一种换电电池处理系统及方法与流程

1.本发明涉及储能技术领域，特别涉及一种换电电池处理系统及方法。


背景技术：

2.电动汽车使用储能电池作为动力源，而随着储能电池使用时长的增加，电池性能会有所下降，比如续航里程减少，充电速度降低，充电时间越来越长等，逐渐变的难以满足车辆使用要求。对于这类无法继续作为车辆动力源使用的储能电池，用户需要到专业的换电站更换满足使用要求的储能电池，而替换下来的储能电池即换电电池。
3.在实际应用中，随着电动汽车保有量的不断增长，换电电池的总量越来越多，虽然大部分换电电池依然具备一定的应用价值，但由于换电电池的状态千差万别，导致现有技术对于换电电池的利用仍然不够充分。


技术实现要素：

4.本发明提供一种换电电池处理系统及方法，对换电电池进行分类，对不同的类型的换电电池进行不同的处理，以对不同状态换电电池的差异化处理，实现对换电电池的充分利用，满足实际应用需求。
5.为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
6.第一方面，本发明提供一种换电电池处理系统，包括：集中充电站、储能电站、电池拆解系统和系统控制器，其中，
7.所述系统控制器分别与所述集中充电站、所述储能电站以及所述电池拆解系统相连；
8.所述系统控制器确定换电电池的电池类型，并控制所述集中充电站、所述储能电站以及所述电池拆解系统分别处理不同电池类型的换电电池。
9.可选的，所述集中充电站对电池类型为一类电池的换电电池充电；
10.所述储能电站对电池类型为二类电池的换电电池充放电；
11.所述电池拆解系统对电池类型为三类电池的换电电池进行处理。
12.可选的，所述一类电池包括可供车辆使用的换电电池；
13.所述二类电池包括可用于储能的换电电池；
14.所述三类电池包括应废弃的换电电池。
15.可选的，所述储能电站用于平衡交流电网供电功率、平衡换电电池处理系统运行功率以及为ups系统供电。
16.可选的，本发明第一方面提供的换电电池处理系统，还包括：汽车充电站，其中，
17.所述汽车充电站为换电电池处理系统提供待处理的换电电池。
18.可选的，本发明第一方面提供的换电电池处理系统，还包括：新能源电源，其中，
19.所述新能源电源分别与所述储能电站和所述系统控制器相连；
20.所述新能源电源用于对所述储能电站内的换电电池充电，以及向交流电网输出功
率。
21.可选的，所述新能源电源包括风力发电系统和光伏发电系统中的至少一种。
22.第二方面，本发明提供一种换电电池处理方法，包括：
23.确定各换电电池的电池寿命；
24.根据所述电池寿命分别确定各所述换电电池所属的电池类型；
25.按照与所述换电电池所属的电池类型对应的预设处理方法，分别对相应的换电电池进行处理。
26.可选的，所述根据所述电池寿命分别确定各所述换电电池所属的电池类型，包括：
27.根据各所述换电电池的电池寿命与预设寿命阈值的大小关系，确定各所述换电电池所属的电池类型，
28.其中，所述电池类型包括：可供车辆使用的一类电池、可用于储能的二类电池和应废弃的三类电池。
29.可选的，所述根据各所述换电电池的电池寿命与预设寿命阈值的大小关系，确定各所述换电电池所属的电池类型，包括：
30.将各所述换电电池分别作为待分类电池；
31.若所述待分类电池的电池寿命大于第一寿命阈值，确定所述待分类电池为一类电池；
32.若所述待分类电池的电池寿命小于等于所述第一寿命阈值，且大于第二寿命阈值，确定所述待分类电池为二类电池；
33.若所述待分类电池的电池寿命小于等于所述第二寿命阈值，确定所述待分类电池为三类电池；
34.其中，所述第一寿命阈值大于所述第二寿命阈值。
35.可选的，所述按照与所述换电电池所属的电池类型对应的预设处理方法，分别对相应的换电电池进行处理，包括：
36.分别将各所述换电电池作为目标换电电池；
37.根据电池类型与预设处理方法之间的预设对应关系，确定与所述目标换电电池所属的电池类型对应的目标预设处理方法；
38.按照所述目标预设处理方法处理所述目标换电电池。
39.可选的，所述目标换电电池为二类电池；
40.所述按照所述目标预设处理方法处理所述目标换电电池，包括：
41.确定当前时刻所属的用电时段；
42.若所述当前时刻属于用电谷时段，控制储能电源对所述目标换电电池进行充电；
43.若所述当前时刻属于用电峰时段，控制所述目标换电电池对交流电网放电。
44.可选的，所述储能电源包括新能源电源，其中，所述新能源电源包括风力发电系统和光伏发电系统中的至少一种；
45.所述控制所述目标换电电池对交流电网放电，包括：
46.确定所述新能源电源的发电能力；
47.若所述新能源电源的发电能力小于预设能力阈值，控制所述目标换电电池对交流电网放电；
48.若所述新能源电源的发电能力大于等于所述预设能力阈值，控制所述新能源电源对所述目标换电电池充电并向交流电网输出功率。
49.可选的，所述目标换电电池为一类电池；
50.所述按照所述目标预设处理方法处理所述目标换电电池，包括：
51.控制预设集中充电站对所述目标换电电池进行扩容，并在扩容后进行充电处理。
52.可选的，所述目标换电电池为三类电池；
53.所述按照所述目标预设处理方法处理所述目标换电电池，包括：
54.控制电池拆解系统对所述目标换电电池进行拆解处理。
55.本发明提供的换电电池处理系统，包括：集中充电站、储能电站、电池拆解系统和系统控制器，系统控制器分别与集中充电站、储能电站以及电池拆解系统相连。用于确定换电电池的电池类型，并控制集中充电站、储能电站以及电池拆解系统分别处理不同电池类型的换电电池。本发明提供的换电电池处理系统，通过对换电电池进行分类，并对不同的类型的换电电池进行不同的处理，能够实现对不同状态换电电池的差异化处理，进而实现对换电电池的充分利用，满足实际应用需求。
附图说明
56.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
57.图1是本发明实施例提供的一种换电电池处理系统的结构框图；
58.图2是本发明实施例提供的另一种换电电池处理系统的结构框图；
59.图3是本发明实施例提供的一种换电电池处理方法的流程图；
60.图4是本发明实施例提供的换电电池分类方法的流程图；
61.图5是本发明实施例提供的另一种换电电池处理方法的流程图。
具体实施方式
62.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
63.参见图1，图1是本发明实施例提供的一种换电电池处理系统的结构框图，本实施例提供的换电电池处理系统，包括：集中充电站、储能电站、电池拆解系统和系统控制器，其中，
64.系统控制器分别与集中充电站、储能电池和电池拆解系统相连，系统控制器主要用于确定换电电池的电池类型，并对集中充电站、储能电站以及电池拆解系统的运行过程进行控制，继而实现对不同类型换电电池的差异化处理。至于系统控制器确定换电电池的电池类型，并基于电池类型对换电电池进行差异化处理的具体过程，将在后续内容中展开，此处暂不详述。
65.可选的，换电电池的电池类型可分类三类，其中，一类电池包括可供车辆使用的换电电池，二类电池包括可用于储能的换电电池，三类电池包括应废弃的换电电池。
66.基于上述电池类型，集中充电站对类型为一类电池的换电电池充电，当然，在实际应用中，还包括换电电池进行必要的扩容、修复处理；
67.储能电站对类型为二类电池的换电电池充放电，即以二类电池作为储能电池使用，充分利用换电电池的储能性能；
68.电池拆解系统对类型为三类电池的换电电池进行处理，主要用于对三类电池进行拆解、废弃处理。
69.需要说明的是，结合实际应用经验可知，二类电池的再利用场景是最为丰富的，可以应用于多种应用场景中，可选的，储能系统可直接与交流电网连接，根据交流电网的供电需求，吸收交流电网电能或向交流电网释放电能，平衡交流电网的供电功率，达到削峰填谷的目的。进一步的，储能电站还可以作为换电电池处理系统的自用系统，为换电电池处理系统提供电能或存储换电电池处理系统的电能，特别是换电电池处理系统包括新能源电源的情况下，通过储能电站的配合，可以实现对新能源电源的充分利用。再进一步的，储能电站还可以作为后备电源，为ups系统供电。
70.综上所述，本发明实施例提供的换电电池处理系统，通过对换电电池进行分类，并对不同的类型的换电电池进行不同的处理，能够实现对不同状态换电电池的差异化处理，进而实现对换电电池的充分利用，满足实际应用需求。
71.可选的，参见图2，图2是本发明实施例提供的另一种换电电池处理系统的结构框图，在图1所示实施例的基础上，本发明实施例提供的换电电池处理系统中还包括：汽车充电站和新能源电源。
72.其中，汽车充电站与系统控制器相连，对需要更换电池的车辆进行电池更换服务，同时收集换电电池，进而为换电电池处理系统提供待处理的换电电池。
73.由于本实施例提供的换电电池处理系统，将换电电池的处理过程独立出来，分别由集中充电站、储能电站和电池拆解系统实现，因此，汽车充电站不再需要设置对换电电池进行充电的充电系统，比如配电设备、充电设备，设置对电池进行扩容和修复的设备，这些设备和功能都集中在集中充电站处，因此，可以有效降低换电站的建设投入，降低换电站对交流电网的要求，进一步的，由于换电站设备的减少，换电站占地面积也会缩小，使得换电站的建设更加方便，有利于换电站覆盖范围的扩展。
74.进一步的，新能源电源分别与储能电站和系统控制器相连；
75.新能源电源用于对储能电站内的换电电池充电，以及向交流电网输出功率。
76.可选的，新能源电源包括风力发电系统和光伏发电系统中的至少一种。
77.可选的，基于上述各个实施例提供的换电电池处理系统，本发明实施例提供一种换电电池处理方法，可以应用于电子设备，该电子设备可以是笔记本电脑、pc机或掌上电脑等，也可以是其他能够运行控制程序，且专门用来进行数据处理的数据服务器，当然，在某些情况下，也可以应用于网络侧的服务器。参见图3，图3是本发明实施例提供的一种换电电池处理方法的流程图，本实施例提供的换电电池处理方法的流程，可以包括：
78.s100、确定各换电电池的电池寿命。
79.如前所述，电动汽车更换下来的换电电池绝大数情况下仅仅是难以满足电动汽车
的使用要求，大部分换电电池自身仍具有一定的电能存储功能，甚至一部分换电电池在经过专业的扩容处理后，仍然能够作为电动汽车的动力电池使用，相应的，在上述两种情况以外的换电电池则彻底丧失了存储电能的功能，难以继续使用，只能进行废弃处理。
80.根据储能电池的基本原理可知，储能电池对应有明确的使用寿命，随着电池性能的减弱，储能电池的电池寿命也会相应的缩短，本实施例提供的换电电池处理方法，以换电电池的电池寿命作为分类的依据，对各待处理的换电电池进行分类。
81.可选的，在确定各换电电池的电池寿命的过程中，首先分别获取各换电电池的目标参数，具体的，本实施例述及的目标参数包括换电电池的充电次数、充电频率、电池内阻和单体电池电压中的至少一个，当然，还可以包括其他能够表征换电电池性能、运行状态的参数，此处不再一一列举，在不超出本发明核心思想范围的前提下，同样属于本发明保护的范围内。在实际应用中，执行本发明实施例提供的处理方法的电子设备可以通过can总线与换电电池建立通讯连接，通过访问换电电池的电池管理单元获得上述目标参数。
82.在得到上述目标参数后，就可根据所得目标参数计算换电电池的电池寿命。以选择电池内阻作为目标参数为例，在获得换电电池的电池内阻之后，与换电电池出厂时的额定内阻进行比对，从而根据电池内阻的变化比例估算换电电池的soh值，进而得到换电电池的电池寿命。对于基于其他目标参数进行电池寿命的计算，可基于现有技术实现，此处不再赘述。
83.s110、根据电池寿命分别确定各换电电池所属的电池类型。
84.本发明实施例对于电池类型的划分，主要基于换电电池的电池寿命与预设寿命阈值的大小关系实现，基于电池寿命的不同，大致可以将换电电池划分为三种类型：
85.其一是可供车辆使用的一类电池，根据前述内容可知，部分换电电池在经过扩容处理后，仍然能够满足电动汽车的供电需求，本发明实施例仅实际应用中经过处理能够继续供电动汽车使用的换电电池的类型确定为一类电池。
86.其二是可用于储能的二类电池，如果换电电池即使经过扩容处理也难以满足电动汽车的供电需求，但同时又具备一定的电能存储功能，仍然具有进一步利用的价值，则可以应用于储能电站，本发明实施例将此类换电电池确定为二类电池。
87.其三是无法继续使用、应予以废弃的三类电池，对于这类电池往往只能做拆解处理。
88.可选的，基于上述分类原则，本发明实施例提供的一种换电电池分类方法，该方法的流程图可以参见图4所示，具体的，
89.s200、将各换电电池分别作为待分类电池。
90.可选的，在实际应用中，可以将全部换电电池的集合作为换电电池总集，在确定电池类型的过程中，将换电电池总集中的每一块换电电池分别作为待分类电池，并将待分类电池的电池寿命与相应的寿命阈值进行比较，根据比较结果确定待分类电池的类型，遍历换电电池总集中的所有换电电池，即完成所有换电电池的类型确认过程。
91.可以想到的是，可以根据电子设备的数据处理能力，合理选择换电电池总集中换电电池的数量，本发明对于换电电池的数量不做限定。
92.s210、判断待分类电池的电池寿命是否大于第一寿命阈值，若是，执行s220，若否，执行s230。
93.具体的，本发明实施例预设第一寿命阈值，该第一寿命阈值根据电动汽车对储能电池的性能要求为依据确定，可以是储能电池作为电动汽车动力电池使用时的最低寿命值，如果任一待分类电池的电池寿命大于该第一寿命阈值，则可以认为该待分类电池可以应用于电动汽车，类型确定为一类电池。
94.可以想到的是，不同的车辆对于动力电池的性能要求是不同的，因此，在应用于具体项目时，应结合具体的车辆的要求确定第一寿命阈值的取值，如果相同规格的换电电池应用于不同类型的车辆，还应针对不同类型的车辆设置不同的第一寿命阈值，从而准确判断换电电池是否可以应用于车辆。
95.s220、确定待分类电池为一类电池。
96.结合上述内容，在待分类电池的电池寿命大于第一寿命阈值的情况下，可以将待分类电池确定为一类电池。
97.s230、判断待分类电池的电池寿命是否小于等于第一寿命阈值且大于第二寿命阈值，若是，执行s240，若否，执行s250。
98.如果待分类电池的电池寿命不大于，即小于或等于第一寿命阈值，进一步判断待分类电池的电池寿命受是否大于第二寿命阈值。
99.在本实施例中，第二寿命阈值是基于储能电站对于储能电池的性能要求设置的，可以理解的是，应用于储能电站的储能电池在具备充放电功能的同时，为了储能电站运行的稳定性和便于储能管理，还应对储能电池的最低容量有所要求，当然，在实际应用中，还应考虑其他储能电站对储能电池的要求，此处不再一一列举，对于第二寿命阈值的具体选取应结合实际的应用需求确定，本发明对此不做限定。可以想到的是，前述第一寿命阈值是大于本步骤中的第二寿命阈值的。
100.s240、确定待分类电池为二类电池。
101.如果待分类电池的电池寿命小于等于第一寿命阈值且大于第二寿命阈值，则将待分类电池的类型确定为二类电池，在实际应用中，可作为储能电站中的储能电池使用。
102.s250、确定待分类电池为三类电池。
103.如果待分类电池的电池寿命小于等于第二寿命阈值，则确定待分类电池的类型为三类电池，应予以废弃处理。
104.s120、按照与换电电池所属的电池类型对应的预设处理方法，分别对相应的换电电池进行处理。
105.本发明实施例提供的换电电池处理方法，分别为每一类电池提供相应的预设处理方法，不同类型的换电电池的处理方法是不同的，从而能够实现对换电电池的差异化、针对性处理，进而实现对不同类型换电电池的充分利用和妥善处理。
106.在具体执行时，本发明分别将各换电电池作为目标换电电池，然后根据电池类型与预设处理方法之间的预设对应关系，确定与目标换电电池所属的电池类型对应的目标预设处理方法，并按照目标预设处理方法处理相应的目标换电电池。
107.可以想到的是，在实际应用中，可以同时将各换电电池作为目标换电电池，进而同时对各目标换电电池进行处理，也可以逐个或将全部换电电池中的部分换电电池作为目标换电电池，然后对总数相对较少的目标换电电池进行处理。具体如何选择，主要应结合电子设备的运算能力以及对于处理效率的要求确定，本发明对此不做限定。
108.可选的，如果目标换电电池为一类电池，则控制预设集中充电站对目标换电电池进行扩容，并在扩容后进行充电处理。扩容后的目标换电电池的储能容量会得到一定程度的修复，充满电后可继续用于电动汽车。在实际应用中，可以将充满电的一类电池运输至换电站，供换电站使用。
109.可选的，如果目标换电电池为三类电池，没有办法继续使用，则控制电池拆解系统对目标换电电池进行拆解处理。
110.可选的，如果目标换电电池为二类电池，则用于储能电站，与储能电站中的其他储能电池存储电能或向交流电网补充电能，发挥电能缓冲池的作用。对于此类电池的具体处理过程，将在后续内容中以具体的流程图予以说明，此处暂不详述。
111.综上所述，本发明实施例提供的换电电池处理方法，在确定各换电电池的电池寿命之后，根据电池寿命对换电电池进行分类，将换电电池划分为不同的类型，同时，为不同的电池类型设置对应的预处理方法，在确定任一换电电池所属的电池类型后，按照换电电池所属电池类型对应的预处理方法处理换电电池，能够实现对不同状态换电电池的差异化处理，能够对换电电池实现充分的利用和妥善的处理，进而满足实际应用需求。
112.下面对类型为二类电池的换电电池的处理过程进行介绍。基于前述内容，本发明实施例提供的换电电池处理方法，将二类电池应用于储能电站，在实际应用中，储能电站的储能电源除了交流电网以外，大都还设置有新能源电源，比如风力发电系统和光伏发电系统中的至少一种，通过储能电池、新能源电源以及交流电网之间的配合，达到削峰填谷以及充分利用新能源电能的目的。
113.在此基础上，参见图5，图5是本发明实施例提供的另一种换电电池处理方法的流程图，在图3所示实施例的基础上，该流程图具体示出对二类电池的处理流程，具体的，
114.s300、判断当前时刻是否属于用电谷时段，若是，执行s310，若否，执行s320。
115.在对二类电池进行处理时，首先判断当前时刻所属的用电时段，如果当前时刻属于用电谷时段，则执行s310，相反的，如果当前时刻属于用电峰时段，则执行s320。
116.可以想到的是，对于用电谷时段和用电峰时段的划分，因具体供电区域以及供电区域的负载特点的不同而有所差异，在实际应用时，可结合实际情况确定，本发明对于用电谷时段和用电峰时段的划分不做限定。而且，对于任一自然日而言，其一天内的24小时被划分为用电谷时段和用电峰时段，只有这两个时间区间，因此，在本步骤中，如果当前时刻不属于用电谷时段，自然就属于用电峰时段。
117.s310、控制储能电源对目标换电电池进行充电。
118.在用电谷时段，供电网络负载较轻、电价较低，可控制储能电源对目标换电电池进行充电，以较低的成本存储电能。可以理解的是，这里对目标换电电池进行充电的储能电源，可以是交流电网和新能源电源中的至少一个。
119.s320、确定新能源电源的发电能力。
120.经过前述步骤判断，如果当前时刻属于用电峰时段，则需要控制目标换电电池对交流电网放电，以补充交流电网的供电能力。
121.在储能电源包括新能源电源的情况下，首先需要确定新能源电源的发电能力。需要说明的是，在大部分情况下，新能源电源的发电能力可采用发电功率来表征，发电功率越高，代表发电能力越强，相应的，后续内容中述及的能力阈值，则以功率阈值表征。当然，也
可以选择新能源电源的输出电压来表征发电能力，在实际应用中，任何能够衡量新能源电源运行状态的参数都是可选的，在不超出本发明核心思想范围的前提下，同样属于本发明保护的范围内。
122.s330、判断新能源的发电能力是否小于预设能力阈值，若是，执行s340，若否，执行s350。
123.如果新能源电源的发电能力小于预设能力阈值，说明新能源电源输出电能比较匮乏，应利用储能电站补充电网电能，以满足负载的用电需求，因而需要执行s340，相反的，如果新能源的发电能力大于等于预设能力阈值，认为新能源电源输出电能充足，执行s350。
124.s340、控制目标换电电池对交流电网放电。
125.在新能源电源发电能力不足的情况下，控制目标换电电池对交流电网放电，补充负载功率，以满足负载用电需求。
126.s350、控制新能源电源对目标换电电池充电并向交流电网输出功率。
127.在新能源电源发电能力充足的情况下，控制新能源电源同时向目标换电电池和交流电网输出电能，从而尽可能充分利用新能源电源输出的电能。
128.根据上述执行过程可以看出，在用电谷时段，不论新能源电源的发电能力如何，都需要为目标换电电池充电，以尽可能低的成本存储电能。而在用电分时段，则需要根据新能源电源的发电能力区别处理。
129.需要说明的是，在上述任一实施例中述及的目标换电电池，具体可以是至少一块换电电池，至于目标换电电池的具体数量，可以结合系统的处理能力确定。
130.综上所述，本发明提供的换电电池处理方法，不仅能够对换电电池进行差异化处理，能够对换电电池实现充分的利用和妥善的处理，还可以达到削峰填谷以及充分利用新能源电能的目的。
131.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
132.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
133.结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd
‑
rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
134.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的核心思想或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本
发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。