一种乘用车底盘电池共享换电站系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及一种乘用车底盘电池共享换电站系统及其控制方法，属于电动汽车换电技术领域。


背景技术：

2.在能源及环境压力下，对可再生清洁能源的利用己成为未来电网发展的确定趋势。但是，由于可再生清洁能源具有波动性强、可控性差的特点，大规模可再生能源发电接入己对电网的安全稳定性造成了直接影响。同时由于负荷快速增长，引起的输配电升级改造需求也为电网的运行造成了压力。
3.电动汽车接入电网充电增加了电力系统负荷，若在负荷曲线高峰期接入大量电动汽车充电，则进一步拉大电网负荷曲线峰谷差，可能导致配电网线路过载、电压跌落、配电网损耗增加、配电变压器过载等一系列问题，甚至会超出局部配电网的承受能力，给电网安全运行带来负担。电网需要新增装机容量、改造相应输配电设备，使得电网运行效率降低。
4.其次，电动汽车用户选取充电时间和空间的不确定性，则产生具有随机性的电动汽车充电负荷，对电网的优化控制提出更高的要求。
5.再次，电动汽车充电负荷作为一种恒功率负荷，可能恶化电网频率电压特性，增加电网调频、调压的难度。
6.最后，电动汽车充电过程主要完成交直流功率变换，充电负荷属于非线性负荷，所使用的电力电子设备将产生大量谐波，降低电网和用户的电能质量，减少电气设备使用寿命。
7.因此，大规模接入的电动汽车充电负荷及大量建设的充电设施将改变配网拓扑结构(增加网络节点、线路改造等)以及负荷布局，对配电系统规划及运行方式提出了新的要求与挑战。
8.针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

9.目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种乘用车底盘电池共享换电站系统及其控制方法，提供整站运行监测、控制平台，方便用户实时掌握换电站的运行情况，保障充换电运行可靠、高效。
10.技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：第一方面，一种乘用车底盘电池共享换电站系统，包括：站控系统、车辆识别设备、智能换电设备、环境监测装置、充电设备。
11.所述站控系统，用于共享换电站内设备运行参数和状态进行监视、控制和管理。
12.所述车辆识别设备，用于车型和车牌识别机器人通过智能学习和图像解析，实现乘用车的型号和车牌识别，并提供给智能换电设备。
13.所述智能换电设备，用于自主对车辆的电池进行智能更换。
14.所述充电设备，用于对电池进行充电，并对充电过程进行监测、保护，并和电池bms、后台监控系统进行数据交互和控制。
15.所述环境控制器，用于对共享换电站内的温度、湿度、门禁、空调、消防报警进行监测和控制。
16.进一步的，所述智能换电设备，包括：rgv换电机器人、换电堆垛机、电池交换平台、换电机器人导轨、模块化电池仓、柔性化停车平台。
17.所述rgv换电机器人，用于对多种车型的电池包进行自动更换。
18.所述换电堆垛机，用于对多种类型的电池包进行取出和存放的操作。
19.所述电池交换平台，用于将电池包在换电堆垛机与rgv换电机器人之间进行交换。
20.所述换电机器人导轨，用于rgv换电机器人在电池交换平台和停车位之间来回搬运电池。
21.所述模块化电池仓，用于存放不同类型电池包且具有适应不同类型电池包充电接口的设备。
22.所述柔性化停车平台，用于自动调整车辆位置，适应多种类型轮距和轴距的换电车辆，并对换电车辆自动定位。
23.第二方面，一种乘用车底盘电池共享换电站系统的控制方法，包括如下步骤：初始化状态控制，所述初始化状态控制用于工控机上电后，站控系统自动启动，并进行工控机初始化；进行各类配置参数和配置文件的初始化、站内各个监控设备的通信的初始化、站内各类设备的状态初始化，经过初始化后，站控系统具备进行实际工作的条件。
24.空闲状态控制，所述空闲状态控制用于智能换电设备不进行换电设备操作时的控制。
25.车辆驶入状态控制，所述车辆驶入状态控制用于站控系统通过车辆识别设备感知车辆接近换电站入口时到车辆进入到智能换电设备的柔性化停车平台为止时的控制。
26.换电状态控制，所述换电状态控制用于从换电车辆进入智能换电设备的柔性化停车平台到智能换电设备完成电池包更换为止时控制。
27.换电结束状态控制，所述换电结束状态控制用于智能换电设备在完成更换车辆的电池包时刻起，到车辆驶出智能换电设备并驶出换电站出口闸机时刻为止的控制。
28.异常状态控制，所述异常状态控制用于站控系统监测到智能换电设备、充电设备、环境监测装置、车辆识别设备在运行状态异常时，进行信息提示、告警、停运控制。
29.进一步的，所述空闲状态控制，具体包括：站控系统定时监测和车辆识别设备、电池包识别设备、智能换电设备、模块化电池仓、环境监测装置、视频监控设备、闸机、充电机的通信状态，并对通信异常状态进行处理，进行参数记录、存储；对无法恢复并影响正常运行的通信状态进行报警提示。
30.站控系统定时监测工控机本身的工作状态，并进行参数记录、存储；对异常运行状态进行预警提示。
31.站控系统定时进行换电设备的工作状态检测，包括在线/离线，正常/故障，工作/空闲状态进行监测；对换电设备的运行参数进行监测，并将运行状态和参数数据进行分析、展示、处理和存储，并根据控制策略进行相应的联动控制。
32.站控系统定时进行充电设备的状态检测，包括在线/离线，正常/故障，充电/空闲
状态，和充电机相连的电池包的告警状态，电池包的在线/离线，正常/故障，充满/充电/待充状态；进行运行参数采集，包括每个充电机的输出电压、输出电流、功率进行检测，对与充电机相连的电池包的参数，包括单体电池最高电压、最低电压，最高温度、最低温度，充入电量，soc，剩余充电时间参数进行检测，并将运行状态和参数数据进行分析、展示、处理和存储，并根据充电和电池包的控制策略进行相应的联动控制。
33.站控系统定时进行环境监测装置的工作状态检测，包括：环境温度、湿度、消防状态、闸机状态、空调状态的运行状态和参数；进行运行参数采集，并将运行状态和参数数据进行分析、展示、处理和存储，并根据控制策略进行相应的联动控制，包括当监测到消防告警时，站控系统自动转到消防模式，并下发指令将智能换电设备转换到消防工作模式。
34.站控系统定时进行供电设备的工作状态检测，包括对电压，各个回路开关状态、电流、功率，功率因数、电量进行采集；进行运行参数采集，并将运行状态和参数数据进行分析、展示、处理和存储，并根据控制策略进行相应的联动控制。
35.进一步的，所述车辆驶入状态控制，具体包括：在换电车辆靠近换电站入口，车辆识别设备自动识别车辆的车型和车牌并上报站控系统，站控系统验证该换电车辆的车牌、车型、电池包id信息的合法性。
36.如果验证失败，则站控系统通过文字信息弹框提示，指示牌提示、语音提示的方式提示用户驶离。
37.如果验证成功，站控系统下发预备换电指令，将换电车辆的电池包信息、车辆信息、待换电池包id、待换电池包存放的仓位号，换下电池包存放的仓位号的信息下发给智能换电设备，指示智能换电设备做好换电准备。在站控系统下发预备换电指令并确认后，下发开闸指令并引导用户驶入。
38.当该车辆用户驶入闸机并进入智能换电设备停稳后，则可根据用户操作进入换电状态或驶出智能换电设备。
39.进一步的，所述换电状态控制，具体包括：站控系统实时监测智能换电设备的运行状态，监测换电站内的环境状态，控制站控系统自动进入相应的工作模式。
40.进入自动换电模式，具体包括：车辆驶入智能换电设备，停稳车辆并熄火后，该车辆用户通过手机中程序连接到站控系统，连接成功后，该车辆用户通过手机端确认换电信息，并点击启动换电按钮，通知站控系统可以开始换电，如果用户点击取消换电任务，则给站控系统下发取消换电指令并进入换电结束状态。站控系统再次校验手机端发送的换电信息，如果校验正确，则站控系统将换电车辆的电池包型号、车辆型号、待换电池包id、待换电池包的仓位号、换下电池包的仓位号的信息下发给智能换电设备，通知智能换电设备可以开始换电；如果校验失败，则语音或手机端显示方式通知用户安全驶离。
41.智能换电设备在接收到站控系统的开始换电指令后，由智能换电设备自主进行换电操作。智能换电设备对换电车型、电池包型号、待换电池包型号和id、待换电池包的仓位号、换下电池包的仓位号的信息进行自主校验，如果校验正确，通过柔性化停车平台自动调整车辆位置，智能换电设备自主、自动进行电池更换操作。
42.智能换电设备实时向站控系统发送工作状态，包括车辆的位置调整状态，电池取
下状态，电池换上状态、电池运送状态、电池交换状态、电池存放状态、包括当前换电时间和换电时长，并记录每个工作状态的信息，对换电工作状态进行实时展示，并进行分析和存储；站控系统实时监测换电工作过程是否正常，如果换电过程状态异常，站控系统依据安全告警策略下发控制命令并进入异常状态。
43.换电过程中，站控系统实时监测操作人员的输入，对开始换电，暂停换电/继续换电，停止换电的指令进行响应和记录。
44.进入手动和半自动模式，具体包括：当智能换电设备进入手动或半自动模式时，由操作人员人工操作智能换电设备进行换电操作。
45.在人工操作过程中，智能换电设备实时向站控系统上报工作状态，如车辆的位置调整状态，电池取下状态，电池换上状态、电池运送状态、电池交换状态、电池存放状态、当前换电时间和换电时长，并记录每个工作状态的信息，对换电工作状态进行实时展示，并进行分析和存储；站控系统实时监测换电工作过程是否正常，如果换电过程状态异常，站控系统依据安全告警策略下发控制命令并进入异常状态。
46.进入消防转运模式，具体包括：当站控系统监测到消防告警信息时，根据告警信息类型，将站控系统和智能换电设备转换到消防转运模式。此时，由智能换电设备控制电池包转运过程，以最快的速度将发生消防险情的电池包从固定的消防仓口转出，站控系统只对电池包的消防转运过程进行记录。
47.进一步的，所述换电结束状态控制，具体包括：通过信息提示和语音提示换电结束，引导用户安全驶离智能换电设备。
48.形成换电业务记录，对本次换电的车辆信息、换下电池包信息、换上电池包信息，换电开始时间、结束时间，换上电池包对应的充电业务id的信息进行记录。
49.对该车辆用户账户进行扣费处理并生成换电账单信息。
50.提醒用户换电结束允许车辆驶离，车辆驶到出口时，通过车辆识别设备识别驶出车型，并下发开闸命令允许车辆驶出。
51.站控系统检查智能换电设备是否在正常安全状态，检查模块化电池仓是否正常，检查电池包存放是否正常，如果正常，站控系统依据充电策略下发启动充电命令开始对新换上的电池包启动充电，形成新的充电业务记录。
52.站控系统进入空闲状态控制。
53.进一步的，所述异常状态控制，具体包括：站控系统监测到智能换电设备、车辆识别设备、电池包识别设备、智能换电设备、模块化电池仓、环境监测装置、视频监控设备、闸机、充电机运行异常时，依据站控系统配置的告警策略进行处理。在异常处理完毕后，根据系统配置的告警策略，自动选择继续恢复运行进入换电状态或进入空闲状态。
54.进一步的，还包括充电工作状态控制，具体包括：当智能换电设备将电池包放入模块化电池仓位后，模块化电池仓获取当前仓位工作状态，包括无电池包/有电池包且连接器未连接/有电池包且连接器已连接和工作参数所括仓位编号、电池包编号、电池型号，并上报到站控系统。
55.站控系统对电池包的合法性、电池包和模块化电池仓的连接是否正常进行校验，如果模块化电池仓上报状态为有电池包且连接器未连接，则给模块化电池仓下发连接器连接电池包命令。校验通过后将电池包的型号下发给对应的充电机，充电机根据站控系统设置的充电策略控制充电过程。
56.站控系统实时监测充电机的运行参数和状态，形成运行状态和参数记录。
57.站控系统通过充电机实时监测电池包的运行参数和状态并形成运行状态和参数记录。
58.站控系统实时监测电池包的充电情况，对满足停止充电条件的电池包停止充电并形成充电业务记录；对自动停止充电的电池包形成充电业务记录。
59.站控系统根据预设的充电机和电池包的异常处理策略，对异常状态进行告警、停止充电处理。
60.进一步的，还包括：共享换电站系统工作状态转换控制，具体包括：当处于空闲状态时，如果发生异常，则状态转换为异常状态。
61.当处于车辆驶入状态时，如果用户鉴权失败或用户主动取消换电任务，则状态转换为空闲状态，如果发生异常，则状态转换为异常状态。
62.当处于换电状态时，如果点击急停或用户主动取消换电任务，则状态转换为空闲状态，如果发生异常，则状态转换为异常状态。
63.当处于换电结束状态时，如果换电正常完成，则状态转换为空闲状态，如果发生异常，则状态转换为异常状态。
64.当处于充电工作状态时，如果充电正常完成，则状态转换为空闲状态，如果发生异常，则状态转换为异常状态。
65.当处于异常状态时，如果站内人员重启站控系统，则状态转换为初始化状态，如果异常修复或复位，则状态可转换为空闲状态、车辆驶入状态、换电状态、换电结束状态、充电工作状态。
66.有益效果：本发明提供的一种乘用车底盘电池共享换电站系统及其控制方法，电池共享换电站系统作为可调控负荷有利于电网潮流调控，避免电动汽车分散充电对于配电网改造的压力，提高了电网电能质量。
67.电池共享换电站系统的控制方法，充分感知换电和充电的全过程信息、以及环境信息，为充换电过程提供可靠信息，提升充换电效率，实现整个过程可测、可观、可控，充分保障充换电过程高效可靠、以及设备和人员安全。
附图说明
68.图1为本发明的共享换电站系统的架构示意图。
69.图2为本发明的空闲状态控制方法流程示意图。
70.图3为本发明的车辆驶入状态控制方法流程示意图。
71.图4为本发明的换电状态控制方法流程示意图。
72.图5为本发明的换电结束状态控制方法流程示意图。
73.图6为本发明的异常状态控制方法流程示意图。
74.图7为本发明的充电工作状态控制方法流程示意图。
75.图8为本发明的工作状态转换控制方法流程示意图。
具体实施方式
76.下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
77.如图1所示，第一种实施例一种乘用车底盘电池共享换电站系统，包括：站控系统、车辆识别设备、智能换电设备、环境监测装置、充电设备。
78.所述站控系统，用于共享换电站内设备运行参数和状态进行监视、控制和管理。
79.进一步的，对共享换电站内智能换电设备、充电设备、车辆识别设备、环境监测装置的运行状态进行监视、显示、状态存储；根据车辆换电需要，对智能换电设备进行运行控制；对充电设备进行充电控制；对环境监测装置进行运行控制。
80.所述车辆识别设备，用于车型和车牌识别机器人通过智能学习和图像解析，实现乘用车的型号和车牌识别，并提供给智能换电设备。
81.所述智能换电设备，用于自主对车辆的电池进行智能更换。
82.进一步的，所述智能换电设备，包括：rgv换电机器人、换电堆垛机、电池交换平台、换电机器人导轨、模块化电池仓、柔性化停车平台。
83.所述rgv换电机器人，用于对多种车型的电池包进行自动更换。
84.进一步的，采用双rgv协同换电实现方案，单个rgv可以实现三种解锁方式的切换，通过转位操作实现卡扣式和旋压式解锁机构的切换，升降方式实现螺栓式解锁机构切换，所有解锁机构集成到同一个浮动夹具上，可自适应对接车辆定位点，同时浮动机构也可以自动锁定，保证rgv高速行走时稳定可靠。
85.所述换电堆垛机，用于对多种类型的电池包进行取出和存放的操作。
86.进一步的，采用执行搬运电池包操作的机械、电气设备以及相应的控制系统，具备根据操作指令，将电池包从电池架上取出或存放的功能。
87.所述电池交换平台，用于将电池包在换电堆垛机与rgv换电机器人之间进行交换。
88.进一步的，采用执行交接电池包操作的机械、电气设备以及相应的控制系统，具备根据操作指令，将电池包由换电堆垛机交接给rgv换电机器人的功能。
89.所述换电机器人导轨，用于rgv换电机器人在电池交换平台和停车位之间来回搬运电池。
90.所述模块化电池仓，用于存放不同类型电池包且具有适应不同类型电池包充电接口的设备。
91.进一步的，采用模块化设计方案，存储架包括：电池主框架、可调节托盘、插拔机构。电池主框架按照最大电池包尺寸设计，可兼容多款电池包；可调节托盘具备通过x向、y向调节功能，实现对不同型号电池包的存储、定位和充电；插拔机构适配x向、z向电连接器、液冷连接器，插拔机构可以灵活调整位置，实现与多种型号电池包自动连接。
92.所述柔性化停车平台，用于自动调整车辆位置，适应多种类型轮距和轴距的换电车辆，并对换电车辆自动定位。
93.所述充电设备，用于对电池进行充电，并对充电过程进行监测、保护，并和电池bms、后台监控系统进行数据交互和控制。
94.所述环境控制器，用于对共享换电站内的温度、湿度、门禁、空调、消防报警进行监
测和控制。
95.进一步的，和站控系统进行通信，上传所管理设备的状态和监测参数，接受站控系统指令，对所属设备的设备进行控制。 96.第二种实施例一种乘用车底盘电池共享换电站系统的控制方法，包括如下步骤：初始化状态控制，所述初始化状态控制用于工控机上电后，站控系统自动启动，并进行工控机初始化；进行各类配置参数和配置文件的初始化、站内各个监控设备的通信的初始化、站内各类设备的状态初始化，经过初始化后，站控系统具备进行实际工作的条件。
97.空闲状态控制，所述空闲状态控制用于智能换电设备不进行换电设备操作时的控制。
98.车辆驶入状态控制，所述车辆驶入状态控制用于站控系统通过车辆识别设备感知车辆接近换电站入口时到车辆进入到智能换电设备的柔性化停车平台为止时的控制。
99.换电状态控制，所述换电状态控制用于从换电车辆进入智能换电设备的柔性化停车平台到智能换电设备完成电池包更换为止时控制。
100.换电结束状态控制，所述换电结束状态控制用于智能换电设备在完成更换车辆的电池包时刻起，到车辆驶出智能换电设备并驶出换电站出口闸机时刻为止的控制。
101.异常状态控制，所述异常状态控制用于站控系统监测到智能换电设备、充电设备、环境监测装置、车辆识别设备在运行状态异常时，进行信息提示、告警、停运控制。
102.如图2所示，进一步的，所述空闲状态控制，具体包括：站控系统定时监测和车辆识别设备、电池包识别设备、智能换电设备、模块化电池仓、环境监测装置、视频监控设备、闸机、充电机的通信状态，并对通信异常状态进行处理，进行参数记录、存储；对无法恢复并影响正常运行的通信状态进行报警提示。
103.站控系统定时监测工控机本身的工作状态，并进行参数记录、存储；对异常运行状态进行预警提示。
104.站控系统定时进行换电设备的工作状态检测，包括在线/离线，正常/故障，工作/空闲状态进行监测；对换电设备的运行参数进行监测，并将运行状态和参数数据进行分析、展示、处理和存储，并根据控制策略进行相应的联动控制。
105.站控系统定时进行充电设备的状态检测，包括在线/离线，正常/故障，充电/空闲状态，和充电机相连的电池包的告警状态，电池包的在线/离线，正常/故障，充满/充电/待充状态；进行运行参数采集，包括每个充电机的输出电压、输出电流、功率进行检测，对与充电机相连的电池包的参数，包括单体电池最高电压、最低电压，最高温度、最低温度，充入电量，soc，剩余充电时间参数进行检测，并将运行状态和参数数据进行分析、展示、处理和存储，并根据充电和电池包的控制策略进行相应的联动控制。
106.站控系统定时进行环境监测装置的工作状态检测，包括：环境温度、湿度、消防状态、闸机状态、空调状态的运行状态和参数；进行运行参数采集，并将运行状态和参数数据进行分析、展示、处理和存储，并根据控制策略进行相应的联动控制，包括当监测到消防告警时，站控系统自动转到消防模式，并下发指令将智能换电设备转换到消防工作模式。
107.站控系统定时进行供电设备的工作状态检测，包括对电压，各个回路开关状态、电流、功率，功率因数、电量进行采集；进行运行参数采集，并将运行状态和参数数据进行分析、展示、处理和存储，并根据控制策略进行相应的联动控制。
108.如图3所示，进一步的，所述车辆驶入状态控制，具体包括：在换电车辆靠近换电站入口，车辆识别设备自动识别车辆的车型和车牌并上报站控系统，站控系统验证该换电车辆的车牌、车型、电池包id信息的合法性。
109.如果验证失败，则站控系统通过文字信息弹框提示，指示牌提示、语音提示的方式提示用户驶离。
110.如果验证成功，站控系统下发预备换电指令，将换电车辆的电池包信息、车辆信息、待换电池包id、待换电池包存放的仓位号，换下电池包存放的仓位号的信息下发给智能换电设备，指示智能换电设备做好换电准备。在站控系统下发预备换电指令并确认后，下发开闸指令并引导用户驶入。
111.当该车辆用户驶入闸机并进入智能换电设备停稳后，则可根据用户操作进入换电状态或驶出智能换电设备。
112.如图4所示，进一步的，所述换电状态控制，具体包括：站控系统实时监测智能换电设备的运行状态，监测换电站内的环境状态，控制站控系统自动进入相应的工作模式。
113.进入自动换电模式，具体包括：车辆驶入智能换电设备，停稳车辆并熄火后，该车辆用户通过手机中程序，如微信小程序连接到站控系统，连接成功后，该车辆用户通过手机端确认换电信息（车牌、车型、待换电池包型号、待换电池包电量），并点击启动换电按钮，通知站控系统可以开始换电，如果用户点击取消换电任务，则给站控系统下发取消换电指令并进入换电结束状态。站控系统再次校验手机端发送的换电信息，如果校验正确，则站控系统将换电车辆的电池包型号、车辆型号、待换电池包id、待换电池包的仓位号、换下电池包的仓位号的信息下发给智能换电设备，通知智能换电设备可以开始换电；如果校验失败，则语音或手机端显示方式通知用户安全驶离。
114.智能换电设备在接收到站控系统的开始换电指令后，由智能换电设备自主进行换电操作。智能换电设备对换电车型、电池包型号、待换电池包型号和id、待换电池包的仓位号、换下电池包的仓位号的信息进行自主校验，如果校验正确，通过柔性化停车平台自动调整车辆位置，智能换电设备自主、自动进行电池更换操作。
115.智能换电设备实时向站控系统发送工作状态，包括车辆的位置调整状态，电池取下状态，电池换上状态、电池运送状态、电池交换状态、电池存放状态、包括当前换电时间和换电时长，并记录每个工作状态的信息，对换电工作状态进行实时展示，并进行分析和存储；站控系统实时监测换电工作过程是否正常，如果换电过程状态异常，站控系统依据安全告警策略下发控制命令并进入异常状态。
116.换电过程中，站控系统实时监测操作人员的输入，对开始换电（启动换电指令），暂停换电（暂停动作）/继续换电（解除暂停状态，设备继续换电），停止换电（操作人员判断设备存在问题时）的指令进行响应和记录。
117.进入手动和半自动模式，具体包括：当智能换电设备进入手动或半自动模式时，由操作人员人工操作智能换电设备进行换电操作。
118.在人工操作过程中，智能换电设备实时向站控系统上报工作状态，如车辆的位置
调整状态，电池取下状态，电池换上状态、电池运送状态、电池交换状态、电池存放状态、当前换电时间和换电时长，并记录每个工作状态的信息，对换电工作状态进行实时展示，并进行分析和存储；站控系统实时监测换电工作过程是否正常，如果换电过程状态异常，站控系统依据安全告警策略下发控制命令并进入异常状态。
119.进入消防转运模式，具体包括：当站控系统监测到消防告警信息时，根据告警信息类型，将站控系统和智能换电设备转换到消防转运模式。此时，由智能换电设备控制电池包转运过程，以最快的速度将发生消防险情的电池包从固定的消防仓口转出，站控系统只对电池包的消防转运过程进行记录。
120.如图5所示，进一步的，所述换电结束状态控制，具体包括：通过信息提示和语音提示换电结束，引导用户安全驶离智能换电设备。
121.形成换电业务记录，对本次换电的车辆信息、换下电池包信息、换上电池包信息，换电开始时间、结束时间，换上电池包对应的充电业务id的信息进行记录。
122.对该车辆用户账户进行扣费处理并生成换电账单信息。
123.提醒用户换电结束允许车辆驶离，车辆驶到出口时，通过车辆识别设备识别驶出车型，并下发开闸命令允许车辆驶出。
124.站控系统检查智能换电设备是否在正常安全状态，检查模块化电池仓是否正常，检查电池包存放是否正常，如果正常，站控系统依据充电策略下发启动充电命令开始对新换上的电池包启动充电，形成新的充电业务记录。
125.站控系统进入空闲状态控制。
126.如图6所示，进一步的，所述异常状态控制，具体包括：站控系统监测到智能换电设备、车辆识别设备、电池包识别设备、智能换电设备、模块化电池仓、环境监测装置、视频监控设备、闸机、充电机运行异常时，依据站控系统配置的告警策略进行处理。在异常处理完毕后，根据系统配置的告警策略，自动选择继续恢复运行进入换电状态或进入空闲状态。
127.如图7所示，进一步的，还包括充电工作状态控制，具体包括：当智能换电设备将电池包放入模块化电池仓位后，模块化电池仓获取当前仓位工作状态，包括无电池包/有电池包且连接器未连接/有电池包且连接器已连接和工作参数所括仓位编号、电池包编号、电池型号，并上报到站控系统。
128.站控系统对电池包的合法性、电池包和模块化电池仓的连接是否正常进行校验，如果模块化电池仓上报状态为有电池包且连接器未连接，则给模块化电池仓下发连接器连接电池包命令。校验通过后将电池包的型号下发给对应的充电机，充电机根据站控系统设置的充电策略控制充电过程。
129.站控系统实时监测充电机的运行参数和状态，形成运行状态和参数记录。
130.站控系统通过充电机实时监测电池包的运行参数和状态并形成运行状态和参数记录。
131.站控系统实时监测电池包的充电情况，对满足停止充电条件的电池包停止充电并形成充电业务记录；对自动停止充电的电池包形成充电业务记录。
132.站控系统根据预设的充电机和电池包的异常处理策略，对异常状态进行告警、停
止充电处理。
133.如图8所示，进一步的，还包括：共享换电站系统工作状态转换控制，具体包括：当处于空闲状态时，如果发生异常，则状态转换为异常状态。
134.当处于车辆驶入状态时，如果用户鉴权失败或用户主动取消换电任务，则状态转换为空闲状态，如果发生异常，则状态转换为异常状态。
135.当处于换电状态时，如果点击急停或用户主动取消换电任务，则状态转换为空闲状态，如果发生异常，则状态转换为异常状态。
136.当处于换电结束状态时，如果换电正常完成，则状态转换为空闲状态，如果发生异常，则状态转换为异常状态。
137.当处于充电工作状态时，如果充电正常完成，则状态转换为空闲状态，如果发生异常，则状态转换为异常状态。
138.当处于异常状态时，如果站内人员重启站控系统，则状态转换为初始化状态，如果异常修复或复位，则状态可转换为空闲状态、车辆驶入状态、换电状态、换电结束状态、充电工作状态。
139.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种乘用车底盘电池共享换电站系统，其特征在于：包括：站控系统、车辆识别设备、智能换电设备、环境监测装置、充电设备；所述站控系统，用于共享换电站内设备运行参数和状态进行监视、控制和管理；所述车辆识别设备，用于车型和车牌识别机器人通过智能学习和图像解析，实现乘用车的型号和车牌识别，并提供给智能换电设备；所述智能换电设备，用于自主对车辆的电池进行智能更换；所述充电设备，用于对电池进行充电，并对充电过程进行监测、保护，并和电池bms、后台监控系统进行数据交互和控制；所述环境控制器，用于对共享换电站内的温度、湿度、门禁、空调、消防报警进行监测和控制。2.根据权利要求1所述的一种乘用车底盘电池共享换电站系统，其特征在于：所述智能换电设备，包括：rgv换电机器人、换电堆垛机、电池交换平台、换电机器人导轨、模块化电池仓、柔性化停车平台；所述rgv换电机器人，用于对多种车型的电池包进行自动更换；所述换电堆垛机，用于对多种类型的电池包进行取出和存放的操作；所述电池交换平台，用于将电池包在换电堆垛机与rgv换电机器人之间进行交换；所述换电机器人导轨，用于rgv换电机器人在电池交换平台和停车位之间来回搬运电池；所述模块化电池仓，用于存放不同类型电池包且具有适应不同类型电池包充电接口的设备；所述柔性化停车平台，用于自动调整车辆位置，适应多种类型轮距和轴距的换电车辆，并对换电车辆自动定位。3.一种乘用车底盘电池共享换电站系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：初始化状态控制，所述初始化状态控制用于工控机上电后，站控系统自动启动，并进行工控机初始化；进行各类配置参数和配置文件的初始化、站内各个监控设备的通信的初始化、站内各类设备的状态初始化，经过初始化后，站控系统具备进行实际工作的条件；空闲状态控制，所述空闲状态控制用于智能换电设备不进行换电设备操作时的控制；车辆驶入状态控制，所述车辆驶入状态控制用于站控系统通过车辆识别设备感知车辆接近换电站入口时到车辆进入到智能换电设备的柔性化停车平台为止时的控制；换电状态控制，所述换电状态控制用于从换电车辆进入智能换电设备的柔性化停车平台到智能换电设备完成电池包更换为止时控制；换电结束状态控制，所述换电结束状态控制用于智能换电设备在完成更换车辆的电池包时刻起，到车辆驶出智能换电设备并驶出换电站出口闸机时刻为止的控制；异常状态控制，所述异常状态控制用于站控系统监测到智能换电设备、充电设备、环境监测装置、车辆识别设备在运行状态异常时，进行信息提示、告警、停运控制。4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：所述空闲状态控制，具体包括：站控系统定时监测和车辆识别设备、电池包识别设备、智能换电设备、模块化电池仓、环境监测装置、视频监控设备、闸机、充电机的通信状态，并对通信异常状态进行处理，进行参数记录、存储；对无法恢复并影响正常运行的通信状态进行报警提示；
站控系统定时监测工控机本身的工作状态，并进行参数记录、存储；对异常运行状态进行预警提示；站控系统定时进行换电设备的工作状态检测，包括在线/离线，正常/故障，工作/空闲状态进行监测；对换电设备的运行参数进行监测，并将运行状态和参数数据进行分析、展示、处理和存储，并根据控制策略进行相应的联动控制；站控系统定时进行充电设备的状态检测，包括在线/离线，正常/故障，充电/空闲状态，和充电机相连的电池包的告警状态，电池包的在线/离线，正常/故障，充满/充电/待充状态；进行运行参数采集，包括每个充电机的输出电压、输出电流、功率进行检测，对与充电机相连的电池包的参数，包括单体电池最高电压、最低电压，最高温度、最低温度，充入电量，soc，剩余充电时间参数进行检测，并将运行状态和参数数据进行分析、展示、处理和存储，并根据充电和电池包的控制策略进行相应的联动控制；站控系统定时进行环境监测装置的工作状态检测，包括：环境温度、湿度、消防状态、闸机状态、空调状态的运行状态和参数；进行运行参数采集，并将运行状态和参数数据进行分析、展示、处理和存储，并根据控制策略进行相应的联动控制，包括当监测到消防告警时，站控系统自动转到消防模式，并下发指令将智能换电设备转换到消防工作模式；站控系统定时进行供电设备的工作状态检测，包括对电压，各个回路开关状态、电流、功率，功率因数、电量进行采集；进行运行参数采集，并将运行状态和参数数据进行分析、展示、处理和存储，并根据控制策略进行相应的联动控制。5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：所述车辆驶入状态控制，具体包括：在换电车辆靠近换电站入口，车辆识别设备自动识别车辆的车型和车牌并上报站控系统，站控系统验证该换电车辆的车牌、车型、电池包id信息的合法性；如果验证失败，则站控系统通过文字信息弹框提示，指示牌提示、语音提示的方式提示用户驶离；如果验证成功，站控系统下发预备换电指令，将换电车辆的电池包信息、车辆信息、待换电池包id、待换电池包存放的仓位号，换下电池包存放的仓位号的信息下发给智能换电设备，指示智能换电设备做好换电准备；在站控系统下发预备换电指令并确认后，下发开闸指令并引导用户驶入；当该车辆用户驶入闸机并进入智能换电设备停稳后，则可根据用户操作进入换电状态或驶出智能换电设备。6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：所述换电状态控制，具体包括：站控系统实时监测智能换电设备的运行状态，监测换电站内的环境状态，控制站控系统自动进入相应的工作模式；进入自动换电模式，具体包括：车辆驶入智能换电设备，停稳车辆并熄火后，该车辆用户通过手机中程序连接到站控系统，连接成功后，该车辆用户通过手机端确认换电信息，并点击启动换电按钮，通知站控系统可以开始换电，如果用户点击取消换电任务，则给站控系统下发取消换电指令并进入换电结束状态；站控系统再次校验手机端发送的换电信息，如果校验正确，则站控系统将换电车辆的电池包型号、车辆型号、待换电池包id、待换电池包的仓位号、换下电池包的仓位号的信息下发给智能换电设备，通知智能换电设备可以开始换电；如果校验失败，则语音或
手机端显示方式通知用户安全驶离；智能换电设备在接收到站控系统的开始换电指令后，由智能换电设备自主进行换电操作；智能换电设备对换电车型、电池包型号、待换电池包型号和id、待换电池包的仓位号、换下电池包的仓位号的信息进行自主校验，如果校验正确，通过柔性化停车平台自动调整车辆位置，智能换电设备自主、自动进行电池更换操作；智能换电设备实时向站控系统发送工作状态，包括车辆的位置调整状态，电池取下状态，电池换上状态、电池运送状态、电池交换状态、电池存放状态、包括当前换电时间和换电时长，并记录每个工作状态的信息，对换电工作状态进行实时展示，并进行分析和存储；站控系统实时监测换电工作过程是否正常，如果换电过程状态异常，站控系统依据安全告警策略下发控制命令并进入异常状态；换电过程中，站控系统实时监测操作人员的输入，对开始换电，暂停换电/继续换电，停止换电的指令进行响应和记录；进入手动和半自动模式，具体包括：当智能换电设备进入手动或半自动模式时，由操作人员人工操作智能换电设备进行换电操作；在人工操作过程中，智能换电设备实时向站控系统上报工作状态，如车辆的位置调整状态，电池取下状态，电池换上状态、电池运送状态、电池交换状态、电池存放状态、当前换电时间和换电时长，并记录每个工作状态的信息，对换电工作状态进行实时展示，并进行分析和存储；站控系统实时监测换电工作过程是否正常，如果换电过程状态异常，站控系统依据安全告警策略下发控制命令并进入异常状态；进入消防转运模式，具体包括：统监测到消防告警信息时，根据告警信息类型，将站控系统和智能换电设备转换到消防转运模式；此时，由智能换电设备控制电池包转运过程，以最快的速度将发生消防险情的电池包从固定的消防仓口转出，站控系统只对电池包的消防转运过程进行记录。7.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：所述换电结束状态控制，具体包括：通过信息提示和语音提示换电结束，引导用户安全驶离智能换电设备；形成换电业务记录，对本次换电的车辆信息、换下电池包信息、换上电池包信息，换电开始时间、结束时间，换上电池包对应的充电业务id的信息进行记录；对该车辆用户账户进行扣费处理并生成换电账单信息；提醒用户换电结束允许车辆驶离，车辆驶到出口时，通过车辆识别设备识别驶出车型，并下发开闸命令允许车辆驶出；站控系统检查智能换电设备是否在正常安全状态，检查模块化电池仓是否正常，检查电池包存放是否正常，如果正常，站控系统依据充电策略下发启动充电命令开始对新换上的电池包启动充电，形成新的充电业务记录；站控系统进入空闲状态控制。8.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：所述异常状态控制，具体包括：站控系统监测到智能换电设备、车辆识别设备、电池包识别设备、智能换电设备、模块化电池仓、环境监测装置、视频监控设备、闸机、充电机运行异常时，依据站控系统配置的告警策略进行处理；在异常处理完毕后，根据系统配置的告警策略，自动选择继续恢复运行进
入换电状态或进入空闲状态。9.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：还包括充电工作状态控制，具体包括：当智能换电设备将电池包放入模块化电池仓位后，模块化电池仓获取当前仓位工作状态，包括无电池包/有电池包且连接器未连接/有电池包且连接器已连接和工作参数所括仓位编号、电池包编号、电池型号，并上报到站控系统；站控系统对电池包的合法性、电池包和模块化电池仓的连接是否正常进行校验，如果模块化电池仓上报状态为有电池包且连接器未连接，则给模块化电池仓下发连接器连接电池包命令；校验通过后将电池包的型号下发给对应的充电机，充电机根据站控系统设置的充电策略控制充电过程；站控系统实时监测充电机的运行参数和状态，形成运行状态和参数记录；站控系统通过充电机实时监测电池包的运行参数和状态并形成运行状态和参数记录；站控系统实时监测电池包的充电情况，对满足停止充电条件的电池包停止充电并形成充电业务记录；对自动停止充电的电池包形成充电业务记录；站控系统根据预设的充电机和电池包的异常处理策略，对异常状态进行告警、停止充电处理。10.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：还包括：共享换电站系统工作状态转换控制，具体包括：当处于空闲状态时，如果发生异常，则状态转换为异常状态；当处于车辆驶入状态时，如果用户鉴权失败或用户主动取消换电任务，则状态转换为空闲状态，如果发生异常，则状态转换为异常状态；当处于换电状态时，如果点击急停或用户主动取消换电任务，则状态转换为空闲状态，如果发生异常，则状态转换为异常状态；当处于换电结束状态时，如果换电正常完成，则状态转换为空闲状态，如果发生异常，则状态转换为异常状态；当处于充电工作状态时，如果充电正常完成，则状态转换为空闲状态，如果发生异常，则状态转换为异常状态；当处于异常状态时，如果站内人员重启站控系统，则状态转换为初始化状态，如果异常修复或复位，则状态可转换为空闲状态、车辆驶入状态、换电状态、换电结束状态、充电工作状态。

技术总结
本发明公开了一种乘用车底盘电池共享换电站系统及其控制方法，站控系统，用于共享换电站内设备运行参数和状态进行监视、控制和管理；车辆识别设备，用于车型和车牌识别机器人通过智能学习和图像解析，实现乘用车的型号和车牌识别，并提供给智能换电设备；智能换电设备，用于自主对车辆的电池进行智能更换；充电设备，用于对电池进行充电，并对充电过程进行监测、保护，并和电池BMS、后台监控系统进行数据交互和控制；环境控制器，用于对共享换电站内的温度、湿度、门禁、空调、消防报警进行监测和控制。本发明提供整站运行监测、控制平台，方便用户实时掌握换电站的运行情况，保障充换电运行可靠、高效。高效。高效。


技术研发人员：蔡鑫 陈良亮 马玉立 林祥 周斌 张浩 朱庆 杨凤坤 甘海庆 王明深 韩华春 周材 张建洲 曹华松 鲍杰 刘斌
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司 国家电网有限公司
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/9/23