电池均衡方法及系统
技术领域
本发明涉及一种对电池进行均衡的方法及系统,特别是涉及一种对电动汽车电池进行均衡的方法及系统。
背景技术
随着电动汽车的发展,对电池汽车的动力电池也出现了多种补能手段,目前常见的有使用家庭的交流充电桩进行充电(俗称:慢充)、使用公共或专用的直流充电桩(俗称:快充)以及快速更换电池(俗称:换电)。换电站内一般都配有给电量亏空电池充电的快充设施或慢充设施。
在快充、慢充、换电等不同补能措施以及不同的用户使用习惯下,电动车动力电池的衰减程度是严重不一致的,部分电池会由于被不健康的使用而过早的出现大幅衰减,从而影响电池寿命。
如果对换电站内的电池一直使用慢充,会大幅降低电池的周转效率,并需要增加备用电池的数量;而如果一直使用快充,又会造成电池循环次数严重下降,严重缩短电池寿命。
此外,上述电池寿命不一致的情况,会导致同一批次投入使用的电池状态严重不均衡。在换电站中,两块电池健康度(State of Health,缩写为SOH)相差较大的电池,在被充满电后,即使荷电状态(State of Charge,缩写为SOC)为同样值,但在相同行驶工况下可以行驶的实际里程却相差很大,给用户的车辆使用造成困扰,严重影响用户体验。
发明内容
本发明的目的在于,克服现有的电池补能方法的缺陷,提供一种电池均衡方法,所要解决的技术问题是通过均衡合理的补能手段使电池库中的多个电池的健康状态达到均衡。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的电池均衡方法包括:获取历史补能信息,所述历史补能信息包括快充使用度和/或慢充使用度;判断所述快充使用度和/或所述慢充使用度是否高于对应的设定值,根据所述判断的结果来确定电池的补能策略;所述确定补能策略至少包括将待采取的补能方式确定为快充、慢充或更换电池;根据所述补能策略进行补能调度;所述补能调度包括对所述电池的调度和/或对使用所述电池的用户的引导。
本发明的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的电池均衡方法,其进一步包括,预先将所述历史补能信息记录于云端服务器;所述的获取电池的历史补能信息包括从所述云端服务器获取所述历史补能信息;所述的判断快充使用度或慢充使用度是否高于对应的设定值,根据所述判断的结果来确定补能策略包括,通过云端对所述历史补能信息进行分析来确定所述补能策略;所述的补能调度包括对所述电池进行基于云端的调度或对所述用户进行基于云端的引导。
前述的电池均衡方法,其中所述快充使用度包括电池快充占比,所述电池快充占比为,从所述电池投入使用开始或者在预设时间段内,所述电池进行快充的次数占充电总次数的比例;所述判断快充使用度或慢充使用度是否高于对应的设定值,根据所述判断的结果来确定补能策略包括,判断所述电池快充占比的实际值是否达到或超过预设的快充占比目标值,若判断结果为是,则通过慢充方式对所述电池进行补能,否则通过快充方式对所述电池进行补能。
前述的电池均衡方法,其中所述慢充使用度包括电池慢充占比,所述电池慢充占比为,从所述电池投入使用开始或者在预设时间段内,所述电池进行慢充的次数占充电总次数的比例;所述判断快充使用度或慢充使用度是否高于对应的设定值,根据所述判断的结果来确定补能策略包括,判断所述电池慢充占比的实际值是否达到或超过预设的慢充占比目标值,若判断结果为是,则通过快充方式对所述电池进行补能,否则通过慢充方式对所述电池进行补能。
前述的电池均衡方法,其中所述快充使用度包括在一个充电方式循环周期中电池进行快充的次数,所述充电方式循环周期为电池经过连续的多次充电操作所组成的周期;所述判断快充使用度或慢充使用度是否高于对应的设定值,根据所述判断的结果来确定补能策略包括,判断所述电池在最近一个所述充电方式循环周期中进行快充次数的实际值是否达到或超过预设的快充次数目标值,若判断结果为是,则通过慢充方式对电池进行补能,否则通过快充方式对所述电池进行补能。
前述的电池均衡方法,其中所述慢充使用度包括在一个充电方式循环周期中电池进行慢充的次数,所述充电方式循环周期为电池经过连续的多次充电操作所组成的周期;所述判断快充使用度或慢充使用度是否高于对应的设定值,根据所述判断的结果来确定补能策略包括,判断所述电池在最近一个所述充电方式循环周期中进行慢充次数的实际值是否达到或超过预设的慢充次数目标值,若判断结果为是,则通过快充方式对电池进行补能,否则通过慢充方式对所述电池进行补能。
前述的电池均衡方法,其中所述历史补能信息包括使用所述电池的用户的补能习惯信息,所述的快充使用度包括用户使用快充设备使用度,或者所述的慢充使用度包括用户使用慢充设备使用度。
前述的电池均衡方法,其中所述用户使用慢充设备使用度包括用户使用专属慢充设备占比,所述专属慢充设备包括专属于所述用户的家用慢充桩;所述的历史补能信息还包括电池更换信息;所述的判断所述快充使用度或所述慢充使用度是否高于对应的设定值,根据所述判断的结果来确定补能策略包括,判断使用所述电池的用户使用专属慢充设备占比实际值是否超过预设的用户使用专属慢充设备占比目标值,且是否在一个预设的换电周期内没有更换电池,若判断结果为是,则引导所述用户通过更换电池的方式进行补能。
前述的电池均衡方法,其中所述的根据所述补能策略进行补能调度包括,根据所述补能策略对所述电池进行换电站内的调度或进行柔性充电。
前述的电池均衡方法,其还包括,获取多个换电站的信息,所述换电站信息包括换电站中各个种类的补能设备的总数量或空闲数量;所述的根据所述补能策略进行补能调度包括,根据所述换电站信息和所确定的补能策略,将所述电池调度到或将所述用户引导到,具有的与所确定的待采取的补能方式对应的补能设备的总数或空闲数为最多的换电站。
前述的电池均衡方法,其还包括:接收用户的电池补能请求,所述电池补能请求中包括充电方式要求信息和/或充电时间要求信息;获取待补能电池的荷电状态;根据所述电池补能请求和所述荷电状态,若判断出所述补能策略不能满足所述电池补能请求,则调度所述电池或引导所述用户通过更换电池方式进行补能。
前述的电池均衡方法,其还包括,对同一批次投入使用的电池,定期地获取所述历史补能信息、定期地进行所述补能策略的确定并定期地根据所述补能策略对所述电池的用户进行引导。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的电池均衡系统包括:历史补能信息获取模块,用于获取历史补能信息,所述历史补能信息包括快充使用度和/或慢充使用度;分析决策模块,用于判断所述快充使用度和/或所述慢充使用度是否高于对应的设定值,根据所述判断的结果来确定电池的补能策略,所述确定补能策略至少包括将待采取的补能方式确定为快充、慢充或更换电池;调度模块,用于根据所述补能策略进行补能调度,所述补能调度包括对所述电池的调度和/或对使用所述电池的用户的引导。
本发明的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的电池均衡系统,其中所述系统还包括云端记录模块,用于预先将历史补能信息记录于云端服务器;所述历史补能信息获取模块具体用于从所述云端服务器获取所述历史补能信息;所述分析决策模块具体用于通过云端对所述历史补能信息进行分析来确定所述补能策略;所述调度模块具体用于对所述电池进行基于云端的调度或对所述用户进行基于云端的引导。
前述的电池均衡系统,其中所述快充使用度包括电池快充占比,所述电池快充占比为,从所述电池投入使用开始或者在预设时间段内,所述电池进行快充的次数占充电总次数的比例;所述分析决策模块包括第一决策子模块,用于判断所述电池快充占比的实际值是否达到或超过预设的快充占比目标值,若判断结果为是,则通过慢充方式对所述电池进行补能,否则通过快充方式对所述电池进行补能。
前述的电池均衡系统,其中所述慢充使用度包括电池慢充占比,所述电池慢充占比为,从所述电池投入使用开始或者在预设时间段内,所述电池进行慢充的次数占充电总次数的比例;所述分析决策模块包括第二决策子模块,用于判断所述电池慢充占比的实际值是否达到或超过预设的慢充占比目标值,若判断结果为是,则通过快充方式对所述电池进行补能,否则通过慢充方式对所述电池进行补能。
前述的电池均衡系统,其中所述快充使用度包括在一个充电方式循环周期中电池进行快充的次数,所述充电方式循环周期为电池经过连续的多次充电操作所组成的周期;所述分析决策模块包括第三决策子模块,用于判断所述电池在最近一个所述充电方式循环周期中进行快充次数的实际值是否达到或超过预设的快充次数目标值,若判断结果为是,则通过慢充方式对电池进行补能,否则通过快充方式对所述电池进行补能。
前述的电池均衡系统,其中所述慢充使用度包括在一个充电方式循环周期中电池进行慢充的次数,所述充电方式循环周期为电池经过连续的多次充电操作所组成的周期;所述分析决策模块包括第四决策子模块,用于判断所述电池在最近一个所述充电方式循环周期中进行慢充次数的实际值是否达到或超过预设的慢充次数目标值,若判断结果为是,则通过快充方式对电池进行补能,否则通过慢充方式对所述电池进行补能。
前述的电池均衡系统,其中所述历史补能信息包括使用所述电池的用户的补能习惯信息,所述的快充使用度包括用户使用快充设备使用度,或者所述的慢充使用度包括用户使用慢充设备使用度。
前述的电池均衡系统,其中所述用户使用慢充设备使用度包括用户使用专属慢充设备占比,所述专属慢充设备包括专属于所述用户的家用慢充桩;所述的历史补能信息还包括电池更换信息;所述分析决策模块包括第五决策子模块,用于判断使用所述电池的用户使用专属慢充设备占比实际值是否超过预设的用户使用专属慢充设备占比目标值,且是否在一个预设的换电周期内没有更换电池,若判断结果为是,则引导所述用户通过更换电池的方式进行补能。
前述的电池均衡系统,其中所述调度模块具体用于根据所述补能策略对所述电池进行换电站内的调度或进行柔性充电。
前述的电池均衡系统,其中所述系统还包括换电站信息获取模块,用于获取多个换电站的信息,所述换电站信息包括换电站中各个种类的补能设备的总数量或空闲数量;所述调度模块具体用于根据所述换电站信息和所确定的补能策略,将所述电池调度到或将所述用户引导到,具有的与所确定的待采取的补能方式对应的补能设备的总数或空闲数为最多的换电站。
前述的电池均衡系统,其进一步包括:补能请求接收模块,用于接收用户的电池补能请求,所述电池补能请求中包括充电方式要求信息和/或充电时间要求信息;荷电状态获取模块,用于获取待补能电池的荷电状态;所述分析决策模块包括第六决策子模块,用于根据所述电池补能请求和所述荷电状态,若判断出所述补能策略不能满足所述电池补能请求,则调度所述电池或引导所述用户通过更换电池方式进行补能。
前述的电池均衡系统,其中所述系统包括定期盘点模块,用于对同一批次投入使用的电池,定期地获取所述历史补能信息、定期地进行所述补能策略的确定并定期地根据所述补能策略对所述电池的用户进行引导。
前述的电池均衡方法和系统,其中所述快充包括通过直流充电桩进行充电,所述慢充包括通过交流充电桩进行充电。
前述的电池均衡方法和系统,其中所述快充使用度和/或所述慢充使用度为,针对于所述使用度所述电池在同一批次全体电池中的排名值。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的控制器,其包括存储器与处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述程序在被所述处理器执行时能够实现任一种前述的电池均衡方法的步骤
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的计算机可读存储介质,其用于存储计算机指令,所述指令在由一计算机或处理器执行时实现前述任一种前述的电池均衡方法的步骤。
借由上述技术方案,本发明至少具有下列优点及有益效果:
(1)确保同一批次投入使用的动力电池可以在同一时期退役,从而能在同一时期进行梯次利用或退出流通领域;
(2)确保每块电池都被健康的使用,减少对某一块电池连续不健康使用的情况;
(3)通过均衡电池健康状态,给驾驶可换电电动车的车主带来更优的驾乘体验。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1是本发明一个实施例的电池均衡方法的流程示意图。
图2是本发明另一实施例的电池均衡方法的流程示意图。
图3是本发明又一实施例的电池均衡方法的流程示意图。
图4是本发明一个实施例的电池均衡系统的结构框图。
图5是本发明另一实施例的电池均衡系统的结构框图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的电池均衡方法的具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。
请参阅图1,本发明实施例的一种电池均衡方法,包括以下步骤。
步骤S101,获取历史补能信息,该历史补能信息包括使用度信息,如快充使用度、慢充使用度。该补能包括快充、慢充和更换电池。
该历史补能信息可以是关于电池的历史补能信息,如电池健康度、电池过往补能的时间、补能方式、电压、电流的记录等信息,也可以是关于电池用户(或车主)的历史补能信息,事实上关于用户的历史补能信息相当于用户的补能习惯信息,如用户是否具有诸如家用慢充桩等专属于该用户的慢充设备、用户利用各种补能方式或补能设施(比如专属慢充设备、慢充设备、快充设备、换电设备等)的次数、比例、频率等历史信息。
其中的使用度信息是指能够代表通过补能或通过使用对电池寿命影响的信息,并且该使用度同样包括电池使用度和用户使用度。例如,该快充使用度或该慢充使用度包括一块电池使用快充/慢充的使用度以及一名用户使用快充设备/慢充设备的使用度。
该使用度信息可以是从使用之初开始直到现在的,也可以是在预设时间段内的,例如各种电池使用度可以是从投入使用以来整个电池寿命周期中的补能或使用对电池寿命的影响,也可以是短期内的补能或使用(如最近数次的补能)对电池寿命的影响,而各种用户使用度可以是所记录的该用户过往所有的补能习惯,也可以是近一段时间的补能习惯。
另外,可预先将历史补能信息记录于云端,并在需要时从云端获取。也可通过车联网读取车辆电池ID或读取用户ID,来查询使用度信息。
步骤S102,判断所获取的快充使用度实际值是否高于预设的快充使用度目标值,和/或判断所获取的慢充使用度实际值是否高于预设的慢充使用度目标值,根据判断的结果来确定电池的补能策略。
该确定补能策略至少包括将待采取的补能方式确定为快充、慢充或更换电池,另外还可包括确定其他信息,如确定充电的具体电压电流,确定应更换为何种电池,确定应选用的一个换电站中同种补能设备中的哪一个,或者确定应在多个换电站中选择哪个换电站。
其中的快充使用度目标值、慢充使用度目标值为进行合理充电方式的阈值。可以当慢充使用度高于慢充使用度目标值或快充使用度低于快充使用度目标值时,将该电池待采取的补能方式确定为快充方式,当快充使用度高于快充使用度目标值或慢充使用度低于慢充使用度目标值时,将该电池待采取的补能方式确定为慢充方式,以将电池按照合理充电方式进行补能,并能将多个电池(如同一批次的电池)健康状态均衡为基本一致。需注意,可以预先设定该使用度目标值的具体值,也可以在电池均衡过程中获取该使用度目标值的具体值。
基于判断电池使用度是否达到目标值来确定补能策略,具体可以通过多种方式,将电池按照一定快充、慢充比例进行补能。
在一个具体方式中,快充使用度包括电池快充占比,用于代表从电池投入使用开始或者在预设时间段内,该电池进行快充的次数占该电池进行充电的总次数的比例。步骤S102的流程具体包括:判断待补能电池快充占比实际值是否达到或超过预设的快充占比目标值,若判断结果为是,则将本次补能方式确定为慢充,否则将本次补能方式确定为快充。
在一个具体方式中,慢充使用度包括电池慢充占比,用于代表从电池投入使用开始或者在预设时间段内,该电池进行慢充的次数占该电池进行充电的总次数的比例。步骤S102的流程具体包括:判断待补能电池慢充占比实际值是否达到或超过预设的慢充占比目标值,若判断结果为是,则将本次补能方式确定为快充,否则将本次补能方式确定为慢充。
在一个具体方式中,快充使用度包括在一个充电方式循环周期中电池进行快充的次数,该充电方式循环周期为电池经过连续的多次充电操作所组成的周期,该充电方式循环周期的具体值可以是预设的。步骤S102的流程具体包括:判断该电池在最近一个充电方式循环周期中使用快充的次数是否达到或超过预设的快充次数目标值,如果判断结果为是,则通过慢充方式对电池进行补能,否则通过快充方式对电池进行补能。在一个示例中,一个充电方式循环周期设定为电池的五次充电(包括快充和慢充)的期间,对应的该快充次数目标值设定为一次;获取该电池的前四次充电中的快充的次数,判断是否达到或超过一次,是则将本次补能方式确定为慢充,否则将本次补能方式确定为快充。
在一个具体方式中,慢充使用度包括在一个充电方式循环周期中电池进行慢充的次数,该充电方式循环周期为电池经过连续的多次充电操作所组成的周期,该充电方式循环周期的具体值可以是预设的。步骤S102的流程具体包括:判断该电池在最近一个充电方式循环周期中使用慢充的次数是否达到或超过预设的慢充次数目标值,如果判断结果为是,则通过快充方式对电池进行补能,否则通过慢充方式对电池进行补能。
在又一个具体方式中,使用度信息包括电池充电次数和充电方式的历史信息,使用度的目标值包括设定的快充间隔周期,例如可以为四次。步骤S102的流程具体包括:查询该电池充电历史信息中前四次的数据,如果其中的快充次数不小于一次,则调度前往使用慢充服务,或调度前往使用换电服务并对换下的电池采用慢充补能;如果其中的快充次数为零,则调度前往使用快充服务,或调度前往使用换电服务并对换下的电池采用快充补能。
上述的按照一定快充、慢充比例制定补能策略的原理是,目前的动力电池不期望被连续快充,例如大部分电池最好按照快慢比为1:4(1次快充,4次慢充)的充电方式进行充电,这种充电方式对电池的寿命影响比较小。因此可以实施周期性的快慢间隔充电策略,例如以5次为一个快慢间隔周期,在一个快慢间隔周期内,以4次慢充、1次快充进行慢充快充配比,可将充电方式安排为“慢、慢、慢、慢、快、慢、慢、慢、慢、快、慢、慢、慢、慢……”。
当在本方法的步骤S101中获取的历史补能信息包括用户补能习惯信息,快充使用度包括用户使用快充设备使用度,或者慢充使用度包括用户使用慢充设备使用度时,本方法的步骤S102的流程中可包括:判断电池用户的用户使用慢充设备使用度/用户使用快充设备使用度的实际值是否达到预设的目标值,根据判断的结果来确定该电池的补能策略。在一个示例中,在步骤S102中,判断电池的用户使用专属慢充设备占比实际值是否超过预设的用户使用专属慢充设备占比目标值,且是否在一个预设的换电周期内没有更换电池,若判断结果为是,则将待采取的补能方式确定为更换电池。该用户使用专属慢充设备占比用于代表从用户初次补能开始(该初次补能是相对于该用户用过的所有电池来说的初次补能)或者在预设时间段内,该用户使用家用慢充桩等专属慢充设备进行补能的次数占用户补能总次数的比例。需注意,用户使用度也不仅限定通过占比方式确定,也可采用循环周期方式等多种方式确定。
进一步的,可以通过设置多个同种的使用度目标值或者通过综合多种使用度进行补能策略的确定。例如,可以同时判断电池使用度和用户使用度;也可以同时利用多种快充使用度(如同时通过占比方式和循环周期方式)确定补能策略(或同时利用多种慢充使用度来确定);还可以同时判断快充使用度和慢充使用度,例如在一种示例中,可在一个充电方式循环周期中同时考虑预设的快充次数目标值和慢充次数目标值,若快充次数实际值达到快充次数目标值则进行慢充,若慢充次数实际值达到慢充次数目标值则进行快充,否则根据用户选择进行补能,从而能够同时限制对电池的快充和慢充,以更好的实现电池均衡。
另外需要注意,为了防止按照前述的方法步骤,出现新电池在刚刚开始使用的阶段就一直是调度去换电、快充的情形(事实上是由于没有足够的历史补能信息),可将新电池的刚开始的数次补能方式预设为固定的,例如将新电池(或历史补能信息不足的电池)的前五次补能方式固定为慢、慢、慢、慢、快,或者可在电池进行了一定次数的充电之后再按步骤S102确定补能策略。
步骤S103,根据所确定的补能策略进行补能调度。该补能调度可包括对该电池的调度,也可包括对使用该电池的用户的引导。
上述的调度具体可采用多种方式,包括:
换电站调度,在同一个换电站内,基于对一批电池中的各个电池的健康状态和使用状况进行分析得到的补能策略,对电池实施不同的充电方式,或对电池进行柔性充电;或者在多个换电站间,基于得到的补能策略,并基于获取的换电站配置的各种补能设备的情况、数量和/或各种补能设备中空闲设备情况、数量(比如有的换电站以快充为主,有的换电站以慢充为主),将电池调度到或将用户引导到,以与电池健康状态、使用状况对应的充电方式为主的换电站或对应种类的空闲设备为最多的换电站;
云端调度,从云端数据库采集个人或群体的历史补能信息,通过云端的数据分析来调度电池采用适合的补能策略;
用户引导调度,通过鼓励引导用户采用恰当的补能方式,调度更多的电池进入可更换领域或保持更多电池留在可更换领域。例如可以通过发放换电优惠劵、提供免费换电服务或者车辆免费保养等用户运营手段进行用户的引导。
通过对电池库内电池进行基于调度的电池均衡可使电池库内电池具有基本一致的健康状态。进一步的,可通过对电池库内同一批次投入使用的电池进行基于调度的电池均衡,使电池库内同一批次投入使用的电池具有基本一致的健康状态。需注意,这里所说的电池库可以包括较小范围内的电池,如一个或多个换电站范围内的电池,也可以包括较大范围内的电池,如整个云端数据库内所有用户的电池,并可通过对用户的引导,增大电池库的范围。
请参阅图2,本发明实施例的一种电池均衡方法,包括以下步骤。
步骤S201,接收用户(车主)的电池补能请求。可选的,电池补能请求中可包括补能方式要求信息和/或补能时间要求信息。例如,电池补能请求可以具体包括,是选择限时服务还是选择预约服务。
步骤S202,获取电池的健康度SOH。
该电池健康度SOH是一种常用的表征电池寿命的指标。电池健康度SOH可以根据已知手段计算获得。电池健康度SOH可预先计算并上传存储于车联网中,需要调用电池健康度SOH时通过从车联网中读取电池ID而获取该电池的健康度SOH。
步骤S203,判断待补能电池的健康度是否低于或等于动力电池退役设定值,若判断结果为是,则将该电池的待采取的补能方式确定为更换电池,并对于更换下来的电池,将其进行梯次利用或退出流通领域。
该动力电池退役设定值是用于判断电池是否应该退役,以进入梯次利用或退出动力电池流通领域的阈值。可以预先设定该动力电池退役设定值的具体值,也可以在电池均衡的过程中获取该动力电池退役设定值的具体值。一般来说,该动力电池退役设定值可为80%。
步骤S204,获取历史补能信息中的用户补能习惯信息中的用户使用专属慢充设备占比,获取历史补能信息中的电池更换信息。该专属慢充设备包括专属于所述用户的家用慢充桩。
步骤S205,判断使用该电池的用户使用专属慢充设备占比实际值是否超过预设的用户使用专属慢充设备占比目标值,且是否在一个预设的换电周期内没有更换电池,若判断结果为是,则调度电池或引导用户,通过更换电池的方式进行补能。从而通过电池更换手段,使被用户过度健康使用的电池,从用户个人手中流入电池库的补能调度范围,扩大了补能调度可控制的范围。
在一种示例中,用户使用专属慢充设备占比目标值预设为80%,换电周期预设为三个月,当判断出用户使用专属慢充设备占比的实际值达到或超过80%并且在该用户三个月内未进行换电时,引导用户对正在使用的电池进行换电。
步骤S206,获取历史补能信息中在最近一个充电方式循环周期中,电池进行快充的次数。这里预先将一个充电方式循环周期的长度设定为五次,将快充次数目标值设定为一次。
步骤S207,判断所获取的在最近一个充电方式循环周期中电池进行快充的次数是否达到预设的快充次数目标值,如果快充次数实际值达到一次,则通过慢充方式对电池进行补能,或进行换电补能且更换下来的电池采用慢充补能,如果快充次数实际值为零,则通过快充方式对电池进行补能,或进行换电补能且更换下来的电池采用快充补能。
步骤S208,获取待补能电池的荷电状态(State of Charge,缩写为SOC)。电池的荷电状态SOC用于表示电池的剩余电量。
步骤S209,根据电池补能请求和电池荷电状态,若判断出依照前述步骤所确定的充电方式进行补能,不能满足该电池补能请求中的补能时间、补能方式的要求,则调度该电池或引导该电池的用户通过换电方式进行补能,并将换下来的该电池依照前述步骤所确定的充电方式进行补能;若能满足补能时间、补能方式的要求,则按照原确定的充电方式进行补能。需注意,事实上可利用荷电状态和将采用的充电电流电压,得到预计的充电时间。
在一个示例中,电池补能请求可选择是进行限时服务还是进行预约服务,则在判断出应对待补能电池进行慢充补能后,判断用户发起的电池补能请求中是选择了限时服务还是选择了预约服务,如果为限时服务,则调度该电池前往换电站使用换电服务,如果为预约服务,则调度使用慢充服务,或调度使用换电服务并对更换下来的该电池采用慢充补能。
当确定了补能策略后,按照该补能策略进行补能调度。
可通过云端服务器、云端分析和/或云端调度来实现本发明的电池均衡方法。请参阅图3,在一些实施例中,本发明的电池均衡方法包括以下步骤:
步骤S301,预先将历史补能信息记录于云端服务器。可对每一块动力电池从第一次被投入使用就进行全生命周期的监控,并记录电池信息于车联网或云端服务器,该电池信息可包括:电池健康度、充电的次数、每次充电的方式(具体可以是充电电流及电压、或是交流还是直流、或可以直接记录是快充还是慢充)、荷电状态或剩余电量等。同样的,也可将车辆用户的补能习惯信息于车联网或云端服务器。
步骤S302,从云端服务器获取该历史补能信息。
步骤S303,通过云端对获取的历史补能信息进行分析,来确定补能策略。
步骤S304,根据所确定的补能策略,对电池进行基于云端的调度或对电池用户进行基于云端的引导。
可选的,可定期地(例如可以三个月为周期)按照前述实施例的方法主动对同一批次(也可以是同一时间)投入使用的电池进行盘点,定期地对预定周期内未进行换电的用户中,经常使用家用充电桩的用户或者频繁使用快充桩的用户进行引导、建议或调度,引导他们进行电池更换,以确保同一批次的电池都可以被均衡的使用,提高整体的效率和使用寿命。在一些实施例中,本发明的电池均衡方法包括:对同一批次投入使用的电池,定期地获取历史补能信息、定期地进行所述补能策略的确定并定期地根据所述补能策略对所述电池的用户进行引导。
可以通过发放换电优惠劵、提供免费换电服务或者车辆免费保养等用户运营手段进行上述的引导。
请参阅图4,本发明实施例还提出了一种电池均衡系统,包括以下模块。
历史补能信息获取模块410,用于获取历史补能信息。该历史补能信息包括使用度信息,如快充使用度、慢充使用度。该补能包括快充、慢充和更换电池。
该历史补能信息可以是关于电池的历史补能信息,如电池健康度、电池过往补能的时间、补能方式、电压、电流的记录等信息,也可以是关于电池用户(或车主)的历史补能信息,事实上关于用户的历史补能信息相当于用户的补能习惯信息,如用户是否具有诸如家用慢充桩等专属于该用户的慢充设备、用户利用各种补能方式或补能设施(比如专属慢充设备、慢充设备、快充设备、换电设备等)的次数、比例、频率等历史信息。
其中的使用度信息是指能够代表通过补能或通过使用对电池寿命影响的信息,并且该使用度同样包括电池使用度和用户使用度。例如,该快充使用度或该慢充使用度包括一块电池使用快充/慢充的使用度以及一名用户使用快充设备/慢充设备的使用度。
该使用度信息可以是从使用之初开始直到现在的,也可以是在预设时间段内的,例如各种电池使用度可以是从投入使用以来整个电池寿命周期中的补能或使用对电池寿命的影响,也可以是短期内的补能或使用(如最近数次的补能)对电池寿命的影响,而各种用户使用度可以是所记录的该用户过往所有的补能习惯,也可以是近一段时间的补能习惯。
另外,可预先将历史补能信息记录于云端,并在需要时从云端获取。也可通过车联网读取车辆电池ID或读取用户ID,来查询使用度信息。
分析决策模块420,用于判断所获取的快充使用度实际值是否高于预设的快充使用度目标值,和/或判断所获取的慢充使用度实际值是否高于预设的慢充使用度目标值,根据判断的结果来确定电池的补能策略。该确定补能策略至少包括将待采取的补能方式确定为快充、慢充或更换电池,另外还可包括确定其他信息,如确定充电的具体电压电流,确定应更换为何种电池,确定应选用的一个换电站中同种补能设备中的哪一个,或者确定应在多个换电站中选择哪个换电站。
其中的快充使用度目标值、慢充使用度目标值为进行合理充电方式的阈值。可以当慢充使用度高于慢充使用度目标值或快充使用度低于快充使用度目标值时,将该电池待采取的补能方式确定为快充方式,当快充使用度高于快充使用度目标值或慢充使用度低于慢充使用度目标值时,将该电池待采取的补能方式确定为慢充方式,以将电池按照合理充电方式进行补能,并能将多个电池(如同一批次的电池)健康状态均衡为基本一致。需注意,可以预先设定该使用度目标值的具体值,也可以在电池均衡过程中获取该使用度目标值的具体值。
基于判断电池使用度是否达到目标值来确定补能策略,具体可以通过多种方式,将电池按照一定快充、慢充比例进行补能。
在一个具体方式中,快充使用度包括电池快充占比,用于代表从电池投入使用开始或者在预设时间段内,该电池进行快充的次数占该电池进行充电的总次数的比例。分析决策模块420包括第一决策子模块,用于判断待补能电池快充占比实际值是否达到或超过预设的快充占比目标值,若判断结果为是,则将本次补能方式确定为慢充,否则将本次补能方式确定为快充。
在一个具体方式中,慢充使用度包括电池慢充占比,用于代表从电池投入使用开始或者在预设时间段内,该电池进行慢充的次数占该电池进行充电的总次数的比例。分析决策模块420包括第二决策子模块,用于判断待补能电池慢充占比实际值是否达到或超过预设的慢充占比目标值,若判断结果为是,则将本次补能方式确定为快充,否则将本次补能方式确定为慢充。
在一个具体方式中,快充使用度包括在一个充电方式循环周期中电池进行快充的次数,该充电方式循环周期为电池经过连续的多次充电操作所组成的周期,该充电方式循环周期的具体值可以是预设的。分析决策模块420包括第三决策子模块423,用于判断该电池在最近一个充电方式循环周期中使用快充的次数是否达到或超过预设的快充次数目标值,如果判断结果为是,则通过慢充方式对电池进行补能,否则通过快充方式对电池进行补能。在一个示例中,一个充电方式循环周期设定为电池的五次充电(包括快充和慢充)的期间,对应的该快充次数目标值设定为一次;获取该电池的前四次充电中的快充的次数,判断是否达到或超过一次,是则将本次补能方式确定为慢充,否则将本次补能方式确定为快充。
在一个具体方式中,慢充使用度包括在一个充电方式循环周期中电池进行慢充的次数,该充电方式循环周期为电池经过连续的多次充电操作所组成的周期,该充电方式循环周期的具体值可以是预设的。分析决策模块420包括第四决策子模块,用于判断该电池在最近一个充电方式循环周期中使用慢充的次数是否达到或超过预设的慢充次数目标值,如果判断结果为是,则通过快充方式对电池进行补能,否则通过慢充方式对电池进行补能。
在又一个具体方式中,使用度信息包括电池充电次数和充电方式的历史信息,使用度的目标值包括设定的快充间隔周期,例如可以为四次。分析决策模块420包括一个子模块,用于查询该电池充电历史信息中前四次的数据,如果其中的快充次数不小于一次,则调度前往使用慢充服务,或调度前往使用换电服务并对换下的电池采用慢充补能;如果其中的快充次数为零,则调度前往使用快充服务,或调度前往使用换电服务并对换下的电池采用快充补能。
上述的按照一定快充、慢充比例制定补能策略的原理是,目前的动力电池不期望被连续快充,例如大部分电池最好按照快慢比为1:4(1次快充,4次慢充)的充电方式进行充电,这种充电方式对电池的寿命影响比较小。因此可以实施周期性的快慢间隔充电策略,例如以5次为一个快慢间隔周期,在一个快慢间隔周期内,以4次慢充、1次快充进行慢充快充配比,可将充电方式安排为“慢、慢、慢、慢、快、慢、慢、慢、慢、快、慢、慢、慢、慢……”。
当历史补能信息获取模块410获取的历史补能信息包括用户补能习惯信息,快充使用度包括用户使用快充设备使用度,或者慢充使用度包括用户使用慢充设备使用度时,分析决策模块420包括一个子模块,用于判断电池用户的用户使用慢充设备使用度/用户使用快充设备使用度的实际值是否达到预设的目标值,根据判断的结果来确定该电池的补能策略。在一个示例中,分析决策模块420包括第五决策子模块425,用于判断电池的用户使用专属慢充设备占比实际值是否超过预设的用户使用专属慢充设备占比目标值,且是否在一个预设的换电周期内没有更换电池,若判断结果为是,则将待采取的补能方式确定为更换电池。该用户使用专属慢充设备占比用于代表从用户初次补能开始(该初次补能是相对于该用户用过的所有电池来说的初次补能)或者在预设时间段内,该用户使用家用慢充桩等专属慢充设备进行补能的次数占用户补能总次数的比例。需注意,用户使用度也不仅限定通过占比方式确定,也可采用循环周期方式等多种方式确定。
进一步的,分析决策模块420的各个子模块均可用于同时设置同种类的多个使用度目标值,或者分析决策模块420可以同时具有多个不同种类的子模块以综合多种使用度,来进行补能策略的确定。例如,分析决策模块420可以同时包括用于判断电池使用度的子模块和用于判断用户使用度的子模块;也可以同时利用多个用于判断不同的快充使用度的子模块(或不同的慢充使用度子模块)来确定补能策略;还可以包括用于同时判断快充使用度和慢充使用度的子模块,例如在一种示例中,分析决策模块420可包括一个子模块,用于:在一个充电方式循环周期中同时考虑预设的快充次数目标值和慢充次数目标值,若快充次数实际值达到快充次数目标值则进行慢充,若慢充次数实际值达到慢充次数目标值则进行快充,否则根据用户选择进行补能,从而能够同时限制对电池的快充和慢充,以更好的实现电池均衡。
另外需要注意,为了防止按照前述的方法步骤,出现新电池在刚刚开始使用的阶段就一直是调度去换电、快充的情形(由于没有足够的历史补能信息),可将新电池的刚开始的数次补能方式设置为固定的,例如将新电池(或历史补能信息不足的电池)的前五次补能方式固定为慢、慢、慢、慢、快,或者可在对电池进行了一定次数的充电之后再利用分析决策模块420确定补能策略。
调度模块430,用于根据所确定的补能策略进行补能调度。该补能调度可包括对该电池的调度,也可包括对使用该电池的用户的引导。
该调度模块430所进行的调度具体可采用多种方式,包括:
换电站调度,在同一个换电站内,基于对一批电池中的各个电池的健康状态和使用状况进行分析得到的补能策略,对电池实施不同的充电方式,或对电池进行柔性充电;或者在多个换电站间,基于得到的补能策略,并基于由换电站信息获取模块获取的换电站配置的各种补能设备的情况、数量和/或各种补能设备中空闲设备情况、数量(比如有的换电站以快充为主,有的换电站以慢充为主),将电池调度到或将用户引导到,以与电池健康状态、使用状况对应的充电方式为主的换电站或对应种类的空闲设备为最多的换电站;
云端调度,从云端数据库采集个人或群体的历史补能信息,通过云端的数据分析来调度电池采用适合的补能策略;
用户引导调度,通过鼓励引导用户采用恰当的补能方式,调度更多的电池进入可更换领域或保持更多电池留在可更换领域。例如可以通过发放换电优惠劵、提供免费换电服务或者车辆免费保养等用户运营手段进行用户的引导。
通过对电池库内电池进行基于调度的电池均衡可使电池库内电池具有基本一致的健康状态。进一步的,可通过对电池库内同一批次投入使用的电池进行基于调度的电池均衡,使电池库内同一批次投入使用的电池具有基本一致的健康状态。需注意,这里所说的电池库可以包括较小范围内的电池,如一个或多个换电站范围内的电池,也可以包括较大范围内的电池,如整个云端数据库内所有用户的电池,并可通过对用户的引导,增大电池库的范围。
请参阅图5,本发明实施例的一种电池均衡系统,包括以下模块。
补能请求接收模块440,用于接收用户(车主)的电池补能请求。可选的,电池补能请求中可包括补能方式要求信息和/或补能时间要求信息。例如,电池补能请求可以具体包括,是选择限时服务还是选择预约服务。
电池健康度获取模块450,用于获取电池的健康度SOH。
该电池健康度SOH是一种常用的表征电池寿命的指标。电池健康度SOH可以根据已知手段计算获得。电池健康度SOH可预先计算并上传存储于车联网中,需要调用电池健康度SOH时通过从车联网中读取电池ID而获取该电池的健康度SOH。
退役检测模块460,用于判断待补能电池的健康度是否低于或等于动力电池退役设定值,若判断结果为是,则将该电池的待采取的补能方式确定为更换电池,并对于更换下来的电池,将其进行梯次利用或退出流通领域。
该动力电池退役设定值是用于判断电池是否应该退役,以进入梯次利用或退出动力电池流通领域的阈值。可以预先设定该动力电池退役设定值的具体值,也可以在电池均衡的过程中获取该动力电池退役设定值的具体值。一般来说,该动力电池退役设定值可为80%。
历史补能信息获取模块410,用于获取历史补能信息。具体的,该历史补能信息获取模块410用于:
获取用户补能习惯信息中的用户使用专属慢充设备占比;
获取历史补能信息中的电池更换信息,该专属慢充设备包括专属于所述用户的家用慢充桩;
获取历史补能信息中在最近一个充电方式循环周期中,电池进行快充的次数;这里预先将一个充电方式循环周期的长度设定为五次,将快充次数目标值设定为一次。
分析决策模块420的第五决策子模块425,用于判断使用该电池的用户使用专属慢充设备占比实际值是否超过预设的用户使用专属慢充设备占比目标值,且是否在一个预设的换电周期内没有更换电池,若判断结果为是,则调度电池或引导用户,通过更换电池的方式进行补能。从而通过电池更换手段,使被用户过度健康使用的电池,从用户个人手中流入电池库的补能调度范围,扩大了补能调度可控制的范围。
在一种示例中,用户使用专属慢充设备占比目标值预设为80%,换电周期预设为三个月,当第五决策子模块425判断出用户使用专属慢充设备占比的实际值达到或超过80%并且在该用户三个月内未进行换电时,引导用户对正在使用的电池进行换电。
分析决策模块420的第三决策子模块423,用于判断所获取的在最近一个充电方式循环周期中电池进行快充的次数是否达到预设的快充次数目标值,如果快充次数实际值达到一次,则通过慢充方式对电池进行补能,或进行换电补能且更换下来的电池采用慢充补能,如果快充次数实际值为零,则通过快充方式对电池进行补能,或进行换电补能且更换下来的电池采用快充补能。
荷电状态获取模块470,用于待补能电池的荷电状态(State of Charge,缩写为SOC)。电池的荷电状态SOC用于表示电池的剩余电量。
分析决策模块420的第六决策子模块426,用于根据电池补能请求和电池荷电状态,若判断出依照前述步骤所确定的充电方式进行补能,不能满足该电池补能请求中的补能时间、补能方式的要求,则调度该电池或引导该电池的用户通过换电方式进行补能,并将换下来的该电池依照前述步骤所确定的充电方式进行补能;若能满足补能时间、补能方式的要求,则按照原确定的充电方式进行补能。需注意,事实上可利用荷电状态和将采用的充电电流电压,得到预计的充电时间。
在一个示例中,电池补能请求可选择是进行限时服务还是进行预约服务,则在判断出应对待补能电池进行慢充补能后,判断用户发起的电池补能请求中是选择了限时服务还是选择了预约服务,如果为限时服务,则调度该电池前往换电站使用换电服务,如果为预约服务,则调度使用慢充服务,或调度使用换电服务并对更换下来的该电池采用慢充补能。
调度模块430,用于在确定补能策略之后,按照该补能策略进行补能调度。
可通过云端服务器、云端分析和/或云端调度来实现本发明的电池均衡系统。在一些实施例中,本发明的电池均衡系统包括:
云端记录模块,用于预先将历史补能信息记录于云端服务器。可对每一块动力电池从第一次被投入使用就进行全生命周期的监控,并记录电池信息于云端服务器,该电池信息可包括:电池健康度、充电的次数、每次充电的方式(具体可以是充电电流及电压、或是交流还是直流、或可以直接记录是快充还是慢充)、荷电状态或剩余电量等。同样的,也可将车辆用户的补能习惯信息于云端服务器。
历史补能信息获取模块410,具体用于从云端服务器获取该历史补能信息。
分析决策模块420,具体用于通过云端对获取的历史补能信息进行分析,来确定补能策略。
调度模块430,用于根据所确定的补能策略,对电池进行基于云端的调度或对电池用户进行基于云端的引导。
可选的,可定期地(例如可以三个月为周期)按照前述实施例的方法主动对同一批次(也可以是同一时间)投入使用的电池进行盘点,定期地对预定周期内未进行换电的用户中,经常使用家用充电桩的用户或者频繁使用快充桩的用户进行引导、建议或调度,引导他们进行电池更换,以确保同一批次的电池都可以被均衡的使用,提高整体的效率和使用寿命。在一些实施例中,本发明的电池均衡系统包括定期盘点模块,用于对同一批次投入使用的电池,定期地获取历史补能信息、定期地进行所述补能策略的确定并定期地根据所述补能策略对所述电池的用户进行引导。可以通过发放换电优惠劵、提供免费换电服务或者车辆免费保养等用户运营手段进行上述的引导。
需注意,前述的各个方法、系统实施例中,各种使用度(例如前述的电池快充/慢充占比、一个充电方式循环周期中电池进行快充/慢充的次数等电池使用度,用户使用专属慢充设备占比等用户使用度)的实际值和目标值可以是一个具体的、绝对的、仅考虑单块电池或单个用户的值,用于代表单块电池自身或单个电池用户自身的过往补能的具体情况,也可以是一个排名的、相对的、考虑大范围的多个电池或多个用户的值,例如一块电池的排名型的电池使用度可用于代表针对于该电池使用度,这块电池在电池库中所有电池的排名(或在同一批次的多个或所有电池中的排名),一个用户的排名型的用户使用度可用于代表针对于该用户使用度,一个电池用户在全体用户(或在使用同一批次的多个用户)中的排名。事实上,可在本方法的获取历史补能信息(包括快充使用度和/或慢充使用度)这一步骤之后,针对于该快充/慢充使用度,确定该电池在同一批次全体电池中的排名(对于用户使用度,也可确定该电池用户在使用同批次电池的全体用户中的排名),以将获得的单体型的使用度转换为排名型的使用度
示意性的,在一个示例中,如果设定的用户使用专属慢充设备占比目标值为单体型(绝对型)的使用度目标值:80%,则前述方法示例的步骤S205(系统示例的第五决策子模块425)中所做的判断用户使用专属慢充设备占比实际值是否达到或超过目标值80%可以具体为,判断用户在预设时间段内使用专属慢充设备进行补能次数是否达到或超过用户进行补能总数的80%;
而在另一个示例中,如果设定的用户使用专属慢充设备占比目标值为排名型(相对型)的使用度目标值:80%,则在前述方法示例的步骤S204中所做的获取用户使用专属慢充设备占比可以具体为,针对于用户使用专属慢充设备占比这种使用度,获取该电池用户在使用同批次电池的全体用户中的排名(可先获取该使用度,再与其他用户的现有的该使用度数据进行排名),且步骤S205中所做的判断用户使用专属慢充设备占比实际值是否达到或超过目标值80%可以具体为,针对于用户使用专属慢充设备占比这种使用度,判断该用户是否排在使用该批次电池的全体用户中的前20%。
另外需要注意的是,前述本发明的各个方法、系统实施例中,快充、慢充可以但不限于分别为:快充方式包括通过直流充电桩进行充电,慢充方式包括通过交流充电桩进行充电。事实上也可以将采用较大电流(例如大于1C)进行充电定义为快充、采用较小电流(例如小于0.5C)进行充电定义为慢充。或者快充、慢充也可以不采用绝对的定义,而采用相对快、相对慢进行定义。
进一步,本发明实施例还提出了一种控制器,其包括存储器与处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述程序在被所述处理器执行时能够实现上述任一种电池均衡方法的步骤。应该理解到,存储器中存储的指令是与它在被处理器执行时能够实现的电池均衡方法的具体示例的步骤对应的。
进一步,本发明实施例还提出了一种计算机可读存储介质,用于存储计算机指令,所述指令在由一计算机或处理器执行时实现上述任一种电池均衡方法的步骤。应该理解到,计算机可读存储介质中存储的指令是与它在被执行时能够实现的电池均衡方法的具体示例的步骤对应的。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。