用于换电电池管理的方法和装置与流程

1.本发明涉及换电技术领域，更具体地涉及一种用于换电电池管理的方法和装置、实施该方法的计算机设备、包括该计算机设备或装置的换电站、以及实施该方法的计算机存储介质。


背景技术：

2.纯电动汽车动力电池补充能量的模式一般包括充电模式和换电模式两大类。充电模式的缺点主要是充电时间长导致的用户体验不佳。换电模式的运行可以解决电动汽车续航里程短、充电难和成本高等一系列问题，因此是一种具有较好技术和市场前景的模式。在换电模式下，充电营运商负责对动力电池的统一管理，用户可通过向换电站营运商申请更换动力电池来获得服务。然而，目前的换电站运营均采用统一电量且满(100％)电量电池的换电策略，其并未考虑到具有能量回收功能的车辆在满电场景下易发生回收能量过剩的可能性。
3.其次，目前大数据和车联网在换电站上的应用，主要在于换电站的选址规划和数量规划上，应用场景非常局限，还有更多的应用场景没有被发掘出来。


技术实现要素：

4.为了解决或至少缓解以上问题中的一个或多个，本发明提出了一种用于换电电池管理的方法和装置、实施该方法的计算机设备、包括该计算机设备或装置的换电站、以及实施该方法的计算机存储介质，其能够在避免车辆回收能量过剩的同时，减少换电站所需的换电电池的充电总量，缩减了充电时间，从而减少了换电站运营成本。
5.按照本发明的第一方面，提供了一种用于换电电池管理的方法，所述方法包括：a、获取换电站的历史数据以及在第一时段期间访问所述换电站的各车辆的历史数据；b、基于所述各车辆的历史数据，生成所述各车辆的历史能量回收率；以及c、基于所述各车辆的历史能量回收率和所述换电站的历史数据，生成针对所述换电站的电池管理信息，其中，所述电池管理信息包括所述换电站内换电电池的电量以及不同电量的换电电池所占换电电池总量的比例。
6.作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，所述各车辆的历史数据包括以下各项中的一项或多项：车辆运行数据、车辆充换电频率、常用用车时段、常用用车地的分布以及交通环境、行车用途、驾驶习惯；并且所述换电站的历史数据包括以下各项中的一项或多项：换电站周边路况信息以及交通环境、换电电池总量、回收电池的数量、型号、劣化水平以及剩余电量。
7.作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，所述各车辆包括第一车辆，并且步骤b包括基于所述各车辆的历史数据生成以下各项中的一项或多项：所述第一车辆在所述第一时段期间访问所述换电站的总次数；所述第一车辆在每次访问所述换电站时的能量回收率；以及所述第一车辆在所述第一时段期间的平均能量回收率。
8.作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，步骤c包括：基于所述各车辆的历史能量回收率和所述各车辆在所述换电站的换电频率，确定所述各车辆的预期换电时间以及推荐的换电电池的电量；基于所述各车辆的预期换电时间以及推荐的换电电池的电量，确定针对所述换电站的电池管理信息。
9.作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，所述各车辆包括第一车辆并且所述方法还包括：响应于接收到针对所述第一车辆的换电指令，向所述第一车辆的用户推荐换电策略，其中所述换电策略包括推荐的换电电池的电量；以及响应于用户对所述换电策略的确认，将所述推荐的换电电池的电量发送至换电执行装置，以控制所述换电执行装置为所述第一车辆更换具有推荐的电量的换电电池。
10.作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，向所述第一车辆的用户推荐换电策略包括：基于所述换电站的历史数据、所述第一车辆的历史数据、实时路况信息生成所述换电策略；以及向所述用户发送第一信息以询问是否同意所述换电策略。
11.作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，所述各车辆包括第二车辆并且所述方法还包括：若所述第二车辆不具备能量回收功能，则向所述第二车辆的用户推荐更换100％电量的换电电池。
12.根据本发明的第二方面，提供一种计算机设备，所述计算机设备用于换电电池管理并且所述计算机设备包括：存储器，其配置成存储指令；以及与所述存储器耦合的处理器，其配置成执行所述指令以便执行如本发明的第一方面所述的方法中的任意一项。
13.根据本发明的第三方面，提供一种用于换电电池管理的装置，所述装置包括：信息获取单元，其配置成获取换电站的历史数据以及在第一时段期间访问所述换电站的各车辆的历史数据；数据分析单元，其配置成基于所述各车辆的历史数据，生成所述各车辆的历史能量回收率；以及电池管理单元，其配置成基于所述各车辆的历史能量回收率和所述换电站的历史数据，生成针对所述换电站的电池管理信息，其中，所述电池管理信息包括所述换电站内换电电池的电量以及不同电量的换电电池所占换电电池总量的比例。
14.根据本发明的第四方面，提供一种换电站，所述换电站包括：换电执行装置，其用于为车辆更换相应的换电电池；以及如本发明的第二方面所述的计算机设备或如本发明的第三方面所述的用于换电电池管理的装置。
15.根据本发明的第五方面，提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质包括指令，所述指令在运行时执行根据本发明第一方面所述的方法中的任意一项。
16.根据本发明的一个或多个实施例的用于换电电池管理的方案通过对换电站的历史数据和各车辆的历史数据进行分析，为换电站的高效运营提供了电池管理信息。受益于基于大数据的电池管理信息，能够在保证用户正常驾驶的前提下，减少换电站所需的换电电池的充电总量，缩减了充电时间，从而减少了换电站运营成本，并且进一步为换电站提供了扩充换电电池总量的空间，使得有限数量的换电站能够为更多车辆提供换电服务。
17.此外，相较于统一且满电量的换电策略，根据本发明的一个或多个实施例的用于换电电池管理的方案能够借助于对各车辆的历史能量回收率的分析结果来为换电站内的换电电池设置不同电量，从而在避免车辆回收能量过剩的同时提高了能量利用率，并节约了用户的换电成本。
附图说明
18.本发明的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示。在所述附图中：
19.图1为按照本发明的一个或多个实施例的用于换电电池管理的方法10的流程图；
20.图2为按照本发明的一个或多个实施例的换电电池管理的装置20的示意性框图；以及
21.图3为按照本发明的一个或多个实施例的换电站30的示意性框图。
具体实施方式
22.以下具体实施方式的描述本质上仅仅是示例性的，并且不旨在限制所公开的技术或所公开的技术的应用和用途。此外，不意图受在前述技术领域、背景技术或以下具体实施方式中呈现的任何明示或暗示的理论的约束。
23.在实施例的以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对所公开技术的更透彻理解。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践所公开的技术。在其他实例中，没有详细描述公知的特征，以避免不必要地使描述复杂化。
24.诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。诸如“第一”和“第二”之类的用语并不表示单元在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元之用。
25.要理解的是，本公开的技术通常用于电动汽车，其包括但不限于纯电动汽车(bev)、混合动力汽车(hev)、燃料电池汽车(fcev)等。“换电电池”应当理解为换电站内可以用于替换用户欠电电池(也即，回收电池)的、具有较高荷电状态(例如，荷电状态大于或等于50％)的电池，其包括换电站原先储备的具有较高荷电水平的电池和通过对用户欠电电池重新充电而得到的具有较高荷电水平的电池。
26.车辆在运行过程中以及制动过程中会产生大量的能量，若不能对这些能量进行存储或合理利用，就会对车辆制动系统的机械结构造成不可逆转的损伤。目前具有能量回收功能的车辆大多使用超级电容以在能量回收过程中存储电池不能回收的能量，这在一定程度上解决了回收能量过剩的问题，但是此类方案对超级电容的要求极高，并且由于超级电容能量有限，一味的扩容并不是长远之计。另有部分现有方案提出通过增加车上其他电器的消耗来减少能量回收存储进电池的电量，然而，此类通过增加消耗来解决问题的方案违背了环保节能的初衷。有鉴于此，本发明提出在能量回收预测、续航里程预测、预防过度充电等现有技术的基础上，利用车联网、大数据来综合用户、车辆、换电站、道路等多方面信息，为换电站的运营提供了合理的电池管理信息。以下将结合附图对本发明涉及的用于换电电池管理的方案作进一步的详细描述。
27.下面参考附图，图1为按照本发明的一个或多个实施例的用于换电电池管理的方法10的流程图。
28.如图1所示，在步骤s110中，获取换电站的历史数据以及在第一时段期间访问换电站的各车辆的历史数据。
29.在一个实施例中，换电站工作人员定期(例如，每季度或每月)获取该换电站的大数据和访问过该换电站的目标车辆的大数据。示例性地，换电站的历史数据包括以下各项中的一项或多项：换电站周边路况信息以及交通环境(例如，拥挤程度、红绿灯情况)、换电电池总量、回收电池的数量、型号、劣化水平以及剩余电量。示例性地，各车辆的历史数据包括以下各项中的一项或多项：车辆运行数据(例如，车速)、车辆充换电频率、常用用车时段(例如，工作日上午7点到9点和下午5点到9点)、常用用车地的分布以及交通环境、行车用途(例如，工作日通勤、周末出行)、驾驶习惯(例如，常用行车模式、刹车激进程度等)。
30.在步骤s120中，基于各车辆的历史数据，生成各车辆的历史能量回收率。
31.目前，大部分车辆均配置了能量回收功能。例如，部分车辆通过超级电容对过剩的电流进行减流、减压，进而避免过剩的电流损坏控制器。控制器控制交流/直流(ac/dc)转化器和直流/交流(dc/dc)转化器的运行。驾驶员通过踏板对防抱死制动系统(abs)制动时，制动信号传递到制动液压传感器，同时abs控制系统作用于驱动轮主轴制动，制动液压传感器制动信号驱使电机控制电路对电机进行能量回收的控制，电机经过ac/dc转化器将产生的交流电转化为直流电，然后经过dc/dc转化器，以直流电的形式充入储蓄电池电能。如上文所述，具备能量回收功能车辆虽然能在一定程度上克服回收能量过剩的问题，但是由于超级电容的容量限制，并不能完全规避回收能量过剩的可能性。在根据本发明的一个实施例中，通过对各车辆(也即，在第一时段期间访问过该换电站的目标车辆)的大数据进行分类和数据处理，能够获取各车辆在不同历史阶段的能量回收率。
32.可选地，若目标车辆包括第一车辆(也即，第一车辆在第一时段期间访问过换电站)，则可以基于第一车辆的历史数据获取以下各项中的一项或多项：第一车辆在第一时段期间访问换电站的总次数；第一车辆在每次访问换电站时的能量回收率；以及第一车辆在第一时段期间的平均能量回收率。示例性地，若根据第一车辆的大数据分析得出，在上个月内第一车辆在该换电站共换电三次，其中，在第一次换电时该车辆的能量回收率为20％、在第二次换电时该车辆的能量回收率为16％、在第三次换电时该车辆的能量回收率为24％，则可统计出该车辆在上个月内的平均能量回收率为20％。示例性地，可以通过统计车辆电池的实时端电压和实时放电电流、驱动电机的实时端电压和实时发电电流，来计算电池包的累计放电电量以及驱动电机的累计馈电电量，从而得到车辆的能量回收率。需要说明的是，能量回收率可以是基于本领域已知的其他任何计算方法，本发明对此不作限制。
33.在步骤s130中，基于各车辆的历史能量回收率和换电站的历史数据，生成针对换电站的电池管理信息，其中，电池管理信息包括换电站内换电电池的电量以及不同电量的换电电池所占换电电池总量的比例。
34.可选地，在步骤s130中，首先基于各车辆的历史能量回收率和各车辆在换电站的换电频率，确定各车辆的预期换电时间以及推荐的换电电池的电量。在一个示例中，若在步骤s120中得出第一车辆在上个月的平均能量回收率为20％并且根据第一车辆的大数据得知该车辆曾在上个月5号、17号和26号在该换电站进行换电，则可以根据上述信息推算出该车辆的换电频率为每月三次，并且在下次换电时为该车辆推荐的换电电池的电量应为80％(也即，1-平均能量回收率)。进一步地，基于上述信息，还可推算出第一车辆的下一次预期换电时间(例如，本月6日)
35.进一步地，在步骤s130中，基于各车辆的预期换电时间以及推荐的换电电池的电
量，确定针对换电站的电池管理信息。在一个示例中，将各车辆的预期换电时间以及推荐的换电电池的电量进行汇总，以得到具体每一天预期访问该换电站的目标车辆的总数，以及针对这些目标车辆的推荐的换电电池的电量(例如，预期在本月6日将有300辆车访问换电站，并且将针对其中的100辆车推荐80％电量的换电电池、针对其中的50辆车推荐95％电量的换电电池、针对其中的150辆车推荐90％电量的换电电池)。
36.可选地，方法10还包括步骤s140，响应于接收到针对第一车辆的换电指令，向第一车辆的用户推荐换电策略，其中换电策略包括推荐的换电电池的电量；以及响应于用户对换电策略的确认，将推荐的换电电池的电量发送至换电执行装置，以控制换电执行装置为第一车辆更换具有推荐的电量的换电电池。
37.在一个示例中，第一车辆的车主在换电站扫码后，车主的手机应用将向换电站发送换电指令。在接收到换电指令之后，换电站将获取换电站的历史数据、第一车辆的历史数据、实时路况信息，以生成针对第一车辆的换电策略，并向车主发送信息询问是否同意该换电策略。例如，若换电站通过大数据监测到选择在该换电站的车主中有90％是为了通勤而驾车，并且在上午与下午的通勤时间段道路拥挤程度非常严重，此外，结合换电站的电池管理信息指示的针对该车辆的历史能量回收率，最终确定推荐的换电电池的电量应为80％。于是，该车主将收到系统信息，以告知由于通勤时段拥堵路况需要频繁刹车，车辆预期回收20％的能量，如果选择更换满电电池，这20％的能量将作用在制动系统上，从而加速制动件的磨损，因此推荐更换80％电量的换电电池。若该车主在手机应用上确认其确实是在通勤时间段用车并同意更换80％电量的换电电池，换电站内的换电执行装置将为其更换相应的电池；若该车主在手机应用上选择其并非在通勤时间段用车或不同意更换80％电量的换电电池，则车主可进一步通过手机应用选择自己心仪的换电电池电量。
38.可选地，若车辆不具备能量回收功能，则可以直接向用户推荐更换100％电量的换电电池。
39.根据本发明的一个或多个实施例的方法10通过对换电站的历史数据和各车辆的历史数据进行分析，为换电站的高效运营提供了电池管理信息，能够在保证用户正常驾驶的前提下，减少换电站所需的换电电池的充电总量，缩减了充电时间，从而减少了换电站运营成本，并且进一步为换电站提供了扩充换电电池总量的空间，使得其能够为更多车辆提供换电服务。此外，相较于统一且满电量的换电策略，根据本发明的一个或多个实施例的方法10能够借助于对各车辆的历史能量回收率的分析结果来为换电站内的换电电池设置不同电量，从而在避免车辆回收能量过剩的同时提高了能量利用率，并节约了用户的换电成本。
40.按照本发明的第二方面，提供了一种计算机设备，其用于换电电池管理并且包括存储器，其配置成存储指令；以及与存储器耦合的处理器，其配置成执行指令以便执行上文所述的任意一种用于换电电池管理的方法。
41.按照本发明的第三方面，提供了一种用于换电电池管理的装置。如图2所示，装置20包括信息获取单元210、数据分析单元220和电池管理单元230。
42.信息获取单元210配置成获取换电站的历史数据以及在第一时段期间访问换电站的各车辆的历史数据。
43.数据分析单元220配置成基于各车辆的历史数据，生成各车辆的历史能量回收率。
可选地，数据分析单元220还配置成基于各车辆的历史数据生成以下各项中的一项或多项：第一车辆在第一时段期间访问换电站的总次数；第一车辆在每次访问换电站时的能量回收率；以及第一车辆在第一时段期间的平均能量回收率。可选地，数据分析单元220还配置成响应于接收到针对第一车辆的换电指令，向第一车辆的用户推荐换电策略，其中换电策略包括推荐的换电电池的电量；以及响应于用户对换电策略的确认，将推荐的换电电池的电量发送至换电执行装置，以控制换电执行装置为第一车辆更换具有推荐的电量的换电电池。可选地，数据分析单元220还配置成基于换电站的历史数据、第一车辆的历史数据、实时路况信息生成换电策略；以及向用户发送第一信息以询问是否同意换电策略。可选地，数据分析单元220还配置成若第二车辆不具备能量回收功能，则向第二车辆的用户推荐更换100％电量的换电电池。有关数据分析单元220的具体功能可以参考上文中关于步骤s120和s140的描述，此处不再赘述。
44.电池管理单元230配置成基于各车辆的历史能量回收率和换电站的历史数据，生成针对换电站的电池管理信息，其中，电池管理信息包括换电站内换电电池的电量以及不同电量的换电电池所占换电电池总量的比例。可选地，电池管理单元230还配置成基于各车辆的历史能量回收率和各车辆在换电站的换电频率，确定各车辆的预期换电时间以及推荐的换电电池的电量；基于各车辆的预期换电时间以及推荐的换电电池的电量，确定针对换电站的电池管理信息。有关电池管理单元230的具体功能可以参考上文中关于步骤s130的描述，此处不再赘述。
45.按照本发明的第四方面，提供了一种换电站。如图3所示，换电站30包括用于为车辆更换相应的换电电池的换电执行装置310以及信息处理装置320。该信息处理装置320可以是如本发明的第二方面所述的计算机设备或如本发明的第三方面所述的用于换电电池管理的装置20。
46.另外，本发明也可以被实施为一种计算机存储介质，计算机存储介质中存储有指令，当指令由处理器执行时，使得处理器执行上文所述的任意一种用于换电电池管理的方法。在此，作为计算机存储介质，能采用盘类(例如，磁盘、光盘等)、卡类(例如，存储卡、光卡等)、半导体存储器类(例如，rom、非易失性存储器等)、带类(例如，磁带、盒式磁带等)等各种方式的计算机存储介质。
47.在可适用的情况下，可以使用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现由本发明提供的各种实施例。而且，在可适用的情况下，在不脱离本发明的范围的情况下，本文中阐述的各种硬件部件和/或软件部件可以被组合成包括软件、硬件和/或两者的复合部件。在可适用的情况下，在不脱离本发明的范围的情况下，本文中阐述的各种硬件部件和/或软件部件可以被分成包括软件、硬件或两者的子部件。另外，在可适用的情况下，预期的是，软件部件可以被实现为硬件部件，以及反之亦然。
48.根据本发明的软件(诸如程序代码和/或数据)可以被存储在一个或多个计算机存储介质上。还预期的是，可以使用联网的和/或以其他方式的一个或多个通用或专用计算机和/或计算机系统来实现本文中标识的软件。在可适用的情况下，本文中描述的各个步骤的顺序可以被改变、被组合成复合步骤和/或被分成子步骤以提供本文中描述的特征。
49.提供本文中提出的实施例和示例，以便最好地说明按照本发明及其特定应用的实施例，并且由此使本领域的技术人员能够实施和使用本发明。但是，本领域的技术人员将会
知道，仅为了便于说明和举例而提供以上描述和示例。所提出的描述不是意在涵盖本发明的各个方面或者将本发明局限于所公开的精确形式。

技术特征：
1.一种用于换电电池管理的方法，其特征在于，所述方法包括：a、获取换电站的历史数据以及在第一时段期间访问所述换电站的各车辆的历史数据；b、基于所述各车辆的历史数据，生成所述各车辆的历史能量回收率；以及c、基于所述各车辆的历史能量回收率和所述换电站的历史数据，生成针对所述换电站的电池管理信息，其中，所述电池管理信息包括所述换电站内换电电池的电量以及不同电量的换电电池所占换电电池总量的比例。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述各车辆的历史数据包括以下各项中的一项或多项：车辆运行数据、车辆充换电频率、常用用车时段、常用用车地的分布以及交通环境、行车用途、驾驶习惯；并且所述换电站的历史数据包括以下各项中的一项或多项：换电站周边路况信息以及交通环境、换电电池总量、回收电池的数量、型号、劣化水平以及剩余电量。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述各车辆包括第一车辆，并且步骤b包括基于所述各车辆的历史数据生成以下各项中的一项或多项：所述第一车辆在所述第一时段期间访问所述换电站的总次数；所述第一车辆在每次访问所述换电站时的能量回收率；以及所述第一车辆在所述第一时段期间的平均能量回收率。4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤c包括：基于所述各车辆的历史能量回收率和所述各车辆在所述换电站的换电频率，确定所述各车辆的预期换电时间以及推荐的换电电池的电量；基于所述各车辆的预期换电时间以及推荐的换电电池的电量，确定针对所述换电站的电池管理信息。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述各车辆包括第一车辆并且所述方法还包括：响应于接收到针对所述第一车辆的换电指令，向所述第一车辆的用户推荐换电策略，其中所述换电策略包括推荐的换电电池的电量；以及响应于用户对所述换电策略的确认，将所述推荐的换电电池的电量发送至换电执行装置，以控制所述换电执行装置为所述第一车辆更换具有推荐电量的换电电池。6.根据权利要求5所述的方法，其中，向所述第一车辆的用户推荐换电策略包括：基于所述换电站的历史数据、所述第一车辆的历史数据、实时路况信息生成所述换电策略；以及向所述用户发送第一信息以询问是否同意所述换电策略。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述各车辆包括第二车辆并且所述方法还包括：若所述第二车辆不具备能量回收功能，则向所述第二车辆的用户推荐更换100％电量的换电电池。8.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备用于换电电池管理并且所述计算机设备包括：存储器，其配置成存储指令；以及与所述存储器耦合的处理器，其配置成执行所述指令以便执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。9.一种用于换电电池管理的装置，其特征在于，所述装置包括：
信息获取单元，其配置成获取换电站的历史数据以及在第一时段期间访问所述换电站的各车辆的历史数据；数据分析单元，其配置成基于所述各车辆的历史数据，生成所述各车辆的历史能量回收率；以及电池管理单元，其配置成基于所述各车辆的历史能量回收率和所述换电站的历史数据，生成针对所述换电站的电池管理信息，其中，所述电池管理信息包括所述换电站内换电电池的电量以及不同电量的换电电池所占换电电池总量的比例。10.一种换电站，其特征在于，所述换电站包括：换电执行装置，其用于为车辆更换相应的换电电池；以及如权利要求8所述的计算机设备或如权利要求9所述的用于换电电池管理的装置。11.一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有指令，其特征在于，当所述指令由处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及换电技术领域，更具体地涉及一种用于换电电池管理的方法和装置、实施该方法的计算机设备、包括该计算机设备或装置的换电站、以及实施该方法的计算机存储介质。该方法包括：A、获取换电站的历史数据以及在第一时段期间访问换电站的各车辆的历史数据；B、基于各车辆的历史数据，生成各车辆的历史能量回收率；以及C、基于各车辆的历史能量回收率和换电站的历史数据，生成针对换电站的电池管理信息，其中，电池管理信息包括换电站内换电电池的电量以及不同电量的换电电池所占换电电池总量的比例。总量的比例。总量的比例。


技术研发人员：董哲明 马洪启 陈芳泽
受保护的技术使用者：蔚来汽车科技（安徽）有限公司
技术研发日：2023.02.22
技术公布日：2023/6/27