本發(fā)明涉及電動汽車換電領域，具體涉及一種電動車換電站調(diào)度系統(tǒng)與方法。

背景技術：

電動汽車的換電需要一系列的機械結構聯(lián)合動作來完成換電過程，從功能上來說屬于傳統(tǒng)工控范疇，現(xiàn)有的技術采用PLC進行控制來完成電動車換電的過程。但是在站內(nèi)電池包的存儲、管控、使用的統(tǒng)一化管理方面還未實現(xiàn)智能化，換電調(diào)度過程有待進一步提高，不便于用戶行為大數(shù)據(jù)的收集。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術中的上述問題，本發(fā)明提出了一種電動車換電站調(diào)度系統(tǒng)與方法，優(yōu)化了電池包出入庫、充放電及存儲的調(diào)度管理；支撐電動車換電業(yè)務的極速化、智能化；便于用戶大數(shù)據(jù)的收集。

本發(fā)明提出一種電動車換電站調(diào)度系統(tǒng)，包括倉庫管理系統(tǒng)、倉庫控制系統(tǒng)、設備控制單元；

所述倉庫管理系統(tǒng)，配置為依據(jù)換電請求信息以及設定的管理策略，進行換電流程管理，以及動力電池的出入庫管理、存儲管理、充放電管理，并輸出管理信息。

所述倉庫控制系統(tǒng)，配置為接收所述倉庫管理系統(tǒng)的管理信息，生成控制信息，并發(fā)送給相應的設備控制單元；還被配置為采集所述設備控制單元的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述倉庫管理系統(tǒng)；

所述設備控制單元，配置為接收所述倉庫控制系統(tǒng)的控制信息，生成動作指令，并控制對應的設備進行動作。

優(yōu)選的，所述電動車換電站調(diào)度系統(tǒng)還包括服務端；所述服務端，配置為接收換電請求，進行換電請求的任務分配，并發(fā)送任務指令到特定換電站的倉庫管理系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述服務端，還配置為從所連接的各換電站的倉庫管理系統(tǒng)收集對應換電站的機械電氣設備信息及電池信息。

優(yōu)選的，所述電池信息，包括：電池的型號、荷電狀態(tài)、使用次數(shù)和健康度信息。

優(yōu)選的，所述設備控制單元，配置為控制電池充電存儲倉、停車平臺和智能穿梭小車。

優(yōu)選的，所述服務端與所述倉庫管理系統(tǒng)的信息交互基于JSON(JavaScript Object Notation)格式的配置文件；

優(yōu)選的，所述設備控制單元為PLC(Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器)系統(tǒng)，包括PLC-1和PLC-2；

PLC-1配置為接收所述倉庫控制系統(tǒng)發(fā)送的控制信息，控制停車平臺、電池充電存儲倉，及其他站內(nèi)輔助裝置；PLC-1還配置為向PLC-2發(fā)送控制指令，并接收PLC-2上傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)；

PLC-2配置為依據(jù)所接收的控制指令對智能穿梭小車進行控制，并向PLC-1傳送所監(jiān)測的智能穿梭小車狀態(tài)數(shù)據(jù)。

PLC-1和PLC-2之間采用WiFi方式進行通信。

優(yōu)選的，所述設備控制單元包含三個獨立的PLC系統(tǒng)，分別用于控制和監(jiān)測電池充電存儲倉、停車平臺和智能穿梭小車。

所述服務端為云服務端。

本發(fā)明同時提出一種電動車換電站調(diào)度方法，包括如下步驟：

步驟1，換電站的倉庫管理系統(tǒng)依據(jù)所分配的換電請求，生成換電資源和更換電池的預備方案，并將所述預備方案發(fā)送至倉庫控制系統(tǒng)；

步驟2，倉庫控制系統(tǒng)接收倉庫管理系統(tǒng)下發(fā)的所述換電請求的預備方案，生成各設備控制單元的控制指令，并發(fā)送至各設備控制單元，協(xié)調(diào)各機械電氣設備并行工作或按順序工作；

步驟3，設備控制單元根據(jù)控制指令控制相應的機械電氣設備，進行電池準備及電池更換動作。

優(yōu)選的，在步驟2中，還包括對到達換電站的待換電電動車進行換電權限的認證。

優(yōu)選的，在步驟1之前還包括步驟0，所述步驟0包括：服務端接收換電請求，并進行換電站的分配。

優(yōu)選的，步驟0中所述進行換電站的分配，其方法包括：

依據(jù)所接收的換電請求、待換電車輛所處地理位置信息、以及服務端所對應各換電站的中換電資源服務能力信息進行換電站的分配，并將換電請求發(fā)送到所分配的換電站的倉庫管理系統(tǒng)。

優(yōu)選的，步驟1中所述生成換電資源和更換電池的預備方案，其方法包括：

依據(jù)換電請求中的時間信息，選擇換電資源并進行該換電請求所需服務時間的預約；

基于電池充電存儲倉內(nèi)各電池使用次數(shù)均衡原則及電池本身健康度信息，依據(jù)換電請求選擇型號匹配、電量滿足設定要求的更換電池，并預約該更換電池運送至對應換電資源處的時間。

優(yōu)選的，步驟2中所述控制指令，包括：

控制停車平臺到預設的位置；在待換電車輛到達之前，將選定的滿電電池從電池充電存儲倉中運送至倉口的一個槽位，并預留一個空置的槽位；

控制智能穿梭小車，在停車平臺處卸下待換電車輛上的待充電電池，并運送至電池充電存儲倉倉口處所預留的空置槽位；

將已準備好的滿電電池從所放置的槽位中取出，運送至停車平臺，安裝到待換電車輛上；控制智能穿梭小車，將待充電電池從所放置的槽位運送至特定的槽位進行充電。

本發(fā)明將倉庫管理系統(tǒng)及倉庫控制系統(tǒng)引入電動車換電調(diào)度控制系統(tǒng)，對其進行裁剪和定制化設計，實現(xiàn)對換電站內(nèi)電池包出入庫、充放電及存儲的優(yōu)化調(diào)度管理，支持電動車換電調(diào)度業(yè)務的極速化、智能化；倉庫管理系統(tǒng)和設備控制單元之間基于標準和私有的兩種通信交互方式，既可控制換電站的機械電氣動作以完成換電流程，又可實時有效地收集換電站的詳盡信息數(shù)據(jù)；連接云服務端，接受云服務端監(jiān)控，并向云服務端上傳換電站的詳細信息，便于用戶大數(shù)據(jù)收集。

方案1、一種電動車換電站調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，包括倉庫管理系統(tǒng)、倉庫控制系統(tǒng)、設備控制單元；

所述倉庫管理系統(tǒng)，配置為依據(jù)換電請求信息以及設定的管理策略，進行換電流程管理，以及動力電池的出入庫管理、存儲管理、充放電管理，并輸出管理信息；

所述倉庫控制系統(tǒng)，配置為接收所述倉庫管理系統(tǒng)的管理信息，生成控制信息，并發(fā)送給相應的設備控制單元；還被配置為采集所述設備控制單元的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述倉庫管理系統(tǒng)；

所述設備控制單元，配置為接收所述倉庫控制系統(tǒng)的控制信息，生成動作指令，并控制對應的設備進行動作。

方案2、根據(jù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括服務端；所述服務端，配置為接收換電請求，進行換電請求的任務分配，并發(fā)送任務指令到特定換電站的倉庫管理系統(tǒng)。

方案3、根據(jù)方案2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述服務端，還配置為從所連接的各換電站的倉庫管理系統(tǒng)收集對應換電站的機械電氣設備信息及電池信息。

方案4、根據(jù)方案3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電池信息，包括：電池的型號、荷電狀態(tài)、使用次數(shù)和健康度信息。

方案5、根據(jù)方案1～4中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述設備控制單元，配置為控制電池充電存儲倉、停車平臺和智能穿梭小車。

方案6、根據(jù)方案1～4中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述服務端與所述倉庫管理系統(tǒng)的信息交互基于JSON格式的配置文件。

方案7、根據(jù)方案1～4中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述設備控制單元為PLC系統(tǒng)，包括PLC-1和PLC-2；

PLC-1配置為接收所述倉庫控制系統(tǒng)發(fā)送的控制信息，控制停車平臺、電池充電存儲倉，及其他站內(nèi)輔助裝置；PLC-1還配置為向PLC-2發(fā)送控制指令，并接收PLC-2上傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)；

PLC-2配置為依據(jù)所接收的控制指令對智能穿梭小車進行控制，并向PLC-1傳送所監(jiān)測的智能穿梭小車狀態(tài)數(shù)據(jù)。

方案8、根據(jù)方案7所述的系統(tǒng)，其特征在于，PLC-1和PLC-2之間采用WiFi方式進行通信。

方案9、根據(jù)方案1～4中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述設備控制單元包含三個獨立的PLC系統(tǒng)，分別用于控制和監(jiān)測電池充電存儲倉、停車平臺和智能穿梭小車。

方案10、根據(jù)方案1～4中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述服務端為云服務端。

方案11、一種電動車換電站調(diào)度方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，換電站的倉庫管理系統(tǒng)依據(jù)所分配的換電請求，生成換電資源和更換電池的預備方案，并將所述預備方案發(fā)送至倉庫控制系統(tǒng)；

步驟2，倉庫控制系統(tǒng)接收倉庫管理系統(tǒng)下發(fā)的所述換電請求的預備方案，生成各設備控制單元的控制指令，并發(fā)送至各設備控制單元，協(xié)調(diào)機械電氣設備并行工作或按順序工作；

步驟3，設備控制單元根據(jù)控制指令控制相應的機械電氣設備，進行電池準備及電池更換動作。

方案12、根據(jù)方案11所述的方法，其特征在于，在步驟2中，還包括對到達換電站的待換電電動車進行換電權限的認證。

方案13、根據(jù)方案11所述的方法，其特征在于，在步驟1之前還包括步驟0，所述步驟0包括：服務端接收換電請求，并進行換電站的分配。

方案14、根據(jù)方案13所述的方法，其特征在于，步驟0中所述進行換電站的分配，其方法包括：

依據(jù)所接收的換電請求、待換電車輛所處地理位置信息、以及服務端所對應各換電站的中換電資源服務能力信息進行換電站的分配，并將換電請求發(fā)送到所分配的換電站的倉庫管理系統(tǒng)。

方案15、根據(jù)方案11～14中任一項所述的方法，其特征在于，步驟1中所述生成換電資源和更換電池的預備方案，其方法包括：

依據(jù)換電請求中的時間信息，選擇換電資源并進行該換電請求所需服務時間的預約；

基于電池充電存儲倉內(nèi)各電池使用次數(shù)均衡原則及電池本身健康度信息，依據(jù)換電請求選擇型號匹配、電量滿足設定要求的更換電池，并預約該更換電池運送至對應換電資源處的時間。

方案16、根據(jù)方案11～14中任一項所述的方法，其特征在于，步驟2中所述控制指令，包括：

控制停車平臺到預設的位置；在待換電車輛到達之前，將選定的滿電電池從電池充電存儲倉中運送至倉口的一個槽位，并預留一個空置的槽位；

控制智能穿梭小車，在停車平臺處卸下待換電車輛上的待充電電池，并運送至電池充電存儲倉倉口處所預留的空置槽位；

將已準備好的滿電電池從所放置的槽位中取出，運送至停車平臺，安裝到待換電車輛上；控制智能穿梭小車，將待充電電池從所放置的槽位運送至特定的槽位進行充電。

附圖說明

圖1是本實施例中電動車換電調(diào)度系統(tǒng)的構成示意圖；

圖2是本實施例中電動車換電調(diào)度系統(tǒng)的另一種構成示意圖；

圖3是本實施例中電動車換電調(diào)度方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。本領域技術人員應當理解的是，這些實施方式僅僅用于解釋本發(fā)明的技術原理，并非旨在限制本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明提出一種電動車換電站調(diào)度系統(tǒng)，如圖1所示，包括倉庫管理系統(tǒng)、倉庫控制系統(tǒng)、設備控制單元；

所述倉庫管理系統(tǒng)，配置為依據(jù)換電請求信息以及設定的管理策略，進行換電流程管理，以及動力電池的出入庫管理、存儲管理、充放電管理，并輸出管理信息；

所述倉庫控制系統(tǒng)，配置為接收所述倉庫管理系統(tǒng)的管理信息，生成控制信息，并發(fā)送給相應的設備控制單元；還被配置為采集所述設備控制單元的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述倉庫管理系統(tǒng)；

所述設備控制單元，配置為接收所述倉庫控制系統(tǒng)的控制信息，生成動作指令，并控制對應的設備進行動作。

本實施例中，所述倉庫控制系統(tǒng)與所述設備控制單元之間的通信協(xié)議采用標準協(xié)議和私有協(xié)議相結合的方式：

所述標準協(xié)議，用于收集換電站的實時信息，監(jiān)測換電站的健康狀態(tài)；

所述私有協(xié)議，用于實現(xiàn)倉庫控制系統(tǒng)向設備控制單元下發(fā)控制命令或參數(shù)設置命令；同時私有的協(xié)議能夠提升通信安全性，避免安全事件發(fā)生。

本實施例中，還包括服務端；所述服務端，配置為接收換電請求，進行換電請求的任務分配，并發(fā)送任務指令到特定換電站的倉庫管理系統(tǒng)。

本實施例中，所述服務端，還配置為從所連接的各換電站的倉庫管理系統(tǒng)收集對應換電站的機械電氣設備信息及電池信息。

本實施例中，所述電池信息，包括：電池的型號、荷電狀態(tài)、使用次數(shù)和健康度信息等詳細的電池信息，有助于云服務端建立電池的大數(shù)據(jù)信息。

本實施例中，所述設備控制單元，配置為控制電池充電存儲倉、停車平臺和智能穿梭小車。

本實施例中，所述服務端與所述倉庫管理系統(tǒng)的信息交互基于JSON格式的配置文件；

基于JSON配置文件，實現(xiàn)信息交互的可靈活配置化，使云端能夠與分布式換電站有效互動，實現(xiàn)對換電站的管控、配置，收集換電站的詳細運營數(shù)據(jù)，建立換電站的大數(shù)據(jù)平臺，為提升極致用戶體驗提供大數(shù)據(jù)支撐。

本實施例中，所述設備控制單元為PLC系統(tǒng)，如圖1所示，包括PLC-1和PLC-2；

PLC-1配置為接收所述倉庫控制系統(tǒng)發(fā)送的控制信息，控制停車平臺、電池充電存儲倉，及其他站內(nèi)輔助裝置；PLC-1還配置為向PLC-2發(fā)送控制指令，并接收PLC-2上傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)；

PLC-2配置為依據(jù)所接收的控制指令對智能穿梭小車進行控制，并向PLC-1傳送所監(jiān)測的智能穿梭小車狀態(tài)數(shù)據(jù)。

PLC-1和PLC-2之間采用WiFi方式進行通信，當然也可以采用其他常用的數(shù)據(jù)通信方式。

本實施例中，所述設備控制單元，還可以如圖2所示，包含三個獨立的PLC系統(tǒng)：PLC-A、PLC-B和PLC-C，分別用于控制和監(jiān)測停車平臺、電池充電存儲倉和智能穿梭小車。

本實施例中，所述服務端為云服務端。

本發(fā)明同時提出一種電動車換電站調(diào)度方法，如圖3所示，包括如下步驟：

步驟1，換電站的倉庫管理系統(tǒng)依據(jù)所分配的換電請求，生成換電資源和更換電池的預備方案，并將所述預備方案發(fā)送至倉庫控制系統(tǒng)；

步驟2，倉庫控制系統(tǒng)接收倉庫管理系統(tǒng)下發(fā)的所述換電請求的預備方案，并生成各設備控制單元的控制指令，并發(fā)送至各設備控制單元，協(xié)調(diào)機械電氣設備并行工作或按順序工作；

步驟3，設備控制單元根據(jù)控制指令控制相應的機械電氣設備，進行電池準備及電池更換動作。

本實施例中，在步驟2中，還包括對到達換電站的待換電電動車進行換電權限的認證。

本實施例中，在步驟1之前還包括步驟0，步驟0包括：服務端接收換電請求，并進行換電站的分配。

本實施例中，步驟0中所述進行換電站的分配，其方法包括：

依據(jù)所接收的換電請求、待換電車輛所處地理位置信息、以及服務端所對應各換電站的中換電資源服務能力信息進行換電站的分配，并將換電請求發(fā)送到所分配的換電站的倉庫管理系統(tǒng)。

本實施例中，步驟1中所述生成換電資源和更換電池的預備方案，其方法包括：

依據(jù)換電請求中的時間信息，選擇換電資源并進行該換電請求所需服務時間的預約；

基于電池充電存儲倉內(nèi)各電池使用次數(shù)均衡原則及電池本身健康度信息，依據(jù)換電請求選擇型號匹配、電量滿足設定要求的更換電池，并預約該更換電池運送至對應換電資源處的時間。

本實施例中，步驟2中所述控制指令包括：

控制停車平臺到預設的位置；在待換電車輛到達之前，將選定的滿電電池從電池充電存儲倉中運送至倉口的一個槽位，并預留一個空置的槽位；其中，停車平臺控制和滿電電池調(diào)度的控制指令可以根據(jù)設備的實際使用狀況分步執(zhí)行或同時執(zhí)行；

控制智能穿梭小車，在停車平臺處卸下待換電車輛上的待充電電池，并運送至電池充電存儲倉倉口處所預留的空置槽位；

將已準備好的滿電電池從所放置的槽位中取出，運送至停車平臺，安裝到待換電車輛上；控制智能穿梭小車，將待充電電池從所放置的槽位運送至特定的槽位進行充電。其中，安裝滿電電池和將待充電電池運送至對應槽位的控制指令可以根據(jù)設備的實際使用狀況分步執(zhí)行或同時執(zhí)行。

本領域技術人員應該能夠意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的方法步驟，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結合來實現(xiàn)，為了清楚地說明電子硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以電子硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術方案的特定應用和設計約束條件。本領域技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不應認為超出本發(fā)明的范圍。

至此，已經(jīng)結合附圖所示的優(yōu)選實施方式描述了本發(fā)明的技術方案，但是，本領域技術人員容易理解的是，本發(fā)明的保護范圍顯然不局限于這些具體實施方式。在不偏離本發(fā)明的原理的前提下，本領域技術人員可以對相關技術特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術方案都將落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。