動力電池快換方法、設備、系統及布局技術方案

本發明專利技術公開了一種動力電池快換方法、設備、系統及布局。本系統包括硬件和軟件兩部分，硬件包含：通用停車平臺，兩部多功能機械手，兩部電池存放平臺，兩部堆垛設備，視頻獲取設備及其他輔助設備；軟件部分包含：車型參數數據庫，車型識別系統，圖像數據處理系統，PLC控制系統及其他輔助系統。運行過程為：待換電車輛停在通用停車平臺上，視頻設備獲取實時的汽車圖像數據，通過圖像處理系統獲得電池倉的準確位置，PLC控制系統控制多功能機械手一運行到電池倉下取走虧電電池，同時換電機械手二從電池存放平臺取得滿電電池并輸送到汽車的電池倉的下面，舉升電池安裝到電池倉。汽車駛下停車平臺完成換電。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種電動汽車動力電池更換系統、裝置及方法，該系統可以為絕大多數車型提供快速更換動力電池服務。
技術介紹
隨著全球經濟的快速發展，世界能源危機和環保問題日益突出，汽車工業面臨著嚴峻的挑戰。一方面，石油資源短缺，汽車是油耗大戶，且目前內燃機的熱效率較低，燃料燃燒產生的熱能大約只有3 5 %—4 O %用于實際汽車行駛，節節攀升的汽車保有量加劇了這一矛盾；另一方面，汽車的大量使用加劇了環境污染。此外，汽車排放的大量C O 2加劇了溫室效應，汽車噪聲是環境噪聲污染的主要內容之一。世界各國和各大汽車公司以及國內各大科研機構和高等院校紛紛致力于開發清潔節能汽車。其中純電動汽車最具發展前景。但是純電動汽車的續航能短的瓶頸嚴重制約著電動汽車的發展。為了解決電動汽車的能源補充問題，現階段有充電和換電兩種方式，這兩種方式各有優缺點，充電方式投資小，不必統一電池尺寸。充電時間長，對電池損害大。電網負荷大換電方式投資大，統一電池尺寸，換電快速，合理利用電力資源。目前一些電動車生產商和動力電池生產商逐步達成一致，將電池乘用車按照車型大小分為微型車，小型車，中型車和大型車4種類型。每一類型電動車使用同一規格電池。各種規格電池具有相同的接口，使得統一換電得到初步的基礎。但是目前的換電設備只能為其中的某一個類型的進行換電服務。不能為這四類型的車型同時服務，進而制約了電動車的發展和普及。
技術實現思路
本專利技術要解決的問題在于提出一種基于以上條件的通用型電動乘車動力電池快速換電系統，可以通過一套通用型純電動乘用車動力電池快速換電系統為不同型號的絕大部分的電動乘用車提供換電服務。上訴通用型電動乘用車動力電池快速換電系統包括硬件和軟件兩部分，硬件包含通用停車平臺，兩部多功能機械手，兩部動力電池存放平臺，兩部堆垛設備，適用于不同車型的動力電池，視頻獲取設備及其他輔助設備；軟件部分包含車型參數數據庫，車型識別系統，圖像數據處理系統，PLC控制系統及其他輔助系統。通用型電動乘用車動力電池快速換電系統，包括通用停車平臺。通用停車平臺包括固定平臺和前、后移動板。前、后移動板位于固定平臺的中部，可以在固定平臺上分別單獨前后移動，以調整相對位置，分別承載各型待換電車輛的前輪和后輪。通用停車平臺還包括車輛通過保護板，車輛通過保護板位于前、后移動板的下方。在車輛駛上停車平臺的時候閉合，保證車輛順利安全通過。當車輛在前、后移動板上停穩后，車輛通過保護板左右分開到固定位置。更換電池完畢后，車輛通過保護板再次閉合，保證車輛順利安全駛下停車平臺。兩部多功能機械手，兩部多功能機械手位于停車平臺的下方，在同一條鋪設在地面上的鋼軌上做水平，左右，舉升，選擇及傾斜運動，多功能一在Plc的控制下，準確運動到待換電車輛底盤下方，取走虧電動力電池，運回到對應側的動力電池存放平臺。與此同時，多功能機械手二從對應側的動力電池存放平臺取出滿電動力電池，并且運送到待換電車輛底盤下方，并舉升安裝滿電動力電池。所訴多功能機械手均由伺服電機控制。兩部動力電池存放平臺，兩部堆垛設備,兩部動力電池存放平臺和兩部堆垛設備分別左右對稱布置，用于取出或放回動力電池。視頻獲取設備，用于獲取待換電車輛在所訴通用停車平臺上隨機停放位置的實時圖像，供圖像數據處理系統分析。所訴圖像數據處理系統，圖像數據處理系統根據視頻獲取設備獲取待換電車輛在所訴通用停車平臺上隨機停放位置的實時圖像，結合該型待換電車輛在車型參數數據庫中的參數，分析出待換電車輛的電池倉準確位置，并將相對坐標位置參數輸入Plc控制系統。所訴車型參數數據庫，為開放式SQL-SERVER數據庫，車型參數數據庫保存有各型純電動乘用車的外形參數、軸距參數、電池倉在該車型的準確位置信息及該車型在停車平臺上的理論位置。并且可以不斷增加新的車型參數，擴大通用型電動乘用車動力電池快速換電系統的服務范圍。所訴PLC控制系統，用于控制堆垛機取出或送回的動作，及兩部多功能機械手的水平、左右、旋轉、舉升和傾斜等動作。所訴車型識別系統采用視頻識別，在待換電車輛駛上所訴通用停車平臺前對待換電車輛進行車型識別。多功能機械手與動力電池的連接部分，屬于通用技術部分，可以通過不同的技術手段來實現。無論何種方式方法，都不會對本專利技術產生本質的影響，所以在這里不對該部分闡述說明。本專利技術的優點在于。1、通用性高。通用型電動乘用車動力電池快速換電系統進行換電服務時，只有前、后移動板支撐換電車輛的前輪和后輪，對車型沒有限制，一套通用型電動乘用車動力電池快速換電系統可以覆蓋98%以上的車型。2、可靠性高。通用型電動乘用車動力電池快速換電系統建立了可提供換電服務車輛的數據庫，工作時，通過圖像數據處理系統結合數據庫的分析，使得伺服系統控制的多功能機械手可以找到帶待換電車輛的電池倉的精確位置，進行更換動力電池服務。可靠性和準確性相對于其他控制方式大大提高，換電過程更加流暢順利。3、安全性高。通用型純電動乘用車動力電池快速換電系統設有車輛通過保護板，在車輛進入或者駛離所訴停車平臺時，車輛通過保護板處于閉合狀態，保證了車輛的安全。4、對駕駛員要求低。通用型電動乘用車動力電池快速換電系統對待換電車輛駛入所訴通用停車平臺沒有限制，也不需要二次移動車輛，對車輛沒有任何附加的損害，對駕駛員的要求很低，基本和在現在的加油站加油一樣。5、更換電池服務時間短。通用型電動乘用車動力電池快速換電系統合理的使用統籌的方法安排各個子系統的動作順序，所訴多功能機械手二從所訴動力電池存放平臺取得適用于該車型的滿電動力動力電池并輸送到預定位置，與車輛駛上所訴通用停車平臺同時進行。多功能機械手一取走虧動力電電池后，多功能機械手二可馬上將準備好的滿電動力電池安裝到所服務車輛的電池倉。所訴多功能機械手一將虧電動力電池送到所訴動力電池存放平臺，和車輛駛離所訴停車平臺同時進行。整個系統工作的時間大幅縮短。使得換電速度快，換電效率提高。6、容易操作。通用型電動乘用車動力電池快速換電系統采用自動車型識別系統和Plc伺服單元控制，自動化程度高。對使用人員要求不高。7、可維護性強。通用型電動乘用車動力電池快速換電系統采用開放式SQL-SERVER數據庫，對于不斷推出的新車型，適時地完善，補充車型參數數據庫，就可以對新推出電動乘用車進行換電服務。附圖說明為了使本專利技術的內容更清楚的闡述，下面通過本專利技術的具體實施例，并結合附圖說明，做進一步詳細的說明。圖1為通用型電動乘用車動力電池快速換電系統俯視示意圖。圖2為通用純電動乘用車動力電池快速換電系統側視示意圖。圖3為通用停車平臺側視示意圖。圖4為通用停車平臺前視示意圖。圖5為多功能機械手左右運動示意圖。圖6為多功能機械手前后、升降及傾斜運動示意圖。圖7為多功能機械手旋轉運動示意圖。圖8為通用型電動乘用車動力電池快速換電系統工作流程示意圖。圖9圖為更換動力電池過程中車型識別步驟的示意圖。圖10為更換動力電池過程中車輛定位及取下虧電動力電池步驟的示意圖。圖11為更換動力電池過程中安裝滿電動力電池步驟的示意圖。圖12為更換動力電池完成后，電動乘用車駛離通用停車平臺步驟的示意圖。1-通用停車平臺，2-多功能機械手一，3-多功能機械手二，4_視頻獲取設備固定架，5-視頻獲取設備，6-待換電車輛，7-鋼本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種動力電池快換系統，其特征在于包括：(1)?通用停車平臺，用來停放各種型號的待換電車輛；(2)?兩部多功能機械手，用來輸送動力電池和安裝(拆卸)動力電池；(3)?兩部動力電池存放平臺，用來存放動力電池；(4)?視頻獲取設備，用來獲取待換動力電池車輛的實時視頻圖像；(5)?車型參數數據庫，用來儲存可服務車輛的車型相關參數及各個可服務車型在停車平臺上的理論正確位置：(6)?圖像處理系統，用來處理視頻獲取設備獲取的視頻圖像，進行識別車型并通過車型參數據庫的對比，對車輛進行定位；(7)?適用于不同車型的動力電池，用來安裝于不同尺寸的車型。

【技術特征摘要】
1.一種動力電池快換系統，其特征在于包括: (1)通用停車平臺，用來停放各種型號的待換電車輛； (2)兩部多功能機械手，用來輸送動力電池和安裝(拆卸)動力電池； (3)兩部動力電池存放平臺，用來存放動力電池； (4)視頻獲取設備，用來獲取待換動力電池車輛的實時視頻圖像； (5)車型參數數據庫，用來儲存可服務車輛的車型相關參數及各個可服務車型在停車平臺上的理論正確位置: (6)圖像處理系統，用來處理視頻獲取設備獲取的視頻圖像，進行識別車型并通過車型參 數據庫的對比，對車輛進行定位； (7)適用于不同車型的動力電池，用來安裝于不同尺寸的車型。2.根據權利要求1所述的一種動力電池快換系統其特征在于所訴通用停車平臺可以用于各種不同外形尺車型的電動乘用車的進入和停放。3.根據權利要求1所述的一種動力電池快換系統其特征在于所訴視頻獲取設備位于所訴通用停車平臺的上方，可以獲取待換電車輛不同位置的實時視頻圖像，提供給所訴圖像處理系統進行分析，同時對待換電車輛在所訴通用停車平臺上的位置進行定位。4.一種更換動 力電池的方法，其特征在于更換動力電池時，待換電車輛隨機停在所訴通用停車平臺上后，不需要再移動待換電車輛，通過所訴的兩部多功能機械手分別在程序的控制下，先后運行到待換電車輛底部下面，卸載和安裝電池。5.根據權利要求4所述的一種更換動力電池的方法，其特征在于待換電車輛駛上所訴通用停車平臺的過程中，動力電池快換系統對待換電車輛進行車型識別。6.根據權利要求4所述的一種更換動力電池的方法，方法其特征在于動力電池快換系統識別待換電車輛車型后，根據該換電車輛的車型參數，所訴通用停車平臺分別調整前、后移動板的位置，用于承載待換電車輛的前輪和后輪。7.根據權利要求4所述的一種更換動力電池的方法，其特征在于動力電池快換系統識別待換電車輛車型后，一部多功能機械手I從所訴動力電池存放平臺取到適用于該車型的滿電動力電池，并輸送到所訴通用停車平臺的下方，等待安裝。8.根據權利要求4所述的一種更換動力電池的方法，其特征在于待換電車輛停在所訴通用停車平臺上后，所訴視頻獲取設備獲取到待換電車輛在所訴停車平臺上的實時位置視頻圖像，并通過分析和數據對比，得到待換電車輛在所訴通用停車平臺的實際位置。9.根據權利要求4所述的一種更換動力電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：佘德全，賴小瓊，
申請(專利權)人：佘德全，
類型：發明
國別省市：