CN111497682B - 电池包群智能管理系统、方法及电池包监控诊断装置 - Google Patents

电池包群智能管理系统、方法及电池包监控诊断装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电池包群智能管理系统、方法及电池包监控诊断装置，其中的系统包括：多个电池包监控诊断装置、换电控制装置、充电控制装置、电池包转运工具和远程管理平台。电池包监控诊断装置用于对电池包的使用状态数据和电动汽车的行驶数据按照预先设定的频率进行采样，并依据采样数据获得换电数据；远程管理平台分别与每一电池包诊断装置、换电控制装置和充电控制装置信号连接，用于依据电池包的采样数据和换电数据、换电站内的电池包数据和充电场内的电池包数据，确定电动汽车进行换电操作的换电站并发送至电动汽车供查询。本发明实现在充换分离模式下对电池包群的智能管理。

Description

电池包群智能管理系统、方法及电池包监控诊断装置
技术领域
本发明涉及电动汽车充电技术领域，尤其涉及一种电池包群智能管理系统、方法及电池包监控诊断装置。
背景技术
电动新能源汽车能源补充方式基本有三：(1)在车辆停止状态下给车载电池包充电，即充电模式；(2)在车辆行驶过程中，给电池包进行补电，或采用第三方能源给车辆增加续航里程，即增程模式；(3)将车辆开至指定地点，将亏电电池包拆下，换上满电电池包，即换电模式。
在换电模式下的能源补充方式基本有二：(1)在换电机构里设置充电设施和设备，给亏电电池包进行现场充电，即充换一体模式；(2)将亏电电池包从换电站卸载并运至专门的充电场进行充电，并将满电电池包从充电场运至换电站装入换电机，为亏电车辆提供换电服务，即充换分离模式。
目前，在充换一体模式下，存在以下问题：(1)在换电机内设置充电系统，同时在机器仍然运转情形下给几十个亏电电池包充电，存在安全隐患；(2)换电站通常在市区人口和建筑物密集区和街区，给每一个换电站装置充电机所需的输变电系统，市政规划困难，且投资成本高；(3)在换电站进行充电所需要的电能成本高，而且无法利用一些距离较远的光伏储能、风电等清洁能源或电厂余电等经济便宜的新能源电力资源，无法减轻电力公司的负荷。
进一步地，对于设置于具体车辆的电池包而言，其电量使用情况、健康诊断情况也通常依赖车载诊断系统(On-BoardDiagnostic,OBD)。该系统的目的是为汽车维修和其他类似服务提供数据。并且，OBD也只是对单车单包进行数据监测。在充换分离模式下，如何应对车队级电池包所组成的电池包群进行监测是本领域技术人员面临的问题。
市场上已经开发了几种OBDII集成电路板装置，装置在汽车系统中，采集车辆的各项诊断数据。OBDII协议提供了许多标准诊断代码，这些代码已经由当前的SAE标准很好地定义。这些参数通常在所有车辆上都有，但也有另外一些诊断代码是特定于制造商的，不是公开的。
至今没有信息表明在换电模式下的新能源汽车应用了特定的OBDII方案，但是对于一些电动汽车车型，例如NissanLeaf，有一些监控应用程序。这些应用程序仅报告充电状态(SOC)、健康状态(SOH)估计、电压和温度(如有)，主要供终端用户用于监测。它们大多是由第三方机构通过汽车代码的逆向工程开发的。
有些特定的OBDII方案只是对单车单包进行数据监测，还没有应对车队级电池包群运行的方案。
发明内容
本发明旨在提供一种电池包群智能管理系统、方法及电池包监控诊断装置，以在充换分离模式下，通过对电池包进行监控诊断和收集电动车的运行数据，实现对电池包群的智能管理。
第一方面，本发明公开了一种充换分离模式下车队级电池包群智能管理系统，所述电池包群包括多个电池包，所述电池包用于为电动汽车供电，所述智能管理系统包括：
多个电池包监控诊断装置，每一所述电池包监控诊断装置对应设置于电动汽车的在电池包内，用于对电池包的使用状态数据和电动汽车的行驶数据按照预先设定的频率进行采样获得采样数据，并依据所述采样数据获得换电数据；所述换电数据包括剩余电量和换电成本；将所述采样数据和所述换电数据发送至远程管理平台；
换电控制装置，设置于换电控制室内，与所述远程管理平台信号连接，用于提供所述换电控制室所控制的换电站内的电池包数据至远程管理平台；在所述换电站，电动汽车将亏电的电池包卸载并装载满电电池包；
充电控制装置，设置于充电控制室内，与所述远程管理平台信号连接，用于提供所述充电控制室所控制的充电场内的电池包数据至远程管理平台；在所述充电场内，亏电电池包从换电站被转运并充电，充电完成的满电电池包被转运至换电站；
电池包转运工具，用于将亏电的电池包从换电站转运至充电场，以及，将所述满电的电池包从充电场转运至所述换电站；
远程管理平台，分别与每一所述电池包诊断装置、所述换电控制装置和所述充电控制装置信号连接，用于依据电池包的采样数据和所述换电数据、所述换电站内的电池包数据、以及，所述充电场内的电池包数据，确定电动汽车进行换电操作的换电站并发送至电动汽车供查询，以及，给出所述电池包转运工具在多个换电站以及充电场之间进行电池包转运的策略。
进一步地，在上述智能管理系统实施例中，所述电池包的使用状态数据包括电池包/模组/电芯的电压和温度、电池包的荷电状态SOC，以及，电池包的健康状态SOH；所述行驶数据包括驾驶风格信息、城市地图数据、车辆里程表、行驶速度、航向和GPS定位数据。
进一步地，在上述智能管理系统实施例中，所述远程管理平台包括：云平台和与所述云平台信号连接的中央运控中心；所述云平台与所述电池包诊断装置、所述换电控制装置和所述充电控制装置信号连接；所述中央运控中心与所述云平台信号连接，用于依据电池包的监控数据、换电站内的电池包数据，以及，充电场内的电池包数据，做出换电决策给到电动汽车进行换电操作的换电站，并发送至电动汽车供查询，以及，给出电池包转运工具在多个换电站以及充电场之间进行电池包转运的策略。
进一步地，在上述智能管理系统实施例中，所述中央运控中心还用于依据多个电池包所形成的电池包群所传送的监控数据进行统计分析与预测，并做出包括单体电池包或其对应的该批次电池包继续使用、进行维修或是退役的决定。
进一步地，在上述智能管理系统实施例中，所述电池包监控诊断装置还用于依据所述行驶数据预测并显示以长度为单位的当前电池包的剩余电量。
进一步地，在上述智能管理系统实施例中，所述电池包监控诊断装置与电池包一体连接；或，所述电池包监控诊断装置与电池包可插拔连接。
进一步地，在上述智能管理系统实施例中，所述电池包监控诊断装置为车载诊断器OBD，包括：嵌入式架构设备；所述嵌入式架构设备包括：符合SAE规范的OBD接口、CPU、RAM存储器、固态存储器和多种通信单元；所述OBD接口、所述RAM存储器、所述固态存储器和所述多种通信单元通过总线结构与所述CPU信号连接；所述OBD接口用于将所述OBD连接至电动汽车或电池包；所述固态存储器用于存储电池包的使用状态数据、电动汽车的行驶数据以及动力总成、电气系统和GPS的定位数据；所述CPU用于执行如下操作：对电池包的使用状态数据按照预先设定的频率进行采样并存储，依据采样结果获得换电数据；所述换电数据包括依据所述电池包数据计算所确定的剩余电量和换电成本；将所述换电数据显示，并将所述采样数据和换电数据通过所述通信单元发送至远程管理平台。
进一步地，在上述智能管理系统实施例中，所述多种通信单元至少包括以下一种：蜂窝通信接口、WIFI和蓝牙。
第二方面，本发明还公开了一种用于充换分离模式下车队级电池包群的智能管理方法，所述电池包群包括多个电池包，所述电池包用于为电动汽车内供电，所述方法包括：对电池包的使用状态数据按照预先设定的频率进行采样，并依据采样数据获得换电数据并显示；所述换电数据包括剩余电量和换电成本；将所述采样数据和所述换电数据发送至远程管理平台；接收远程管理平台发送的进行换电操作的建议，并根据所述建议驱动电动汽车至相应的换电站进行换电操作；并且，所述远程管理平台还与设置于换电控制室内的换电控制装置以及设置于充电控制室内的充电控制装置信号连接，所述远程管理平台依据所述换电站内的电池包数据、以及所述充电场内的电池包数据给出电池包在多个换电站以及充电场之间进行电池包转运的策略。
本发明充换分离模式下车队级电池包群智能管理系统和方法的实施例中，基于电池包监控诊断装置和远程管理平台，为跨多个车型和平台的换电模式运营商提供服务，包括三个方面：
1)、电池包监控诊断装置对电池包的使用状态数据和电动汽车的行驶数据按照预先设定的频率进行采样获得采样数据，并依据采样数据确定剩余电量和换电成本；
2)、远程管理平台依据电池包的采样数据和换电数据、换电站内的电池包数据，以及，充电场内的电池包数据，确定电动汽车进行换电操作的换电站并发送至电动汽车供查询，以及，给出电池包转运工具在多个换电站以及充电场之间进行电池包转运的策略；
3)、中央运控中心还用于依据多个电池包所形成的电池包群所传送的监控数据进行统计分析与预测，并做出包括单体电池包或其对应的该批次电池包继续使用、进行维修或是退役的决定。
通过上述设计，尽量减少对汽车和电池包设计的影响，几乎可以用于任何车辆的电池包。
第三方面，本发明还公开了一种电池包监控诊断装置，用于充换分离模式下车队级电池包群的智能管理，包括：嵌入式架构设备；所述嵌入式架构设备包括：符合SAE规范的OBD接口、CPU、RAM存储器、固态存储器和多种通信单元；所述OBD接口、所述RAM存储器、所述固态存储器和所述多种通信单元通过总线结构与所述CPU信号连接；所述OBD接口用于将所述OBD连接至电动汽车或电池包；所述固态存储器用于存储电池包的使用状态数据、电动汽车的行驶数据以及动力总成、电气系统和GPS的定位数据；所述CPU用于执行如下操作：对电池包的使用状态数据和电动汽车的行驶数据按照预先设定的频率进行采样获得采样数据，依据采样数据获得换电数据并显示，其中，所述换电数据包括剩余电量和换电成本；将所述采样数据、所述换电数据和电动汽车的行驶数据发送至远程管理平台；接收远程管理平台结合给定区域范围内多个换电站的电池包数据所做的进行换电操作的换电站的决策建议并显示。
进一步地，上述电池包监控诊断装置实施例中，通过所述OBD接口将该电池包诊断控制装置一体化固定连接至电动汽车或电池包；或，通过所述OBD接口将该电池包诊断控制装置可插拔连接至电动汽车或电池包。
进一步地，上述电池包监控诊断装置实施例中，所述多种通信单元至少包括以下一种：蜂窝通信接口、WIFI和蓝牙。
本发明电池包监控诊断装置中，基于电池包监控诊断装置，为跨多个车型和平台的换电模式运营商提供服务，包括三个方面：
1)、电池包监控诊断装置对电池包的使用状态数据和电动汽车的行驶数据按照预先设定的频率进行采样获得采样数据，并依据所述采样数据确定剩余电量和换电成本；
2)、同时，电池包监控诊断装置还为远程管理平台提供电池包的采样数据和换电数据，以便远程管理平台结合分布于不同区域换电站和充电站内的电池包数据，确定电动汽车进行换电操作的换电站以供查询，并且给出电池包转运工具在多个换电站以及充电场之间进行电池包转运的策略；
3)、中央运控中心还用于依据多个电池包所形成的电池包群所传送的监控数据进行统计分析与预测，并做出包括单体电池包或其对应的该批次电池包继续使用、进行维修或是退役的决定。
通过上述设计，尽量减少对汽车和电池包设计的影响，几乎可以用于任何车辆的电池包。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明充换分离模式下车队级电池包群智能管理系统实施例的结构框图；
图2为本发明充换分离模式下车队级电池包群智能管理系统一个实施例的工作流程图；
图3为本发明充换分离模式下车队级电池包群智能管理方法一个实施例的步骤流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明旨在对对车队级的大批量电池包进行监控管理。这些大批量的电池包分别处在换电站、集中充电场、运输途中、运营车队车辆和维修站中，不断地变换位置和状态，满电的和亏电的，充电的和放电的，闲置的和运行的，健康的和维修的，等等，对这些电池包的SOC值和SOH值的监控，从数据采集，到数据处理，到管理指令的发送，需要一个强大的物联网大数据管理系统、云计算平台和快速的通信网络。本发明建立了这样的管理系统。
参照图1，图1为本发明充换分离模式下车队级电池包群智能管理系统实施例的结构框图。电池包群包括多个电池包，电池包用于为电动汽车供电，设置于电动汽车的电池包内或各个周转环节，智能管理系统包括：多个电池包监控诊断装置100、换电控制装置200、充电控制装置300、电池包转运工具400和远程管理平台500。
在具体实施时，参与车队级电池包群智能管理的电动汽车有很多辆，每一辆电动汽车都需要配置一个电池包，在换电站、集中充电场、运输途中，以及在维修车间，存放着为车队服务的周转电池包。所以，这里的“电池包群”即为参与充电智能管理的电动汽车的电池包和周转电池包的集合。
其中，每一电池包监控诊断装置100对应设置于一辆电动汽车内，用于对电池包的使用状态数据和电动汽车的行驶数据按照预先设定的频率进行采样获得采样数据，并依据采样数据获得换电数据。具体来说，换电数据包括剩余电量和换电成本。此外，被换下的电池包进入换电站、集中充电场、运输途中或维修车间，这些电池包也配置了电池包监控诊断装置。从图1可以看出，其示出了四个电池包监控诊断装置100，需要说明的是，该图只是示意图的表明在管理系统中，包含有若干个电池包监控诊断装置100，但对具体的数量并不做限定，这由具体实施时加入智能管理的电动汽车数量和所需周转电池包数量决定，并且，本发明对加入智能管理的电动汽车的数量不做限定，因此，对电池包监控诊断装置100的数量不做限定。
在具体实施时，电池包的使用状态数据可以包括电池包/模组/电芯的电压、温度、电池包的荷电状态SOC，以及，电池包的健康状态SOH。而行驶数据包括驾驶风格信息、城市地图数据、车辆里程表、行驶速度、航向和GPS定位数据。
从上述说明可以看出，每一辆行驶中的电动汽车的剩余电量和换电成本是由本地的电池包监控诊断装置通过对电池包的使用状态数据进行采样并分析获得的。
在一个优选的实施例中，电池包监控诊断装置100还用于依据所述行驶数据预测并显示以长度为单位的当前电池包的剩余电量，并通过车载显示装置显示，供驾驶人员参考。
除此，每一电池包监控诊断装置100在完成上述功能外，还将采样数据和换电数据发送至远程管理平台。这样做的目的是，使远程管理平台可以利用这些数据对电池包做进一步地分析。下面在进行远程管理500的说明时，会继续进行解释。
换电控制装置200，设置于换电控制室内，与所述远程管理平台信号连接，用于提供所述换电控制室所控制的换电站内的电池包数据至远程管理平台；在所述换电站，电动汽车将亏电的电池包卸载并装载满电电池包。
本实施例采用换电和充电相分离的模式。换电操作在换电站内进行。换电站设置有换电控制室，换电控制室内设置有换电控制装置200。在具体实施时，为了方便电动汽车的电池包的换电操作，智能管理系统中设置有多个换电站，进而在电动汽车的电池包亏电时，根据实际情况选择合理的换电站，换下亏电电池包，换上满电电池包。
要实现换电站的最优化操作，可以优先考虑如下几个方面的条件：
a)、换电站布局要合理，占地面积小，建设容易，操作简单；
b)、换电作业和充电作业要分离，以减少故障和风险；
c)、亏电电池包要直接从换电车辆直接进入运输工具，减少中间环节；
充电控制装置300，充电控制装置，设置于充电控制室内，与远程管理平台信号连接，用于提供充电控制室所控制的充电场内的电池包数据至远程管理平台500；在充电场内，亏电电池包从换电站被转运并充电，完成充电的满电电池包被转运至换电站。
如上所述，本实施例是基于换电和充电相分离的模式，充电场与换电站并不在一起。例如，充电场可以设置在远离市中心的位置。充电场中设置充电控制室，充电控制室内设置有充电控制装置300。充电场可以优先考虑如下几个方面的条件：
a)、亏电电池包要能迅速得到充电，又不能采用快充模式，以提高电池包的SOH值；
b)、充电场要建在安全的地方，而且充电成本要最小化
电池包转运工具400，用于将亏电的电池包从换电站转运至充电场，以及，将满电的电池包从充电场转运至换电站。具体实施时，例如，转送电池包的运输卡车。
远程管理平台500分别与每一电池包诊断装置100、换电控制装置200和充电控制装置300信号连接，用于依据电池包的采样数据和换电数据、换电站内的电池包数据，以及，充电场内的电池包数据，确定电动汽车进行换电操作的换电站并发送至电动汽车供查询，以及，给出电池包转运工具在多个换电站以及充电场之间进行电池包转运的策略。
在一个优选实施例中，远程管理平台500可以进一步包括：云平台510和与云平台510信号连接的中央运控中心520；云平台510与电池包诊断装置100、换电控制装置200和充电控制装置300信号连接；中央运控中心520与云平台510电信号连接，用于依据电池包的监控数据、换电站内的电池包数据，以及，充电场内的电池包数据给出电动汽车进行换电操作的换电站并发送至电动汽车供查询，以及，给出电池包转运工具在多个换电站以及充电场之间进行电池包转运的策略。
在一个优选的实施例中，中央运控中心520还用于依据多个电池包所形成的电池包群所传送的监控数据进行统计分析与预测，并做出包括单体电池包或其对应的该批次电池包继续使用、进行维修或是退役的建议。并将上述建议通知电池包银行600。可以看出基于电池包监控诊断装置和远程管理平台，为跨多个车型和平台的换电模式运营商提供服务，包括三个方面：
1)、电池包监控诊断装置对电池包的使用状态数据和电动汽车的行驶数据按照预先设定的频率进行采样获得采样数据，并依据采样数据确定剩余电量和换电成本；
2)、远程管理平台依据电池包的采样数据和换电数据、换电站内的电池包数据，以及，充电场内的电池包数据，确定电动汽车进行换电操作的换电站并发送至电动汽车供查询，以及，给出电池包转运工具在多个换电站以及充电场之间进行电池包转运的策略；
3)、中央运控中心依据多个电池包所形成的电池包群所传送的监控数据进行统计分析与预测，并做出包括单体电池包或其对应的该批次电池包继续使用、进行维修或是退役的建议。并将上述建议通知电池包银行。
显然，本实施例在实现上述功能的同时，还能够尽量减少对汽车和电池包设计的影响，因此，几乎可以用于任何车辆的电池包。
需要说明的是，电池包监控诊断装置与电池包可以是绑定的一体连接，这样，大批量的电池不管处于电动汽车、换电站、集中充电场、转运途中、或电池包维修站中时，不管位置和状态如何变化，都可以对电池包进行监控和管理。
当然，电池包监控诊断装置与电池包也可以是可插拔的电连接，当亏电的电池包从电动汽车上卸下时，处于转运途中、换电站、集中充电场等位置时，电池包的状态不被监控。但当电池包装载在电动汽车上，车辆处于行驶过程中时，电池包依然可以处于如上所述的智能管理中。
下面，对本发明一个实施例中的电池包诊断装置做进一步地说明。
在一个实施例中，电池包诊断装置采用OBD(车载诊断装置)，但进行了改进，在此称为OBDII。该OBDII包括硬件和软件，硬件CEMI-C1装在每辆换电模式的车辆上(或电池包里)，该标准化的OBDII内置操作软件和算法CEMI-S1，使本实施例的OBDII相当于一台车载电脑，该OBDII使用OBD接口与车辆(或电池包)连接。一个电池包配置一台CEMI-C1，实现单包识别。
本实施例的CEMI-C1，是一种嵌入式架构设备，其具有如下特点：(a)符合SAE规范的OBD接口，(b)低功耗CPU，(c)RAM存储器，(d)固态存储器，(e)蜂窝通信接口,(f)WiFi,(g)蓝牙。此外，该设备还可以选择采用LoRa/LoRaWan通信技术。
CEMI-C1使用SAE标准OBD连接器(例如SAEJ1962/SAEJ1939-13或其他未来连接器/协议)连接至车辆(或电池包)。如连接在车辆上，车辆使用SAE标准规定的方法，通过OBD连接器向CEMI-C1供电，车辆启动，CEMI-C1自动启动，车辆停机，CEMI-C1自动关闭，也可装置备用电池，使CEMI-C1有持续电源。如果连接在电池包里，包里有一特殊电池向CEMI-C1供电。
参照图2，图2为本发明充换分离模式下车队级电池包群智能管理系统一个实施例的工作流程图，包括如下步骤：
步骤1)，基于电池包BMS提供的数据，OBDII采集电池包和其他的电动汽车的行驶数据；
步骤2)OBDII的CEMI-S1计算数据并传输到通信单元，例如WIFI模块、蓝牙、蜂窝通信接口等。
步骤3)通信单元将实时数据发送到云平台。
步骤4)云平台计算后，发送至中央运控中心。
步骤5)中央运控中心与OBDII协同计算和数据交换、与充电站控制室中的充电控制装置协同智能充电管理，与换电站控制室中的换电控制装置协同换电账单管理。
步骤6)，换电站控制装置与换电车辆进行数据交换和更新。
步骤7)、中央运控中心还根据接收到的来自多个不同OBDII的数据进行统计与分析，并将统计结果与电池包银行进行数据交换，旨在对电池包银行中的某批次电池包的继续使用、进行维修或是退役给出建议。
下面对上述各个步骤做进一步地说明。
本实施例的CEMI-C1为通过软件CEMI-S1执行一项多任务操作系统。CEMI-C1中软件系统CEMI-S1执行的任务包括：通过OBD车载诊断接口对所有车内和电池包数据进行高频(<＝1秒)采样，包括电池包/模组/电芯的电压和温度(尽可能高密度，以便获取精确的电池包诊断数据)、车辆的里程表、行驶速度、航向，还有一般OBD诊断数据，包括动力总成、电气系统、GPS定位等。从上述获得的数据存储在CEMI-C1的固态硬盘SSD存储单元中。
CEMI-C1在收到数据后，在车内开始处理，并将相应处理后的数据向驾驶员(通过车载屏或APP)提供，这些数据包括车辆性能的更新、驾驶风格的统计和指导，该等数据也可与其他车内或车外信息(如地图、交通状况、灯光计时等)一起提供，也可分开提供。
在CEMI-C1中收集和存储的数据可以使用CEMI-C1中的任何可用通信技术传输到远程位置。根据配置要求和策略，传输可以是实时的或异步的。数据传输可能同时使用一种或多种可用技术，数据在传输前可以分成块，可以压缩，可通过摘要和分析算法进行总结，以提高传输速度和提高数据的价值。
在一个实施例中，CEMI-C1将按照策略处理过的数据发送到中央运控中心和云平台，做进一步彻底地分析和计算。CEMI-C1中的CEMI-S1也包含算法、计算和处理逻辑，与中央运控中心和云平台进行协同计算，因此，CEMI-C1和中央运控中心和云平台之间存在动态数据交换功能。
CEMI-S1和中央运控中心计算的数据包括每辆车的换电成本和计费信息。CEMI-S1和中央运控中心计算的数据包括当前的电池包数据(温度、SOC，SOH等)。
CEMI-S1和中央运控中心使用相应的车辆驾驶风格信息和城市地图数据，计算和预测以公里为单位的当前电池包的剩余电量，并直接发送到车载屏或APP，协助相应车辆驾驶员做出换电决定。
CEMI-S1和中央运控中心协同使用城市地图数据和换电站位置信息，指导相应车辆驾驶员做出进入哪个换电站进行换电作业的选择。CEMI-S1和中央运控中心计算的电池包数据，包含车队级的群包数据和批次电池包数据。经过CEMI-S1和中央运控中心计算的数据，通过数据交换系统，发送到相应的CEMI-C1(运行中的车辆/电池包)和相应的换电站(支付终端)，进行远程更新，以支持换电站的作业，包括计费信息。
经过CEMI-S1和中央运控中心计算的数据，通过数据交换系统，发送到相应的集中充电场，进行远程更新，以支持集中充电场的充电管理。
经过CEMI-S1和中央运控中心计算的数据，尤其是车队级的群包数据和批次电池包数据，通过数据交换系统，发送到CEMI-C1(运行中的车辆/电池包)、换电站和集中充电场，进行远程更新。
CEMI-S1和中央运控中心根据新的电池包数据(SOC，SOH)，做出电池包预测信息，包括数日或当日的短期预测数据和数日以上的长期预测数据，以协助充换分离模式下的换电运营商做出该单体电池包或该批次电池包是继续使用、进行维修还是退役等的决定。
本实施例的CEMI-C1连接到互联网，实现中央运控中心、所有换电站和充电站、电池包运输工具、电池包维修车间和运行汽车的数据共享、共存和交换。在换电站和运行之间的信息交换通过算法进行调解，该算法在信息交换中执行数据自适应和解释。数据交换是自动的，由软件和态势感知驱动。用户也可以使用任何通信接口在本地或远程触发数据交换。CEMI-C1通过同时使用OBDII接口和任何通信接口，实现车辆或电池包和换电站之间的数据和控制交换。通信接口可用于本地和远程通过无线固件执行CEMI-C1更新。
CEMI-C1和中央运控中心一起持续监控电动汽车、电池包、充电站和换电站状态，利用车辆或电池包内传感和计算，支持和优化充换分离模式下的车队级电池包群运行和充换电操作，通过车辆或电池包-边缘-云资源、任务和性能管理，实现该综合系统的智能化管理。
第二方面，本发明还公开了一种用于充换分离模式下车队级电池包群的智能管理方法，所述电池包群包括多个电池包，所述电池包设置于电动汽车内，以及周转在换电站、集中充电场、运输途中和维修过程中，所述方法包括：
步骤S310，对电池包的使用状态数据按照预先设定的频率进行采样，并依据采样数据获得换电数据并显示；所述换电数据包括剩余电量和换电成本；
步骤S320，将所述采样数据和所述换电数据发送至远程管理平台；
步骤S330，接收远程管理平台发送的进行换电操作的建议，根据所述建议前往电动汽车进行换电操作的换电站；
步骤S340，远程管理平台依据换电站内的电池包数据、以及充电场内的电池包数据给出电池包在多个换电站以及充电场之间进行电池包转运的策略。
本充换分离模式下车队级电池包群智能管理方法的实施例中，基于电池包监控诊断装置和远程管理平台，为跨多个车型和平台的换电模式运营商提供服务，包括三个方面：
1)、电池包监控诊断装置对电池包的使用状态数据和电动汽车的行驶数据按照预先设定的频率进行采样获得采样数据，并依据采样数据确定剩余电量和换电成本；
2)、远程管理平台依据电池包的采样数据和换电数据、换电站内的电池包数据，以及，充电场内的电池包数据，确定电动汽车进行换电操作的换电站并发送至电动汽车供查询，以及，给出电池包转运工具在多个换电站以及充电场之间进行电池包转运的策略；
3)、中央运控中心还用于依据多个电池包所形成的电池包群所传送的监控数据进行统计分析与预测，并做出包括单体电池包或其对应的该批次电池包继续使用、进行维修或是退役的决定。
通过上述设计，尽量减少对汽车和电池包设计的影响，几乎可以用于任何车辆的电池包。
第三方面，本发明还提供一种电池包监控诊断装置的实施例，用于充换分离模式下车队级电池包群的智能管理，包括：嵌入式架构设备；嵌入式架构设备包括：符合SAE规范的OBD接口、CPU、RAM存储器、固态存储器和多种通信单元；OBD接口、RAM存储器、固态存储器和多种通信单元通过总线结构与CPU信号连接；OBD接口用于将OBD连接至电动汽车或电池包；固态存储器用于存储电池包的使用状态数据、电动汽车的行驶数据以及动力总成、电气系统和GPS的定位数据。
其中的CPU用于执行如下操作：对电池包的使用状态数据和电动汽车的行驶数据按照预先设定的频率进行采样获得采样数据，依据采样数据获得换电数据并显示，其中，换电数据包括剩余电量和换电成本；将采样数据、换电数据和电动汽车的行驶数据发送至远程管理平台；接收远程管理平台结合给定区域范围内多个换电站的电池包数据所做的进行换电操作的换电站的决策建议并显示。
本电池包监控诊断装置实施例中，基于电池包监控诊断装置，为跨多个车型和平台的换电模式运营商提供服务，包括三个方面：
1)、电池包监控诊断装置对电池包的使用状态数据和电动汽车的行驶数据按照预先设定的频率进行采样获得采样数据，并依据所述采样数据确定剩余电量和换电成本；
2)、同时，电池包监控诊断装置还为远程管理平台提供电池包的采样数据和换电数据，以便远程管理平台结合分布于不同区域换电站和充电站内的电池包数据，确定电动汽车进行换电操作的换电站以供查询，并且给出电池包转运工具在多个换电站以及充电场之间进行电池包转运的策略；
3)、中央运控中心还用于依据多个电池包所形成的电池包群所传送的监控数据进行统计分析与预测，并做出包括单体电池包或其对应的该批次电池包继续使用、进行维修或是退役的决定。
由于上面已经对电池包监控诊断装置做了说明，故在此不再赘述，相关之处，参照上述说明即可。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种充换分离模式下车队级电池包群智能管理系统，其特征在于，所述电池包群包括多个电池包，所述电池包用于为电动汽车供电，所述智能管理系统包括：
多个电池包监控诊断装置，每一所述电池包监控诊断装置对应设置于电动汽车的电池包内，用于对电池包的使用状态数据和电动汽车的行驶数据按照预先设定的频率进行采样获得采样数据，并依据所述采样数据获得换电数据；所述换电数据包括剩余电量和换电成本；将所述采样数据和所述换电数据发送至远程管理平台；
换电控制装置，设置于换电控制室内，与所述远程管理平台信号连接，用于提供所述换电控制室所控制的换电站内的电池包数据至远程管理平台；在所述换电站，电动汽车将亏电的电池包卸载并装载满电电池包；
充电控制装置，设置于充电控制室内，与所述远程管理平台信号连接，用于提供所述充电控制室所控制的充电场内的电池包数据至远程管理平台；在所述充电场内，亏电电池包从换电站被转运并充电，充电完成的满电电池包被转运至换电站；
电池包转运工具，用于将亏电的电池包从换电站转运至充电场，以及，将所述满电的电池包从充电场转运至所述换电站；
远程管理平台，分别与每一所述电池包诊断装置、所述换电控制装置和所述充电控制装置信号连接，用于依据电池包的采样数据和所述换电数据、所述换电站内的电池包数据，以及，所述充电场内的电池包数据，确定电动汽车进行换电操作的换电站并发送至电动汽车供查询，以及，给出所述电池包转运工具在多个换电站以及充电场之间进行电池包转运的策略；
所述远程管理平台包括：
云平台和与所述云平台信号连接的中央运控中心；
所述云平台与所述电池包诊断装置、所述换电控制装置和所述充电控制装置信号连接；
所述中央运控中心与所述云平台信号连接，用于依据电池包的监控数据、换电站内的电池包数据，以及，充电场内的电池包数据，做出换电决策给到电动汽车进行换电操作的换电站，并发送至电动汽车供查询，以及，给出电池包转运工具在多个换电站以及充电场之间进行电池包转运的策略；
所述中央运控中心还用于依据多个电池包所形成的电池包群所传送的监控数据进行统计分析与预测，并做出包括单体电池包或其对应的批次电池包继续使用、进行维修或是退役的决定。
2.根据权利要求1所述的智能管理系统，其特征在于，
所述电池包的使用状态数据包括电池包和/或模组和/或电芯的电压和温度、电池包的荷电状态SOC，以及，电池包的健康状态SOH；
所述行驶数据包括驾驶风格信息、城市地图数据、车辆里程表、行驶速度、航向和GPS定位数据。
3.根据权利要求1所述的智能管理系统，其特征在于，
所述电池包监控诊断装置还用于依据所述行驶数据预测并显示以长度为单位的当前电池包的剩余电量。
4.根据权利要求1所述的智能管理系统，其特征在于，
所述电池包监控诊断装置与电池包一体连接；或
所述电池包监控诊断装置与电池包可插拔连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的智能管理系统，其特征在于，所述电池包监控诊断装置为车载诊断器OBD，包括：
嵌入式架构设备；
所述嵌入式架构设备包括：符合SAE规范的OBD接口、 CPU、RAM存储器、固态存储器和多种通信单元；
所述OBD接口、所述RAM存储器、所述固态存储器和所述多种通信单元通过总线结构与所述CPU信号连接；
所述OBD接口用于将所述OBD连接至电动汽车或电池包；
所述固态存储器用于存储电池包的使用状态数据、电动汽车的行驶数据以及动力总成、电气系统和GPS的定位数据；
所述CPU用于执行如下操作：对电池包的使用状态数据按照预先设定的频率进行采样并存储，依据采样结果获得换电数据；所述换电数据包括依据所述电池包的使用状态数据计算所确定的剩余电量和换电成本；将所述换电数据显示，并将所述采样数据和换电数据通过所述通信单元发送至远程管理平台。
6.一种用于权利要求1-5任一项所述充换分离模式下车队级电池包群智能管理系统的方法，其特征在于，所述电池包群包括多个电池包，所述电池包设置于电动汽车内，所述方法包括：
对电池包的使用状态数据按照预先设定的频率进行采样，并依据采样数据获得换电数据并显示；所述换电数据包括剩余电量和换电成本；
将所述采样数据和所述换电数据发送至远程管理平台；
接收远程管理平台发送的进行换电操作的建议，并根据所述建议驱动电动汽车至相应的换电站进行换电操作；
并且，所述远程管理平台还与设置于换电控制室内的换电控制装置以及设置于充电控制室内的充电控制装置信号连接，所述远程管理平台依据所述换电站内的电池包数据、以及所述充电场内的电池包数据给出电池包在多个换电站以及充电场之间进行电池包转运的策略。
7.一种电池包监控诊断装置，用于权利要求1-5任一项所述充换分离模式下车队级电池包群智能管理系统，其特征在于，包括：
嵌入式架构设备；
所述嵌入式架构设备包括：符合SAE规范的OBD接口、 CPU、RAM存储器、固态存储器和多种通信单元；
所述OBD接口、所述RAM存储器、所述固态存储器和所述多种通信单元通过总线结构与所述CPU信号连接；
所述OBD接口用于将所述OBD连接至电动汽车或电池包；
所述固态存储器用于存储电池包的使用状态数据、电动汽车的行驶数据以及动力总成、电气系统和GPS的定位数据；
所述CPU用于执行如下操作：对电池包的使用状态数据和电动汽车的行驶数据按照预先设定的频率进行采样获得采样数据，依据采样数据获得换电数据并显示，其中，所述换电数据包括剩余电量和换电成本；将所述采样数据、所述换电数据和电动汽车的行驶数据发送至远程管理平台；接收远程管理平台结合给定区域范围内多个换电站的电池包数据所做的进行换电操作的换电站的决策建议并显示。
8.根据权利要求7所述的电池包监控诊断装置，其特征在于，通过所述OBD接口将该电池包诊断控制装置一体化固定连接至电动汽车或电池包；或
通过所述OBD接口将该电池包诊断控制装置可插拔连接至电动汽车或电池包。
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