基于擁塞感知的周期性優化的電動汽車充電決策方法技術

本發明專利技術提供的是一種基于擁塞感知的周期性優化的電動汽車充電決策方法。一，行駛中的電動汽車向總控制中心發送充電請求。二，總控制中心形成一個包含所有充電站的列表，選擇一個耗時最短的充電站并通知電動汽車。三，電動汽車接收充電規劃決策，并確認充電站地點。四，當電動汽車向選定的充電站行駛時，電動汽車通過向總控制中心周期性的發送到達充電站的時間及充電時間。五，總控制中心對充電站的新舊決策比較。會向電動汽車通知新的充電決策。六，電動汽車駛向新選定的充電站，仍周期性地向總控制中心報告其相應的移動狀態更新。七，步驟四至六會一直重復直到電動汽車到達充電站。需要注意的是這種決策的更新可能在該過程中重復多次。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及的是一種電動汽車的充電決策方法。具體地說是一種基于移動不確定性的周期性優化的充電方案來管理電動汽車的充電計劃的方法。
技術介紹
目前關于電動汽車充電決策方法的公開報道中，主要研究工作的側重在于?？磕Ｊ较箩槍﹄妱悠嚨哪茉凑{度管理，即充電站決定何時對電動汽車進行充/放電管理，以達到平緩整個電網的高峰用電量的技術目標。由于電動汽車充電時間較長，因此以最佳的策略來選擇電動汽車的充電地點成為最為突出的問題。即使基于現有的快速充電技術，電動汽車的充電時間一般會超過幾十分鐘。通常來說，電動汽車會選擇擁有最高可用性如最小排隊時間的充電站。但是，這樣充電站選取策略很有可能會導致大量電動汽車同時駛向同一個充電站，從而造成該充電站擁堵。如果將電動汽車的移動性信息(包括電動汽車將用多長時間到達選定的充電站，以及其需要多長時間完全沖滿電池電量等因素)考慮進來，便可以對充電站于將來一定時間內的狀況進行預測，從而有效地緩解此充電站的擁堵問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種考慮了由于城區交通擁塞所引起的電動汽車行駛時間不確定性的基于擁塞感知的周期性優化的電動汽車充電決策方法。本專利技術的目的是這樣實現的：步驟一：行駛模式下的電動汽車需要充電時，向總控制中心發送充電請求；步驟二：總控制中心收到電動汽車的充電請求后，根據網絡中已有充電站的信息，綜合選取一處滿足該電動汽車總行程時間最短的充電站作為該請求充電的電動汽車的充電規劃地點，并反饋給該電動汽車；步驟三：電動汽車接收到來自于總控制中心的充電規劃地點，并確認后向總控制中心發布充電預訂信息；步驟四，電動汽車向預訂的充電站行駛時，向總控制中心周期性地發送其充電移動性信息更新；步驟五，總控制中心基于接收到的充電預訂性信息更新及實時監測的充電站的信息，做出針對發送該充電預訂信息的電動汽車的新充電決策，總控制中心比較當前新充電決策與此前的充電規劃地點，如果當前新充電決策選取的充電站更利于減少電動汽車總行程時間，總控制中心向電動汽車發送新充電決策；步驟六，電動汽車收到新充電決策后，取消此前的充電規劃地點，并駛向新充電決策所選定的充電站，電動汽車周期性地向總控制中心報告其相應移動性信息更新；步驟七：步驟四至步驟六一直重復，直到電動汽車最終到達充電站并開始等候充電。本專利技術側重于行駛模式下針對行駛中的電動汽車的充電規劃管理，即規劃于何處進行充電，以達到減小用戶充電等待時間及其總行程時間的技術目標?？偪刂浦行耐ㄟ^對充電站信息的實時監控，在接收到行駛狀態中的電動汽車的充電請求時，綜合網絡全局信息，系統地對該電動汽車的充電地點進行規劃。本專利技術考慮交通狀況的影響，并對擁堵情況進行了建模。在一些車流輛高度集中的地區，電動汽車則需要暫時停滯或減速，直至行駛道路上的交通狀況得到緩解。因此，電動汽車很有可能無法按照事先約定時間，特別地是在總控制中心沒有及時更新車輛行車信息的情況下到達充電站。而不斷對電動汽車行駛信息進行更新，則可以提高選擇充電站的準確度，從而通過動態優化的充電規劃決策來提高電動汽車用戶的駕駛體驗質量。步驟一中，當剩余電量小于充電閥值時，電動汽車便向充電站發送充電請求。步驟二中，總控制中心對網絡中所有充電站狀態進行監控，其狀態包括在充電站等待充電的電動汽車數量和所需充電時間，以及已處于充電狀態中的電動汽車數量和充電時間。充電站分為所有充電槽均空閑、部分充電槽空閑以及充電槽全部被占用三種狀態?？偪刂浦行母鶕W絡中所有充電站狀態，綜合選取一處最優的充電站。并且充電站可以使用基于多充電槽的并行方式對電動汽車進行充電。該項技術使得總控制中心可以合理地對電動汽車充電規劃進行調度，有效及平均地充分利用電站資源，同時節約用戶充電等待時間及其總行程時間。步驟三電動汽車將以如下信息向總控制中心發送其移動性信息：電動汽車ID，充電站ID以及預訂信息發給總控制中心，其中預訂信息包括：①到達時間：電動汽車到達充電站的時間，記為②期望充電時間：期望充電時間，記為③停車時長：電動汽車在充電站的停車時長。需要注意的是電動汽車可能提前離開充電站，盡管電池沒有完全充滿，記為步驟四設城市中有Njam個交通擁堵，擁堵地點ljam是根據城市拓撲結構隨機選擇的。Rjam是堵車范圍的半徑。對于每一輛行駛中的電動汽車來說，它的行駛速度取決于它與交通擁堵區域的距離。行駛中的電動汽車與堵車地點的距離發生改變時，電動汽車的行駛速度也將隨之改變。如果離電動汽車最近的堵車距離比Rjam小，那么此時電動汽車的實時速度會以隨機數λ減少，即q∈[0,1]，其中是該擁堵區域速度最小值。如果小于則Vev趨近于0，即電動汽車EVr靠近堵車地點中心。如果比Rjam大，那么電動汽車會以一個隨機數q加速駛離堵車范圍?？紤]到車輛移動的不確定性，在旅途中變化的電動汽車移動速度必然影響電動汽車移動性信息的準確性?？筛鶕煌顩r造成的車速改變周期性地進行預訂更新調整，使得本研究更加貼近真實路網的車載網環境。步驟五和六設計一種預訂更新機制，即由電動汽車發出預訂信息并通過總控制中心的更新來對電動汽車充電計劃作出相應調整從而減少電動汽車EVr充電所用時長的機制。具體操作類似TCP/IP三次握手:當電動汽車發出充電請求以后，總控制中心經過計算做出充電站選擇并將充電決策返給電動汽車。針對電動汽車密集，交通壓力較大的城市場景提出的該項充電規劃算法，綜合考慮了電動汽車行駛至充電站的時間以及電動汽車在充電站的等待時間，解決了由于過多電動汽車集中駛向某一處充電站充電而導致的充電站過度擁塞的現象。因此本專利技術更加貼近實際情況，可以應用在真實場景下。本專利技術為了解決電動汽車增多后面臨的充電調度問題，提出了考慮移動性信息更新和交通擁堵所導致的駛時間不確定性的充電方案，來優化管理電動汽車的充電規劃方案。在城市場景下，基于電動汽車的充電移動性信息以及充電所需的停車時長而對充電站做出選擇?？偪刂浦行母鶕涫盏降碾妱悠嚨念A訂信息來估計電動汽車充電的等待時長。為了提升用戶體驗，要盡量選擇能夠有效地減少汽車行駛時長的充電站。本專利技術的創新點在于，充分考慮到了通過多個插槽并行的充電方式，利用電動汽車移動性信息更新模式，及電動汽車可能在未充滿電池電量前離開充電站。由于此前相關研究沒有考慮電動汽車的移動不確定性，本專利技術提出了一種由電動汽車發出并通過總控制中心的更新來對電動汽車充電計劃作出相應的調整從而減少電動汽車充電所用時長的模型。這里采用周期性更新，且當電動汽車在遇到堵車等交通狀況時可以向總控制中心發布其移動位置更新。本專利技術的有益效果是：本專利技術提出了一項充電站動態實時選取方案，來最大限度地減少電動汽車“行程時間”。充電站選取決策將電動汽車在充電站的停留時間、其充電預訂及其更新考慮在內，這樣不僅可以使總控制中心獲得較為準確的信息，而且還可以解決電動汽車在行駛過程中的移動不確定性問題。電動汽車的移動不確定性會影響電車預訂信息的準確度，而本專利技術的預訂更新機制便可有效地解決這個問題。本方案在芬蘭Helsinki市的模擬仿真結果顯示了本專利技術提案的優勢：預訂以及預訂更新機制可以有效地節約電動汽車充電等待時間及其總行程時間，而電動汽車移動不確定性的考慮使得本專利技術更加接近真實城市場景。附圖說明圖1是本專利技術方法的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于擁塞感知的周期性優化的電動汽車充電決策方法，其特征是：步驟一：行駛模式下的電動汽車需要充電時，向總控制中心發送充電請求；步驟二：總控制中心收到電動汽車的充電請求后，根據網絡中已有充電站的信息，綜合選取一處滿足該電動汽車總行程時間最短的充電站作為該請求充電的電動汽車的充電規劃地點，并反饋給該電動汽車；步驟三：電動汽車接收到來自于總控制中心的充電規劃地點，并確認后向總控制中心發布充電預訂信息；步驟四，電動汽車向預訂的充電站行駛時，向總控制中心周期性地發送其充電移動性信息更新；步驟五，總控制中心基于接收到的充電預訂性信息更新及實時監測的充電站的信息，做出針對發送該充電預訂信息的電動汽車的新充電決策，總控制中心比較當前新充電決策與此前的充電規劃地點，如果當前新充電決策選取的充電站更利于減少電動汽車總行程時間，總控制中心向電動汽車發送新充電決策；步驟六，電動汽車收到新充電決策后，取消此前的充電規劃地點，并駛向新充電決策所選定的充電站，電動汽車周期性地向總控制中心報告其相應移動性信息更新；步驟七：步驟四至步驟六一直重復，直到電動汽車最終到達充電站并開始等候充電。

【技術特征摘要】
1.一種基于擁塞感知的周期性優化的電動汽車充電決策方法，其特征是：步驟一：行駛模式下的電動汽車需要充電時，向總控制中心發送充電請求；步驟二：總控制中心收到電動汽車的充電請求后，根據網絡中已有充電站的信息，綜合選取一處滿足該電動汽車總行程時間最短的充電站作為該請求充電的電動汽車的充電規劃地點，并反饋給該電動汽車；步驟三：電動汽車接收到來自于總控制中心的充電規劃地點，并確認后向總控制中心發布充電預訂信息；步驟四，電動汽車向預訂的充電站行駛時，向總控制中心周期性地發送其充電移動性信息更新；步驟五，總控制中心基于接收到的充電預訂性信息更新及實時監測的充電站的信息，做出針對發送該充電預訂信息的電動汽車的新充電決策，總控制中心比較當前新充電決策與此前的充電規劃地點，如果當前新充電決策選取的充電站更利于減少電動汽車總行程時間，總控制中心向電動汽車發送新充電決策；步驟六，電動汽車收到新充電決策后，取消此前的充電規劃地點，并駛向新充電決策所選定的充電站，電動汽車周期性地向總控制中心報告其相應移動性信息更新；步驟七：步驟四至步驟六一直重復，直到電動汽車最終到達充電站并開始等候充電。2.根據權利要求1所述的基于擁塞感知的周期性優化的電動汽車充電決策方法，其特征是步驟二具體包括：總控制中心對網絡中所有充電站狀態進行監控，包括在充電站等待充電的電動汽車數量和所需充電時間，以及已處于充電狀態中的電動汽車數量和充電時間；充電站分為所有充電槽均空閑、部分充電槽空閑以及充電槽全部被占用三種狀態，總控制中心根據網絡中所有充電站狀態，綜合選取一處最優的充電站，并且充電站可以使用基于多充電槽的并行方式對電動汽車進行充電。3.根據權利要求1所述的基于擁塞感知的周期性優化的電動汽車充電決策方法，其特征是步驟三中所發布充電預訂信息包括：電動汽車移動性信息即電動汽車ID與充電站ID；電動汽車到達充電站的時間，記為期望充電時間，記為電動汽車在充電站的停車時長，以及電動汽車可能沒有完全充滿提前離開充電站的時間，記為4.根據權利要求1所述的基于擁塞感知的周期性優化的電動汽車充電決策方法，其特征是步驟四具體包括：設有Njam個交通擁堵，擁堵地點ljam根據拓撲結構隨機選擇，Rjam是堵車范圍的半徑，行駛中的電動汽車與堵車地點的距離發生改變時，電動汽車的行駛速度也將隨之改變，如果離電動汽車最近的堵車距離比Rjam小，那么此時電動汽車的實時速度會以隨機數λ減少，即q∈[0,1]，其中是該擁堵區域速度最小值；如果小于則Vev趨近于0，即電動汽車EVr靠近堵車地點中心；如果比Rjam大，電動汽車以一個隨機數q加速駛離堵車范圍。5.根據權利要求1所述的基于擁塞感知的周期性優化的電動汽車充電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王桐，曹越，魏文科，趙春暉，王希波，
申請(專利權)人：哈爾濱工程大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23