CN114683942A - 换电站的电池仓内电池拿取控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换电站的电池仓内电池拿取控制方法及系统，该所述电池仓内电池拿取控制方法包括：获取对换电车辆匹配待安装电池包的转运指令；基于电池仓位的仓位信息获取目标仓位；控制转运设备升降移动至目标仓位并拿取目标仓位中存放的电池包。本发明在换电车辆驶入换电站后，自动获取与当前换电车辆相适配的电池包的电池信息，并基于电池信息和电池架中电池仓位的仓位信息确定目标仓位，控制转运设备只需要沿竖直方向升降就可以到目标仓位拿取电池包，即能够自动且及时地锁定待拿取电池包的目标仓位，保证了电池拿取位置的准确性，提高了电池拿取过程的控制效率，进而提高了换电站中电池包的管理效率。

Description

换电站的电池仓内电池拿取控制方法及系统

本申请要求申请日为2020/12/31的中国专利申请CN2020116352487的优先权。本申请引用上述中国专利申请的全文。

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种换电站的电池仓内电池拿取控制方法及系统。

背景技术

随着电动汽车的逐步发展和普及，各个汽车厂商相继推出了不同型号的电动汽车，不同车型的电动汽车对应的电池类型一般会有所不同。现有的电动汽车可以通过换电的方式实现补电，通过换电站将电动汽车的亏电电池更换为充满电的电池来实现快速换电。

目前，换电站中包括用于进行电池包拆卸或安装的换电设备、具有仅沿竖直方向设置的复数个电池仓位的电池架、在电池仓位之间或与换电设备之间进行电池转运的转运设备等。其中，换电车辆的换电过程大多通过人工自主选择方式实现换电电池的拿取，具体地，通过人工读取换电站中控制终端中采集的电池架中各个电池包仓位存放电池包的电池状态，选取任意一个处于充满电状态的电池包作为待拿取的电池包，然后通过操作物理按键或者语音控制等方式开启控制电池转运机构移动至对应的待拿取的电池包处，以完成换电电池的拿取操作，但是该操作过程存在换电效率较低、耗时较长、人工投入成本较高等问题。

随着换电控制技术的快速发展，相继出现如下一些可以自动换电的技术方案：

(1)参见现有专利申请(申请公布号CN108216151A)公开了一种电池仓、新能源汽车换电站及电池存储转运方法，基于改进后的电池仓实现换电站中电池存放转运控制；具体地，改进后的电池仓包括电池架和升降机等，电池架上提供若干存放电池的库位，升降机与电池架相邻布置，且具有可以升降到每个库位的升降平台，升降平台上设置有电池转移装置以及电池输送装置，以在电池架和泊接机构之间泊接和转运电池。

参见现有专利申请(申请公布号CN102064579A)公开了一种自动仓储式电动车动力电池充电库，参见说明书的第42-49段以及附图1-7，该电池充电库中电池入库过程为：电动车的动力锂离子电池取下后，由人工或助力机械放置到电池库输送线的入口处，PLC(可编程逻辑控制器)检测到电池后，启动入库输送线链板机，将电池输送到入库移动式链板机；入库移动式链板输送机横向移动至堆垛机取放点，由校正推板将电池推至最右边，校正位置，同时通过条码阅读器读取电池条码，确定电池规格；专用堆垛机的抓取装置将电池拉入堆垛机，此时出入库管理系统确定空的电池充电格，控制堆垛机先横向移位再垂直升降，以实现将电池推入电池充电架的电池充电格；该电池充电库中电池出库过程：监控系统向PLC电控柜发送指令，PLC确认对应充电机柜上的充电机停止工作后，控制专用堆垛机沿轨道横向移动到精确定位的X坐标位置，其载货台纵向移动到精确定位的Y坐标位置，货叉前伸，专用抓取机构将电池拉入载物台上的电池托架；堆垛机向左下移动，与出库移动链板机的平面对齐，货又前伸，由抓取机构将电池箱推入出库移动链板机；出库移动链板机向左移动，与出库输送线对齐，启动输出输送线，将电池传送到电池库输出口处，完成一次电池箱出库过程，从而能够实现电动车动力电池的自动入库、电池识别、自动上架充电、充满电的电池自动出库等换电控制功能。

参见现有专利申请(申请公布号CN102152776A)公开了一种电动汽车电池更换站的电池更换系统及其更换方法，参见说明书的第21段以及附图1-2，该电池更换系统包括充电架、堆垛设备、暂存架、换电设备、充电机系统等，堆垛设备在充电架和暂存架之间搬运电池，换电设备在暂存架和电动汽车之间搬运电池；具体地，该方案的电动汽车电池更换流程为：电动汽车驶入电池更换站后，先对标识车辆电池信息的RFID(射频识别)进行识别，以查找充电架上相对应型号的电池。电池汽车待充电电池由换电设备从车上搬运至暂存架，并由堆垛设备从暂存架搬运至充电架进行电池充电。同时，充电架上充满电的电池由堆垛设备从充电架搬运至暂存架，并由换电设备从暂存架搬运至电动汽车上。

然而，上述的自动换电方案普遍存在换电效率不高，自动拿取电池的控制流程不够精细化和精准化，不能满足较高需求的拿取电池换电场景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中电池转运设备拿取电池的控制要么基于人工方式实现，存在换电效率较低、耗时较长、人工投入成本较高的缺陷；要么基于上述的自动换电方案实现，存在换电效率不高，自动拿取电池的控制流程不够精细化和精准化，不能满足较高需求的拿取电池换电场景的缺陷，提供一种换电站的电池仓内电池拿取控制方法及系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供一种换电站的电池仓内电池拿取控制方法，所述换电站包括用于进行电池包拆卸或安装的换电设备、具有仅沿竖直方向设置的复数个电池仓位的电池架、在所述电池仓位之间或与所述换电设备之间进行电池转运的转运设备，所述电池仓内电池拿取控制方法包括：

获取对换电车辆匹配待安装电池包的转运指令；

基于所述电池仓位的仓位信息获取目标仓位；

控制所述转运设备升降移动至所述目标仓位并拿取所述目标仓位中存放的电池包。

在换电车辆驶入换电站后，以接收的与当前换电车辆相适配的电池包的转运指令为电池拿取控制的触发条件，自动基于电池仓位的仓位信息获取目标仓位，并及时控制转运设备只需要沿竖直方向升降就可以到目标仓位拿取电池包，即能够自动且及时地锁定待拿取电池包的目标仓位，保证了电池拿取位置获取的及时性以及准确性，提高了电池拿取过程的控制效率，进而提高了换电站中电池包的管理效率。

较佳地，所述仓位信息包括以下信息中的至少一种：仓位所处电池架的位置信息、仓位的使用状态以及供存放电池包的电池类型，所述基于所述电池仓位的仓位信息获取目标仓位的步骤包括：

根据所述仓位的位置信息，选择距离所述转运设备当前位置小于第一预设距离的仓位作为目标仓位；和/或，

根据所述仓位的使用状态，选择有电池且该电池电量大于第一预设电量的仓位作为目标仓位；和/或，

根据所述仓位的电池类型，选择符合所述电池类型的仓位作为目标仓位。

将电池仓位所处电池架的位置信息、仓位的使用状态(被占用状态和未被占用状态)以及存放电池包的电池类型(不同尺寸大小的电池包)等参数信息，作为每个电池仓位的特征参数，考量每个电池仓位中存放的电池包是否被拿取、是否属于所需电池类型、拿取过程耗时(距离越远，所需时长越长)等，以便于及时且合理地选取出待拿取电池包的具体仓位，保证了电池拿取位置的及时性和准确性，进而提高了整个电池拿取过程的控制效率。

较佳地，所述基于所述电池仓位的仓位信息获取目标仓位的步骤包括：

根据所述电池仓位的仓位信息和所存放电池包的电池信息生成电池拿取策略，并根据所述电池拿取策略确定所述目标仓位。

通过不同电池包的电池信息与电池架中电池仓位的仓位信息作为每个电池仓位中电池包是否适合拿取的考量参数，并根据不同的考量参数细化生成多种拿取策略，进一步地保证了电池拿取位置获取的及时性和准确性，进而提高了整个电池拿取过程的控制效率。

较佳地，所述根据所述电池仓位的仓位信息和所存放电池包的电池信息生成电池拿取策略的步骤包括：

根据所述电池信息、仓位所处电池架的位置信息、仓位的使用状态以及供存放电池包的电池类型得到至少一个待定目标仓位，并按第一预设规则确定至少一个待定目标仓位的拿取优先级，以拿取优先级最高的待定目标仓位作为目标仓位。

综合考虑电池信息、仓位的位置信息以及使用状态、电池包的电池类型多个影响因素以自动锁定待拿取电池包的多个待定目标仓位，并根据设定规则对这些待定目标仓位进行优先级排序，以快速自动锁定最高拿取优先级的仓位中的电池包为最终待拿取电池包，保证了待拿取电池包的电池仓位获取的准确性，进而保证了电池拿取过程的控制效果。

较佳地，所述换电站由上箱体和下箱体拼接而成，所述上箱体和所述下箱体拼接后形成上下贯穿的相通空间，所述电池架设置于所述相通空间内并在所述上箱体和所述下箱体内上下贯穿，所述电池仓内电池拿取控制方法包括：

获取对换电车辆匹配待安装电池包的转运指令；

基于所述电池仓位的仓位信息获取所述上箱体或所述下箱体中的目标仓位；

控制所述转运设备升降移动至所述上箱体或所述下箱体中的所述目标仓位并拿取所述目标仓位中存放的电池包。

本方案中的换电站采用上下拼接的设计，分为上下两部分箱体且相互独立，待箱体内的部件安装完成后，分为上下两部分箱体分别运输，以满足道路运输要求，同时简化了安装和拆卸，便于运输后的现场安装和调试。下箱体与上箱体叠放设置，能够减少用地面积，提高土地使用率，使得同等土地面积下能够容纳更多的电池包。下箱体与上箱体相连通，从而内部的换电设备或电池转运设备沿高度方向无阻碍地移动，在高度方向的延伸能够使得换电站容纳更多的电池包、更多种类的电池包，进而能够提高换电站的换电效率和运营能力。

对于由上箱体和下箱体拼接构成的换电站而言，根据电池信息，并结合上箱体中电池仓位的仓位信息和/或下箱体中电池仓位的仓位信息来最终确定待拿取电池包的目标仓位，实现仅考虑选取上箱体、下箱体对应的电池仓位来确定对应位置处合适的拿取电池包的仓位，或者将同时考虑上箱体和下箱体对应的电池仓位来确定对应位置处合适的拿取电池包的仓位，以便于对电池包拿取位置的有序控制，保证了换电站中电池包的管理效率。

较佳地，所述电池架的每个仓位均设有温度采集单元，所述温度采集单元用于采集对应的仓位的温度，所述电池仓内电池拿取控制方法还包括：

控制所述转运设备基于每个仓位的温度对应的第二预设规则拿取电池包。

考虑到温度高低对电池包使用的影响，将仓位的温度纳入决定是否拿取对应电池包的考量因素中，以进一步保证了最终确定拿取的电池包的合理性，也保障了换电车辆的用电安全性。

较佳地，所述电池仓内电池拿取控制方法还包括：

控制所述转运设备拿取满足预设温度范围的仓位内的电池包。

筛选出温度满足一定温度范围的仓位，继而拿取对应仓位中存放的电池包，进一步保证了最终确定拿取的电池包的合理性，也进一步地保障了换电车辆的用电安全性。

较佳地，所述电池仓内电池拿取控制方法还包括：

在所述转运设备处于空闲状态时，控制所述转运设备将位于所述下箱体内的亏电电池包拿取出并转运至所述上箱体对应的电池仓位中。

及时地将下箱体内的亏电电池包拿取出并转运至上箱体对应的电池仓位中进行充电，使得下箱体中保留尽量多的未被占用的电池仓位来放置已经满电电池，有效地缩短了电池包拿取过程的耗时，以保证拿取电池包的便捷性和拿取效率。

较佳地，所述电池仓内电池拿取控制方法还包括：

在所述转运设备处于空闲状态时，控制所述转运设备将所述上箱体中的满电电池包拿取出并转运至所述下箱体对应的电池仓位中。

及时地将上箱体中的满电电池包拿取出转运至下箱体对应的电池仓位中，以便于拿取电池包，有效地缩短了电池包拿取过程的耗时，简化了拿取控制过程，继而提升了换电站中电池包的整体管理效率。

本发明还提供一种换电站的电池仓内电池拿取控制系统，所述换电站包括用于进行电池包拆卸或安装的换电设备、具有沿竖直方向设置的复数个电池仓位的电池架、在所述电池仓位之间或与所述换电设备之间进行电池转运的转运设备，其特征在于，所述电池仓内电池拿取控制系统包括：

转运指令获取模块，用于获取对换电车辆匹配待安装电池包的转运指令；

目标仓位获取模块，用于基于所述电池仓位的仓位信息获取目标仓位；

拿取控制模块，用于控制所述转运设备升降移动至所述目标仓位并拿取所述目标仓位中存放的电池包。

较佳地，所述仓位信息包括以下信息中的至少一种：仓位所处电池架的位置信息、仓位的使用状态以及供存放电池包的电池类型；

所述目标仓位获取模块用于根据所述仓位的位置信息，选择距离所述转运设备当前位置小于第一预设距离的仓位作为目标仓位；和/或，

所述目标仓位获取模块用于根据所述仓位的使用状态，选择有电池且该电池电量大于第一预设电量的仓位作为目标仓位；和/或，

所述目标仓位获取模块用于根据所述仓位的电池类型，选择符合所述电池类型的仓位作为目标仓位。

较佳地，所述目标仓位获取模块用于根据所述电池信息和所述电池仓位的仓位信息生成电池拿取策略，并根据所述电池拿取策略确定所述目标仓位。

较佳地，所述目标仓位获取模块用于根据所述电池信息、仓位所处电池架的位置信息、仓位的使用状态以及供存放电池包的电池类型得到至少一个待定目标仓位，并按第一预设规则确定至少一个待定目标仓位的拿取优先级，以拿取优先级最高的待定目标仓位作为目标仓位。

较佳地，所述换电站由上箱体和下箱体拼接而成，所述上箱体和所述下箱体拼接后形成上下贯穿的相通空间，所述电池架设置于所述相通空间内并在所述上箱体和所述下箱体内上下贯穿；

所述目标仓位获取模块用于基于所述电池仓位的仓位信息获取所述上箱体或所述下箱体中的目标仓位；

所述拿取控制模块用于控制所述转运设备升降移动至所述上箱体或所述下箱体中的所述目标仓位并拿取所述目标仓位中存放的电池包。

较佳地，所述电池架的每个仓位均设有温度采集单元，所述温度采集单元用于采集对应的仓位的温度，所述拿取控制模块用于控制所述转运设备基于每个仓位的温度对应的第二预设规则拿取电池包。

较佳地，所述拿取控制模块用于控制所述转运设备拿取满足预设温度范围的仓位内的电池包。

较佳地，所述拿取控制模块用于在所述转运设备处于空闲状态时，控制所述转运设备将位于所述下箱体内的亏电电池包拿取出并转运至所述上箱体对应的电池仓位中。

较佳地，所述拿取控制模块用于在所述转运设备处于空闲状态时，控制所述转运设备将所述上箱体中的满电电池包拿取出并转运至所述下箱体对应的电池仓位中。

在符合本领域常识的基础上，所述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

本发明的积极进步效果在于：在换电车辆驶入换电站后，以接收的与当前换电车辆相适配的电池包的转运指令为电池拿取控制的触发条件，自动基于电池仓位的仓位信息获取目标仓位，并及时控制转运设备只需要沿竖直方向升降就可以到目标仓位拿取电池包，即能够自动且及时地锁定待拿取电池包的目标仓位，保证了电池拿取位置获取的及时性以及准确性，提高了电池拿取过程的控制效率，进而提高了换电站中电池包的管理效率。

附图说明

图1为本发明实施例1的换电站的电池仓内电池拿取控制方法的流程图。

图2为本发明实施例2的换电站的电池仓内电池拿取控制方法的流程图。

图3为本发明实施例3的换电站的电池仓内电池拿取控制方法的流程图。

图4为本发明实施例4的换电站的电池仓内电池拿取控制系统的模块示意图。

图5为本发明实施例5的换电站的电池仓内电池拿取控制系统的模块示意图。

具体实施方式

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。

本发明的换电站包括用于进行电池包拆卸或安装的换电设备、具有仅沿竖直方向设置的复数个电池仓位的电池架、在电池仓位之间或与换电设备之间进行电池转运的转运设备。

电池架上设有过渡仓以及位于底部的电池交换区，过渡仓用于在换电过程中暂时存放从换电车辆上拆卸下来的电池包，电池交换区用于供转运设备和换电设备进行电池交换。

实施例1

如图1所示，本实施例的换电站的电池仓内电池拿取控制方法包括：

S101、获取对换电车辆匹配待安装电池包的转运指令；

其中，可以根据换电车辆上的车型信息、换电车辆的驾驶用户的用户信息等自动匹配得到与换电车辆对应的待安装电池包。

在换电车辆进入换电站后，通过换电站中设置的车辆识别装置实时获取换电车辆的图像信息，并及时分析处理以确定当前换电车辆的车型信息，以确定与之适配的电池信息(如电池型号信息等)；或通过扫描识别当前驾驶用户的面部信息、指纹信息、二维码信息、条形码信息等确定当前驾驶用户的身份，进而自动匹配得到与换电车辆对应的车型信息，进而确定与之适配的待安装电池包。

S102、基于电池仓位的仓位信息获取目标仓位；

其中，仓位信息包括但不限于：仓位所处电池架的位置信息、仓位的使用状态以及供存放电池包的电池类型。

在一可实施的方案中，步骤S102包括：

根据仓位的位置信息，选择距离转运设备当前位置小于第一预设距离的仓位作为目标仓位；

在另一可实施的方案中，根据仓位的使用状态，选择有电池且该电池电量大于第一预设电量的仓位作为目标仓位；

在另一可实施的方案中，根据仓位的电池类型，选择符合电池类型的仓位作为目标仓位。

将电池仓位所处电池架的位置信息、仓位的使用状态(被占用状态和未被占用状态)以及存放电池包的电池类型(不同尺寸大小的电池包)等参数信息，作为每个电池仓位的特征参数，考量每个电池仓位中存放的电池包是否被拿取、是否属于所需电池类型、拿取过程耗时(距离越远，所需时长越长)等，以便于及时且合理地选取出待拿取电池包的具体仓位，保证了电池拿取位置的及时性和准确性，进而提高了整个电池拿取过程的控制效率。

S103、控制转运设备升降移动至目标仓位并拿取目标仓位中存放的电池包。

其中，转运设备的移动路径始终与仅沿竖直方向设置的电池架的位置相对，即在转运设备拿取电池过程中，其只需沿着竖直方向进行对应的升降操作即可完成电池包的拿取，大大地简化了拿取电池包的移动路径，保证了电池包拿取过程的快速性和便捷性。

具体地，当目标仓位位于转运设备的上方时，则控制转运设备沿着竖直方向且上升移动直至到达对应仓位处；当目标仓位位于转运设备的下方时，则控制转运设备沿着竖直方向且下降移动直至到达对应仓位处。

另外，转运设备可以根据预设速度沿着竖直方向进行升降；也可以根据转运设备与目标仓位之间的距离大小实时生成升降调节策略，并根据升降调节策略进行适应性升降。

例如，当根据转运设备与目标仓位之间的距离大于设定值时，则表示转运设备与目标仓位两者距离较远，预估拿取过程势必会耗费较多时间，所以此时可以生成先加速、再减速、再匀速的调节策略，直至到达对应仓位处停止移动，有效地缩短转运设备在拿取电池路径中消耗的时间，以达到快速拿取电池的控制效果。

本实施例中，在换电车辆驶入换电站后，以接收的与当前换电车辆相适配的电池包的转运指令为电池拿取控制的触发条件，自动基于电池仓位的仓位信息获取目标仓位，并及时控制转运设备只需要沿竖直方向升降就可以到目标仓位拿取电池包，即能够自动且及时地锁定待拿取电池包的目标仓位，保证了电池拿取位置获取的及时性以及准确性，提高了电池拿取过程的控制效率，进而提高了换电站中电池包的管理效率。

实施例2

如图2所示，本实施例的换电站的电池仓内电池拿取控制方法是对实施例1的进一步改进，具体地：

步骤S102包括：

S1021、根据电池仓位的仓位信息和所存放电池包的电池信息生成电池拿取策略；

S1022、根据电池拿取策略确定目标仓位。

具体地，根据电池信息、仓位所处电池架的位置信息、仓位的使用状态以及供存放电池包的电池类型得到至少一个待定目标仓位，并按第一预设规则确定至少一个待定目标仓位的拿取优先级，以拿取优先级最高的作为目标仓位。

综合考虑电池信息、仓位的位置信息以及使用状态、电池包的电池类型多个影响因素以自动锁定待拿取电池包的多个待定目标仓位，并根据设定规则对这些待定目标仓位进行优先级排序，以快速自动锁定最高拿取优先级的仓位中的电池包为最终待拿取电池包，保证了待拿取电池包的电池仓位获取的准确性，进而保证了电池拿取过程的控制效果。

具体地，在一可实施的方案中，步骤S1021具体包括：

对于存放有与电池信息对应的电池包的电池仓位，获取每个电池仓位中的电池包的电池荷电状态；

根据电池荷电状态确定不同的电池仓位对应的电池包的拿取优先级；其中，电池荷电状态与拿取优先级呈正相关。

根据电池信息确定放置与其匹配的电池包的电池仓位，然后获取这些电池仓位中存放的电池包的电池荷电状态，电池荷电状态越大表示电池包的电量越满，即电池荷电状态越大的电池包被优先拿取的可能性越高，以使得拿取后的电池包具有足够的电量以满足换电车辆的换电需求，保证了待拿取电池包的电池仓位确定的准确性，进而保证了电池拿取过程的控制效果。

在另一可实施的方案中，步骤S1021具体包括：

对于存放有与电池信息对应的电池包的电池仓位，获取每个电池仓位与转运设备的距离信息；

根据距离信息确定不同的电池仓位对应的电池包的拿取优先级；其中，距离信息与拿取优先级呈负相关。

根据电池仓位与转运设备的距离信息确定放置与其匹配的电池包的电池仓位，距离越短表示转运设备拿取该电池包时的耗时就越小，被优先拿取的可能性就越高，以使得待拿取的电池包与转运设备较近，以满足换电车辆的及时换电的换电需求，保证了待拿取电池包的电池仓位确定的准确性，进而保证了电池拿取过程的控制效果。

在另一可实施的方案中，步骤S1021具体包括：

对于存放有与电池信息对应的电池包的电池仓位，获取电池仓位中的电池包的电池荷电状态；

获取存放有与电池信息对应的电池包的每个电池仓位与转运设备的距离信息；

根据电池荷电状态和距离信息确定不同的电池仓位对应的电池包的拿取优先级。

将电池仓位与转运设备的距离信息，和电池仓位中存放的电池包的电池荷电状态作为电池包中电池包是否合适拿取的共同考量参数，进一步地保证了待拿取电池包的电池仓位确定的准确性，进而保证了电池拿取过程的控制效果。

另外，在另一可实施的方案中，步骤S1022具体包括：

根据拿取优先级，从排序最靠前的设定数量的电池包中选取一个电池包所在电池仓位作为目标仓位。

根据拿取优先级对不同的电池仓位进行排序，从排序靠前的N(例如N取3)个电池仓位中任意选取一个，或者直接选取排序最靠前的电池仓位作为目标仓位，实现自动且快速地确定待拿取电池包的电池仓位的位置，进而保证了电池包拿取过程的控制效率。

本实施例中，在换电车辆驶入换电站后，以接收的与当前换电车辆相适配的电池包的转运指令为电池拿取控制的触发条件，自动基于电池仓位的仓位信息获取目标仓位，并及时控制转运设备只需要沿竖直方向升降就可以到目标仓位拿取电池包，即能够自动且及时地锁定待拿取电池包的目标仓位，保证了电池拿取位置获取的及时性以及准确性，提高了电池拿取过程的控制效率，进而提高了换电站中电池包的管理效率。

实施例3

本实施例的换电站的电池仓内电池拿取控制方法是对实施例2的进一步改进，具体地：

本实施例中的换电站由上箱体和下箱体拼接而成，上箱体和下箱体拼接后形成上下贯穿的相通空间，电池架设置于相通空间内并在上箱体和下箱体内上下贯穿。

如图3所示，本实施例的电池仓内电池拿取控制方法包括：

S201、获取对换电车辆匹配的待安装电池包的转运指令；

S202、基于电池仓位的仓位信息获取上箱体或下箱体中的目标仓位；

S203、控制转运设备升降移动至上箱体或下箱体中的目标仓位并拿取目标仓位中存放的电池包。

本实施例中的换电站采用上下拼接的设计，分为上下两部分箱体且相互独立，待箱体内的部件安装完成后，分为上下两部分箱体分别运输，以满足道路运输要求，同时简化了安装和拆卸，便于运输后的现场安装和调试。下箱体与上箱体叠放设置，能够减少用地面积，提高土地使用率，使得同等土地面积下能够容纳更多的电池包。下箱体与上箱体相连通，从而内部的换电设备或电池转运设备沿高度方向无阻碍地移动，在高度方向的延伸能够使得换电站容纳更多的电池包、更多种类的电池包，进而能够提高换电站的换电效率和运营能力。

对于由上箱体和下箱体拼接构成的换电站而言，根据电池信息，并结合上箱体中电池仓位的仓位信息和/或下箱体中电池仓位的仓位信息来最终确定待拿取电池包的目标仓位，实现仅考虑选取上箱体、下箱体对应的电池仓位来确定对应位置处合适的拿取电池包的仓位，或者将同时考虑上箱体和下箱体对应的电池仓位来确定对应位置处合适的拿取电池包的仓位，以便于对电池包拿取位置的有序控制，保证了换电站中电池包的管理效率。

步骤S202还包括：

根据电池信息、以及上箱体中电池仓位的仓位信息和/或下箱体中电池仓位的仓位信息获取待拿取的电池包的目标仓位。

可以根据电池信息、上下箱体中电池仓位的仓位信息生成电池拿取策略，并根据电池拿取策略确定目标仓位，其中生成电池拿取策略以及基于拿取策略确定仓位的具体实现过程与实施例2类似，因此此处就不再赘述。

对于换电站上箱体和下箱体拼接构成的换电站而言，根据电池信息，并结合上箱体中电池仓位的仓位信息和/或下箱体中电池仓位的仓位信息来最终确定待拿取电池包的目标仓位，实现仅考虑选取上箱体、下箱体对应的电池仓位来确定对应位置处合适的拿取电池包的仓位，或者将同时考虑上箱体和下箱体对应的电池仓位来确定对应位置处合适的拿取电池包的仓位，以便于对电池包拿取位置的有序控制，保证了换电站中电池包的管理效率。

另外，在一可实施例的方案中，电池架的每个仓位均设有温度采集单元，温度采集单元用于采集对应的仓位的温度，本实施例中电池仓内电池拿取控制方法还包括：

控制转运设备基于每个仓位的温度的第二预设规则拿取电池包。

考虑到温度高低对电池包使用的影响，将仓位的温度纳入决定是否拿取对应电池包的考量因素中，以进一步保证了最终确定拿取的电池包的合理性，也保障了换电车辆的用电安全性。

在另外一可实施例的方案中，电池仓内电池拿取控制方法还包括：控制转运设备拿取满足预设温度范围的仓位内的电池包。

筛选出温度满足一定温度范围的仓位，继而拿取对应仓位中存放的电池包，进一步保证了最终确定拿取的电池包的合理性，也进一步地保障了换电车辆的用电安全性。

在一可实施例的方案中，本实施例的电池仓内电池拿取控制方法还包括：

在转运设备处于空闲状态时，控制转运设备将位于下箱体内的亏电电池包拿取出并转运至上箱体对应的电池仓位中。

及时地将下箱体内的亏电电池包拿取出并转运至上箱体对应的电池仓位中进行充电，使得下箱体中保留尽量多的未被占用的电池仓位来放置已经满电电池，有效地缩短了电池包拿取过程的耗时，以保证拿取电池包的便捷性和拿取效率。

在一可实施例的方案中，本实施例的电池仓内电池拿取控制方法还包括：

在转运设备处于空闲状态时，控制转运设备将上箱体中的满电电池包拿取出并转运至下箱体对应的电池仓位中。

及时地将上箱体中的满电电池包拿取出转运至下箱体对应的电池仓位中，以便于拿取电池包，有效地缩短了电池包拿取过程的耗时，简化了拿取控制过程，继而提升了换电站中电池包的整体管理效率。

本实施例中，在换电车辆驶入换电站后，以接收的与当前换电车辆相适配的电池包的转运指令为电池拿取控制的触发条件，自动基于电池仓位的仓位信息获取目标仓位，并及时控制转运设备只需要沿竖直方向升降就可以到目标仓位拿取电池包，即能够自动且及时地锁定待拿取电池包的目标仓位，保证了电池拿取位置获取的及时性以及准确性，提高了电池拿取过程的控制效率，进而提高了换电站中电池包的管理效率。

实施例4

如图4所示，本实施例的换电站的电池仓内电池拿取控制系统包括转运指令获取模块1、目标仓位获取模块2和拿取控制模块3。

转运指令获取模块1用于获取对换电车辆匹配的待安装电池包的转运指令；

其中，可以根据换电车辆上的车型信息、换电车辆的驾驶用户的用户信息等自动匹配得到与换电车辆对应的待安装电池包。

在换电车辆进入换电站后，通过换电站中设置的车辆识别装置实时获取换电车辆的图像信息，并及时分析处理以确定当前换电车辆的车型信息，以确定与之适配的电池信息(如电池型号信息等)；或通过扫描识别当前驾驶用户的面部信息、指纹信息、二维码信息、条形码信息等确定当前驾驶用户的身份，进而自动匹配得到与换电车辆对应的车型信息，进而确定与之适配的待安装电池包。

目标仓位获取模块2用于基于所述电池仓位的仓位信息获取目标仓位；

其中，仓位信息包括但不限于：仓位所处电池架的位置信息、仓位的使用状态以及供存放电池包的电池类型。

具体地，在一可实施的方案中，目标仓位获取模块2用于根据所述仓位的位置信息，选择距离所述转运设备当前位置小于第一预设距离的仓位作为目标仓位；

在另一可实施的方案中，所述目标仓位获取模块用于根据所述仓位的使用状态，选择有电池且该电池电量大于第一预设电量的仓位作为目标仓位；

在另一可实施的方案中，所述目标仓位获取模块用于根据所述仓位的电池类型，选择符合所述电池类型的仓位作为目标仓位。

将电池仓位所处电池架的位置信息、仓位的使用状态(被占用状态和未被占用状态)以及存放电池包的电池类型(不同尺寸大小的电池包)等参数信息，作为每个电池仓位的特征参数，考量每个电池仓位中存放的电池包是否被拿取、是否属于所需电池类型、拿取过程耗时(距离越远，所需时长越长)等，以便于及时且合理地选取出待拿取电池包的具体仓位，保证了电池拿取位置的及时性和准确性，进而提高了整个电池拿取过程的控制效率。

拿取控制模块3用于控制所述转运设备升降移动至所述目标仓位并拿取所述目标仓位中存放的电池包。

其中，转运设备的移动路径始终与仅沿竖直方向设置的电池架的位置相对，即在转运设备拿取电池过程中，其只需沿着竖直方向进行对应的升降操作即可完成电池包的拿取，大大地简化了拿取电池包的移动路径，保证了电池包拿取过程的快速性和便捷性。

具体地，当目标仓位位于转运设备的上方时，则控制转运设备沿着竖直方向且上升移动直至到达对应仓位处；当目标仓位位于转运设备的下方时，则控制转运设备沿着竖直方向且下降移动直至到达对应仓位处。

另外，转运设备可以根据预设速度沿着竖直方向进行升降；也可以根据转运设备与目标仓位之间的距离大小实时生成升降调节策略，并根据升降调节策略进行适应性升降。

例如，当根据转运设备与目标仓位之间的距离大于设定值时，则表示转运设备与目标仓位两者距离较远，预估拿取过程势必会耗费较多时间，所以此时可以生成先加速、再减速、再匀速的调节策略，直至到达对应仓位处停止移动，有效地缩短转运设备在拿取电池路径中消耗的时间，以达到快速拿取电池的控制效果。

本实施例中，在换电车辆驶入换电站后，以接收的与当前换电车辆相适配的电池包的转运指令为电池拿取控制的触发条件，自动基于电池仓位的仓位信息获取目标仓位，并及时控制转运设备只需要沿竖直方向升降就可以到目标仓位拿取电池包，即能够自动且及时地锁定待拿取电池包的目标仓位，保证了电池拿取位置获取的及时性以及准确性，提高了电池拿取过程的控制效率，进而提高了换电站中电池包的管理效率。

实施例5

如图5所示，本实施例的换电站的电池仓内电池拿取控制系统是对实施例4的进一步改进，具体地：

本实施例的目标仓位获取模块2包括拿取策略生成单元4和目标仓位确定单元5。

拿取策略生成单元4用于根据电池仓位的仓位信息和所存放电池包的电池信息生成电池拿取策略。

目标仓位确定单元5用于根据电池拿取策略确定目标仓位。

具体地，根据电池信息、仓位所处电池架的位置信息、仓位的使用状态以及供存放电池包的电池类型得到至少一个待定目标仓位，并按第一预设规则确定至少一个待定目标仓位的拿取优先级，以拿取优先级最高的作为目标仓位。

综合考虑电池信息、仓位的位置信息以及使用状态、电池包的电池类型多个影响因素以自动锁定待拿取电池包的多个待定目标仓位，并根据设定规则对这些待定目标仓位进行优先级排序，以快速自动锁定最高拿取优先级的仓位中的电池包为最终待拿取电池包，保证了待拿取电池包的电池仓位获取的准确性，进而保证了电池拿取过程的控制效果。

在一可实施的方案中，拿取策略生成单元4用于对于存放有与电池信息对应的电池包的电池仓位，获取每个电池仓位中的电池包的电池荷电状态，并根据电池荷电状态确定不同的电池仓位对应的电池包的拿取优先级；其中，电池荷电状态与拿取优先级呈正相关。

根据电池信息确定放置与其匹配的电池包的电池仓位，然后获取这些电池仓位中存放的电池包的电池荷电状态，电池荷电状态越大表示电池包的电量越满，即电池荷电状态越大的电池包被优先拿取的可能性越高，以使得拿取后的电池包具有足够的电量以满足换电车辆的换电需求，保证了待拿取电池包的电池仓位确定的准确性，进而保证了电池拿取过程的控制效果。

在另一可实施的方案中，拿取策略生成单元4用于对于存放有与电池信息对应的电池包的电池仓位，获取每个电池仓位与转运设备的距离信息，并根据距离信息确定不同的电池仓位对应的电池包的拿取优先级；其中，距离信息与拿取优先级呈负相关。

根据电池仓位与转运设备的距离信息确定放置与其匹配的电池包的电池仓位，距离越短表示转运设备拿取该电池包时的耗时就越小，被优先拿取的可能性就越高，以使得待拿取的电池包与转运设备较近，以满足换电车辆的及时换电的换电需求，保证了待拿取电池包的电池仓位确定的准确性，进而保证了电池拿取过程的控制效果。

在另一可实施的方案中，拿取策略生成单元4用于对于存放有与电池信息对应的电池包的电池仓位，获取电池仓位中的电池包的电池荷电状态，获取存放有与电池信息对应的电池包的每个电池仓位与转运设备的距离信息，并根据电池荷电状态和距离信息确定不同的电池仓位对应的电池包的拿取优先级。

将电池仓位与转运设备的距离信息，和电池仓位中存放的电池包的电池荷电状态作为电池包中电池包是否合适拿取的共同考量参数，进一步地保证了待拿取电池包的电池仓位确定的准确性，进而保证了电池拿取过程的控制效果。

另外，在另一可实施的方案中，所述目标仓位确定单元5还用于根据拿取优先级，从排序最靠前的设定数量的电池包中选取一个电池包所在电池仓位作为目标仓位。

根据拿取优先级对不同的电池仓位进行排序，从排序靠前的N(例如N取3)个电池仓位中任意选取一个，或者直接选取排序最靠前的电池仓位作为目标仓位，实现自动且快速地确定待拿取电池包的电池仓位的位置，进而保证了电池包拿取过程的控制效率。

本实施例中，在换电车辆驶入换电站后，以接收的与当前换电车辆相适配的电池包的转运指令为电池拿取控制的触发条件，自动基于电池仓位的仓位信息获取目标仓位，并及时控制转运设备只需要沿竖直方向升降就可以到目标仓位拿取电池包，即能够自动且及时地锁定待拿取电池包的目标仓位，保证了电池拿取位置获取的及时性以及准确性，提高了电池拿取过程的控制效率，进而提高了换电站中电池包的管理效率。

实施例6

本实施例的换电站的电池仓内电池拿取控制系统是对实施例5的进一步改进，具体地：

本实施例中的换电站由上箱体和下箱体拼接而成，上箱体和下箱体拼接后形成上下贯穿的相通空间，电池架设置于相通空间内并在上箱体和下箱体内上下贯穿。

本实施例的目标仓位获取模块2用于基于电池仓位的仓位信息获取上箱体或下箱体中的目标仓位；

拿取控制模块3用于控制转运设备升降移动至上箱体或下箱体中的目标仓位并拿取目标仓位中存放的电池包。

本实施例中的换电站采用上下拼接的设计，分为上下两部分箱体且相互独立，待箱体内的部件安装完成后，分为上下两部分箱体分别运输，以满足道路运输要求，同时简化了安装和拆卸，便于运输后的现场安装和调试。下箱体与上箱体叠放设置，能够减少用地面积，提高土地使用率，使得同等土地面积下能够容纳更多的电池包。下箱体与上箱体相连通，从而内部的换电设备或电池转运设备沿高度方向无阻碍地移动，在高度方向的延伸能够使得换电站容纳更多的电池包、更多种类的电池包，进而能够提高换电站的换电效率和运营能力。

对于由上箱体和下箱体拼接构成的换电站而言，根据电池信息，并结合上箱体中电池仓位的仓位信息和/或下箱体中电池仓位的仓位信息来最终确定待拿取电池包的目标仓位，实现仅考虑选取上箱体、下箱体对应的电池仓位来确定对应位置处合适的拿取电池包的仓位，或者将同时考虑上箱体和下箱体对应的电池仓位来确定对应位置处合适的拿取电池包的仓位，以便于对电池包拿取位置的有序控制，保证了换电站中电池包的管理效率。

具体地，本实施例的目标仓位获取模块2用于根据电池信息、以及上箱体中电池仓位的仓位信息和/或下箱体中电池仓位的仓位信息获取待拿取的电池包的目标仓位。

可以根据电池信息、上下箱体中电池仓位的仓位信息生成电池拿取策略，并根据电池拿取策略确定目标仓位，其中生成电池拿取策略以及基于拿取策略确定仓位的具体实现过程与实施例5类似，因此此处就不再赘述。

对于换电站上箱体和下箱体拼接构成的换电站而言，根据电池信息，并结合上箱体中电池仓位的仓位信息和/或下箱体中电池仓位的仓位信息来最终确定待拿取电池包的目标仓位，实现仅考虑选取上箱体、下箱体对应的电池仓位来确定对应位置处合适的拿取电池包的仓位，或者将同时考虑上箱体和下箱体对应的电池仓位来确定对应位置处合适的拿取电池包的仓位，以便于对电池包拿取位置的有序控制，保证了换电站中电池包的管理效率。

另外，在一可实施例的方案中，电池架的每个仓位均设有温度采集单元，温度采集单元用于采集对应的仓位的温度，拿取控制模块3还用于控制转运设备基于每个仓位的温度的第二预设规则拿取电池包。

考虑到温度高低对电池包使用的影响，将仓位的温度纳入决定是否拿取对应电池包的考量因素中，以进一步保证了最终确定拿取的电池包的合理性，也保障了换电车辆的用电安全性。

在另外一可实施例的方案中，拿取控制模块3还用于控制转运设备拿取满足预设温度范围的仓位内的电池包。

筛选出温度满足一定温度范围的仓位，继而拿取对应仓位中存放的电池包，进一步保证了最终确定拿取的电池包的合理性，也进一步地保障了换电车辆的用电安全性。

在一可实施例的方案中，拿取控制模块3用于在转运设备处于空闲状态时，控制转运设备将位于下箱体内的亏电电池包拿取出并转运至上箱体对应的电池仓位中。

及时地将下箱体内的亏电电池包拿取出并转运至上箱体对应的电池仓位中进行充电，使得下箱体中保留尽量多的未被占用的电池仓位来放置已经满电电池，有效地缩短了电池包拿取过程的耗时，以保证拿取电池包的便捷性和拿取效率。

在一可实施例的方案中，拿取控制模块3用于在转运设备处于空闲状态时，控制转运设备将上箱体中的满电电池包拿取出并转运至下箱体对应的电池仓位中。

及时地将上箱体中的满电电池包拿取出转运至下箱体对应的电池仓位中，以便于拿取电池包，有效地缩短了电池包拿取过程的耗时，简化了拿取控制过程，继而提升了换电站中电池包的整体管理效率。

本实施例中，在换电车辆驶入换电站后，以接收的与当前换电车辆相适配的电池包的转运指令为电池拿取控制的触发条件，自动基于电池仓位的仓位信息获取目标仓位，并及时控制转运设备只需要沿竖直方向升降就可以到目标仓位拿取电池包，即能够自动且及时地锁定待拿取电池包的目标仓位，保证了电池拿取位置获取的及时性以及准确性，提高了电池拿取过程的控制效率，进而提高了换电站中电池包的管理效率。

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。

Claims (10)

1.一种换电站的电池仓内电池拿取控制方法，所述换电站包括用于进行电池包拆卸或安装的换电设备、具有仅沿竖直方向设置的复数个电池仓位的电池架、在所述电池仓位之间或与所述换电设备之间进行电池转运的转运设备，其特征在于，所述电池仓内电池拿取控制方法包括：

获取对换电车辆匹配待安装电池包的转运指令；

基于所述电池仓位的仓位信息获取目标仓位；

控制所述转运设备升降移动至所述目标仓位并拿取所述目标仓位中存放的电池包。

2.如权利要求1所述的换电站的电池仓内电池拿取控制方法，其特征在于，所述仓位信息包括以下信息中的至少一种：仓位所处电池架的位置信息、仓位的使用状态以及供存放电池包的电池类型，所述基于所述电池仓位的仓位信息获取目标仓位的步骤包括：

根据所述仓位的位置信息，选择距离所述转运设备当前位置小于第一预设距离的仓位作为目标仓位；和/或，

根据所述仓位的使用状态，选择有电池且该电池电量大于第一预设电量的仓位作为目标仓位；和/或，

根据所述仓位的电池类型，选择符合所述电池类型的仓位作为目标仓位。

3.如权利要求2所述的换电站的电池仓内电池拿取控制方法，其特征在于，所述基于所述电池仓位的仓位信息获取目标仓位的步骤包括：

根据所述电池仓位的仓位信息和所存放电池包的电池信息生成电池拿取策略，并根据所述电池拿取策略确定所述目标仓位。

4.如权利要求3所述的换电站的电池仓内电池拿取控制方法，其特征在于，所述根据所述电池仓位的仓位信息和所存放电池包的电池信息生成电池拿取策略的步骤包括：

根据所述电池信息、仓位所处电池架的位置信息、仓位的使用状态以及供存放电池包的电池类型得到至少一个待定目标仓位，并按第一预设规则确定至少一个待定目标仓位的拿取优先级，以拿取优先级最高的待定目标仓位作为目标仓位。

5.如权利要求1所述的换电站的电池仓内电池拿取控制方法，其特征在于，所述换电站由上箱体和下箱体拼接而成，所述上箱体和所述下箱体拼接后形成上下贯穿的相通空间，所述电池架设置于所述相通空间内并在所述上箱体和所述下箱体内上下贯穿，所述电池仓内电池拿取控制方法包括：

获取对换电车辆匹配待安装电池包的转运指令；

基于所述电池仓位的仓位信息获取所述上箱体或所述下箱体中的目标仓位；

控制所述转运设备升降移动至所述上箱体或所述下箱体中的所述目标仓位并拿取所述目标仓位中存放的电池包。

6.如权利要求1所述的换电站的电池仓内电池拿取控制方法，其特征在于，所述电池架的每个仓位均设有温度采集单元，所述温度采集单元用于采集对应的仓位的温度，所述电池仓内电池拿取控制方法还包括：

控制所述转运设备基于每个仓位的温度对应的第二预设规则拿取电池包。

7.如权利要求6所述的换电站的电池仓内电池拿取控制方法，其特征在于，所述电池仓内电池拿取控制方法还包括：

控制所述转运设备拿取满足预设温度范围的仓位内的电池包。

8.如权利要求5所述的换电站的电池仓内电池拿取控制方法，其特征在于，所述电池仓内电池拿取控制方法还包括：

在所述转运设备处于空闲状态时，控制所述转运设备将位于所述下箱体内的亏电电池包拿取出并转运至所述上箱体对应的电池仓位中。

9.如权利要求5所述的换电站的电池仓内电池拿取控制方法，其特征在于，所述电池仓内电池拿取控制方法还包括：

在所述转运设备处于空闲状态时，控制所述转运设备将所述上箱体中的满电电池包拿取出并转运至所述下箱体对应的电池仓位中。

10.一种换电站的电池仓内电池拿取控制系统，所述换电站包括用于进行电池包拆卸或安装的换电设备、具有沿竖直方向设置的复数个电池仓位的电池架、在所述电池仓位之间或与所述换电设备之间进行电池转运的转运设备，其特征在于，所述电池仓内电池拿取控制系统包括：

转运指令获取模块，用于获取对换电车辆匹配待安装电池包的转运指令；

目标仓位获取模块，用于基于所述电池仓位的仓位信息获取目标仓位；

拿取控制模块，用于控制所述转运设备升降移动至所述目标仓位并拿取所述目标仓位中存放的电池包。

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