CN107341582A - 换电站服务能力预测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种换电站服务能力预测方法，包括：确定换电站中的有效电池总数；针对需充电电池列表，确定其中每块电池各自充满电所需要占用的充电时间段；将换电站的未来服务时间划分为若干服务时间段；基于每块电池对应的充电时间段，确定在每一服务时间段内处于充电状态的电池的数量；以及针对任一服务时间段，若该服务时间段内处于充电状态的电池的数量超出有效电池总数，则预测换电站的服务能力不足。该方法可以准确预测换电站在将来某一时刻的服务能力，使得技术人员对换电站的站内资源扩增、城市内布局进行的整体规划能够有据可依。

Description

换电站服务能力预测方法及系统

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，更具体地说，涉及一种评估换电站服务能力的方法。

背景技术

在换电服务业务系统中，需要根据换电订单的需求对资源(例如电池)进行预约。在处理资源的预约时，既要考虑在需要预约的时间段内资源是否空闲，又要考虑资源是否有足够的能力可以提供服务。

对于换电站来说，就服务能力而言，不仅需要判断是否有资源可用，还需确保在预约时间段内提供充好电的电池以备更换，甚至还需要预留一定资源来应对紧急订单，而资源的预约情况又会影响换电站中电池的充电状态。而被预约电池的实际使用情况(是否被正常使用，使用的实际时间)也会对电池的充电状态产生影响。

由于换电订单的预约时间需求的不确定性，技术人员难以预测换电站在将来某一时刻的电池状态，进而难以判断换电站的服务能力是否满足需求。因此，需要一种方法，能够结合换电订单预约信息及换电站的电池状态信息来评估换电站的当前服务能力、以及预测换电站在将来某一时刻的服务能力，进而对换电站的站内资源扩增、城市内布局进行整体规划。

发明内容

本发明的目的在于提供一种换电站服务能力预测方法。

为实现上述目的，本发明提供一种技术方案如下：

一种换电站服务能力预测方法，包括如下步骤：a)、确定换电站中的有效电池总数；b)、针对需充电电池列表，确定其中每块电池各自充满电所需要占用的充电时间段；c)、将换电站的未来服务时间划分为若干服务时间段；d)、基于每块电池对应的充电时间段，确定在每一服务时间段内处于充电状态的电池的数量；以及e)、针对任一服务时间段，若该服务时间段内处于充电状态的电池的数量超出有效电池总数，则预测换电站的服务能力不足。

优选地，步骤b)基于如下条件来执行：换电站接收到换电订单；其中，换电订单至少包括以下信息：待充电电池的剩余电量；以及，用户期望的换电时间；以及将待充电电池加入所述需充电电池列表。

优选地，换电站的未来服务时间包括繁忙时期和空闲时期，繁忙时期内的服务时间段的时长小于空闲时期内的服务时间段的时长。

优选地，在步骤e)之后，还包括如下步骤：若换电站的服务能力被预测为不足，则换电站向发起换电订单的用户发出通知，以告知不承接换电订单，并将待充电电池从需充电电池列表中移除。

本发明还公开一种换电站服务能力预测系统，包括：订单处理单元，用于处理来自用户的换电订单，并将待充电电池加入需充电电池列表中；其中，待充电电池对应于换电订单；充电时间段确定单元，与订单处理单元耦合，用于确定需充电电池列表中每块电池各自充满电所需要占用的充电时间段；服务时间段规划单元，与充电时间段计算单元耦合，用于为换电站规划若干服务时间段，并确定在每一服务时间段内处于充电状态的电池的数量，以及服务能力预测单元，与服务时间段规划单元耦合，用于预测换电站的服务能力。

本发明各实施例提供的换电站服务能力预测方法及系统，将换电站的未来服务时间划分为或长或短的服务时间段，不仅可以准确预测换电站在将来某一时刻的服务能力，使得技术人员对换电站的站内资源扩增、城市内布局进行的整体规划能够有据可依，而且可以对服务资源进行适度的调配、优先处理紧急订单。换电站服务能力预测系统实现简单、适于在大中型城市中推广。

附图说明

图1示出本发明第一实施例提供的换电站服务能力预测方法的流程示意图。

图2示出本发明第二实施例提供的换电站服务能力预测系统的模块框图。

具体实施方式

在以下描述中提出具体细节，以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域的技术人员将清楚地知道，即使没有这些具体细节也可实施本发明的实施例。

在本发明中，可进行具体的数字引用，例如“第一元件”、“第二装置”等。但是，具体数字引用不应当被理解为必须服从于其字面顺序，而是应被理解为“第一元件”与“第二元件”不同。本发明所提出的具体细节只是示范性的，具体细节可以变化，但仍然落入本发明的精神和范围之内。

以下通过参照附图来描述适于实现本发明的方法、系统和装置的优选实施例。虽然各实施例是针对元件的单个组合来描述，但是应理解，本发明包括所公开元件的所有可能组合。因此，如果一个实施例包括元件A、B和C，而第二实施例包括元件B和D，则本发明也应被认为包括A、B、C或D的其他剩余组合，即使没有明确公开。

如图1所示，本发明第一实施例提供一种换电站服务能力预测方法，其包括如下各步骤。

步骤S10、确定换电站中的有效电池总数。

其中，有效电池总数表示该换电站能够向其提供换电及维护的电池的最大数量。若换电站内的电池数量超出该有效电池总数，则表示其中部分电池将无法处于正常工作状态，进而也不能提供给用户。

作为示例，有效电池总数N按如下等式来确定：

N＝min(Amount-R，P-swap/(P-battery*C_rate*T_{max_soc})) 等式1

其中，Amount-R为该换电站内的电池总数，P-swap为换电站输出总功率，P-battery为电池容量(若换电站中各电池容量不完全一致，可按业务目标取平均容量、最大容量等)，C_rate为换电站为电池充电的充电倍(速)率(若换电站中各电池充电倍率不完全一致，可按业务目标取平均倍率、最小倍率等)，T_{max_soc}为最大充电SOC(荷电状态)，这是为了在每块电池都需要从零电量开始充电至充满状态的极端情况下考虑换电站能够维护的有效电池总数N。

步骤S12、针对需充电电池列表，确定其中每块电池各自充满电所需要占用的充电时间段。

具体地，各换电站分别维护一个需充电电池列表，其中记录所有待充电电池以及在充电电池的标识信息，已充满电的电池无需记录在列表中。

在该步骤中，作为一种具体实现，可以将需充电电池列表中的电池按照剩余电量进行排序，例如，从高至低来排序，分别确定每块电池各自充满电所需要占用的充电时间段，充电时间段表示从充电开始时间至充电结束时间的一段时间，这种排序的目的是选取出其中电量最高的N块电池作为有效电池。这里，当然也可以不排序，而采用其他方式选取某些块电池作为有效电池。还可以对需充电电池列表引入适当的调度机制，随后再确定各电池充满电所需要占用的充电时间段。其中，每块电池对应的充电时间段是确定的，不受顺序影响。

可以理解，对任意的第一电池、第二电池而言，它们各自的充电时间段有可能完全重叠、部分重叠、完全不重叠，此外，第一电池的充电时间段可能明显比第二电池的充电时间段更长或更短。

根据本发明的进一步改进，在步骤S12中，可以实现对每块电池对应的充电时间段进行系统层面的规划，即，有可能将特定电池的充电时间段予以提前或延后，从而使得该特定电池相应地优先充电、或延后充电。可以理解，这种改进方式使得换电站能够对一些紧急订单进行优先处理，也便于更合理地调配换电站的服务资源。

步骤S14、将换电站的未来服务时间划分为若干服务时间段。

作为示例，换电站的未来服务时间为一天24小时，将其划分为24个等长的服务时间段，每个时长为1小时。

优选情况下，换电站的未来服务时间包括繁忙时期(例如，上下班时间或节假日时期)和空闲时期(例如，夜间)，繁忙时期将包括更多个服务时间段。作为示例，繁忙时期内的服务时间段的时长(例如20分钟)小于空闲时期内的服务时间段的时长(例如3小时)。

步骤S16、基于每块电池对应的充电时间段，确定在每一服务时间段内处于充电状态的电池的数量。

在该步骤中，具体地，根据以上步骤S12中获得的每块电池对应的充电时间段，以及步骤S14中获得的服务时间段T₁，T₂，…,T_M，针对其中每个服务时间段，确定在该服务时间段内处于充电状态的电池的数量n_i。各服务时间段T₁，T₂，…,T_M内处于充电状态的电池的数量可以表示为n₁,n₂,…,n_M。

步骤S18、针对任一服务时间段，若该服务时间段内处于充电状态的电池的数量超出有效电池总数，则预测换电站的服务能力不足。

具体地，在该步骤中，基于步骤S16的执行结果，针对各服务时间段T₁，T₂，…,T_M，分别判断在其间处于充电状态的电池的数量n₁,n₂,…,n_M是否超出有效电池总数N。只要任一服务时间段内，处于充电状态的电池的数量超出N，则预测该换电站的服务能力不足。

作为对上述第一实施例的进一步改进，步骤S12基于如下条件来执行：换电站接收到换电订单；并将待充电电池加入需充电电池列表。其中，换电订单至少包括以下信息：待充电电池的剩余电量；以及，用户期望的换电时间。

换言之，每当该换电站从用户接收到新的换电订单时，即执行一次步骤S12，而步骤S10无需重新执行(因为该换电站能够维护的有效电池总数N是不变的，除非该换电站获得了硬件/软件资源的升级)。

作为示例，对于换电站接收到的一换电订单而言，其中待充电电池对应的充电时间段B_{C_period}可以基于如下等式来确定：

其中，B_{C_start}为用户期望的换电时间(即用户卸下电池的时间，这里假定用户卸下的电池能够在该换电站立即获得充电)，B_{C_end}为待充电电池充电结束的时间，T_soc为待充电电池进行充电的目标电量，B_soc为待充电电池的剩余电量，C_rate为待充电电池进行充电的充电倍(速)率。

作为另一种改进，在步骤S18之后，还可执行如下步骤：若换电站的服务能力被预测为不足，则换电站向发起换电订单的用户发出通知，以告知用户其将不承接当前换电订单，并将待充电电池从需充电电池列表中移除。

根据上述第一实施例及其改进实现方式，可以准确预测换电站在将来某一时刻的服务能力，进而使得技术人员对换电站的站内资源扩增、城市内布局进行的整体规划能够有据可依。

如图2所示，本发明还提供一种换电站服务能力预测系统20，其包括：订单处理单元21、充电时间段确定单元22、服务时间段规划单元23以及服务能力预测单元24。

订单处理单元21用于处理来自用户的换电订单，并将待充电电池加入需充电电池列表中。其中，换电订单包括待充电电池的信息，例如，电池标识、电池类型、剩余电量，以及用户期望的换电时间。换言之，待充电电池对应于换电订单。

充电时间段确定单元22与订单处理单元21耦合，用于确定需充电电池列表中每块电池各自充满电所需要占用的充电时间段。

其中，需充电电池列表记录所有待充电电池以及在充电电池的标识信息，其由充电时间段确定单元22来维护并更新。

服务时间段规划单元23与充电时间段计算单元22耦合，用于为换电站规划若干服务时间段，并确定在每一服务时间段内处于充电状态的电池的数量。

其中，每个服务时间段可能时长相同，也可能时长不同。作为示例，换电站的未来服务时间可以粗略划分为繁忙时期和空闲时期，繁忙时期将包括更多个服务时间段，而空闲时期包括相对较少的服务时间段。这种划分方式有利于对换电站在上下班高峰期、节假日时期的服务能力进行更准确的评估或预测。

服务能力预测单元24与服务时间段规划单元23耦合，用于预测换电站的服务能力。

作为对上述第二实施例的进一步改进，服务时间段规划单元23还向充电时间段确定单元22提供反馈输入，以指示充电时间段确定单元22调整需充电电池列表中的部分电池分别对应的充电时间段。这种反馈-调整的过程甚至可以重复多次，直到服务时间段规划单元23进行规划的目标(例如，使得在每一服务时间段内处于充电状态的电池的数量处于第一阈值范围)达成为止。

这种改进方式使得可以在系统层面对每块电池对应的充电时间段进行调整，使得特定电池可以优先获得充电、或者延后来充电。从而，系统可以对服务资源进行适度的调配、优先处理紧急订单。

在本发明的一些实施例中，系统的至少一部分可采用通信网络所连接的一组分布式计算装置来实现，或，基于“云”来实现。在这种系统中，多个计算装置共同操作，以通过使用其共享资源来提供服务。

基于“云”的实现可提供一个或多个优点，包括：开放性、灵活性和可扩展性、可中心管理、可靠性、可缩放性、对计算资源所优化、具有聚合和分析跨多个用户的信息的能力、跨多个地理区域进行连接、以及将多个移动或数据网络运营商用于网络连通性的能力。

本发明第三实施例提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机可执行指令，其中计算机可执行指令在由处理器执行时，将会执行上述第一实施例所提供的方法或其各种改进方案。

上述说明仅针对于本发明的优选实施例，并不在于限制本发明的保护范围。本领域技术人员可能作出各种变形设计，而不脱离本发明的思想及附随的权利要求。

Claims (10)

1.一种换电站服务能力预测方法，包括如下步骤：

a)、确定换电站中的有效电池总数；

b)、针对需充电电池列表，确定其中每块电池各自充满电所需要占用的充电时间段；

c)、将换电站的未来服务时间划分为若干服务时间段；

d)、基于每块电池对应的所述充电时间段，确定在每一所述服务时间段内处于充电状态的电池的数量；以及

e)、针对任一所述服务时间段，若该服务时间段内所述处于充电状态的电池的数量超出所述有效电池总数，则预测所述换电站的服务能力不足。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b)基于如下条件来执行：

所述换电站接收到换电订单；其中，所述换电订单至少包括以下信息：待充电电池的剩余电量；以及，用户期望的换电时间；以及

将所述待充电电池加入所述需充电电池列表。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤b)中，所述待充电电池对应的所述充电时间段B_{C_period}基于如下等式来确定：

B_{C_period}＝[B_{C_start},B_{C_end}]

B_{C_end}＝[B_{C_start}+(T_soc-B_soc)÷C_rate]

其中，B_{C_start}为所述用户期望的换电时间，B_{C_end}为所述待充电电池充电结束的时间，T_soc为所述待充电电池进行充电的目标电量，B_soc为所述待充电电池的剩余电量，C_rate为所述待充电电池进行充电的充电倍率。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，各所述服务时间段时长相同。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述换电站的未来服务时间包括繁忙时期和空闲时期，所述繁忙时期内的所述服务时间段的时长小于所述空闲时期内的所述服务时间段的时长。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述有效电池总数N按如下等式来确定：

N＝min(Amount-R，P-swap/(P-battery*C_rate*T_{max_soc}))，其中Amount-R为该换电站内的电池总数，P-swap为换电站输出总功率，P-battery为电池容量，C_rate为所述换电站为电池充电的充电倍率，T_{max_soc}为最大充电SOC。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤e)之后，还包括如下步骤：

若所述换电站的服务能力被预测为不足，则所述换电站向发起所述换电订单的用户发出通知，以告知不承接所述换电订单，并将所述待充电电池从所述需充电电池列表中移除。

8.一种换电站服务能力预测系统，包括：

订单处理单元，用于处理来自用户的换电订单，并将待充电电池加入需充电电池列表中；其中，所述待充电电池对应于所述换电订单；

充电时间段确定单元，与所述订单处理单元耦合，用于确定所述需充电电池列表中每块电池各自充满电所需要占用的充电时间段；

服务时间段规划单元，与所述充电时间段计算单元耦合，用于为所述换电站规划若干服务时间段，并确定在每一所述服务时间段内处于充电状态的电池的数量，以及

服务能力预测单元，与所述服务时间段规划单元耦合，用于预测所述换电站的服务能力。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述服务时间段规划单元还向所述充电时间段确定单元提供反馈输入，以指示所述充电时间段确定单元调整所述需充电电池列表中的部分电池分别对应的充电时间段。

10.一种计算机存储介质，其上存储有计算机可执行指令，其中所述计算机可执行指令在由处理器执行时，执行如权利要求1至7中任一项所述的方法。