论文总字数：14973字

摘 要

为了大力推进生态文明建设，改善生态环境，节约能源，尤其是面对着全球能源越来越匮乏，石油资源越来越少的形势下，电动汽车的使用将会变得越来越广泛，因此解决电动汽车的电池续航问题，提高电动汽车的普及率变得尤为重要。本文介绍了一种电动汽车的换电操作设计，采用可编程控制器为主体元件实现机械手定位抓取电池、更换满电电池和安放电池等操作，并且进行模拟仿真检测出此换电操作设计是可行的，还设计了换电系统的设施布局并对整体进行一些规划。为减少换电的时间和电动汽车换电池价格昂贵等现阶段面临的问题提供一种解决方案。

关键词：电动汽车；换电操作；换电站

Design of Electric Vehicle Switching Operation Control System

Abstract

In order to vigorously promote the construction of ecological civilization, improve the ecological environment and save energy, especially in the face of the increasing shortage of global energy and less oil resources, the use of electric vehicles will become more and more extensive. Therefore, it is particularly important to solve the battery life problem of electric vehicles and improve the popularity of electric vehicles. This paper introduces the design of power exchange operation of an electric vehicle. The programmable controller is used as the main component to realize the operation of manipulator positioning grasping battery, replacing full battery and placing battery, etc. The simulation results show that the power exchange operation design is feasible, and the facility layout of the power exchange system is also designed. And carry on some planning to the whole. It provides a solution to the problems faced at this stage, such as reducing the time of changing electricity and the high price of changing batteries for electric vehicles.

Keywords: Electric Vehicle, Electrical Changing Operation, Electrical Changing Station

引 言

电动汽车是由电动机驱动的汽车。电动机的驱动电能来源于车载可充电蓄电池或其他能量储存装置。大部分车辆直接采用电机驱动，有一部分车辆把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子，其难点在于电力储存技术。本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易，也已有了相关技术。由于电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力、风力、光、热等，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能充分利用，大大提高其经济效益。有关研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量，正是这些优点，使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个“热点”。有专家认为，对于电动车而言，目前最大的障碍就是基础设施建设以及价格影响了产业化的进程，与混合动力相比，电动车更需要基础设施的配套，而这不是一家企业能解决的，需要各企业联合起来与当地政府部门一起建设，才会有大规模推广的机会。

目 录

摘 要 I

Abstract II

引 言 III

第一章 绪 论 1

1.1 选题的背景与意义 1

1.2 课题关键问题及难点 1

1.3 国内外发展现状 1

1.4 换电操作基本原理 3

第二章 硬件设计 4

2.1 总体布局图 4

2.2 换电流程 5

2.3 车辆平台区域 5

2.4 电池存储区域 6

2.5 电池搬运装置 7

2.6 电池更换装置 7

2.7 可编程控制器模块 8

2.7.1 可编程控制器的特点和组成 8

2.7.2 PLC的选择 8

第三章 程序设计 13

3.1 程序流程图 13

3.2 程序模块 13

3.2.1 主程序 13

3.2.2 子程序0 18

3.2.3 子程序1 20

第四章 程序仿真 22

4.1 软件使用 22

4.2 模拟仿真 23

第五章 总结与展望 31

致 谢 32

参考文献 33

附 录 34

绪 论

1.1 选题的背景与意义

十九大报告中提出要建设“美丽中国”，要大力推进生态文明建设，改善生态环境。在这个大主题下，电动汽车会越来越多的走进我们的生活。电动汽车换电模式是指通过集中型充电站对大量电池集中存储、集中充电、统一配送，并在电池配送站内对电动汽车进行电池更换服务或者集电池的充电、物流调配、以及换电服务于一体。

换电作为电动汽车能量补给方式之一，具备操作时间短、效果好，车主无需长时间等待充电过程的优势。但电动汽车电池质量大，人工操作比较困难，必须使用机械。

电动汽车换电操作可以及时的为电动汽车补充能源，并且可以集中电池对电池进行充电，回收和修理工作，更好的解决电动汽车的续航问题，并延长电池的使用寿命，提高电池的重复利用率，是一项环保清洁的科学技术，降低了电池的使用成本。

1.2 课题关键问题及难点

如何定位汽车是否到达指定位置，机械手如何运动才能安全的更换电池,机械动作PLC控制编程，机械爪的抓取动作，电池摆放和回收方面，换电站的集中程度都是需要考虑到的，以下为换电的基础装置作用的简单介绍：

换电装置，其包括换电执行机构、换电控制单元和显示单元；所述换电控制单元，用于驱动换电执行机构对电动汽车进行动力电池更换；所述显示单元，用于显示换电装置的工作状态。

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