本发明涉及一种具有储能系统(ess，energysavingsystem)的电动汽车电池更换系统及其运行方法。
背景技术：
：：车辆的燃料主要使用柴油、汽油等石油类或液化天然气(lng)、液化石油气(lpg)等天然气类等的化石燃料。近来，由于使用化石燃料会排出大量污染环境的尾气等的问题，作为化石燃料车辆的替代品，以电为能量源的电动汽车(electricvehicle，ev)备受瞩目。电动汽车开发出了纯电动汽车(batterypoweredev)、将燃料电池作为电动机的燃料电池电动汽车(fuelcellev)、混合使用电动机和发动机(engine)的混合动力电动汽车(hybridev)等。同时，为了促进和扩大电动汽车的普及，正对构筑电动汽车充电基础设施(evcharginginfra)进行多方面研究。电动汽车可通过插电式(plug-in)进行充电。因此，花很长时间才能够结束充电，给使用人员使用电动汽车带来了不便，对充电设施运营企业也没有什么经济性可言。为了解决这些问题，提出了不直接对电动汽车的电池进行充电，而是通过利用预先充电的满电电池来更换放电电池的方式的电动汽车电池充电技术。根据这种电动汽车电池交换方式，可以不用另一方面花费时间来对电池进行充电也能够使用电动汽车。但这又存在需要熟练掌握电池更换作业的技术人员的问题。技术实现要素：技术问题本发明的目的为提供一种能够迅速、安全地以满电电池更换电动汽车的放电电池的装置。并且，本发明的另一目的为提供一种系统及其运行方法，即，在对电动汽车的放电电池进行充电时，从电力网(grid)接收与使用人员设定的电力网边际电价(smp)相当的电力，将接收的电力储存于储能系统，再将储存的电力向电动汽车放出的放电电池充电。技术方案用于解决上述问题的本发明一实施例的具有储能系统的电动汽车电池更换系统包括：电池安置设备，安置电动汽车的放电电池后，对其进行充电以及保管；电池移送设备，将一对收容有由上述电池安置设备充满的满电电池的托盘移送到电动汽车的电池更换场所，将一对收容有从上述电动汽车拆卸的放电电池的托盘移送到上述电池安置设备内；供电部，向各设备供给驱动电力；以及更换设备运行终端，提供各设备的设备运行信号，上述供电部可以从电力网接收与在上述更换设备运行终端设定的电力网边际电价及容量价格相当的第一电力，用作保管于上述电池安置设备的放电电池的充电电力。用于解决上述问题的本发明一实施例的具有储能系统的电动汽车电池更换系统的运行方法包括：供电步骤，从供电部向各设备提供电力网电力或储能系统的充电电力；以及电池更换步骤，通过所供给的的电力运行上述各设备，来更换电动汽车的放电电池，上述电池更换步骤可以包括如下的步骤：在电动汽车进入已设定的电池更换位置后，若通过电动汽车驾驶员的终端或输入部输入电池更换请求，则从更换设备管理终端提供用于电池更换的设备运行信号；若电池保管装置基于上述设备运行信号来将满电电池放置在位于第一层的一对托盘中的第二托盘，则将放置有满电电池的一对托盘从电池移送装置移送到电池更换位置；若向上述更换位置移送一对托盘，则从位于上述更换位置的检测传感器向上述更换设备管理终端提供接触信号，从更换设备终端向电动汽车驾驶员的终端提供电池移送完毕信息或者通过通知音提供上述电池移送完毕信息；若从上述电动汽车放出放电电池，则在使上述一对托盘从上述电池移送装置移动到放出放电电池的位置后，将上述放电电池放置在上述一对托盘中的第一托盘；在设置于上述第一托盘的电力残余量检测部检测放电电池的电力残余量后，向更换设备管理终端传送检测结果；在更换设备管理终端计算出基于电力残余量测定值的电池更换费用后，向上述电动汽车驾驶员的终端或显示器提供所计算出的电池更换费用；若电池更换费用结算完毕，则通过上述更换设备管理终端的控制来解除放置有满电电池的第二托盘的锁定功能，上述电动汽车的电池更换器向上述电动汽车内引入上述满电电池；以及若电池更换结束，则从电池移送部向电池保管装置移送放置有上述放电电池的一对托盘。发明的效果根据本发明一实施例的具有储能系统功能的电动汽车电池更换系统及其运行方法，可通过灵活运用储能系统(ess)来在第一时间(昼间)段将通过第一电力线供给的电力网电源用作驱动电源，在第二时间(夜间、凌晨)段接收通过第二电力线供给的储能系统的充电电力，来用作储存于充电模块内的放电电池的充电源，灵活地在用电高峰期将储存于储能系统的充电电力用作各设备的驱动电源，具有可以利用低费用的电力运行各设备的优点。并且，根据本发明一实施例的具有储能系统功能的电动汽车电池更换系统及其运行方法，可以便利地用满电电池更换(替换)电动汽车的放电电池。通过上述优点，可使现有的作业人员在一一识别电动汽车的放电电池的种类并从电动汽车分离出放电电池后由作业人员直接进行更换的一系列步骤实现自动化。附图说明图1为示出本发明一实施例的具有储能系统的电动汽车电池更换系统的例示图。图2为图1所示的储能系统的结构的例示图。图3至图6为图1所示的电池安置设备、电池移送设备的例示图。图7为示出本发明一实施例的具有储能系统的电动汽车电池更换系统的运行方法的流程图。图8为图7所示的步骤s700的流程图。附图标记的说明100：具有储能系统功能的电动汽车电池更换系统200：供电部210：智能电力计量器220：电力线开关230：储能系统231：能源管理系统232：功率调节系统233：电池管理系统234：电池300：电池安置设备310：充电模块311：充电部311a：充电残余量检测部320：电池位置移动部330：驱动控制部400：电池移送设备410：水平移动部420：升降部600：更换设备运行终端具体实施方式首先，简要说明在本说明书中所使用的术语，然后再具体说明本发明。通过考虑在本发明中的功能来对于在本说明书中所使用的术语选择了当前广泛使用的常规术语，可根据相关领域技术人员的意图或惯例、新技术的出现等而不同。并且，在特定的条件下，还有申请人任意选定的术语，这种情况将在发明的相关说明部分对其含义进行详细记载。由此，本发明中所使用的术语的含义不仅包含其字面含义，应以术语本身具有的含义和本发明的全部内容为依托进行定义。在说明书全文中，当叙述某部分“包括”某结构要素时，在没有特别相反的记载的情况下，不意味着排除其他结构要素，而是指还可包括其他结构要素。并且，说明书中记载的“……部”、“模块”等术语表示处理至少一个功能或运行的单位，它们可由硬件或软件来实施，或者以硬件和软件结合的方式来实施。以下，为便于本发明所属
技术领域：
：的普通技术人员实施本发明，参照附图来对本发明进行详细说明。但本发明能够以多种不同的实施方式实施，本发明并不限定于在此说明的实施例。而且，为了明确说明本发明，附图中省略了与说明无关的部分，在说明书全文中，对于相似的部分采用了相似的附图标记。以下，以附图为基础来对本发明一实施例的具有储能系统功能的电动汽车电池更换系统及其运行方法进行详细说明。图1为示出本发明一实施例的具有储能系统的电动汽车电池更换系统的例示图。图2为图1所示的储能系统的结构的例示图。图3至图6为图1所示的电池安置设备、电池移送设备的例示图。作为参考，本发明一实施例的电动汽车电池更换系统可以为以电动汽车为更换对象来执行的系统，该系统能够在电动汽车的下部实现电池的自动引入及取出，具有通过驾驶员的操作按钮来排出内部的放电电池的机构，具有用于以通过后述的电池移送装置移送的满电电池更换内部的放电电池的电池更换器(未图示)。上述电池更换器可以通过加压方式、滑动方式、排出方式等多种方式中的任意一种方式排出电动汽车内部的电池或将外部的满电电池插入电动汽车内。即，本发明中的电动汽车可以为具有如下功能的电动汽车，即，若电动汽车驾驶员按下操作按钮，则电池的端子分离，若电池的收容部开放，则电池操作器通过上述方式将放电电池排出到外部。参照图1，本申请的具有储能系统功能的电动汽车电池更换系统100包括供电部200、电池安置设备300、电池拆装设备400、电池移送设备500以及更换设备运行终端600。上述供电部200向各设备供给在第一时间段从电力网输入的第一电力，将在第二时间段从电力网输入的第二电力用于充电及放电。更为具体地，上述供电部200包括智能电力计量器210、电力线开关220以及储能系统230。上述智能电力计量器210通过网络来与电力交易所通信，向后述的更换设备运行终端提供电力网输入的电量、不同时间段电力消费量以及测算电力消费费用的测算信息。并且，智能电力计量器210可以通过网络向电力交易所请求接收与管理者设定的电力网边际电价以及电力容量价格相当的电力。上述电力线开关220执行开关第一电力线以及第二电力线的功能。其中，上述第一电力线及第二电力线可以与各设备的电源部(未图示)相连接，第一电力线可以为与电力网连接的电力线，第二电力线可以为与后述的储能系统的电池相连接的电力线。接下来，上述储能系统230包括能源管理系统231(ems，energymanagementsystem)、功率调节系统232(pcs，powerconditioningsystem)、电池管理系统233(bms，batterymanagementsystem)以及多个电池234。上述能源管理系统231根据预先设定的充放电调度信息控制功率调节系统232和电池管理系统233的运行，来算出并提供电池234可能放电的电量。上述能源管理系统231包括能够与更换设备运行终端600进行通信的有线或无线通信模块(未图示)。通信模块支持局域网(lan,localareanetwork)、无线网(wirelesslan)、无线保真(wifi)、蓝牙(bluetooth)、无线保真直连(wifidirect)等多种通信方式中的至少一种。在本发明实施例中，更换设备运行终端600与能源管理系统231之间的通信方式不受限制。上述能源管理系统231将消耗电力的各设备所消耗的电力作为电力负荷来进行预测，执行通过控制功率调节系统232来控制电池234的充放电的功能。上述功率调节系统232作为电力变换系统，起到对不同点引起的储存(charging)电力时的特性与使用(discharging)电力时的能量变换特性进行补充的作用。具体来说，功率调节系统232以从电力网接收电力并储存于电池234以及通过第二电力线释放所储存的充电电力的方式运行，在通过第二电力线释放充电电力时，执行变换为适合设备特性的电力特性(交流(ac)/直流(dc)、电压、频率等)的功能。上述电池管理系统233作为管理电池的系统，通过外部界面显示各单元电池的充电状态等，具有不至使单元电池处于过度充电/过度放电/温度过高/温度过低/电流过载等状态的功能。上述电池234接收经过功率调节系统232变换为一定状态的电力来进行充电以及利用所充电的电力来进行放电。上述电池234可以为能够充放电的二次电池，可以为以锂离子和硫酸钠等作为主要材料的电池。接下来，电池安置设备300以第一时间段通过第一电力线供给的电力网电源作为驱动电源来使用，在第二时间段接收通过第二电力线供给的储能系统的充电电力，对储存于后述的充电模块内的放电电池进行充电。作为参考，上述电池安置设备300在回收电动汽车的放电电池后进行充电并保管。更为具体地，上述电池安置设备300可以包括多个充电模块310、电池位置移动部320以及驱动控制部330。上述多个充电模块310以层叠结构构成，第一层可以为用于引入及取出放电电池及满电电池的层。更为具体地，第一层具有一对托盘，一对托盘中的第一托盘10可以为用于收容电动汽车的放电电池的托盘，第二托盘20可以为用于收容满电电池的托盘。作为参考，在更换电动汽车的电池时，一对托盘可以以收容满电电池的状态移送到电动汽车。放电电池和满电电池的更换过程将在后述中进行说明。另一方面，上述多个电池充电模块310可以分别包括充电部311。上述充电部311可以包括直流快速充电(chademo)、交流三相或直流组合中的任一充电适配器中的一种。并且，充电部311可以通过无线充电方式对电池进行充电。即，充电部311可以利用有线或无线充电技术对电池进行充电。并且，上述充电部311可以包括检测电池的残余电量的残余电量检测部311a。若将上述充电残余量检测部311a检测出的残余电量信息提供给更换设备管理终端600，更换设备管理终端600可以以残余电量信息为基础计算出充电费用。接下来，电池位置移动部330执行以驱动控制部330的控制信号为基础，将移送到一对托盘中的第一托盘10的放电电池移送到充电模块和/或将在充电模块中充满的满电电池移送到一对托盘中的第二托盘20的功能。上述电池位置移动部330可以为能够三轴移动的悬臂或能够上下左右滑动的操作器。接下来，驱动控制部330以更换设备管理终端600的运行信号为基础来控制电池位置移动部1230的运行。接下来，上述电池移送设备400以更换设备管理终端600的电池移送信号为基础将位于电池安置设备300的第一层的一对托盘移送到电动汽车的电池更换位置。在移送的一对托盘中，第一托盘20为用于收容电动汽车的放电电池的空托盘，而第二托盘10为用于收容满电电池的托盘。更为具体地，上述电池移送设备400可以包括水平移动部410以及升降部420。当通过水平移动部410从电池安置设备300将一对托盘移送到电动汽车的电池更换位置时，上述升降部420执行使一对托盘升降的功能。上述升降部420可以包括用于检测一对托盘的接触检测部(未图示)。当上述接触检测部(未图示)检测出一对托盘到达电池更换位置时，执行向后述的更换设备管理终端600提供所检测的检测信号的功能。另一方面，当一对托盘在电池更换位置升降时，通过电动汽车的电池更换器排出的放电电池放置于第一托盘10，第二托盘20的满电电池进入电动汽车内。当电动汽车的电池更换完毕时，升降部420使一对托盘下降至预设的位置。上述水平移动部410将从升降部420下降的一对托盘滑动移送到电池安置设备300的出入口。另一方面，上述一对托盘中的第一托盘10包括用于检测放电电池残余电量的残余量检测部，上述残余量检测部可以将检测出的放电电池的残余电量信息提供给更换设备管理终端。接下来，上述更换设备管理终端600作为与设置于电动汽车驾驶员终端的应用程序联动的终端，可以执行与基于电动汽车电池更换的费用处理以及系统控制有关的一系列步骤。更为具体地，当上述更换设备管理终端2300从电动汽车驾驶员的终端或输入单元接收电池更换请求时，控制用于更换电动汽车电池的电池安置设备300以及电池移送设备400的工作。并且，上述更换设备管理终端600可以计算出根据电动汽车放电电池的残余电量的更换费用，向电动汽车驾驶员的终端提供计算出的更换费用。以下，对本发明一实施例的具有储能系统的电动汽车电池更换系统的运行方法进行更为详细的说明。图7为示出本发明一实施例的具有储能系统的电动汽车电池更换系统的运行方法的流程图，图8为图7所示的步骤s700的流程图。参照图7，本发明一实施例的具有储能系统的电动汽车电池更换系统的运行方法s1000可以包括供电步骤s600以及电池更换步骤s700。上述供电步骤s600可以为从电力网以及储能系统向设备供给电力的步骤。上述供电步骤s600包括如下的步骤，即，在第一时间段由更换设备管理终端600变换供电部200的电力线开关部220以后，随着第一电力线与电力网的连接，电力网的电力通过第一电力线供给。上述供电步骤s600包括如下的步骤，即，在第一时间段中的用电高峰期(12时至14时)，更换设备管理终端600控制电力线开关部220变换为与第二电力线和储能系统的电池连接，来通过第二电力线向储能设备输入充电电力。上述供电步骤s600包括如下的步骤，即，供电部200在第二时间段(01时至04时)从电力网接收与更换设备管理终端600设定的电力网边际电价以及电力容量价格相符合的电力，储存于储能系统的电池，将储存于储能系统的充电电力供给给充电模块来对保管于电池安置设备300的放电电池进行充电。接下来，上述电池更换步骤s700包括：使电动汽车进入到预设的电池更换位置的步骤s710；以及在通过电动汽车驾驶员的终端或输入部输入电池更换请求的情况下从更换设备管理终端600提供用于更换电池的设备运行信号的步骤s720。此时，执行步骤s730，即，在电池安置设备300以设备运行信号为基础来将满电电池放置于第一层的一对托盘中的第二托盘20的情况下从电池移送设备400向电池更换位置移送放置有满电电池的一对托盘。之后执行步骤s740，即，在向更换位置移送一对托盘的情况下从位于上述更换位置的检测传感器向更换设备管理终端600提供接触信号，更换设备管理终端600向电动汽车驾驶员的终端提供电池移送完毕信息或通过通知音提供电池移送完毕信息。此后，若从电动汽车放出放电电池，则从电池移送装置将一对托盘移送到放出放电电池的位置，放出的电池将放置于一对托盘中的第一托盘10。此后，将执行步骤s750，即，检测到位于第一托盘的残余电量检测部(未图示)提供的放电电池的残余电量后，向更换设备管理终端600提供检测结果(残余电量测定值)。之后执行步骤s760，即，更换设备管理终端600在根据残余电量测定值来计算出更换费用后，向电动汽车驾驶员的终端或显示器提供所计算出的电池更换费用。当电池更换费用的结算结束时，通过更换设备管理终端2300的控制来开放放置有满电电池的第二托盘的锁定功能。此后，使用人员利用电动汽车的更换操作器来向电动车内引入满电电池。之后执行步骤s770，即，电池移送部400在更换结束的情况下将放置有放电电池的一对托盘移送到电池安置设备300内，电池安置设备300将放电电池移送到充电模块。由此，根据本发明一实施例的具有储能系统的电动汽车电池更换系统及其运行方法，可通过灵活运用储能系统(ess)来在第一时间(昼间)段将通过第一电力线供给的电力网电源用作驱动电源，在第二时间(夜间、凌晨)段接收通过第二电力线供给的储能系统的充电电力，来用作储存于充电模块内的放电电池的充电源，灵活地在用电高峰期将储存于储能系统的充电电力用作各设备的驱动电源，具有可以利用低费用的电力运行各设备的优点。并且，根据本发明一实施例的具有储能系统的电动汽车电池更换系统及其运行方法，可以便利地用满电电池更换(替换)电动汽车的放电电池。通过上述优点，可使现有的作业人员在一一识别电动汽车的放电电池的种类并从电动汽车分离出放电电池后由作业人员直接进行更换的一系列步骤实现自动化。在本说明书中使用的“……部”通常指硬件、硬件和软件的组合、软件、或者正在运行软件的计算机实体。举例来说，结构要素可以为处理器中运行的进程、处理器、对象、可执行物(executable)、执行线程、程序和/或计算机，但不限于此。比如，在控制器上驱动的应用程序以及控制器都可以为结构要素。一个以上的结构要素可存在于处理器和/或执行的线程中，结构要素可在一台计算机上进行局部化，也可分散于两台以上的计算机之间。并且还可以包括至少一个处理单元及储存器。其中，处理单元可以包括比如中央处理器(cpu)、图形处理器(gpu)、微处理器、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearrays，fpga)等，可具有多个代码。存储器1120可以为挥发性存储器(比如，随机存取存储器(ram)等)、非挥发性存储器(比如，只读存储器(rom)、闪存等)，或者它们的组合。以上，通过本说明书和附图对本发明的优选实施例进行了说明，虽然使用了一些特定术语，但这些仅为便于说明本发明的技术内容及帮助理解对于本发明的理解，而非用于限定本发明的范围。对于本发明所属
技术领域：
：的普通技术人员显而易见，除在本说明书中公开的实施例以外，可实现以本发明的技术思想为基础的其他多种变形例。当前第1页1 2 3 当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种具有储能系统的电动汽车电池更换系统，其特征在于，
包括：
电池安置设备，安置电动汽车的放电电池后，对其进行充电以及保管；
电池移送设备，将一对收容有由上述电池安置设备充满的满电电池的托盘移送到电动汽车的电池更换场所，将一对收容有从上述电动汽车拆卸的放电电池的托盘移送到上述电池安置设备内；
供电部，向各设备供给驱动电力；以及
更换设备运行终端，提供各设备的设备运行信号，
上述供电部从电力网接收与在上述更换设备运行终端设定的电力网边际电价及容量价格相当的第一电力，用作保管于上述电池安置设备的放电电池的充电电力。
2.根据权利要求1所述的具有储能系统的电动汽车电池更换系统，其特征在于，
上述电池安置设备包括：
安置部，划分有多个充电模块，在上述充电模块内对通过上述一对托盘移送的放电电池进行充电；以及
操作器，用于将上述放电电池移动到上述充电空间内，
上述操作器以上述设备运行信号为基础来执行取出在充电空间内充电的满电电池或者向充电空间放入放电电池的操作。
3.根据权利要求2所述的具有储能系统的电动汽车电池更换系统，其特征在于，上述充电模块包括以直流快速充电、交流三相或直流组合中的任一充电方式来工作的充电适配器。
4.根据权利要求2所述的具有储能系统的电动汽车电池更换系统，其特征在于，上述电池移送设备包括：
位置检测部，对从上述电池安置装置移送的一对托盘是否位于第一位置进行检测；
升降部，使上述一对托盘进行升降；以及
水平移送部，连接于上述电池安置设备与上述升降部之间，用于移送上述一对托盘。
5.根据权利要求2所述的具有储能系统的电动汽车电池更换系统，其特征在于，上述供电部包括：
智能电力计量器，与电力交易所联动，在上述第二时间段，申请接收符合上述更换设备运行终端指定的电力网边际电价以及电力容量价格的第一电力；以及
能量储存装置，接收并储存在上述第二时间段从上述电力网接收的上述第一电力，利用在第一时间段储存的第一电力来向上述充电模块内的放电电池进行放电。
6.一种电动汽车电池更换方法，用于具有储能系统的电动汽车电池更换系统，其中，上述具有储能系统的电动汽车电池更换系统包括：电池安置设备，安置电动汽车的放电电池后，对其进行充电以及保管；电池移送设备，将一对收容有由上述电池安置设备充满的满电电池的托盘移送到电动汽车的电池更换场所，将一对收容有从上述电动汽车拆卸的放电电池的托盘移送到上述电池安置设备内；供电部，向各设备供给驱动电力；以及更换设备运行终端，提供各设备的设备运行信号，上述电动汽车电池更换方法的特征在于，
包括：
供电步骤，从供电部向各设备提供电力网电力或储能系统的充电电力；以及
电池更换步骤，通过所供给的电力运行上述各设备，来更换电动汽车的放电电池，
上述电池更换步骤包括如下的步骤：
在电动汽车进入已设定的电池更换位置后，若通过电动汽车驾驶员的终端或输入部输入电池更换请求，则从更换设备管理终端提供用于电池更换的设备运行信号；
若电池保管装置基于上述设备运行信号来将满电电池放置在位于第一层的一对托盘中的第二托盘，则将放置有满电电池的一对托盘从电池移送装置移送到电池更换位置；
若向上述更换位置移送一对托盘，则从位于上述更换位置的检测传感器向上述更换设备管理终端提供接触信号，从更换设备终端向电动汽车驾驶员的终端提供电池移送完毕信息或者通过通知音提供上述电池移送完毕信息；
若从上述电动汽车放出放电电池，则在使上述一对托盘从上述电池移送装置移动到放出放电电池的位置后，将上述放电电池放置在上述一对托盘中的第一托盘；
在设置于上述第一托盘的电力残余量检测部检测放电电池的电力残余量后，向更换设备管理终端传送检测结果；
在更换设备管理终端计算出基于电力残余量测定值的电池更换费用后，向上述电动汽车驾驶员的终端或显示器提供所计算出的电池更换费用；
若电池更换费用结算完毕，则通过上述更换设备管理终端的控制来解除放置有满电电池的第二托盘的锁定功能，上述电动汽车的电池更换器向上述电动汽车内引入上述满电电池；以及
若电池更换结束，则从电池移送部向电池保管装置移送放置有上述放电电池的一对托盘。
技术总结根据本发明一实施例的具有储能系统的电动汽车电池更换系统，其特征在于，包括：电池安置设备，安置电动汽车的放电电池后，对其进行充电以及保管；电池移送设备，将一对收容有由上述电池安置设备充满的满电电池的托盘移送到电动汽车的电池更换场所，将一对收容有从上述电动汽车拆卸的放电电池的托盘移送到上述电池安置设备内；供电部，向各设备供给驱动电力；以及更换设备运行终端，提供各设备的设备运行信号，上述供电部从电力网接收与在上述更换设备运行终端设定的电力网边际电价及容量价格相当的第一电力，用作保管于上述电池安置设备的放电电池的充电电力。
技术研发人员：李英照
受保护的技术使用者：李英照
技术研发日：2018.12.17
技术公布日：2020.06.05
