（北自所制造業(yè)自動(dòng)化工程研究中心（常州）有限公司，常州 213023）

0 引言

新能源電動(dòng)汽車電池充電、換電裝備，是新能源電動(dòng)汽車大規(guī)模推廣應(yīng)用的重要前提和基礎(chǔ)[1～3]，由于目前新能源電動(dòng)汽車受制于續(xù)航能力及電池性能兩大瓶頸，該瓶頸在短期內(nèi)恐難以有較大突破，因此，應(yīng)在電動(dòng)汽車電池的電能補(bǔ)給方式上作為突破點(diǎn)，以能為電動(dòng)汽車提供安全充電、快速換電的服務(wù)裝備，來(lái)彌補(bǔ)上述瓶頸的不足[4,5]。鑒于上述原因，針對(duì)電動(dòng)汽車電池充電、快速換電的智能服務(wù)站項(xiàng)目，經(jīng)我們研發(fā)團(tuán)隊(duì)綜合市場(chǎng)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)，一種新穎的集裝箱式電動(dòng)汽車充電、快速換電的成套裝備已向市場(chǎng)隆重推出，深受市場(chǎng)歡迎。由于其整體精巧，且自動(dòng)化程度高，運(yùn)行成本低，功能多且安裝方便，特別適用在城市快速布點(diǎn)、投運(yùn)，使得對(duì)電動(dòng)汽車電池充電、換電池提供服務(wù)變得經(jīng)濟(jì)和便捷，為電動(dòng)汽車市場(chǎng)化發(fā)展創(chuàng)造良好的條件[6,7]。

1 電動(dòng)汽車充電、快速換電的自動(dòng)化裝備系統(tǒng)簡(jiǎn)介

電動(dòng)汽車電池充電、換電智能服務(wù)站項(xiàng)目，在研發(fā)過(guò)程中，我們結(jié)合了某大型電動(dòng)汽車制造商對(duì)某型新能源電動(dòng)汽車的鋰電池充電、換電的功能需求，進(jìn)行了全新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)；總體構(gòu)成：主要由特制集裝箱箱體、立體庫(kù)（含各充電單元倉(cāng)）、堆垛機(jī)、托盤定位機(jī)構(gòu)、電池出入庫(kù)輸送線、安全及消防設(shè)施、充電裝備、系統(tǒng)管理等組成；需要換電的汽車只要進(jìn)入智能服務(wù)站的換電區(qū)域，由人工或助力機(jī)械手，把車內(nèi)電池放入專用托盤內(nèi)，經(jīng)自動(dòng)掃描識(shí)別后，該電池組托盤就由出入庫(kù)輸送線、再定位系統(tǒng)、堆垛機(jī)自動(dòng)將電池組托盤放入倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)定的充電倉(cāng)內(nèi)，由管理系統(tǒng)及充電裝置自動(dòng)對(duì)該電池組進(jìn)行充電并管理；而充滿電的電池組，通過(guò)一鍵輸入，系統(tǒng)將充滿電的電池從庫(kù)中自動(dòng)調(diào)出至換電工位，由人工或助力機(jī)械手將電池裝入車內(nèi)。完成一輛車的換電全過(guò)程約3分鐘左右。

根據(jù)該型電動(dòng)汽車電池型號(hào)及規(guī)格，經(jīng)過(guò)精密集成布置，在該充電、換電智能服務(wù)站內(nèi)，設(shè)置了58個(gè)充電倉(cāng)位，可滿足58輛電動(dòng)汽車的電池能源補(bǔ)充（該型車一輛車共8個(gè)電池，設(shè)為一組，放置于一個(gè)托盤內(nèi)，每個(gè)托盤占一個(gè)倉(cāng)位）。

圖1 汽車電池、托盤示意圖

2 系統(tǒng)裝備及實(shí)現(xiàn)功能描述

主要圍繞以下方面功能展開(kāi)設(shè)計(jì)。

2.1 特制集裝箱式結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)固定式廠房結(jié)構(gòu)的充電站點(diǎn)，由于受城市規(guī)劃、建設(shè)周期、環(huán)評(píng)、安全等等諸多環(huán)節(jié)因素的制約，達(dá)不到快速布點(diǎn)投放要求，為此，該智能服務(wù)站將充電、換電、控制等系統(tǒng)，高度集成在一個(gè)特制的集裝箱內(nèi)，如圖2所示。

圖2 電動(dòng)汽車電能補(bǔ)給充電、換電智能服務(wù)站外觀圖及內(nèi)部分布模型

本集裝箱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)采用特制的專用柜式集裝箱，尺寸規(guī)格：外輪廓尺寸長(zhǎng)×寬×高=15米×3米×3米，以滿足用戶對(duì)系統(tǒng)裝備的運(yùn)輸、安裝調(diào)試等快速布點(diǎn)的要求，實(shí)現(xiàn)功能要求如下：

1）箱橋結(jié)構(gòu)，整體性強(qiáng)，穩(wěn)定可靠，滿足系統(tǒng)承載及堆垛機(jī)運(yùn)行精度要求（包括電池托盤的出入專用通道及軌道、各倉(cāng)位等的精度及保持的要求），箱體壁隔層部分采用保溫阻燃材料拼裝合成；

2）在特制的集裝箱體內(nèi)，分隔成：控制室、充電倉(cāng)庫(kù)、電池出入輸送三個(gè)區(qū)域，各區(qū)域進(jìn)行保溫阻燃隔斷；

3）滿足對(duì)集裝箱體的安裝水平的調(diào)整要求，整體結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度和強(qiáng)度，在內(nèi)部動(dòng)載過(guò)程中，確保系統(tǒng)精度的保持；

4）參考戶外電氣設(shè)施的防護(hù)要求，箱體設(shè)有呼吸口，便于箱內(nèi)外的換氣，應(yīng)急窗等，對(duì)這些設(shè)施采取了必要的防護(hù)措施，以防雨水塵粒浸入，可避免因戶外環(huán)境影響使得箱體銹蝕及密封失效而造成的電氣設(shè)備故障發(fā)生，確保系統(tǒng)設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行；

5）在特制的集裝箱體內(nèi)，布局配置有電池充電倉(cāng)、控制系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、安防與消防應(yīng)急系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、制冷空調(diào)和通風(fēng)散熱風(fēng)道及送風(fēng)口系統(tǒng)、通訊監(jiān)控系統(tǒng)等部分，進(jìn)行系統(tǒng)科學(xué)的布置，抗干擾能力強(qiáng)，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行及內(nèi)外通訊暢通；

6）在特制的集裝箱體兩縱向外側(cè)，設(shè)置了各充電倉(cāng)單元對(duì)外的安全應(yīng)急彈射門，以便在電池充電過(guò)程中，一旦出現(xiàn)爆燃，應(yīng)急系統(tǒng)可啟動(dòng)彈射系統(tǒng)，將爆燃電池組及時(shí)彈出箱體外；

7）在箱體兩端設(shè)置了日常維護(hù)防盜安全門，頂部設(shè)置攝像系統(tǒng)，并可實(shí)現(xiàn)圖像追溯；

8）成套裝置安裝后，凈占地面積不足100m2，包含動(dòng)力輸送線、兩輛換電汽車的停車位。

該特制的集裝箱作為智能服務(wù)站的主體部分，全系統(tǒng)的設(shè)備均集中分布在其內(nèi)部，其箱橋結(jié)構(gòu)、承載能力及系統(tǒng)變形等，需要進(jìn)行受力分析，為保證堆垛機(jī)在內(nèi)部的運(yùn)行精度及內(nèi)部裝備空間位置的穩(wěn)定。

集裝箱式箱體靜力分析：

Solidworks SimulationXpress為Solidworks的應(yīng)力分析工具，其根據(jù)有限元法，使用線性靜態(tài)分析來(lái)計(jì)算應(yīng)力。

箱體主要承受堆垛機(jī)及貨架、貨物（電池）的壓力，堆垛機(jī)在箱體中間位置往復(fù)行走，其兩側(cè)各布置一排貨架，具體如圖3所示。

圖3 箱體內(nèi)部布置圖

每個(gè)單元倉(cāng)重量核準(zhǔn)為300kg，58個(gè)單元總重為17400kg，堆垛機(jī)總重為1500kg，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，利用SimulationXpress進(jìn)行應(yīng)力分析，為便于分析，對(duì)箱體的模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化，如圖4所示。

圖4 簡(jiǎn)化的分析模型

根據(jù)SimulationXpress指示，完成定義材料屬性、添加夾具、添加外部載荷、分析模型、查看結(jié)果。分析結(jié)果表明，最大變形量發(fā)生在中部，最大變形量值為0.3223mm，等效應(yīng)力1.55×107N/m2小于屈服力1.85×108N/m2，最低安全系數(shù)FOS為11.9大于1（FOS在1的時(shí)候正好是材料出現(xiàn)屈服的時(shí)候，一般產(chǎn)品要求大于1.5）。

以上數(shù)據(jù)表明，所設(shè)計(jì)的集裝箱式箱體可滿足功能要求，保證系統(tǒng)承載后的穩(wěn)定性要求。

圖5 SimulationXpress 分析結(jié)果

2.2 立體庫(kù)（充電倉(cāng)）

作為一個(gè)能達(dá)到快速投放運(yùn)行的智能服務(wù)站，從服務(wù)距離半徑及密度、運(yùn)行成本等綜合考慮，一個(gè)站要能滿足50～60輛電動(dòng)汽車的充電、換電服務(wù)需求，為此在一個(gè)智能服務(wù)站內(nèi)，配置了一個(gè)小型立體倉(cāng)庫(kù)，庫(kù)區(qū)內(nèi)的充電架，共20列，每列3個(gè)電池充電倉(cāng)位，左排10列、右排10列，分左右兩行排列，組成一個(gè)小型立體倉(cāng)庫(kù)，其中托盤再定位裝置占用2個(gè)倉(cāng)位，共計(jì)58個(gè)充電倉(cāng)位。

1）在每個(gè)充電倉(cāng)位，周邊均由阻燃材料封閉，電池進(jìn)出門采用金屬卷簾遮擋，形成一個(gè)獨(dú)立的電池充電、存放單元。

2）在每個(gè)充電倉(cāng)位單元內(nèi)，設(shè)置一個(gè)電池組托盤的充電插座，當(dāng)托盤進(jìn)入充電倉(cāng)單元時(shí)，通過(guò)自定位機(jī)構(gòu)，對(duì)電池托盤進(jìn)行精確定位，確保充電插座副能精準(zhǔn)插入，連接良好。

3）在每個(gè)充電倉(cāng)位單元內(nèi)，配備有安全、消防系統(tǒng)及部件設(shè)施，包括托盤應(yīng)急自動(dòng)彈射裝置、煙霧及火焰?zhèn)鞲衅?、滅火降溫設(shè)施等。

4）在每個(gè)充電倉(cāng)位單元內(nèi)，配備電氣配線及通訊布線及相應(yīng)保護(hù)設(shè)施。

圖6 充電倉(cāng)位結(jié)構(gòu)及分布現(xiàn)場(chǎng)照片

2.3 電池托盤進(jìn)倉(cāng)前的自動(dòng)定位裝置

在系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電池組托盤進(jìn)出倉(cāng)工作是十分頻繁的，電池組托盤在箱外動(dòng)力輸送與箱內(nèi)倉(cāng)位配送系統(tǒng)轉(zhuǎn)接時(shí)的定位必須準(zhǔn)確，滿足系統(tǒng)完成自動(dòng)化運(yùn)行要求，于是在入倉(cāng)前的再定位顯得更為重要。我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，采用了電動(dòng)頂升的再定位機(jī)構(gòu)，對(duì)輸送線從箱體外送到的托盤進(jìn)行頂升-再定位，達(dá)到了占用空間小且定位精準(zhǔn)高的要求。

2.4 電池組托盤應(yīng)急自動(dòng)彈出裝置

電池組托盤應(yīng)急自動(dòng)彈出裝置，是該智能服務(wù)站成套裝備中采用的安全措施之一，它分布在每個(gè)充電倉(cāng)的底部，一旦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)某充電倉(cāng)的安全報(bào)警值達(dá)到彈射級(jí)別的設(shè)置，該彈射裝置將利用系統(tǒng)自帶的高壓氮?dú)庾鳛閯?dòng)力，自行啟動(dòng)彈出機(jī)構(gòu)、充電插座副的拔出機(jī)構(gòu)等，將該報(bào)警倉(cāng)內(nèi)的電池組托盤快速?gòu)棾鱿潴w外，以保障服務(wù)站的整體安全。

圖7 分布在各充電倉(cāng)位中的彈出裝置圖

電池彈出執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理如下。

執(zhí)行動(dòng)作過(guò)程：

1）當(dāng)某充電倉(cāng)位發(fā)生電池爆燃報(bào)警時(shí)，氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)，向該充電工位進(jìn)行氮?dú)飧粞踅禍乇Ｗo(hù)，同時(shí)向釋放裝置中的雙作用執(zhí)行氣缸供氣；

2）雙作用執(zhí)行氣缸在氮?dú)庾饔孟聞?dòng)作，同時(shí)將插座副脫離電池托盤連接器插頭；之后緊接著打開(kāi)安全鎖扣（大約0.5秒）；

3）儲(chǔ)能彈出機(jī)構(gòu)脫離安全鎖扣后，帶動(dòng)電池托盤沿固定滑道，由儲(chǔ)能彈簧將電池托盤彈出集裝箱；保護(hù)相鄰倉(cāng)位電池安全（大約1.0秒）；

電池彈出機(jī)構(gòu)總執(zhí)行時(shí)間：接受到彈出信號(hào)到把故障托盤全部彈出時(shí)間小于2.0秒。

拉伸彈簧計(jì)算分析：

拉伸彈簧作為彈射單元的重要零件，要求其彈性勢(shì)能可以將電池托盤瞬間彈射出集裝箱外，為此，我們進(jìn)行了計(jì)算分析。表1為所設(shè)計(jì)的拉伸彈簧的參數(shù)，通過(guò)計(jì)算來(lái)校核能否滿足要求。

表1 拉伸彈簧參數(shù)

彈簧的拉伸量H為：

單根彈簧的彈性勢(shì)能為：

四根彈簧的彈性勢(shì)能為：

彈射過(guò)程中，摩擦力做的功為：

其中，F(xiàn)為滑動(dòng)摩擦力，S為彈射距離。

由W=En，所以：

計(jì)算出的彈射距離大于要求的彈射距離，滿足彈射功能要求。

2.5 電池出入倉(cāng)動(dòng)力輸送線

電池托盤出入倉(cāng)動(dòng)力輸送線，是連接該智能服務(wù)站外部的換電工位與站內(nèi)立庫(kù)前段的電池托盤輸送系統(tǒng)，在自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，它可以根據(jù)系統(tǒng)指令，自動(dòng)完成對(duì)空電池（欠電電池）、滿電（充滿電的電池）出入庫(kù)的輸送和轉(zhuǎn)運(yùn)、空托盤的停止等待等，與堆垛機(jī)、再定位裝置一起完成電池組托盤的出入庫(kù)工作。

圖8 電池組托盤出入庫(kù)輸送線現(xiàn)場(chǎng)照片

2.6 電池托盤出入倉(cāng)配送堆垛機(jī)

電池托盤出入倉(cāng)配送堆垛機(jī)，是完成電池組托盤出入充電倉(cāng)的自動(dòng)化輸送設(shè)備，在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，按程序設(shè)定要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)電池組托盤從立庫(kù)中的充電倉(cāng)里取出、輸送轉(zhuǎn)運(yùn)，完成電池組托盤的出倉(cāng)功能，反之同樣能自動(dòng)完成空電池組托盤的入庫(kù)、入倉(cāng)功能。

圖9 托盤搬運(yùn)堆垛機(jī)

由于該堆垛機(jī)在系統(tǒng)中的使用十分頻繁，對(duì)電池組托盤出入庫(kù)過(guò)程中的定位要求較高，無(wú)論是水平行走，還是垂直升降及貨叉的伸縮運(yùn)動(dòng)，其三坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)精度是系統(tǒng)能可靠、安全運(yùn)行的關(guān)鍵之一，因此我們采用了全伺服控制驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊及信息交互，達(dá)到了電池組托盤的精準(zhǔn)輸送和定位，充電插座副能夠精準(zhǔn)連接；出倉(cāng)時(shí)能夠順利拔出，另外，對(duì)運(yùn)行時(shí)的噪聲、平穩(wěn)性、全行程運(yùn)動(dòng)精度等，進(jìn)行了針對(duì)性的專業(yè)設(shè)計(jì)，達(dá)到了理想的使用效果。

2.7 消防及安全保障

該智能服務(wù)站成套裝備中的消防及安全保障設(shè)施，是確保系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵，我們考慮到該型電動(dòng)汽車所采用的電池特性及電池組在使用過(guò)程中受物理力等外部多種影響因素，電池在充電過(guò)程中，由于過(guò)充或其它不明原因出現(xiàn)爆燃現(xiàn)象也偶有發(fā)生，因此，對(duì)電池在充電倉(cāng)內(nèi)充電時(shí)的安全保護(hù)就顯得十分必要，于是，通過(guò)對(duì)該型電池的解剖及爆燃試驗(yàn)，了解該種電池的爆燃特性，出于安全需要，根據(jù)電池在充電發(fā)生時(shí)異常故障的不同階段、等級(jí)，采用不同的安全消防措施，在充電裝置中的電氣保護(hù)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，在各個(gè)充電倉(cāng)單元內(nèi)，增加了感煙、火焰探測(cè)傳感器。將電池的故障分成二級(jí)，設(shè)溫度超值報(bào)警為第一級(jí)、有起煙情況或明火時(shí)為第二級(jí)，安全管理系統(tǒng)將自動(dòng)根據(jù)異常故障級(jí)別，實(shí)施相應(yīng)的安全消防措施，確保該智能服務(wù)站的安全運(yùn)行。

主要采取措施：

在站內(nèi)安裝有與安全管理聯(lián)動(dòng)安全檢測(cè)傳感器、氮?dú)鈬娍凇毫夤苈?、緊急彈射執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電控和氣控回路、高壓氮?dú)馄拷M、七氟丙烷滅火劑等分級(jí)安全消防設(shè)施。具體分布如圖10所示。

圖10 各充電倉(cāng)位消防傳感器布置

當(dāng)安全管理檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)到某個(gè)充電倉(cāng)內(nèi)電池的內(nèi)部溫度達(dá)到設(shè)定值，且無(wú)火焰、無(wú)感煙信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)一級(jí)保護(hù)程序：自動(dòng)停止充電并切斷該充電組電源，自行啟動(dòng)噴氮系統(tǒng)，對(duì)該倉(cāng)位內(nèi)充氮，延時(shí)5min后，溫度下降至低于某設(shè)定值后，發(fā)令由堆垛機(jī)自動(dòng)將該倉(cāng)內(nèi)電池取出；當(dāng)正充電電池的溫度大于設(shè)定值時(shí)，有火焰或感煙信號(hào)中任意一個(gè)，啟動(dòng)二級(jí)保護(hù)程序：自動(dòng)停止充電并切斷該充電組電源，啟動(dòng)自動(dòng)充氮裝置，對(duì)該充電倉(cāng)充氮保護(hù)，同時(shí)啟動(dòng)充電托盤彈射裝置，將該充電倉(cāng)內(nèi)的電池組托盤迅速?gòu)棾鱿潴w，及時(shí)將火源移除，達(dá)到系統(tǒng)的安全保障要求。

另外在該智能服務(wù)站內(nèi)，按照通用消防管理要求，使消防及安全管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)感煙和感溫報(bào)警器同時(shí)報(bào)警時(shí)，站內(nèi)控制器發(fā)出火災(zāi)聲光報(bào)警和聯(lián)動(dòng)信號(hào)，系統(tǒng)自動(dòng)釋放七氟丙烷滅火劑，對(duì)整個(gè)集裝箱內(nèi)進(jìn)行消防滅火；換電站內(nèi)還附設(shè)噴水淹沒(méi)滅火裝置，當(dāng)站內(nèi)火勢(shì)過(guò)大，在七氟丙烷滅火劑釋放后還不能撲滅站內(nèi)火勢(shì)且火勢(shì)還有加大可能時(shí)，電站外附設(shè)的消防水快速接口與附近消火栓連接，將消火栓的水直接從頂部注入換電站內(nèi)部進(jìn)行滅火。

2.8 自動(dòng)控制系統(tǒng)

該智能服務(wù)站的控制系統(tǒng)，是以充電管理系統(tǒng)為核心、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的倉(cāng)儲(chǔ)管理為基礎(chǔ)、消防安全管理系統(tǒng)為輔助，構(gòu)成了安全高效、智能的電動(dòng)汽車電池充、換電控制系統(tǒng)。其中立體庫(kù)的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)/監(jiān)控（WMS/WCS）系統(tǒng)、堆垛機(jī)、輸送線等組成；充電管理系統(tǒng)由能源管理系統(tǒng)（EMS）、控制單元、充電機(jī)、電池管理系統(tǒng)（BMS）組成；安全消防系統(tǒng)由消防測(cè)控、滅火氣體（氮?dú)狻⑵叻椋?、溫度感?yīng)、煙霧感應(yīng)和火焰感應(yīng)組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖11所示。

各子系統(tǒng)功能說(shuō)明：

1）倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控和管理系統(tǒng)WCS/WMS軟件

WCS軟件主要對(duì)電池托盤的出入庫(kù)進(jìn)行管理和控制，對(duì)堆垛機(jī)和輸送線的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

圖11 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

WMS主要功能是管理托盤與電池組綁定信息、電池存儲(chǔ)位置、跟蹤每塊電池物流去向信息，管理電池出入庫(kù)作業(yè)，同時(shí)與EMS系統(tǒng)實(shí)時(shí)交互倉(cāng)位電池的物流信息和充電狀態(tài)信息。

2）堆垛機(jī)控制系統(tǒng)

堆垛機(jī)接收WCS/WMS系統(tǒng)的指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)各相應(yīng)充電倉(cāng)位托盤的自動(dòng)出庫(kù)入庫(kù)等操作。

3）輸送線

是連接該服務(wù)站外部的換電工位與站內(nèi)立庫(kù)前段的電池托盤輸送系統(tǒng)，在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，它可以根據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)指令及執(zhí)行系統(tǒng)，自動(dòng)完成對(duì)空電池（欠電電池）、滿電池（充滿電的電池）出入庫(kù)的輸送和轉(zhuǎn)運(yùn)、空托盤的停止、等待等。

4）消防、安全管理系統(tǒng)

主要功能：滿足自動(dòng)對(duì)異常倉(cāng)位進(jìn)行噴氮?dú)?、降溫、?bào)警，通知系統(tǒng)將異常充電托盤自動(dòng)出庫(kù)、自動(dòng)緊急彈射出庫(kù)、七氟丙烷消防噴淋等消防安全控制。

5）能源管理系統(tǒng)EMS

主要功能有通過(guò)電池充電管理、倉(cāng)位電池及電池包數(shù)據(jù)管理、與消防系統(tǒng)通信監(jiān)控各倉(cāng)位消防狀態(tài)信息，接收消防系統(tǒng)每個(gè)倉(cāng)位的火焰、煙霧感應(yīng)信號(hào)，發(fā)送每塊電池的實(shí)時(shí)溫度，同時(shí)與WMS系統(tǒng)進(jìn)行倉(cāng)儲(chǔ)信息和電池充電狀態(tài)交互。

EMS系統(tǒng)具有最高的管控權(quán)限，通過(guò)以太網(wǎng)方式與倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行通訊，監(jiān)控每個(gè)倉(cāng)位的信息；通過(guò)CAN總線與消防系統(tǒng)通訊，實(shí)時(shí)監(jiān)控每塊電池的充電狀態(tài)信息，并進(jìn)行診斷和控制，實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)充電倉(cāng)位的消防安全診斷信息。

各系統(tǒng)間信息交互方式：

1）WCS/WMS與EMS信息交互；

2）實(shí)現(xiàn)EMS與消防安全管理系統(tǒng)信息交互；

3）WCS/WMS與堆垛機(jī)信息交互。

系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)了各分子系統(tǒng)控制軟件的相互通訊和協(xié)調(diào)，在智能服務(wù)站的汽車換電工位，僅設(shè)置了電池的出入庫(kù)操作按鈕，實(shí)現(xiàn)一鍵操作，系統(tǒng)進(jìn)入全自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)汽車充電、快速換電的智能化運(yùn)行目標(biāo)。

3 結(jié)論

由于該電動(dòng)汽車電池充電、換電智能服務(wù)站產(chǎn)品，具有自動(dòng)化程度高、安全性和維護(hù)性強(qiáng)、運(yùn)行成本低、經(jīng)濟(jì)性好，可實(shí)現(xiàn)在城市的快速投放運(yùn)行，是滿足電動(dòng)汽車能源補(bǔ)給的一種換電模式所必須的現(xiàn)代化裝備；可以設(shè)想，隨著電動(dòng)汽車市場(chǎng)的大規(guī)模發(fā)展，將會(huì)越來(lái)越多的在電動(dòng)汽車能源補(bǔ)給服務(wù)行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

對(duì)于該產(chǎn)品，我公司已申報(bào)了“集裝箱式充電站”和“集裝箱式充電站的充電倉(cāng)”的發(fā)明專利及實(shí)用新型專利。

[1]陳維榮,黃銳森,陳隆,等.電動(dòng)汽車電池技術(shù)發(fā)展綜述[J].電源學(xué)報(bào):1-18.

[2]李秀芬,雷躍峰.電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展綜述[J].上海汽車,2006,1(1):8-10.

[3]劉玉.財(cái)經(jīng)動(dòng)態(tài)[J].國(guó)際融資,2014,5:72-73.

[4]王杏花,張孝彬,余偉良,等.鉛酸電池添加多壁碳納米管的作用[J].材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào),2007,25(6):932-934.

[5]郭毅鋒,王志福,黃麗敏.大功率鉛酸動(dòng)力電池帶負(fù)脈沖充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)工程,2013,13(12):3448-3451.

[6]傅超.新能源汽車電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2014.

[7]崔勝民,韓家軍.新能源汽車概論[M].北京:北京大學(xué)出版社,2011.20-22.