CN116101229A - 一种基于电动汽车的换电站换电操作控制系统 - Google Patents

一种基于电动汽车的换电站换电操作控制系统 Download PDF

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CN116101229A CN202310389293.6A CN202310389293A CN116101229A CN 116101229 A CN116101229 A CN 116101229A CN 202310389293 A CN202310389293 A CN 202310389293A CN 116101229 A CN116101229 A CN 116101229A
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Abstract

本发明涉及电动汽车的换电站换电操作控制领域，具体公开一种基于电动汽车的换电站换电操作控制系统，本发明通过监测换电站停车平台上目标电动汽车停靠是否规范并进行预警，提高电动汽车停靠位置的精准性；根据目标电动汽车轮胎的位置，对目标电动汽车自动限位；获取换电站汽车抬升装置托举机臂的适宜抬升高度，满足换电操作空间需求，避免损坏设备；控制电池加解锁装置与目标电动汽车电池对接，并对目标电动汽车的电池拆卸和电池安装进行控制，提升换电操作的整体可靠性；分析目标电动汽车的换电评估指数，为换电站换电后续优化提供参考意见，提升换电站换电操作的高效性、可靠性和安全性。

Description

一种基于电动汽车的换电站换电操作控制系统
技术领域
本发明涉及电动汽车的换电站换电操作控制领域，涉及到一种基于电动汽车的换电站换电操作控制系统。
背景技术
换电是一种电动汽车快速补能的方式，具体而言，是指电动汽车通过换电装置将车辆的动力电池取下，并即刻更换另一组动力电池的一种补能方式。换电站是为电动汽车的动力电池实现换电的场所。
由于电动汽车换电大都依靠人工换电，而人工换电周期长、成本高且可靠性存在问题，于是自动化装置开始引入到电动汽车的换电过程中，能有效提高换电的效率和可靠性，提升用户的换电体验感，为使自动化装置充分发挥其优势、更好地应用于电动汽车换电，需要对换电站换电操作进行监测控制。
现有的换电站换电操作存在一些不足：1.在对换电站中电动汽车的停靠位置进行监测时，仅要求电动汽车轮胎落在指定区域内即可，没有对轮胎落在指定区域内的面积和轮胎的朝向进行深度分析，进而使得电动汽车停靠位置的精准性不够，电动汽车车身位置偏差较大容易使得汽车在托举过程中发生侧翻，引发安全事故，并且影响电动汽车后续的换电操作。
2.缺乏对电动汽车托举高度的数据化分析，往往将其设置为某一经验值，灵活性比较低，托举高度过低，无法满足换电操作空间的需求，托举高度过高，超出托举装置可承受的范围，容易损坏设备，若托举高度不当需要二次调整则会增加时间成本，降低换电效率。
3.缺乏对电动汽车电池拆卸和安装过程中螺栓的旋转方向和旋转时长的细化分析，不同螺栓的旋转方向可能存在差异，需要单独分析，同时，螺栓旋转过轻无法完成拆卸和安装，旋转过度容易滑丝，造成螺栓零件磨损。
4.现有的换电站换电操作控制往往采用开环控制，缺乏反馈调节，即没有根据电动汽车的换电质量对换电站的换电操作系统进行评估和进一步优化完善，进而使得换电站换电操作的稳定性和可靠性不高。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种基于电动汽车的换电站换电操作控制系统，实现对电动汽车的换电站换电操作控制的功能。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：本发明提供一种基于电动汽车的换电站换电操作控制系统，包括：电动汽车停靠监测模块：用于监测换电站停车平台上目标电动汽车停靠是否规范，若停靠不规范，则对目标电动汽车进行预警。
电动汽车自动限位模块：用于获取目标电动汽车各轮胎的位置信息，分析换电站停车平台上各限位块的移动距离。
电动汽车抬升装置控制模块：用于获取换电站汽车抬升装置托举机臂的适宜抬升高度，进而对换电站汽车抬升装置进行控制。
电动汽车电池拆卸控制模块：用于控制换电小车中电池加解锁装置的锁止部与目标电动汽车电池的锁止结构进行对接，进一步获取换电小车中电池加解锁装置中各执行结构拆卸螺栓的旋转方向和旋转时长，进而对目标电动汽车的电池拆卸进行控制。
电动汽车电池更换模块：用于通过换电小车将目标电动汽车的低电量电池运送至换电站的电池存储区，并运回满电电池。
电动汽车电池安装控制模块：用于控制换电小车中电池加解锁装置的锁止部与目标电动汽车电池的锁止结构进行对接，进一步获取换电小车中电池加解锁装置中各执行结构固定螺栓的旋转方向和旋转时长，进而对目标电动汽车的电池安装进行控制。
电动汽车换电评估模块：用于获取目标电动汽车换电的规范度和总时长，分析目标电动汽车的换电评估指数，并进行相应处理。
数据库：用于存储换电小车高度、各型号电动汽车对应的电池加解锁装置和各型号电动汽车电池包表面螺栓的总数量，并存储各型号电动汽车电池包表面各螺栓的拆卸旋转方向和加固旋转方向。
在上述实施例的基础上，所述电动汽车停靠监测模块的具体分析过程为：获取换电站停车平台上目标电动汽车各轮胎的俯视图像，分析目标电动汽车各轮胎的有效泊车面积和轮胎区域总面积，将其分别记为
Figure SMS_3
和
Figure SMS_7
，
Figure SMS_11
表示第
Figure SMS_1
个轮胎的编号，
Figure SMS_5
，通过分析公式
Figure SMS_9
得到目标电动汽车的第一停靠规范系数
Figure SMS_12
，其中
Figure SMS_4
表示预设的第一停靠规范系数修正因子，
Figure SMS_6
表示第、
Figure SMS_10
个轮胎的有效泊车面积，
Figure SMS_13
，
Figure SMS_2
表示第
Figure SMS_8
个轮胎的轮胎区域总面积。
获取换电站停车平台上目标电动汽车各轮胎俯视图像中轮胎中轴线与纵向基准线之间夹角的角度，将其记为目标电动汽车各轮胎的偏转角度，将其记为
Figure SMS_14
，通过分析公式
Figure SMS_15
得到目标电动汽车的第二停靠规范系数
Figure SMS_16
，其中
Figure SMS_17
表示预设的第二停靠规范系数修正因子。
将目标电动汽车的第一停靠规范系数
Figure SMS_18
和第二停靠规范系数
Figure SMS_19
代入公式
Figure SMS_20
得到目标电动汽车的停靠规范综合指数
Figure SMS_21
，其中
Figure SMS_22
表示自然常数。
将目标电动汽车的停靠规范综合指数与预设的停靠规范综合指数阈值进行比较，若目标电动汽车的停靠规范综合指数小于预设的停靠规范综合指数阈值，则换电站停车平台上目标电动汽车停靠不规范，并对目标电动汽车进行预警。
在上述实施例的基础上，所述电动汽车自动限位模块的分析过程为：获取换电站停车平台上各限位块接触面与其限位块对应目标电动汽车轮胎指定侧面之间的距离，将其记为
Figure SMS_23
，
Figure SMS_24
表示第
Figure SMS_25
个限位块的编号，
Figure SMS_26
。
通过分析公式
Figure SMS_27
得到换电站停车平台上各限位块的移动距离
Figure SMS_28
，其中
Figure SMS_29
表示预设的限位块移动距离的修正量。
在上述实施例的基础上，所述电动汽车抬升装置控制模块的具体分析过程为：获取目标电动汽车底盘表面与换电站汽车抬升装置中各托举机臂工作面接触的区域，将其记为换电站汽车抬升装置各托举机臂对应的汽车底盘受力区域，测量换电站汽车抬升装置各托举机臂对应汽车底盘受力区域距离地面的高度，通过平均值计算得到换电站汽车抬升装置托举机臂对应汽车底盘受力区域距离地面的平均高度，将其记为
Figure SMS_30
。
通过换电站停车平台上布设的重量传感器获取目标电动汽车的重量，将其记为
Figure SMS_31
。
提取数据库中存储的换电小车高度，将其记为
Figure SMS_32
。
通过分析公式
Figure SMS_33
得到换电站汽车抬升装置托举机臂的适宜抬升高度
Figure SMS_34
，
Figure SMS_35
表示预设的换电小车操作空间所需高度，
Figure SMS_36
表示预设的适宜抬升高度补偿量，
Figure SMS_37
表示预设的换电站汽车抬升装置托举重量阈值。
在上述实施例的基础上，所述电动汽车电池拆卸控制模块的具体分析过程包括：获取目标电动汽车的型号，提取数据库中存储的各型号电动汽车对应的电池加解锁装置，筛选得到目标电动汽车对应的电池加解锁装置，并将其与换电小车进行组装。
将换电站停车平台所在平面记为参考平面，按照预设的原则在参考平面建立二维坐标系，获取目标电动汽车电池锁止结构中与换电小车中电池加解锁装置锁止部接触的各区域的中心点，将其记为目标电动汽车电池锁止结构中各标记点，同理，获取电池加解锁装置锁止部中各标记点。
获取目标电动汽车电池锁止结构中各标记点在参考平面投影点的坐标，进而得到电池加解锁装置锁止部中各标记点在参考平面投影点的坐标，通过换电小车的远程控制终端控制换电小车移动，使换电小车中电池加解锁装置的锁止部与目标电动汽车电池的锁止结构进行对接。
在上述实施例的基础上，所述所述电动汽车电池拆卸控制模块的具体分析过程还包括：提取数据库中存储的各型号电动汽车电池包表面各螺栓的拆卸旋转方向，根据目标电动汽车的型号，筛选得到目标电动汽车电池包表面各螺栓的拆卸旋转方向，进一步得到换电小车中电池加解锁装置中各执行结构对应电池包表面螺栓的拆卸旋转方向，将其记为换电小车中电池加解锁装置中各执行结构拆卸螺栓的旋转方向。
通过电池加解锁装置中安装的扭矩传感器，实时获取电池加解锁装置中各执行结构的扭矩值，进一步获取换电小车中电池加解锁装置中各执行结构拆卸螺栓的旋转时长。
在上述实施例的基础上，所述电动汽车换电评估模块的具体分析过程包括：获取目标电动汽车完成换电后电池包表面图像，得到目标电动汽车换电后电池包表面螺栓总数量，将其记为
Figure SMS_38
。
提取数据库中存储的各型号电动汽车电池包表面螺栓的总数量，筛选得到目标电动汽车电池包表面螺栓的总数量，将其记为
Figure SMS_39
。
获取目标电动汽车换电后电池包表面各螺栓的笔直度和拧进深度，将其分别记为
Figure SMS_40
和
Figure SMS_41
，
Figure SMS_42
表示第
Figure SMS_43
个螺栓的编号，
Figure SMS_44
。
通过分析公式
Figure SMS_45
得到目标电动汽车换电的规范度
Figure SMS_46
，其中
Figure SMS_47
分别表示预设的螺栓数量、螺栓笔直度和螺栓拧进深度的权重因子，
Figure SMS_48
表示预设的单位螺栓数量偏差的影响因子，
Figure SMS_49
分别表示预设的螺栓笔直度阈值和螺栓拧进深度参考值。
在上述实施例的基础上，所述电动汽车换电评估模块的具体分析过程还包括：获取目标电动汽车换电的总时长，将其记为
Figure SMS_50
。
通过分析公式
Figure SMS_51
得到目标电动汽车的换电评估指数
Figure SMS_52
，其中
Figure SMS_53
分别表示预设的换电操作规范度和换电操作时长的权值，
Figure SMS_54
表示预设的换电操作参考时长，
Figure SMS_55
表示预设的换电操作时长允许偏差。
将目标电动汽车的换电评估指数与预设的换电评估指数阈值进行比较，若目标电动汽车的换电评估指数小于预设的换电评估指数阈值，则换电站的换电操作系统运行状况不佳，并将结果反馈给换电站管理中心。
相对于现有技术，本发明所述的一种基于电动汽车的换电站换电操作控制系统以下有益效果：1、本发明通过监测换电站停车平台上目标电动汽车停靠是否规范并进行预警；提高电动汽车停靠位置的精准性，防止电动汽车车身位置偏差较大使汽车在托举过程中发生侧翻或影响电动汽车后续的换电操作。
2、本发明通过目标电动汽车各轮胎的位置信息，分析换电站停车平台上各限位块的移动距离；对电动汽车轮胎进行自动限位，能适应多种型号尺寸的电动汽车，满足多样化的用户需求，提升用户的体验感。
3、本发明通过获取换电站汽车抬升装置托举机臂的适宜抬升高度，在满足换电操作空间需求的同时，避免损坏设备，减少抬升装置的调整时间，提升换电效率。
4、本发明通过控制换电小车中电池加解锁装置的锁止部与目标电动汽车电池的锁止结构进行对接，防止换电小车在换电过程中滑动，保证换电操作的整体稳固性和整体可靠性。
5、本发明通过对目标电动汽车电池拆卸和电池安装过程中螺栓的旋转方向和旋转时长进行监测控制，避免螺栓零件磨损，提升换电操作的整体可靠性。
6、本发明通过分析目标电动汽车的换电评估指数，为换电站换电后续优化提供参考意见，提升换电站换电操作的高效性、可靠性和安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的系统模块连接图。
图2为本发明的停车平台示意图。
图3为本发明的目标电动汽车轮胎有效泊车面积示意图。
图4为本发明的目标电动汽车轮胎的偏转角度示意图。
图5为本发明的停车平台上限位块俯视图。
图6为本发明的停车平台上限位块侧视图。
图7为本发明的停车平台上目标电动汽车抬升示意图。
图8为本发明的电池加解锁装置锁止部示意图。
图9为本发明的换电小车示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明提供一种基于电动汽车的换电站换电操作控制系统，包括电动汽车停靠监测模块、电动汽车自动限位模块、电动汽车抬升装置控制模块、电动汽车电池拆卸控制模块、电动汽车电池更换模块、电动汽车电池安装控制模块、电动汽车换电评估模块和数据库。
所述电动汽车自动限位模块分别与电动汽车停靠监测模块和电动汽车抬升装置控制模块连接，电动汽车电池拆卸控制模块分别与电动汽车抬升装置控制模块和电动汽车电池更换模块连接，电动汽车电池安装控制模块分别与电动汽车电池更换模块和电动汽车换电评估模块连接，数据库分别与电动汽车抬升装置控制模块、电动汽车电池拆卸控制模块和电动汽车换电评估模块连接。
所述电动汽车停靠监测模块用于监测换电站停车平台上目标电动汽车停靠是否规范，若停靠不规范，则对目标电动汽车进行预警。
参阅图2和图3所示，所述电动汽车停靠监测模块的具体分析过程为：获取换电站停车平台上目标电动汽车各轮胎的俯视图像，分析目标电动汽车各轮胎的有效泊车面积和轮胎区域总面积，将其分别记为
Figure SMS_58
和
Figure SMS_63
，
Figure SMS_66
表示第
Figure SMS_56
个轮胎的编号，
Figure SMS_62
，通过分析公式
Figure SMS_65
得到目标电动汽车的第一停靠规范系数
Figure SMS_68
，其中
Figure SMS_57
表示预设的第一停靠规范系数修正因子，
Figure SMS_61
表示第
Figure SMS_64
个轮胎的有效泊车面积，
Figure SMS_67
，
Figure SMS_59
表示第
Figure SMS_60
个轮胎的轮胎区域总面积。
参阅图4所示，获取换电站停车平台上目标电动汽车各轮胎俯视图像中轮胎中轴线与纵向基准线之间夹角的角度，将其记为目标电动汽车各轮胎的偏转角度，将其记为
Figure SMS_69
，通过分析公式
Figure SMS_70
得到目标电动汽车的第二停靠规范系数
Figure SMS_71
，其中
Figure SMS_72
表示预设的第二停靠规范系数修正因子。
将目标电动汽车的第一停靠规范系数
Figure SMS_73
和第二停靠规范系数
Figure SMS_74
代入公式
Figure SMS_75
得到目标电动汽车的停靠规范综合指数
Figure SMS_76
，其中
Figure SMS_77
表示自然常数。
将目标电动汽车的停靠规范综合指数与预设的停靠规范综合指数阈值进行比较，若目标电动汽车的停靠规范综合指数小于预设的停靠规范综合指数阈值，则换电站停车平台上目标电动汽车停靠不规范，并对目标电动汽车进行预警。
作为一种优选方案，通过换电站内安装的各x射线监测仪获取换电站停车平台上目标电动汽车各轮胎的俯视图像。
作为一种优选方案，目标电动汽车各轮胎的有效泊车面积，分析过程为：根据换电站停车平台上目标电动汽车各轮胎的俯视图像，获取目标电动汽车各轮胎俯视图像中轮胎轮廓线和停车平台上泊车区域轮廓线，将目标电动汽车各轮胎俯视图像中轮胎轮廓线和停车平台上泊车区域轮廓线进行比对，得到目标电动汽车各轮胎俯视图像中轮胎轮廓线对应区域与停车平台上泊车区域轮廓线对应区域的重叠区域面积，将其记为目标电动汽车各轮胎的有效泊车面积。
作为一种优选方案，所述目标电动汽车各轮胎的轮胎区域总面积指目标电动汽车各轮胎俯视图像中轮胎轮廓线对应区域的面积。
作为一种优选方案，所述目标电动汽车各轮胎的偏转角度的范围均为
Figure SMS_78
。
需要说明的是，本发明通过监测换电站停车平台上目标电动汽车停靠是否规范并进行预警；提高电动汽车停靠位置的精准性，防止电动汽车车身位置偏差较大使汽车在托举过程中发生侧翻或影响电动汽车后续的换电操作。
所述电动汽车自动限位模块用于获取目标电动汽车各轮胎的位置信息，分析换电站停车平台上各限位块的移动距离。
参阅图5和图6所示，所述电动汽车自动限位模块的分析过程为：获取换电站停车平台上各限位块接触面与其限位块对应目标电动汽车轮胎指定侧面之间的距离，将其记为
Figure SMS_79
，
Figure SMS_80
表示第
Figure SMS_81
个限位块的编号，
Figure SMS_82
。
通过分析公式
Figure SMS_83
得到换电站停车平台上各限位块的移动距离
Figure SMS_84
，其中
Figure SMS_85
表示预设的限位块移动距离的修正量。
作为一种优选方案，根据换电站停车平台上各限位块的移动距离，通过换电站停车平台上各限位块的执行机构控制限位块移动，进而对目标电动汽车进行限位。
作为一种优选方案，所述换电站停车平台中限位块的数量与目标电动汽车轮胎的数量相同，并且一一对应。
作为一种优选方案，所述限位块的接触面指限位块中与目标电动汽车轮胎接触的一面。
作为一种优选方案，所述目标电动汽车轮胎的指定侧面指目标电动汽车轮胎中靠近限位块的侧面。
在一个具体实施例中，所述获取换电站停车平台上各限位块接触面与其限位块对应目标电动汽车轮胎指定侧面之间的距离，具体方法可以为：通过x射线监测仪获取换电站停车平台的俯视图像，进一步获取换电站停车平台俯视图像中各限位块接触面俯视线中点与其限位块对应目标电动汽车轮胎指定侧面俯视线中点之间的距离，将其记为换电站停车平台上各限位块接触面与其限位块对应目标电动汽车轮胎指定侧面之间的距离。
在一个具体实施例中，所述获取换电站停车平台上各限位块接触面与其限位块对应目标电动汽车轮胎指定侧面之间的距离，具体方法还可以为：按照预设的原则分别在换电站停车平台上各限位块接触面和其限位块对应目标电动汽车轮胎的指定侧面中选取检测点，通过激光测距仪获取各限位块接触面中检测点和其限位块对应目标电动汽车轮胎指定侧面中检测点之间的距离，将其记为换电站停车平台上各限位块接触面与其限位块对应目标电动汽车轮胎指定侧面之间的距离。
需要说明的是，本发明通过目标电动汽车各轮胎的位置信息，分析换电站停车平台上各限位块的移动距离；对电动汽车轮胎进行自动限位，能适应多种型号尺寸的电动汽车，满足多样化的用户需求，提升用户的体验感。
所述电动汽车抬升装置控制模块用于获取换电站汽车抬升装置托举机臂的适宜抬升高度，进而对换电站汽车抬升装置进行控制。
参阅图7所示，所述电动汽车抬升装置控制模块的具体分析过程为：获取目标电动汽车底盘表面与换电站汽车抬升装置中各托举机臂工作面接触的区域，将其记为换电站汽车抬升装置各托举机臂对应的汽车底盘受力区域，测量换电站汽车抬升装置各托举机臂对应汽车底盘受力区域距离地面的高度，通过平均值计算得到换电站汽车抬升装置托举机臂对应汽车底盘受力区域距离地面的平均高度，将其记为
Figure SMS_86
。
通过换电站停车平台上布设的重量传感器获取目标电动汽车的重量，将其记为
Figure SMS_87
。
提取数据库中存储的换电小车高度，将其记为
Figure SMS_88
。
通过分析公式
Figure SMS_89
得到换电站汽车抬升装置托举机臂的适宜抬升高度
Figure SMS_90
，
Figure SMS_91
表示预设的换电小车操作空间所需高度，
Figure SMS_92
表示预设的适宜抬升高度补偿量，
Figure SMS_93
表示预设的换电站汽车抬升装置托举重量阈值。
作为一种优选方案，根据换电站汽车抬升装置托举机臂的适宜抬升高度，通过换电站汽车抬升装置中的执行结构对托举机臂进行控制。
作为一种优选方案，所述换电站汽车抬升装置托举机臂对应汽车底盘受力区域距离地面的高度，获取方法为：测量换电站汽车抬升装置托举机臂对应汽车底盘受力区域的中心点距离地面的高度。
作为一种优选方案，所述换电小车高度指换电小车未进行换电操作时的高度。
需要说明的是，本发明通过获取换电站汽车抬升装置托举机臂的适宜抬升高度，在满足换电操作空间需求的同时，避免损坏设备，减少抬升装置的调整时间，提升换电效率。
所述电动汽车电池拆卸控制模块用于控制换电小车中电池加解锁装置的锁止部与目标电动汽车电池的锁止结构进行对接，进一步获取换电小车中电池加解锁装置中各执行结构拆卸螺栓的旋转方向和旋转时长，进而对目标电动汽车的电池拆卸进行控制。
参阅图8和图9所示，所述电动汽车电池拆卸控制模块的具体分析过程包括：获取目标电动汽车的型号，提取数据库中存储的各型号电动汽车对应的电池加解锁装置，筛选得到目标电动汽车对应的电池加解锁装置，并将其与换电小车进行组装。
将换电站停车平台所在平面记为参考平面，按照预设的原则在参考平面建立二维坐标系，获取目标电动汽车电池锁止结构中与换电小车中电池加解锁装置锁止部接触的各区域的中心点，将其记为目标电动汽车电池锁止结构中各标记点，同理，获取电池加解锁装置锁止部中各标记点。
获取目标电动汽车电池锁止结构中各标记点在参考平面投影点的坐标，进而得到电池加解锁装置锁止部中各标记点在参考平面投影点的坐标，通过换电小车的远程控制终端控制换电小车移动，使换电小车中电池加解锁装置的锁止部与目标电动汽车电池的锁止结构进行对接。
作为一种优选方案，所述获取目标电动汽车型号的方法为：获取目标电动汽车的图像，将目标电动汽车的图像与预设的各型号电动汽车对应的图像集合进行比对，若目标电动汽车的图像处于某型号电动汽车对应图像集合内，则将该型号作为目标电动汽车的型号。
作为一种优选方案，所述目标电动汽车电池锁止结构中各标记点与电池加解锁装置锁止部中各标记点一一对应。
作为一种优选方案，若换电小车中电池加解锁装置锁止部与目标电动汽车电池锁止结构对接出现偏差，可借助电池加解锁装置锁止部安装的激光校准仪对换电小车的位置进行微调。
在一个具体实施例中，电池加解锁装置的锁止部为定位销，目标电动汽车电池的锁止结构为定位销孔。
需要说明的是，本发明通过控制换电小车中电池加解锁装置的锁止部与目标电动汽车电池的锁止结构进行对接，防止换电小车在换电过程中滑动，保证换电操作的整体稳固性和整体可靠性。
进一步地，所述所述电动汽车电池拆卸控制模块的具体分析过程还包括：提取数据库中存储的各型号电动汽车电池包表面各螺栓的拆卸旋转方向，根据目标电动汽车的型号，筛选得到目标电动汽车电池包表面各螺栓的拆卸旋转方向，进一步得到换电小车中电池加解锁装置中各执行结构对应电池包表面螺栓的拆卸旋转方向，将其记为换电小车中电池加解锁装置中各执行结构拆卸螺栓的旋转方向。
通过电池加解锁装置中安装的扭矩传感器，实时获取电池加解锁装置中各执行结构的扭矩值，进一步获取换电小车中电池加解锁装置中各执行结构拆卸螺栓的旋转时长。
作为一种优选方案，所述获取换电小车中电池加解锁装置中各执行结构拆卸螺栓的旋转时长，具体过程为：实时获取电池加解锁装置中各执行结构的扭矩值，将电池加解锁装置中各执行结构的扭矩值与预设的执行机构解锁完成对应扭矩值进行比较，若某时刻电池加解锁装置中某执行结构的扭矩值达到执行机构解锁完成对应扭矩值，则将该时刻记为该执行结构的停止时刻，统计电池加解锁装置中各执行结构的停止时刻，进而获取换电小车中电池加解锁装置中各执行结构拆卸螺栓的旋转时长。
在一个具体实施例中，所述电池加解锁装置中执行结构可为套筒扳手装置，通过执行机构的自转实现拆卸螺栓和紧固螺栓的功能。
作为一种优选方案，所述旋转方向包括顺时针方向和逆时针方向。
作为一种优选方案，目标电动汽车电池拆卸完成后，换电小车中电池加解锁装置中各执行结构自动复位。
所述电动汽车电池更换模块用于通过换电小车将目标电动汽车的低电量电池运送至换电站的电池存储区，并运回满电电池。
所述电动汽车电池安装控制模块用于控制换电小车中电池加解锁装置的锁止部与目标电动汽车电池的锁止结构进行对接，进一步获取换电小车中电池加解锁装置中各执行结构固定螺栓的旋转方向和旋转时长，进而对目标电动汽车的电池安装进行控制。
作为一种优选方案，所述电动汽车电池安装控制模块的分析过程与电动汽车电池拆卸控制模块的分析过程，原理相同。
需要说明的是，本发明通过对目标电动汽车电池拆卸和电池安装过程中螺栓的旋转方向和旋转时长进行监测控制，避免螺栓零件磨损，提升换电操作的整体可靠性。
所述电动汽车换电评估模块用于获取目标电动汽车换电的规范度和总时长，分析目标电动汽车的换电评估指数，并进行相应处理。
进一步地，所述电动汽车换电评估模块的具体分析过程包括：获取目标电动汽车完成换电后电池包表面图像，得到目标电动汽车换电后电池包表面螺栓总数量，将其记为
Figure SMS_94
。
提取数据库中存储的各型号电动汽车电池包表面螺栓的总数量，筛选得到目标电动汽车电池包表面螺栓的总数量，将其记为
Figure SMS_95
。
获取目标电动汽车换电后电池包表面各螺栓的笔直度和拧进深度，将其分别记为
Figure SMS_96
和
Figure SMS_97
，
Figure SMS_98
表示第
Figure SMS_99
个螺栓的编号，
Figure SMS_100
。
通过分析公式
Figure SMS_101
得到目标电动汽车换电的规范度
Figure SMS_102
，其中
Figure SMS_103
分别表示预设的螺栓数量、螺栓笔直度和螺栓拧进深度的权重因子，
Figure SMS_104
表示预设的单位螺栓数量偏差的影响因子，
Figure SMS_105
分别表示预设的螺栓笔直度阈值和螺栓拧进深度参考值。
作为一种优选方案，所述目标电动汽车换电后电池包表面各螺栓的笔直度获取方法为：获取各螺栓与电池包表面之间夹角的角度，将其记为
Figure SMS_107
，
Figure SMS_110
表示第
Figure SMS_112
个螺栓的编号，
Figure SMS_108
，通过分析公式
Figure SMS_109
得到电池包表面各螺栓的笔直度
Figure SMS_111
，其中
Figure SMS_113
表示预设的螺栓与电池包表面之间夹角参考角度，
Figure SMS_106
表示预设的螺栓与电池包表面之间夹角角度的允许偏差。
作为一种优选方案，所述目标电动汽车换电后电池包表面各螺栓的拧进深度，获取方法为：获取各螺栓暴露在电池包表面部分的长度，将各螺栓的总长度减去其暴露在电池包表面部分的长度，得到目标电动汽车换电后电池包表面各螺栓的拧进深度。
进一步地，所述电动汽车换电评估模块的具体分析过程还包括：获取目标电动汽车换电的总时长，将其记为
Figure SMS_114
。
通过分析公式
Figure SMS_115
得到目标电动汽车的换电评估指数
Figure SMS_116
，其中
Figure SMS_117
分别表示预设的换电操作规范度和换电操作时长的权值，
Figure SMS_118
表示预设的换电操作参考时长，
Figure SMS_119
表示预设的换电操作时长允许偏差。
将目标电动汽车的换电评估指数与预设的换电评估指数阈值进行比较，若目标电动汽车的换电评估指数小于预设的换电评估指数阈值，则换电站的换电操作系统运行状况不佳，并将结果反馈给换电站管理中心。
需要说明的是，本发明通过分析目标电动汽车的换电评估指数，为换电站换电后续优化提供参考意见，提升换电站换电操作的高效性、可靠性和安全性。
所述数据库用于存储换电小车高度、各型号电动汽车对应的电池加解锁装置和各型号电动汽车电池包表面螺栓的总数量，并存储各型号电动汽车电池包表面各螺栓的拆卸旋转方向和加固旋转方向。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于电动汽车的换电站换电操作控制系统，其特征在于，包括：
电动汽车停靠监测模块：用于监测换电站停车平台上目标电动汽车停靠是否规范，若停靠不规范，则对目标电动汽车进行预警；
电动汽车自动限位模块：用于获取目标电动汽车各轮胎的位置信息，分析换电站停车平台上各限位块的移动距离；
电动汽车抬升装置控制模块：用于获取换电站汽车抬升装置托举机臂的适宜抬升高度，进而对换电站汽车抬升装置进行控制；
电动汽车电池拆卸控制模块：用于控制换电小车中电池加解锁装置的锁止部与目标电动汽车电池的锁止结构进行对接，进一步获取换电小车中电池加解锁装置中各执行结构拆卸螺栓的旋转方向和旋转时长，进而对目标电动汽车的电池拆卸进行控制；
电动汽车电池更换模块：用于通过换电小车将目标电动汽车的低电量电池运送至换电站的电池存储区，并运回满电电池；
电动汽车电池安装控制模块：用于控制换电小车中电池加解锁装置的锁止部与目标电动汽车电池的锁止结构进行对接，进一步获取换电小车中电池加解锁装置中各执行结构固定螺栓的旋转方向和旋转时长，进而对目标电动汽车的电池安装进行控制；
电动汽车换电评估模块：用于获取目标电动汽车换电的规范度和总时长，分析目标电动汽车的换电评估指数，并进行相应处理；
数据库：用于存储换电小车高度、各型号电动汽车对应的电池加解锁装置和各型号电动汽车电池包表面螺栓的总数量，并存储各型号电动汽车电池包表面各螺栓的拆卸旋转方向和加固旋转方向。
2.根据权利要求1所述的一种基于电动汽车的换电站换电操作控制系统，其特征在于：所述电动汽车停靠监测模块的具体分析过程为：
获取换电站停车平台上目标电动汽车各轮胎的俯视图像，分析目标电动汽车各轮胎的有效泊车面积和轮胎区域总面积，将其分别记为
Figure QLYQS_2
和
Figure QLYQS_8
，
Figure QLYQS_12
表示第
Figure QLYQS_4
个轮胎的编号，
Figure QLYQS_7
，通过分析公式
Figure QLYQS_10
得到目标电动汽车的第一停靠规范系数
Figure QLYQS_13
，其中
Figure QLYQS_3
表示预设的第一停靠规范系数修正因子，
Figure QLYQS_5
表示第
Figure QLYQS_9
个轮胎的有效泊车面积，
Figure QLYQS_11
，
Figure QLYQS_1
表示第
Figure QLYQS_6
个轮胎的轮胎区域总面积；
获取换电站停车平台上目标电动汽车各轮胎俯视图像中轮胎中轴线与纵向基准线之间夹角的角度，将其记为目标电动汽车各轮胎的偏转角度，将其记为
Figure QLYQS_14
，通过分析公式
Figure QLYQS_15
得到目标电动汽车的第二停靠规范系数
Figure QLYQS_16
，其中
Figure QLYQS_17
表示预设的第二停靠规范系数修正因子；
将目标电动汽车的第一停靠规范系数
Figure QLYQS_18
和第二停靠规范系数
Figure QLYQS_19
代入公式
Figure QLYQS_20
得到目标电动汽车的停靠规范综合指数
Figure QLYQS_21
，其中
Figure QLYQS_22
表示自然常数；
将目标电动汽车的停靠规范综合指数与预设的停靠规范综合指数阈值进行比较，若目标电动汽车的停靠规范综合指数小于预设的停靠规范综合指数阈值，则换电站停车平台上目标电动汽车停靠不规范，并对目标电动汽车进行预警。
3.根据权利要求1所述的一种基于电动汽车的换电站换电操作控制系统，其特征在于：所述电动汽车自动限位模块的分析过程为：
获取换电站停车平台上各限位块接触面与其限位块对应目标电动汽车轮胎指定侧面之间的距离，将其记为
Figure QLYQS_23
，
Figure QLYQS_24
表示第
Figure QLYQS_25
个限位块的编号，
Figure QLYQS_26
；
通过分析公式
Figure QLYQS_27
得到换电站停车平台上各限位块的移动距离
Figure QLYQS_28
，其中
Figure QLYQS_29
表示预设的限位块移动距离的修正量。
4.根据权利要求1所述的一种基于电动汽车的换电站换电操作控制系统，其特征在于：所述电动汽车抬升装置控制模块的具体分析过程为：
获取目标电动汽车底盘表面与换电站汽车抬升装置中各托举机臂工作面接触的区域，将其记为换电站汽车抬升装置各托举机臂对应的汽车底盘受力区域，测量换电站汽车抬升装置各托举机臂对应汽车底盘受力区域距离地面的高度，通过平均值计算得到换电站汽车抬升装置托举机臂对应汽车底盘受力区域距离地面的平均高度，将其记为
Figure QLYQS_30
；
通过换电站停车平台上布设的重量传感器获取目标电动汽车的重量，将其记为
Figure QLYQS_31
；
提取数据库中存储的换电小车高度，将其记为
Figure QLYQS_32
；
通过分析公式
Figure QLYQS_33
得到换电站汽车抬升装置托举机臂的适宜抬升高度
Figure QLYQS_34
，
Figure QLYQS_35
表示预设的换电小车操作空间所需高度，
Figure QLYQS_36
表示预设的适宜抬升高度补偿量，
Figure QLYQS_37
表示预设的换电站汽车抬升装置托举重量阈值。
5.根据权利要求1所述的一种基于电动汽车的换电站换电操作控制系统，其特征在于：所述电动汽车电池拆卸控制模块的具体分析过程包括：
获取目标电动汽车的型号，提取数据库中存储的各型号电动汽车对应的电池加解锁装置，筛选得到目标电动汽车对应的电池加解锁装置，并将其与换电小车进行组装；
将换电站停车平台所在平面记为参考平面，按照预设的原则在参考平面建立二维坐标系，获取目标电动汽车电池锁止结构中与换电小车中电池加解锁装置锁止部接触的各区域的中心点，将其记为目标电动汽车电池锁止结构中各标记点，同理，获取电池加解锁装置锁止部中各标记点；
获取目标电动汽车电池锁止结构中各标记点在参考平面投影点的坐标，进而得到电池加解锁装置锁止部中各标记点在参考平面投影点的坐标，通过换电小车的远程控制终端控制换电小车移动，使换电小车中电池加解锁装置的锁止部与目标电动汽车电池的锁止结构进行对接。
6.根据权利要求5所述的一种基于电动汽车的换电站换电操作控制系统，其特征在于：所述所述电动汽车电池拆卸控制模块的具体分析过程还包括：
提取数据库中存储的各型号电动汽车电池包表面各螺栓的拆卸旋转方向，根据目标电动汽车的型号，筛选得到目标电动汽车电池包表面各螺栓的拆卸旋转方向，进一步得到换电小车中电池加解锁装置中各执行结构对应电池包表面螺栓的拆卸旋转方向，将其记为换电小车中电池加解锁装置中各执行结构拆卸螺栓的旋转方向；
通过电池加解锁装置中安装的扭矩传感器，实时获取电池加解锁装置中各执行结构的扭矩值，进一步获取换电小车中电池加解锁装置中各执行结构拆卸螺栓的旋转时长。
7.根据权利要求1所述的一种基于电动汽车的换电站换电操作控制系统，其特征在于：所述电动汽车换电评估模块的具体分析过程包括：
获取目标电动汽车完成换电后电池包表面图像，得到目标电动汽车换电后电池包表面螺栓总数量，将其记为
Figure QLYQS_38
;
提取数据库中存储的各型号电动汽车电池包表面螺栓的总数量，筛选得到目标电动汽车电池包表面螺栓的总数量，将其记为
Figure QLYQS_39
；
获取目标电动汽车换电后电池包表面各螺栓的笔直度和拧进深度，将其分别记为
Figure QLYQS_40
和
Figure QLYQS_41
，
Figure QLYQS_42
表示第
Figure QLYQS_43
个螺栓的编号，
Figure QLYQS_44
；
通过分析公式
Figure QLYQS_45
得到目标电动汽车换电的规范度
Figure QLYQS_46
，其中
Figure QLYQS_47
分别表示预设的螺栓数量、螺栓笔直度和螺栓拧进深度的权重因子，
Figure QLYQS_48
表示预设的单位螺栓数量偏差的影响因子，
Figure QLYQS_49
分别表示预设的螺栓笔直度阈值和螺栓拧进深度参考值。
8.根据权利要求7所述的一种基于电动汽车的换电站换电操作控制系统，其特征在于：所述电动汽车换电评估模块的具体分析过程还包括：
获取目标电动汽车换电的总时长，将其记为
Figure QLYQS_50
；
通过分析公式
Figure QLYQS_51
得到目标电动汽车的换电评估指数
Figure QLYQS_52
，其中
Figure QLYQS_53
分别表示预设的换电操作规范度和换电操作时长的权值，
Figure QLYQS_54
表示预设的换电操作参考时长，
Figure QLYQS_55
表示预设的换电操作时长允许偏差；
将目标电动汽车的换电评估指数与预设的换电评估指数阈值进行比较，若目标电动汽车的换电评估指数小于预设的换电评估指数阈值，则换电站的换电操作系统运行状况不佳，并将结果反馈给换电站管理中心。
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