CN112185007B - 一种电池计费的控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池换电计费的控制方法及控制系统，通过预先设置出厂荷电量对应的电能，获得第一充电曲线，将出厂荷电量按照每单位电量进行划分，根据所划分的每单位电量与所述第一充电曲线获得出厂荷电量的电量‑能量关系曲线，在计费时，根据出厂荷电量和电池充电的电量叠加后的电量共同对电池消耗的电量进行计费，计费准确。

Description

一种电池计费的控制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及电池充放电计费领域，更具体地说，涉及一种电池换电计费的控制方法及控制系统。

背景技术

电动汽车由于不排放有害气体，节能环保被越来越多的大众接受，现有电动汽车的电池充电主要有两种模式：直接插电模式和电池换电模式。在换电模式下，电池计费问题一直是个难点，由于电池时在出厂时是具备初始荷电容量的，这部分初始荷电容量不计入充电过程，电池中的电量管理模块是不知道的该荷电容量对应的能量大小，这会导致在进行放电计费统计时，出现记录的电荷量已经用完，但是电池还有电，还在持续放电的情况，在计费时又由于无法对出厂荷电量进行计费，导致计费不准确。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电池换电计费的控制方法及控制系统，用以解决现有技术存在的计费困难、计费不准确的技术问题。

本发明的技术解决方案是，提供一种电池计费的控制方法，包括：

S1：预设每单位电量对应的充电电能大小，以形成第一充电曲线；

S2：将所述出厂荷电量按照每单位电量进行划分，根据所划分的每单位电量与所述第一充电曲线获得第一电量-电能曲线，并储存；

S3：在所述电池的充电过程中，实时计算充入所述电池的每单位电量对应的充电电能，根据所述的每单位电量与对应的充电电能获得第二电量-电能曲线，并储存；

其中，将所述电池的总电量按设定的计量单位设置为多个所述单位电量单元并依次排列，所述出厂荷电量对应的每单位电量排列在所述充电的荷电量对应的每单位电量之前。

进一步地，在步骤S1中包括：所述第一充电曲线根据对所述电池进行离线充放电过程获得。

进一步地，包括步骤，在所述电池运行放电过程中，记录所放电量；

在所述电池进行换电时，读取所述电池记录的实际所放电量，根据所述第一电量-电能曲线、第二电量-电能曲线以及所述实际所放电量获得所述电池实际消耗的充电电能。

进一步地，包括设置所述出厂荷电量对应的每单位电量排列在所述充电的荷电量对应的每单位电量之后使用；

根据读取的所述放电电量计算出所有使用的单位电量单元。

进一步地，在下一次充电过程时，充电获得的每单位电量排列在所述出厂荷电量上一次放电后剩余电量对应的每单位电量之后。

进一步地，包括步骤：设置所述电池出厂的电池荷电量的预定范围值；

根据所述第一充电曲线获得所述电池荷电量大小的预定范围值对应的能量；

计算所述预定范围值对应的所有能量的平均值；

当所述电池运行放电过程中，当读取所述电池储存的荷电量已放完，电池仍在放电，则采用所述预定范围值对应的所有能量的平均值对所述电池实际消耗的充电电能进行补偿。

进一步地，所述预定范围值设置为所述电池出厂的电池荷电量的0-M％，所述M值为10或15或20。

进一步地，根据所述第二电量-电能曲线以及第一电量-能量曲线获得所有使用的单位电量单元对应的充电电能，将所述所有使用的单位电量单元对应的充电电能相加以获得电池实际使用的充电电能，

将所述实际使用的充电电能换算成对应的实际消费金额，依据所述电池实际消费金额进行计费。

依据本发明的一种电池换电计费的控制系统，包括：

能量预设模块，预设每单位电量对应的充电电能大小，以形成第一充电曲线；

能量计算模块，用于计算所述电池在充电过程中所消耗的充电电能；

电量计算模块，用于获得所述电池的出厂荷电量以及计算所述电池在充电过程中所获得的电量，以及所述电池在放电过程中所消耗的电量；

电量-电能管理模块，与所述能量预设模块、能量计算模块和电量计算模块相连接；所述电量-电能管理模块将所述出厂荷电量按照每单位电量进行划分，根据所划分的每单位电量与所述第一充电曲线获得第一电量-电能曲线，并储存；

所述电量-电能管理模块根据所述电池的充电过程中充入所述电池的每单位大小电量对应的充电电能，获得所述的每单位大小电量与对应的充电电能的第二电量-电能曲线，并储存；

计费模块，与所述电能-电能管理模块和所述电量计算模块连接，根据所述电量-电能曲线以及所述电池实际使用的电量获得所述电池实际使用的充电电能，并将所述实际使用的充电电能换算成对应的实际消费金额，对所述电池实际消费金额进行计费。

进一步地，所述电量-电能管理模块将所述电池的总电量按设定的计量单位设置为多个所述单位电量单元并依次排列，所述出厂荷电量对应的每单位电量排列在所述充电的荷电量对应的每单位电量之前。

进一步地，所述能量预设模块根据对所述电池进行离线充放电过程获得所述第一充电曲线。

进一步地，设置所述出厂荷电量对应的每单位电量排列在所述充电的荷电量对应的每单位电量之后使用；

根据读取的所述放电电量计算出所有使用的单位电量单元。

进一步地，设置所述电池出厂的电池荷电量的预定范围值；

根据所述第一充电曲线获得所述电池荷电量大小的预定范围值对应的能量；

计算所述预定范围值对应的所有能量的平均值；

当所述电池运行放电过程中，当读取所述电池储存的荷电量均已放完，电池仍在放电，则采用所述预定范围值对应的所有能量的平均值对所述电池实际消耗的充电电能进行补偿。

进一步地，所述预定范围值设置为所述电池出厂的电池荷电量的0-M％，所述M值为10或15或20。

采用本发明的电池换电计费的控制方法及控制系统，通过预先设置出厂荷电量对应的电能，将出厂荷电量按照每单位电量进行划分，根据所划分的每单位电量与所述第一充电曲线获得出厂荷电量的电量-能量关系曲线，在计费时，根据出厂荷电量和充电的电量共同对电池消耗的电量进行计费，计费准确。

附图说明

图1为依据本发明的电池换电计费的控制方法的流程图；

图2为依据本发明的电池换电计费的控制系统。

具体实施方式

以下将结合附图说明本发明的一些优选实施例,并对本发发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但是，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实用新型中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一端”其本身不暗示“第二端”的位置限制，术语“第二端”本身不暗示“第一端”的位置限制。

本发明中的电量是指电池容量或电荷数量，通常的单位为安时或者库仑；电能是电荷做功的能力，是能量，单位通常为千瓦时或者瓦时。

如图1所示为依据本发明的电池换电计费的控制方法的流程图，本发明的电池换电计费方法可应用于电动汽车电池的计费，图2为依据本发明的电池换电计费的控制系统，以下参考图1和图2对本发明的实施方案进行说明。

本发明实施例中所述计费控制系统包括能量预设模块2、能量计算模块3、电量计算模块4、电量-能量管理系统5和计费中心6，各个模块的连接关系和作用在以下内容中分别阐述。该计费控制系统还包括其他如电池充电中的信号获取模块等，由于跟本发明点未发生直接联系，在图2中未示出，图2中电池记为1。

本发明实施例的控制方法的第一步包括预设每单位电量对应的充电电能大小，以形成第一充电曲线；将所述出厂荷电量按照每单位电量进行划分，根据所划分的每单位电量与所述第一充电曲线获得第一电量-电能曲线，并储存；其中，所述第一充电曲线根据对所述电池进行离线充放电过程获得或者对相同类型的电池进行实验放电检测一次，可获得该关系曲线。

这里，通过能量预设模块2预设每单位电量对应的充电电能大小，以形成第一充电曲线，能量预设模块2将第一充电曲线传输给电量-电能管理模块5，电量-电能管理模块5将所述出厂荷电量按照每单位电量进行划分，根据所划分的每单位电量与所述第一充电曲线获得第一电量-电能曲线，并储存；

第二步，在所述电池的充电过程中，实时计算充入所述电池的每单位电量对应的充电电能，根据所述的每单位电量与对应的充电电能获得第二电量-电能曲线，并储存；

其中，将所述电池的总电量按设定的计量单位设置为多个所述单位电量单元并依次排列，所述出厂荷电量对应的每单位电量排列在所述充电的荷电量对应的每单位电量之前。

这里，所述第一电量-电能曲线和第二电量-电能曲线可以是按照相同或不同变化趋势的曲线。

所述电量-电能管理模块5将所述电池的总电量设置为多个单位大小的电量单元依次排列组成，并且所述多个单位大小的电量单元按照先输入后输出的规则设定。

所述电量-电能管理模块5根据获得的出厂的荷电量和电能数据以及电池在充电过程中的电量和能量数据，将每单位大小电量单元与对应的充电电能一一对应记录，并且所述出厂荷电量对应的每单位电量排列在所述充电的荷电量对应的每单位电量之前。例如，所述电池的总电量建模为一个个符合先入后出规则的单位大小的电量单元，记为Qi,i＝1,2,3……,m。每个电量单元所对应的充电电能并不相同，记为Ei,i＝1,2,3……,n。出厂的荷电量对应的电量单元和能量关系为Qi,i＝1,2,3....n，电能记为Ei,i＝1,2,3……,n，充电过程中的对应的电量单位为Qi,i＝n+1,....m，电能记为Ei,i＝n+1,....m。如此，当电池被充电完成后，电量-电能管理模块5依次记录的电量-能量关系为(Q1，E1)、(Q2，E2)、(Q3，E3)……(Qm，Em)依次进入队列。

之后，在所述电池运行放电过程中，记录所放电量，这里通过电量计算模块4计算电池放电运行过程中的电量，本实施方案中设置所述电池中的所述单位电量单元按照充电的所述排列顺序相反的顺序依次放电使用，如此，所述出厂荷电量对应的每单位电量排列在所述充电的荷电量对应的每单位电量之后使用。

电量计算模块4将电量使用数据传输给电量-电能管理模块5，电量-电能管理模块5根据读取的所述放电电量计算出所有使用的单位电量单元，在所述电池进行换电时，读取所述电池记录的实际所放电量，电量-电能管理模块5根据所述第一电量-电能曲线、第二电量-电能曲线以及所述实际所放电量获得所述电池实际消耗的充电电能，电量-电能管理模块5将所述所有使用的单位电量单元对应的充电电能相加以获得电池实际使用的充电电能，计费中心6将所述实际使用的充电电能换算成对应的实际消费金额，依据所述电池实际消费金额进行计费。

根据上述的过程可知，通过对出厂的荷电量进行预先设置，获得出厂荷电量对应的电能，出厂的荷电量和充电的荷电量按照设定的规则放置，在计费过程中，根据放电设置的规则可获得出厂荷电量对应的放电电能，因而能够获得准确的消费金额。

最后，需要说明的是，在下一次充电过程时，充电获得的每单位电量排列在所述出厂荷电量上一次放电后剩余电量对应的每单位电量之后。例如，出厂荷电量占电池总电荷容量的20％，第一次充电补充80％至充满，在第一次放电使用过程中，放电使用了电池总电荷容量的90％，根据本申请放电的规则，可认为还剩余10％的出厂荷电量，则在下一次充电过程中，需补充电池总电荷容量的90％至充满，依次循环，直到出厂荷电量被消耗完毕，如出厂荷电量被消耗完毕，则在充电过程中需要补充总电荷容量的100％至充满。

对于电动汽车的充电电池而言，通过在使用过程中由于计量累积的误差、电池自放电以及电池自身衰减，如此会导致的问题是，电能-能量管理系统记录的电量已经使用完毕，但是电池还在放电，因此，需要对电池因误差等因素导致的电能计算不准确进行补偿修正。

本申请实施例中，所述电池放电计费的控制方法，进一步包括步骤，

设置所述电池出厂的电池荷电量的预定范围值，根据所述第一充电曲线获得所述电池荷电量大小的预定范围值对应的能量；计算所述预定范围值对应的所有能量的平均值，通常所述预定范围值设置为所述电池出厂的电池荷电量的0-M％，M可为10、15或20。但本领域技术人员可知，该预定范围值可根据实际情况选择，通常计量误差在10％以内，所以所述预定范围值设置为所述电池出厂的电池荷电量的0-10％或0-20％均可。

当所述电池运行放电过程中，当读取所述电池储存的荷电量已放完，电池仍在放电，则采用所述预定范围值对应的所有能量的平均值对所述电池实际消耗的充电电能进行补偿，具体地，采用所述预定范围值对应的所有能量的平均值与电池实际消耗的充电电能进行叠加计算，即是，将两者计算获得电能进行叠加，根据叠加后的电能进行电费的计算，由此可补偿由于误差等因素带来的计算不准确，可进一步提高电池计费计算的准确度。

本领域技术人员可以理解，本发明实施例中，电量或电能的计算可通过所述电池在当前工作状态中(如充电过程或放电过程中)的瞬时电压计算所述电池在充电过程中所消耗的充电电能和瞬时电流计算所述电池在充电过程中所获得的电量等，该技术为常规技术，在此不作详细描述。

以上对依据本发明的电池换电计费的控制方法及控制系统优选实施例的进行了详尽描述，但关于该专利的电路和有益效果不应该被认为仅仅局限于上述所述的，公开的实施例和附图可以更好的理解本发明，因此，上述公开的实施例及说明书附图内容是为了更好的理解本发明，本发明保护并不限于限定本公开的范围，本领域普通技术人员对本发明实施例的替换、修改均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电池计费的控制方法，其特征在于，包括：

S1：预设每单位电量对应的充电电能大小，以形成第一充电曲线，所述第一充电曲线根据对所述电池进行离线充放电过程获得；

S2：将所述出厂荷电量按照每单位电量进行划分，根据所划分的每单位电量与所述第一充电曲线获得第一电量-电能曲线，并储存；

S3：在所述电池的充电过程中，实时计算充入所述电池的每单位电量对应的充电电能，根据所述的每单位电量与对应的充电电能获得第二电量-电能曲线，并储存；

其中，将所述电池的总电量按设定的计量单位设置为多个所述单位电量单元并依次排列，所述出厂荷电量对应的每单位电量排列在所述充电的荷电量对应的每单位电量之前；所述电池中的所述单位电量单元按照充电的所述排列顺序相反的顺序依次放电使用，所述出厂荷电量对应的每单位电量排列在所述充电的荷电量对应的每单位电量之后使用；

S4：在所述电池运行放电过程中，记录所放电量；

在所述电池进行换电时，读取所述电池记录的实际所放电量，根据所述第一电量-电能曲线、第二电量-电能曲线以及所述实际所放电量获得所述电池实际消耗的充电电能，将所述实际消耗的充电电能换算成对应的实际消费金额，依据所述电池实际消费金额进行计费。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在下一次充电过程时，充电获得的每单位电量排列在所述出厂荷电量上一次放电后剩余电量对应的每单位电量之后。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，进一步包括步骤，

设置所述电池出厂的电池荷电量的预定范围值；

根据所述第一充电曲线获得所述电池荷电量大小的预定范围值对应的能量；

计算所述预定范围值对应的所有能量的平均值；

当所述电池运行放电过程中，当读取所述电池储存的荷电量已放完，电池仍在放电，则采用所述预定范围值对应的所有能量的平均值对所述电池实际消耗的充电电能进行补偿。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述预定范围值设置为所述电池出厂的电池荷电量的0-M％，所述M值为10或15或20。

5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，根据所述第二电量-电能曲线以及第一电量-能量曲线获得所有使用的单位电量单元对应的充电电能，将所述所有使用的单位电量单元对应的充电电能相加以获得电池实际使用的充电电能，

将所述实际使用的充电电能换算成对应的实际消费金额，依据所述电池实际消费金额进行计费。

6.一种电池换电计费的控制系统，其特征在于，包括：

能量预设模块，预设每单位电量对应的充电电能大小，以形成第一充电曲线，所述第一充电曲线根据对所述电池进行离线充放电过程获得；

能量计算模块，用于计算所述电池在充电过程中所消耗的充电电能；

电量计算模块，用于获得所述电池的出厂荷电量以及计算所述电池在充电过程中所获得的电量，以及所述电池在放电过程中所消耗的电量；

电量-电能管理模块，与所述能量预设模块、能量计算模块和电量计算模块相连接；所述电量-电能管理模块将所述出厂荷电量按照每单位电量进行划分，根据所划分的每单位电量与所述第一充电曲线获得第一电量-电能曲线，并储存；

所述电量-电能管理模块根据所述电池的充电过程中充入所述电池的每单位大小电量对应的充电电能，获得所述的每单位大小电量与对应的充电电能的第二电量-电能曲线，并储存；

计费模块，与所述电能-电能管理模块和所述电量计算模块连接，根据所述电量-电能曲线以及所述电池实际使用的电量获得所述电池实际使用的充电电能，并将所述实际使用的充电电能换算成对应的实际消费金额，对所述电池实际消费金额进行计费；

所述电量-电能管理模块将所述电池的总电量按设定的计量单位设置为多个所述单位电量单元并依次排列，所述出厂荷电量对应的每单位电量排列在所述充电的荷电量对应的每单位电量之前；设置所述出厂荷电量对应的每单位电量排列在所述充电的荷电量对应的每单位电量之后使用；

根据读取的所述放电电量计算出所有使用的单位电量单元。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，设置所述电池出厂的电池荷电量的预定范围值；

根据所述第一充电曲线获得所述电池荷电量大小的预定范围值对应的能量；

计算所述预定范围值对应的所有能量的平均值；

当所述电池运行放电过程中，当读取所述电池储存的荷电量均已放完，电池仍在放电，则采用所述预定范围值对应的所有能量的平均值对所述电池实际消耗的充电电能进行补偿。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述预定范围值设置为所述电池出厂的电池荷电量的0-M％，所述M值为10或15或20。

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