[實用新型]電動乘用車電池快換機器人的控制系統

有效

• 申請號: 201220314522.5
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN202641652U
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 譚林;趙金龍;戚暉;高先進;黃德旭
• 申請（專利權）人: 山東電力集團公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: B60S5/06
• 分類號: B60S5/06;B25J9/16
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

技術領域

本實用新型涉及新能源的技術應用領域，尤其涉及一種電動乘用車電池快換機器人的控制系統。?

背景技術

隨著世界能源及環境問題的日益嚴重，電能作為一種清潔能源廣泛應用于汽車領域，為電動汽車提供了廣闊的應用空間。然而，由于受到當前電池能量密度的限制，電動汽車的續航里程一般在一百公里至兩百公里之間，遠不如傳統汽車的續航里程。因此，能否快速為汽車提供能量補給，直接影響到電動汽車的推廣應用。對電池慢速充電需要幾個小時才能完成，快速充電會對電池的壽命產生影響，而且單箱電池比較笨重，不利于人工更換。針對這一難題，研究能夠快速更換電池的機器人代替人工更換是解決電動汽車能量快速補給的有效辦法之一。?

電動乘用車應用范圍廣泛，有運營性質的需要長時間工作的出租車及公務用車，對能量的快速補給要求迫切。根據目前的電池容量現狀，一組電池最多運行4小時就要更換，如用人工更換，至少要半個小時的時間，這對運營商和用戶來講，是不容許的，因此，快速更換電池獲取能量補給成了電動乘用車應用推廣的主要障礙。?

目前，國內相關企業機構對電動乘用車的電池更換系統有一定的研究。中國專利ZL201010297770.9提出了一種電動乘用車電池更換裝置及換電系統。該系統提出了一種電動乘用車電池更換方案，本方案提出了一種利用換電機構旋轉180°的方式，解決電池插接件在載物臺上與車體方向的一致性問題，但該方案存在的缺陷是控制系統復雜，控制精度不高，換電時間長，容易出現電池箱更換時卡住或者停滯的現象。因此非常有必要設計一套新型的電動乘用車電池快換機器人控制系統。?

實用新型內容

本實用新型的研究目的就是為了克服上述技術問題，提供一種電動乘用車電池快換機器人的控制系統；該系統能在3個自由度上實現電池箱姿態的自動調整，其控制精度高、電池更換時間短，大大提高了電動乘用車電池快換機器人的工作效率、安全性和可靠性。?

為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案：?

一種電動乘用車電池快換機器人的控制系統，包括主控機構，數據采集模塊，執行機構，I/O模塊，所述數據采集模塊、執行機構分別與主控制機構經I/O模塊電連接。?

所述主控機構包括主控計算機和PLC控制器，PLC控制器通過工業以太網與主控計算機通信。?

所述數據采集模塊包括電機編碼器、超聲傳感器、SICK的DMP位置監測傳感器?、光電傳感器，所述電機編碼器與執行機構電連接，超聲傳感器安裝在電池托盤上，用于實時監測電池托盤與車輛底盤之間的距離,DMP位置監測傳感器安裝在電池托盤上，用于監測電池與車輛底盤之間的角度偏差,光電傳感器與PLC控制器電連接，用于對X軸行走進行定位。?

所述光電傳感器安裝在所述機器人的上橫梁和立柱上充電電池兩側位置，用于對機器人的X軸和Z軸方向的定位。?

所述執行機構包括X軸、R軸和Z軸的3自由度的直線運行單元驅動電機，以及所述3個電機的伺服驅動器及控制柜，所述X軸為換電機器人水平運動方向，其行程兩端安裝限位開關；Z軸由兩級油缸控制，接近電動汽車底盤；R軸為旋轉軸，能夠實現電池托盤的水平調整。?

所述I/O模塊包括與PLC控制器電聯接的急停開關。?

本實用新型中的X軸電機驅動器，液壓控制單元，R軸電機驅動器均為現有技術，在此不再贅述。?

本實用新型的主控機構負責充換電站的監控、換電流程的管理、換電機器人的運行狀態和故障處理等功能。?

歐姆龍PLC是整個控制系統的核心，通過對外部傳感器的信號進行判斷，對機器人的3個自由度的電機進行邏輯控制來滿足整個換電流程的要求。?

超聲傳感器，能檢測電池托盤與電池之間的距離，PLC通過判斷距離信號判斷電池托盤是否成功托起電池，如果尚未托起則繼續使油缸上升，逐漸接近底盤電池。?

機器人上裝有兩個DMP位置監測傳感器，在相對電池充電工位進行取電池和放電池時，首先根據示教存儲的坐標值進行初步定位，然后，兩個DMP位置監測傳感器對安裝在電池充電工位的反光裝置進行定位，進行二次確認，只有兩次的確認無誤，機器人才對電池進行取放。?

光電傳感器，在機器人的X軸上對應電池充電架的每一列的電池兩側位置安裝光電傳感器，用于機器人對電池充電架在X軸方向的定位。?