CN111934373A - 电池充电管理方法以及换电站的电池充电管理系统 - Google Patents

电池充电管理方法以及换电站的电池充电管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电池充电管理方法以及换电站的电池充电管理系统。该电池充电管理方法包括：判断动力电池是否放入电池舱位；如果动力电池放入电池舱位，则获取动力电池的最优充电策略表单；获取动力电池的最优充电策略表单之后，判断当前换电站运营负荷是否高于预设负荷阈值；如果当前换电站运营负荷高于预设负荷阈值，则执行最快充电模式对动力电池充电；如果当前换电站运营负荷不高于预设负荷阈值，则按照最优充电策略表单执行最优充电模式对动力电池充电。根据本发明的电池充电管理方法，根据当前换电站运营负荷与预设负荷阈值的关系，选用最快充电模式或最优充电模式对动力电池进行充电，有利于换电站的运营管理，降低运营成本。

Description

电池充电管理方法以及换电站的电池充电管理系统
技术领域
本发明涉及换电站技术领域，具体而言，涉及一种电池充电管理方法以及换电站的电池充电管理系统。
背景技术
现有换电站在对动力电池充电时，充电效率较低或者充电模式单一，无法针对谷峰电价差值合理用电，从而导致换电站的运营成本居高不下，影响换电站的推广应用。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种电池充电管理方法，能够针对动力电池选取合适的充电模式。
本发明还提出了一种用于实现上述电池充电管理方法的换电站的电池充电管理系统。
根据本发明实施例的电池充电管理方法包括：判断动力电池是否放入电池舱位；如果动力电池放入电池舱位，则获取所述动力电池的最优充电策略表单；获取所述动力电池的最优充电策略表单之后，判断当前换电站运营负荷是否高于预设负荷阈值；如果当前换电站运营负荷高于预设负荷阈值，则执行最快充电模式对所述动力电池充电；如果当前换电站运营负荷不高于预设负荷阈值，则按照所述最优充电策略表单执行最优充电模式对所述动力电池充电。
根据本发明实施例的电池充电管理方法，在当前换电站运营负荷高于预设负荷阈值时，选用最快充电模式对动力电池进行充电，在当前换电站运营负荷不高于预设负荷阈值时，选用最优充电模式对动力电池进行充电，有利于换电站的运营管理，降低运营成本。
根据本发明的一些实施例，在所述最快充电模式下，以预设充电电流对所述动力电池充电。
进一步地，在所述最优充电模式下，以最优充电电流对所述动力电池充电，所述最优充电电流不高于所述预设充电电流。
根据本发明的一些实施例，所述最优充电电流与所述动力电池的电池温度正相关。
根据本发明的一些实施例，所述最优充电电流与所述动力电池的剩余电量负相关。
根据本发明的一些实施例，对所述动力电池充电时，所述电池充电管理方法还包括：
判断充电是否结束；
如果充电未结束，则再次判断当前换电站运营负荷是否高于预设负荷阈值；
如果充电结束，则再次判断动力电池是否放入电池舱位。
根据本发明的一些实施例，按照预设时间间隔定期判断当前换电站运营负荷是否高于预设负荷阈值。
根据本发明另一方面实施例的换电站的电池充电管理系统，用于实现上述的电池充电管理方法，所述电池充电管理系统包括：
云端服务器，用于制定动力电池的最优充电策略表单并计算或估算当前换电站运营负荷；
站端能量管理系统，所述站端能量管理系统与所述云端服务器通讯，且所述站端能量管理系统用于接收所述最优充电策略表单和所述当前换电站运营负荷；
充电控制器，用于为所述动力电池充电，且所述充电控制器与所述站端能量管理系统电连接。
根据本发明的一些实施例，不同时间段对应不同的最优充电策略表单。
根据本发明的一些实施例，所述站端能量管理系统包括：判断模块，用于判断动力电池是否放入电池舱位；获取模块，用于获取动力电池的最优充电策略表单；充电选择模块，用于选择最快充电模式或最优充电模式对动力电池充电。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种电池充电管理方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种电池充电管理方法的流程示意图；
图3是换电站的电池充电管理系统的示意图；
图4是站端能量管理系统的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合图1-图4详细描述根据本发明实施例的电池充电管理方法。
参照图1、图3所示，根据本发明实施例的电池充电管理方法包括以下步骤：
S101、判断动力电池是否放入电池舱位。
在一些实施例中，换电站内设置有充电货架，充电货架上设置有电池舱位，电池舱位内设置有电连接器插拔机构，电连接器插拔机构与充电控制器143电连接，充电控制器143(即CHU)又与站端能量管理系统142(即EMS)电连接，当动力电池放入电池舱位内时，电连接器插拔机构与动力电池建立连接，站端能量管理系统142根据电连接器插拔机构与动力电池的连接关系可判断动力电池是否放入电池舱位。具体而言，当电连接器插拔机构与动力电池建立连接时，表示动力电池已放入电池舱位；当电连接器插拔机构与动力电池未建立连接时，表示动力电池还未放入电池舱位。
如果动力电池放入电池舱位，则执行步骤S102；如果动力电池未放入电池舱位，则执行步骤S103。
S102、获取动力电池的最优充电策略表单。
在一些实施例中，云端服务器141(即CPF)中制定并存储有动力电池的最优充电策略表单，站端能量管理系统142向云端服务器141索要动力电池的最优充电策略表单。
S103、在第一预设时间间隔后再次判断动力电池是否放入电池舱位。
也就是说，如果动力电池未放入电池舱位，则再次判断动力电池是否放入电池舱位。第一预设时间间隔可以是0秒、5秒、10秒等，用户可根据实际需求进行设定。
参照图1所示，获取动力电池的最优充电策略表单之后，执行步骤S104。
S104、判断当前换电站运营负荷是否高于预设负荷阈值。
站端能量管理系统142判断当前换电站运营负荷是否高于预设负荷阈值。当前换电站运营负荷表征换电站的当前运营状态，例如在单位时间内预约换电的电动汽车数量，当单位时间内预约换电的电动汽车数量较多时，当前换电站运营负荷较大。当单位时间内预约换电的电动汽车数量较少时，当前换电站运营负荷较小。预设负荷阈值可以与特定数量的预约换电的电动汽车数量对应，用户可根据实际需求对预设负荷阈值进行设定。
如果当前换电站运营负荷高于预设负荷阈值，则执行步骤S105；如果当前换电站运营负荷不高于预设负荷阈值，则执行步骤S106。
S105、执行最快充电模式对动力电池充电。
如果当前换电站运营负荷高于预设负荷阈值，则站端能量管理系统142执行最快充电模式对动力电池充电，由此可以缩短动力电池的充电时间，从而使换电站的运营负荷得以降低。
S106、按照最优充电策略表单执行最优充电模式对动力电池充电。
如果当前换电站运营负荷不高于预设负荷阈值，则站端能量管理系统142向云端服务器141索要动力电池的最优充电策略表单，并按照最优充电策略表单执行最优充电模式对动力电池充电。按照最优充电策略表单对动力电池充电的模式即为最优充电模式。
本发明实施例的电池充电管理方法的实施主体是站端能量管理系统142，在换电站应用场景下，车辆换电后，当站端能量管理系统142识别到新的亏电电池进入某个电池舱位(换电站内部存在多个电池舱位)，站端能量管理系统142根据电池编码向云端服务器141索要该电池最新的最优充电策略表单。
云端服务器141管理着所有运营范围内的全部动力电池数据，在线实时估算表征每块电池的性能参数。云端服务器141管理和更新不同区域(省、市)电价峰谷时间区间。定期(月度、季度)根据电池性能参数和电池所在区域的电价峰谷时间区间，更新每块电池的最优充电策略表单。由此保证按照最优充电模式对动力电池充电时，为成本最低的充电模式，从而降低换电站的运营成本。
根据本发明实施例的电池充电管理方法，在当前换电站运营负荷高于预设负荷阈值时，选用最快充电模式对动力电池进行充电，在当前换电站运营负荷不高于预设负荷阈值时，选用最优充电模式对动力电池进行充电，有利于换电站的运营管理，降低运营成本。
根据电价区间，最优充电策略分为低谷、平段、尖峰、高峰等四个表单，具体而言，表一至表四示出的分别是一个动力电池在一天当中，低谷时间(0:00～8:00)、平段时间(8:00～14:00)、尖峰时间(14:00～16:00)、高峰时间(16:00～24:00)四个时间段的最优充电策略表单。在不同的时间段，站端能量管理系统142可以按照对应时间段的最优充电策略表单对动力电池充电，此时的充电模式为最优充电模式。
表一至表四中的每个表单是一个二维表格，从SOC、温度两个维度确定不同SOC和电芯温度时的最优充电电流。其中，SOC是指动力电池的荷电容量，即剩余电量，以％计算。表一至表四中的温度是指动力电池的温度，由动力电池的电池管理系统实时监测并反馈给站端能量管理系统142。表一至表四中的数据为与最优充电电流相关的倍率值，单位以C计算，1C代表150Ah。
云端服务器141根据车辆运行时的放电数据和换电站内充电数据评估电池健康状态，结合电压、温度、峰谷电价等因素指定最优充电策略表单。
表一低谷时间(0:00～8:00)最优充电策略表单(1C代表150Ah)
Figure BDA0002590074650000041
Figure BDA0002590074650000051
表二平段时间(8:00～14:00)最优充电策略表单(1C代表150Ah)
Figure BDA0002590074650000052
表三尖峰时间(14:00～16:00)最优充电策略表单(1C代表150Ah)
Figure BDA0002590074650000061
表四高峰时间(16:00～24:00)最优充电策略表单(1C代表150Ah)
Figure BDA0002590074650000062
Figure BDA0002590074650000071
需要说明的是，表一至表四仅仅是一个示例，不应理解为是对所有动力电池的最优充电策略表单的限制。对于不同地区、不同动力电池，最优充电策略表单可以是综合多种因素后得到的其它数据表。
在最快充电模式下，以预设充电电流对动力电池充电。在一些实施例中，充电控制器143根据站端能量管理系统142的控制，以预设充电电流对动力电池充电，预设充电电流可以是动力电池所能承受的最大允许充电电流，用户还可根据实际需求对预设充电电流进行设定。
进一步地，在最优充电模式下，以最优充电电流对动力电池充电，最优充电电流不高于预设充电电流。在一些实施例中，充电控制器143根据站端能量管理系统142的控制，以最优充电电流对动力电池充电。
参照表一至表四所示，最优充电电流与动力电池的电池温度正相关或者大致呈正相关。也就是说，动力电池的电池温度越高，最优充电电流越大。
参照表一至表四所示，最优充电电流与动力电池的剩余电量负相关或者大致呈正相关。也就是说，动力电池的剩余电量越多，最优充电电流越小。
参照图2所示，对动力电池充电时，电池充电管理方法还包括：
S201、判断充电是否结束。
在一些实施例中，站端能量管理系统142判断充电是否结束。
如果充电未结束，则执行步骤S202；如果充电结束，则执行步骤S203。
S202、再次判断当前换电站运营负荷是否高于预设负荷阈值。
在一些实施例中，如果充电未结束，则在第二预设时间间隔后再次判断当前换电站运营负荷是否高于预设负荷阈值。
S203、再次判断动力电池是否放入电池舱位。
在一些实施例中，如果充电结束，则在第三预设时间间隔后再次判断动力电池是否放入电池舱位。
按照预设时间间隔定期判断当前换电站运营负荷是否高于预设负荷阈值。
在一些实施例中，站端能量管理系统142按照预设时间间隔定期判断当前换电站运营负荷是否高于预设负荷阈值。换言之，在充电结束前，站端能量管理系统142定期向云端服务器141询问当前换电站运营负荷，一旦运营负荷高，则立即跳转至最快充电模式，直至充电结束，重新等待亏电电池。
参照图3所示，根据本发明另一方面实施例的换电站的电池充电管理系统140，用于实现上述的电池充电管理方法，电池充电管理系统140包括：云端服务器141、站端能量管理系统142、充电控制器143。
云端服务器141用于制定动力电池的最优充电策略表单并计算或估算当前换电站运营负荷。
站端能量管理系统142与云端服务器141通讯，且站端能量管理系统142用于接收最优充电策略表单和当前换电站运营负荷。站端能量管理系统142向云端服务器141索要动力电池的最优充电策略表单，站端能量管理系统142向云端服务器141询问当前换电站运营负荷。
充电控制器143用于为动力电池充电，且充电控制器143与站端能量管理系统142电连接。
站端能量管理系统142获取亏电动力电池最优充电策略表单后，继续向云端服务器141询问换电站的当前运营负荷，云端服务器141根据大数据分析出该站当前运营负荷状态(负荷高或负荷低)，向站端能量管理系统142反馈该结果，若负荷高，则站端能量管理系统142执行最快充电模式至充电结束；若负荷低，则站端能量管理系统142执行最优充电模式。在充电结束前站端能量管理系统142定期向云端服务器141询问运营负荷，一旦运营负荷高，则立即跳转至最快充电模式，直至充电结束，重新等待亏电电池。
不同时间段对应不同的最优充电策略表单，如表一至表四所示。
在具体实施例中，不同的动力电池对应不同的最优充电策略表单，不限于表一至表四所示的数值。
参照图4所示，站端能量管理系统142包括：判断模块151、获取模块152、充电选择模块153。
判断模块151用于判断动力电池是否放入电池舱位，获取模块152用于获取动力电池的最优充电策略表单，充电选择模块153用于选择最快充电模式或最优充电模式对动力电池充电。充电选择模块153选择充电模式后，由充电控制器143为动力电池充电。
判断模块151还用于判断当前换电站运营负荷是否高于预设负荷阈值。
判断模块151还用于判断充电是否结束。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
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 (10)

1.一种电池充电管理方法，其特征在于，包括：
判断动力电池是否放入电池舱位；
如果动力电池放入电池舱位，则获取所述动力电池的最优充电策略表单；
获取所述动力电池的最优充电策略表单之后，判断当前换电站运营负荷是否高于预设负荷阈值；
如果当前换电站运营负荷高于预设负荷阈值，则执行最快充电模式对所述动力电池充电；
如果当前换电站运营负荷不高于预设负荷阈值，则按照所述最优充电策略表单执行最优充电模式对所述动力电池充电。
2.根据权利要求1所述的电池充电管理方法，其特征在于，在所述最快充电模式下，以预设充电电流对所述动力电池充电。
3.根据权利要求2所述的电池充电管理方法，其特征在于，在所述最优充电模式下，以最优充电电流对所述动力电池充电，所述最优充电电流不高于所述预设充电电流。
4.根据权利要求3所述的电池充电管理方法，其特征在于，所述最优充电电流与所述动力电池的电池温度正相关。
5.根据权利要求3所述的电池充电管理方法，其特征在于，所述最优充电电流与所述动力电池的剩余电量负相关。
6.根据权利要求1所述的电池充电管理方法，其特征在于，对所述动力电池充电时，还包括：
判断充电是否结束；
如果充电未结束，则再次判断当前换电站运营负荷是否高于预设负荷阈值；
如果充电结束，则再次判断动力电池是否放入电池舱位。
7.根据权利要求1所述的电池充电管理方法，其特征在于，按照预设时间间隔定期判断当前换电站运营负荷是否高于预设负荷阈值。
8.一种换电站的电池充电管理系统，其特征在于，用于实现如权利要求1-7中任一项所述的电池充电管理方法，所述电池充电管理系统，包括：
云端服务器，用于制定动力电池的最优充电策略表单并计算或估算当前换电站运营负荷；
站端能量管理系统，所述站端能量管理系统与所述云端服务器通讯，且所述站端能量管理系统用于接收所述最优充电策略表单和所述当前换电站运营负荷；
充电控制器，用于为所述动力电池充电，且所述充电控制器与所述站端能量管理系统电连接。
9.根据权利要求8所述的电池充电管理系统，其特征在于，不同时间段对应不同的最优充电策略表单。
10.根据权利要求8所述的电池充电管理系统，其特征在于，所述站端能量管理系统包括：
判断模块，用于判断动力电池是否放入电池舱位；
获取模块，用于获取动力电池的最优充电策略表单；
充电选择模块，用于选择最快充电模式或最优充电模式对动力电池充电。
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