CN117375181A - 换电柜电池充电控制的方法、装置及存储介质 - Google Patents

换电柜电池充电控制的方法、装置及存储介质 Download PDF

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CN117375181A CN202311522736.0A CN202311522736A CN117375181A CN 117375181 A CN117375181 A CN 117375181A CN 202311522736 A CN202311522736 A CN 202311522736A CN 117375181 A CN117375181 A CN 117375181A
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Abstract

本发明公开了换电柜电池充电控制的方法、装置及存储介质。该换电柜电池充电控制的方法，包括以下步骤：充电状态获取；用电需求预测数据获取；充电方案设计；充电过程监测。本发明通过计算的指定换电柜中各电池的充电状态分数获取指定换电柜中各电池的充电状态以及指定换电柜中处于各充电状态的电池数量，然后获取预设时间段内对应的用电需求预测数据，接着结合获取的各预设时间段内指定换电柜中电池充电的电价设计预设时间段内指定换电柜中各电池的充电方案，再根据设计的充电方案为各电池充电，最后根据计算的各电池的充电状态指数控制充电过程，提高了换电柜电池充电控制准确性，解决了现有技术中存在换电柜电池充电控制准确性低的问题。

Description

换电柜电池充电控制的方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及电池充电控制技术领域，尤其涉及换电柜电池充电控制的方法、装置及存储介质。
背景技术
随着共享出行理念的提出，共享电动汽车和共享电动自行车成为人们出行青睐的电动交通工具，电动交通工具数量迅速增加。电动交通工具的充电时间和成本是人们关心的关键，城市中的充电基础设施有限，因此需要一种更智能的方法来管理电池充电，减少对传统燃油车辆的依赖，同时使更多人能够共享资源，提高用户体验。电池技术的不断发展使得充电控制更为精细化和智能化，可以监测电池状态、健康状况和充电需求等。换电柜外形类似储物柜，通过控制柜门的开启来完成电池出租，同时每个柜子都带充电装置，可自动给电池充电，电动交通工具可以使用换电柜实现自助更换电池服务。
现有技术中，常通过后台监测的电池电量数据或者固定时间间隔来控制电池充电。
例如公开号为：CN113452056B的发明专利公开的电池换电柜的充电控制方法及系统、设备、存储介质，所述充电控制方法基于对用户未来的换电需求进行预测，并根据换电柜内现存电池的电量情况、换电需求预测结果和未来预设时长内的电价信息制定充电计划，制定的充电计划可以结合电网公司按电网尖峰评估时间段实行的电费阶梯计费方式。
例如公开号为：CN111959301A的发明专利公开申请的电池充电控制方法及智能充换电柜，电池充电控制方法包括：判断电池当前电量是否小于设定值，当电池当前电量小于设定值时，打开充电器，对电池进行充电；当电池进行充电时，判断电池当前温度是否高于第一阈值，当电池当前温度高于所述第一阈值时，打开散热装置，当电池当前温度小于等于所述第一阈值时，判断电池当前电量是否充满，当电池当前电量充满时，关闭所述充电器。
但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
现有技术中，通过电池电量监测数据控制电池充电，可能出现电量监测不准确或者后台故障导致监测中断，以固定时间间隔控制电池充电未考虑实际用电需求，存在换电柜电池充电控制准确性低的问题。
发明内容
本申请实施例通过提供换电柜电池充电控制的方法、装置及存储介质，解决了现有技术中换电柜电池充电控制准确性低的问题，实现了换电柜电池充电控制准确性的提高。
本申请实施例提供了换电柜电池充电控制的方法，包括以下步骤：S1，获取指定换电柜中各电池的电量数据，结合预设电池工作电量计算指定换电柜中各电池的充电状态分数，并根据各电池的充电状态分数获取指定换电柜中各电池的充电状态以及指定换电柜中处于各充电状态的电池数量；S2，收集使用指定换电柜的用户的历史用电需求数据、对应的用户满意度分数、历史时间段的出行状况以及预设时间段的出行状况，以获取预设时间段内该指定换电柜的用电需求预测数据；S3，获取各预设时间段内指定换电柜中电池充电的电价，并结合获取的预设时间段内指定换电柜的用电需求预测数据，设计预设时间段内指定换电柜中各电池的充电方案；S4，根据设计的预设时间段内指定换电柜中各电池的充电方案为各电池充电，并对充电过程进行监测，获取充电状态指数，根据各电池的充电状态指数控制指定换电柜中各电池的充电过程。
进一步的，所述指定换电柜中各电池的充电状态分数的具体计算过程如下：获取指定换电柜中第h块电池的电量数据BLh，结合各电池的预设充电电量通过充电状态分数公式计算该指定换电柜中第h块电池的充电状态分数CSh，所述充电状态分数公式为其中e为自然常数，α为指定换电柜中各电池的电量数据的修正因子，h＝1,2,...,H，H为指定换电柜中电池的总数量。
进一步的，所述充电状态包括满电、待充电和正在充电，具体获取过程如下：判断计算的指定换电柜中各电池的充电状态分数与预设充电状态分数的大小，得到指定换电柜中处于满电、待充电和正在充电的电池数量：当计算的指定换电柜中第h块电池的充电状态分数CSh小于预设充电状态分数时，记指定换电柜中该块电池的充电状态为满电；当计算的指定换电柜中第h块电池的充电状态分数CSh等于预设充电状态分数时，记指定换电柜中该块电池的充电状态为待充电；当计算的指定换电柜中第h块电池的充电状态分数CSh大于预设充电状态分数时，记指定换电柜中该块电池的充电状态为正在充电。
进一步的，所述预设时间段内该指定换电柜的用电需求预测数据的具体获取过程如下：获取历史时间段内使用指定换电柜的第k个用户的历史用电需求数据ECk、对应的用户满意度分数USk、出行气象分数MS，结合参考出行气象分数MS0和第j个预设时间段的预设出行气象分数MSj通过用电需求预测公式计算第j个预设时间段用电需求预测数据所述用电需求预测公式为/>
其中k＝1,2,...,K，K为历史时间段内使用指定换电柜的用户总个数，β为使用指定换电柜的用户的气象分数的修正因子，χ为使用指定换电柜的用户的历史用电需求数据的修正因子，j＝1,2,...,J，J为预设时间段的总个数；所述出行气象分数和预设出行气象分数用于衡量历史时间段的出行状况和预设时间段的出行状况。
进一步的，所述用户满意度分数和出行气象分数的具体计算过程如下：获取历史时间段内使用指定换电柜的第k个用户的等待时间WTk、换电池时间OTk、换电池价格CPk、电池实际使用时间UTk和使用故障次数FUk，结合用户预设价格和电池参考使用时间通过用户满意度分数公式计算历史时间段内使用指定换电柜的第k个用户的用户满意度分数USk，所述用户满意度分数公式为
其中δ为历史时间段内使用的指定换电柜中电池实际使用时间的修正因子；获取历史时间段内使用指定换电柜的各用户出行时的交通指数、路况指数和舒适度指数对应的级别，从而得到对应的交通分数TS、路况分数RS和舒适度分数ES，结合预设交通分数TS0通过出行气象分数公式计算历史时间段内使用指定换电柜的各用户的出行气象分数MS，所述出行气象分数公式为其中ε为使用指定换电柜的各用户出行时的交通分数的修正因子，φ和/>分别为使用指定换电柜的各用户出行时的路况分数和舒适度分数的修正因子，且/>
进一步的，所述预设时间段内指定换电柜中各电池的充电方案的具体设计过程如下：步骤一，获取第j个预设时间段内指定换电柜中各电池的充电电价BPj，得到电价序列BP＝{BP1,BP2,...,BPJ}，结合预设低谷电价阈值BP0通过电价分数公式计算第j个预设时间段的电价分数PSj，所述电价分数公式为其中γ为各预设时间段内指定换电柜各电池的充电电价的修正因子，将电价分数小于0的预设时间段定义为电价低谷期，将电价分数为非负数的预设时间段定义为电价高峰期；步骤二，获取指定换电柜中充电状态为满电和待充电的各电池的剩余电量数据并按照从大到小的顺序排序，得到可用电量序列，并与各预设时间段用电需求预测数据组成的用电需求预测序列进行比较：若可用电量可满足各预设时间段的用电需求，则在电价低谷期时为充电状态为待充电的各电池充电；若可用电量无法满足各预设时间段的用电需求，则执行步骤三；步骤三，获取无法满足用电需求的第一时间段以及满足第一时间段用电需求还需要的电池数量m，并获取指定换电柜中充电状态为正在充电的各电池的剩余充电时间，按照从小到大的顺序排序后选择前m块电池按照高峰期充电方案继续充电。
进一步的，所述高峰期充电方案具体如下：在电价序列上找到电价最低点作为充电起始时间段Qn,1，并在充电起始时间段Qn,1之后选择电价较低的Pn,1-1个预设时间段组成第n块电池充电的Pn,1个充电时间段，由充电起始时间段Qn,1对应的Pn,1个预设时间段对应的电价乘以充电时长得到对应的充电成本其中Pn,1个充电时间段对应的时长等于第n块电池的剩余充电时间，n＝1,2,...,m；若充电起始时间段Qn,1之后的剩余可分配时长小于该电池的剩余充电时间，则选择充电起始时间段Qn,1之前电价最低的一个点作为新的充电起始时间段Qn,2，计算得到此时的充电成本/>重复进行充电起始时间段的选择与对应充电成本的计算，直到不再存在比上一步选择的充电时间段的电价更小的时间段，获得第n块电池的充电成本序列/>从该充电成本序列中选择充电成本最小的方法为第n块电池充电,其中/>为第n块电池的充电起始时间段Qn,N对应的充电成本。
进一步的，所述充电状态指数的具体计算过程如下：获取第j个预设时间段指定换电柜中第t块电池充电时的电压数据电流数据/>电池温度数据/>和充电速率数据结合参考电压数据/>参考电流数据/>参考电池温度数据/>和参考充电速率数据/>通过充电状态指数公式计算第块电池的充电状态指数/>所述充电状态指数公式为/>
其中θ、/>和ρ分别为电压数据、电流数据、电池温度数据和充电速率数据的修正因子，t＝1,2,...Tj，Tj为第j个预设时间段指定换电柜中正在充电的电池总数量，且Tj≤H。
本申请实施例提供了换电柜电池充电控制的装置，包括充电状态获取模块、用电需求预测数据获取模块、充电方案设计模块和充电过程监测模块：所述充电状态获取模块：用于获取指定换电柜中各电池的电量数据，结合预设电池工作电量计算指定换电柜中各电池的充电状态分数，并根据各电池的充电状态分数获取指定换电柜中各电池的充电状态以及指定换电柜中处于各充电状态的电池数量；所述用电需求预测数据模块：用于收集使用指定换电柜的用户的历史用电需求数据、对应的用户满意度分数、历史时间段的出行状况以及预设时间段的出行状况，以获取预设时间段内该指定换电柜的用电需求预测数据；所述充电方案设计模块：用于获取各预设时间段内指定换电柜中电池充电的电价，并结合获取的预设时间段内指定换电柜的用电需求预测数据，设计预设时间段内指定换电柜中各电池的充电方案；所述充电过程监测模块：用于根据设计的预设时间段内指定换电柜中各电池的充电方案为各电池充电，并对充电过程进行监测，获取充电状态指数，根据各电池的充电状态指数控制指定换电柜中各电池的充电过程。
本申请实施例提供了换电柜电池充电控制的存储介质，用于存储程序，所述程序被处理器执行时实现换电柜电池充电控制的方法。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、通过获取的指定换电柜中各电池的电量数据计算指定换电柜中各电池的充电状态分数，并根据各电池的充电状态分数获取各电池的充电状态以及指定换电柜中处于各充电状态的电池数量，然后结合收集的历史用电需求数据、对应的用户满意度分数、历史时间段以及预设时间段的的出行状况获取预设时间段内对应的用电需求预测数据，接着结合获取的各预设时间段内指定换电柜中电池充电的电价设计各电池的充电方案，再根据设计的充电方案为各电池充电，最后根据计算的各电池的充电状态指数控制充电过程，从而实现了换电柜电池充电过程的准确控制，进而实现了换电柜电池充电控制准确性的提高，有效解决了现有技术中换电柜电池充电控制准确性低的问题。
2、通过获取历史时间段内使用指定换电柜的各用户的等待时间、换电池时间、换电池价格、电池实际使用时间和适应故障次数，然后计算各用户的用户满意度分数，进一步得到所有用户的用户满意度分数最小值，接着根据历史时间段各用户出行时的交通指数、路况指数和舒适度指数对应的级别得到对应的交通分数、路况分数和舒适度分数，进一步计算出历史时间段各用户的出行气象分数，再获取历史时间段内各用户的历史用电需求数据，最后结合参考出行气象分数和预设出行气象分数计算各预设时间段用电需求预测数据，从而实现了全面的估计预设时间段用电需求，进而实现了更准确的估计预设时间段指定换电柜的用电需求。
3、通过获取各预设时间段内指定换电柜中各电池的充电电价得到电价序列，并结合预设低估电价阈值计算各预设时间段的电价分数，然后根据计算的各预设时间段的电价分数得到电价低谷期和电价高峰期，接着获取指定换电柜中充电状态为满电和待充电的各电池的剩余电量数据组成可用电量序列，并与各预设时间段用电需求预测数据比较，若可以满足用电需求，则在电价低谷期为各待充电电池充电，否则获取各电池的充电成本序列，再按照充电成本最低的方案进行充电，最后获取各电池充电时的电压数据、电流数据、电池温度数据和充电速率数据，根据计算得到的各电池的充电状态指数监测控制充电过程，从而实现了换电柜电池充电成本的最小化，进而实现了换电柜电池充电效益的提高。
附图说明
图1为本申请实施例提供的换电柜电池充电控制的方法流程图；
图2为本申请实施例提供的用电需求预测数据的概念图；
图3为本申请实施例提供的换电柜电池充电控制的装置结构图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供换电柜电池充电控制的方法、装置及存储介质，解决了现有技术中换电柜电池充电控制准确性低的问题，通过获取的指定换电柜中各电池的电量数据计算指定换电柜中各电池的充电状态分数，并根据各电池的充电状态分数获取各电池的充电状态以及指定换电柜中处于各充电状态的电池数量，然后根据收集的使用指定换电柜的用户的等待时间、换电池时间、换电池价格、电池实际使用时间和使用故障次数得到各用户的用户满意度分数，接着结合计算的出行气象分数、历史用电需求数据以及预设时间段的出行状况计算预设时间段内该指定换电柜的用电需求预测数据，再结合获取各预设时间段内指定换电柜中电池充电的电价设计预设时间段内指定换电柜中各电池的充电方案，最后根据设计的充电方案为各电池充电，并根据获取的充电状态指数控制指定换电柜中各电池的充电过程，实现了换电柜电池充电控制准确性的提高。
本申请实施例中的技术方案为解决上述换电柜电池充电控制准确性低的问题，总体思路如下：
通过计算的指定换电柜中各电池的充电状态分数获取指定换电柜中各电池的充电状态以及指定换电柜中处于各充电状态的电池数量，然后结合收集的历史用电需求数据、对应的用户满意度分数、历史时间段以及预设时间段的的出行状况获取预设时间段内对应的用电需求预测数据，接着结合获取的各预设时间段内指定换电柜中电池充电的电价设计预设时间段内指定换电柜中各电池的充电方案，再根据设计的充电方案为各电池充电，最后根据计算的各电池的充电状态指数控制充电过程，达到了提高换电柜电池充电控制准确性的效果。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图1所示，为本申请实施例提供的换电柜电池充电控制的方法流程图，该方法应用于换电柜电池充电控制的装置中，该方法包括以下步骤：S1，充电状态获取：获取指定换电柜中各电池的电量数据，结合预设电池工作电量计算指定换电柜中各电池的充电状态分数，并根据各电池的充电状态分数获取指定换电柜中各电池的充电状态以及指定换电柜中处于各充电状态的电池数量；S2，用电需求预测数据获取：收集使用指定换电柜的用户的历史用电需求数据、对应的用户满意度分数、历史时间段的出行状况以及预设时间段的出行状况，以获取预设时间段内该指定换电柜的用电需求预测数据；S3，充电方案设计：获取各预设时间段内指定换电柜中电池充电的电价，并结合获取的预设时间段内指定换电柜的用电需求预测数据，设计预设时间段内指定换电柜中各电池的充电方案；S4，充电过程监测：根据设计的预设时间段内指定换电柜中各电池的充电方案为各电池充电，并对充电过程进行监测，获取充电状态指数，根据各电池的充电状态指数控制指定换电柜中各电池的充电过程。
在本实施例中，换电柜是一种用于电动汽车或电动自行车的充电设备，用户可以将车辆的电池驶入柜子中，然后取出已充好电的电池，或者连接充电插头进行充电；换电柜通常支持快速充电，可以在短时间内为电动车充电，以提高用户的便利性，用户满意度决定了用户是否会继续使用换电柜；一些换电柜采用电池租赁模式，用户可以租用电池而不必购买，这种模式降低了电动车的初始成本；设计充电方案为指定换电柜中的电池充电可以在满足用电需求的前提下实现电力利用最大化，实现了换电柜电池充电控制准确性的提高。
进一步的，指定换电柜中各电池的充电状态分数的具体计算过程如下：获取指定换电柜中第h块电池的电量数据BLh，结合各电池的预设充电电量通过充电状态分数公式计算该指定换电柜中第h块电池的充电状态分数CSh，充电状态分数公式为其中e为自然常数，α为指定换电柜中各电池的电量数据的修正因子，h＝1,2,...,H，H为指定换电柜中电池的总数量。
在本实施例中，预设充电电量一般不是100％，可根据实际用电需求进行设置；当电池的实际电量数据与预设充电电量数据相等时，对应的充电状态分数为当电池的实际电量数据为100％时，对应的充电状态分数为最小，为0；实现了更精确的估计指定换电柜中各电池的充电状态。
进一步的，充电状态包括满电、待充电和正在充电，具体获取过程如下：判断计算的指定换电柜中各电池的充电状态分数与预设充电状态分数的大小，得到指定换电柜中处于满电、待充电和正在充电的电池数量：当计算的指定换电柜中第h块电池的充电状态分数CSh小于预设充电状态分数时，记指定换电柜中该块电池的充电状态为满电；当计算的指定换电柜中第h块电池的充电状态分数CSh等于预设充电状态分数时，记指定换电柜中该块电池的充电状态为待充电；当计算的指定换电柜中第h块电池的充电状态分数CSh大于预设充电状态分数时，记指定换电柜中该块电池的充电状态为正在充电。
在本实施例中，各电池的充电状态分数随着该电池的电量数据的增大而减小，最小为0，预设充电状态分数大于0；通过比较各电池的充电状态分数与预设充电状态分数的大小关系，得到各电池的充电状态，进一步统计得到指定换电柜中处于各充电状态的电池数量，为后续充电方案的设计做准备；实现了更快速的确定指定换电柜中各电池的充电状态。
进一步的，如图2所示，为本申请实施例提供的用电需求预测数据的概念图，预设时间段内该指定换电柜的用电需求预测数据的具体获取过程如下：获取历史时间段内使用指定换电柜的第k个用户的历史用电需求数据ECk、对应的用户满意度分数USk、出行气象分数MS，结合参考出行气象分数MS0和第j个预设时间段的预设出行气象分数MSj通过用电需求预测公式计算第j个预设时间段用电需求预测数据用电需求预测公式为其中k＝1,2,...,K，K为历史时间段内使用指定换电柜的用户总个数，β为使用指定换电柜的用户的气象分数的修正因子，χ为使用指定换电柜的用户的历史用电需求数据的修正因子，j＝1,2,...,J，J为预设时间段的总个数；出行气象分数和预设出行气象分数用于衡量历史时间段的出行状况和预设时间段的出行状况。
在本实施例中，预设时间段用电需求预测数据基于历史时间段内使用指定换电鬼的所有用户的历史用电需求数据，但也受到用户满意度、历史时间段和预设时间段的出行状况的影响，用户满意程度越高，那么预设时间段该用户继续使用指定换电柜的可能性越大，预设时间段的出行状况越适宜，对应的用电需求也随之变大；当预设出行气象分数、出行气象分数及参考出行气象分数三者相等，且用户满意度分数均相等时，预设时间段的用电需求预测数据与历史用电需求数据相等；实现了更全面的预测预设时间段的用电需求。
进一步的，用户满意度分数和出行气象分数的具体计算过程如下：获取历史时间段内使用指定换电柜的第k个用户的等待时间WTk、换电池时间OTk、换电池价格CPk、电池实际使用时间UTk和使用故障次数FUk，结合用户预设价格和电池参考使用时间/>通过用户满意度分数公式计算历史时间段内使用指定换电柜的第k个用户的用户满意度分数USk，用户满意度分数公式为
其中δ为历史时间段内使用的指定换电柜中电池实际使用时间的修正因子；获取历史时间段内使用指定换电柜的各用户出行时的交通指数、路况指数和舒适度指数对应的级别，从而得到对应的交通分数TS、路况分数RS和舒适度分数ES，结合预设交通分数TS0通过出行气象分数公式计算历史时间段内使用指定换电柜的各用户的出行气象分数MS，出行气象分数公式为其中ε为使用指定换电柜的各用户出行时的交通分数的修正因子，φ和/>分别为使用指定换电柜的各用户出行时的路况分数和舒适度分数的修正因子，且/>
在本实施例中，等待时间是用户在使用换电柜时需要考虑的一个关键因素。长时间的等待会给用户带来不便和不满，较短的等待时间通常能够提高用户的满意度；换电池的时间所需与等待时间有一定的关联，但也与换电柜站点的运作效率和操作用户的熟练程度有关，快速完成换电池的过程可以减少用户等待的时间并提高效率，较短的换电池时间通常会对用户的满意度产生积极影响；换电柜的电池价格是用户在选择使用换电柜时需要考虑的经济因素之一，如果换电柜提供的电池价格相对较低，用户可能会更倾向于使用换电柜；电池的使用时间直接关系到用户的行驶里程和使用体验，较长的电池使用时间可以提供更长的续航里程，减少用户频繁充电的需要，即可以增加用户的满意度；频繁的故障可能导致用户无法顺利完成充电或换电，增加用户的不便和不满意；用户满意度分数最大值为1；当交通指数对应的级别越高，表明交通拥堵更严重时，对应的交通分数越小，此时用户可能更倾向于选择电动交通工具；舒适度指数对应的级别越高，对应的舒适度分数越小，用户越倾向于电动交通工具；实现了更全面的评估使用指定换电柜的用户满意程度以及对应的出行状况。
进一步的，预设时间段内指定换电柜中各电池的充电方案的具体设计过程如下：步骤一，获取第j个预设时间段内指定换电柜中各电池的充电电价BPj，得到电价序列BP＝{BP1,BP2,...,BPJ}，结合预设低谷电价阈值BP0通过电价分数公式计算第j个预设时间段的电价分数PSj，电价分数公式为其中γ为各预设时间段内指定换电柜各电池的充电电价的修正因子，将电价分数小于0的预设时间段定义为电价低谷期，将电价分数为非负数的预设时间段定义为电价高峰期；步骤二，获取指定换电柜中充电状态为满电和待充电的各电池的剩余电量数据并按照从大到小的顺序排序，得到可用电量序列，并与各预设时间段用电需求预测数据组成的用电需求预测序列进行比较：若可用电量可满足各预设时间段的用电需求，则在电价低谷期时为充电状态为待充电的各电池充电；若可用电量无法满足各预设时间段的用电需求，则执行步骤三；步骤三，获取无法满足用电需求的第一时间段以及满足第一时间段用电需求还需要的电池数量m，并获取指定换电柜中充电状态为正在充电的各电池的剩余充电时间，按照从小到大的顺序排序后选择前m块电池按照高峰期充电方案继续充电。
在本实施例中，当预设时间段的实际充电电价小于预设低谷电价阈值相等时，对应的电价分数小于0；当预设时间段的实际充电电价大于等于预设低谷电价阈值时，对应的电价分数大于等于0；为实现效益最大化，在满足用电需求的前提下，应尽可能选择电价低的时间段为换电柜中的电池充电，对应的充电成本更低；实现了更准确的设计充电方案。
进一步的，高峰期充电方案具体如下：在电价序列上找到电价最低点作为充电起始时间段Qn,1，并在充电起始时间段Qn,1之后选择电价较低的Pn,1-1个预设时间段组成第n块电池充电的Pn,1个充电时间段，由充电起始时间段Qn,1对应的Pn,1个预设时间段对应的电价乘以充电时长得到对应的充电成本其中Pn,1个充电时间段对应的时长等于第n块电池的剩余充电时间，n＝1,2,...,m；若充电起始时间段Qn,1之后的剩余可分配时长小于该电池的剩余充电时间，则选择充电起始时间段Qn,1之前电价最低的一个点作为新的充电起始时间段Qn,2，计算得到此时的充电成本/>重复进行充电起始时间段的选择与对应充电成本的计算，直到不再存在比上一步选择的充电时间段的电价更小的时间段，获得第n块电池的充电成本序列/>从该充电成本序列中选择充电成本最小的方法为第n块电池充电,其中/>为第n块电池的充电起始时间段Qn,N对应的充电成本。
在本实施例中，不同时间段对应不同的充电电价，在满足用户需求的前提下，选择电价尽可能低的预设时间段进行充电可以降低电池充电成本；对于同一块电池，因为不同电价对应的预设时间段的时长不同，那么不同电价组合成的充电时间段对应的充电成本不同；实现了用电高峰期换电柜电池充电成本的最小化。
进一步的，充电状态指数的具体计算过程如下：获取第j个预设时间段指定换电柜中第t块电池充电时的电压数据电流数据/>电池温度数据/>和充电速率数据/>结合参考电压数据/>参考电流数据/>参考电池温度数据/>和参考充电速率数据通过充电状态指数公式计算第块电池的充电状态指数/>充电状态指数公式为/>其中/>θ、/>和ρ分别为电压数据、电流数据、电池温度数据和充电速率数据的修正因子，t＝1,2,...Tj，Tj为第j个预设时间段指定换电柜中正在充电的电池总数量，且Tj≤H。
在本实施例中，电池的电压数据是一个关键参数，通常被认为是最直接反映电池充电状态的指标之一，高电压通常表示电池处于充电状态，而低电压表示电池处于放电状态；电压数据对于粗略估计电池的充电状态非常有用，电流数据与电压数据结合使用可以更准确地估计电池的充电状态；电池的温度对其性能和寿命影响很大，高温和低温都可以影响电池的充电和放电能力，影响电池的安全性和性能；充电速率数据表示电池接受电荷的速度，监测充电速率可以帮助优化充电过程，确保电池安全并延长寿命；当电池充电时的实际电压数据、实际电流数据、电池实际温度数据和实际充电速率数据均与对应的参考数据相同时，充电状态达到最佳，对应的充电状态指数为1；实现了更准确的监测电池的充电状态。
如图3所示，为本申请实施例提供的换电柜电池充电控制的装置结构图，本申请实施例提供的换电柜电池充电控制的装置包括充电状态获取模块、用电需求预测数据获取模块、充电方案设计模块和充电过程监测模块：充电状态获取模块：用于获取指定换电柜中各电池的电量数据，结合预设电池工作电量计算指定换电柜中各电池的充电状态分数，并根据各电池的充电状态分数获取指定换电柜中各电池的充电状态以及指定换电柜中处于各充电状态的电池数量；用电需求预测数据模块：用于收集使用指定换电柜的用户的历史用电需求数据、对应的用户满意度分数、历史时间段的出行状况以及预设时间段的出行状况，以获取预设时间段内该指定换电柜的用电需求预测数据；充电方案设计模块：用于获取各预设时间段内指定换电柜中电池充电的电价，并结合获取的预设时间段内指定换电柜的用电需求预测数据，设计预设时间段内指定换电柜中各电池的充电方案；充电过程监测模块：用于根据设计的预设时间段内指定换电柜中各电池的充电方案为各电池充电，并对充电过程进行监测，获取充电状态指数，根据各电池的充电状态指数控制指定换电柜中各电池的充电过程。
在本实施例中，各模块之间存在数据关联，用电需求预测数据模块获取预设时间段内该指定换电柜的用电需求预测数据，充电方案设计模块再结合预设时间段的电价设计充电方案，充电过程监测模块对于充电状态指数异常的电池及时采取控制措施；实现了更准确的控制换电柜电池的充电过程。
其中，本申请实施例还提供的换电柜电池充电控制的存储介质，用于存储程序，程序被处理器执行时实现换电柜电池充电控制的方法。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：相对于公开号为：CN113452056B公开的电池换电柜的充电控制方法及系统、设备、存储介质，本申请实施例通过获取历史时间段内使用指定换电柜的各用户的等待时间、换电池时间、换电池价格、电池实际使用时间和适应故障次数，然后计算各用户的用户满意度分数，进一步得到所有用户的用户满意度分数最小值，接着根据历史时间段各用户出行时的交通指数、路况指数和舒适度指数对应的级别得到对应的交通分数、路况分数和舒适度分数，进一步计算出历史时间段各用户的出行气象分数，再获取历史时间段内各用户的历史用电需求数据，最后结合参考出行气象分数和预设出行气象分数计算各预设时间段用电需求预测数据，从而实现了全面的估计预设时间段用电需求，进而实现了更准确的估计预设时间段指定换电柜的用电需求；相对于公开号为：CN111959301A公开申请的电池充电控制方法及智能充换电柜，本申请实施例通过获取各预设时间段内指定换电柜中各电池的充电电价得到电价序列，并结合预设低估电价阈值计算各预设时间段的电价分数，然后根据计算的各预设时间段的电价分数得到电价低谷期和电价高峰期，接着获取指定换电柜中充电状态为满电和待充电的各电池的剩余电量数据组成可用电量序列，并与各预设时间段用电需求预测数据比较，若可以满足用电需求，则在电价低谷期为各待充电电池充电，否则获取各电池的充电成本序列，再按照充电成本最低的方案进行充电，最后获取各电池充电时的电压数据、电流数据、电池温度数据和充电速率数据，根据计算得到的各电池的充电状态指数监测控制充电过程，从而实现了换电柜电池充电成本的最小化，进而实现了换电柜电池充电效益的提高。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.换电柜电池充电控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，获取指定换电柜中各电池的电量数据，结合预设电池工作电量计算指定换电柜中各电池的充电状态分数，并根据各电池的充电状态分数获取指定换电柜中各电池的充电状态以及指定换电柜中处于各充电状态的电池数量；
S2，收集使用指定换电柜的用户的历史用电需求数据、对应的用户满意度分数、历史时间段的出行状况以及预设时间段的出行状况，以获取预设时间段内该指定换电柜的用电需求预测数据；
S3，获取各预设时间段内指定换电柜中电池充电的电价，并结合获取的预设时间段内指定换电柜的用电需求预测数据，设计预设时间段内指定换电柜中各电池的充电方案；
S4，根据设计的预设时间段内指定换电柜中各电池的充电方案为各电池充电，并对充电过程进行监测，获取充电状态指数，根据各电池的充电状态指数控制指定换电柜中各电池的充电过程。
2.如权利要求1所述换电柜电池充电控制的方法，其特征在于，所述指定换电柜中各电池的充电状态分数的具体计算过程如下：
获取指定换电柜中第h块电池的电量数据BLh，结合各电池的预设充电电量通过充电状态分数公式计算该指定换电柜中第h块电池的充电状态分数CSh，所述充电状态分数公式为/>其中e为自然常数，α为指定换电柜中各电池的电量数据的修正因子，h＝1,2,...,H，H为指定换电柜中电池的总数量。
3.如权利要求2所述换电柜电池充电控制的方法，其特征在于，所述充电状态包括满电、待充电和正在充电，具体获取过程如下：
判断计算的指定换电柜中各电池的充电状态分数与预设充电状态分数的大小，得到指定换电柜中处于满电、待充电和正在充电的电池数量：
当计算的指定换电柜中第h块电池的充电状态分数CSh小于预设充电状态分数时，记指定换电柜中该块电池的充电状态为满电；
当计算的指定换电柜中第h块电池的充电状态分数CSh等于预设充电状态分数时，记指定换电柜中该块电池的充电状态为待充电；
当计算的指定换电柜中第h块电池的充电状态分数CSh大于预设充电状态分数时，记指定换电柜中该块电池的充电状态为正在充电。
4.如权利要求3所述换电柜电池充电控制的方法，其特征在于，所述预设时间段内该指定换电柜的用电需求预测数据的具体获取过程如下：
获取历史时间段内使用指定换电柜的第k个用户的历史用电需求数据ECk、对应的用户满意度分数USk、出行气象分数MS，结合参考出行气象分数MS0和第j个预设时间段的预设出行气象分数MSj通过用电需求预测公式计算第j个预设时间段用电需求预测数据所述用电需求预测公式为其中k＝1,2,...,K，K为历史时间段内使用指定换电柜的用户总个数，β为使用指定换电柜的用户的气象分数的修正因子，χ为使用指定换电柜的用户的历史用电需求数据的修正因子，j＝1,2,...,J，J为预设时间段的总个数；
所述出行气象分数和预设出行气象分数用于衡量历史时间段的出行状况和预设时间段的出行状况。
5.如权利要求4所述换电柜电池充电控制的方法，其特征在于，所述用户满意度分数和出行气象分数的具体计算过程如下：
获取历史时间段内使用指定换电柜的第k个用户的等待时间WTk、换电池时间OTk、换电池价格CPk、电池实际使用时间UTk和使用故障次数FUk，结合用户预设价格和电池参考使用时间/>通过用户满意度分数公式计算历史时间段内使用指定换电柜的第k个用户的用户满意度分数USk，所述用户满意度分数公式为
其中δ为历史时间段内使用的指定换电柜中电池实际使用时间的修正因子；
获取历史时间段内使用指定换电柜的各用户出行时的交通指数、路况指数和舒适度指数对应的级别，从而得到对应的交通分数TS、路况分数RS和舒适度分数ES，结合预设交通分数TS0通过出行气象分数公式计算历史时间段内使用指定换电柜的各用户的出行气象分数MS，所述出行气象分数公式为其中ε为使用指定换电柜的各用户出行时的交通分数的修正因子，φ和/>分别为使用指定换电柜的各用户出行时的路况分数和舒适度分数的修正因子，且/>
6.如权利要求5所述换电柜电池充电控制的方法，其特征在于，所述预设时间段内指定换电柜中各电池的充电方案的具体设计过程如下：
步骤一，获取第j个预设时间段内指定换电柜中各电池的充电电价BPj，得到电价序列BP＝{BP1,BP2,...,BPJ}，结合预设低谷电价阈值BP0通过电价分数公式计算第j个预设时间段的电价分数PSj，所述电价分数公式为其中γ为各预设时间段内指定换电柜各电池的充电电价的修正因子，将电价分数小于0的预设时间段定义为电价低谷期，将电价分数为非负数的预设时间段定义为电价高峰期；
步骤二，获取指定换电柜中充电状态为满电和待充电的各电池的剩余电量数据并按照从大到小的顺序排序，得到可用电量序列，并与各预设时间段用电需求预测数据组成的用电需求预测序列进行比较：
若可用电量可满足各预设时间段的用电需求，则在电价低谷期时为充电状态为待充电的各电池充电；
若可用电量无法满足各预设时间段的用电需求，则执行步骤三；
步骤三，获取无法满足用电需求的第一时间段以及满足第一时间段用电需求还需要的电池数量m，并获取指定换电柜中充电状态为正在充电的各电池的剩余充电时间，按照从小到大的顺序排序后选择前m块电池按照高峰期充电方案继续充电。
7.如权利要求6所述换电柜电池充电控制的方法，其特征在于，所述高峰期充电方案具体如下：
在电价序列上找到电价最低点作为充电起始时间段Qn,1，并在充电起始时间段Qn,1之后选择电价较低的Pn,1-1个预设时间段组成第n块电池充电的Pn,1个充电时间段，由充电起始时间段Qn,1对应的Pn,1个预设时间段对应的电价乘以充电时长得到对应的充电成本其中Pn,1个充电时间段对应的时长等于第n块电池的剩余充电时间，n＝1,2,...,m；
若充电起始时间段Qn,1之后的剩余可分配时长小于该电池的剩余充电时间，则选择充电起始时间段Qn,1之前电价最低的一个点作为新的充电起始时间段Qn,2，计算得到此时的充电成本
重复进行充电起始时间段的选择与对应充电成本的计算，直到不再存在比上一步选择的充电时间段的电价更小的时间段，获得第n块电池的充电成本序列从该充电成本序列中选择充电成本最小的方法为第n块电池充电,其中/>为第n块电池的充电起始时间段Qn,N对应的充电成本。
8.如权利要求7所述换电柜电池充电控制的方法，其特征在于，所述充电状态指数的具体计算过程如下：
获取第j个预设时间段指定换电柜中第t块电池充电时的电压数据电流数据/>电池温度数据/>和充电速率数据/>结合参考电压数据/>参考电流数据/>参考电池温度数据/>和参考充电速率数据/>通过充电状态指数公式计算第块电池的充电状态指数/>所述充电状态指数公式为其中/>θ、/>和ρ分别为电压数据、电流数据、电池温度数据和充电速率数据的修正因子，t＝1,2,...Tj，Tj为第j个预设时间段指定换电柜中正在充电的电池总数量，且Tj≤H。
9.换电柜电池充电控制的装置，其特征在于，包括充电状态获取模块、用电需求预测数据获取模块、充电方案设计模块和充电过程监测模块：
所述充电状态获取模块：用于获取指定换电柜中各电池的电量数据，结合预设电池工作电量计算指定换电柜中各电池的充电状态分数，并根据各电池的充电状态分数获取指定换电柜中各电池的充电状态以及指定换电柜中处于各充电状态的电池数量；
所述用电需求预测数据模块：用于收集使用指定换电柜的用户的历史用电需求数据、对应的用户满意度分数、历史时间段的出行状况以及预设时间段的出行状况，以获取预设时间段内该指定换电柜的用电需求预测数据；
所述充电方案设计模块：用于获取各预设时间段内指定换电柜中电池充电的电价，并结合获取的预设时间段内指定换电柜的用电需求预测数据，设计预设时间段内指定换电柜中各电池的充电方案；
所述充电过程监测模块：用于根据设计的预设时间段内指定换电柜中各电池的充电方案为各电池充电，并对充电过程进行监测，获取充电状态指数，根据各电池的充电状态指数控制指定换电柜中各电池的充电过程。
10.一种换电柜电池充电控制的存储介质，用于存储程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述换电柜电池充电控制的方法。
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