计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法.pdf

《计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法.pdf（22页完成版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011033191.3 (22)申请日 2020.09.27 (71)申请人 国网湖南省电力有限公司 地址 410004 湖南省长沙市新韶东路398号 申请人 国网湖南省电力有限公司邵阳供电 分公司 国家电网有限公司 (72)发明人 周晖于洋黄飚周方泽郑姣 苏思倩何志忠 (74)专利代理机构 湖南兆弘专利事务所(普通 合伙) 43008 代理人 谭武艺 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) (54)发明名称 一种计及充电时间的电动车出行线路综合 优。

2、化方法 (57)摘要 本发明公开了一种计及充电时间的电动车 出行线路综合优化方法， 本发明方法包括根据出 行电动车的最大行驶距离MSNV1确定覆盖的充电 站得到可达充电站集合， 并生成道路网络； 初始 化循环变量i， 在可达充电站集合中遍历选择一 个当前充电站i； 判断当前充电站i内待充电动车 排队车辆数小于阈值是否成立， 若成立则生成出 行电动车的初始位置、 最后一个目的地之间的多 种候选出行路线方案； 将循环变量i加1， 重复迭 代直至可达充电站集合遍历完毕， 最终选择所需 时间最短的候选出行路线方案输出。 本发明使得 电动车可支持更长距离的出行线路调度， 提供为 更为精准的时间管理方案，。

3、 可有效提高电动车的 时间利用效率。 权利要求书3页 说明书13页 附图5页 CN 112149906 A 2020.12.29 CN 112149906 A 1.一种计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法， 其特征在于， 包括： 1)根据出行电动车的电池剩余容量计算最大行驶距离MSNV1； 2)根据最大行驶距离MSNV1确定覆盖的充电站得到可达充电站集合； 3)初始化循环变量i的值为1， 从可达充电站集合遍历选择一个当前充电站i； 4)构建从出行电动车的初始位置经当前充电站i到达各个目的地的道路网络Neti； 5)判断当前充电站i内待充电动车排队车辆数DVNi小于当前充电站i内待充电动车允。

4、许 排队车辆数DVNimax是否成立， 若成立则跳转执行下一步； 若不成立， 则跳转执行步骤7)； 6)针对从出行电动车的初始位置经当前充电站i到达最后一个目的地生成多种候选出 行路线方案并获取每一种候选出行路线方案的累计用时； 7)判断可达充电站集合是否已经遍历完毕， 若尚未遍历完毕， 则将循环变量i加1， 跳转 执行步骤4)， 否则跳转执行下一步； 8)选择累计用时最短的候选出行路线方案作为最终得到的最优出行路线方案。 2.根据权利要求1所述的计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法， 其特征在于， 步骤1)中计算最大行驶距离MSNV1的函数表达式为： MSNVlSOCNV(0)CNV/H。

5、NV 上式中， SOCNV(0)表示出行电动车的电池初始荷电状态， CNV表示出行电动车的电池容 量， HNV为每公里能耗。 3.根据权利要求2所述的计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法， 其特征在于， 步骤6)的详细步骤包括： 6.1)根据从出行电动车的初始位置经当前充电站i到达各个目的地的道路网络Neti将 出行电动车的初始位置经当前充电站i到达各个目的地的出行任务划分为T个阶段， 每个T 个阶段中包含一条或多条边， 且边的一端为该阶段的起点、 另一端为该阶段的终点， 每一条 边包含至少一条起点通往终点的路径， 且上一个阶段的终点为下一个阶段的起点， 第一个 阶段的起点为出行电动车的初。

6、始位置、 终点包括当前充电站i以及距离小于最大行驶距离 MSNV1的各目的节点； 初始化阶段变量t为1； 6.2)当前的阶段变量t为1， 确定阶段t各条边的起点、 终点之间的本阶段最优路径， 计 算出行电动车通过本阶段最优路径所需的时间作为出行电动车行驶本阶段最优路径的本 阶段最少用时； 将阶段变量t加1； 6.3)当前的阶段变量t大于1， 首先针对每一个起点做判断， 若该起点为充电站， 则计算 出行电动车在该充电站的排队及充电用时， 确定阶段t各条边的起点、 终点之间的本阶段最 优路径， 计算出行电动车通过本阶段最优路径所需的时间， 并将出行电动车通过本阶段最 优路径所需的时间、 出行电动车。

7、在该充电站的排队及充电用时作为出行电动车行驶本阶段 最优路径的本阶段最少用时； 否则， 直接确定阶段t各条边的起点、 终点之间的本阶段最优 路径， 计算出行电动车通过本阶段最优路径所需的时间作为出行电动车行驶本阶段最优路 径的本阶段最少用时； 6.4)判断阶段变量t等于阶段总数T是否成立， 若不成立则跳转执行步骤6.3)； 否则， 判 定T个阶段已经处理完毕， 将各个阶段的本阶段最优路径顺序连接得到多种候选出行路线 方案， 并将各个本阶段最少用时依次相加得到各种候选出行路线方案对应的累计用时， 跳 转执行步骤7)。 权利要求书 1/3 页 2 CN 112149906 A 2 4.根据权利要求。

8、3所述的计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法， 其特征在于， 步骤6.3)中计算出行电动车在该充电站的排队及充电用时的函数表达式为： Ti,cTi,nc+Ti,zdc 上式中， Ti,c表示出行电动车在该充电站的充电用时， Ti,nc表示出行电动车完成充电所 需的时间， Ti,zdc表示出行电动车在该充电站下充电需要排队的时间。 5.根据权利要求4所述的计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法， 其特征在于， 步骤6.3)之前包括计算出行电动车完成充电所需的时间Ti,nc的步骤： 求解下述函数表达式 获得电动车k选择充电方式s下到达期望的荷电状态所需要花费的充电时间tk,s， 将求解得 到。

9、的充电时间tk,s作为出行电动车完成充电所需的时间Ti,nc； 上式中， SOCk(tk,s)为电动车k的电池期望经过充电时间tk,s充电后的荷电状态， SOCk(0) 为电动车k电池充电前的初始荷电状态， Ck为电动车k的电池容量， Ik,s(t)为电动车k选择充 电方式s下的t时刻的充电电流， 其中充电电流Ik,s(t)的计算函数表达式为Ik,s(t)Pss/ Us， 其中Ps为选择充电方式s充电桩的输出功率，s为转换效率， Us为充电桩输出电压。 6.根据权利要求4所述的计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法， 其特征在于， 出行电动车在该充电站下充电需要排队的时间Ti,zdc的计算步。

10、骤包括： 确定该充电站下的可 用充电桩数量、 在充电动车数量、 预充电量、 排队的待充电动车数量、 预充电量， 待充电动车 根据充电站内的排队原则， 根据充电站i每一轮各桩的充电最小时间的代数和作为出行电 动车在充电站i内充电需要排队的时间Ti,zdc。 7.根据权利要求3所述的计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法， 其特征在于， 步骤6.1)中根据从出行电动车的初始位置经当前充电站i到达各个目的地的道路网络Neti 将出行电动车的初始位置经当前充电站i到达各个目的地的出行任务划分为T个阶段时， 得 到的边满足下述约束： 出行电动车在起点的电池剩余容量大于预设阈值SOCNVMIN； 边包含。

11、的 起点通往终点的路径满足通行对应道路当前的通行条件约束。 8.一种计及充电时间的电动车出行线路综合优化系统， 包括计算机设备， 该计算机设 备包括相互连接的微处理器和存储器， 其特征在于， 所述微处理器被编程或配置以执行权 利要求17中任意一项所述计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法的步骤， 或者所 述存储器中存储有被编程或配置以执行权利要求17中任意一项所述计及充电时间的电 动车出行线路综合优化方法的计算机程序。 9.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 该计算机可读存储介质中存储有被编程或 配置以执行权利要求17中任意一项所述计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法 的计算机程序。。

12、 10.一种用于应用权利要求17中任意一项所述计及充电时间的电动车出行线路综合 优化方法的充电站充电综合信息采集系统， 其特征在于， 该充电站充电综合信息采集系统 包括： 充电站信息采集单元， 包括相互连接的图像采集装置和通讯及控制模块， 所述图像采 集装置用于采集利用图像采集装置采集充电区域内待充电动车的图片信息， 所述通讯及控 权利要求书 2/3 页 3 CN 112149906 A 3 制模块通过数据接口与充电桩控制系统相连以采集充电桩设备完好、 故障、 检修的状态信 息、 处于充电工作状态时充电桩的电流、 电压运行信息、 以及在充电动车的已充容量、 预计 完成充电的时间； 信息传输单元。

13、， 用于将充电站信息采集单元采集的信息传输给系统主站单元； 系统主站， 用于将充电站信息采集单元采集的信息进行存储， 并针对充电区域内待充 电动车的图片信息进行图像识别获得待充电动车的台数和身份信息， 以及执行权利要求1 7中任意一项所述计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法的步骤； 所述充电站信息采集单元的通讯及控制模块通过信息传输单元与系统主站相连。 权利要求书 3/3 页 4 CN 112149906 A 4 一种计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法 技术领域 0001 本发明涉及电动车出行线路调度技术， 具体涉及一种计及充电时间的电动车出行 线路综合优化方法。 背景技术 0002。

14、 电动车(电动汽车)租赁是一种新型的租赁业务模式。 在该租赁业务模式下， 由于 电动车的续航限制， 因此电动车出行线路调度中需要考虑目的地， 还需要考虑电动车当前 的电量是否能够支持到达目的地。 目前， 针对电动车出行线路调度， 仍然普遍停留在不考虑 充电状况下的调度， 这样就限制了电动车出行线路的距离。 因此， 如何实现计及充电时间的 电动车出行线路调度， 已经成为一项亟待解决的关键技术问题。 发明内容 0003 本发明要解决的技术问题： 针对现有技术的上述问题， 提供一种计及充电时间的 电动车出行线路综合优化方法， 本发明使得电动车可支持更长距离的出行线路调度， 为电 动车主提供为更为精准。

15、的时间管理方案， 可有效提高电动车的时间利用效率。 0004 为了解决上述技术问题， 本发明采用的技术方案为： 0005 一种计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法， 包括： 0006 1)根据出行电动车的电池剩余容量计算最大行驶距离MSNV1； 0007 2)根据最大行驶距离MSNV1确定覆盖的充电站得到可达充电站集合； 0008 3)初始化循环变量i的值为1， 从可达充电站集合遍历选择一个当前充电站i； 0009 4)构建从出行电动车的初始位置经当前充电站i到达各个目的地的道路网络 Neti； 0010 5)判断当前充电站i内待充电动车排队车辆数DVNi小于当前充电站i内待充电动 车允许。

16、排队车辆数DVNimax是否成立， 若成立则跳转执行下一步； 若不成立， 则跳转执行步骤 7)； 0011 6)针对从出行电动车的初始位置经当前充电站i到达最后一个目的地生成多种候 选出行路线方案并获取每一种候选出行路线方案的累计用时； 0012 7)判断可达充电站集合是否已经遍历完毕， 若尚未遍历完毕， 则将循环变量i加1， 跳转执行步骤4)， 否则跳转执行下一步； 0013 8)选择累计用时最短的候选出行路线方案作为最终得到的最优出行路线方案。 0014 可选地， 步骤1)中计算最大行驶距离MSNV1的函数表达式为： 0015 MSNVlSOCNV(0)CNV/HNV 0016 上式中， 。

17、SOCNV(0)表示出行电动车的电池初始荷电状态， CNV表示出行电动车的电 池容量， HNV为每公里能耗。 0017 可选地， 步骤6)的详细步骤包括： 0018 6.1)根据从出行电动车的初始位置经当前充电站i到达各个目的地的道路网络 说明书 1/13 页 5 CN 112149906 A 5 Neti将出行电动车的初始位置经当前充电站i到达各个目的地的出行任务划分为T个阶段， 每个T个阶段中包含一条或多条边， 且边的一端为该阶段的起点、 另一端为该阶段的终点， 每一条边包含至少一条起点通往终点的路径， 且上一个阶段的终点为下一个阶段的起点， 第一个阶段的起点为出行电动车的初始位置、 终点。

18、包括当前充电站i以及距离小于最大行 驶距离MSNV1的各目的节点； 初始化阶段变量t为1； 0019 6.2)当前的阶段变量t为1， 确定阶段t各条边的起点、 终点之间的本阶段最优路 径， 计算出行电动车通过本阶段最优路径所需的时间作为出行电动车行驶本阶段最优路径 的本阶段最少用时； 将阶段变量t加1； 0020 6.3)当前的阶段变量t大于1， 首先针对每一个起点做判断， 若该起点为充电站， 则 计算出行电动车在该充电站的排队及充电用时， 确定阶段t各条边的起点、 终点之间的本阶 段最优路径， 计算出行电动车通过本阶段最优路径所需的时间， 并将出行电动车通过本阶 段最优路径所需的时间、 出行。

19、电动车在该充电站的排队及充电用时作为出行电动车行驶本 阶段最优路径的本阶段最少用时； 否则， 直接确定阶段t各条边的起点、 终点之间的本阶段 最优路径， 计算出行电动车通过本阶段最优路径所需的时间作为出行电动车行驶本阶段最 优路径的本阶段最少用时； 0021 6.4)判断阶段变量t等于阶段总数T是否成立， 若不成立则跳转执行步骤6.3)； 否 则， 判定T个阶段已经处理完毕， 将各个阶段的本阶段最优路径顺序连接得到多种候选出行 路线方案， 并将各个本阶段最少用时依次相加得到各种候选出行路线方案对应的累计用 时， 跳转执行步骤7)。 0022 可选地， 步骤6.3)中计算出行电动车在该充电站的排。

20、队及充电用时的函数表达式 为： 0023 Ti,cTi,nc+Ti,zdc 0024 上式中， Ti,c表示出行电动车在该充电站的充电用时， Ti,nc表示出行电动车完成充 电所需的时间， Ti,zdc表示出行电动车在该充电站下充电需要排队的时间。 0025 可选地， 步骤6.3)之前包括计算出行电动车完成充电所需的时间Ti,nc的步骤： 求 解下述函数表达式获得电动车k选择充电方式s下到达期望的荷电状态所需要花费的充电 时间tk,s， 将求解得到的充电时间tk,s作为出行电动车完成充电所需的时间Ti,nc； 0026 0027 上式中， SOCk(tk,s)为电动车k的电池期望经过充电时间t。

21、k,s充电后的荷电状态， SOCk(0)为电动车k电池充电前的初始荷电状态， Ck为电动车k的电池容量， Ik,s(t)为电动车k 选择充电方式s下的t时刻的充电电流， 其中充电电流Ik,s(t)的计算函数表达式为Ik,s(t) Pss/Us， 其中Ps为选择充电方式s充电桩的输出功率，s为转换效率， Us为充电桩输出电压。 0028 可选地， 出行电动车在该充电站下充电需要排队的时间Ti,zdc的计算步骤包括： 确 定该充电站下的可用充电桩数量、 在充电动车数量、 预充电量、 排队的待充电动车数量、 预 充电量， 待充电动车根据充电站内的排队原则， 根据充电站i每一轮各桩的充电最小时间的 代。

22、数和作为出行电动车在充电站i内充电需要排队的时间Ti,zdc。 0029 可选地， 步骤6.1)中根据从出行电动车的初始位置经当前充电站i到达各个目的 说明书 2/13 页 6 CN 112149906 A 6 地的道路网络Neti将出行电动车的初始位置经当前充电站i到达各个目的地的出行任务划 分为T个阶段时， 得到的边满足下述约束： 出行电动车在起点的电池剩余容量大于预设阈值 SOCNVMIN； 边包含的起点通往终点的路径满足通行对应道路当前的通行条件约束。 0030 此外， 本发明还提供一种计及充电时间的电动车出行线路综合优化系统， 包括计 算机设备， 该计算机设备包括相互连接的微处理器和。

23、存储器， 所述微处理器被编程或配置 以执行所述计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法的步骤， 或者所述存储器中存储 有被编程或配置以执行所述计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法的计算机程序。 0031 此外， 本发明还提供一种计算机可读存储介质， 该计算机可读存储介质中存储有 被编程或配置以执行所述计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法的计算机程序。 0032 此外， 本发明还提供一种用于应用所述计及充电时间的电动车出行线路综合优化 方法的充电站充电综合信息采集系统， 该充电站充电综合信息采集系统包括： 0033 充电站信息采集单元， 包括相互连接的图像采集装置和通讯及控制模块， 所述。

24、图 像采集装置用于采集充电区域内待充电动车的图片信息， 所述通讯及控制模块通过数据接 口与充电桩控制系统相连以采集充电桩设备完好、 故障、 检修的状态信息、 处于充电工作状 态时充电桩的电流、 电压运行信息、 以及在充电动车的已充容量、 预计完成充电的时间； 0034 信息传输单元， 用于将充电站信息采集单元采集的信息传输给系统主站单元； 0035 系统主站， 用于将充电站信息采集单元采集的信息进行存储， 并针对充电区域内 待充电动车的图片信息进行图像识别获得待充电动车的台数和身份信息， 以及执行所述计 及充电时间的电动车出行线路综合优化方法的步骤； 0036 所述充电站信息采集单元的通讯及控。

25、制模块通过信息传输单元与系统主站相连。 0037 和现有技术相比， 本发明具有下述优点： 0038 1、 本发明包括从可达充电站集合遍历选择一个当前充电站i； 构建从出行电动车 的初始位置经当前充电站i到达各个目的地的道路网络Neti， 针对从出行电动车的初始位 置经当前充电站i到达最后一个目的地生成多种候选出行路线方案并获取每一种候选出行 路线方案的累计用时， 选择累计用时最短的候选出行路线方案作为最终得到的最优出行路 线方案， 使得电动车可支持更长距离的出行线路调度， 提供为更为精准的时间管理方案， 可 有效提高电动车的时间利用效率。 0039 2、 本发明包括判断当前充电站i内待充电动车。

26、排队车辆数DVNi小于当前充电站i 内待充电动车允许排队车辆数DVNimax是否成立的步骤， 通过上述约束条件， 使得本实施例 方法不仅考虑了电动车的电池特性， 还考虑了充电站电动车排队情况， 可有效避免在不满 足约束条件的充电站上消耗计算资源、 有效减少计算量。 附图说明 0040 图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。 0041 图2为本发明实施例中出行电动车的任务及道路网络示例。 0042 图3为本发明实施例中生成可达充电站集合的原理示意图。 0043 图4为本发明实施例中第一轮生成的道路网络Neti示例。 0044 图5为本发明实施例中第二轮生成的道路网络Neti示例。 0045 图。

27、6为本发明实施例中第一轮划分的三个阶段示意图。 说明书 3/13 页 7 CN 112149906 A 7 0046 图7为本发明实施例中充电站充电综合信息采集系统的结构示意图。 0047 图8为本发明实施例中充电站充电综合信息采集系统的工作过程示意图。 0048 图9为本发明实施例中充电站中的多个充电桩及在充区、 待充区排队示意图。 具体实施方式 0049 如图1所示， 本实施例计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法包括： 0050 1)根据出行电动车的电池剩余容量计算最大行驶距离MSNV1； 0051 2)根据最大行驶距离MSNV1确定覆盖的充电站得到可达充电站集合； 0052 3)初始。

28、化循环变量i的值为1， 从可达充电站集合遍历选择一个当前充电站i； 0053 4)构建从出行电动车的初始位置经当前充电站i到达各个目的地的道路网络 Neti； 0054 5)判断当前充电站i内待充电动车排队车辆数DVNi小于当前充电站i内待充电动 车允许排队车辆数DVNimax是否成立， 若成立则跳转执行下一步； 若不成立， 则跳转执行步骤 7)； 0055 6)针对从出行电动车的初始位置经当前充电站i到达最后一个目的地生成多种候 选出行路线方案并获取每一种候选出行路线方案的累计用时； 0056 7)判断可达充电站集合是否已经遍历完毕， 若尚未遍历完毕， 则将循环变量i加1， 跳转执行步骤4)。

29、， 否则跳转执行下一步； 0057 8)选择累计用时最短的候选出行路线方案作为最终得到的最优出行路线方案。 0058 下文将以图2所示出行电动车的任务及道路网络为例。 参见图2， 出行电动车的初 始位置为1， 图2中虚线圆形区域为已出行电动车的初始位置1为圆心、 最大行驶距离MSNV1 为半径的圆形覆盖区域， 该覆盖的可达充电站集合包括充电站C1(位置2)和充电站C2(位 置3)， 目的地包括目的地D1和目的地D2， 目的地D1和目的地D2附件还有充电站C3(位置 8)， 图中任意节点之间的连线为道路， 道路一侧的编号为该道路对应的编号。 其中， 目的地 D2也在出行电动车剩余电池容量支持的范。

30、围之外， 所以出行电动车必须要完成一次充电才 能到达。 与以往的电动车到充电站选择的路线规划和传统车辆出行路线规划不同， 本发明 计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法是解决出行过程中， 既要考虑充电时间， 又 要考虑到达出行目的地的时间， 需要对两者进行综合优化。 更具体地是说， 在出行过程中， 在什么时间， 去哪儿充电会更有利于出行时间的节省， 需要结合充电站的地理位置、 出行目 的地的位置、 以及充电站的桩的个数、 在充电动车的状态， 待充电电动车的排队情况、 出行 电动车尚存的容量及其充电需求等因素， 综合加以考虑。 此外， 为简化问题， 在计算时给出 以下假设： 0059 1、 本。

31、实施例中， 出行的电动车为纯电动汽车， 电池参数为VNV400V,CNV90Ah (36kWh)， 每公里能耗HNV0.15kWh/km。 0060 2、 所有充电站的充电桩采用同一种型号， 充电桩的输出电流Is， 转换效率 s都相 同； 0061 3、 所有线路可双向行驶， 拥堵状况不同； 0062 4、 路段7因为某种原因， 由充电站C1(节点3)到目的地D1(节点5)不可通行。 0063 5、 出行电动车按照道路要求的额定车速前行； 路段参数包括： 长度， 额定车速、 拥 说明书 4/13 页 8 CN 112149906 A 8 堵系数。 长度向量为S50,40,50,30,100,6。

32、0,30,15,20,60,80,60,50,30,25,90,120,80, 20， 车速向量为V30,40,50,40,50,40,40,40,40,50,50,40,30,40,40,50,60,50,40， 拥堵系数向量为 0.9,1,1,0.7,1,0.9,0.6,0.6,0.8,0.9,1,1,0.9,0.7,0.6,1,1,1,1。 电动车的参数包括： 在计算中车的类型(P1,2,3分别代表出行， 在充， 待充)、 初始SOCk (0)， 期望的SOCk(tk,s)， 电池的容量Ck等。 这些参数假设电动车在申请充电时， 已经提交给充 电管控系统， 为已知。 设电动车序列的序号按。

33、照先出行电动车、 在充电动车、 待充电动车进 行排序。 0064 在图4中， 设充电站C1快充方式下， 在充电动车有2辆， 待充电动车为3辆， 则共有电 动车6辆。 故电动车的向量参数有： 0065 初始SOC向量为： 0066 SOCk(0)40,30， 50， 40， 50， 40 0067 期望的SOC向量为： 0068 SOCk(tk,s)90， 90， 90， 90， 90， 90 0069 电池容量向量为： 0070 Ck90Ah,70Ah， 80Ah， 75Ah， 90Ah， 80Ah 0071 在图5中， 设充电站C2快充方式下， 在充电动车有2辆， 待充电动车为4辆， 则共有。

34、电 动车7辆。 故电动车的向量参数有： 0072 初始SOC向量为： 0073 SOCk(0)40,30， 50， 40， 50， 40， 50 0074 期望的SOC向量为： 0075 SOCk(tk,s)90， 90， 90， 90， 90， 90， 90 0076 电池容量向量为： 0077 Ck90Ah,70Ah， 80Ah， 75Ah， 90Ah， 80Ah， 70Ah 0078 充电站的参数主要包括： 充电桩的类型、 桩的个数、 充电桩的输出功率、 充电桩的 转换效率、 和待充电动车的排队车辆数等。 对于充电站C1,2， 均有2个充电桩， 假设它们的型 号都相同， 故桩的输出功率，。

35、 转换效率， 输出电压均相同， 设： PS60kW，S90,US400V。 此外， 还有些不等约束的极限参数需要设置， 包括： 充电站的待充电动车的排队容量DVNmax 20,20,出行电动车的电池的最低容量SOCNVmin10。 0079 下文将以图2所示道路网络为例， 对本实施例计及充电时间的电动车出行线路综 合优化方法进行详细说明。 0080 本实施例中， 步骤1)中计算最大行驶距离MSNV1的函数表达式为： 0081 MSNVlSOCNV(0)CNV/HNV 0082 上式中， SOCNV(0)表示出行电动车的电池初始荷电状态， CNV表示出行电动车的电 池容量， HNV为每公里能耗。。

36、 本实施例中， MSNVlSOCNV(0)CNV/HNV(4036)/0.15 96km。 0083 本实施例中， 步骤2)中根据最大行驶距离MSNV1确定覆盖的充电站得到可达充电站 集合， 如图3所示， 本实施例中初始位置1到各充电站的最短距离分别是40km， 50km， 100km， 故该出行电动车可到达的充电站为C1、 C2， 充电站C3不可达。 因此， 可达充电站集合包括充 电站C1和充电站C2， 而充电站C3不在最大行驶距离MSNV1的覆盖范围内， 因此未列入可达充 说明书 5/13 页 9 CN 112149906 A 9 电站集合。 0084 由于如图3所示可达充电站集合包括充电。

37、站C1和充电站C2， 因此针对可达充电站 集合的遍历包括两轮处理： 第一轮当前充电站i为充电站C1， 对应地步骤4)构建得到的从出 行电动车的初始位置经当前充电站i到达各个目的地的道路网络Neti如图4所示。 第二轮当 前充电站i为充电站C2， 对应地步骤4)构建得到的从出行电动车的初始位置经当前充电站i 到达各个目的地的道路网络Neti如图5所示。 0085 本实施例中， 步骤6)的详细步骤包括： 0086 6.1)根据从出行电动车的初始位置经当前充电站i到达各个目的地的道路网络 Neti将出行电动车的初始位置经当前充电站i到达各个目的地的出行任务划分为T个阶段， 每个T个阶段中包含一条或多。

38、条边， 且边的一端为该阶段的起点、 另一端为该阶段的终点， 每一条边包含至少一条起点通往终点的路径， 且上一个阶段的终点为下一个阶段的起点， 第一个阶段的起点为出行电动车的初始位置、 终点包括当前充电站i以及距离小于最大行 驶距离MSNV1的各目的节点； 初始化阶段变量t为1； 0087 6.2)当前的阶段变量t为1， 确定阶段t各条边的起点、 终点之间的本阶段最优路 径， 计算出行电动车通过本阶段最优路径所需的时间作为出行电动车行驶本阶段最优路径 的本阶段最少用时； 将阶段变量t加1； 0088 6.3)当前的阶段变量t大于1， 首先针对每一个起点做判断， 若该起点为充电站， 则 计算出行电。

39、动车在该充电站的排队及充电用时， 确定阶段t各条边的起点、 终点之间的本阶 段最优路径， 计算出行电动车通过本阶段最优路径所需的时间， 并将出行电动车通过本阶 段最优路径所需的时间、 出行电动车在该充电站的排队及充电用时作为出行电动车行驶本 阶段最优路径的本阶段最少用时； 否则， 直接确定阶段t各条边的起点、 终点之间的本阶段 最优路径， 计算出行电动车通过本阶段最优路径所需的时间作为出行电动车行驶本阶段最 优路径的本阶段最少用时； 0089 6.4)判断阶段变量t等于阶段总数T是否成立， 若不成立则跳转执行步骤6.3)； 否 则， 判定T个阶段已经处理完毕， 将各个阶段的本阶段最优路径顺序连。

40、接得到多种候选出行 路线方案， 并将各个本阶段最少用时依次相加得到各种候选出行路线方案对应的累计用 时， 跳转执行步骤7)。 0090 本实施例步骤6.3)中计算出行电动车在该充电站的排队及充电用时的函数表达 式为： 0091 Ti,cTi,nc+Ti,zdc 0092 上式中， Ti,c表示出行电动车在该充电站的充电用时， Ti,nc表示出行电动车完成充 电所需的时间， Ti,zdc表示出行电动车在该充电站下充电需要排队的时间。 0093 本实施例步骤6.3)之前包括计算出行电动车完成充电所需的时间Ti,nc的步骤： 求 解下述函数表达式获得电动车k选择充电方式s下到达期望的荷电状态所需要花。

41、费的充电 时间tk,s， 将求解得到的充电时间tk,s作为出行电动车完成充电所需的时间Ti,nc； 0094 0095 上式中， SOCk(tk,s)为电动车k的电池期望经过充电时间tk,s充电后的荷电状态， 说明书 6/13 页 10 CN 112149906 A 10 SOCk(0)为电动车k电池充电前的初始荷电状态， Ck为电动车k的电池容量， Ik,s(t)为电动车k 选择充电方式s下的t时刻的充电电流， 其中充电电流Ik,s(t)的计算函数表达式为Ik,s(t) Pss/Us， 其中Ps为选择充电方式s充电桩的输出功率，s为转换效率， Us为充电桩输出电压。 0096 本实施例中， 。

42、出行电动车在该充电站下充电需要排队的时间Ti,zdc的计算步骤包 括： 确定该充电站下的可用充电桩数量、 在充电动车数量、 预充电量、 排队的待充电动车数 量、 预充电量， 待充电动车根据充电站内的排队原则， 根据充电站i每一轮各桩的充电最小 时间的代数和作为出行电动车在充电站i内充电需要排队的时间Ti,zdc。 0097 本实施例中， 步骤6.1)中根据从出行电动车的初始位置经当前充电站i到达各个 目的地的道路网络Neti将出行电动车的初始位置经当前充电站i到达各个目的地的出行任 务划分为T个阶段时， 得到的边满足下述约束： 出行电动车在起点的电池剩余容量大于预设 阈值SOCNVMIN； 边。

43、包含的起点通往终点的路径满足通行对应道路当前的通行条件约束。 0098 第一轮当前充电站i为充电站C1时， 对应地步骤4)构建得到的从出行电动车的初 始位置经当前充电站i到达各个目的地的道路网络Neti如图4所示， 其中虚线表示最优路 线， 路段旁标注的行驶时间， 充电站旁标注的出行车排队充电时间。 本实施例步骤6.1)中根 据从出行电动车的初始位置经当前充电站i到达各个目的地的道路网络Neti将出行电动车 的初始位置经当前充电站i到达各个目的地的出行任务划分为T个阶段得到的划分结果如 图6所示， 参见图6， 出行电动车分别完成到达充电站C1、 目的地D1、 目的地D2的任务， 需分成 3个阶。

44、段， 从而可用动态规划进行求解： 0099 阶段1： 从起点出发， 可选择的该阶段的终点为选择充电站C1和目的地D1， 因为目 的地D2出行电动车的剩余电池容量不支持， 则计算的结果如表1。 0100 表1： 阶段1的最少用时计算结果(单位： 小时) 0101 0102 表1中， 本阶段最优路径 “S-2-C1” 是指通过起点(简称S)经过道路2到达充电站C1， “S-3-D1” 是指通过起点(简称S)经过道路3到达目的地D1。 本实施例中路径的命名方式遵循 上述规则， 下文不再一一解释。 0103 阶段2： 起点有充电站C1和目的地D1， 则对应地充电站C1的终点有目的地D1和目的 地D2。。

45、 其中， 对应于目的1来说， 终点只有充电站C1。 但对于充电站C1， 需要注意其起始时间 需要加上充电站内的排队充电时间， 计算方法按照公式(6)进行求解。 根据所给定的参数， 考虑排队需要花费的时间为0.97h， 计算过程见表2。 尽管出行电动车到冲充电站C1的方案 有很多， 应取用时最少的方案， 故表2的中的排队方案遵循此原则， 而阶段3的计算结果见表 3。 0104 表2： 充电站C1的用时计算(单位： 小时) 说明书 7/13 页 11 CN 112149906 A 11 0105 0106 表3： 阶段2的最少用时计算结果(单位： 小时) 0107 0108 阶段3， 起点可以是目。

46、的地D2和充电站C1， 终点分别是目的地D2和目的地D1， 由此 三个阶段的决策过程计算完毕， 计算结果见表4。 0109 表4： 阶段3的最少用时计算结果(单位： 小时) 0110 0111 0112 第二轮当前充电站i为充电站C2， 对应地步骤4)构建得到的从出行电动车的初始 位置经当前充电站i到达各个目的地的道路网络Neti如图5所示。 其中选择充电站C2的排队 充电时间为1.23h， 计算过程见表5， 其计算是在图8含充电站C2的网络拓扑中进行， 最优出 行路径的计算过程同第二步的计算过程类似， 故略去， 计算结果填入表6中。 0113 表5充电站C2的用时计算(单位： 小时) 说明书。

47、 8/13 页 12 CN 112149906 A 12 0114 0115 最终， 比较表6中充电站C1和充电站C2的出行路径选择方案， 可知去充电站C1充电 的出行方案要比选择去充电站C2充电的方案用时更少， 故出行电动车考虑充电站充电时间 的出行方案综合最优的是方案号1。 0116 表6阶段2的最少用时计算结果(单位： 小时) 0117 方案号可达充电站最优出行路径最小用时 1充电站C1S-2-C1-8-9-D1-10-D24.56 2充电站C2S-3-D1-15-C2-16-D25.07 0118 通过以上求解， 可知计算条件下出行电动车应选择在充电站C1充电(即方案1)， 而 且按照。

48、线路S-2-C1-8-9-D1-10-D2出行， 可以实现用时最小， 只有4.56小时， 而选择充电站 C2(即方案2)的用时需要5.07小时。 0119 综上所述， 本实施例计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法采用了充电站 分解技术， 大大简化了复杂网络的计算， 从而减少了寻优的方案数， 提高了计算效率。 本实 施例方法提出的待充电的电动车出行线路综合优化方法是可行的， 可以得到优化方案， 不 存在优化求解不收敛的问题。 本实施例提出的待充电的电动车出行线路综合优化方法是具 有很好的解释性， 可以从含出行电动车、 充电站、 目的地的交通网络中， 通过计算得出最优 出行路径且能获得每阶段的。

49、用时情况。 本实施例计及充电时间的电动车出行线路综合优化 方法是针对交通工具采用新型的电驱动交通工具运用而提出来的， 需要考虑电动车的电池 特性、 以及充电站电动车排队情况， 这与传统的机油驱动型交通工具进行出行线路规划所 需要解决问题的边界条件是不同的。 与以往的充电方案不同的是， 本实施例计及充电时间 的电动车出行线路综合优化方法不仅仅考虑车的位置和充电站的位置， 还需要在充电站应 用物联网技术， 加装了待充电动车排队情况的图像采集系统， 一方面可以监测充电站内的 待充电动车的排队情况， 另一方面还可以根据电动车的图像识别技术， 由数据库的电动车 信息数据库及其电动车的充电统计特性， 对排。

50、队时间进行估算， 从而为电动车主提供更为 精准的时间管理方案、 提高时间利用效率。 与以往的电动车到充电站选择的路线规划和传 统车辆出行路线规划不同， 本实施例计及充电时间的电动车出行线路综合优化方法是解决 说明书 9/13 页 13 CN 112149906 A 13 出行过程中， 既要考虑充电时间， 又要考虑到达出行目的地的时间， 需要对两者进行综合优 化。 更具体地是说， 在出行过程中， 在什么时间， 去哪儿充电会更有利于出行时间的节省， 需 要结合充电站的地理位置、 出行目的地的位置、 以及充电站的桩的个数、 在充电动车的状 态， 待充电电动车的排队情况、 出行电动车尚存的容量及其充电。