CN103693022B - 基于plc控制的电动汽车自动换电池机构的换电池方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械自动化领域，具体涉及一种基于PLC控制的电动汽车自动换电池机构的换电池方法。本发明中的更换一组电池按照换电池过程的工艺顺序依次包括以下步骤：汽车待机、汽车取电池、电池仓待机、电池仓放电池、电池仓二次待机、电池仓取电池、汽车二次待机、汽车放电池；机械手根据以上步骤能够准确的、快速的、安全的完成电动汽车换电池工作。

Description

基于PLC控制的电动汽车自动换电池机构的换电池方法

技术领域

本发明属于机械自动化领域，具体涉及一种基于PLC控制的电动汽车自动换电池机构的换电池方法。

背景技术

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。

电动汽车的续航能力是电动汽车行业需要解决的一个重要问题，电动汽车的蓄电电池的充电和换电环节关系到整个电动汽车产业的普及和推广。利用专门的电池更换设备，无人值守的情况下实现全自动将电动汽车耗尽的电池组直接更换为充换电站内已充满电的电池组，是电动汽车充换电站的技术发展方向。

发明内容

为解决背景技术中问题，本发明提出一种能准确的、快速的、安全的基于PLC控制的电动汽车自动换电池机构的换电池方法。

本发明的具体技术方案是：

基于PLC控制的电动汽车自动换电池机构的换电池方法，更换一组电池按照换电池过程的工艺顺序依次包括以下步骤：汽车待机、汽车取电池、电池仓待机、电池仓放电池、电池仓二次待机、电池仓取电池、汽车二次待机、汽车放电池；

1】汽车待机；

1.1）当电动汽车驶入指定位置后，换电池机构自动运行，首先，上位机将汽车待机位机械手坐标数据以及汽车待机的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区；

1.2）机械手接收PLC发送的开始执行汽车待机的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前机械手需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的汽车待机位机械手的坐标数据作为机械手需要完成汽车待机指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

1.3）机械手移动至汽车待机位完成汽车待机的动作，同时，PLC指令存储区的数据自动清零，上位机检测到PLC指令存储区的数据为零后将处理好的汽车取电池位机械手的坐标数据和汽车取电池的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区；并做好汽车取电池的准备；

2】汽车取电池；

2.1）机械手接收PLC发送的开始执行汽车取电池的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的汽车取电池位机械手的坐标数据作为机械手需要完成汽车取电池指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

2.2）机械手移动至汽车取电池位，将待换电池从电动汽车内取出，当汽车取电池动作完成后，PLC指令存储区的数据自动清零，上位机检测到PLC指令存储区的数据为零后将处理好的电池仓待机位机械手的坐标数据和电池仓待机的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区；并做好电池仓待机的准备；

3】电池仓待机；

3.1）机械手接收PLC发送的开始执行电池仓待机的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的电池仓待机位机械手的坐标数据作为机械手需要完成电池仓待机指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

3.2）机械手移动至电池仓待机位，同时，PLC指令储存区的指令自动清零；上位机检测到PLC指令储存区的数据为零后将处理好的电池仓放电池位机械手的坐标数据和电池仓放电池的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区，并做好电池仓放电池的准备；

4】电池仓放电池；

4.1）机械手接收PLC发送的开始执行电池仓放电池的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的电池仓放电池位机械手的坐标数据作为机械手需要完成电池仓放电池指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

4.2）机械手移动至电池仓放电池位，将从电动汽车中取出的待换电池放入电池仓内后退出电池仓，同时，PLC指令储存区的指令自动清零；上位机检测到PLC指令储存区的数据为零后将处理好的电池仓二次待机位机械手的坐标数据和电池仓二次待机的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区，并做好电池仓二次待机的准备；

5】电池仓二次待机；

5.1）机械手接收PLC发送的开始执行电池仓二次待机的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的电池仓二次待机位机械手的坐标数据作为机械手需要完成电池仓二次待机指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

5.2）机械手移动至电池仓二次待机位，同时，PLC指令储存区的指令自动清零；上位机检测到PLC指令储存区的数据为零后将处理好的电池仓取电池位机械手的坐标数据和电池仓取电池的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区，并做好电池仓取电池的准备；

6】电池仓取电池；

6.1）机械手接收PLC发送的开始执行电池仓取电池的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的电池仓取电池位机械手的坐标数据作为机械手需要完成电池仓取电池指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

6.2）机械手移动至电池仓取电池位，将存放在电池仓内的新电池取出电池仓，当电池仓取电池动作完成后，PLC指令储存区的指令自动清零；上位机检测到PLC指令储存区的数据为零后将处理好的汽车二次待机位机械手的坐标数据和汽车二次待机的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区，并做好汽车二次待机的准备；

7】汽车二次待机

7.1）机械手接收PLC发送的开始执行汽车二次待机的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的汽车二次待机位机械手的坐标数据作为机械手需要完成汽车二次待机指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

7.2）机械手移动至汽车二次待机位，同时，PLC指令储存区的指令自动清零；上位机检测到PLC指令储存区的数据为零后将处理好的汽车放电池位机械手的坐标数据和汽车放电池的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区，并做好汽车放电池的准备；

8】汽车放电池；

8.1）机械手接收PLC发送的开始执行汽车放电池的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的汽车放电池位机械手的坐标数据作为机械手需要完成汽车放电池指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

8.2）机械手移动至汽车放电池位，将从电池仓内取出的新电池放入电动汽车内，在汽车放电池动作完成后，PLC指令储存区的指令自动清零，机械手退出电动汽车并移动至初始待机位。

上述步骤1.3）机械手执行汽车待机指令对应具体的动作是：通过PLC的程序设定，机械手按照先俯仰、再X轴方向、再Z轴方向、再旋转、最后Y轴方向的顺序从初始待机位移动到达汽车待机位，完成汽车待机动作。

上述步骤2.2）机械手执行汽车取电池指令对应的具体动作是：通过PLC的程序设定，机械手上拾取装置的推进气缸带动吸盘先伸入电动汽车内、然后吸盘吸住电池、最后推进气缸收回，将电池从电动汽车内取出，完成汽车取电池动作。

上述步骤3.2）机械手执行电池仓待机指令对应的具体动作是：通过PLC的程序设定，按照先Y轴方向、再旋转、再俯仰、再Z轴方向、最后X轴方向的顺序到达电池仓待机位，完成电池仓待机动作。

上述步骤4.2）机械手执行电池仓放电池指令对应的具体动作是：通过PLC的程序设定，机械手上的吸盘伸入电池仓内、然后吸盘松开电池、最后推进气缸将吸盘从电池仓内收回，完成电池仓放电池动作。

上述步骤5.2）机械手执行电池仓二次待机指令对应的具体动作是：通过PLC的程序设定，按照先Y轴方向或者Z轴方向、再俯仰运动的顺序到达下一个电池仓待机位，完成电池仓二次待机动作。

上述步骤6.2）机械手执行电池仓取电池指令对应的具体动作是：通过PLC的程序设定，机械手上的吸盘先伸入电池仓内、然后吸盘吸住电池、最后将吸盘从电池仓内收回，完成电池仓取电池动作。

上述步骤7.2）机械手执行汽车二次待机指令对应的具体动作是：通过PLC的程序设定，按照先X轴方向、再Z轴方向、再旋转、再俯仰、最后Y轴方向的顺序移动到达下一个汽车待机位，完成汽车二次待机动作。

上述步骤8.2）机械手执行汽车放电池指令对应的具体动作是：通过PLC的程序设定，机械手上的吸盘伸入电动汽车内，然后吸盘松开电池、最后将吸盘从电动汽车内收回，完成汽车放电池动作。

本发明的有益效果是：

1、本发明PLC控制机械手完成的每一个步骤都是和上位机指令交互实现的，而各种指令的柔性组合可以形成新的工艺，因此，在机械手换电池过程中可以灵活修改各个交互指令以改变动作顺序，操作更加灵活。

2、本发明PLC控制机械手完成的每一个步骤都是和上位机指令交互实现的，指令正确PLC才能控制机械手执行相关动作，可以确保多次交互的数据不会发生混乱，确保了操作的安全性。

附图说明

图1为本发明的自动换电池机构的结构示意图。

图2为本发明中机械手的局部主视图。

图3为本发明机械手的局部俯视图。

图4为本发明机械手的局部左视图。

图5为拾取装置的主视图。

图6为拾取装置的俯视图。

附图标记如下：

其中：1-立柱、2-机械手、21-X向移动组件、211-第一滑块、212-移动横梁、22-第一传动装置、221-第一驱动组件、222-第一齿轮、223-第一齿条、23-Y向移动组件、231-Y向导轨、232-第二滑块、233-滑动座、24-第二传动装置、241-第二驱动组件、242-第二齿轮、243-第二齿条、25-Z向移动组件、251-Z向导轨、252-第三滑块、253-吊梁、26-第三传动装置、261-第三驱动组件、262-同步带轮、263-同步带、27-拾取装置、271-拾取框架、2711-顶板、2712-底板、2713-左侧板、2714-右侧板、2715-后板、272-吸盘、277-推进组件、2721-推进气缸、2722-连接支架、27221-第一连接板、27222-第二连接板、29-旋转组件、291-第四驱动组件、292-连接板、30-俯仰组件、301-上支架、302-下支架、303-第五驱动组件、3-矩形框架、4-X向导轨。

具体实施方式

本发明提供的方法基于一种电动汽车自动换电池机构，如图1所示，该机构包括四个立柱1、安装在四个立柱上的矩形框架3、安装的矩形框架上的两组相互平行的X向导轨4以及安装在两组X向导轨4之间的机械手2。

现结合图2、图3、图4、图5、图6对该机械手的具体结构机械手2进行描述：

其中，机械手包括X向移动组件21、用于提供X向移动组件21动力的第一传动装置22、Y向移动组件23、用于提供Y向移动组件23动力的第二传动装置24、Z向移动组件25、用于提供Z向移动组件25动力的第三传动装置26、旋转组件29、俯仰组件30以及拾取装置27；所述X向移动组件21安装在X向导轨4上；所述Y向移动组件23安装在X向移动组件21上；所述Z向移动组件25安装在Y向移动组件23上；

其中，X向移动组件21包括分别卡装在两组X向导轨4上的两个第一滑块211以及安装在两个第一滑块211上的移动横梁212；

第一传动装置22包括第一驱动组件221、第一齿轮222以及第一齿条223；第一驱动组件221固定安装在移动横梁212上；第一驱动组件221的输出端安装第一齿轮222；第一齿轮222与第一齿条啮合223；第一齿条223固定安装在矩形框架3上并与X向导轨4平行；

其中，第一驱动组件221由伺服电机和减速机组成，伺服电机以及减速机开始工作，在第一齿轮222和第一齿条223的作用下以及X向导轨4的导向作用下，移动横梁212可以沿着X方向移动。

其中，Y向移动组件23包括固定安装在移动横梁的Y向导轨231、卡装在Y向导轨231上的第二滑块232以及安装在第二滑块232上的滑动座233；

第二传动装置24包括第二驱动组件241、第二齿轮242以及第二齿条243；第二驱动组件241固定安装在滑动座233上；第二驱动组件241的输出端安装第二齿轮242；第二齿轮242与第二齿条243啮合；第二齿条243安装在移动横梁212上并与Y向导轨231平行；其中，第二驱动组件241由伺服电机和减速机组成；伺服电机以及减速机开始工作，在第二齿轮242和第二齿条243的作用下以及Y向导轨231的导向作用下，滑动座233可以沿着Y方向移动。

其中，Z向移动组件25包括固定安装在滑动座233上的Z向导轨251、卡装在Z向导轨251上的第三滑块252以及安装在第三滑块252上的吊梁253；

第三传动装置26包括第三驱动组件261、同步带轮262以及同步带263；所述第三驱动组件261固定安装在滑动座233上；第三驱动组件261的输出端安装同步带轮262；所述同步带轮262与同步带263啮合安装在吊梁253上；其中，第三驱动组件261由伺服电机和减速机组成；伺服电机以及减速机开始工作，在同步带轮262和同步带263的作用下以及Z向导轨251的导向作用下，吊梁253可以沿着Z方向移动。

拾取装置27包括拾取框架271、推进组件277以及多个真空吸盘278；拾取框架由顶板2711、底板2712、左侧板2713、右侧板2714以及后板2715组成的内部为空腔且设有开口的立方体；顶板2711与吊梁253固定连接；推进组件277包括推进气缸2721、连接支架2722；连接支架2722由与顶板2711平行的第一连接板27221和与第一连接板27221外伸端垂直固连的第二连接板27222组成；第一连接板的非外伸端段与推进气缸的活动端连接；多个真空吸盘安装在第二连接板上。

旋转组件29包括固定安装在吊梁253上的第四驱动组件291以及安装在第四驱动组件291输出端的连接板292；连接板292与拾取框架271的顶板2711连接。其中，第四驱动组件291为伺服电机和减速机，开始工作时，伺服电机带动减速机的输出法兰开始旋转，从而带动连接板282以及与连接固定连接的拾取装置27开始旋转。

俯仰组件30包括上支架301、下支架302以及第五驱动组件303；上支架301与连接板292固连；下支架302与上支架301铰接并与拾取框架271的顶板2711连接；第五驱动组件303固定安装在上支架301上并且第五驱动组件303的输出端与下支架302连接，用于驱动下支架302上下摆动。

基于上述电动汽车自动换电池机构，对本发明PLC控制的电动汽车自动换电池机构的换电池方法进行详述：

本发明对于一台电动车更换一组电池按照换电池过程的工艺顺序依次包括以下八个步骤：汽车待机、汽车取电池、电池仓待机、电池仓放电池、电池仓二次待机、电池仓取电池、汽车二次待机、汽车放电池；

1】汽车待机；

1.1）当电动汽车驶入指定位置后，换电池机构自动运行，首先，上位机将汽车待机位机械手的坐标数据以及汽车待机的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区；

1.2）机械手接收PLC发送的开始执行汽车待机的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前机械手需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的汽车待机位机械手的坐标数据作为机械手需要完成汽车待机指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

1.3）机械手移动至汽车待机位完成汽车待机的动作，同时，PLC指令存储区的数据自动清零，上位机检测到PLC指令存储区的数据为零后将处理好的汽车取电池位机械手的坐标数据和汽车取电池的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区；并做好汽车取电池的准备；

其中，机械手执行汽车待机指令对应具体的动作是：机械手上的拾取装置先在俯仰组件的带动下俯仰运动、再随X向组件在第一传动装置的带动下沿X方向运动、再随Z向移动组件在第三传动组件的带动下沿Z方向运动、再由旋转组件带动下进行旋转运动、最后随Y向移动组件在第二传动装置的带动下沿Y方向运动的顺序从初始待机位移动到达汽车待机位，完成汽车待机动作。

2】汽车取电池；

2.1）机械手接收PLC发送的开始执行汽车取电池的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的汽车取电池位机械手的坐标数据作为机械手需要完成汽车取电池指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

2.2）机械手移动至汽车取电池位，将待换电池从电动汽车内取出，当汽车取电池动作完成后，PLC指令存储区的数据自动清零，上位机检测到PLC指令存储区的数据为零后将处理好的电池仓待机位机械手的坐标数据和电池仓待机的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区；并做好电池仓待机的准备；

其中，机械手执行汽车取电池指令对应的具体动作是：机械手上拾取装置的推进气缸带动吸盘先伸入电动汽车内、然后吸盘吸住电池、最后推进气缸收回，将电池从电动汽车内取出，完成汽车取电池动作。

3】电池仓待机；

3.1）机械手接收PLC发送的开始执行电池仓待机的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的电池仓待机位机械手的坐标数据作为机械手需要完成电池仓待机指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

3.2）机械手移动至电池仓待机位，同时，PLC指令储存区的指令自动清零；上位机检测到PLC指令储存区的数据为零后将处理好的电池仓放电池位机械手的坐标数据和电池仓放电池的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区，并做好电池仓放电池的准备；

其中，机械手执行电池仓待机指令对应的具体动作是：机械手上拾取装置按照先随Y向移动组件在第二传动装置的带动下沿Y方向运动、再由旋转组件带动下进行旋转运动、再由俯仰组件的带动下进行俯仰运动、再随Z向移动组件在第三传动装置的带动下沿Z方向运动、再随X向移动组件在第一传动装置的带动下沿X方向运动的顺序到达电池仓待机位，完成电池仓待机动作。

4】电池仓放电池；

4.1）机械手接收PLC发送的开始执行电池仓放电池的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的电池仓放电池位机械手的坐标数据作为机械手需要完成电池仓放电池指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

4.2）机械手移动至电池仓放电池位，将从电动汽车中取出的待换电池放入电池仓内后退出电池仓，同时，PLC指令储存区的指令自动清零；上位机检测到PLC指令储存区的数据为零后将处理好的电池仓二次待机位机械手的坐标数据和电池仓二次待机的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区，并做好电池仓二次待机的准备；

其中，机械手执行电池仓放电池指令对应的具体动作是：机械手上拾取装置的推进组件先将吸盘伸入电池仓内、然后吸盘松开电池、最后推进气缸将吸盘从电池仓内收回，完成电池仓放电池动作。

5】电池仓二次待机；

5.1）机械手接收PLC发送的开始执行电池仓二次待机的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的电池仓二次待机位机械手的坐标数据作为机械手需要完成电池仓二次待机指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

5.2）机械手移动至电池仓二次待机位，同时，PLC指令储存区的指令自动清零；上位机检测到PLC指令储存区的数据为零后将处理好的电池仓取电池位机械手的坐标数据和电池仓取电池的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区，并做好电池仓取电池的准备；

其中，机械手执行电池仓二次待机指令对应的具体动作是：机械手上拾取装置按照先随Y向移动组件在第二传动装置的带动下沿Y方向运动或者随Z向移动组件在第三传动装置的带动下沿Z方向运动，再由俯仰组件带动进行俯仰运动到达另一个机柜待机位，完成电池仓二次待机动作。

6】电池仓取电池；

6.1）机械手接收PLC发送的开始执行电池仓取电池的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的电池仓取电池位机械手的坐标数据作为机械手需要完成电池仓取电池指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

6.2）机械手移动至电池仓取电池位，将存放在电池仓内的新电池取出电池仓，当电池仓取电池动作完成后，PLC指令储存区的指令自动清零；上位机检测到PLC指令储存区的数据为零后将处理好的汽车二次待机位机械手的坐标数据和汽车二次待机的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区，并做好汽车二次待机的准备；

其中，机械手执行电池仓取电池指令对应的具体动作是：机械手上拾取装置的推进气缸带动吸盘先伸入电池仓内、然后吸盘吸住电池、最后推进气缸将吸盘从电池仓内收回，完成电池仓取电池动作。

7】汽车二次待机

7.1）机械手接收PLC发送的开始执行汽车二次待机的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的汽车二次待机位机械手的坐标数据作为机械手需要完成汽车二次待机指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

7.2）机械手移动至汽车二次待机位，同时，PLC指令储存区的指令自动清零；上位机检测到PLC指令储存区的数据为零后将处理好的汽车放电池位机械手的坐标数据和汽车放电池的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区，并做好汽车放电池的准备；

其中，机械手执行汽车二次待机指令对应的具体动作是：机械手上的拾取装置首先随X向组件在第一传动装置的带动下沿X方向运动、再随Z向移动组件在第三传动组件的带动下沿Z方向运动、再在旋转组件的带动下旋转运动、再在俯仰组件的带动下俯仰运动、最后随Y向移动组件在第二传动装置的带动下沿Y方向运动的顺序移动到达另一个汽车待机位，完成汽车二次待机动作。

8】汽车放电池；

8.1））机械手接收PLC发送的开始执行汽车放电池的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的汽车放电池位机械手的坐标数据作为机械手需要完成汽车放电池指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

8.2）机械手移动至汽车放电池位，将从电池仓内取出的新电池放入电动汽车内，在汽车放电池动作完成后，PLC指令储存区的指令自动清零，机械手退出电动汽车并移动至初始待机位；

其中，机械手执行汽车放电池指令对应的具体动作是：机械手上拾取装置推进气缸先将吸盘伸入电动汽车内，然后吸盘松开电池、最后推进气缸将吸盘从电动汽车内收回，完成汽车放电池动作。

为了确保本发明提供的换电池方法适应市场需求，确保换电池效率更高，换电站采用两台PLC分别控制两组机械手作用在两个电池仓区域同时实现换电池工作，这样对于一般的拥有四块电池的电动汽车，只需要每组机械手两次完成上述八个步骤即可更换完电动汽车内的四组电池。

为了避免两组机械手可能出现相互碰撞的问题，因此本发明在两台PLC中均设置了启动指令，该等待指令的数据储存在PLC里。其具体工作状态如下描述：

第一组机械手由第一PLC控制，第二组机械手由第二PLC控制；第一机械手在电动汽车处工作时，第二PLC控制第二机械手处于安全位置，当第一机械手在电动汽车内取出电池，离开电动汽车到达安全位置时，第一PLC内的启动指令更新，上位机检测到第一PLC中的启动指令更新后，开始启动第二PLC，第二PLC控制第二机械手前往电动汽车处开始工作，同理，第二PLC也可通过启动指令，启动第一PLC开始工作。

Claims (9)

1.基于PLC控制的电动汽车自动换电池机构的换电池方法，包括以下步骤：

1】汽车待机；

1.1)当电动汽车驶入指定位置后，换电池机构自动运行，首先，上位机将汽车待机位机械手坐标数据以及汽车待机的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区；

1.2)机械手接收PLC发送的开始执行汽车待机的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前机械手需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的汽车待机位机械手的坐标数据作为机械手需要完成汽车待机指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

1.3)机械手移动至汽车待机位完成汽车待机的动作，同时，PLC指令存储区的数据自动清零，上位机检测到PLC指令存储区的数据为零后将处理好的汽车取电池位机械手的坐标数据和汽车取电池的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区；并做好汽车取电池的准备；

2】汽车取电池；

2.1)机械手接收PLC发送的开始执行汽车取电池的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的汽车取电池位机械手的坐标数据作为机械手需要完成汽车取电池指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

2.2)机械手移动至汽车取电池位，将待换电池从电动汽车内取出，当汽车取电池动作完成后，PLC指令存储区的数据自动清零，上位机检测到PLC指令存储区的数据为零后将处理好的电池仓待机位机械手的坐标数据和电池仓待机的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区；并做好电池仓待机的准备；

3】电池仓待机；

3.1)机械手接收PLC发送的开始执行电池仓待机的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的电池仓待机位机械手的坐标数据作为机械手需要完成电池仓待机指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

3.2)机械手移动至电池仓待机位，同时，PLC指令储存区的指令自动清零；上位机检测到PLC指令储存区的数据为零后将处理好的电池仓放电池位机械手的坐标数据和电池仓放电池的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区，并做好电池仓放电池的准备；

4】电池仓放电池；

4.1)机械手接收PLC发送的开始执行电池仓放电池的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的电池仓放电池位机械手的坐标数据作为机械手需要完成电池仓放电池指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

4.2)机械手移动至电池仓放电池位，将从电动汽车中取出的待换电池放入电池仓内后退出电池仓，同时，PLC指令储存区的指令自动清零；上位机检测到PLC指令储存区的数据为零后将处理好的电池仓二次待机位机械手的坐标数据和电池仓二次待机的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区，并做好电池仓二次待机的准备；

其特征在于，还包括以下步骤：

5】电池仓二次待机；

5.1)机械手接收PLC发送的开始执行电池仓二次待机的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的电池仓二次待机位机械手的坐标数据作为机械手需要完成电池仓二次待机指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

5.2)机械手移动至电池仓二次待机位，同时，PLC指令储存区的指令自动清零；上位机检测到PLC指令储存区的数据为零后将处理好的电池仓取电池位机械手的坐标数据和电池仓取电池的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区，并做好电池仓取电池的准备；

6】电池仓取电池；

6.1)机械手接收PLC发送的开始执行电池仓取电池的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的电池仓取电池位机械手的坐标数据作为机械手需要完成电池仓取电池指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

6.2)机械手移动至电池仓取电池位，将存放在电池仓内的新电池取出电池仓，当电池仓取电池动作完成后，PLC指令储存区的指令自动清零；上位机检测到PLC指令储存区的数据为零后将处理好的汽车二次待机位机械手的坐标数据和汽车二次待机的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区，并做好汽车二次待机的准备；

7】汽车二次待机

7.1)机械手接收PLC发送的开始执行汽车二次待机的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的汽车二次待机位机械手的坐标数据作为机械手需要完成汽车二次待机指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

7.2)机械手移动至汽车二次待机位，同时，PLC指令储存区的指令自动清零；上位机检测到PLC指令储存区的数据为零后将处理好的汽车放电池位机械手的坐标数据和汽车放电池的指令分别发送至PLC的坐标数据存储区以及指令存储区，并做好汽车放电池的准备；

8】汽车放电池；

8.1)机械手接收PLC发送的开始执行汽车放电池的指令后，PLC首先检测存储在其指令存储区的指令和当前PLC需要执行的指令是否相同；

若相同，则取出存储在坐标数据存储区中的汽车放电池位机械手的坐标数据作为机械手需要完成汽车放电池指令的位置坐标；

若不同，PLC则处于等待状态直至超时报警；

8.2)机械手移动至汽车放电池位，将从电池仓内取出的新电池放入电动汽车内，在汽车放电池动作完成后，PLC指令储存区的指令自动清零，机械手退出电动汽车并移动至初始待机位。

2.根据权利要求1所述的基于PLC控制的电动汽车自动换电池机构的换电池方法，其特征在于：所述步骤1.3)机械手执行汽车待机指令对应具体的动作是：通过PLC的程序设定，机械手按照先俯仰、再X轴方向、再Z轴方向、再旋转、最后Y轴方向的顺序从初始待机位移动到达汽车待机位，完成汽车待机动作。

3.根据权利要求1所述的基于PLC控制的电动汽车自动换电池机构的换电池方法，其特征在于：所述步骤2.2)机械手执行汽车取电池指令对应的具体动作是：通过PLC的程序设定，机械手上拾取装置的推进气缸带动吸盘伸入电动汽车内、然后吸盘吸住电池、最后推进气缸收回，将电池从电动汽车内取出，完成汽车取电池动作。

4.根据权利要求1所述的基于PLC控制的电动汽车自动换电池机构的换电池方法，其特征在于：所述步骤3.2)机械手执行电池仓待机指令对应的具体动作是：通过PLC的程序设定，按照先Y轴方向、再旋转、再俯仰、再Z轴方向、最后X轴方向的顺序到达电池仓待机位，完成电池仓待机动作。

5.根据权利要求1所述的基于PLC控制的电动汽车自动换电池机构的换电池方法，其特征在于：所述步骤4.2)机械手执行电池仓放电池指令对应的具体动作是：通过PLC的程序设定，机械手上的吸盘伸入电池仓内、然后吸盘松开电池、最后推进气缸将吸盘从电池仓内收回，完成电池仓放电池动作。

6.根据权利要求1所述的基于PLC控制的电动汽车自动换电池机构的换电池方法，其特征在于：所述步骤5.2)机械手执行电池仓二次待机指令对应的具体动作是：通过PLC的程序设定，按照先Y轴方向或者Z轴方向、再俯仰运动的顺序到达下一个电池仓待机位，完成电池仓二次待机动作。

7.根据权利要求1所述的基于PLC控制的电动汽车自动换电池机构的换电池方法，其特征在于：所述步骤6.2)机械手执行电池仓取电池指令对应的具体动作是：通过PLC的程序设定，机械手上的吸盘先伸入电池仓内、然后吸盘吸住电池、最后将吸盘从电池仓内收回，完成电池仓取电池动作。

8.根据权利要求1所述的基于PLC控制的电动汽车自动换电池机构的换电池方法，其特征在于：所述步骤7.2)机械手执行汽车二次待机指令对应的具体动作是：通过PLC的程序设定，按照先X轴方向、再Z轴方向、再旋转、再俯仰、最后Y轴方向的顺序移动到达下一个汽车待机位，完成汽车二次待机动作。

9.根据权利要求1所述的基于PLC控制的电动汽车自动换电池机构的换电池方法，其特征在于：所述步骤8.2)机械手执行汽车放电池指令对应的具体动作是：通过PLC的程序设定，机械手上的吸盘伸入电动汽车内，然后吸盘松开电池、最后将吸盘从电动汽车内收回，完成汽车放电池动作。