[发明专利]一种基于PID控制电池更换的充电站系统

权利要求书

1.一种基于PID控制电池更换的充电站系统，包括电力设备、监控管理工作站、交易管理系统、配电网络、数据网络、充电设备、换电设备、监测设备，

电力设备包括光伏设备、火力发电站、风力发电站；

充电设备包括直流充电桩、交流充电桩；

配电网络包高压电网、低压电网、直流母线、高压配电柜、配电变压器、低压配电柜；

数据网络包括以太网和CAN总线；

监测设备包括摄像机、烟感传感器、红外传感器；

监控管理工作站通过以太网与站控计算机连接，站控计算机通过监测设备对电力设备、配电网络和充电设备进行监控，

电池更换设备要包括电池箱、电池充电架、换电机器人、传动机构和堆垛机器人,电池更换设备采用后备箱换电方式，电池充电架、换电机器人、传动机构和堆垛机器人通过CAN现场总线网络与站控计算机通信，堆垛机器人的控制采用PID切换的方式进行控制，产生精确的输出控制量，输入值与输出反馈值进行运算得到输入误差值，同时对输入误差值进行模糊PID控制运算和固定参数PID控制运算。

2.根据权利要求1所述的一种基于PID控制电池更换的充电站系统，其特征在于：模糊PID控制运算较固定参数PID多出了模糊运算模块，其对固定参数PID控制运算中的固定参数进行模糊化调节，输入误差值与选定的调节参数进行比较，当输入误差值大于调节参数时，切换开关选定模糊PID控制的输出值作为堆垛机器人的输出控制值，从而使堆垛机器人的动作快速进入稳定状态；输入误差值小于调节参数时,认为堆垛机器人已经处于稳定状态，切换开关选定固定参数PID控制的输出值作为堆垛机器人的输出控制值。

3.根据权利要求2所述的一种基于PID控制电池更换的充电站系统，其特征在于：电动汽车进入换点位，后备箱打开并解锁旧电池箱，换电机器人定位旧电池箱，将电动汽车后备箱上的旧电池箱取出，放入传动机构的回收传送带，同时，堆垛机器人从电池充电架上取出新电池箱，放入传动机构的推送传送带，推送传送带将新电池箱传送给换电机器人，换电机器人定位新电池箱将新电池箱装入电动汽车的后备箱，实现换电操作，回收传送带将旧电池箱送到堆垛机器人处，堆垛机器人将旧电池箱放入电池充电架，进行充电。

4.根据权利要求1所述的一种基于PID控制电池更换的充电站系统，其特征在于：堆垛机器人包括水平、垂直、伸缩三方向运行机构、载货台、电气装置；换电机器人通过电磁吸头来对电池箱进行更换操作，包括台车、工装平台、轨道、货叉；电池充电架为存储电池箱的立体支架,电池充电架使用标准连接器与电池箱进行连接,当换下的电池箱放入电池充电架后,充电机为待充电电池执行充电操作，电池充电架可完成对电池箱的存放、充电和监测功能,实时显示电池箱状态信息、就位状况等,电池架中配备烟雾传感器,用于监测电池箱的安全状态。

5.根据权利要求1所述的一种基于PID控制电池更换的充电站系统，其特征在于PID控制算式具体为：

Δu(k)＝u(k)-u(k-1)＝K_p×[e(k)-e(k-1)]+K_i×e(k)+K_d×[e(k)-2×e(k-1)+e(k-2)]，其中，u(k)：输出信号，Δu(k)：输出调节，e(k)：输入信号，K_p：比例增益，K_i：积分系数，K_d：微分系数；其中，模糊运算模块包括知识库、模糊化模块、推理模块、解模糊化模块。

6.根据权利要求1所述的一种基于PID控制电池更换的充电站系统，其特征在于：直流充电桩采用嵌入式系统，包括微控制器、触摸屏、温度传感器、湿度传感器、IC卡检测器、电表、指示灯、直流输出口、接触器、强制关闭开关、BMS电池管理单元。