基于运动控制器的大巴车自动换电池方法技术

本发明专利技术属于机械自动化领域，具体涉及一种基于运动控制器的大巴车自动换电池方法。本发明专利技术根据大巴车数量的多少和充电柜电池使用情况，提供两种换电池方法，其一：大巴车电池和充电柜电池直接进行交换，该方案要求充电柜至少有一列空闲位置，且对于换电大巴车车辆密集的情况较适用；其二：大巴车电池通过暂存架和充电柜电池进行交换，该方案对充电柜不做任何要求，同时换电车辆不是很密集的情况有更高的换电效率。

Method for automatically changing battery of bus based on motion controller

The invention belongs to the field of mechanical automation, in particular to a method for automatically changing a battery of a bus based on a motion controller. According to the invention the bus number and battery charging cabinet, provides two kinds of methods to change the battery, the battery charging cabinet: bus and battery directly exchange, the program requires at least one column free charging cabinet position, and to change the TV University bus vehicle intensive is suitable; second: bus the car battery is exchanged through temporary storage rack and charging battery cabinet, the scheme does not make any requirements for electric vehicles charging cabinet, and change the situation is not very intensive for higher power efficiency.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械自动化领域，具体涉及一种基于运动控制器的大巴车自动换电池方法。
技术介绍
随着人们对环境保护的意识越来越强，环境污染和资源的问题受到人们的极大关注。汽车行业节能减排形势的日益严峻，发展节能环保型汽车成为汽车产业发展的必然选择。目前，以电能为代表的新能源的节能环保型汽车作为动力与储能电池产业终端应用产品，已成为国家鼓励发展的新兴战略性产业。大巴车换电系统是由两台运动控制器分别控制大巴车两侧的两个换电机器人，通过和上位系统的实时信息交互、按着预先编制好的工艺流程，将大巴车电量不足的电池分别取出放入充电柜，再将满电电池从充电柜取出依次放入大巴车的过程。在全自动换电过程中，由于每辆车需要完成九块电池的取换，运动控制器和上位系统前后需数十次进行信息交互，因此，研发稳定可靠的全自动换电方法来确保换电机器人能实时、准确的完成电池的取换变得尤其重要。
技术实现思路
为解决
技术介绍
中问题，本专利技术提出一种能准确的、快速的、安全的基于运动控制器的大巴车自动换电池方法。本专利技术的具体技术方案是：大巴车的换电分别为大巴车和充电柜直接换电的方式和大巴车通过暂存架和充电柜间接换电的方式。首先，先给出大巴车和充电柜直接换电的方式的具体步骤：1)大巴车进入换电区域，上位机、运动控制器以及换电设备开启；2)上位机向运动控制器发送通讯指令包；通讯指令包分为移动指令包、取电池指令包、拍照准备指令包、消除误差移动指令包和放电池指令包；每个指令包中的参数均包括命令号、目标坐标、设备类型、设备编号以及电池类型；移动指令包用于充电柜和暂存架取电池以及大巴车取电池、放电池之前，控制换电设备中的底层伺服轴进行移动，完成取电池动作的准备工作；取电池指令包用于控制换电设备中的底层伺服轴进行移动，完成取电池动作；拍照准备指令包用于控制换电设备中的底层伺服轴进行移动，完成相机到达最合适的拍照位置；消除误差移动指令包用于充电柜和暂存架放电池之前，消除换电设备中的底层伺服轴由于电池自重产生的误差，完成放电池动作的准备工作；放电池指令包用于控制换电设备中的底层伺服轴进行移动，完成放电池动作；底层伺服轴包括轨道行走轴、货叉轴、升降轴、方位轴、俯仰轴、推拉轴和解锁轴；3)按照大巴车和充电柜之间直接换电方式进行电池交换；一块电池采用直接换电方式的步骤依次是：大巴车取空电电池、充电柜放空电电池、充电柜取满电电池和大巴车放满电电池；当进行大巴车取空电电池时：运动控制器依次执行移动指令包、拍照准备指令包、取电池指令包；当进行充电柜放空电电池时：运动控制器依次执行消除误差移动指令包、放电池指令包；当进行充电柜取满电电池时：运动控制器依次执行移动指令包、取电池指令包；当进行大巴车放满电电池时：运动控制器依次执行移动指令包、放电池指令包；运动控制器重复上面的工作对大巴车上所有的空电电池和充电柜上的满电电池进行交换。再给出大巴车通过暂存架和充电柜间接换电的方式的具体步骤：包括以下步骤：1)大巴车进入换电区域，上位机、运动控制器以及换电设备开启；2)上位机向运动控制器发送通讯指令包；通讯指令包分为移动指令包、取电池指令包、拍照准备指令包、消除误差移动指令包和放电池指令包；每个指令包中的参数均包括命令号、目标坐标、设备类型、设备编号以及电池类型；移动指令包用于充电柜和暂存架取电池以及大巴车取电池、放电池之前，控制换电设备中的底层伺服轴进行移动，完成取电池动作的准备工作；取电池指令包用于控制换电设备中的底层伺服轴进行移动，完成取电池动作；拍照准备指令包用于控制换电设备中的底层伺服轴进行移动，完成相机到达最合适的拍照位置；消除误差移动指令包用于充电柜和暂存架放电池之前，消除换电设备中的底层伺服轴由于电池自重产生的误差，完成放电池动作的准备工作；放电池指令包用于控制换电设备中的底层伺服轴进行移动，完成放电池动作；底层伺服轴包括轨道行走轴、货叉轴、升降轴、方位轴、俯仰轴、推拉轴和解锁轴；3)按照大巴车和充电柜之间设置有暂存架的结构采用间接换电方式进行电池交换；一块电池采用间接换电方式的步骤是：充电柜取满电电池、暂存架放满电电池、大巴车取空电电池、暂存架放空电电池、暂存架取满电电池、大巴车放满电电池、暂存架取空电电池和充电柜放空电电池；当进行充电柜取满电电池时：运动控制器依次执行移动指令包、取电池指令包；当进行暂存架放满电电池时：运动控制器依次执行消除误差移动指令包、放电池指令包；当进行大巴车取空电电池时：运动控制器依次执行移动指令包、拍照准备指令包、取电池指令包；当进行暂存架放空电电池时：运动控制器依次执行消除误差移动指令包、放电池指令包；当进行暂存架取满电电池时：运动控制器依次执行移动指令包、取电池指令包；当进行大巴车放满电电池时：运动控制器依次执行移动指令包、放电池指令包；当进行暂存架取空电电池时：运动控制器依次执行移动指令包、取电池指令包；当进行充电柜放空电电池时：运动控制器依次执行消除误差移动指令包、放电池指令包；运动控制器重复上面的工作对大巴车上所有的空电电池和充电柜上的满电电池进行交换。需要说明的是：所述运动控制器执行移动指令包进行控制的具体步骤是：a1)运动控制器拆解移动指令包，根据设备和电池类型判断移动指令包类型，并根据移动指令包类型执行不同的移动指令；a2)若对充电柜或大巴车执行移动指令，则分别以上位机的通讯值更新升降轴、行走轴、方位轴和俯仰轴的目标位置；若对暂存架执行移动指令，根据暂存架层号和电池大小类型分别以运动控制器的内存设定值更新升降轴、方位轴和俯仰轴的目标位置；目标速度和操作模式设定均来自于运动控制器内部初始设定，同时启动各伺服轴的运行，运行步变量Step更新；a3)判断轨道行走轴、升降轴、方位轴和俯仰轴动作是否完成，如未完成继续执行步骤a2)；如果完成，将轨道行走轴、升降轴、方位轴和俯仰轴启动标清零，运行步变量Step更新；a4)若对充电柜或大巴车执行移动指令，则分别以上位机的通讯值更新货叉轴的目标位置；若对暂存架执行移动指令，根据暂存架层号和电池大小类型分别以运动控制器的内存设定值更新货叉轴的目标位置；目标速度和操作模式设定均来自于运动控制器内部初始设定，同时执行货叉轴启动，运行步变量Step更新；a5)判断货叉轴动作是否完成，如未完成继续执行步骤a4)；如果完成，将货叉轴启动标清零，运行步变量Step更新；a6)底层伺服轴启动标清零、命令完成标置1，运行步变量Step清零，初始状态标清零，移动指令包结束。需要说明的是：运动控制器执行取电池指令包进行控制的具体步骤是：b1)运动控制器拆解取电池指令包，根据设备和电池类型判断取电池指令包类型，并根据取电池指令包类型执行不同的取电池指令；b2)准备执行取电池动作，首先判别解锁轴角度是否在电池锁正常进入范围，正常范围为：解锁位±0.3°，若在正常范围，则执行步骤b3)，否则，执行解锁轴移动到解锁位，运行步变量Step更新；b3)若对充电柜或大巴车执行取电池，则根据电池大小类型以运动控制器的内存设定值更新推拉轴的目标位置、目标速度和操作模式；若对暂存架执行取电池，则根据暂存架层号和电池大小类型分别以运动控制器的内存设定值更新推拉轴的目标位置、目标速度和操作模式；执行推拉轴启动到推拉前进位，运行步变量S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于运动控制器的大巴车自动换电池方法，其特征在于，包括以下步骤：1)大巴车进入换电区域，上位机、运动控制器以及换电设备开启；2)上位机向运动控制器发送通讯指令包；通讯指令包分为移动指令包、取电池指令包、拍照准备指令包、消除误差移动指令包和放电池指令包；每个指令包中的参数均包括命令号、目标坐标、设备类型、设备编号以及电池类型；移动指令包用于充电柜和暂存架取电池以及大巴车取电池、放电池之前，控制换电设备中的底层伺服轴进行移动，完成取电池动作的准备工作；取电池指令包用于控制换电设备中的底层伺服轴进行移动，完成取电池动作；拍照准备指令包用于控制换电设备中的底层伺服轴进行移动，完成相机到达最合适的拍照位置；消除误差移动指令包用于充电柜和暂存架放电池之前，消除换电设备中的底层伺服轴由于电池自重产生的误差，完成放电池动作的准备工作；放电池指令包用于控制换电设备中的底层伺服轴进行移动，完成放电池动作；底层伺服轴包括轨道行走轴、货叉轴、升降轴、方位轴、俯仰轴、推拉轴和解锁轴；3)按照大巴车和充电柜之间直接换电方式进行电池交换；一块电池采用直接换电方式的步骤依次是：大巴车取空电电池、充电柜放空电电池、充电柜取满电电池和大巴车放满电电池；当进行大巴车取空电电池时：运动控制器依次执行移动指令包、拍照准备指令包、取电池指令包；当进行充电柜放空电电池时：运动控制器依次执行消除误差移动指令包、放电池指令包；当进行充电柜取满电电池时：运动控制器依次执行移动指令包、取电池指令包；当进行大巴车放满电电池时：运动控制器依次执行移动指令包、放电池指令包；运动控制器重复上面的工作对大巴车上所有的空电电池和充电柜上的满电电池进行交换。...

【技术特征摘要】
1.一种基于运动控制器的大巴车自动换电池方法，其特征在于，包括以下步骤：1)大巴车进入换电区域，上位机、运动控制器以及换电设备开启；2)上位机向运动控制器发送通讯指令包；通讯指令包分为移动指令包、取电池指令包、拍照准备指令包、消除误差移动指令包和放电池指令包；每个指令包中的参数均包括命令号、目标坐标、设备类型、设备编号以及电池类型；移动指令包用于充电柜和暂存架取电池以及大巴车取电池、放电池之前，控制换电设备中的底层伺服轴进行移动，完成取电池动作的准备工作；取电池指令包用于控制换电设备中的底层伺服轴进行移动，完成取电池动作；拍照准备指令包用于控制换电设备中的底层伺服轴进行移动，完成相机到达最合适的拍照位置；消除误差移动指令包用于充电柜和暂存架放电池之前，消除换电设备中的底层伺服轴由于电池自重产生的误差，完成放电池动作的准备工作；放电池指令包用于控制换电设备中的底层伺服轴进行移动，完成放电池动作；底层伺服轴包括轨道行走轴、货叉轴、升降轴、方位轴、俯仰轴、推拉轴和解锁轴；3)按照大巴车和充电柜之间直接换电方式进行电池交换；一块电池采用直接换电方式的步骤依次是：大巴车取空电电池、充电柜放空电电池、充电柜取满电电池和大巴车放满电电池；当进行大巴车取空电电池时：运动控制器依次执行移动指令包、拍照准备指令包、取电池指令包；当进行充电柜放空电电池时：运动控制器依次执行消除误差移动指令包、放电池指令包；当进行充电柜取满电电池时：运动控制器依次执行移动指令包、取电池指令包；当进行大巴车放满电电池时：运动控制器依次执行移动指令包、放电池指令包；运动控制器重复上面的工作对大巴车上所有的空电电池和充电柜上的满电电池进行交换。2.一种基于运动控制器的大巴车自动换电池方法，其特征在于，包括以下步骤：1)大巴车进入换电区域，上位机、运动控制器以及换电设备开启；2)上位机向运动控制器发送通讯指令包；通讯指令包分为移动指令包、取电池指令包、拍照准备指令包、消除误差移动指令包和放电池指令包；每个指令包中的参数均包括命令号、目标坐标、设备类型、设备编号以及电池类型；移动指令包用于充电柜和暂存架取电池以及大巴车取电池、放电池之前，控制换电设备中的底层伺服轴进行移动，完成取电池动作的准备工作；取电池指令包用于控制换电设备中的底层伺服轴进行移动，完成取电池动作；拍照准备指令包用于控制换电设备中的底层伺服轴进行移动，完成相机到达最合适的拍照位置；消除误差移动指令包用于充电柜和暂存架放电池之前，消除换电设备中的底层伺服轴由于电池自重产生的误差，完成放电池动作的准备工作；放电池指令包用于控制换电设备中的底层伺服轴进行移动，完成放电池动作；底层伺服轴包括轨道行走轴、货叉轴、升降轴、方位轴、俯仰轴、推拉轴和解锁轴；3)按照大巴车和充电柜之间设置有暂存架的结构采用间接换电方式进行电池交换；一块电池采用间接换电方式的步骤是：充电柜取满电电池、暂存架放满电电池、大巴车取空电电池、暂存架放空电电池、暂存架取满电电池、大巴车放满电电池、暂存架取空电电池和充电柜放空电电池；当进行充电柜取满电电池时：运动控制器依次执行移动指令包、取电池指令包；当进行暂存架放满电电池时：运动控制器依次执行消除误差移动指令包、放电池指令包；当进行大巴车取空电电池时：运动控制器依次执行移动指令包、拍照准备指令包、取电池指令包；当进行暂存架放空电电池时：运动控制器依次执行消除误差移动指令包、放电池指令包；当进行暂存架取满电电池时：运动控制器依次执行移动指令包、取电池指令包；当进行大巴车放满电电池时：运动控制器依次执行移动指令包、放电池指令包；当进行暂存架取空电电池时：运动控制器依次执行移动指令包、取电池指令包；当进行充电柜放空电电池时：运动控制器依次执行消除误差移动指令包、放电池指令包；运动控制器重复上面的工作对大巴车上所有的空电电池和充电柜上的满电电池进行交换。3.根据权利要求1或2所述的基于运动控制器的大巴车自动换电池方法，其特征在于：所述运动控制器执行移动指令包进行控制的具体步骤是：a1)运动控制器拆解移动指令包，根据设备和电池类型判断移动指令包类型，并根据移动指令包类型执行不同的移动指令；a2)若对充电柜或大巴车执行移动指令，则分别以上位机的通讯值更新升降轴、行走轴、方位轴和俯仰轴的目标位置；若对暂存架执行移动指令，根据暂存架层号和电池大小类型分别以运动控制器的内存设定值更新升降轴、方位轴和俯仰轴的目标位置；目标速度和操作模式设定均来自于运动控制器内部初始设定，同时启动各伺服轴的运行，运行步变量Step更新；a3)判断轨道行走轴、升降轴、方位轴和俯仰轴动作是否完成，如未完成继续执行步骤a2)；如果完成，将轨道行走轴、升降轴、方位轴和俯仰轴启动标清零，运行步变量Step更新；a4)若对充电柜或大巴车执行移动指令，则分别以上位机的通讯值更新货叉轴的目标位置；若对暂存架执行移动指令，根据暂存架层号和电池大小类型分别以运动控制器的内存设定值更新货叉轴的目标位置；目标速度和操作模式设定均来自于运动控制器内部初始设定，同时执行货叉轴启动，运行步变量Step更新；a5)判断货叉轴动作是否完成，如未完成继续执行步骤a4)；如果完成，将货叉轴启动标清零，运行步变量Step更新；a6)底层伺服轴启动标清零、命令完成标置1，运行步变量Step清零，初始状态标清零，移动指令包结束。4.根据权利要求1或2所述的基于运动控制器的大巴车自动换电池方法，其特征在于：所述运动控制器执行取电池指令包进行控制的具体步骤是：b1)运动控制器拆解取电池指令包，根据设备和电池类型判...

【专利技术属性】
技术研发人员：高峥，林洪怡，杨小朋，张立，范锐，
申请(专利权)人：西安航天精密机电研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61