专利名称：一种电动汽车电池更换监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电动汽车电池更换技术，具体涉及一种电动汽车电池更换监控系统。
背景技术：
电动汽车电池更换是一个复杂的过程，包括车辆引导、车辆定位、获取电池箱需求信息、传送电池箱、装卸电池箱、缴费结算、引导车辆出站、电池箱管理等一系列环节，且涉及车辆、电池箱更换设备、电池箱、充电架、充电机等众多设备，各个环节及设备之间的交互错综复杂，且电池的传送和装卸必须按照一定的逻辑进行，如何协调各个环节和控制逻辑，实现电池更换全流程的自动化控制，且保障电池更换过程的安全可靠是一个难题。 目前虽然大多数建成投运的电动汽车电池更换站内都配备了专用的机器人设备来完成电池的搬运与装卸工作，然而并没有实现整个电池更换过程的自动化。机器人设备只是根据运行人员的指令完成电池的传送、拆卸、安装等动作，整个电池更换过程需要较多的人工干预，如检查判断各种中间状态和操作逻辑，登记更换的电池箱信息等。因而效率低下，更换操作的安全性和可靠性得不到保障，显然无法适应规模化电动汽车运营的要求。
实用新型内容针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种电动汽车电池更换监控系统，本实用新型基于状态机和事件驱动流程链技术，实现了电动汽车电池更换全流程的自动控制，解决了电池更换操作自动化程度较低的问题，极大的提高了电池更换的效率和可靠性。本实用新型的目的是采用下述技术方案实现的一种电动汽车电池更换监控系统，其改进之处在于，所述监控系统包括工作站、夕卜部系统、人机交互接口、外部通信接口、数据库接口和消息处理与分发模块；所述工作站通过人机交互接口与消息处理与分发模块进行通信；所述外部系统通过外部通信接口与消息处理与分发模块进行通信；所述数据库通过数据库接口与消息处理与分发模块进行通信；所述监控系统与电动汽车更换设备控制器连接。其中，通过所述人机交互接口与工作站的操作员进行交互；所述消息处理与分发模块通过所述外部通信接口接收电动汽车换电请求、RFID扫描信息和安防系统联动警告信号。其中，所述外部通信接口为网络串口 ；所述外部系统包括电动汽车、RFID扫描仪和安防系统。其中，所述消息处理与分发模块将外部输入的指令和信号分发给电动汽车更换设备控制器；所述消息处理与分发模块包括控制器；所述控制器为PLC控制器。其中，所述消息处理与分发模块的控制器与电动汽车更换设备控制器连接。其中，所述消息处理与分发模块将电动汽车更换设备控制器的提示信息以及安防系统联动警告信号通过人机交互接口发送给工作站。[0013]其中，所述电动汽车更换设备控制器包括换电机器人设备，所述换电机器人设备与消息处理与分发模块的控制器进行通信。其中，所述电动汽车更换设备控制器与电动汽车换电的上位机连接。与现有技术比，本实用新型达到的有益效果是1、自动化程度高，实现从电动汽车进站到电池更换完毕驶出电池更换站全流程的自动控制。2、电池更换操作的效率高，通过合理协调电池更换设备和电池传送设备缩短了电池更换的操作时间。3、充分考虑电池更换操作的安全可靠，具有完善的异常处理机制。4、电池更换的同时完成电池出入站信息的管理。5、以批组为单位进行电池箱的更换，避免了因电池箱随意组合使用而导致的一致性问题，有利于延长电池的使用寿命。6、本实用新型提供的方案实现了电动汽车电池更换全流程的自动控制，解决了电池更换操作自动化程度较低的问题，
图1是本实用新型提供的基于事件驱动过程链的电池更换监控方法的流程图；图2是本实用新型提供的基于状态机的电池更换监控总体结构图；图3是本实用新型提供的电动汽车电池更换监控系统结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步的详细说明。电动汽车电池更换监控系统是一个事件驱动系统，采用事件驱动流程链(Event-driven Process Chain, EPC)进行流程建模。此外，电池更换监控系统是一个典型的具有离散输入输出的事件驱动系统，采用状态机进行行为建模是十分有效和直观的方法。电动汽车电池更换监控系统结构如图3所示，监控系统包括工作站、外部系统、人机交互接口、外部通信接口、数据库接口和消息处理与分发模块；工作站通过人机交互接口与消息处理与分发模块进行通信；所述外部系统通过外部通信接口与消息处理与分发模块进行通信；所述数据库通过数据库接口与消息处理与分发模块进行通信；所述监控系统与电动汽车更换设备控制器连接。通过所述人机交互接口与工作站的操作员进行交互；所述消息处理与分发模块通过所述外部通信接口接收电动汽车请求、RFID扫描信息和安防系统联动警告信号。外部通信接口为网络串口 ；所述外部系统包括电动汽车、RFID扫描仪和安防系统。消息处理与分发模块将外部输入的指令和信号分发给电动汽车更换设备控制器；所述消息处理与分发模块包括控制器；控制器为PLC控制器。消息处理与分发模块的控制器与电动汽车更换设备控制器连接。消息处理与分发模块将电动汽车更换设备控制器的提示信息以及安防系统联动警告信号通过人机交互接口发送给工作站。电动汽车更换设备控制器包括换电机器人设备，换电机器人设备与消息处理与分发模块的控制器进行通信。电动汽车更换设备控制器与电动汽车换电的上位机连接。本实用新型提供的电动汽车电池更换监控系统是基于QP量子框架实现的。基于事件驱动流程链进行建模的电动汽车电池更换监控方法流程如图1所示，包括下述步骤A、电动汽车驶入电池更换站；B、电池更换站入口处的RFID扫描仪扫描并读取电动汽车的RFID标签；C、根据所述RFID标签认证电动汽车信息；D、判断电动汽车认证是否成功若电动汽车认证成功，则进行步骤E，否则，输出电动汽车认证失败信息，并登记电动汽车的车辆信息再进入步骤E。E、检查电动汽车所需的电池箱是否充满电若电池箱充满电，则进行步骤F，否贝U，进行步骤G。F、引导电动汽车就位；G、电动汽车等待；H、电动汽车准备就绪；1、为电动汽车更换电池；J、电池更换完毕，进行缴费结算；K、引导电动汽车驶出电池更换站。图1中的V操作为逻辑判断操作。电动汽车的换电机器人设备包括换电设备监控模块，电动汽车换电的上位机包括流程监控模块和操作过程监控模块。为了实现电动汽车电池更换的全自动控制，本实用新型从三个层次来分析处理电池更换的控制问题。I)整体流程控制，实现从车辆进站到电池更换完毕出站的整个流程的控制，即完成图1中各个环节的衔接与协调；整体流程监控用流程监控模块的状态机进行描述。2)电池更换操作过程的控制，即图1中“更换电池”环节的控制。根据车辆、电池箱、电池架等的状态信息以及特定的操作逻辑协调控制多个机器人设备完成整车全部电池的更换，并将换下的电池传送到电池架进行充电；电池更换操作过程监控用操作过程监控模块的状态机进行描述。3 )换电机器人设备的操作控制，对换电机器人设备进行操作时考虑设备自身的状态以及环境条件，充分保障安全可靠性；换电机器人设备用换电设备监控模块的状态机进行描述。上述三个控制问题是一个有机的整体，每一个控制问题都采用状态机进行描述，通过状态机之间的协调交互完成电池更换的全自动控制，基于状态机的电池更换控制总体结构如图2所示。操作员的指令以及RFID扫描仪、安防系统、运营管理系统等输入的信号和事项驱动流程监控模块的状态机的运行，当进入电池更换操作环节时，则启动更换操作过程监控模块的状态机负责更换过程的控制，当电池更换操作完成后或者异常时回到流程监控模块的状态机进行相应的处理。操作过程监控模块的状态机根据换电设备、车辆、充电架等的实时状态信息以及更换操作规则产生控制指令发送给换电设备监控模块的状态机，由换电设备监控模块的状态机最终完成控制指令的下发，并向操作过程监控模块的状态机报告控制指令的执行情况。关于更换操作规则具体说明如下I)传送设备从电池架上取电池时，必须保证电池已经停止充电；2 )将电池放置到电池架上时，必须保证电池箱类型和充电架目标位置适用的电池箱类型一致(一辆电动汽车上的电池箱类型可能不同，不同类型的电池箱尺寸不一样，充电架上不同的存放位置适用的电池箱也不同，必须保证按照电池箱类型将电池箱放置到正确的位置)3)电动汽车上的电池一般沿车身左右两侧对称布置，更换设备从电动汽车上卸载电池时，一般要求左右两个对称位置的电池同步卸下；安装电池时也一般要求两侧的更换设备同步安装；4)要避免传送设备和更换设备同时操作同一块电池，例如当传送设备正从电池架上取电池时，更换设备如果试图取同一块电池，将引发事故；5)当准备把一块电池放置到电池架上时，必须保证目标电池架位置上无电池。当电动汽车进入更换电池步骤时，则启动操作过程监控模块的状态机负责更换过程的控制，当电池更换操作完成后或者异常时，则回到流程监控模块的状态机进行处理；操作过程监控模块的状态机根据换电设备、车辆、充电架的实时状态信息以及更换操作规则产生控制指令发送给换电设备监控模块的状态机，由换电设备监控模块的状态机最终完成控制指令的下发，并向操作过程监控模块的状态机报告控制指令的执行情况。基于状态机和事件驱动流程链技术本实用新型提供了一种电动汽车电池更换监控系统，实现了电动汽车电池更换全流程的自动控制，解决了电池更换操作自动化程度较低的问题，极大的提高了电池更换的效率和可靠性。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本实用新型的具体实施方式
进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种电动汽车电池更换监控系统，其特征在于，所述监控系统包括工作站、外部系统、人机交互接口、外部通信接口、数据库接口和消息处理与分发模块；所述工作站通过人机交互接口与消息处理与分发模块进行通信；所述外部系统通过外部通信接口与消息处理与分发模块进行通信；所述数据库通过数据库接口与消息处理与分发模块进行通信；所述监控系统与电动汽车更换设备控制器连接。
2.如权利要求1所述的电动汽车电池更换监控系统，其特征在于，通过所述人机交互接口与工作站的操作员进行交互；所述消息处理与分发模块通过所述外部通信接口接收电动汽车换电请求、RFID扫描信息和安防系统联动警告信号。
3.如权利要求1所述的电动汽车电池更换监控系统，其特征在于，所述外部通信接口为网络串口 ；所述外部系统包括电动汽车、RFID扫描仪和安防系统。
4.如权利要求1所述的电动汽车电池更换监控系统，其特征在于，所述消息处理与分发模块将外部输入的指令和信号分发给电动汽车更换设备控制器；所述消息处理与分发模块包括控制器；所述控制器为PLC控制器。
5.如权利要求4所述的电动汽车电池更换监控系统，其特征在于，所述消息处理与分发模块的控制器与电动汽车更换设备控制器连接。
6.如权利要求1所述的电动汽车电池更换监控系统，其特征在于，所述消息处理与分发模块将电动汽车更换设备控制器的提示信息以及安防系统联动警告信号通过人机交互接口发送给工作站。
7.如权利要求1所述的电动汽车电池更换监控系统，其特征在于，所述电动汽车更换设备控制器包括换电机器人设备，所述换电机器人设备与消息处理与分发模块的控制器进行通信。
8.如权利要求7所述的电动汽车电池更换监控系统，其特征在于，所述电动汽车更换设备控制器与电动汽车换电的上位机连接。
专利摘要本实用新型涉及一种电动汽车电池更换监控系统，监控系统包括工作站、外部系统、数据库、人机交互接口、外部通信接口、数据库接口、消息处理与分发模块、流程监控模块、操作过程监控模块和换电设备监控模块；工作站通过人机交互接口与消息处理与分发模块进行通信；所述外部系统通过外部通信接口与消息处理与分发模块进行通信；所述数据库通过数据库接口与消息处理与分发模块进行通信；所述消息处理与分发模块把信息分别分发给流程监控模块、操作过程监控模块和换电设备监控模块。本实用新型的技术方案实现了电动汽车电池更换全流程的自动控制，解决了电池更换操作自动化程度较低的问题，极大的提高了电池更换的效率和可靠性。
文档编号B60S5/06GK202863408SQ20122046016
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月10日 优先权日2012年9月10日
发明者赵明宇, 汪映辉, 路致远, 王刚, 孙广明, 储毅, 何阳, 李 浩 申请人:中国电力科学研究院, 国家电网公司