电动汽车换电站动力电池箱成组自动选优系统及工作方法

摘要

本发明涉及电动汽车换电站动力电池箱成组自动选优系统及工作方法，包括动力电池信息实时处理模块，实时采集电动汽车更换下来的电池箱的信息，并对采集的信息进行传输、分析、存储；成组策略库配置模块，为动力电池箱成组自动选优调度模块提供成组策略配置入口；电池成组信息数据库，接收动力电池箱成组自动选优调度模块的查询和对动力电池成组信息的更改；动力电池箱成组自动选优调度模块，接收换电命令，获得成组策略及计算优先级、根据成组策略需要，对不满足成组策略的现有成组信息进行更改。本发明通过合理配置电池箱成组策略，动态对电池箱的成组信息进行调整，解决了整组电池因个体性能改变而整组停运的问题，提高了动力电池的利用率。

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车换电站动力电池箱成组自动选优系统及工作方法，具体是基于采集的电池实时数据，按照预先设定的成组选优策略，在电动汽车换电站车辆更换电池时，对电池箱的成组进行自动化选优，配组。

背景技术

为保证电动汽车的动力以及换电操作过程中的方便，目前电动汽车整车动力均采用配备多个电池箱配组的方式。参与配组的动力电池箱为串联方式对外提供电能，为保证动力电池的使用寿命需要保证参与配组的各个动力电池箱中的动力电池均衡性保持一致。

现有换电过程中，对动力电池箱的成组基本采用如下过程，在动力电池箱投入运营前对动力电池箱进行均衡性检测，按照成组的数量要求，选择一致性较好的几个电池箱配成一组，在后续运行过程中该配组关系不会发生变化。进行换电操作时，由换电调度人员选择已充电完成的那组动力电池箱作为换电电池组，下发动力电池箱更换设备，执行换电操作。若有多组充电完成的动力电池箱，此时完全由调度人员随机或凭借记忆中的电池性能选择一组电池箱。

目前这种成组固定的方式无法解决在运行过程中原先一致性较好的电池箱，一致性慢慢变差的问题；同时完全有调度人员主观判断选择换电电池组，缺乏电池实际性能数据的支持，不是一种科学调度的方案，不利于动力电池高性能的维持。

目前在电动汽车动力电池箱成组方式上均采用电池箱投入运营后固定成组，待该组内电池箱有单箱性能下降，与其他箱体电池均衡性不一致时，采用将整组电池箱全部停运，进行调整的方式，这种方式往往会因为单箱电池的问题而造成该组电池箱内更多箱电池的停运，不利于电池的流转。另外在对参与换电的成组电池箱进行选择时，目前仅依靠调度员根据电池是否充电完成作为判断依据，缺乏对电池参与换电次数、均衡性、充电完成时间、电池荷电能力等数据的综合判断，即增大了换电调度员的工作量，又不利于科学的换电调度。

经对现有技术的文献检索发现，国电南瑞科技股份有限公司提出了一种电动汽车电池更换站的电池更换系统及其更换方法（中国专利申请号：201110053284.7），但该文献只提出了对电池进行更换的方法，没有考虑电池箱的成组及选优方法。

北京邮电大学提出了一种电动汽车电池箱的快速换电站及其电池箱更换方法（中国专利申请号：201110108537.6），但该文献只提出了对电池进行底盘更换的流程及方法，并没有涉及到电池箱成组相关的方法。

许继集团有限公司提出了一种充换电站全自动的换电过程控制方法（中国专利申请号：201210141795.9），该文献提出了对充换电站全过程的控制方法，文中提到监控系统推荐满足换电要求的电池组的自动推荐规则，是在电池箱预先固定成组的前提下对电池组的选择，但没有提出全站电池箱根据选优原则进行动态成组或调整，不能保证预先成组组内电池箱的性能均衡性，没有解决单箱电池箱性能下降，与其他箱体电池均衡性不一致时，需将整组电池箱停运进行维护的问题，不利于电池的流转。

总而言之，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题是：如何对全站电池箱根据一定原则进行选优成组，动态调整电池箱成组，保证组内电池箱性能一致。

发明内容

针对上述的不足，本发明提供了电动汽车换电站动力电池箱成组自动选优系统及工作方法，它具有科学性，减轻了换电调度人员的工作强度的优点。根据运行数据动态调整电池成组信息，同时根据成组选优策略，在换电操作时通过计算机自动选择均衡一致性最优的一组电池组进行换电。

为达成上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种电动汽车换电站动力电池箱成组自动选优系统，包括：

动力电池信息实时处理模块，用于实时采集电动汽车更换下来的电池组的信息，并对采集的信息进行传输、分析、存储，存储到运行数据数据库；

成组策略库配置模块，用于从最优成组策略里面选择一个或多个，进行排列组合后供动力电池箱成组自动选优调度模块使用，为动力电池箱成组自动选优调度模块提供成组策略配置入口，提供成组策略定制界面，并提供最优成组策略参与调度的优先级更改界面；完成成组策略的配置、优先级调整；

电池成组信息数据库，负责记录动力电池箱的成组信息，并接收动力电池箱成组自动选优调度模块的查询和对动力电池成组信息的更改；

动力电池箱成组自动选优调度模块，负责接收换电调度命令，从成组策略库配置模块获得成组策略及计算优先级、根据成组策略需要从运行数据数据库获得运行数据，按照成组策略对当前电池成组的合理性进行判断，对不满足成组策略的现有成组信息进行更改，更改后成组信息存入电池成组信息数据库，形成最优成组电池箱信息，向自动化动力电池箱更换设备下发换电操作命令；若未形成最优成组电池箱信息，提示无可用电池组；

所述自动化动力电池箱更换设备，负责接收动力电池箱成组自动选优调度模块下发的换电操作命令，执行换电操作，完成动力电池在电动汽车和充电架之间的取放。

所述动力电池信息实时处理模块，包括：

数据采集模块，用于采集从电动汽车上取下来的电池组的相关信息；

数据传输模块，用于将采集到的相关信息传输给数据解析存储模块，所述相关信息包括动力电池的电池电压、容量、充电电流、内阻、充电时间信息；

数据解析存储模块，用于接收数据采集传输模块传输过来的数据，完成采集数据的解析、时间戳打标、数据压缩工作，并将结构化的数据存储到运行数据数据库；

运行数据数据库，用于将数据解析存储模块结构化的数据进行序列化存储工作，并提供数据查询接口由动力电池箱成组自动选优调度模块调用，完成动力电池换电次数、充电曲线、放电曲线、充电开始前电压、充电完成后电压、电池箱充电完成后整箱容量、电池箱内单体电池内阻7类运行数据查询。

一种电动汽车换电站动力电池箱成组自动选优系统的工作方法，它包括的步骤为：

步骤（1）：在动力电池箱投入运营前，对动力电池箱进行均衡性检测，按照检测结果，对电池箱进行配组，将配组信息记录到电池成组信息数据库；

步骤（2）：实时采集电动汽车更换下来的动力电池的电压、容量、充电电流、内阻、充电时间信息，并对采集的信息进行传输、分析、存储，存储到运行数据数据库中；

步骤（3）：从最优成组策略里面选择一个或多个，进行排列组合后供动力电池箱成组自动选优调度使用，完成成组策略的配置、优先级调整；

步骤（4）：查询成组策略及计算优先级、动力电池成组信息；

步骤（5）：动力电池箱成组自动选优调度模块接收到换电调度命令，根据成组策略对电池箱进行最优成组，并向自动化动力电池箱更换设备下发成组信息；判断是否形成最优成组电池箱，如果是就进入步骤（6）；如果否就等待下次换电过程，并返回步骤（3）；

步骤（6）：自动化动力电池箱更换设备执行换电操作，完成动力电池在电动汽车和充电架之间的取放；

步骤（7）：上述步骤（3）到步骤（6）循环执行。

所述步骤（2）的具体步骤包括：

步骤（2-1）：从电动汽车上取下来的电池箱；

步骤（2-2）：采集动力电池充电架上的电池箱的动力电池的相关信息，并将采集到的相关信息传输给数据解析存储模块，所述相关信息包括动力电池的电池电压、容量、充电电流、内阻、充电时间信息；

步骤（2-3）：接收数据采集传输模块传输过来的数据，完成采集数据的解析、时间戳打标、数据压缩工作，并将结构化的数据存储；

步骤（2-4）：将数据解析存储模块结构化的数据进行序列化存储工作，并提供数据查询接口由动力电池箱成组自动选优调度模块调用，完成动力电池换电次数、充电曲线、放电曲线、充电开始前电压、充电完成后电压、电池箱充电完成后整箱容量、电池箱内单体电池内阻7类运行数据查询。

所述步骤（3）的具体步骤包括：

步骤（3-1）：成组策略配置初始化；

步骤（3-2）：从最优成组策略中选择一种或几种作为本次电池箱自动选优成组的依据；

步骤（3-3）：根据实际需要调整最优成组策略的优先级；

步骤（3-4）：将配置信息保存至电池成组信息数据库。

所述步骤（3-2）的最优成组策略包括：

电池箱参与换电次数最少、电池箱内所有单体电池电压偏差小于2mV、全部充电完成时间最早、充电曲线吻合度最好、放电曲线吻合度最好、各电池箱内单体电池内阻最接近、投运时间最短。

所述步骤（5）的具体步骤包括：

步骤（5-1）：动力电池箱成组自动选优调度模块接收换电调度命令；

步骤（5-2）：根据成组策略从运行数据数据库获得运行数据；

步骤（5-3）：按照成组策略对当前电池成组的合理性进行判断，对不满足成组策略的现有成组信息进行重新选优成组；

步骤（5-4）：将更改后成组信息存入电池成组信息数据库，形成最优成组电池箱信息；

步骤（5-5）：向自动化动力电池箱更换设备下发成组信息；若未形成最优成组电池箱信息，提示无可用电池组。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过合理配置电池箱成组策略，按照策略从运营数据库获取运行数据进行分析，动态对电池箱的成组信息进行调整，解决了整组电池因个体性能改变而整组停运的问题，提高了动力电池的利用率；

2、本发明依照成组策略，以运行数据为基础，通过计算机系统进行自动化选电保证了电动汽车充换电调度的科学性，使动力电池可以更长时间的维持在高一致性运行，提高换电站的运行效益；

3、同时通过计算机系统的参与即缩短了电池成组选择的时间又减轻了换电调度人员的工作强度。

附图说明

图1本发明的结构示意图。

图2为一种电动汽车换电站动力电池箱成组自动选优方法步骤图；

图3为本发明的数据采集存储流程示意图；

图4为本发明的成组策略配置流程示意图；

图5为本发明的成组选优流程示意图。

其中，1.动力电池信息实时处理模块，2.成组策略库配置模块，3.电池成组信息数据库，4.动力电池箱成组自动选优调度模块，5.自动化动力电池箱更换设备，6.数据采集模块，7.数据传输模块，8.数据解析存储模块，9.运行数据数据库。

具体实施实例

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明

如图1所示，一种电动汽车换电站动力电池箱成组自动选优系统，包括：

动力电池信息实时处理模块1，用于实时采集电动汽车更换下来的电池组的信息，并对采集的信息进行传输、分析、存储，存储到运行数据数据库9；

成组策略库配置模块2，用于从最优成组策略里面选择一个或多个，进行排列组合后供动力电池箱成组自动选优调度模块4使用，为动力电池箱成组自动选优调度模块4提供成组策略配置入口，提供成组策略定制界面，并提供最优成组策略参与调度的优先级更改界面；完成成组策略的配置、优先级调整；

电池成组信息数据库3，负责记录动力电池箱的成组信息，并接收动力电池箱成组自动选优调度模块4的查询和对动力电池成组信息的更改；

动力电池箱成组自动选优调度模块4，负责接收换电调度命令，从成组策略库配置模块2获得成组策略及计算优先级、根据成组策略需要从运行数据数据库9获得运行数据，按照成组策略对当前电池成组的合理性进行判断，对不满足成组策略的现有成组信息进行更改，更改后成组信息存入电池成组信息数据库3，形成最优成组电池箱信息，向自动化动力电池箱更换设备5下发换电操作命令；若未形成最优成组电池箱信息，提示无可用电池组；

所述自动化动力电池箱更换设备5，负责接收动力电池箱成组自动选优调度模块4下发的换电操作命令，执行换电操作，完成动力电池在电动汽车和充电架之间的取放。

所述动力电池信息实时处理模块1，包括：

数据采集模块6，用于采集从电动汽车上取下来的电池组的相关信息；

数据传输模块7，用于将采集到的相关信息传输给数据解析存储模块8，所述相关信息包括动力电池的电池电压、容量、充电电流、内阻、充电时间信息；

数据解析存储模块8，用于接收数据采集传输模块传输过来的数据，完成采集数据的解析、时间戳打标、数据压缩工作，并将结构化的数据存储到运行数据数据库9；

运行数据数据库9，用于将数据解析存储模块8结构化的数据进行序列化存储工作，并提供数据查询接口由动力电池箱成组自动选优调度模块4调用，完成动力电池换电次数、充电曲线、放电曲线、充电开始前电压、充电完成后电压、电池箱充电完成后整箱容量、电池箱内单体电池内阻7类运行数据查询。

如图2所示，一种电动汽车换电站动力电池箱成组自动选优方法，它包括的步骤为：

步骤（1）：在动力电池箱投入运营前，通过计算机对动力电池箱进行均衡性检测，按照检测结果，对电池箱进行配组，将配组信息记录到电池成组信息数据库3；

步骤（2）：实时采集电动汽车更换下来的动力电池电压、容量、充电电流、内阻、充电时间信息，并对采集的信息进行传输、分析、存储，存储到运行数据数据库9中；

步骤（3）：从最优成组策略里面选择一个或多个，进行排列组合后供动力电池箱成组自动选优调度模块4使用，完成成组策略的配置、优先级调整；

步骤（4）：查询成组策略及计算优先级、动力电池成组信息；

步骤（5）：动力电池箱成组自动选优调度模块4接收到换电调度命令，根据成组策略对电池箱进行最优成组，并向自动化动力电池箱更换设备5下发成组信息。

步骤（6）：自动化动力电池箱更换设备5执行换电操作，完成动力电池在电动汽车和充电架之间的取放；

步骤（7）：上述步骤（3）到步骤（6）循环执行。

如图3所示，为本发明的数据采集存储流程，具体步骤包括：

步骤（2-1）：从电动汽车上取下来的电池箱；

步骤（2-2）：采集动力电池充电架6上的电池箱的动力电池的相关信息，并将采集到的相关信息传输给数据解析存储模块8，所述相关信息包括动力电池的电池电压、容量、充电电流、内阻、充电时间信息；

步骤（2-3）：接收数据采集传输模块7传输过来的数据，完成采集数据的解析、时间戳打标、数据压缩工作，并将结构化的数据存储；

步骤（2-4）：将数据解析存储模块8结构化的数据进行序列化存储工作，并提供数据查询接口由动力电池箱成组自动选优调度模块4调用，完成动力电池换电次数、充电曲线、放电曲线、充电开始前电压、充电完成后电压、电池箱充电完成后整箱容量、电池箱内单体电池内阻7类运行数据查询。

如图4所示，本发明的成组策略配置流程，具体步骤包括：

步骤（3-1）：进入成组策略配置界面；

步骤（3-2）：从7种最优成组策略中选择一种或几种作为本次电池箱自动选优成组的依据；

步骤（3-3）：根据实际需要调整最优成组策略的优先级；

步骤（3-4）：将配置信息保存至电池成组信息数据库3；

所述步骤（3-2）的最优成组策略包括：

电池箱参与换电次数最少、电池箱内所有单体电池电压偏差小于2mV、全部充电完成时间最早、充电曲线吻合度最好、放电曲线吻合度最好、各电池箱内单体电池内阻最接近、投运时间最短。

如图5所示，本发明的成组选优流程，具体步骤包括：

步骤（5-1）：动力电池箱成组自动选优调度模块4接收换电调度命令；

步骤（5-2）：根据成组策略从运行数据数据库9获得运行数据；

步骤（5-3）：按照成组策略对当前电池成组的合理性进行判断，对不满足成组策略的现有成组信息进行重新选优成组；

步骤（5-4）：将更改后成组信息存入电池成组信息数据库3，形成最优成组电池箱信息；

步骤（5-5）：向自动化动力电池箱更换设备5下发成组信息；若未形成最优成组电池箱信息，提示无可用电池组。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。