CN114597998A - 一种用于延长电池寿命的充电管理方法、装置及系统 - Google Patents

一种用于延长电池寿命的充电管理方法、装置及系统 Download PDF

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Beijing Shengneng Energy Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种用于延长电池寿命的充电管理方法、装置及系统，充电管理方法包括：判断当前时段是否为换电密集时段或者换电闲置时段；当当前时段为换电密集时段时，确定第一充电倍率，控制采用第一充电倍率为待充电电池充电；当当前时段为换电闲置时段时，确定小于第一充电倍率的第二充电倍率，控制采用第二充电倍率为待充电电池充电。利用本发明提出的充电管理方法可以在满足换电需求的同时，最大化的延长电池的寿命，减小换电站的运营成本。

Description

一种用于延长电池寿命的充电管理方法、装置及系统
技术领域
本发明实施例涉及换电站技术，尤其涉及一种用于延长电池寿命的充电管理方法、装置及系统。
背景技术
换电站可以为电动汽车提供快速更换动力电池的服务，换电站的基本工作模式为：换电站中的电池在充电架上完成充电，车辆在进入换电站后通过快速更换设备将车辆的动力电池取下并即刻更换另一组动力电池。
目前，在主流的换电模式下，换电站中存储的电池分为满电电池和欠电电池，为满足换电需求，需要保证在任意时刻可用换电电池的数量能够与换电需求相匹配，这就要求换电站采用一定的充电策略对欠点电池进行充电，以保证换电站的换电能力。
现有技术中，针对换电站中的欠电电池缺乏一种灵活有效的充电策略，在保证换电站换电能力的同时兼顾电池的使用寿命。
发明内容
本发明提供一种用于延长电池寿命的充电管理方法、装置及系统，以达到在满足换电需求的同时，最大化的延长电池的寿命的目的。
第一方面，本发明实施例提供了一种用于延长电池寿命的充电管理方法，包括：
判断当前时段是否为换电密集时段或者换电闲置时段；
当所述当前时段为所述换电密集时段时，确定第一充电倍率，控制采用所述第一充电倍率为待充电电池充电；
当所述当前时段为所述换电闲置时段时，确定小于所述第一充电倍率的第二充电倍率，控制采用所述第二充电倍率为所述待充电电池充电。
可选的，当所述当前时段为所述换电闲置时段时还包括：
判断所述待充电电池的温度是否大于设定温度；
当所述温度大于所述设定温度时，控制采用所述第二充电倍率为所述待充电电池充电，控制所述待充电电池的温度稳定于所述设定温度；
当所述温度小于所述设定温度时，控制采用所述第二充电倍率为所述待充电电池充电。
可选的，判断当前时段是否为换电密集时段或者换电闲置时段包括：
获取历史换电统计数据，根据所述历史换电统计数据确定当前时段是否为换电密集时段或者换电闲置时段。
可选的，判断当前时段是否为换电密集时段或者换电闲置时段还包括：
获取换电预约订单，根据所述换电预约订单包含的换电时间以及所述历史换电统计数据确定当前时段是否为换电密集时段或者换电闲置时段。
可选的，当所述当前时段为所述换电闲置时段时还包括：
判断满电电池的数量是否满足换电需求；
当所述满电电池的数量不能满足所述换电需求时，控制采用所述第一充电倍率为待充电电池充电；
当所述满电电池的数量能够满足所述换电需求时，控制采用所述第二充电倍率为待充电电池充电。
可选的，判断满电电池的数量是否满足换电需求包括：
获取换电预约订单，根据所述换电预约订单确定所述当前时段内的预约换电数量；
若所述满电电池的数量大于所述预约换电数量，且所述满电电池的数量大于所述待充电电池的数量，则判定所述满电电池的数量能够满足所述换电需求。
可选的，还包括：
判断未换电持续时长是否超过设定时长，若所述未换电持续时长超过所述设定时长，则控制满电电池稳定于预设温度。
可选的，还包括确定充电目标SOC值；
当所述当前时段为所述换电密集时段时，确定第一充电倍率，控制采用所述第一充电倍率为待充电电池充电至所述充电目标SOC值；
当所述当前时段为所述换电闲置时段时，确定小于所述第一充电倍率的第二充电倍率，控制采用所述第二充电倍率为所述待充电电池充电至所述充电目标SOC值。
第二方面，本发明实施例还提供了一种用于延长电池寿命的充电管理装置，包括充电时段判断模块、充电控制模块；
所述充电时段判断模块用于：判断当前时段是否为换电密集时段或者换电闲置时段；
所述充电控制模块用于：当所述当前时段为所述换电密集时段时，确定第一充电倍率，控制采用所述第一充电倍率为待充电电池充电；
当所述当前时段为所述换电闲置时段时，确定小于所述第一充电倍率的第二充电倍率，控制采用所述第二充电倍率为所述待充电电池充电。
第三方面，本发明实施例还提供了一种用于延长电池寿命的充电管理系统，包括控制器，所述控制器配置有可执行程序，所述可执行程序运行时用于实现本发明实施例记载的充电管理方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提出一种换电站充电管理方法，在一天中不同的时段基于不同的充电倍率为待充电电池充电。具体的，在换电密集时段，由于两次换电操作之间的时间间隔较短，因此为满足换电需求，减少换电器件的等待时间，基于数值较大的第一充电倍率为待充电电池充电，使待充电电池可以在短时间内作为可直接更换至车辆的备用电池；在换电闲置时段，由于换电需求较小，可直接更换至车辆的备用电池数量较多，因此，为延长电池的使用寿命，基于数值较小的第二充电倍率为待充电电池充电，以减小电池的损耗，综上，本实施例提出的充电管理方法可以在满足换电需求的同时，最大化的延长电池的寿命，减小换电站的运营成本。
附图说明
图1是实施例中的充电管理方法流程图；
图2是实施例中的另一种充电管理方法流程图；
图3是实施例中的又一种充电管理方法流程图；
图4是实施例中的又一种充电管理方法流程图；
图5是实施例中的充电管理装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1是实施例中的充电管理方法流程图，参考图1，充电管理方法包括：
S101.判断当前时段是否为换电密集时段或者换电闲置时段。
本实施例中，一天中不同的时段对应不同的充电策略，本步骤中，对当前时段进行判断，确定当前时段是否属于换电密集时段或者换电闲置时段。
示例性的，本实施例中，在一时间区间内，若预计电池更换数量超过设定更换数量，则该时间区间可以定义为换电密集时段；
或者，若单位时段内的预计电池更换数量超过单位设定更换数量，则该单位时段可定义为换电密集时段。
示例性的，本实施例中，换电闲置时段为与换电密集时段相对的时段(即换电闲置时段为一天内除换电密集时段外的其余时段)，在换电闲置时段内，预计电池更换数量小于设定更换数量(或者单位时段内的预计电池更换数量小于单位设定更换数量)。
示例性的，本实施例中，可以通过历史换电统计数据确定一天内的换电密集时段。
示例性的，一套历史换电统计数据对应一个换电站，历史换电统计数据至少包括每天内，进行的每项换电操作相对应的换电起始时刻，换电结束时刻。
示例性的，基于历史换电统计数据可以生成换电预测模型，换电预测模型可以为时间序列模型，通过换电预测模型可以预测当天内可能出现的全部换电密集时段。
示例性的，可以设定一小时为单位时间，配置换电预测模型预测每小时内进行换电操作的数量，若一小时内的换电操作数量大于设定更换数量，则将该小时对应的时段定义为换电密集时段。
示例性的，本实施例中，时间序列模型的结构可以与现有技术中任意一种时间序列模型的结构相同，对训练时间序列模型采用的数据以及时间序列模型的使用方法不做具体限定。
S102.在当前时段为换电密集时段时，确定第一充电倍率，控制采用第一充电倍率为待充电电池充电。
示例性的，本实施例中，第一充电倍率与待充电电池的快充电流(例如最大充电电流)相对应，当待充电电池的类型不同时，第一充电倍率的数值相同，快充电流的数值可以不同；
例如，可以设定第一充电倍率为1C，若待充电电池的标称容量为1000mAh，则与其对应的快充电流为1A，若待充电电池的标称容量为2000mAh，则与其对应的快充电流为2A。
示例性的，本实施例中，控制采用第一充电倍率为待充电电池充电时，可以将电池充电至满电，或者充电至指定的SOC(State of Charge，电池剩余电量)。
示例性的，本实施例中，第一充电倍率为设定值，其可以根据换电站的实际情况自由设定，但其应不大于电池的最大充电倍率。
S103.在当前时段为换电闲置时段时，确定第二充电倍率，控制采用第二充电倍率为待充电电池充电。
示例性的，本实施例中，第二充电倍率与待充电电池的慢充电流相对应，当待充电电池的类型不同时，第二充电倍率的数值相同，慢充电流的数值可以不同。
示例性的，本实施例中，第二充电倍率为设定值，其小于第一充电倍率(例如，第一充电倍率为1C时，第二充电倍率可以为0.33C)；
优选的，本实施例中，设定第二充电倍率时，考虑待充电电池的最优充电电流，其中，采用最优充电电流为待充电电池充电时，可以使待充电电池达到理论上的最长使用寿命。
示例性的，最优充电电流可以为标定值或电池生产厂商提供的最优充电电流。
示例性的，本实施例中，对待充电电池的充电方式不做具体限定，例如，可以采用恒流充电的方式将待充电电池充电至指定SOC；
或者将充电阶段分为第一充电阶段和第二充电阶段，第二充电阶段处于充电过程的末期，在第一充电阶段采用恒流充电方式，在第二充电阶段采用恒压充电方式(此时充电电流小于第一充电阶段采用的充电电流)。
本实施例提出一种换电站充电管理方法，在一天中不同的时段基于不同的充电倍率为待充电电池充电。具体的，在换电密集时段，由于两次换电操作之间的时间间隔较短，因此为满足换电需求，减少换电器件的等待时间，基于数值较大的第一充电倍率为待充电电池充电，使待充电电池可以在短时间内作为可直接更换至车辆的备用电池；在换电闲置时段，由于换电需求较小，可直接更换至车辆的备用电池数量较多，因此，为延长电池的使用寿命，基于数值较小的第二充电倍率为待充电电池充电，以减小电池的损耗，综上，本实施例提出的充电管理方法可以在满足换电需求的同时，最大化的延长电池的寿命，减小换电站的运营成本。
图2是实施例中的另一种充电管理方法流程图，参考图2，作为一种可实施方案，充电管理方法还可以为：
S201.判断当前时段是否为换电密集时段或者换电闲置时段。
作为一种可实施方式，本方案中，可以通过预约换电订单确定一天内的换电密集时段。
示例性的，预约换电订单用于未来某天的换电预约，预约换电订单可以包含预约换电时间信息以及预约换电数量信息；
基于预约换电时间信息和预约换电数量信息可以确定相邻两次换电操作的时间间隔，若相邻两次换电操作的时间间隔小于设定时间间隔，则将第一次换电操作对应的换电起始时刻作为一段换电密集时段的起始时刻；
依次确定后续相邻两次换电操作的时间间隔是否小于设定时间间隔，确定第一次时间间隔大于设定时间间隔的两次换电操作，确定其中前一次换电操作的换电结束时刻，则前一次换电操作对应的换电结束时刻作为该段换电密集时段的结束时刻。
S202.在当前时段为换电密集时段时，确定第一充电倍率，控制采用第一充电倍率为待充电电池充电。
示例性的，本步骤的实施方式与步骤S102中记载的内容相同。
S203.在当前时段为换电闲置时段时，确定第二充电倍率，判断待充电电池的温度是否大于设定温度。
示例性的，本步骤中，确定第二充电倍率的方式与步骤S103中记载的内容相同。
示例性的，方案中，设定温度的数值可以为标定值，设定温度为理想充电温度区间(例如25～40℃)的上限值(例如40℃)。其中，在理想充电区间为电池充电时，电池可以达到理论的使用寿命。
S204.当温度大于设定温度时，控制采用第二充电倍率为待充电电池充电，控制待充电电池的温度稳定于设定温度。
示例性的，在当前时段为换电闲置时段时，且待充电电池的温度大于设定温度时，控制采用第二充电倍率为待充电电池充电，同时在充电过程中控制电池的温度稳定与设定温度。
示例性的，本方案中，可以通过充电装置配套的冷却单元(例如风扇冷却单元、冷却液冷却单元等)为待充电电池降温，进而使电池稳定在设定温度或设定的温度区间内。
S205.当温度小于设定温度时，控制采用第二充电倍率为待充电电池充电。
示例性的，本方案中，在当前时段为换电闲置时段时，且待充电电池的温度小于设定温度时，不对电池的温度进行主动控制，仅控制采用第二充电倍率为待充电电池充电。
在图1所示方案有益效果的基础上，本方案中，当控制采用第二充电倍率为待充电电池充电时，进一步确定待充电电池的温度，当温度小于设定温度时，在充电过程中不主动控制电池的温度，通过自然散热的方式被动的调节电池的温度，可以在延长电池使用寿命的前提下，进一步降低换电站的能耗。
图3是实施例中的又一种充电管理方法流程图，参考图3，作为一种可实施方案，充电管理方法还可以为：
S301.判断当前时段是否为换电密集时段或者换电闲置时段。
作为一种可实施方式，本方案中，可以根据换电预约订单以及历史换电统计数据确定当前时段是否为换电密集时段。
示例性的，在图1以及图2记载方案的基础上，判断当前时段是否为换电密集时段具体为：
通过换电预测模型预测当天内可能出现的全部换电密集时段，记为第一类换电密集时段；
通过预约换电订单包含的预约换电时间信息以及预约换电数量信息确定同一天出现的全部换电密集时段，记为第二类换电密集时段；
合并第一类换电密集时段和第二类换电密集时段重合的部分，将整合后的第一类换电密集时段以及第二类换电密集时段作为当天的换电密集时段。
S302.在当前时段为换电密集时段时，确定第一充电倍率，控制采用第一充电倍率为待充电电池充电。
示例性的，本方案中，控制采用第一充电倍率为待充电电池充电时，将待充电电池充电至指定的充电目标SOC值。
示例性的，本方案中，针对具有不同SOC的待充电电池，充电目标SOC值可以相同或不同。其中，当充电目标SOC值不同时，可以确定充电SOC增量，根据充电SOC增量和待充电电池的SOC确定对应电池的充电目标SOC值；
例如，若充电SOC增量为30％，待充电电池的SOC为30％，则该待充电电池的充电目标SOC值为60％；若充电SOC增量为30％，待充电电池的SOC为25％，则该待充电电池的充电目标SOC值为55％；
其中，充电目标SOC值存在下限值(例如50％SOC)，若充电SOC增量与电池SOC的和小于上述下限值，则该待充电电池的充电目标SOC值为上述下限值。
示例性的，本方案中，可以通过如下方式确定充电SOC增量：
确定进行不间断换电操作时，相邻两次换电操作之间的时间间隔，记为不间断换电时长，通过第一充电倍率、不间断换电时长、换电系数(设定值)确定充电SOC增量；
例如，若第一充电倍率为1C，不间断换电时长为3分钟，换电系数为10，则充电SOC增量为50％SOC。
S303.在当前时段为换电闲置时段时，判断满电电池的数量是否满足换电需求。
示例性的，本方案中，可以通过如下方式判断满电电池的数量是否满足换电需求：
获取换电预约订单，通过预约换电订单包含的预约换电时间信息以及预约换电数量信息确定属于换电闲置时段的换电预约订单；
根据换电闲置时段内的换电预约订单确定当前换电闲置时段内的预约换电数量；
若满电电池的数量大于预约换电数量，且满电电池的数量大于待充电电池的数量(即满电电池的数量大于总电池存储数量的50％)，则判定满电电池的数量能够满足换电需求。
示例性的，本方案中，满电电池也可以替换为可用电池，可用电池具有指定的SOC值(例如80％～95％SOC)，其可以直接更换至车辆。
S304.当满电电池的数量不能满足换电需求时，控制采用第一充电倍率为待充电电池充电。
S305.当满电电池的数量能够满足换电需求时，判断待充电电池的温度是否大于设定温度。
S306.当温度大于设定温度时，控制采用第二充电倍率为待充电电池充电，控制待充电电池的温度稳定于设定温度。
S307.当温度小于设定温度时，控制采用第二充电倍率为待充电电池充电。
在图2所示方案有益效果的基础上，本方案中，当处于换电闲置时段时，还判断满电电池的数量是否满足换电需求，当满电电池的数量不能满足换电需求时，基于数值较大的第一充电倍率为待充电电池充电，以使换电站能够及时提供需求的换电服务，当满电电池的数量能够满足换电需求时，基于数值较小的第二充电倍率为待充电电池充电，以延长电池的使用寿命。
图4是实施例中的又一种充电管理方法流程图，参考图4，作为一种可实施方案，充电管理方法还可以为：
S401.判断当前时段是否为换电密集时段或者换电闲置时段。
S402.在当前时段为换电密集时段时，确定第一充电倍率，控制采用第一充电倍率为待充电电池充电。
S403.在当前时段为换电闲置时段时，确定第二充电倍率，控制采用第二充电倍率为待充电电池充电。
S404.判断未换电持续时长是否超过设定时长，若未换电持续时长超过设定时长，则控制满电电池稳定于预设温度。
示例性的，本方案中，未换电持续时长指一次换电操作后，未进行下一次换电操作前所经历的时长。
示例性的，本方案中，设定时长以及预设温度均为设定值，满电电池可以替换为具有指定SOC的电池。
示例性的，预设温度可以为最优电池存储温度，处于最优电池存储温度时，电池的能量损耗速率最慢，其中，最优电池存储温度可以为标定值或电池生产厂商提供的最优电池存储温度。
示例性的，本方案中，可以通过换电站内配置的预冷单元或者预热单元将满电电池稳定与预设温度或者设定的温度区间内。
示例性的，步骤S404也可以作为图2或图3所示方案中的可选步骤。
在图1所示方案有益效果的基础上，本方案中，判断未换电持续时长是否超过设定时长，当超过设定时长时，控制电池稳定于预设温度，以减小电池存储时的能量损耗以及延长电池的使用寿命。
实施例二
图5是实施例中的充电管理装置示意图，参考图5，本实施例提出一种充电管理装置，包括充电时段判断模块100、充电控制模块200。
充电时段判断模块100用于：判断当前时段是否为换电密集时段或者换电闲置时段。
充电控制模块200用于：当当前时段为所述换电密集时段时，确定第一充电倍率，控制采用第一充电倍率为待充电电池充电；
当当前时段为换电闲置时段时，确定小于第一充电倍率的第二充电倍率，控制采用第二充电倍率为待充电电池充电。
本实施例中，充电时段判断模块100可以采用实施例一中记载的任意一种换电密集时段判断方法确定换电密集时段或换电闲置时段。
在一种可实施方式中，充电管理装置还包括温度判断模块，温度判断模块用于判断待充电电池的温度是否大于设定温度；
充电控制模块200可以用于：当温度大于设定温度时，控制采用第二充电倍率为待充电电池充电，控制待充电电池的温度稳定于设定温度；当温度小于设定温度时，控制采用第二充电倍率为待充电电池充电。
在一种可实施方案中，充电管理装置还包括SOC确定模块，SOC确定模块用于确定充电目标SOC值。
在一种可实施方案中，充电管理装置还包括可用电池数量确定模块，可用电池确定模块用于判断满电电池的数量是否满足换电需求；
充电控制模块200可以用于：在换电闲置时段时，当满电电池的数量不能满足换电需求时，控制采用第一充电倍率为待充电电池充电。
在一种可实施方案中，充电管理装置还包括未换电时长确定模块，未换电时长确定模块用于：判断未换电持续时长是否超过设定时长，若未换电持续时长超过设定时长，则控制满电电池稳定于预设温度。
本实施例提出的充电管理装置的有益效果与实施例一中记载的对应内容相同，在此不再赘述。
实施例三
本实施例提出一种充电管理系统，包括控制器，控制器配置有可执行程序，可执行程序运行时用于实现实施例一记载的任意一种充电管理方法。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种用于延长电池寿命的充电管理方法，其特征在于，包括：
判断当前时段是否为换电密集时段或者换电闲置时段；
当所述当前时段为所述换电密集时段时，确定第一充电倍率，控制采用所述第一充电倍率为待充电电池充电；
当所述当前时段为所述换电闲置时段时，确定小于所述第一充电倍率的第二充电倍率，控制采用所述第二充电倍率为所述待充电电池充电。
2.如权利要求1所述的充电管理方法，其特征在于，当所述当前时段为所述换电闲置时段时还包括：
判断所述待充电电池的温度是否大于设定温度；
当所述温度大于所述设定温度时，控制采用所述第二充电倍率为所述待充电电池充电，控制所述待充电电池的温度稳定于所述设定温度；
当所述温度小于所述设定温度时，控制采用所述第二充电倍率为所述待充电电池充电。
3.如权利要求1所述的充电管理方法，其特征在于，判断当前时段是否为换电密集时段或者换电闲置时段包括：
获取历史换电统计数据，根据所述历史换电统计数据确定当前时段是否为换电密集时段或者换电闲置时段。
4.如权利要求3所述的充电管理方法，其特征在于，判断当前时段是否为换电密集时段或者换电闲置时段还包括：
获取换电预约订单，根据所述换电预约订单包含的换电时间以及所述历史换电统计数据确定当前时段是否为换电密集时段或者换电闲置时段。
5.如权利要求2所述的充电管理方法，其特征在于，当所述当前时段为所述换电闲置时段时还包括：
判断满电电池的数量是否满足换电需求；
当所述满电电池的数量不能满足所述换电需求时，控制采用所述第一充电倍率为待充电电池充电；
当所述满电电池的数量能够满足所述换电需求时，控制采用所述第二充电倍率为待充电电池充电。
6.如权利要求5所述的充电管理方法，其特征在于，判断满电电池的数量是否满足换电需求包括：
获取换电预约订单，根据所述换电预约订单确定所述当前时段内的预约换电数量；
若所述满电电池的数量大于所述预约换电数量，且所述满电电池的数量大于所述待充电电池的数量，则判定所述满电电池的数量能够满足所述换电需求。
7.如权利要求1所述的充电管理方法，其特征在于，还包括：
判断未换电持续时长是否超过设定时长，若所述未换电持续时长超过所述设定时长，则控制满电电池稳定于预设温度。
8.如权利要求1所述的充电管理方法，其特征在于，还包括确定充电目标SOC值；
当所述当前时段为所述换电密集时段时，确定第一充电倍率，控制采用所述第一充电倍率为待充电电池充电至所述充电目标SOC值；
当所述当前时段为所述换电闲置时段时，确定小于所述第一充电倍率的第二充电倍率，控制采用所述第二充电倍率为所述待充电电池充电至所述充电目标SOC值。
9.一种用于延长电池寿命的充电管理装置，其特征在于，包括充电时段判断模块、充电控制模块；
所述充电时段判断模块用于：判断当前时段是否为换电密集时段或者换电闲置时段；
所述充电控制模块用于：当所述当前时段为所述换电密集时段时，确定第一充电倍率，控制采用所述第一充电倍率为待充电电池充电；
当所述当前时段为所述换电闲置时段时，确定小于所述第一充电倍率的第二充电倍率，控制采用所述第二充电倍率为所述待充电电池充电。
10.一种用于延长电池寿命的充电管理系统，其特征在于，包括控制器，所述控制器配置有可执行程序，所述可执行程序运行时用于实现权利要求1至8任一所述的充电管理方法。
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