CN113533843A - 一种电能计量装置、电池、电动汽车及电能结算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电能计量装置、电池、电动汽车及电能结算方法，涉及电动汽车技术领域。所述电能计量装置，包括：电流信号采集模组，用于采集电池的电流信号；电压信号采集模组，用于采集电池的电压信号；控制模组，所述控制模组分别与所述电流信号采集模组和所述电压信号采集模组连接；所述控制模组用于根据所述电流信号和所述电压信号，确定所述电池的放电量信息；数据传输模组，与所述控制模组连接，用于将所述放电量信息传输至与所述电池连接的电池管理系统。本发明的方案可以为换电站运营商和用户提供待换电池的放电量信息，实现了换电车辆按电量结算费用的方式，确保换电站运营商和用户之间的费用结算公平。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车技术领域，尤其是涉及一种电能计量装置、电池、电动汽车及电能结算方法。
背景技术
现在市面上流行一种换电车辆，换电车辆解决了现有电动汽车的电池续航时间短、充电时间长、充电设备少的问题，降低了用户购买电池的成本，减少了用户在充电时间上的浪费。换电车辆采用在换电站快速更换电池的方法，实现车辆能量的快速补给。但换电站不能获取被更换亏电电池的放电量，这导致换电结算不能按照实际放电量结算的问题，现有换电结算方式通常有两种：按照车辆行驶里程结算和包月制，如图1所示，按照车辆行驶里程结算方法为当车辆进入换电站后，换电站获取当前行驶里程L1和上次更换电池时的行驶里程L0，根据规定的每里程的电能消耗单价费用s，计算按照里程确定的电能费用C＝(L1-L0)×s。按照里程计算费用，不受车辆能耗影响，例如在拥堵路况、用户开空调情况下，整车能耗增加，换电运营公司只能根据行驶里程收费，这种方式显然不是公正合理的收费方式；还有一种包月制方式，用户高频用车或车辆不使用的情况下，都需要支付费用，也是一种不合理的收费方式。
所以，为解决换电车辆换电费结算不合理的问题，在新一代换电项目中，开发电能计量表，在满足计量标准的前提下，具备电池电能的单次消耗电能计量、历史电能计量功能、与外部控制器通讯功能，实现按照电量计费方式。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种电能计量装置、电池、电动汽车及电能结算方法，从而解决现有技术中换电站运营商不能获取被更换亏电电池的放电量的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种电能计量装置，包括：
电流信号采集模组，用于采集电池的电流信号；
电压信号采集模组，用于采集电池的电压信号；
控制模组，所述控制模组分别与所述电流信号采集模组和所述电压信号采集模组连接；所述控制模组用于根据所述电流信号和所述电压信号，确定所述电池的放电量信息；
数据传输模组，与所述控制模组连接，用于将所述放电量信息传输至与所述电池连接的电池管理系统。
可选地，所述电流信号采集模组包括设置在电池高压回路上的电流传感器和与所述电流传感器连接的电流处理电路，所述电流处理电路用于对所述电流传感器所采集的电流进行信号转换处理，获得所述电流信号。
可选地，所述电压信号采集模组包括设置在电池高压回路上的电压传感器和与所述电压传感器连接的电压处理电路，所述电压处理电路用于对所述电压传感器所述采集的电压进行信号转换处理，获得所述电压信号。
可选地，所述电能计量装置还包括存储模组和校正接口，所述存储模组分别与所述控制模组和所述校正接口连接，所述校正接口连接外部校准设备，所述校正接口用于获取所述外部校准设备传输的校正参数，并传输至所述存储模组；所述存储模组用于存储从所述校正接口获取的校正参数，并传输至所述控制模组。
可选地，所述控制模组在根据所述电流信号和所述电压信号，确定所述电池的放电量信息时，具体用于：
根据所述校正参数，对所述电流信号采集模组采集的电流信号和所述电压信号采集模组采集的电压信号进行校正，获得校正后的所述电流信号和所述电压信号；
根据校正后的所述电流信号和所述电压信号，确定所述电池的放电量信息。
可选地，所述确定所述电池的放电量信息，包括：
确定当前采集周期的结束时间时的放电量信息；其中在当前采集周期的初始时间，所述放电量信息为预设值。
可选地，所述控制模组根据校正后的所述电流信号和所述电压信号，确定所述电池的放电量信息，具体为：
根据公式
确定所述电池的放电量信息；
其中，W为所述放电量信息，U为校正后的所述电压信号，I为校正后的所述电流信号，t为所述当前采集周期的时长。
可选地，所述数据传输模组还用于获取电池管理系统发送的电量读取指令；
其中，根据所述电量读取指令，将所述放电量信息传输至与所述电池连接的电池管理系统。
可选地，所述数据传输模组还通过电池管理系统获取换电站服务器发送的电量清零指令；
其中，根据所述电量清零指令，将所述放电量信息置为预设值。
本发明实施例提供了一种电池，包括如上所述的电能计量装置。
本发明实施例提供了一种电动汽车，包括如上所述的电池。
可选地，所述电动汽车还包括电池管理系统、网关和车载远程信息处理器T-BOX(Telematics BOX)，所述电池管理系统用于获取所述放电量信息，通过网关和T-BOX将所述放电量信息传输至远程服务器。
可选地，所述电池管理系统还用于在获取所述放电量信息之后，通过控制器局域网通讯传输至组合仪表。
本发明实施例提供了一种电能结算方法，应用于换电站服务器，所述方法包括：
获取待换电池上电能计量装置的放电量信息；
根据所述放电量信息，确定电能费用信息。
可选地，所述获取待换电池上电能计量装置的放电量信息，包括：
通过远程服务器获取所述待换电池的电动汽车通过T-BOX转发的所述放电量信息；或者
通过与所述待换电池的电能计量装置中的数据传输模组连接，读取所述放电量信息。
可选地，在通过远程服务器获取所述待换电池的电动汽车通过T-BOX转发的所述放电量信息之前，所述方法还包括：
通过远程服务器向所述电动汽车发送电量读取指令。
本发明实施例还提供了一种电能结算装置，应用于换电站服务器，所述装置包括：
获取模块，用于获取待换电池上电能计量装置的放电量信息；
结算模块，用于根据所述放电量信息，确定电能费用信息。
本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果：
上述方案中，所述电能计量装置，包括：电流信号采集模组，用于采集电池的电流信号；电压信号采集模组，用于采集电池的电压信号；控制模组，所述控制模组分别与所述电流信号采集模组和所述电压信号采集模组连接；所述控制模组用于根据所述电流信号和所述电压信号，确定所述电池的放电量信息；数据传输模组，与所述控制模组连接，用于将所述放电量信息传输至与所述电池连接的电池管理系统。本发明的电能计量装置可以提供换电站和用户待换电池的放电量信息，实现了换电车辆按电量结算费用的方式，确保换电站和用户之间的费用结算公平。
附图说明
图1为现有的电能结算方法的流程图；
图2为本发明实施例的电能计量装置的结构示意图；
图3为本发明实施例的电能计量装置的与外部校准设备的连接示意图；
图4为本发明实施例的电能结算方法的步骤图；
图5为本发明实施例的电能结算方法的原理图；
图6为本发明实施例的电能结算方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明实施例针对现有技术中换电站运营商不能获取被更换亏电电池的放电量的问题，提供一种电能计量装置、电池、电动汽车及电能结算方法。
如图2所示，本发明的一实施例提供了一种电能计量装置，包括：
电流信号采集模组，用于采集电池的电流信号；
电压信号采集模组，用于采集电池的电压信号；
控制模组，所述控制模组分别与所述电流信号采集模组和所述电压信号采集模组连接；所述控制模组用于根据所述电流信号和所述电压信号，确定所述电池的放电量信息；
数据传输模组，与所述控制模组连接，用于将所述放电量信息传输至与所述电池连接的电池管理系统。
本发明的该实施例中，所述电能计量装置布置在电池内，通过对电池充放电量的准确计算，实现换电类型的电动汽车按电量结算的方式，确保换电站运营公司和用户之间的电能费用结算公平。所述电能计量装置主要包括电流信号采集模组、电压信号采集模组、控制模组以及数据传输模组，其中，所述控制模组用于将采集到的电流和电压信号进行计算，获取当前采集周期的放电量信息；并将所述放电量信息发送至所述数据传输模组，通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)通讯发送至电池管理系统、网关以及车载远程信息处理器，再传输至远程服务器，再由远程服务器转发所述放电量信息至换电站服务器；还可以将所述放电量信息发送至所述数据传输模组后，直接经CAN通讯发送至换电站服务器。
需要注意的是，所述控制模组还用于在将所述放电量信息发送至所述数据传输模组，通过CAN通讯发送至电池管理系统后，并发送所述放电量信息至车辆仪表进行显示，以供驾驶人员在需要进行更换亏电电池时掌握电池的放电信息，还可以在更换下亏电电池并安装了新的电池后，掌握充电信息。
本发明的一可选的实施例中，所述电流信号采集模组包括设置在电池高压回路上的电流传感器和与所述电流传感器连接的电流处理电路，所述电流处理电路用于对所述电流传感器所采集的电流进行信号转换处理，获得所述电流信号。
本发明的该实施例中，所述电流处理电路用于对所述电流传感器所采集的电流实际上是以几十毫伏级别的电压信号进行呈现，对该信号进行升压转换处理，获得0V至5V的电压，即为所述电流信号。
本发明的一可选的实施例中，所述电压信号采集模组包括设置在电池高压回路上的电压传感器和与所述电压传感器连接的电压处理电路，所述电压处理电路用于对所述电压传感器所采集的电压进行信号转换处理，获得所述电压信号。
本发明的该实施例中，所述电压处理电路用于对所述电压传感器所采集的高压电压信号进行降压转换处理，获得0V至5V的电压，即为所述电压信号。
本发明的一可选的实施例中，所述电能计量装置还包括存储模组和校正接口，所述存储模组分别与所述控制模组和所述校正接口连接，所述校正接口连接外部校准设备，所述校正接口用于获取所述外部校准设备传输的校正参数，并传输至所述存储模组；所述存储模组用于存储从所述校正接口获取的校正参数，并传输至所述控制模组。
本发明的该实施例中，如图3所示，所述电能计量装置需要定期校正，该校正过程为，所述电能计量装置和所述外部校准设备同时监控电池的电流和电压信号，该外部校准设备还需要通过CAN通讯与所述电能计量装置中的数据传输模块连接，用于获取所述电能计量装置采集到的电流和电压信号，该外部校准设备将监控到的信号和获取的所述电能计量装置采集到的信号，进行比较计算，获取校正参数，并通过所述电能计量装置的校正接口传输到存储模组，进行存储。
需要说明的是，所述电能计量装置还具备历史电能计量、本次电量计量、本次电量清零及故障诊断等功能。具体地，所述电能计量装置每次上电工作时，先完成自检和初始化设置，检查所述存储模组中的存储芯片数据，判断是否存在硬件故障，并且可实时读取芯片状态，当发现故障后，可进行上报。所述电能计量装置还可将电池的历史消耗电能累计量进行存储，当收到读取命令时，可通过CAN通讯发送至电池管理系统，并于当前安装车辆的组合仪表进行显示，或者于换电站服务器进行查看。
本发明一可选的实施例中，所述控制模组在根据所述电流信号和所述电压信号，确定所述电池的放电量信息时，具体用于：
根据所述校正参数，对所述电流信号采集模组采集的电流信号和所述电压信号采集模组采集的电压信号进行校正，获得校正后的所述电流信号和所述电压信号；
根据校正后的所述电流信号和所述电压信号，确定所述电池的放电量信息。
本发明的该实施例中，所述电流信号采集模组采集的电流信号和所述电压信号采集模组采集的电压信号可能存在误差，并非电池的实际电流和电压信号，需要进行校准，才能保证电池的放电量信息的准确性。
本发明一可选的实施例中，所述确定所述电池的放电量信息，包括：
确定当前采集周期的结束时间时的放电量信息；其中，在当前采集周期的初始时间，所述放电量信息为预设值。
本发明的该实施例中，所述电能计量装置用于在接收到电量读取指令时，获取当前采集周期的结束时间时的放电量信息，并在接收到电量清零指令时，获取当前采集周期的初始时间的为预设值的放电量信息，该预设值一般为0，表示当前电池的放电量为0，还未开始使用，结算费用为0。
本发明一可选的实施例中，所述控制模组根据校正后的所述电流信号和所述电压信号，确定所述电池的放电量信息，具体为：
根据公式
确定所述电池的放电量信息；
其中，W为所述放电量信息，U为校正后的所述电压信号，I为校正后的所述电流信号，t为所述当前采集周期的时长。
本发明的该实施例中，所述控制模组获取所述电流信号采集模组采集到的电流信号和所述电压信号采集模组采集到的电压信号，根据所述存储模组预先存储的校正参数进行校正，获取校正后的所述电流信号和所述电压信号，对校正后的所述电流信号和所述电压信号，进行积分计算处理，获取放电量信息。
本发明一可选的实施例中，所述数据传输模组还用于获取电池管理系统发送的电量读取指令；
其中，根据所述电量读取指令，将所述放电量信息传输至与所述电池连接的电池管理系统。
进一步地，所述数据传输模组还通过电池管理系统获取换电站服务器发送的电量清零指令；
其中，根据所述电量清零指令，将所述放电量信息置为预设值。
本发明的该实施例中，根据所述数据传输模组接收到的电量清零指令至电量读取指令的时间，确定所述电能计量装置的当前采集周期的时长，在该采集周期时间进行所述电流信号和所述电压信号的积分计算处理，确定待换电池的放电量信息。
本发明实施例提供了一种电池，包括如上所述的电能计量装置。
本发明的该实施例中，采用如上所述的电能计量装置的电池，可通过对充放电量的准确计量，实现了换电类型的电动汽车按电量结算的方式，解决了现有按照里程或包月制计费方式存在的与实际消耗电量无关的问题，确保换电站运营商和用户之间的费用结算公平，促进了电动汽车换电商业模式的良性和可持续发展。
本发明实施例提供了一种电动汽车，包括如上所述的电池。
本发明的该实施例中，采用如上所述电池的电动汽车，解决了现有换电车辆换电费结算不合理的问题，在满足计量标准的前提下，具备换电电池电能的单次消耗电能计量、历史电能计量功能、与外部校准设备或其他外部控制器通讯的功能，实现按照实际消耗电量的计费方式。
具体地，所述电动汽车还包括电池管理系统、网关和T-BOX，所述电池管理系统用于获取所述放电量信息，通过网关和T-BOX将所述放电量信息传输至远程服务器。
本发明的该实施例中，所述电动汽车的电池管理系统在获取到待换电池中的电能计量装置发送的放电量信息后，通过CAN通讯经网关和T-BOX传输至远程服务器。
本发明一可选的实施例中，所述电池管理系统还用于在获取所述放电量信息之后，通过控制器局域网通讯传输至组合仪表。
本发明的该实施例中，所述组合仪表与所述电池管理系统通过CAN通讯，用户可通过组合仪表来查看电池的放电量信息或充电量信息。
如图4所示，本发明实施例提供了一种电能结算方法，应用于换电站服务器，所述方法包括：
步骤S41，获取待换电池上电能计量装置的放电量信息；
步骤S42，根据所述放电量信息，确定电能费用信息。
本发明的该实施例中，所述电能结算方法实现了换电站的电池费用自动结算，解决了现有按照里程计费方式存在的与实际消耗电量无关的问题，例如，按照里程计费方式，冬季车辆能耗增加40％，但运营公司不能提供换电费用，导致出现亏损问题，影响换电电动汽车产业的良性发展。
本发明一可选的实施例中，步骤S41，所述获取待换电池上电能计量装置的放电量信息，包括：
通过远程服务器获取所述待换电池的电动汽车通过T-BOX转发的所述放电量信息；或者
通过与所述待换电池的电能计量装置中的数据传输模组连接，读取所述放电量信息。
进一步地，在通过远程服务器获取所述待换电池的电动汽车通过转发的所述放电量信息之前，所述方法还包括：
通过远程服务器向所述电动汽车发送电量读取指令。
本发明的该实施例中，如图5所示，当电动汽车行驶到换电站，需要更换电池时，换电站服务器获取该电动汽车的车辆信息，发送电量读取指令到远程服务器，该远程服务器通过电动汽车中的T-BOX转发该电量读取指令至网关和电池管理系统，电池管理系统发送电量读取指令至电能计量装置，并获取该电能计量装置反馈的放电量信息，并将该电池的放电量信息再经网关和车载信息处理器传输至换电站服务器，换电站服务器根据该放电量信息和预存的电能单价信息，进行电能费用结算。其中，所述远程服务器分别与换电站服务器和所述T-BOX通过4G通讯，加快信息传输速度。T-BOX与网关，网关与电池管理系统以及电池管理系统与电能计量装置均通过CAN通讯。
还需要说明的是，如图6所示，换电站还可以通过取下待换电池来换取放电量信息，如图所示，当电动汽车驶入换电站后，换电站的有轨制导车辆取下待换的亏电电池，将亏电电池转运到换电站电池充电架上，换电站服务器或换电站监控设备通过与电池中的电能计量装置的数据传输模组进行CAN连接，读取该亏电电池的本次放电电量W，根据规定的电量单价信息s，计算电量费用C＝W×s。在转运亏电电池后，还需要转运并安装满电电池，换电站服务器需要对满电电池发送放电量清零指令，开始新一轮电量计量和计费，完成电动汽车的电池更换过程。
本发明实施例还提供了一种电能结算装置，应用于换电站服务器，所述装置包括：
获取模块，用于获取待换电池上电能计量装置的放电量信息；
结算模块，用于根据所述放电量信息，确定电能费用信息。
本发明的该实施例中，所述获取模块用于，通过远程服务器获取所述待换电池的电动汽车通过T-BOX转发的所述放电量信息；或者
通过与所述待换电池的电能计量装置中的数据传输模组连接，读取所述放电量信息。
在过远程服务器获取所述待换电池的电动汽车通过T-BOX转发的所述放电量信息之前，所述装置还包括发送模块，用于通过远程服务器向所述电动汽车发送电量读取指令。
所述电能结算装置应用如上所述的电能结算方法，在此不再赘述。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (17)
1.一种电能计量装置，其特征在于，包括：
电流信号采集模组，用于采集电池的电流信号；
电压信号采集模组，用于采集电池的电压信号；
控制模组，所述控制模组分别与所述电流信号采集模组和所述电压信号采集模组连接；所述控制模组用于根据所述电流信号和所述电压信号，确定所述电池的放电量信息；
数据传输模组，与所述控制模组连接，用于将所述放电量信息传输至与所述电池连接的电池管理系统。
2.根据权利要求1所述的电能计量装置，其特征在于，所述电流信号采集模组包括设置在电池高压回路上的电流传感器和与所述电流传感器连接的电流处理电路，所述电流处理电路用于对所述电流传感器所采集的电流进行信号转换处理，获得所述电流信号。
3.根据权利要求1所述的电能计量装置，其特征在于，所述电压信号采集模组包括设置在电池高压回路上的电压传感器和与所述电压传感器连接的电压处理电路，所述电压处理电路用于对所述电压传感器所述采集的电压进行信号转换处理，获得所述电压信号。
4.根据权利要求1所述的电能计量装置，其特征在于，所述电能计量装置还包括存储模组和校正接口，所述存储模组分别与所述控制模组和所述校正接口连接，所述校正接口连接外部校准设备，所述校正接口用于获取所述外部校准设备传输的校正参数，并传输至所述存储模组；所述存储模组用于存储从所述校正接口获取的校正参数，并传输至所述控制模组。
5.根据权利要求4所述的电能计量装置，其特征在于，所述控制模组在根据所述电流信号和所述电压信号，确定所述电池的放电量信息时，具体用于：
根据所述校正参数，对所述电流信号采集模组采集的电流信号和所述电压信号采集模组采集的电压信号进行校正，获得校正后的所述电流信号和所述电压信号；
根据校正后的所述电流信号和所述电压信号，确定所述电池的放电量信息。
6.根据权利要求5所述的电能计量装置，其特征在于，所述确定所述电池的放电量信息，包括：
确定当前采集周期的结束时间时的放电量信息；其中在当前采集周期的初始时间，所述放电量信息为预设值。
7.根据权利要求6所述的电能计量装置，其特征在于，所述控制模组根据校正后的所述电流信号和所述电压信号，确定所述电池的放电量信息，具体为：
根据公式
确定所述电池的放电量信息；
其中，W为所述放电量信息，U为校正后的所述电压信号，I为校正后的所述电流信号，t为所述当前采集周期的时长。
8.根据权利要求1所述的电能计量装置，其特征在于，所述数据传输模组还用于获取电池管理系统发送的电量读取指令；
其中，根据所述电量读取指令，将所述放电量信息传输至与所述电池连接的电池管理系统。
9.根据权利要求6所述的电能计量装置，其特征在于，所述数据传输模组还通过电池管理系统获取换电站服务器发送的电量清零指令；
其中，根据所述电量清零指令，将所述放电量信息置为预设值。
10.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的电能计量装置。
11.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求10所述的电池。
12.根据权利要求11所述的电动汽车，其特征在于，所述电动汽车还包括电池管理系统、网关和车载远程信息处理器T-BOX，所述电池管理系统用于获取所述放电量信息，通过网关和T-BOX将所述放电量信息传输至远程服务器。
13.根据权利要求12所述的电动汽车，其特征在于，所述电池管理系统还用于在获取所述放电量信息之后，通过控制器局域网通讯传输至组合仪表。
14.一种电能结算方法，应用于换电站服务器，其特征在于，所述方法包括：
获取待换电池上电能计量装置的放电量信息；
根据所述放电量信息，确定电能费用信息。
15.根据权利要求14所述的电能结算方法，其特征在于，所述获取待换电池上电能计量装置的放电量信息，包括：
通过远程服务器获取所述待换电池的电动汽车通过T-BOX转发的所述放电量信息；或者
通过与所述待换电池的电能计量装置中的数据传输模组连接，读取所述放电量信息。
16.根据权利要求15所述的电能结算方法，其特征在于，在通过远程服务器获取所述待换电池的电动汽车通过T-BOX转发的所述放电量信息之前，所述方法还包括：
通过远程服务器向所述电动汽车发送电量读取指令。
17.一种电能结算装置，应用于换电站服务器，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取待换电池上电能计量装置的放电量信息；
结算模块，用于根据所述放电量信息，确定电能费用信息。
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