一种电动汽车充电路径规划方法及装置制造方法及图纸

本申请针对电动汽车用户出行过程中需要紧急充电的问题，提出一种电动汽车充电路径规划方法及装置。该方法考虑行驶过程中实时动态能耗的，主要包括以下步骤：首先根据电动汽车历史行驶工况数据计算电动汽车在各类行驶工况下的平均能耗值；其次根据行驶途中各路段的实时行驶工况动态计算电动汽车经过各路段之后的动态剩余电量；根据互联网络所发布的实时交通信息及充电站运营监控系统发布的信息计算用户出行距离、出行时间及充电成本；采用蚁群算法以电池剩余电量为约束，出行距离、出行时间及充电成本三者之和最优为目标规划电动汽车充电路径。

An electric vehicle charging path planning method and device

Aiming at the problem of emergency charging in the travel process of electric vehicle users, this application proposes a charging path planning method and device for electric vehicle. This method considers the real-time dynamic energy consumption in the driving process, which mainly includes the following steps: firstly, the average energy consumption of electric vehicles under various driving conditions is calculated based on the historical driving condition data of electric vehicles; secondly, the real-time driving condition of each section in the driving process is used to dynamically calculate the movement of electric vehicles after passing through each section. State residual power; Calculate user travel distance, travel time and charging cost based on real-time traffic information released by Internet and information released by charging station operation monitoring system; Use ant colony algorithm to plan electricity with the goal of optimizing the sum of travel distance, travel time and charging cost, which is constrained by battery residual power. Moving vehicle charging path.

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车充电路径规划方法及装置
本专利技术涉及电动汽车充电路径规划领域，尤其涉及一种电动汽车充电路径规划方法及装置。
技术介绍
随着我国经济快速发展，汽车需求量持续增长，由此带来的能源紧张以及环境污染问题更加紧迫。为满足城市节能减排需求，提升人民环保意识，需快速发展新能源汽车产业。其中，完善的充电设施是发展新能源汽车产业的重要保障。然而，目前新能源汽车的增长规模大幅高于充电桩数量的增长规模，车桩之间的缺口仍不断扩大，上路快速充电仍为制约充电汽车发展的主要因素，为缓解新能源汽车出行过程中剩余续驶里程不足、充电时间长等问题，有必要积极构建实时信息下新能源汽车充电智能服务平台，促进电动汽车与充电设施间能量和信息的双向互动，为电动汽车用户提供路径规划、充电引导等服务。目前国内外对电动汽车充电引导策略相关研究，往往只考虑了静态路网环境，忽略了实际情况下交通环境的时变性对电动汽车耗电量的影响，因此，如何通过一个思路简明清晰而有效的方法，为电动汽车车主提供行驶途中电量实时消耗情况，从而选择最佳充电路径是目前电动汽车充电行业面临的重要问题之一。有鉴于此，提出一种电动汽车充电路径规划方法及装置。
技术实现思路
本专利技术提出一种考虑行驶过程中动态能耗的电动汽车充电路径规划方法，利用互联网络发布的动态交通信息，计算电动汽车在行驶途中的动态能耗，结合从起始点至目的地行驶路段的动态交通信息计算用户出行距离、出行时间及充电成本，并考虑路径行驶过程中的剩余电量约束，采用蚁群算法求解电动汽车充电路径，减小用户的出行焦虑。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种电动汽车充电路径规划方法，包括：S1.获取电动汽车各类行驶工况，计算电动汽车在各类行驶工况下的平均能耗值；S2.获取行驶路线，计算电动汽车在行驶途中经过各路段的动态剩余电量；S3.根据行驶路线计算用户出行距离、出行时间及充电成本；S4.根据上述步骤S1-S3的计算结果确定电动汽车充电路径。一种电动汽车充电路径规划装置，所述装置包括：第一计算模块，获取电动汽车各类行驶工况，计算电动汽车在各类行驶工况下的平均能耗值；第二计算模块，获取行驶路线，计算电动汽车在行驶途中经过各路段的动态剩余电量；第三计算模块，根据行驶路线计算用户出行距离、出行时间及充电成本；路径规划模块，根据上述第一、第二和第三计算模块的计算结果确定电动汽车充电路径。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明：图1为一种电动汽车充电路径规划方法示意图；图2为步骤S1一种具体处理步骤示意图；图3为步骤S2一种具体处理步骤示意图；图4为步骤S3一种具体处理步骤示意图；图5为蚁群算法流程图求解最优解步骤示意图；图6为一种电动汽车充电路径规划装置示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本申请，下面结合优选实施例和附图对本申请做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本申请的保护范围。本申请提供了一种电动汽车充电路径规划方法及装置，可以结合以下附图以及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不限定本申请。根据本申请的一个方面，本实施例提供一种电动汽车充电路径规划方法，如图1所示，该方法包括：S1.计算电动汽车在各类行驶工况下的平均能耗值；S2.计算电动汽车在行驶途中经过各路段的动态剩余电量；S3.计算用户出行距离、出行时间及充电成本；S4.根据上述步骤S1-S3的计算结果确定电动汽车充电路径。进一步地，参考图2，所述S1包括以下步骤：S101.选取能够反映电动汽车空调开闭及驾驶员驾驶特性的行驶工况特征参数；优选地，选取现有技术中引用较多的特征参数，包括：最大速度、平均速度、平均加速度、最大加速度、加速比例、减速比例、匀速比例、怠速比例八个特征参数用于行驶工况分类，在本实施例中，各特征获取为多组进行具体计算，参数经过滤后参考表1-表3所示。其中，表1为最大速度、平均速度、平均加速度和最大加速度相关数据，表2位加速比例、减速比例、匀速比例和怠速比例相关数据，表3为环境温度、空调运行功率、加速度标准差和加速度变化率标准差相关数据；进一步地，本实施例中的后续计算均采用上述各表所提供的数据。其次,环境温度会对车辆运行产生影响，选取环境温度、空调运行功率两个特征参数用于行驶工况分类。最后，选取加速度标准差、加速度变化率标准差作为反映行驶工况中不同驾驶特性的特征参数。表1表2表3S102.分析所选取的行驶工况特征参数与耗电量之间的相关性及各特征参数之间的相关性强弱；对电动汽车历史行驶工况数据进行研究，优选地，将从本次充电后到下次充电前的行驶过程称为一个循环，在每个循环中，将电动汽车每行驶1km分为一个行驶片段，对划分的行驶片段进行分析，计算每个片段下的上述12个特征参数及耗电量。采用斯皮尔曼秩相关系数计算12个特征参数和电动汽车能耗的相关性，计算公式如式(1)所示，根据计算结果，删除与耗电量之间相关性最小的特征参数变量。S103.采用主成分分析方法对行驶工况特征参数进行降维分析；采用主成分分析方法对包含11个行驶工况特征参数的片段进行分析，得到各主成分的特征值和贡献率，根据主成分分析的原理可知，选取累积贡献率大于80％的n个主成分可以认为足够反映原来变量所包含的信息，选取这n个主成分主要反映的且相关性较弱的m个行驶工况特征参数用于聚类分析。S104.采用基于模糊C-均值聚类算法对电动汽车的历史行驶工况数据进行分类；计算电动汽车在各类行驶工况下的平均能耗值。对包含m个行驶工况特征参数的样本数据进行聚类分析，根据各工况的聚类中心，按照距离最小原则，确定电动汽车各个历史行驶工况片段的所属类别，距离计算公式为dq＝||x-cq||q＝1，2...，12(2)其中，x＝[x1，x2，...，x8]为某片段的特征参数，cq＝[cq1，cq2，...，cq12]为聚类q的聚类中心参数。取所判断出的同一类行驶工况中各片段能耗的平均值作为该工况下电动汽车的能耗。进一步地，参考图3，所述S2包括以下步骤：S201.利用互联网获取各路段的实时行驶工况；S202.计算电动汽车在行驶途中经过各路段的实时能耗；计算经过该路段之后的剩余电量。优选地，车辆行驶路段Rij的距离为rij，利用互联网络发布的该路段实时行驶路况，计算该路段的聚类中心，判断该路段的实时行驶工况类别为gq，相对应该路段每公里能耗为Eq，则经过该路段所消耗电量为Eij＝Eq×rij(3)进一步地，参考图4，所述S3包括以下步骤：S301.计算从出发点到目的地各路段的行程距离成本；优选地，用户在前往目的地的过程中总距离包括电动汽车从起始点o经过充电站S到达目的地D的行程总距离。则行程距离成本为：式中，xij为0-1路径决策变量，若电动汽车途经路网节点i与j之间的路段rij，则xij＝1，否则xij＝0。La表示电动汽车经过的路网节点集合，Sa表示电动汽车经过的充电站节点集合。S302.计算从出发点到目的地所需行程时间成本；优选地，所述S302包括：S3021.计算从出发点到目的地所需路程行驶时间；根据互联网络发布的路段rij的速度估计用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车充电路径规划方法，其特征在于，包括：S1.获取电动汽车各类行驶工况，计算电动汽车在各类行驶工况下的平均能耗值；S2.获取行驶路线，计算电动汽车在行驶途中经过各路段的动态剩余电量；S3.根据行驶路线计算用户出行距离、出行时间及充电成本；S4.根据上述步骤S1‑S3的计算结果确定电动汽车充电路径。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车充电路径规划方法，其特征在于，包括：S1.获取电动汽车各类行驶工况，计算电动汽车在各类行驶工况下的平均能耗值；S2.获取行驶路线，计算电动汽车在行驶途中经过各路段的动态剩余电量；S3.根据行驶路线计算用户出行距离、出行时间及充电成本；S4.根据上述步骤S1-S3的计算结果确定电动汽车充电路径。2.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电路径规划方法，其特征在于，所述S1包括以下步骤：S101.选取能够反映电动汽车空调开闭及驾驶员驾驶特性的行驶工况特征参数；S102.分析所选取的行驶工况特征参数与耗电量之间的相关性及各特征参数之间的相关性强弱；S103.采用主成分分析方法对行驶工况特征参数进行降维分析；S104.采用基于模糊C-均值聚类算法对电动汽车的历史行驶工况数据进行分类，计算电动汽车在各类行驶工况下的平均能耗值。3.根据权利要求2所述的一种电动汽车充电路径规划方法，其特征在于，所述S2包括以下步骤：S201.利用互联网获取各路段的实时行驶工况；S202.计算电动汽车在行驶途中经过各路段的实时能耗，计算经过该路段之后的剩余电量。4.根据权利要求1-3任一所述的一种电动汽车充电路径规划方法，其特征在于，所述S3包括以下步骤：S301.计算从出发点到目的地各路段的出行距离成本；S302.计算从出发点到目的地所需行程时间成本；S303.计算从出发点到目的地所需充电成本；优选地，所述S302包括：S3021.计算从出发点到目的地所需路程行驶时间；S3022.利用充电站运营监控系统获取电动汽车数量信息，计算从出发点到目的地途径各充电站的充电等待时间、充电时间；优选地，所述S303包括:S3031.利用充电站运营监控系统获取从出发点到目的地途径各充电站的实时充电电价信息；S3032.计算从出发点到目的地途径各充电站的充电成本。5.根据权利要求1-4任一所述的一种电动汽车充电路径规划方法，其特征在于，所述S4包括以下步骤：采用蚁群算法以电池剩余电量为约束，出行距离、出行时间及充电成本三者之和最优为目标规划电动汽车充电路径。6.一种电动汽车充电路径规划装置，其特征在于，所述装置包括：第一计算模块，获取电动汽车各类行驶工况，计算电动汽车在各类行驶工况下的平均能耗...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏粟，杨恬恬，胡勇，张仁尊，李玉璟，张晓晴，李家浩，光鸿伟，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11