一种基于云平台的换电调度、电池预约方法及系统与流程

1.本发明属于新能源换电技术领域，具体涉及一种基于云平台的换电调度、电池预约方法及系统。


背景技术：

2.在国家最新的双碳目标之下，新能源发展势头迅猛，随着国家对新能源汽车，尤其是电动汽车的推广，换电领域会有比较好的发展趋势。在一些需要短平快、高强度持续运转的电动汽车领域，对于注重实际效率的运营车辆来说，换电技术具有更高的优势与经济价值。同时，换电模式下实现了车电分离，用户在购买新能源汽车时，可只购买整车，而电池采用租赁模式，这极大地降低了用户的购车成本，提高了用户的购车意愿，这对于国家的节能减排目标也是很大的促进。
3.在实际运营中，不同车辆搭载的电池厂家与电池型号，可能会出现车辆到达换电站但没有合适的电池可更换的情况；并且由于车辆自身的运营线路，现有的换电方案可能会绕路过多，增加车辆的换电行驶里程；同时，由于换电站内电池的充电等待时间，会出现车辆到达换电站，但需等待电池充电后才能进行换电的情况。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于云平台的换电调度、电池预约方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
5.第一方面，本发明提供了一种基于云平台的换电调度、电池预约方法，应用于云平台，所述云平台与换电站、用户端均可通信，所述基于云平台的换电调度、电池预约方法包括：
6.步骤1，接收在当前时刻所述换电站上传的站点信息以及每个用户端上传对应车辆的车辆信息；所述站点信息包括站点基础信息、站内电池基础信息以及站内电池实时数据；所述车辆信息包括车辆基础信息、车辆电池相关信息以及车辆运营路线；
7.步骤2，根据所述站点信息以及每个车辆的车辆信息，筛选在车辆可行驶里程内且拥有匹配型号的目的换电站；
8.步骤3，根据车辆基础信息、车辆运营路线、目的换电站的站点基础信息，计算每个车辆偏离正常运营路线的里程；
9.步骤4，根据车辆偏离正常运营路线的里程以及车辆的换电时长，计算车辆至目的换电站的换电总成本；
10.步骤5，选择换电总成本最小的目的换电站作为推荐换电站，将推荐换电站内型号匹配且达到换电标准的电池作为推荐电池；
11.步骤6，将推荐换电站以及推荐电池形成调度方案，如果接收到用户端上传的电池预约请求，则下发对应的调度方案至用户端，以及下发预约信息至推荐换电站，以使推荐换电站将推荐电池在预约时间内锁定，等待车辆到达。
12.第二方面，本发明提供了一种基于云平台的换电调度及电池预约系统，包括云平台、用户端以及换电站；
13.所述用户端上传自身车辆的车辆信息至所述云平台；
14.所述换电站上传自身的站点信息至所述云平台；
15.所述云平台执行下述过程：
16.接收在当前时刻所述换电站上传的站点信息以及每个用户端上传对应车辆的车辆信息；所述站点信息包括站点基础信息、站内电池基础信息以及站内电池实时数据；所述车辆信息包括车辆基础信息、车辆电池相关信息以及车辆运营路线；
17.根据所述站点信息以及每个车辆的车辆信息，筛选在车辆可行驶里程内且拥有匹配型号的目的换电站；
18.根据车辆基础信息、车辆运营路线、目的换电站的站点基础信息，计算每个车辆偏离正常运营路线的里程；
19.根据车辆偏离正常运营路线的里程以及车辆的换电时长，计算车辆至目的换电站的换电总成本；
20.选择换电总成本最小的目的换电站作为推荐换电站，将推荐换电站内型号匹配且达到换电标准的电池作为推荐电池；
21.将所述推荐换电站以及推荐电池形成调度方案；
22.所述用户端发送预约换电的请求至云平台；
23.所述云平台接收到用户端的电池预约请求，并下发对应的调度方案至所述用户端，以及下发电池预约信息至所述推荐换电站；
24.所述推荐换电站，将所述推荐电池在预约时间内锁定，等待车辆到达。
25.本发明的有益效果：
26.本发明提供了一种基于云平台的换电调度、电池预约方法以及系统，根据车辆以及换电站的信息，选择匹配的换电站以及匹配的电池从而下发给驾驶员和换电站，完成电池预约以及调度。本发明在进行换电调度时，考虑到电池厂家和型号的匹配，可以减少待换电车辆到达换电站后因电池型号不匹配导致的无电池可换的情况；考虑到换电站内各电池的充电情况，减小车辆到达换电站后的等待充电时间；在换电调度时，考虑车辆原本的运营路线，减小因找不到合适换电站导致的车辆偏离运营路线太多的绕行里程，减少车辆能源消耗，减少车辆的换电时间消耗，节约车辆换电成本。基于此，能够减小车辆的换电成本，减小换电站的空置率，进而提升车辆的运营效率和换电站的运营效率。
27.以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
28.图1是本发明涉及的换电站、用户端、云平台三个设备的网络架构示意图；
29.图2是本发明提供的数据交互示意图；
30.图3是本发明提供的云平台进行换电调度及电池预约的流程示意图；
31.图4是本发明提供的一种基于云平台的换电调度、电池预约方法的过程示意图；
32.图5是本发明提供的车辆换电路线示意图；
33.图6是本发明提供的换电站端运行流程示意图；
34.图7是本发明提供的小程序/app端运行示意图。
具体实施方式
35.下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
36.本发明技术方案的思想为：换电站的实际运营中，进行换电调度时，兼顾车辆搭载的电池厂家及电池型号，以保证为换电车辆推荐的换电站一定有同型号的可更换的电池；换电调度同时考虑待换电车辆的运营路线，在减少换电路程的同时，尽量减少车辆的绕路，以提升用户体验；考虑换电站内电池的充电时长，以减少车辆到达换电站以后的等待时间。基于以上几点，可以降低车辆换电成本，降低换电站的闲置率，同时提高换电车辆的运营效率以及换电站的运营效率。
37.本发明提供了一种基于云平台的换电调度、电池预约方法，应用于云平台，所述云平台与换电站、用户端均可通信。参考图1所示，所述换电站以及用户端均配置有云平台的端口，每个换电站和用户端均通过自身配置的端口接入所述云平台，从而与云平台相互通信；所述用户端安装有小程序或app。三个平台之间通过5g模块通信。
38.参考图2所示，三个平台之间的数据交互如图2所示，下面介绍本发明涉及导的三个的交互过程。
39.1、换电站端：通过将换电站接入云平台，将换电站的相关基础信息及换电站中的电池数据上传至云平台，并将车辆的电池预约信息下发至换电站。
40.2、小程序/app端：通过将小程序/app接入云平台，将车辆信息及电池预约信息上传至云平台，接收云平台下发的换电站信息。
41.(1)配置小程序/app接入云平台的端口信息；
42.(2)小程序/app上传云平台的数据：车辆相关信息、电池预约信息；
43.3、云平台端：根据换电站相关信息和车辆相关信息计算合适的换电调度方案，并将调度方案下发给小程序/app，将小程序/app上传的电池预约信息下发给换电站，以便换电站做出相应的电池调度。
44.结合图3以及图4，本发明提供了一种基于云平台的换电调度、电池预约方法包括：
45.步骤1，接收在当前时刻所述换电站上传的站点信息以及每个用户端上传对应车辆的车辆信息；
46.其中，所述站点信息包括站点基础信息、站内电池基础信息以及站内电池实时数据；所述车辆信息包括车辆基础信息、车辆电池相关信息以及车辆运营路线；所述站点基础信息包括电站的站名、详细地址、经纬度；所述站内电池基础信息包括各电池的生产厂家、电池型号；所述站内电池实时数据包括电池的当前soc、剩余充电时间、预约信息；所述车辆电池相关信息包括车辆的电池厂家、电池型号以及电池容量；车辆基础信息包括车辆当前位置、车速以及车辆型号。
47.步骤2，根据所述站点信息以及每个车辆的车辆信息，筛选在车辆可行驶里程内且拥有匹配型号的目的换电站；
48.在一种具体的实施方式中，步骤2包括：
49.步骤21，根据所述车辆的电池容量以及当前soc，估算每个车辆的可行驶里程，并
筛选出在所述可行驶里程内的换电站；
50.步骤22，根据每个车辆的电池厂家以及电池型号，从步骤21筛选出的各个换电站中筛选出拥有匹配型号电池的目的换电站。
51.步骤3，根据车辆的车辆基础信息、车辆运营路线、目的换电站的站点基础信息，计算每个车辆偏离正常运营路线的里程；
52.参考图5所示，本步骤可以根据车辆的当前位置、筛选出的各换电站位置以及车辆运营路线，计算车辆偏离正常运营路线的里程l；l的计算方式如下：
53.l＝l1+l
2-l3；
54.其中，车辆从当前位置到筛选出的各换电站的距离为l1，从筛选出的各换电站回到正常运营路线点的距离为l2，车辆从当前位置到正常运营路线点的距离为l3。
55.步骤4，根据车辆偏离正常运营路线的里程以及车辆的换电时长，计算车辆至目的换电站的换电总成本；
56.在一种具体的实施方式中，步骤4包括：
57.步骤41，根据车辆当前位置、各换电站位置、各换电站型号匹配电池的soc和剩余充电时间以及各换电站电池预约情况，计算车辆换电时长t；
58.车辆换电时长t的计算方式如下：
59.t＝t
×
(n+1)+t1；
60.其中，换电站内每辆车平均换电时长为t；在车辆到达换电站的时间段内，换电站的预约车辆数为n；车辆到站的时间点可更换电池的剩余充电时间为t1；
61.步骤42，车辆偏离正常运营路线的里程l和车辆换电时长，计算车辆到各换电站换电的总成本s。
62.车辆到各换电站换电的总成本s计算方式如下：
63.s＝t
×
0.6+l
×
0.4。
64.其中，l和t的比例系数可以根据实际运营情况进行调整。
65.步骤5，选择换电总成本最小的目的换电站作为推荐换电站，将推荐换电站内型号匹配且达到换电标准的电池作为推荐电池；
66.步骤6，将所述推荐换电站以及推荐电池形成调度方案，如果接收到所述用户端上传的电池预约请求，则下发对应的调度方案至所述用户端，以及下发预约信息至所述推荐换电站，以使所述推荐换电站将所述推荐电池在预约时间内锁定，等待所述车辆到达。
67.如果车辆在预约时间内没有到达所述推荐换电站，则将所述推荐电池解除锁定，等待车辆到达所述推荐换电站后，选择当前可用电池换电或等待有新的可用电池再换电。
68.用户端接收到调度方案后，如果驾驶员接收所述调度方案，则驾驶车辆按照调度方案行驶至推荐换电站并选择推荐电池进行换电；如果驾驶员不接收所述调度方案，则在用户端自行选择换电站、电池以及到站时间进行预约，所述用户端重新生成预约请求至所述云平台；所述云平台将新的调度方案下发至所述用户端和对应的换电站。
69.在本发明的整个运行过程中，换电站的运行情况如图6所示：
70.1、换电站端
71.(1)配置接入云平台的端口：配置云平台服务器的域名、端口号及校验密码，从而将换电站接入云平台，保证换电站与云平台的正常通信；
72.(2)上传换电站的基础信息到云平台：包括换电站的站名、详细地址、经纬度；
73.(3)上传电池的实时数据以及站内电池基础信息到云平台：包括各电池的生产厂家、电池型号、当前soc、剩余充电时间、预约信息；
74.(4)换电站收到云平台下发的电池预约信息(包含电池id和车辆到站时间)后，将对应的电池锁定指定时间段，在锁定时间段内，被预约电池不会被换走，锁定时间段可根据换电站实际运营情况进行调整。
75.(5)如果车辆在未预约的情况下到达换电站，需要等候换电站内有可用电池再进行换电；如果车辆已进行电池预约，在电池锁定时间内到达换电站，可直接更换预约好的电池；如果待换电车辆超时未到达，电池锁定解除，车辆到达换电站后需要等候有可用电池再进行换电。
76.在本发明的整个运行过程中，换电站端的运行情况如图7所示：
77.2、用户端(安装有小程序/app)
78.(1)配置接入云平台的端口：配置云平台服务器的域名、端口号及校验密码，从而将小程序/app接入云平台，保证小程序/app与云平台的正常通信；
79.(2)司机在小程序/app端注册登录，绑定自己车辆的电池相关信息：包括电池厂家和电池型号；
80.(3)云平台将换电站及站内电池相关信息下发至小程序/app，包括换电站名称、换电站详细地址、换电站经纬度、换电站内各电池的生产厂家、电池型号、电池容量、当前soc、剩余充电时间、预约信息；
81.(4)司机在小程序/app上选择调度推荐功能，输入车辆的运营路线后，小程序/app将车辆电池厂家、电池型号、当前soc、车辆当前位置、车辆运营路线上传至云平台；
82.(5)云平台将计算好的换电调度方案下发至小程序/app，内容包括推荐的换电站、推荐的电池以及车辆到站时间；如果司机接受该调度方案，即默认预约该调度方案的指定换电站、指定电池以及指定到站时间；如果司机不接受该调度方案，可自行选择换电站与电池进行预约，并选择到站时间；
83.(6)小程序/app将预约的换电站、预约的电池、车辆到站时间上传给云平台。
84.本发明提供了一种基于云平台的换电调度及电池预约系统，包括云平台、用户端以及换电站；
85.所述用户端上传自身车辆的车辆信息至所述云平台；
86.所述换电站上传自身的站点信息至所述云平台；
87.所述云平台执行下述过程：
88.接收在当前时刻所述换电站上传的站点信息以及每个用户端上传对应车辆的车辆信息；所述站点信息包括站点基础信息、站内电池基础信息以及站内电池实时数据；所述车辆信息包括车辆基础信息、车辆电池相关信息以及车辆运营路线；
89.根据所述站点信息以及每个车辆的车辆信息，筛选在车辆可行驶里程内且拥有匹配型号的目的换电站；
90.根据车辆基础信息、车辆运营路线、目的换电站的站点基础信息，计算每个车辆偏离正常运营路线的里程；
91.根据车辆偏离正常运营路线的里程以及车辆的换电时长，计算车辆至目的换电站
的换电总成本；
92.选择换电总成本最小的目的换电站作为推荐换电站，将推荐换电站内型号匹配且达到换电标准的电池作为推荐电池；
93.将所述推荐换电站以及推荐电池形成调度方案；
94.所述用户端发送预约换电的请求至云平台；
95.所述云平台接收到用户端的电池预约请求，并下发对应的调度方案至所述用户端，以及下发电池预约信息至所述推荐换电站；
96.所述推荐换电站，将所述推荐电池在预约时间内锁定，等待所述车辆到达。
97.在系统预约过程中，换电站、程度端以及云平台三者按照方法的过程运行，则实现驾驶员换电的预约以及调度方案。
98.本发明在进行换电调度时，考虑到电池厂家和型号的匹配，可以减少待换电车辆到达换电站后因电池型号不匹配导致的无电池可换的情况；考虑换电站各电池的充电情况，可以减小车辆到达换电站后的等待充电时间；在换电调度时，考虑车辆原本的运营路线，减小因找不到合适换电站导致的车辆偏离运营路线太多的绕行里程，减少车辆能源消耗，减少车辆的换电时间消耗，节约车辆换电成本。基于此，能够减小车辆的换电成本，减小换电站的空置率，进而提升车辆的运营效率和换电站的运营效率。
99.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
100.尽管在此结合各实施例对本技术进行了描述，然而，在实施所要求保护的本技术过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。
101.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于云平台的换电调度、电池预约方法，应用于云平台，其特征在于，所述云平台与换电站、用户端均可通信，所述基于云平台的换电调度、电池预约方法包括：步骤1，接收在当前时刻所述换电站上传的站点信息以及每个用户端上传对应车辆的车辆信息；所述站点信息包括站点基础信息、站内电池基础信息以及站内电池实时数据；所述车辆信息包括车辆基础信息、车辆电池相关信息以及车辆运营路线；步骤2，根据所述站点信息以及每个车辆的车辆信息，筛选在车辆可行驶里程内且拥有匹配型号的目的换电站；步骤3，根据车辆基础信息、车辆运营路线、目的换电站的站点基础信息，计算每个车辆偏离正常运营路线的里程；步骤4，根据车辆偏离正常运营路线的里程以及车辆的换电时长，计算车辆至目的换电站的换电总成本；步骤5，选择换电总成本最小的目的换电站作为推荐换电站，将推荐换电站内型号匹配且达到换电标准的电池作为推荐电池；步骤6，将推荐换电站以及推荐电池形成调度方案，如果接收到用户端上传的电池预约请求，则下发对应的调度方案至用户端，以及下发预约信息至推荐换电站，以使推荐换电站将推荐电池在预约时间内锁定，等待车辆到达。2.根据权利要求1所述的基于云平台的换电调度、电池预约方法，其特征在于，所述换电站以及用户端均配置有云平台的端口，每个换电站和用户端均通过自身配置的端口接入所述云平台，从而与云平台相互通信；所述用户端安装有小程序或app。3.根据权利要求1所述的基于云平台的换电调度、电池预约方法，其特征在于，所述站点基础信息包括电站的站名、详细地址、经纬度；所述站内电池基础信息包括各电池的生产厂家、电池型号；所述站内电池实时数据包括电池的当前soc、剩余充电时间、预约信息；所述车辆电池相关信息包括车辆的电池厂家、电池型号以及电池容量；车辆基础信息包括车辆当前位置、车速以及车辆型号。4.根据权利要求3所述的基于云平台的换电调度、电池预约方法，其特征在于，步骤2包括：步骤21，根据所述车辆的电池容量以及当前soc，估算每个车辆的可行驶里程，并筛选出在所述可行驶里程内的换电站；步骤22，根据每个车辆的电池厂家以及电池型号，从步骤21筛选出的各个换电站中筛选出拥有匹配型号电池的目的换电站。5.根据权利要求3所述的基于云平台的换电调度、电池预约方法，其特征在于，步骤3包括：根据车辆的当前位置、筛选出的各换电站位置以及车辆运营路线，计算车辆偏离正常运营路线的里程l；l的计算方式如下：l＝l1+l
2-l3；其中，车辆从当前位置到筛选出的各换电站的距离为l1，从筛选出的各换电站回到正常运营路线点的距离为l2，车辆从当前位置到正常运营路线点的距离为l3。6.根据权利要求1所述的基于云平台的换电调度、电池预约方法，其特征在于，步骤4包括：
步骤41，根据车辆当前位置、各换电站位置、各换电站型号匹配电池的soc和剩余充电时间以及各换电站电池预约情况，计算车辆换电时长t；步骤42，车辆偏离正常运营路线的里程l和车辆换电时长，计算车辆到各换电站换电的总成本s。7.根据权利要求4所述的基于云平台的换电调度、电池预约方法，其特征在于，步骤41中车辆换电时长t的计算方式如下：t＝t
×
(n+1)+t1；其中，换电站内每辆车平均换电时长为t；在车辆到达换电站的时间段内，换电站的预约车辆数为n；车辆到站的时间点可更换电池的剩余充电时间为t1；步骤42中车辆到各换电站换电的总成本s计算方式如下：s＝t
×
0.6+l
×
0.4。8.根据权利要求1所述的基于云平台的换电调度、电池预约方法，其特征在于，在步骤6中如果车辆在预约时间内没有到达所述推荐换电站，则将所述推荐电池解除锁定，等待车辆到达所述推荐换电站后，选择当前可用电池换电或等待有新的可用电池再换电。9.根据权利要求3所述的基于云平台的换电调度、电池预约方法，其特征在于，在步骤6中用户端接收到调度方案后，如果驾驶员接收所述调度方案，则驾驶车辆按照调度方案行驶至推荐换电站并选择推荐电池进行换电；如果驾驶员不接收所述调度方案，则在用户端自行选择换电站、电池以及到站时间进行预约，所述用户端重新生成预约请求至所述云平台；所述云平台将新的调度方案下发至所述用户端和对应的换电站。10.一种基于云平台的换电调度及电池预约系统，其特征在于，包括云平台、用户端以及换电站；所述用户端上传自身车辆的车辆信息至所述云平台；所述换电站上传自身的站点信息至所述云平台；所述云平台执行下述过程：接收在当前时刻所述换电站上传的站点信息以及每个用户端上传对应车辆的车辆信息；所述站点信息包括站点基础信息、站内电池基础信息以及站内电池实时数据；所述车辆信息包括车辆基础信息、车辆电池相关信息以及车辆运营路线；根据所述站点信息以及每个车辆的车辆信息，筛选在车辆可行驶里程内且拥有匹配型号的目的换电站；根据车辆基础信息、车辆运营路线、目的换电站的站点基础信息，计算每个车辆偏离正常运营路线的里程；根据车辆偏离正常运营路线的里程以及车辆的换电时长，计算车辆至目的换电站的换电总成本；选择换电总成本最小的目的换电站作为推荐换电站，将推荐换电站内型号匹配且达到换电标准的电池作为推荐电池；将所述推荐换电站以及推荐电池形成调度方案；所述用户端发送预约换电的请求至云平台；所述云平台接收到用户端的电池预约请求，并下发对应的调度方案至所述用户端，以
及下发电池预约信息至所述推荐换电站；所述推荐换电站，将所述推荐电池在预约时间内锁定，等待车辆到达。

技术总结
本发明提供了一种基于云平台的换电调度、电池预约方法以及系统，根据车辆以及换电站的信息，选择匹配的换电站以及匹配的电池从而下发给驾驶员，完成电池预约以及调度。本发明在进行换电调度时，考虑到电池厂家和型号的匹配，可以减少待换电车辆到达换电站后因电池型号不匹配导致的无电池可换的情况；考虑换电站内各电池的充电时长，减小车辆到达换电站后的等待充电时间；在换电调度时，考虑车辆原本的运营路线，减小因换电导致的车辆偏离运营路线太多的绕行里程，减少车辆换电的能源消耗与时间消耗，节约车辆换电成本。基于此，能够减小车辆的换电成本，减小换电站的空置率，进而提升车辆的运营效率和换电站的运营效率。车辆的运营效率和换电站的运营效率。车辆的运营效率和换电站的运营效率。


技术研发人员：韩跳跳 刘一霏 闫梦娜 姬旭丽 刘忠强 王超凡 张博渊
受保护的技术使用者：陕西德创数字工业智能科技有限公司
技术研发日：2023.04.11
技术公布日：2023/8/13