电请求信息并生成换电指令；
将所述换电指令发送至AGV车。
优选地，所述接收换电请求信息并生成换电指令还包括以下步骤：
调取充电平台中充电座的第一ID信息、充电座的工作状态信息、电池箱的第二ID信息以及电池箱的电量信息；
根据所述换电请求信息、第一ID信息、工作状态信息、第二ID信息、电量信息生成换电指令。
优选地，在执行所述将所述换电指令发送至AGV车前还包括以下步骤：
接收车辆的第三ID信息、车辆上电池箱的第二ID信息及电量信息；
判定所述换电请求是否符合换电条件。
优选地，所述将所述换电指令发送至AGV车后还包括以下步骤：
接收所述AGV车发送的负载异常信息；
发送故障提醒信息至中控台和/或移动通信终端。
优选地，所述根据所述换电请求信息、第一ID信息、工作状态信息、第二ID信息、电量信息生成换电指令包括以下步骤：
筛选工作状态信息为待工状态的充电座，将其第一ID信息发送至AGV车；
筛选电量状态符合要求的电池箱的第二ID信息，以及与之对应的充电座的第一ID信息并发送至AGV车。
优选地，所述筛选工作状态信息为待工状态的充电座还包括以下步骤：
当所有充电座的工作状态信息皆为充电状态时，发送临时存放指令至AGV车。
本发明具有如下至少一种的有益效果：
本发明中将充电平台、控制中心和换电平台围绕AGV车设置，通过控制中心控制AGV车在所述充电座和换电平台之间转运电池箱，实现对电动车辆上的低电量电池的更换和充电，相对现有的多维吊装的方案，其占地更小，施工简易，成本更低。
附图说明
图1为本发明一实施例中车辆智能充换电系统的结构示意图；
图2为图1实施例中电池箱的结构示意图；
图3为图1实施例中AGV车的结构示意图；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
参照图1至图3，车辆智能充换电系统包括AGV车10以及围绕所述AGV车10设置的充电平台20、控制中心30和换电平台40；所述充电平台20包括设置在所述AGV车10一侧的充电座21，以及设置在所述充电座21上的电池箱22，充电座21与充电柜23电连接；控制中心30，设置在所述AGV车10的另一侧，并与所述充电座21相对；换电平台40，设置在所述AGV车10的一侧并与所述控制中心30和充电座21相邻；所述AGV车10，用于在所述充电座21和换电平台40之间转运电池箱22。
在本实施例中，所述电池箱22包括箱体、设置在所述箱体中的充电电池22c、控制模块22d、散热模块22e以及设置在所述电池箱22底部的供电接口22f，所述供电接口22f、充电电池22c和散热模块22e分别与所述控制模块22d电连接。箱体包括框架22a、设置在框架22a中的多层板体22b以及设置在所述板体22b。充电电池22c设置在板体22b上，控制模块22d设置在最高层的板体22b上，包括充电控制板。散热模块22e包括设置在控制模块22d一侧并与充电控制板上的散热风扇。充电平台20还包括与所述充电座21电连接的充电柜，所述充电柜还包括用于监测所述电池箱22的电量信息的第二电量监测模块。框架22a的两相对侧壁还设置有与AGV车10对接的连接架22g。
在本实施例中，所述换电平台40用于停放车辆，所述换电平台40还包括设置在车辆上的安装座41；所述安装座41包括座体、设置在所述座体上的电池接口、锁定机构以及监测所述电池箱22的电量信息的第一电量监控模块。锁定机构用于锁定电池箱22，防止其倾覆。
所述安装座41还包括与所述换电平台40通信的近场通信模块，所述车辆还包括与所述第一电量监控模块电连接的中控台，所述中控台还与所述控制中心30通信。
所述换电平台40还包括信息获取模块和第二通信模块，信息获取模块优选近场通信模块，当车辆停放在换电平台40，近场通信模块获取车辆上的电子标签存储的第三ID信息、第二ID信息及电量信息，并由第二通信模块发送至控制中心30进行判断，确认该车辆是否为发送换电请求信息的车辆。此外车辆上第三ID信息、电池箱22的第二ID信息及电量信息也可通过中控台或移动通信终端直接发送至控制中心30。
在本实施例中，所述控制中心30包括：第一通信模块、存储模块、换电规划模块和验证模块；
第一通信模块用于接收换电请求信息，并将换电指令发送至AGV车10；换电请求由用户从移动通信终端或电动车辆的中空台发送。第一通信模块还用于与AGV车10、充电座21、移动通信终端以及车辆的中控台通信
存储模块用于存储所述充电座21的第一ID信息、充电座21的工作状态信息、电池箱22的第二ID信息以及电池箱22的电量信息，所述第一ID信息包括充电座21的编号以及对应的位置信息；
换电规划模块，用于根据所述换电请求信息、第一ID信息、工作状态信息、第二ID信息、电量信息生成换电指令。具体的，换电规划模块先调取充电平台20中充电座21的第一ID信息、充电座21的工作状态信息、电池箱22的第二ID信息以及电池箱22的电量信息；根据所述换电请求信息、第一ID信息、工作状态信息、第二ID信息、电量信息生成换电指令。换电规划模块筛选工作状态信息为待工状态的充电座21，将其发送至AGV车10；筛选电量状态符合要求的电池箱22的第二ID信息，以及与之对应的充电座21的第一ID信息并发送至AGV车10。换电指令包括上述的第一ID信息和第二ID信息。
验证模块用于根据所述第三ID信息、车辆上电池箱22的第二ID信息及电量信息，判定所述换电请求是否符合换电条件。当车辆上电池箱22的电量充足时，则不进行换电操作。所述第一通信模块用于接收所述车辆的地理坐标信息，所述验证模块用于根据所述地理坐标信息判定所述换电请求符合换电条件。车辆的地理坐标信息可经移动通信终端或中控台发送至控制中心30。确保待换电的车辆到达充电平台20。
在本实施例中，所述AGV车10包括可移动的车体11、设置在车体11一侧的车架12、与车架12滑动连接的托架13、驱动所述托架13升降的驱动电机14和传动组件。AGV车10还包括第三通信模块，第三通信模块与控制中心30通信，用于接收所述换电指令；路径规划模块，用于根据所述换电指令生成换电路径信息.
换电路径信息包括：待工状态下AGV车10停放位置到换电平台40的第一路径信息，从换电平台40到待工充电座21之间的第二路径信息，从待工充电座21到目标电池箱22向所在的充电座21的第三路径信息，从目标电池箱22向所在的充电座21到换电平台40的第四路径信息。
姿位微调模块，用于根据所述电池箱22的位置调整所述AGV车10的姿态；具体的姿位微调模块包括设置在所述AGV车10上的深度摄像头，当AGV车10到达具体的目标区域时，深度摄像头可获取目标电池箱22的深度图像，根绝深度图像和AGV车10的当前位姿，控制车体11移动一定的位置实现微调，以便托架13与电池箱22上的连接架22g对接。
负载监控模块，用于监控提升所述电池箱22时的输出负载。具体的负载监控模块包括去AGV车10的驱动电机14电连的监控电路，用于监控驱动电机14的输入负载。当输入负载大于设定值时则判定电池箱22卡住无法取出。AGV车10发送负载异常信息至控制中心30，控制中心30发送故障提醒信息至中控台和/或移动通信终端。以便用户检查安装座41上的锁定机构是否打开。
所述车辆还包括与所述第一电量监控模块电连接的中控台，所述中控台还与所述控制中心30通信；所述车辆智能充换电系统还包括分别与所述控制中心30和中控台通信的移动通信终端。可在移动通信终端上安装对应的APP或小程序实现与控制中心30的通信，以及与控制台的绑定通信。以便用户在移动通信终端上完成换电操作申请，或者查询附近的可更换电池箱22的换电站的位置信息。
本发明中将充电平台20、控制中心30和换电平台40围绕AGV车10设置，通过控制中心30控制AGV车10在所述充电座21和换电平台40之间转运电池箱22，实现对电动车辆上的低电量电池的更换和充电，相对现有的多维吊装的方案，其占地更小，施工简易，成本更低。
本发明还提出一种车辆智能充换电方法，应用于上述的车辆智能充换电系统，包括以下步骤：
接收换电请求信息并生成换电指令；具体的，由控制中心调取充电平台中充电座的第一ID信息、充电座的工作状态信息、电池箱的第二ID信息以及电池箱的电量信息；根据所述换电请求信息、第一ID信息、工作状态信息、第二ID信息、电量信息筛选工作状态信息为待工状态的充电座，将其第一ID信息发送至AGV车；筛选电量状态符合要求的电池箱的第二ID信息，以及与之对应的充电座的第一ID信息并发送至AGV车。
将所述换电指令发送至AGV车；换电指令包括上述的第一ID信息和第二ID信息以及换电时间信息，AGV车根据上述信息完成换电路径的规划并按照换电时间信息准时执行换电操作。
进一步的，在执行所述将所述换电指令发送至AGV车前还包括以下步骤：
接收车辆的第三ID信息、车辆上电池箱的第二ID信息及电量信息；判定所述换电请求是否符合换电条件。具体的，当车辆上电池箱的电量充足时，则不进行换电操作。
在本实施例中，所述将所述换电指令发送至AGV车后还包括以下步骤：
接收所述AGV车发送的负载异常信息；发送故障提醒信息至中控台和/或移动通信终端。具体的，AGV车上设置有负载监控模块，其包括与驱动电机电连的监控电路，用于监控驱动电机的输入负载。当输入负载大于设定值时则判定电池箱卡住无法取出。AGV车发送负载异常信息至控制中心，控制中心接收到上述负载异常信息后，发送故障提醒信息至中控台和/或移动通信终端。以便用户检查安装座上的锁定机构是否打开。
进一步的，所述筛选工作状态信息为待工状态的充电座还包括以下步骤：当所有充电座的工作状态信息皆为充电状态时，发送临时存放指令至AGV车。AGV车将安装座上的电池取下放置在临时存放架上。
当车辆上的电池箱完成换电操作后，控制中心生成对应的工作日志。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (17)

1.一种车辆智能充换电系统，其特征在于，包括AGV车以及围绕所述AGV车设置的充电平台、控制中心和换电平台；
所述充电平台包括设置在所述AGV车一侧的充电座，以及设置在所述充电座上的电池箱；
控制中心，设置在所述AGV车的另一侧，并与所述充电座相对；
换电平台，设置在所述AGV车的一侧并与所述控制中心和充电座相邻；
所述AGV车，用于在所述充电座和换电平台之间转运电池箱。
2.根据权利要求1所述的车辆智能充换电系统，其特征在于，所述电池箱包括箱体、设置在所述箱体中的充电电池、控制模块、散热模块以及设置在所述电池箱底部的供电接口，所述供电接口、充电电池和散热模块分别与所述控制模块电连接。
3.根据权利要求1所述的车辆智能充换电系统，其特征在于，所述换电平台用于停放车辆，所述换电平台还包括设置在车辆上的安装座；
所述安装座包括座体、设置在所述座体上的电池接口、锁定机构以及监测所述电池箱的电量信息的第一电量监控模块。
4.根据权利要求1所述的车辆智能充换电系统，其特征在于，所述充电平台还包括与所述充电座电连接的充电柜，所述充电柜还包括用于监测所述电池箱的电量信息的第二电量监测模块。
5.根据权利要求1所述的车辆智能充换电系统，其特征在于，所述控制中心包括：
第一通信模块，用于接收换电请求信息，并将换电指令发送至AGV车；
存储模块，用于存储所述充电座的第一ID信息、充电座的工作状态信息、电池箱的第二ID信息以及电池箱的电量信息，所述第一ID信息包括充电座的编号以及对应的位置信息；
换电规划模块，用于根据所述换电请求信息、第一ID信息、工作状态信息、第二ID信息、电量信息生成换电指令。
6.根据权利要求5所述的车辆智能充换电系统，其特征在于，所述换电平台还包括：
信息获取模块，用于获取所述车辆的第三ID信息、车辆上电池箱的第二ID信息及电量信息；
第二通信模块，用于将所述第三ID信息、车辆上电池箱的第二ID信息及电量信息发送至所述控制中心。
7.根据权利要求6所述的车辆智能充换电系统，其特征在于，所述控制中心还包括验证模块，所述验证模块用于根据所述第三ID信息、车辆上电池箱的第二ID信息及电量信息，判定所述换电请求是否符合换电条件。
8.根据权利要求6所述的车辆智能充换电系统，其特征在于，所述第一通信模块用于接收所述车辆的地理坐标信息，所述验证模块用于根据所述地理坐标信息判定所述换电请求符合换电条件。
9.根据权利要求5所述的车辆智能充换电系统，其特征在于，所述AGV车包括：
第三通信模块，用于接收所述换电指令；
路径规划模块，用于根据所述换电指令生成换电路径信息；
姿位微调模块，用于根据所述电池箱的位置调整所述AGV车的姿态；
负载监控模块，用于监控提升所述电池箱时的输出负载。
10.根据权利要求3所述的车辆智能充换电系统，其特征在于，所述车辆还包括与所述第一电量监控模块电连接的中控台，所述中控台还与所述控制中心通信。
11.根据权利要求10所述的车辆智能充换电系统，其特征在于，所述车辆智能充换电系统还包括分别与所述控制中心和中控台通信的移动通信终端。
12.一种车辆智能充换电方法，其特征在于，应用于权利要求1-11中任一项所述的车辆智能充换电系统，包括以下步骤：
接收换电请求信息并生成换电指令；
将所述换电指令发送至AGV车。
13.根据权利要求12所述的车辆智能充换电方法，其特征在于，所述接收换电请求信息并生成换电指令还包括以下步骤：
调取充电平台中充电座的第一ID信息、充电座的工作状态信息、电池箱的第二ID信息以及电池箱的电量信息；
根据所述换电请求信息、第一ID信息、工作状态信息、第二ID信息、电量信息生成换电指令。
14.根据权利要求12所述的车辆智能充换电方法，其特征在于，在执行所述将所述换电指令发送至AGV车前还包括以下步骤：
接收车辆的第三ID信息、车辆上电池箱的第二ID信息及电量信息；
判定所述换电请求是否符合换电条件。
15.根据权利要求12所述的车辆智能充换电方法，其特征在于，所述将所述换电指令发送至AGV车后还包括以下步骤：
接收所述AGV车发送的负载异常信息；
发送故障提醒信息至中控台和/或移动通信终端。
16.根据权利要求12所述的车辆智能充换电方法，其特征在于，所述根据所述换电请求信息、第一ID信息、工作状态信息、第二ID信息、电量信息生成换电指令包括以下步骤：
筛选工作状态信息为待工状态的充电座，将其第一ID信息发送至AGV车；
筛选电量状态符合要求的电池箱的第二ID信息，以及与之对应的充电座的第一ID信息并发送至AGV车。
17.根据权利要求16所述的车辆智能充换电方法，其特征在于，所述筛选工作状态信息为待工状态的充电座还包括以下步骤：
当所有充电座的工作状态信息皆为充电状态时，发送临时存放指令至AGV车。
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