CN113844332B - 电动挖掘机及电动挖掘机的充电方法、装置和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电动挖掘机及电动挖掘机的充电方法、装置和存储介质，其中方法包括：获取电池包参数；根据电池包参数及各参数的预设权重，确定电池包的衰减率；根据电池包的衰减率确定当前电池容量，计算得到实际剩余电量值；根据剩余电量值及当前选择的工作模式，计算电动挖掘机在当前工作模式下的工作时长，并依据该工作时长选择下一个充电节点。本发明通过识别电动挖掘机当前工作模式、工作环境和当前电池包容量，计算电动挖掘机电池包继续放电到预设剩余电量的时间，为电池包选择充电时机提供科学依据，防止电池在低电量下长时间放电，减缓电池包的衰减速率。

Description

电动挖掘机及电动挖掘机的充电方法、装置和存储介质

技术领域

本发明涉及电动挖掘机技术领域，具体涉及一种电动挖掘机及电动挖掘机的充电方法、装置和存储介质。

背景技术

随着新能源技术的逐渐普及和碳中和的国家战略要求，液压挖掘机也逐渐采用锂电池驱动。虽然电动液压挖掘机零排放，绿色环保，但任何电池都具有一定的使用寿命，且使用过程中不遵循电池特性等不规范的充放电操作也会严重缩短电池的使用寿命，同时，由于应用在高温潮湿等恶劣的工况下，导致电动挖掘机的电池具有性能不稳定的缺陷。

目前，在挖掘机领域，电动挖掘机的电池充放电基本是查看挖掘机显示仪表后人为主观判断，充电节点选择没有客观规范的方法及依据。

针对挖掘机的使用工作模式(例如：挖掘、重载、破碎等)及工作环境(高温、高寒等)，目前还只是依据热管理系统保障电池的安全性能，没有结合电池不同工作模式下放电特性对电池放电进行科学管理。

现有技术对于电动汽车的充放电及电池管理已有大量研究，但大多涉及单一工况的电动汽车，对于具有多种工况的电动挖掘机的电池充电及管理则少有涉及。如公开号CN110422060B的中国专利于2019年11月8日公开的电动汽车充电方法，该发明针对电动汽车供电电池寿命有限的缺陷，根据电池包的衰减情况对电池包的充电时机进行调整，降低电池因充电行为造成的损伤，减缓电池包的衰减速率。该专利仅针对单一工况下的电动汽车充电进行管理，未考虑不同工作模式下的电池充电管理。

现有的电动挖掘机电池管理存在以下缺陷：

(1)电动挖掘机实际使用过程中不考虑工作模式和工作环境对电池包性能衰减的影响。

(2)电动挖掘机实际使用和充电过程中不考虑电池包的工作特性及衰减曲线。

(3)电动挖掘机充电时机靠用户感知，没有科学规范的依据。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种电动挖掘机及电动挖掘机的充电方法、装置和存储介质，以解决上述至少一个技术问题。

根据本发明说明书的一方面，提供一种电动挖掘机的充电方法，包括：

获取电池包参数；

根据电池包参数及各参数的预设权重，确定电池包的衰减率；

根据电池包的衰减率确定当前电池容量，计算得到实际剩余电量值；

根据剩余电量值及当前选择的工作模式，计算电动挖掘机在当前工作模式下的工作时长，并依据该工作时长选择下一个充电节点。

上述技术方案中，通过获取电池包参数并依据电池包参数及相应权重设置，确定电池包的衰减率；通过衰减率计算得到当前可用的剩余电量值；然后根据当前选择的工作模式，结合当前可用的剩余电量值，确定电动挖掘机在当前工作模式下的工作时长，从而确定该电动挖掘机的下一次充电节点，防止电池包在低电量下长时间放电，减缓电池包的衰减速率。

作为进一步的技术方案，所述电池包参数包括额定电池容量、电池容量衰减曲线、电池包历史工作时长、历史工作温度、额定工作电流及额定工作温度。

作为进一步的技术方案，确定电池包的衰减率进一步包括：根据电池包历史工作时长获取电动挖掘机不同工作模式下的工作时长，根据历史工作温度获取电动挖掘机不同温度下的工作时长，根据电池容量衰减曲线获取电池出厂后工作时长；获取电池容量衰减曲线、不同工作模式、最佳工作温度及非最佳工作温度的工作时长与各自权重的乘积之和，根据该乘积之和与各者工作时长之和的比值，确定电池包的衰减率。

作为进一步的技术方案，计算得到实际剩余电量值进一步包括：根据电池包的衰减率确定当前电池容量，根据当前电池容量和预设剩余电量百分比，计算得到当前实际可用的剩余电量值。

作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：获取当前选择的工作模式的单位耗能，根据该工作模式的单位耗能与当前实际可用的剩余电量，确定电动挖掘机在当前工作模式下的工作时长，并依据该工作时长选择下一个充电节点。

作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：在电动挖掘机工作时，监测电池包的实时温度及电流情况，并在实时温度处于非额定工作温度区间或实时电流处于非额定工作电流区间时，启动报警或控制电动挖掘机停车。

作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：在电动挖掘机工作时，实时获取电池包的剩余电量值，并在剩余电量值等于或小于预设剩余电量时，启动报警提示。

根据本发明说明书的一方面，提供一种电动挖掘机的充电装置，包括：

识别模块，用于获取电池包参数；

计算模块，用于根据电池包参数及各参数的预设权重，确定电池包的衰减率；根据电池包的衰减率确定当前电池容量，计算得到实际剩余电量值；

充电节点确定模块，用于根据剩余电量值及当前选择的工作模式，计算电动挖掘机在当前工作模式下的工作时长，并依据该工作时长选择下一个充电节点。

上述技术方案中，通过识别模块识别电动挖掘机电池包的参数特征，根据识别结果计算得到电池包当前可用的剩余电量值，基于该剩余电量值结合当前选择的工作模式，确定电动挖掘机在当前工作模式下的工作时长，根据该工作时长，选择下一个充电时间节点，解决现有电动挖掘机的充电时机选择缺乏科学依据的问题。同时，该技术方案考虑工作模式和工作环境对电池包性能衰减的影响，根据不同的工作模式确定不同的充电时机，为电池包的充放电管理提供科学依据。

根据本发明说明书的一方面，提供一种电动挖掘机，包括所述电动挖掘机的充电装置。

根据本发明说明书的一方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述的电动挖掘机的充电方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明提供一种方法，该方法通过获取电池包参数并依据电池包参数及相应权重设置，确定电池包的衰减率；通过衰减率计算得到当前可用的剩余电量值；然后根据当前选择的工作模式，结合当前可用的剩余电量值，确定电动挖掘机在当前工作模式下的工作时长，从而确定该电动挖掘机的下一次充电节点，防止电池包在低电量下长时间放电，减缓电池包的衰减速率。

(2)本发明提供一种装置，该装置通过识别模块识别电动挖掘机电池包的参数特征，根据识别结果计算得到电池包当前可用的剩余电量值，基于该剩余电量值结合当前选择的工作模式，确定电动挖掘机在当前工作模式下的工作时长，根据该工作时长，选择下一个充电时间节点，解决现有电动挖掘机的充电时机选择缺乏科学依据的问题。同时，该技术方案考虑工作模式和工作环境对电池包性能衰减的影响，根据不同的工作模式确定不同的充电时机，为电池包的充放电管理提供科学依据。

(3)本发明考虑电动挖掘机的工作模式和工作环境对电池包性能衰减的影响，根据不同的工作模式、工作环境结合电池包自身衰减曲线确定不同的充电时机，相对于现有技术仅依据电池包出厂设置的衰减曲线来考虑电池包衰减程度的方式而言，本发明获取的电池包衰减率更贴近实际工况，为电池包充放电管理提供的依据更客观。

(4)本发明通过监测电池包的当前温度和放电电流，对异常情况及时报警或关闭电源，保障电池在正常环境下工作，减少电池包的损伤，延长电池包的使用寿命。

(5)本发明通过监测电池包的剩余电量值，在剩余电量值等于或小于预设剩余电量时进行报警，提醒驾驶员及时充电，避免电池包在低电量下长时间放电。

附图说明

图1为根据本发明实施例的电动挖掘机的充电方法流程示意图。

图2为根据本发明实施例的电动挖掘机的充电装置的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

本发明提供一种电动挖掘机的充电方法及充电装置，适用于电池驱动型非道路电动工程机械的充电。

实施例1

本实施例提供一种电动挖掘机的充电方法，如图1，包括如下步骤：

步骤1，电动挖掘机开机后，系统自检，获取电池包参数，包括电池包的额定电池容量、电池容量衰减曲线、电池包历史工作时长、历史工作温度、额定工作电流、额定工作温度。

其中，电池容量衰减曲线可为厂家根据道路耐久实验测试绘制的电池在不同状况下的衰减曲线。

电池包历史工作时长，用于统计得到电动挖掘机不同工作模式下的工作时长、最佳工作温度下的工作时长及非最佳工作温度下的工作时长。

电动挖掘机工作模式有多种，如挖掘、重载、破碎等，在本实施例中按工作模式1、工作模式2、工作模式3来描述。

历史工作温度包括最佳温度和非最佳温度。

额定工作电流，用于与电动挖掘机电池包的实时电流进行比较，判断电动挖掘机电池包是否超过额定电流下工作，以便于启动报警。

额定工作温度，用于与电动挖掘机电池包的实时温度进行比较，判断电动挖掘机电池包是否超过额定温度下工作，以便于启动报警。

步骤2，根据电池包参数中的电池容量衰减曲线、历史工作时长及历史工作温度，结合三者的预设权重，确定电池包的衰减率。

电池包使用一段时间后，其充满电后的电池容量不再是额定电池容量，而是随着衰减率的增高而降低，因此，其提供给电动挖掘机的实际电量需要根据衰减率来调整。

例如，电池包出厂时衰减率为0％，当前额定电量为100Kwh，电池充满电后实际电量为100Kwh，电池的预设剩余电量是10％，则当前实际可用的剩余电量值是100Kwh-100Kwh*10％＝90Kwh。

在电池包使用过一段时间后，若计算得到的衰减率为20％，则当前电池充满电后实际电量为100Kwh*衰减率＝80Kwh，当前实际可用的剩余电量值是80Kwh-80Kwh*10％＝72Kwh。

具体地，从电池包历史工作时长的曲线中，分别统计获得电池容量衰减曲线、不同工作模式、最佳工作温度及非最佳工作温度的工作时长；获取该电池容量衰减曲线、不同工作模式、最佳工作温度及非最佳工作温度的工作时长与各自权重的乘积之和；获取该乘积之和与各者工作时长之和的比值，确定电池包的衰减率。

例如，电池包出厂后衰减曲线权重20％(工作时长T1)，工做模式1衰减权重15％(T2)，工作模式2衰减权重占15％(T3)，工作模式3衰减权重占25％(T4)，最佳温度下工作衰减权重占10％(T5)，非最佳温度工作衰减权重占15％(T6)，根据各自工作时长结合权重，计算电池包当前的衰减程度为：

衰减率＝(20％*T1+15％T2+15％*T3+25％*T4+10％*T5+15％*T6)/(T1+T1+T3+T4+T5+T6)。

步骤3，根据衰减率确定当前电池容量，计算得到剩余电量值。

具体地，根据电池包的衰减率确定当前电池容量，根据当前电池容量和预设剩余电量百分比，计算得到当前实际可用的剩余电量值。

本实施例中，当前电池容量是指经衰减率修正后的电池包实际电池容量；预设剩余电量是指报警电量，即低于该预设剩余电量就启动报警；预设剩余电量百分比是指报警电量占电池包实际电池容量的百分比。

步骤4，根据剩余电量值及当前选择的工作模式，选择电动挖掘机在当前工作模式下的工作时长，确定下一个充电节点。

本实施例中，首先获取不同工作模式的单位耗能，例如，工作模式1单位耗能为Q1，工作模式2单位耗能为Q2，工作模式3单位耗能为Q3；接着，根据所选工作模式的单位耗能及当前实际可用的剩余电量值，计算工作时长。

例如，若当前电池容量为80Kwh，预设剩余电量的百分比为10％，则预设剩余电量为8Kwh，当前实际可用的剩余电量值为80Kwh-8Kwh＝72Kwh。若选择工作模式1，则电动挖掘机的工作时长为72Kwh/Q1。

本实施例中，获取不同工作模式的单位耗能，可通过对历史工作温度曲线进行大数据分析来实现。例如，对于工作模式1下的单位耗能Q1进行分析具体包括：基于大数据分析的工作温度区间0～10℃的平均单位时长耗电量Qa，11～20℃平均单位时长耗电量Qb，21～30℃平均单位时长耗电量Qc，31～40℃平均单位时长耗电量Qd，41～50℃平均单位时长耗电量Qe，41～60℃平均单位时长耗电量Qf，则Q1＝(Qa+Qb+Qc+Qd+Qe+Qf)/6。以此类推，可得到电动挖掘机不同工作模式下的单位耗能。

当前电动挖掘机可依据该工作时长选择下一个充电节点。应该理解的是，该下一个充电节点可能早于该工作时长的结束时刻，或者晚于该工作时长的结束时刻，或者等于该工作时长的结束时刻，本实施例对于具体的充电时刻不作限定。

本实施例可以在电动挖掘机开始工作前，为驾驶员提供明确的工作时长，即当前电动挖掘机可以在所选工作模式下工作多长时间，便于驾驶员确定下一个充电节点，避免电动挖掘机的电池包在低电量情况下长时间放电。

作为一种实施方式，在电动挖掘机工作时，监测电池包的实时温度及电流情况，并在实时温度处于非额定工作温度区间或实时电流处于非额定工作电流区间时，启动报警或控制电动挖掘机停车。

作为一种实施方式，在电动挖掘机工作时，实时获取电池包的剩余电量值，并在剩余电量值等于或小于预设剩余电量时，启动报警提示。

例如，电池包出厂时衰减率为0％，当前额定电量为100Kwh，电池的预设剩余电量是10％时报警，就是100Kwh*10％＝10Kwh，当剩余电量≤10Kwh时，系统报警，提示充电。

电池包使用一段时间后，当前电池充满电后实际电量为100Kwh*衰减率，若现在衰减率为20％，则当前电池电量时80Kwh；电池的预设剩余电量是10％时报警，就是80Kwh*10％＝8Kwh，当剩余电量≤8Kwh时，系统报警，提示充电。

实施例2

本实施例提供一种电动挖掘机的充电装置，如图2，包括识别模块、计算模块和充电节点确定模块。其中，识别模块、计算模块和充电节点确定模块依次相连。

本实施例中，充电装置设置在电动挖掘机上，在电动挖掘机开机后，系统启动自检过程，识别模块通过内部通讯功能获取电动挖掘机电池包的参数，包括电池包的额定电池容量、电池容量衰减曲线、电池包历史工作时长、历史工作温度、额定工作电流、额定工作温度。

其中，电容容量衰减曲线，用于获取电池包出厂时设置的不同状况下衰减程度。

电池包历史工作时长，用于统计得到电动挖掘机不同工作模式下的工作时长、最佳工作温度下的工作时长及非最佳工作温度下的工作时长。

历史工作温度，用于获取电动挖掘机的最佳工作温度及非最佳工作温度。

识别模块，还用于获取电动挖掘机电池包的实时工作温度及实时工作电流。

计算模块，用于根据识别出的电池包额定电池容量、电池容量衰减曲线、电池包历史工作时长、历史工作温度确定电池包当前电池容量；根据当前电池容量和当前电池容量的预设剩余电量百分比，获取当前实际可用的剩余电量值。

充电节点识别模块，用于根据剩余电量值及当前选择的工作模式，选择电动挖掘机在当前工作模式下的工作时长，确定下一个充电节点。

本实施例还可包括选择模块，用于电动挖掘机操作人员选择工作模式并传送至计算模块。

本实施例还可包括显示模块，用于显示电动挖掘机在当前工作模式下的工作时长。该显示模块还可在电动挖掘机工作过程中，对当前工作模式下的工作时长进行时间倒数显示，并在时间用尽时报警提示操作人员及时充电。

本实施例也将工作模式选择和工作时长显示集成在一个模块上来实现。

本实施例还可包括监测模块，用于监测电动挖掘机工作时电池包的实时温度及实时电量，并将监测到的实时数据与识别模块识别到的额定数据进行比较，判断当前温度或电流是否处于电池包额定工作温度或额定工作电流区间。

本实施例还可包括报警模块，用于在电动挖掘机工作过程中，如果当前温度处于非额定工作温度区间或当前电流处于非额定工作电流区间，则报警模块启动报警或控制车辆停车。

本实施例还可包括剩余电量监测模块，用于监测电池包的剩余电量，当识别到电池包当前剩余电量小于等于预设剩余电量实际对应的电量值时，充电装置的报警模块对操作人员进行报警提示。

实施例3

本实施例提供一种电动挖掘机，该电动挖掘机包括电动挖掘机的充电装置。

本实施例可利用电动挖掘机的充电装置识别电池包的参数，获取电池包的衰减率，获取当前实际可用的剩余电量，并基于当前实际可用的剩余电量及选择的电动挖掘机工作模式，确定电动挖掘机在所选工作模式下的工作时长，进而确定下一个充电节点。

实施例4

本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述的电动挖掘机的充电方法。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。

Claims (8)

1.一种电动挖掘机的充电方法，其特征在于，包括：

获取电池包参数；所述电池包参数包括额定电池容量、电池容量衰减曲线、电池包历史工作时长、历史工作温度、额定工作电流及额定工作温度；

根据电池包参数及各参数的预设权重，确定电池包的衰减率；进一步包括：根据电池包历史工作时长获取电动挖掘机不同工作模式下的工作时长，根据历史工作温度获取电动挖掘机不同温度下的工作时长，根据电池容量衰减曲线获取电池出厂后工作时长；获取电池容量衰减曲线、不同工作模式、最佳工作温度及非最佳工作温度的工作时长与各自权重的乘积之和，根据该乘积之和与各者工作时长之和的比值，确定电池包的衰减率；

根据电池包的衰减率确定当前电池容量，计算得到实际剩余电量值；

根据剩余电量值及当前选择的工作模式，计算电动挖掘机在当前工作模式下的工作时长，并依据该工作时长选择下一个充电节点。

2.根据权利要求1所述一种电动挖掘机的充电方法，其特征在于，计算得到实际剩余电量值进一步包括：根据电池包的衰减率确定当前电池容量，根据当前电池容量和预设剩余电量百分比，计算得到当前实际可用的剩余电量值。

3.根据权利要求2所述一种电动挖掘机的充电方法，其特征在于，所述方法进一步包括：获取当前选择的工作模式的单位耗能，根据该工作模式的单位耗能与当前实际可用的剩余电量，确定电动挖掘机在当前工作模式下的工作时长，并依据该工作时长选择下一个充电节点。

4.根据权利要求1所述一种电动挖掘机的充电方法，其特征在于，所述方法进一步包括：在电动挖掘机工作时，监测电池包的实时温度及电流情况，并在实时温度处于非额定工作温度区间或实时电流处于非额定工作电流区间时，启动报警或控制电动挖掘机停车。

5.根据权利要求1所述一种电动挖掘机的充电方法，其特征在于，所述方法进一步包括：在电动挖掘机工作时，实时获取电池包的剩余电量值，并在剩余电量值等于或小于预设剩余电量时，启动报警提示。

6.一种电动挖掘机的充电装置，其特征在于，包括：

识别模块，用于获取电池包参数；所述电池包参数包括额定电池容量、电池容量衰减曲线、电池包历史工作时长、历史工作温度、额定工作电流及额定工作温度；

计算模块，用于根据电池包参数及各参数的预设权重，确定电池包的衰减率；根据电池包的衰减率确定当前电池容量，计算得到实际剩余电量值；确定电池包的衰减率；进一步包括：根据电池包历史工作时长获取电动挖掘机不同工作模式下的工作时长，根据历史工作温度获取电动挖掘机不同温度下的工作时长，根据电池容量衰减曲线获取电池出厂后工作时长；获取电池容量衰减曲线、不同工作模式、最佳工作温度及非最佳工作温度的工作时长与各自权重的乘积之和，根据该乘积之和与各者工作时长之和的比值，确定电池包的衰减率；

充电节点确定模块，用于根据剩余电量值及当前选择的工作模式，计算电动挖掘机在当前工作模式下的工作时长，并依据该工作时长选择下一个充电节点。

7.一种电动挖掘机，其特征在于，包括如权利要求6所述电动挖掘机的充电装置。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的电动挖掘机的充电方法。

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