CN115352401A - 一种换电方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents

一种换电方法、系统、设备及存储介质 Download PDF

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CN115352401A CN202210920636.2A CN202210920636A CN115352401A CN 115352401 A CN115352401 A CN 115352401A CN 202210920636 A CN202210920636 A CN 202210920636A CN 115352401 A CN115352401 A CN 115352401A
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蔡宁
郭鹏
刘须宝
王若蒙
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Abstract

本发明公开了一种换电方法、系统、设备及存储介质，涉及换电技术领域，其方法包括：换电站获取到换电车辆的换电请求后，确定目标满电电池包充电座和目标电池包暂存座；所述换电站利用所述目标满电电池包充电座和所述目标电池包暂存座生成换电指令，并将所述换电指令发送给设有双向伸缩机构的换电机器人；所述换电机器人根据所述换电指令驱动所述双向伸缩机构完成换电操作。本发明通过在换电仓的设定轨迹上设置电池包暂存座，可以暂存换电车辆上拆卸的亏电电池包，不需要在换电站的充电仓内预留空位，使得充电仓能够保持满载电池包，提升了充电仓的电池包装载量。

Description

一种换电方法、系统、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及车辆换电技术领域，特别涉及一种换电方法、系统、设备及存储介质。
背景技术
为了提高电动作业机械的续航能力能，通常使用换电机器人携带成百上千公斤重量的电池在汽车和充电机之间来回多次行走，浪费大量时间，导致换电时间长，电动作业机械等待时间长，，换电设备利用率低等，。当作业机械换电时间相对集中时，等待时间更长，换电效率低。为提高换电效率，减少等待时间，有些场地还需要单独建多个换电站，大大增加了投入成本。
发明内容
根据本发明实施例提供的方案解决的技术问题是换电设备充电仓内的电池包固定座不能被全部有效的使用。
根据本发明实施例提供的一种换电方法，包括：
换电站获取到换电车辆的换电请求后，确定目标满电电池包充电座和目标电池包暂存座；
所述换电站利用所述目标满电电池包充电座和所述目标电池包暂存座生成换电指令，并将所述换电指令发送给设有双向伸缩机构的换电机器人；
所述换电机器人根据所述换电指令驱动所述双向伸缩机构完成换电操作。
根据本发明实施例提供的一种换电系统，包括：
换电站，用于获取到换电车辆的换电请求后，确定目标满电电池包充电座和目标电池包暂存座；利用所述目标满电电池包充电座和所述目标电池包暂存座生成换电指令，并将所述换电指令发送给设有双向伸缩机构的换电机器人；
换电机器人，用于根据所述换电指令驱动所述双向伸缩机构完成换电操作。
根据本发明实施例提供的方案，通过在换电仓的设定轨道上设置电池包暂存座，可以暂存换电车辆上拆卸的亏电电池包，不需要在换电站的充电仓内预留空位，使得充电仓能够保持满载电池包，提升了充电仓的电池包装载量。
利用本发明方法有效提高了电动作业机械的换电效率，减少车辆等待时间，提高换电站的利用率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于理解本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种换电方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种换电系统的示意图；
图3是本发明实施例提供的充电座位置和电池暂存位的示意图；
图4是本发明实施例提供的换电站的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的换电站的立体结构示意图；
图6是本发明实施例提供的图5中A部放大图；
图7是本申请实施例提供的换电仓俯视视角图；
图8为图7中B部发大图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明实施例提供的一种换电方法的流程图，如图1所示，包括：
步骤S101：换电站获取到换电车辆的换电请求后，确定目标满电电池包充电座和目标电池包暂存座；
步骤S102：所述换电站利用所述目标满电电池包充电座和所述目标电池包暂存座生成换电指令，并将所述换电指令发送给设有双向伸缩机构的换电机器人；
步骤S103：所述换电机器人根据所述换电指令驱动所述双向伸缩机构完成换电操作。
需要指出的是，设置在换电仓的换电机器人沿设定轨道往复移动，所述换电机器人上具有抓取和存放电池包的双向伸缩机构。电池包暂存座位于所述设定轨道上，且用于暂存换电机器人从换电车辆上抓取的亏电电池包。通过在设定轨道上设置电池包暂存座，可以暂存由待换电车辆上拆卸的亏电电池包，不需要在换电设备的充电仓内预留空位，使得充电仓能够保持满载电池包，提升了充电仓的电池包装载量。
具体地说，所述换电站确定目标满电电池包充电座和电池包暂存座包括：所述换电站读取当前每个充电座上电池包的电量信息和充电时长；所述换电站根据所述每个充电座上电池包的电量信息和充电时长，确定目标满电电池包，并根据所述目标满电电池包，获取目标满电电池包充电座和充电座位置编号；所述换电站根据所述充电座位置编号，确定目标电池包暂存座；其中，所述目标电池包暂存座位于换电仓。
其中，所述换电站根据所述充电座位置编号，确定目标电池包暂存座包括：所述换电站根据所述充电座位置编号，确定所述目标满电电池包充电座位于第一充电区域还是第二充电区域；当确定所述目标满电电池包充电座位于第一充电区域时，所述换电站将位于第二电池包暂存位作为目标电池包暂存座；当确定所述目标满电电池包充电座位于第二充电区域时，所述换电站将位于第一电池包暂存位作为目标电池包暂存座；其中，所述第一充电区域与所述第一电池包暂存位为同侧，与第二电池包暂存位为异侧；所述第二充电区域与所述第二电池包暂存位为同侧，与第一电池包暂存位为异侧。
具体地说，在换电仓的设定轨道上依次设置第一电池包暂存座和第二电池包暂存座，且两个所述电池暂存座之间具有供换电机器人执行换电动作的换电工位。也就是说，通过在换电工位两侧分别设置电池包暂存座，换电机器人可根据目标满电电池包的充电座位置编号，确定所属的充电区域，根据所述的充电区域将抓取的换电车辆上的亏电电池包放置于相应的电池包暂存位上。例如，如图3所示，充电仓内设有8个用于电池包充电的充电座位置，当换电机器人需要抓取位于充电座位置编号2的满电电池包时，先确定其所属的充电区域为第一充电区域，进而确定第一充电区域对应于第二电池包暂存位，并将第二电池包暂存位作为目标电池包暂存座，以便换电机器人将换电车辆上的亏电电池包存放到所述第二电池包暂存位上，从而不阻挡换电机器人后续向左侧移动抓取位于充电座位置编号2的满电电池包。
其中，所述换电站利用所述目标满电电池包充电座和所述目标电池包暂存座生成换电指令包括：所述换电站根据换电车辆所停放的目标换电位置和所述目标电池包暂存座，生成第一换电指令；所述换电站根据所述目标满电电池包充电座和换电车辆所停放的目标换电位置，生成第二换电指令；所述换电站根据所述目标电池包暂存座和所述目标满电电池包充电座，生成第三换电指令。
具体地说，所述换电机器人根据所述换电指令驱动所述双向伸缩机构完成换电操作包括：所述换电机器人根据所述第一换电指令驱动所述双向伸缩机构从所述换电车辆上抓取亏电电池包，并将所抓取的亏电电池包存放到所述目标电池包暂存座上；所述换电机器人根据所述第二换电指令驱动所述双向伸缩机构从所述目标满电电池包充电座上抓取目标满电电池包，并将所抓取的目标满电电池包存放到所述换电车辆上。
本发明实施例还包括：所述换电机器人根据所述第三换电指令驱动所述双向伸缩机构从所述目标电池包暂存座上抓取亏电电池包，并将所抓取的亏电电池包存放到所述目标满电电池包充电座上，以便对所述亏电电池包进行充电。
所述换电机器人根据所述第一换电指令驱动所述双向伸缩机构从所述换电车辆上抓取亏电电池包之前，还包括：设置在换电机器人上的三个激光测距传感器分别检测其与换电车辆上亏电电池包的间距，并将每个激光测距传感器检测的间距信息发送给换电站；所述换电站根据所述每个激光测距传感器的间距信息，判断所述换电机器人是否与所述亏电电池包完全对齐；当判断所述换电机器人未与所述亏电电池包完全对齐时，所述换电站调整所述换电机器人的位置，使所述换电机器人与所述亏电电池包完全对齐，以便所述换电机器人完成所述换电车辆的换电操作。
其中，所述三个激光测距传感器包括左侧激光测距传感器、中间激光测距传感器以及右侧激光测距传感器；其中，所述间距信息包括左侧激光测距传感器检测的左侧间距信息、中间激光测距传感器检测的中间间距信息以及右侧激光测距传感器检测的右侧间距信息。
其中，所述换电站根据所述每个激光测距传感器的检测间距信息，判断所述换电机器人是否与所述亏电电池包完全对齐包括：当所述左侧间距信息、中间间距信息以及右侧间距信息均在预置的间距范围内时，所述换电站判断所述换电机器人与所述亏电电池包完全对齐；当所述左侧间距信息或所述右侧间距信息不在预置的间距范围内时，所述换电站判断所述换电机器人未与所述亏电电池包完全对齐。
具体地说，当判断所述换电机器人未与所述亏电电池包完全对齐时，所述换电站调整所述换电机器人的位置，使所述换电机器人与所述亏电电池包完全对齐包括：当所述左侧间距信息不在预置的间距范围内时，所述换电站向所述换电机器人发送向右移动指令，使所述换电机器人根据所述向右移动指令沿轨道向右调整位置，使所述换电机器人与所述亏电电池包完全对齐；当所述右侧间距信息不在预置的间距范围内时，所述换电站向所述换电机器人发送向左移动指令，使所述换电机器人根据所述向左移动指令沿轨道向左调整位置，使所述换电机器人与所述亏电电池包完全对齐。
具体地说，所述换电站根据所述每个激光测距传感器的检测间距信息，判断所述换电机器人是否与所述亏电电池包完全对齐包括：当所述左侧间距信息和所述右侧间距信息均大于预置的间距范围，且所述中间间距信息在预置的间距范围内时，所述换电站判断所述换电机器人与所述亏电电池包完全对齐；当所述左侧间距信息或所述右侧间距信息在预置的间距范围内时，所述换电站判断所述换电机器人未与所述亏电电池包完全对齐。
具体地说，当判断所述换电机器人未与所述亏电电池包完全对齐时，所述换电站调整所述换电机器人的位置，使所述换电机器人与所述亏电电池包完全对齐包括：当所述左侧间距信息在预置的间距范围内时，所述换电站向所述换电机器人发送向左移动指令，使所述换电机器人根据所述向左移动指令沿轨道向左调整位置使所述换电机器人与所述亏电电池包完全对齐；当所述右侧间距信息在预置的间距范围内时，所述换电站向所述换电机器人发送向右移动指令，使所述换电机器人根据所述向右移动指令沿轨道向右调整位置，使所述换电机器人与所述亏电电池包完全对齐。
图2是本发明实施例提供的一种换电系统的示意图，如图2所示，包括：换电站201，用于获取到换电车辆的换电请求后，确定目标满电电池包充电座和目标电池包暂存座；利用所述目标满电电池包充电座和所述目标电池包暂存座生成换电指令，并将所述换电指令发送给设有双向伸缩机构的换电机器人；换电机器人202，用于根据所述换电指令驱动所述双向伸缩机构完成换电操作。
具体地说，所述换电机器人202具体用于根据所述换电指令驱动所述双向伸缩机构将所述换电车辆上抓取亏电电池包存放到所述目标电池包暂存座上；再将所述目标满电电池包充电座上抓取目标满电电池包存放到所述换电车辆上。
本申请实施例提供的一种电子设备，包括：存储器；处理器；以及计算机程序；其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现一种换电方法。
本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现一种换电方法。
图4是本发明实施例提供换电站的结构示意图，如图4所示，所述换电站包括位于充电仓和换电仓，其中，充电仓内设有多个用于为电池包充电的充电座，换电仓内设有换电机器人和两个电池包暂存座。
参见图5至图8所示，本申请实施例提供一种换电仓100，包括：底箱架8、仓壳1、电池箱暂存座7和换电机器人9。仓壳1可拆卸地连接于所述底箱架8，所述仓壳1具有空腔。电池箱暂存座7设置于所述空腔内。所述换电机器人9可活动地设置于所述仓壳1内，所述换电机器人9能抓取电池箱并暂存于所述电池箱暂存座7。
换电设备包括换电仓100和充电仓。充电仓内设置多个电池箱固定座，用于固定电池箱并且能给电池箱充电。本申请实施例中，通过在换电仓100的仓壳1内设置电池箱暂存座7，可以暂存由待换电车辆上拆卸的亏电的电池箱，不需要在换电设备的充电仓内预留空位，使得充电仓能够保持满载电池箱的状态，充分利用了换电仓100的空间，提升了充电仓的电池箱装载量。
在一种可能的实施方案中，参见图5和图8所示，换电仓100包括两个电池箱暂存座7，所述仓壳1具有侧壁11和顶壁13，所述侧壁11沿所述底箱架8的边沿延伸设置，所述顶壁13连接于所述侧壁11，所述侧壁11上设置有门洞，两个所述电池箱暂存座7均位于所述空腔内，且两个所述电池箱暂存座7分设于所述门洞的两侧。
换电仓100和充电仓相平行设置，换电仓100背离充电仓的一侧设置门洞，换电仓100朝向充电仓的一侧为敞口侧，敞口侧和充电仓相连通。换电机器人9具有抓取电池箱的抓取机构，抓取机构包括多级伸缩臂架91和抓具92，抓具92连接于多级伸缩臂架91的末端，多级伸缩臂架91能沿换电仓100的宽度方向伸缩运动。在换电过程中，换电机器人9的多级伸缩臂架91能伸出门洞使得抓具92接触并抓取待换电车上的亏电的电池箱。然后换电机器人9控制多级伸缩臂架91带动电池箱由门洞回缩至空腔内以存放于电池箱暂存座7。随后换电机器人9沿着换电仓的长度方向平移行进至目标位置，并控制多级伸缩臂架91向充电仓一侧伸出，以通过抓具抓取充电仓内的目标电池箱，然后多级伸缩臂架91带动满电的电池箱回缩至空腔内，换电机器人行进至两个电池箱暂存座7之间的位置，即正对门洞的位置，也可以成为供电工位，换电机器人在该位置处控制多级伸缩臂架91携带满电的电池箱伸出门洞以将电池箱装入待换电车上，最后，换电机器人再抓取存放于电池箱暂存座上的亏电的电池箱并装入充电仓内的电池箱固定座对电池箱进行充电。
通过在换电工位两侧分别设置电池箱暂存座则换电机器人可根据需要抓取的目标满电电池箱的位置将抓取的待换电车上的电池箱放置于相应的电池箱暂存座上。例如，当换电机器人需要抓取位于换电工位左侧的满电电池箱时，可以先抓取待换电车上的亏电的电池箱并装入换电工位右侧的电池箱暂存座上，不阻挡换电机器人后续行走轨迹。方便换电机器人顺利完成换电任务。
在一种可能的实施方案中，所述仓壳1具有底壁15，所述侧壁11连接于所述底壁15，所述电池箱暂存座7固定于所述底壁15上。
侧壁11上设置有门体2，所述门体2可滑动地连接于所述侧壁11，以打开或闭合所述门洞。
所述底壁15具有多个第一方向底梁，第一方向梁可以沿着换电仓的长度方向延伸设置。相邻的第一方向梁之间连接有第二方向梁，第二方向梁垂直于第一方向梁。所述电池箱暂存座7垂直所述第一方向梁设置，所述电池箱暂存座7支撑于所述第一方向梁上，且所述电池箱暂存座7通过紧固件固定于所述第二方向梁上。底壁15上位于第一方向梁和第二方向梁上覆盖有面板层，紧固件穿过面板层连接于所述第二方向梁上。
换电仓100还包括两个导轨16，两个所述导轨16间隔地设置于所述底壁15上，所述电池箱暂存座7位于两个所述导轨16之间，所述换电机器人9可滑动地连接于两个所述导轨16上。池箱暂存座7不干涉换电机器人的运行。
可选的，所述侧壁11包括第一侧壁和两个第二侧壁，两个第二侧壁位于换电仓沿长度方向的两端。所述第一侧壁连接两个所述第二侧壁，所述顶壁13分别连接所述第一侧壁和两个所述第二侧壁，所述仓壳1与所述第一侧壁相对的一侧为敞口侧。所述换电机器人9具有抓取机构，所述抓取机构能沿垂直所述第一侧壁的方向双向伸缩，以伸出或缩回所述敞口侧/所述门洞。
换电仓100还包括盖体14，所述顶壁13上设置有吊装避让孔132，如图7所示，所述盖体14可拆卸地连接于所述顶壁13，以封闭或打开所述吊装避让孔132。
换电机器人9的抓取机构还包括升降机构，升降机构设置于多级伸缩臂架91的末端，且抓具92连接于升降机构，升降机构带动抓具92升降运动，抓具92能够抓取或释放电池箱。在需要抓取电池箱时，多级伸缩臂架91伸缩运动使得抓具92位于电池箱的正上方，然后升降机构下放抓具92使得抓具92接触并抓取电池箱。随后，升降机构提升抓具92吊起电池箱。在需要将电池箱转运至电池箱固定座或电池箱暂存座7时，多级伸缩臂架91先带动电池箱回缩，然后整个换电机器人9沿着轨道移动至目标位置，多级伸缩臂架91再次伸长使得抓具92位于相应电池箱暂存座7或电池箱固定座的正上方，然后升降机构下放抓具92，将电池箱装入电池箱暂存座7或电池箱固定座，抓具92释放电池箱。
在一种可能的实施方案中，电池箱暂存座7具有水平框架71和凸出设置于所述水平框架71的导向组件。电池箱能沿所述导向组件滑动至支撑于所述水平框架71上。
如图6所示，换电机器人9上还设置升降机构，抓具92连接于升降机构，升降机构能够带动抓具92升降运动。在需要将电池箱装入电池箱暂存座7时，首先多级伸缩臂架91处于回缩状态，升降机构(可以包括吊绳)逐渐下放抓具92电池箱接触导向组件并沿导向体72逐渐下落直至稳定地支撑于电池箱暂存座7。
在一种可能的实施方案中，如图8所示，所述导向组件包括多个导向体72，各所述导向体72分布于框架体的不同位置上，各所述导向体72均具有倾斜的导向面。在电池箱底部周壁能沿着导向面下滑直至稳定支撑于电池箱暂存座7的水平框架71，导向体72除了起到导向作用外还起到限位作用，防止电池箱移位或倾斜。
根据本发明实施例提供的方案，通过在换电站换电仓的设定轨道上设置电池包暂存座，可以暂存由待换电车辆上拆卸的电池包，不需要在换电站的充电仓内预留空位，使得充电仓能够保持满载电池包，提升了充电仓的电池包装载量。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种换电方法，其特征在于，包括：
换电站获取到换电车辆的换电请求后，确定目标满电电池包充电座和目标电池包暂存座；
所述换电站利用所述目标满电电池包充电座和所述目标电池包暂存座生成换电指令，并将所述换电指令发送给设有双向伸缩机构的换电机器人；
所述换电机器人根据所述换电指令驱动所述双向伸缩机构完成换电操作。
2.根据权利要求1所述的换电方法，其特征在于，所述换电站确定目标满电电池包充电座和电池包暂存座包括：
所述换电站读取当前每个充电座上电池包的电量信息和充电时长；
所述换电站根据所述每个充电座上电池包的电量信息和充电时长，确定目标满电电池包，并根据所述目标满电电池包，获取目标满电电池包充电座和充电座位置编号；
所述换电站根据所述充电座位置编号，确定目标电池包暂存座。
3.根据权利要求2所述的换电方法，其特征在于，所述换电站根据所述充电座位置编号，确定目标电池包暂存座包括：
所述换电站根据所述充电座位置编号，确定所述目标满电电池包充电座位于第一充电区域还是第二充电区域；
当确定所述目标满电电池包充电座位于第一充电区域时，所述换电站将位于第二电池包暂存位作为目标电池包暂存座；
当确定所述目标满电电池包充电座位于第二充电区域时，所述换电站将位于第一电池包暂存位作为目标电池包暂存座；
其中，所述第一充电区域与所述第一电池包暂存位为同侧，与第二电池包暂存位为异侧；所述第二充电区域与所述第二电池包暂存位为同侧，与第一电池包暂存位为异侧。
4.根据权利要求1所述的换电方法，其特征在于，所述换电站利用所述目标满电电池包充电座和所述目标电池包暂存座生成换电指令包括：
所述换电站根据换电车辆所停放的目标换电位置和所述目标电池包暂存座，生成第一换电指令；
所述换电站根据所述目标满电电池包充电座和换电车辆所停放的目标换电位置，生成第二换电指令；
所述换电站根据所述目标电池包暂存座和所述目标满电电池包充电座，生成第三换电指令。
5.根据权利要求4所述的换电方法，其特征在于，所述换电机器人根据所述换电指令驱动所述双向伸缩机构完成换电操作包括：
所述换电机器人根据所述第一换电指令驱动所述双向伸缩机构从所述换电车辆上抓取亏电电池包，并将所抓取的亏电电池包存放到所述目标电池包暂存座上；
所述换电机器人根据所述第二换电指令驱动所述双向伸缩机构从所述目标满电电池包充电座上抓取目标满电电池包，并将所抓取的目标满电电池包存放到所述换电车辆上。
6.根据权利要求4所述的换电方法，其特征在于，还包括：
所述换电机器人根据所述第三换电指令驱动所述双向伸缩机构从所述目标电池包暂存座上抓取亏电电池包，并将所抓取的亏电电池包存放到所述目标满电电池包充电座上，以便对所述亏电电池包进行充电。
7.一种换电系统，其特征在于，包括：
换电站，用于获取到换电车辆的换电请求后，确定目标满电电池包充电座和目标电池包暂存座；利用所述目标满电电池包充电座和所述目标电池包暂存座生成换电指令，并将所述换电指令发送给设有双向伸缩机构的换电机器人；
换电机器人，用于根据所述换电指令驱动所述双向伸缩机构完成换电操作。
8.根据权利要求7所述的换电系统，其特征在于，所述换电机器人具体用于根据所述换电指令驱动所述双向伸缩机构将所述换电车辆上抓取亏电电池包存放到所述目标电池包暂存座上；再将所述目标满电电池包充电座上抓取目标满电电池包存放到所述换电车辆上。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器；处理器；以及计算机程序；其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如权利要求1-6任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1-6任一项所述的方法。
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CN115848214A (zh) * 2023-02-20 2023-03-28 苏州多能多新能源科技有限公司 一种基于1500v电池系统的商用车换电站
CN116279325A (zh) * 2023-05-25 2023-06-23 北京玖行智研交通科技有限公司 一种换电站仓位控制方法及换电站

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