CN115320448A - 换电站监控管理系统、方法、装置及可读存储介质 - Google Patents

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张威
胡鹏
周勇
邓沛君
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Abstract

本发明公开了一种换电站监控管理系统、方法、装置及可读存储介质，通过为每个换电站设置对应的站控监控单元以及在每台车辆上设置车载监控单元，并构建网络层和服务层，从而可以实现对整个区域内所有的换电站和车辆的集中监控；车载监控单元可以完成对车载电池包信息的获取，同时也可以通过与车辆控制器通信获取到行车路径；站控监控单元可以完成对单个换电站中所有电池柜中柜储电池包的有效监控；最终，服务层可以根据车载电池包的第二剩余电量信息来确定目标换电站，并且进一步利用车载电池信息、行车路径和电池柜电池信息确定计划换电电池包组，使得既可以保证电池包的最大化利用，也可以保证满足用户的使用需求。

Description

换电站监控管理系统、方法、装置及可读存储介质
技术领域
本发明涉及充换电站领域，尤其是涉及一种换电站监控管理系统、方法、装置及可读存储介质。
背景技术
随着新能源汽车的发展，新能源汽车也成为更多居民出行的选择，但是新能源汽车在单次充电完成后，只能够进行较短距离的行驶，便会失去电量，为了满足中途和长途行驶的需求，市面上开始出现了充换电站的概念，部分地区已经完成了实物建设并投入了使用。利用充换电站可以为电动汽车的动力电池提供充电和动力电池快速更换。
但是目前对于新能源换电站的管理，大多只是针对单个电站进行管理，并没有很好的实现区域化管理，因此，在一定程度上会造成车辆没有办法最大化完成电量使用，单个换电站也容易出现无法满足车辆后续使用需求的情况，从而只能被迫多次进行换电，导致整个新能源测管理和使用过程中人力、物力成本的增加，也导致使用者的使用体验较差。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种换电站监控管理系统，能够有效降提高对区域化的换电站中电池包的管理，解决了难以最大化使用电池包电量以及无法满足车辆使用需求的问题。
本发明还一种换电站监控管理方法以及用于执行上述换电站监控管理方法的控制装置以及计算机可读存储介质。
根据本发明的第一方面实施例的换电站监控管理系统，包括：
多个站控监控单元，与多个换电站一一对应设置，每个所述站控监控单元至少用于获取对应所述换电站中每个电池柜的电池柜电池信息，所述电池柜电池信息包括与所述电池柜中多个柜储电池包一一对应的多个柜储电池信息，每个所述柜储电池信息至少包括第一剩余电量信息、内阻信息以及柜储电池型号信息；
车载监控单元，设置于车辆上，用于获取所述车辆的车载电池信息、行车路径，所述车载电池信息包括与每个车载电池包对应的车载电池型号信息、第二剩余电量信息；
网络层，用于转发所述车载电池信息、所述行车路径和所述电池柜电池信息；
服务层，与所述服务层通过网络连接，用于根据所述车载电池信息、所述行车路径和所述电池柜电池信息确定目标换电站、确定所述目标换电站中的目标电池柜以及确定所述目标电池柜中的计划换电电池包组，所述计划换电电池包组用于替换所述车辆中的多个所述车载电池包。
根据本发明实施例的换电站监控管理系统，至少具有如下有益效果：
通过为每个换电站设置对应的站控监控单元以及在每台车辆上设置车载监控单元，并构建网络层和服务层，从而可以实现对整个区域内所有的换电站和车辆的集中监控；车载监控单元可以完成对车载电池包信息的获取，同时也可以通过与车辆控制器通信获取到行车路径；站控监控单元可以完成对单个换电站中所有电池柜中柜储电池包的有效监控；最终，服务层可以根据车载电池包的第二剩余电量信息来确定目标换电站，并且进一步利用车载电池信息、所述行车路径和所述电池柜电池信息确定计划换电电池包组，使得既可以保证电池包的最大化利用，也可以保证满足用户的使用需求。
根据本发明的一些实施例，每个所述柜储电池包和所述车载电池包中皆设置有RFID标签，每个所述车载监控单元和所述电池柜中皆设置有RFID读写设备。
根据本发明的第二方面实施例的换电站监控管理方法，应用于上述的服务层，所述换电站监控管理方法包括：
响应于车载监控单元发送的换电指令，获取车载电量信息、行车路径，所述车载电池信息包括与每个车载电池包对应的车载电池型号信息、第二剩余电量信息；
根据所述车载电池型号信息、所述行车路径确定待更换电池包数以及每个待更换电池包对应的目标型号信息和目标电量信息；
根据所述行车路径、所述待更换电池包数、所述第二剩余电量信息以及每个待更换电池包对应的所述目标型号信息和所述目标电量信息确定目标换电站，并得到目标电池柜；
根据所述待更换电池数、所述目标型号信息、所述目标电量信息、以及所述目标电池柜中每个柜储电池包对应的所述柜储电池信息，确定所述计划换电电池包组；其中，每个所述柜储电池信息至少包括第一剩余电量信息、内阻信息以及柜储电池型号信息；
发送电池确定指令至所述目标换电站对应的所述站控监控单元，以锁定所述目标电池组。
根据本发明实施例的换电站监控管理方法，至少具有如下有益效果：
首先通过车载电池型号信息、行车路径确定待更换电池包数以及每个待更换电池包对应的目标型号信息和目标电量信息，可以便于后续利用这些信息来快速的在区域内确定具备供给对应电池包能力的换电站，进而可以利用第二剩余电量信息来确定让车辆使用剩余电量行驶最远距离的满足要求的换电站，从而确定目标换电站和目标电池柜，最终利用柜储电池信息在目标电池柜中确定计划换电电池包组，并完成锁定。本发明的技术方案可以在充分释放车载电池包电量的前提下，尽可能使得车辆能够匹配到需求的电池包，从而更好的满足用户需求以及提高能源的利用，并且可以有效的减少车辆更换电池的频率，从而在一定程度上减低人力和物力的损耗。
根据本发明的一些实施例，所述行车路径由以下步骤得到：
获取车辆的导航信息，所述导航信息包括当前位置信息和目标地位置信息；
根据所述当前位置信息、所述目标地位置信息确定行车路径。
根据本发明的一些实施例，所述根据所述行车路径、所述待更换电池包数、所述第二剩余电量信息以及每个待更换电池包对应的所述目标型号信息和所述目标电量信息确定目标换电站，包括：
确定所述行车路径在预设延申范围内的备选电站地域；
在所述备选电站地域中确定多个备选换电站；
根据所述待更换电池包数以及每个待更换电池包对应的目标型号信息和目标电量信息在多个所述备选换电站中确定多个目标备选换电站；
根据所述第二剩余电量信息从多个所述目标备选换电站中确定所述目标换电站。
根据本发明的一些实施例，若无法从多个所述目标备选换电站中确定所述目标换电站，所述换电站监控管理方法还包括：
根据所述第二剩余电量信息和所述行车路径在多个所述备选换电站确定第一目标换电站，所述第一目标换电站为所述车辆的车载电池包的剩余电量可供行驶的最远的所述备选换电站；
根据所述当前位置信息和所述第一目标换电站以及预先获取的车辆习惯驾驶速度确定第一阶段行驶时间；
确定沿所述行车路径方向且位于所述第一目标换电站后多个所述备选换电站分别与所述第一目标换电站之间的多个阶段行车距离；
根据多个阶段行车距离和所述车辆习惯驾驶速度确定多个第二阶段行车时间；
根据所述第一阶段行车时间和多个所述第二阶段行车时间以及每个所述备选换电站中多个所述电池柜电池信息确定第二目标换电站。
根据本发明的一些实施例，所述行车路径由以下步骤得到：
根据所述目标换电站的电站位置信息和所述目标地位置信息确定所述行车路径；
或
根据所述车辆的驾驶员的驾驶习惯确定所述行车路径。
根据本发明的一些实施例，所述目标电池柜由以下步骤得到：
根据所述目标型号信息在所述换电站中确定对应的第一备选换电柜；
根据所述待更换电池包数在所述第一备选换电柜中确定第二备选换电柜；
根据所述目标电量信息在所述第二备选换电柜中确定所述目标电池柜。
根据本发明的一些实施例，所述根据所述待更换电池数、所述目标型号信息、所述目标电量信息、以及所述目标电池柜中每个柜储电池包对应的所述柜储电池信息，确定所述计划换电电池包组，包括：
根据所述目标型号信息和所述柜储电池型号信息在所述目标电池柜中确定多个第一中间电池包；
根据所述目标电量信息和所述内阻信息在多个所述第一中间电池包中选取与所述待更换电池数一致的目标电池包，得到所述计划换电电池包组，多个所述目标电池包的内阻信息差值在预设的内阻误差范围内。
根据本发明的一些实施例，所述根据所述目标电量信息和所述内阻信息在多个所述第一中间电池包中选取与所述待更换电池数一致的目标电池包，包括：
若多个目标电池包的误差超过预设的内阻误差范围内，根据预设的内阻等级信息表确定多个所述目标电池包；所述内阻等级信息包括多个梯度等级，每个电池包皆根据对对应的内阻信息对应于一个所述梯度等级内。
根据本发明的一些实施例，所述换电站监控管理方法还包括以下步骤：
若接收到多个所述车载监控单元发送的换电指令，根据所述换点指令的接收时间先后对所述柜储电池包进行锁定。
根据本发明的第三方面实施例的换电站监控管理装置，包括：
信息获取单元，用于在接收到车载监控单元发送的换电指令后，获取所述车载电量信息、所述行车路径，所述车载电池信息包括与每个车载电池包对应的车载电池型号信息、第二剩余电量信息；
目标信息确定单元，用于根据所述车载电池型号信息、所述行车路径确定待更换电池包数以及每个待更换电池包对应的目标型号信息和目标电量信息；
初步目标确定单元，用于根据所述行车路径、所述待更换电池包数、所述第二剩余电量信息以及每个待更换电池包对应的所述目标型号信息和所述目标电量信息确定目标换电站，并得到目标电池柜；
最终目标确定单元，用于根据所述待更换电池数、所述目标型号信息、所述目标电量信息、以及所述目标电池柜中每个柜储电池包对应的所述柜储电池信息，确定所述计划换电电池包组；其中，每个所述柜储电池信息至少包括第一剩余电量信息、内阻信息以及柜储电池型号信息；
预锁单元，用于发送电池确定指令至所述目标换电站对应的所述站控监控单元，以锁定所述目标电池组。
根据本发明实施例的换电站监控管理装置，至少具有如下有益效果：
首先通过车载电池型号信息、行车路径确定待更换电池包数以及每个待更换电池包对应的目标型号信息和目标电量信息，可以便于后续利用这些信息来快速的在区域内确定具备供给对应电池包能力的换电站，进而可以利用第二剩余电量信息来确定让车辆使用剩余电量行驶最远距离的满足要求的换电站，从而确定目标换电站和目标电池柜，最终利用柜储电池信息在目标电池柜中确定计划换电电池包组，并完成锁定。本发明的技术方案可以在充分释放车载电池包电量的前提下，尽可能使得车辆能够匹配到需求的电池包，从而更好的满足用户需求以及提高能源的利用，并且可以有效的减少车辆更换电池的频率，从而在一定程度上减低人力和物力的损耗。
根据本发明的第四方面实施例的计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如上述第二方面实施例所述的换电站监控管理方法。由于计算机可读存储介质采用了上述实施例的换电站监控管理方法的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一实施例的换电站监控管理系统的系统示意图；
图2是本发明一实施例的换电站监控管理方法的流程图；
图3是本发明一实施例的确定第一目标换电站和第二目标换电站的流程图。
附图标记：
站控监控单元100、车载监控单元200。
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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，以下所描述的实施例是本发明一部分实施例，并非全部实施例。
参见图1所示，图1是本发明一个实施例提供的换电站监控管理系统，该换电站监控管理系统包括车载监控单元200、多个站控监控单元100、网络层以及服务层，
多个站控监控单元100，与多个换电站一一对应设置，每个站控监控单元100至少用于获取对应换电站中每个电池柜的电池柜电池信息，电池柜电池信息包括与电池柜中多个柜储电池包一一对应的多个柜储电池信息，每个柜储电池信息至少包括第一剩余电量信息、内阻信息以及柜储电池型号信息；
车载监控单元200，设置于车辆上，用于获取车辆的车载电池信息、行车路径，车载电池信息包括与每个车载电池包对应的车载电池型号信息、第二剩余电量信息；
网络层，用于转发车载电池信息、行车路径和电池柜电池信息；
服务层，与服务层通过网络连接，用于根据车载电池信息、行车路径和电池柜电池信息确定目标换电站、确定目标换电站中的目标电池柜以及确定目标电池柜中的计划换电电池包组，计划换电电池包组用于替换车辆中的多个车载电池包。
换电站监控管理系统包括了监管层、网络层以及服务层，监管层由多个站控监控单元100以及多个车载监控单元200构成，站控监控单元100监测采集的换电站中电池柜的电池柜电池信息可以通过有线网络进行远程传输，车载监控单元200获取的车载电池信息、行车路径通过无线通信网络进行远程传输，整个无线网络传输系统和有线网络传输系统则作为网络层，网络层传输的数据最终都会传输到服务层，处于服务层中的服务器则会对这些传输过来的数据进行集中处理，完成最终的电池管理工作。
具体的，整个换电站的管理工作中最重要的便是需要完成对换电站中电池包的有效管理，因此首先便需要利用站控监控单元100来采集池电池柜电池信息，电池柜电池信息包括与电池柜中多个柜储电池包一一对应的多个柜储电池信息，每个柜储电池信息至少包括第一剩余电量信息、内阻信息以及柜储电池型号信息；服务层在获取到这些信息后便可以知晓所有换电站中柜储电池包的具体状态。同时，通过车载监控单元200可以快速读取车载电池包的车载电池信息和行车路径，在车载电池信息无法满足行车路径对应的距离需求时，则可以根据用户的操作来生成换电指令。换电指令会通过网络层传输到服务层，服务层中服务器接收到这一换电指令后，便会获取与换电指令同时生成的车载电池信息和行车路径，并利用时间戳信息确定此时所有的换电站中电池柜的电池柜电池信息，从而可以确定当前所有的换电站中能够满足车载电池型号信息和行车路径需求的换电站，并进一步利用第二剩余电量信息来确定这些换电站中能够在第二剩余电量信息允许的范围内行驶得最远的一个。需要说明的是，在实际确定目标换电站时，会保留一定的电池裕量，以避免因为堵车或者驾驶习惯问题导致出现无法到达目标换电站。
本发明实施例的换电站监控管理系统通过为每个换电站设置对应的站控监控单元100以及在每台车辆上设置车载监控单元200，并构建网络层和服务层，从而可以实现对整个区域内所有的换电站和车辆的集中监控；车载监控单元200可以完成对车载电池包信息的获取，同时也可以通过与车辆控制器通信获取到行车路径；站控监控单元100可以完成对单个换电站中所有电池柜中柜储电池包的有效监控；最终，服务层可以根据车载电池包的第二剩余电量信息来确定目标换电站，并且进一步利用车载电池信息、行车路径和电池柜电池信息确定计划换电电池包组，使得既可以保证电池包的最大化利用，也可以保证满足用户的使用需求。
在一些实施例中，每个柜储电池包和车载电池包中皆设置有RFID标签，每个车载监控单元200和电池柜中皆设置有RFID读写设备。每个电池包中都设置RFID标签可以使得每个电池包都具有唯一标号，RFID读写设备可以读取RFID标签中信息，从而记录每个电池包的使用次数、内阻信息等等，也便于管理每个电池包的电量信息，实现后续的同一调配和管理。
参见图2所示，图2是本发明一个实施例提供的换电站监控管理方法的流程图，应用于服务层,该换电站监控管理方法包括但不限于以下步骤：
响应于车载监控单元200发送的换电指令，获取车载电量信息、行车路径，车载电池信息包括与每个车载电池包对应的车载电池型号信息、第二剩余电量信息；
根据车载电池型号信息、行车路径确定待更换电池包数以及每个待更换电池包对应的目标型号信息和目标电量信息；
根据行车路径、待更换电池包数、第二剩余电量信息以及每个待更换电池包对应的目标型号信息和目标电量信息确定目标换电站，并得到目标电池柜；
根据待更换电池数、目标型号信息、目标电量信息、以及目标电池柜中每个柜储电池包对应的柜储电池信息，确定计划换电电池包组；其中，每个柜储电池信息至少包括第一剩余电量信息、内阻信息以及柜储电池型号信息；
发送电池确定指令至目标换电站对应的站控监控单元100，以锁定目标电池组。
在车辆行驶后，如果用户需要进行换电，则会在用户确定换电之后，由车载监控单元200发送换电指令到服务层，服务层在接收到换电指令后，则会通过该车载监控单元200获取车载电量信息、行车路径，车载电池信息包括与每个车载电池包对应的车载电池型号信息、第二剩余电量信息，行车路径表征车辆的计划行驶距离。需要说明的是，每个车辆都会具备唯一识别编号，服务层通过查询编号便可以知晓车辆的具体型号以及需要的电池数量，再结合从车载监控单元200获得的车载电池型号信息，便可以确定需要替换的待更换电池包的数量和型号。利用行车路径可以知晓需要行驶的里程，从而可以知晓本次换电后的电池包中电量能够满足里程需求，根据这一需求得到目标电量信息，需要说明的是，对于只有一个电池包的车辆而言，需要单个电池包电量满足使用需求，对于多个电池包而言则需要多个电池包总电量满足需求，且尽可能保持多个电池包之间的电量的平衡。
得到待更换电池包数、第二剩余电量信息和每个待更换电池包对应的目标型号信息、目标电量信息后，便可以根据行车路径并依据这些信息在服务层管理的多个换电站中寻找到能够满足需求的换电站，如果只有一个换电站满足需求则直接将该换电站确定为目标换电站，如果有多个换电站满足需求，则需要充分保证车载电池包能够被充分的使用，即需要选取最后一个满足需求的换电站进行换电。需要说明的是，在延行车路径没有确定满足需求的换电站时，可以根据用户的操作，在一定区域范围内进行全面的匹配，并将匹配结果推送给用户，由用户手动进行选择，并进行后续操作。此外，因为匹配是对柜储电池包进行匹配，因此，在找到目标换电站之前便可以确定目标换电柜。
在确定目标换电柜之后，便可以依据待更换电池数、目标型号信息、目标电量信息在目标电池柜中匹配出第二剩余电量满足使用需求的多个柜储电池包，之后再利用内阻信息选取出内阻更接近的与待更换电池数一致的待更换电池包，这些待更换电池包便会作为计划换电电池包组，服务层便会发送电池确定指令到目标换电站的站控监控单元100，完成对计划换电电池包组的锁定，避免其他车辆使用此电池。
在一些实施例中，每个柜储电池包和车载电池包中皆设置有RFID标签，每个车载监控单元200和电池柜中皆设置有RFID读写设备。每个电池包中都设置RFID标签可以使得每个电池包都具有唯一标号，RFID读写设备可以读取RFID标签中信息，从而便于服务层记录每个电池包的使用次数、内阻信息等等，也便于管理所有换电站中每个电池包的电量信息，实现后续的同一调配和管理。
在一些实施例中，行车路径由以下步骤得到：
获取车辆的导航信息，导航信息包括当前位置信息和目标地位置信息；
根据当前位置信息、目标地位置信息确定行车路径。
对于行车路径的确定可以直接利用导航信息来确定，在车辆中车载电池包无法满足行车路径的使用需求时便可以主动在车辆中控系统中弹出需要换电的操作窗，以便用户合理进行换电。此外，行车路径也可以是根据用户使用习惯自动生成，例如，用户平时主要用户通勤，在车载电池包中电量不足以供用户完成一次或两次通勤路线时，服务层会主动发送需换电指令到车载监控单元200，通过车载监控单元200推送换电提醒到车辆中控，供用户进行查阅和确认。对于利用用户行驶习惯生成行车路径的方式而言，在初始阶段需要大量的采集用户的行驶数据，以便对预测模型进行训练，从而可以更好的预测出用户的需求，也可以直接利用大量的行驶数据来确定经验值，通过经验值来估算用户的行车路径。
在一些实施例中，根据行车路径、待更换电池包数、第二剩余电量信息以及每个待更换电池包对应的目标型号信息和目标电量信息确定目标换电站，包括：
确定行车路径在预设延申范围内的备选电站地域；
在备选电站地域中确定多个备选换电站；
根据待更换电池包数以及每个待更换电池包对应的目标型号信息和目标电量信息在多个备选换电站中确定多个目标备选换电站；
根据第二剩余电量信息从多个目标备选换电站中确定目标换电站。
在确定备选换电站时，首先需要尽量避免选取到离行车路径过远的换电站或者与行车路径方向差距较大的换电站。因此，通过在行车路径周围设置一定的延申范围，得到备选电站地域，从而可以在备选电站地域中并延行车路径的方向上确定备选电站，即备选电站地域内的所有换电站都会作为备选电站。之后在备选电站中去匹配满足待更换电池包数、目标型号信息和目标电量信息的备选电站，匹配通过的备选电站则会作为目标备选换电站。在实际操作时，可能会同时出现多个目标备选换电站，此时，则需要根据第二剩余电量信息来确定车辆的可行驶距离，从而在可行驶距离允许的范围内找到能够让车辆利用车载电池包行驶最远的目标备选换电站，此换电站便会作为目标换电站。
此外，需要说明的是，在实际操作中，会优先利用第二剩余电量信息来确定车辆的可行驶距离，预先判断一下在备选电站地域内第二剩余电量信息对应的行驶距离附近是否有换电站，并确定换电站中是否有满足更换电池包数、目标型号信息和目标电量信息等需求的电池柜，如果存在，则无需进行后续步骤，直接锁定即可，从而可以有效的减少后续的运算过程。
参见图3所示，在一些实施例张，若无法从多个目标备选换电站中确定目标换电站，换电站监控管理方法还包括：
根据第二剩余电量信息和行车路径在多个备选换电站确定第一目标换电站，第一目标换电站为车辆的车载电池包的剩余电量可供行驶的最远的备选换电站；
根据当前位置信息和第一目标换电站以及预先获取的车辆习惯驾驶速度确定第一阶段行驶时间；
确定沿行车路径方向且位于第一目标换电站后多个备选换电站分别与第一目标换电站之间的多个阶段行车距离；
根据多个阶段行车距离和车辆习惯驾驶速度确定多个第二阶段行车时间；
根据第一阶段行车时间和多个第二阶段行车时间以及每个备选换电站中多个电池柜电池信息确定第二目标换电站。
在实际行驶中，可能会存在经过一次换电无法直接到达行车路径终点的情况，此时则需要进行多次换电。此时，先利用行车路径确定备选换电站，然后根据第二剩余电量信息确定可以允许车辆现阶段行驶到的最远的一个备选换电站，这个备选换电站便会作为第一目标换电站，在这里将会进行第一次换电。
第一次换电前，如何确定第二次换电的柜储电池包的电量，则是需要解决的最重要的问题。此时，车辆仍然在当前位置信息对应的地点，车辆行驶到第一目标换电站需要时间，行驶到第二目标换电站同样需要时间，而此过程中，换电站一直在为柜储蓄电池进行充电，因此，在计算第二目标换电站时，需要考虑到此过程中每个电池包补充的电量。但是在第一目标换电站后的会存在多个备选换电站，因此，会计算出多个二阶段行车时间，此时则可以利用每个第二阶段换车时间计算出一组每个备选换电站中多个电池柜电池信息对应的多个预期电池柜电池信息，多个备选换电站便会对应多组预期电池柜电池信息。此时，则需要利用目标型号信息、目标电量信息以及多组预期电池柜电池信息来确定第二目标换电站，即在达到第一目标换电站后，在第一目标换电站换取的电池包可以让车辆行驶到第二目标换电站时，第二换电站中的预期电池柜电池信息能够让车辆从第二换电站行驶到目标地位置信息对应的位置，并且在此过程中，允许的电量结余越小越好。具体约束式如下：
P1+P2+P3>P0，
式中，P1为车辆从当前位置行驶至第一目标电站所需要消耗的电量，P2为车辆从第一目标电站行驶至第二目标换电站所需要消耗的电量，P3为车辆从第二目标电站行驶至目标地位置信息对应位置所需要消耗的电量，也可以理解为预期电池柜电池信息。P1是明确的，因此可以作为常数处理，而P2存在多个，但是却是有限个，因此，利用枚举法，便可以确定一组最小的P2+P3，能够满足P1+P2+P3>P0，那么最小的这一组P2+P3对应的目标备选换电站便可以确定为第二目标换电站。
需要说明的是，依据此方法，可以通过逐段推进的方式确定需要进行更多次数换电的情形。此外，在遇到P2+P3相同时，选择P2小的优先。
在一些实施例中，目标电池柜由以下步骤得到：
根据目标型号信息在换电站中确定对应的第一备选换电柜；
根据待更换电池包数在第一备选换电柜中确定第二备选换电柜；
根据目标电量信息在第二备选换电柜中确定目标电池柜。
确定目标电池柜时，首先需要确定具有相同目标型号信息的第一备选换电柜，之后再利用待更换电池包数在多个第一备选换电柜中确定能够满足电池包需求的多个第二备选换电柜，最后再根据目标电量信息确定哪一个目标电池柜可以满足用电需求。如果同在多个第二备选换电柜满足需求，则可以在换电站中任一随机选择即可。
在一些实施例中，根据待更换电池数、目标型号信息、目标电量信息、以及目标电池柜中每个柜储电池包对应的柜储电池信息，确定计划换电电池包组，包括：
根据目标型号信息和柜储电池型号信息在目标电池柜中确定多个第一中间电池包；
根据目标电量信息和内阻信息在多个第一中间电池包中选取与待更换电池数一致的目标电池包，得到计划换电电池包组，多个目标电池包的内阻信息差值在预设的内阻误差范围内。
在选取计划换电电池包组时，除了需要考虑电量以外，还需要考虑内阻信息，内阻信息相差较大的话，容易导致多个电池包在使用时内耗掉过多的电能，也会减短电池的使用寿命，特别是在新旧电池包混合使用时，这一情况更加明显。因此，在数量较多的柜储电池包满足使用需求时，则需要根据目标电量信息选取内阻信息差值较小的计划换电电池包组，计划换电电池包组中电池包的内阻需要差值较小。
在一些实施例中，根据目标电量信息和内阻信息在多个第一中间电池包中选取与待更换电池数一致的目标电池包，包括：
若多个目标电池包的误差超过预设的内阻误差范围内，根据预设的内阻等级信息表确定多个目标电池包；内阻等级信息包括多个梯度等级，每个电池包皆根据对对应的内阻信息对应于一个梯度等级内。
在使用时，会存在在内阻误差范围内无法匹配到足够数量的目标电池包的情况，即无法在当前梯度等级内匹配成功，此时，则可以利用内阻等级信息进行跨梯度等级匹配，比如向上兼顾一个等级或向下兼顾一个等级。在梯度等级差距较大时，则视为无法匹配，进入上述分段确定第一目标换电站和第二目标换电站的过程，例如超过两个梯度等级便会视为无法匹配到。需要说明的是，梯度等级的划分不同，则会导致梯度等级差距变小，从而需要适应性调整判断依据。
在一些实施例中，换电站监控管理方法还包括以下步骤：
若接收到多个车载监控单元200发送的换电指令，根据换点指令的接收时间先后对柜储电池包进行锁定。
在实际换电过程中，并不会存在只有一个车辆进行换电的情况，此时，则需要根据先后顺序的原则，对鬼柜储电池进行锁定。此外，用户也可以根据自己的需要手动选取换电站，进行自主式电池包更换，在选定之后，同样会锁定电池包，避免出现一个电池包被多台车辆锁定的问题。此外，为了保证时间的准确性，会在每个车载监控单元200中使用卫星导航模块获取高精度时间。
根据本发明的第三方面实施例的换电站监控管理装置，包括：
信息获取单元，用于在接收到车载监控单元200发送的换电指令后，获取车载电量信息、行车路径，车载电池信息包括与每个车载电池包对应的车载电池型号信息、第二剩余电量信息；
目标信息确定单元，用于根据车载电池型号信息、行车路径确定待更换电池包数以及每个待更换电池包对应的目标型号信息和目标电量信息；
初步目标确定单元，用于根据行车路径、待更换电池包数、第二剩余电量信息以及每个待更换电池包对应的目标型号信息和目标电量信息确定目标换电站，并得到目标电池柜；
最终目标确定单元，用于根据待更换电池数、目标型号信息、目标电量信息、以及目标电池柜中每个柜储电池包对应的柜储电池信息，确定计划换电电池包组；其中，每个柜储电池信息至少包括第一剩余电量信息、内阻信息以及柜储电池型号信息；
预锁单元，用于发送电池确定指令至目标换电站对应的站控监控单元100，以锁定目标电池组。
换电站监控管理系统包括了监管层、网络层以及服务层，监管层由多个站控监控单元100以及多个车载监控单元200构成，站控监控单元100监测采集的换电站中电池柜的电池柜电池信息可以通过有线网络进行远程传输，车载监控单元200获取的车载电池信息、行车路径通过无线通信网络进行远程传输，整个无线网络传输系统和有线网络传输系统则作为网络层，网络层传输的数据最终都会传输到服务层，处于服务层中的服务器则会对这些传输过来的数据进行集中处理，完成最终的电池管理工作。
具体的，整个换电站的管理工作中最重要的便是需要完成对换电站中电池包的有效管理，因此首先便需要利用站控监控单元100来采集池电池柜电池信息，电池柜电池信息包括与电池柜中多个柜储电池包一一对应的多个柜储电池信息，每个柜储电池信息至少包括第一剩余电量信息、内阻信息以及柜储电池型号信息；服务层在获取到这些信息后便可以知晓所有换电站中柜储电池包的具体状态。同时，通过车载监控单元200可以快速读取车载电池包的车载电池信息和行车路径，在车载电池信息无法满足行车路径对应的距离需求时，则可以根据用户的操作来生成换电指令。换电指令会通过网络层传输到服务层，服务层中服务器接收到这一换电指令后，便会获取与换电指令同时生成的车载电池信息和行车路径，并利用时间戳信息确定此时所有的换电站中电池柜的电池柜电池信息，从而可以确定当前所有的换电站中能够满足车载电池型号信息和行车路径需求的换电站，并进一步利用第二剩余电量信息来确定这些换电站中能够在第二剩余电量信息允许的范围内行驶得最远的一个。需要说明的是，在实际确定目标换电站时，会保留一定的电池裕量，以避免因为堵车或者驾驶习惯问题导致出现无法到达目标换电站。
本发明实施例的换电站监控管理装置通过车载电池型号信息、行车路径确定待更换电池包数以及每个待更换电池包对应的目标型号信息和目标电量信息，可以便于后续利用这些信息来快速的在区域内确定具备供给对应电池包能力的换电站，进而可以利用剩余电量信息来确定让车辆使用剩余电量行驶最远距离的满足要求的换电站，从而确定目标换电站和目标电池柜，最终利用柜储电池信息在目标电池柜中确定计划换电电池包组，并完成锁定。本发明的技术方案可以在充分释放车载电池包电量的前提下，尽可能使得车辆能够匹配到需求的电池包，从而更好的满足用户需求以及提高能源的利用，并且可以有效的减少车辆更换电池的频率，从而在一定程度上减低人力和物力的损耗。
需要说明的是，在一些实施例中，行车路径由以下步骤得到：
获取车辆的导航信息，导航信息包括当前位置信息和目标地位置信息；
根据当前位置信息、目标地位置信息确定行车路径。
对于行车路径的确定可以直接利用导航信息来确定，在车辆中车载电池包无法满足行车路径的使用需求时便可以主动在车辆中控系统中弹出需要换电的操作窗，以便用户合理进行换电。此外，行车路径也可以是根据用户使用习惯自动生成，例如，用户平时主要用户通勤，在车载电池包中电量不足以供用户完成一次或两次通勤路线时，服务层会主动发送需换电指令到车载监控单元200，通过车载监控单元200推送换电提醒到车辆中控，供用户进行查阅和确认。对于利用用户行驶习惯生成行车路径的方式而言，在初始阶段需要大量的采集用户的行驶数据，以便对预测模型进行训练，从而可以更好的预测出用户的需求，也可以直接利用大量的行驶数据来确定经验值，通过经验值来估算用户的行车路径。
在一些实施例中，初步目标确定单元还用于：
确定行车路径在预设延申范围内的备选电站地域；
在备选电站地域中确定多个备选换电站；
根据待更换电池包数以及每个待更换电池包对应的目标型号信息和目标电量信息在多个备选换电站中确定多个目标备选换电站；
根据第二剩余电量信息从多个目标备选换电站中确定目标换电站。
在确定备选换电站时，首先需要尽量避免选取到离行车路径过远的换电站或者与行车路径方向差距较大的换电站。因此，通过在行车路径周围设置一定的延申范围，得到备选电站地域，从而可以在备选电站地域中并延行车路径的方向上确定备选电站，即备选电站地域内的所有换电站都会作为备选电站。之后在备选电站中去匹配满足待更换电池包数、目标型号信息和目标电量信息的备选电站，匹配通过的备选电站则会作为目标备选换电站。在实际操作时，可能会同时出现多个目标备选换电站，此时，则需要根据第二剩余电量信息来确定车辆的可行驶距离，从而在可行驶距离允许的范围内找到能够让车辆利用车载电池包行驶最远的目标备选换电站，此换电站便会作为目标换电站。
此外，需要说明的是，在实际操作中，会优先利用第二剩余电量信息来确定车辆的可行驶距离，预先判断一下在备选电站地域内第二剩余电量信息对应的行驶距离附近是否有换电站，并确定换电站中是否有满足更换电池包数、目标型号信息和目标电量信息等需求的电池柜，如果存在，则无需进行后续步骤，直接锁定即可，从而可以有效的减少后续的运算过程。
在一些实施例中，若无法从多个目标备选换电站中确定目标换电站，初步目标确定单元还用于：
根据第二剩余电量信息和行车路径在多个备选换电站确定第一目标换电站，第一目标换电站为车辆的车载电池包的剩余电量可供行驶的最远的备选换电站；
根据当前位置信息和第一目标换电站以及预先获取的车辆习惯驾驶速度确定第一阶段行驶时间；
确定沿行车路径方向且位于第一目标换电站后多个备选换电站分别与第一目标换电站之间的多个阶段行车距离；
根据多个阶段行车距离和车辆习惯驾驶速度确定多个第二阶段行车时间；
根据第一阶段行车时间和多个第二阶段行车时间以及每个备选换电站中多个电池柜电池信息确定第二目标换电站。
在实际行驶中，可能会存在经过一次换电无法直接到达行车路径终点的情况，此时则需要进行多次换电。此时，先利用行车路径确定备选换电站，然后根据第二剩余电量信息确定可以允许车辆现阶段行驶到的最远的一个备选换电站，这个备选换电站便会作为第一目标换电站，在这里将会进行第一次换电。
第一次换电前，如何确定第二次换电的柜储电池包的电量，则是需要解决的最重要的问题。此时，车辆仍然在当前位置信息对应的地点，车辆行驶到第一目标换电站需要时间，行驶到第二目标换电站同样需要时间，而此过程中，换电站一直在为柜储蓄电池进行充电，因此，在计算第二目标换电站时，需要考虑到此过程中每个电池包补充的电量。但是在第一目标换电站后的会存在多个备选换电站，因此，会计算出多个二阶段行车时间，此时则可以利用每个第二阶段换车时间计算出一组每个备选换电站中多个电池柜电池信息对应的多个预期电池柜电池信息，多个备选换电站便会对应多组预期电池柜电池信息。此时，则需要利用目标型号信息、目标电量信息以及多组预期电池柜电池信息来确定第二目标换电站，即在达到第一目标换电站后，在第一目标换电站换取的电池包可以让车辆行驶到第二目标换电站时，第二换电站中的预期电池柜电池信息能够让车辆从第二换电站行驶到目标地位置信息对应的位置，并且在此过程中，允许的电量结余越小越好。具体约束式如下：
P1+P2+P3>P0，
式中，P1为车辆从当前位置行驶至第一目标电站所需要消耗的电量，P2为车辆从第一目标电站行驶至第二目标换电站所需要消耗的电量，P3为车辆从第二目标电站行驶至目标地位置信息对应位置所需要消耗的电量，也可以理解为预期电池柜电池信息。P1是明确的，因此可以作为常数处理，而P2存在多个，但是却是有限个，因此，利用枚举法，便可以确定一组最小的P2+P3，能够满足P1+P2+P3>P0，那么最小的这一组P2+P3对应的目标备选换电站便可以确定为第二目标换电站。
需要说明的是，依据此方法，可以通过逐段推进的方式确定需要进行更多次数换电的情形。此外，在遇到P2+P3相同时，选择P2小的优先。
此外，本发明的一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个处理器或控制器执行，可使得上述处理器执行上述实施例中的换电站监控管理方法，例如，执行以上描述的图2中的方法、图3中的方法。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质或非暂时性介质和通信介质或暂时性介质。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘DVD或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种换电站监控管理系统，其特征在于，包括：
多个站控监控单元，与多个换电站一一对应设置，每个所述站控监控单元至少用于获取对应所述换电站中每个电池柜的电池柜电池信息，所述电池柜电池信息包括与所述电池柜中多个柜储电池包一一对应的多个柜储电池信息，每个所述柜储电池信息至少包括第一剩余电量信息、内阻信息以及柜储电池型号信息；
车载监控单元，设置于车辆上，用于获取所述车辆的车载电池信息、行车路径，所述车载电池信息包括与每个车载电池包对应的车载电池型号信息、第二剩余电量信息；
网络层，用于转发所述车载电池信息、所述行车路径和所述电池柜电池信息；
服务层，与所述服务层通过网络连接，用于根据所述车载电池信息、所述行车路径和所述电池柜电池信息确定目标换电站、确定所述目标换电站中的目标电池柜以及确定所述目标电池柜中的计划换电电池包组，所述计划换电电池包组用于替换所述车辆中的多个所述车载电池包。
2.一种换电站监控管理方法，应用于权利要求1所述的服务层，其特征在于，所述换电站监控管理方法包括：
响应于车载监控单元发送的换电指令，获取车载电量信息、行车路径，所述车载电池信息包括与每个车载电池包对应的车载电池型号信息、第二剩余电量信息；
根据所述车载电池型号信息、所述行车路径确定待更换电池包数以及每个待更换电池包对应的目标型号信息和目标电量信息；
根据所述行车路径、所述待更换电池包数、所述第二剩余电量信息以及每个待更换电池包对应的所述目标型号信息和所述目标电量信息确定目标换电站，并得到目标电池柜；
根据所述待更换电池数、所述目标型号信息、所述目标电量信息、以及所述目标电池柜中每个柜储电池包对应的所述柜储电池信息，确定所述计划换电电池包组；其中，每个所述柜储电池信息至少包括第一剩余电量信息、内阻信息以及柜储电池型号信息；
发送电池确定指令至所述目标换电站对应的所述站控监控单元，以锁定所述目标电池组。
3.根据权利要求2所述的换电站监控管理方法，其特征在于，所述行车路径由以下步骤得到：
获取车辆的导航信息，所述导航信息包括当前位置信息和目标地位置信息；
根据所述当前位置信息、所述目标地位置信息确定行车路径。
4.根据权利要求3所述的换电站监控管理方法，其特征在于，所述根据所述行车路径、所述待更换电池包数、所述第二剩余电量信息以及每个待更换电池包对应的所述目标型号信息和所述目标电量信息确定目标换电站，包括：
确定所述行车路径在预设延申范围内的备选电站地域；
在所述备选电站地域中确定多个备选换电站；
根据所述待更换电池包数以及每个待更换电池包对应的目标型号信息和目标电量信息在多个所述备选换电站中确定多个目标备选换电站；
根据所述第二剩余电量信息从多个所述目标备选换电站中确定所述目标换电站。
5.根据权利要求4所述的换电站监控管理方法，其特征在于，若无法从多个所述目标备选换电站中确定所述目标换电站，所述换电站监控管理方法还包括：
根据所述第二剩余电量信息和所述行车路径在多个所述备选换电站确定第一目标换电站，所述第一目标换电站为所述车辆的车载电池包的剩余电量可供行驶的最远的所述备选换电站；
根据所述当前位置信息和所述第一目标换电站以及预先获取的车辆习惯驾驶速度确定第一阶段行驶时间；
确定沿所述行车路径方向且位于所述第一目标换电站后多个所述备选换电站分别与所述第一目标换电站之间的多个阶段行车距离；
根据多个阶段行车距离和所述车辆习惯驾驶速度确定多个第二阶段行车时间；
根据所述第一阶段行车时间和多个所述第二阶段行车时间以及每个所述备选换电站中多个所述电池柜电池信息确定第二目标换电站。
6.根据权利要求3所述的换电站监控管理方法，其特征在于，所述目标电池柜由以下步骤得到：
根据所述目标型号信息在所述换电站中确定对应的第一备选换电柜；
根据所述待更换电池包数在所述第一备选换电柜中确定第二备选换电柜；
根据所述目标电量信息在所述第二备选换电柜中确定所述目标电池柜。
7.根据权利要求3所述的换电站监控管理方法，其特征在于，所述根据所述待更换电池数、所述目标型号信息、所述目标电量信息、以及所述目标电池柜中每个柜储电池包对应的所述柜储电池信息，确定所述计划换电电池包组，包括：
根据所述目标型号信息和所述柜储电池型号信息在所述目标电池柜中确定多个第一中间电池包；
根据所述目标电量信息和所述内阻信息在多个所述第一中间电池包中选取与所述待更换电池数一致的目标电池包，得到所述计划换电电池包组，多个所述目标电池包的内阻信息差值在预设的内阻误差范围内。
8.根据权利要求7所述的换电站监控管理方法，其特征在于，所述根据所述目标电量信息和所述内阻信息在多个所述第一中间电池包中选取与所述待更换电池数一致的目标电池包，包括：
若多个目标电池包的误差超过预设的内阻误差范围内，根据预设的内阻等级信息表确定多个所述目标电池包；所述内阻等级信息包括多个梯度等级，每个电池包皆根据对对应的内阻信息对应于一个所述梯度等级内。
9.一种换电站监控管理装置，其特征在于，包括：
信息获取单元，用于在接收到车载监控单元发送的换电指令后，获取所述车载电量信息、所述行车路径，所述车载电池信息包括与每个车载电池包对应的车载电池型号信息、第二剩余电量信息；
目标信息确定单元，用于根据所述车载电池型号信息、所述行车路径确定待更换电池包数以及每个待更换电池包对应的目标型号信息和目标电量信息；
初步目标确定单元，用于根据所述行车路径、所述待更换电池包数、所述第二剩余电量信息以及每个待更换电池包对应的所述目标型号信息和所述目标电量信息确定目标换电站，并得到目标电池柜；
最终目标确定单元，用于根据所述待更换电池数、所述目标型号信息、所述目标电量信息、以及所述目标电池柜中每个柜储电池包对应的所述柜储电池信息，确定所述计划换电电池包组；其中，每个所述柜储电池信息至少包括第一剩余电量信息、内阻信息以及柜储电池型号信息；
预锁单元，用于发送电池确定指令至所述目标换电站对应的所述站控监控单元，以锁定所述目标电池组。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令用于执行如权利要求1至8中任意一项所述的换电站监控管理方法。
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