基于拥塞感知的周期性优化的电动汽车充电决策方法技术

本发明专利技术提供的是一种基于拥塞感知的周期性优化的电动汽车充电决策方法。一，行驶中的电动汽车向总控制中心发送充电请求。二，总控制中心形成一个包含所有充电站的列表，选择一个耗时最短的充电站并通知电动汽车。三，电动汽车接收充电规划决策，并确认充电站地点。四，当电动汽车向选定的充电站行驶时，电动汽车通过向总控制中心周期性的发送到达充电站的时间及充电时间。五，总控制中心对充电站的新旧决策比较。会向电动汽车通知新的充电决策。六，电动汽车驶向新选定的充电站，仍周期性地向总控制中心报告其相应的移动状态更新。七，步骤四至六会一直重复直到电动汽车到达充电站。需要注意的是这种决策的更新可能在该过程中重复多次。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种电动汽车的充电决策方法。具体地说是一种基于移动不确定性的周期性优化的充电方案来管理电动汽车的充电计划的方法。
技术介绍
目前关于电动汽车充电决策方法的公开报道中，主要研究工作的侧重在于停靠模式下针对电动汽车的能源调度管理，即充电站决定何时对电动汽车进行充/放电管理，以达到平缓整个电网的高峰用电量的技术目标。由于电动汽车充电时间较长，因此以最佳的策略来选择电动汽车的充电地点成为最为突出的问题。即使基于现有的快速充电技术，电动汽车的充电时间一般会超过几十分钟。通常来说，电动汽车会选择拥有最高可用性如最小排队时间的充电站。但是，这样充电站选取策略很有可能会导致大量电动汽车同时驶向同一个充电站，从而造成该充电站拥堵。如果将电动汽车的移动性信息(包括电动汽车将用多长时间到达选定的充电站，以及其需要多长时间完全冲满电池电量等因素)考虑进来，便可以对充电站于将来一定时间内的状况进行预测，从而有效地缓解此充电站的拥堵问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种考虑了由于城区交通拥塞所引起的电动汽车行驶时间不确定性的基于拥塞感知的周期性优化的电动汽车充电决策方法。本专利技术的目的是这样实现的：步骤一：行驶模式下的电动汽车需要充电时，向总控制中心发送充电请求；步骤二：总控制中心收到电动汽车的充电请求后，根据网络中已有充电站的信息，综合选取一处满足该电动汽车总行程时间最短的充电站作为该请求充电的电动汽车的充电规划地点，并反馈给该电动汽车；步骤三：电动汽车接收到来自于总控制中心的充电规划地点，并确认后向总控制中心发布充电预订信息；步骤四，电动汽车向预订的充电站行驶时，向总控制中心周期性地发送其充电移动性信息更新；步骤五，总控制中心基于接收到的充电预订性信息更新及实时监测的充电站的信息，做出针对发送该充电预订信息的电动汽车的新充电决策，总控制中心比较当前新充电决策与此前的充电规划地点，如果当前新充电决策选取的充电站更利于减少电动汽车总行程时间，总控制中心向电动汽车发送新充电决策；步骤六，电动汽车收到新充电决策后，取消此前的充电规划地点，并驶向新充电决策所选定的充电站，电动汽车周期性地向总控制中心报告其相应移动性信息更新；步骤七：步骤四至步骤六一直重复，直到电动汽车最终到达充电站并开始等候充电。本专利技术侧重于行驶模式下针对行驶中的电动汽车的充电规划管理，即规划于何处进行充电，以达到减小用户充电等待时间及其总行程时间的技术目标。总控制中心通过对充电站信息的实时监控，在接收到行驶状态中的电动汽车的充电请求时，综合网络全局信息，系统地对该电动汽车的充电地点进行规划。本专利技术考虑交通状况的影响，并对拥堵情况进行了建模。在一些车流辆高度集中的地区，电动汽车则需要暂时停滞或减速，直至行驶道路上的交通状况得到缓解。因此，电动汽车很有可能无法按照事先约定时间，特别地是在总控制中心没有及时更新车辆行车信息的情况下到达充电站。而不断对电动汽车行驶信息进行更新，则可以提高选择充电站的准确度，从而通过动态优化的充电规划决策来提高电动汽车用户的驾驶体验质量。步骤一中，当剩余电量小于充电阀值时，电动汽车便向充电站发送充电请求。步骤二中，总控制中心对网络中所有充电站状态进行监控，其状态包括在充电站等待充电的电动汽车数量和所需充电时间，以及已处于充电状态中的电动汽车数量和充电时间。充电站分为所有充电槽均空闲、部分充电槽空闲以及充电槽全部被占用三种状态。总控制中心根据网络中所有充电站状态，综合选取一处最优的充电站。并且充电站可以使用基于多充电槽的并行方式对电动汽车进行充电。该项技术使得总控制中心可以合理地对电动汽车充电规划进行调度，有效及平均地充分利用电站资源，同时节约用户充电等待时间及其总行程时间。步骤三电动汽车将以如下信息向总控制中心发送其移动性信息：电动汽车ID，充电站ID以及预订信息发给总控制中心，其中预订信息包括：①到达时间：电动汽车到达充电站的时间，记为②期望充电时间：期望充电时间，记为③停车时长：电动汽车在充电站的停车时长。需要注意的是电动汽车可能提前离开充电站，尽管电池没有完全充满，记为步骤四设城市中有Njam个交通拥堵，拥堵地点ljam是根据城市拓扑结构随机选择的。Rjam是堵车范围的半径。对于每一辆行驶中的电动汽车来说，它的行驶速度取决于它与交通拥堵区域的距离。行驶中的电动汽车与堵车地点的距离发生改变时，电动汽车的行驶速度也将随之改变。如果离电动汽车最近的堵车距离比Rjam小，那么此时电动汽车的实时速度会以随机数λ减少，即q∈[0,1]，其中是该拥堵区域速度最小值。如果小于则Vev趋近于0，即电动汽车EVr靠近堵车地点中心。如果比Rjam大，那么电动汽车会以一个随机数q加速驶离堵车范围。考虑到车辆移动的不确定性，在旅途中变化的电动汽车移动速度必然影响电动汽车移动性信息的准确性。可根据交通状况造成的车速改变周期性地进行预订更新调整，使得本研究更加贴近真实路网的车载网环境。步骤五和六设计一种预订更新机制，即由电动汽车发出预订信息并通过总控制中心的更新来对电动汽车充电计划作出相应调整从而减少电动汽车EVr充电所用时长的机制。具体操作类似TCP/IP三次握手:当电动汽车发出充电请求以后，总控制中心经过计算做出充电站选择并将充电决策返给电动汽车。针对电动汽车密集，交通压力较大的城市场景提出的该项充电规划算法，综合考虑了电动汽车行驶至充电站的时间以及电动汽车在充电站的等待时间，解决了由于过多电动汽车集中驶向某一处充电站充电而导致的充电站过度拥塞的现象。因此本专利技术更加贴近实际情况，可以应用在真实场景下。本专利技术为了解决电动汽车增多后面临的充电调度问题，提出了考虑移动性信息更新和交通拥堵所导致的驶时间不确定性的充电方案，来优化管理电动汽车的充电规划方案。在城市场景下，基于电动汽车的充电移动性信息以及充电所需的停车时长而对充电站做出选择。总控制中心根据其收到的电动汽车的预订信息来估计电动汽车充电的等待时长。为了提升用户体验，要尽量选择能够有效地减少汽车行驶时长的充电站。本专利技术的创新点在于，充分考虑到了通过多个插槽并行的充电方式，利用电动汽车移动性信息更新模式，及电动汽车可能在未充满电池电量前离开充电站。由于此前相关研究没有考虑电动汽车的移动不确定性，本专利技术提出了一种由电动汽车发出并通过总控制中心的更新来对电动汽车充电计划作出相应的调整从而减少电动汽车充电所用时长的模型。这里采用周期性更新，且当电动汽车在遇到堵车等交通状况时可以向总控制中心发布其移动位置更新。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一项充电站动态实时选取方案，来最大限度地减少电动汽车“行程时间”。充电站选取决策将电动汽车在充电站的停留时间、其充电预订及其更新考虑在内，这样不仅可以使总控制中心获得较为准确的信息，而且还可以解决电动汽车在行驶过程中的移动不确定性问题。电动汽车的移动不确定性会影响电车预订信息的准确度，而本专利技术的预订更新机制便可有效地解决这个问题。本方案在芬兰Helsinki市的模拟仿真结果显示了本专利技术提案的优势：预订以及预订更新机制可以有效地节约电动汽车充电等待时间及其总行程时间，而电动汽车移动不确定性的考虑使得本专利技术更加接近真实城市场景。附图说明图1是本专利技术方法的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于拥塞感知的周期性优化的电动汽车充电决策方法，其特征是：步骤一：行驶模式下的电动汽车需要充电时，向总控制中心发送充电请求；步骤二：总控制中心收到电动汽车的充电请求后，根据网络中已有充电站的信息，综合选取一处满足该电动汽车总行程时间最短的充电站作为该请求充电的电动汽车的充电规划地点，并反馈给该电动汽车；步骤三：电动汽车接收到来自于总控制中心的充电规划地点，并确认后向总控制中心发布充电预订信息；步骤四，电动汽车向预订的充电站行驶时，向总控制中心周期性地发送其充电移动性信息更新；步骤五，总控制中心基于接收到的充电预订性信息更新及实时监测的充电站的信息，做出针对发送该充电预订信息的电动汽车的新充电决策，总控制中心比较当前新充电决策与此前的充电规划地点，如果当前新充电决策选取的充电站更利于减少电动汽车总行程时间，总控制中心向电动汽车发送新充电决策；步骤六，电动汽车收到新充电决策后，取消此前的充电规划地点，并驶向新充电决策所选定的充电站，电动汽车周期性地向总控制中心报告其相应移动性信息更新；步骤七：步骤四至步骤六一直重复，直到电动汽车最终到达充电站并开始等候充电。

【技术特征摘要】
1.一种基于拥塞感知的周期性优化的电动汽车充电决策方法，其特征是：步骤一：行驶模式下的电动汽车需要充电时，向总控制中心发送充电请求；步骤二：总控制中心收到电动汽车的充电请求后，根据网络中已有充电站的信息，综合选取一处满足该电动汽车总行程时间最短的充电站作为该请求充电的电动汽车的充电规划地点，并反馈给该电动汽车；步骤三：电动汽车接收到来自于总控制中心的充电规划地点，并确认后向总控制中心发布充电预订信息；步骤四，电动汽车向预订的充电站行驶时，向总控制中心周期性地发送其充电移动性信息更新；步骤五，总控制中心基于接收到的充电预订性信息更新及实时监测的充电站的信息，做出针对发送该充电预订信息的电动汽车的新充电决策，总控制中心比较当前新充电决策与此前的充电规划地点，如果当前新充电决策选取的充电站更利于减少电动汽车总行程时间，总控制中心向电动汽车发送新充电决策；步骤六，电动汽车收到新充电决策后，取消此前的充电规划地点，并驶向新充电决策所选定的充电站，电动汽车周期性地向总控制中心报告其相应移动性信息更新；步骤七：步骤四至步骤六一直重复，直到电动汽车最终到达充电站并开始等候充电。2.根据权利要求1所述的基于拥塞感知的周期性优化的电动汽车充电决策方法，其特征是步骤二具体包括：总控制中心对网络中所有充电站状态进行监控，包括在充电站等待充电的电动汽车数量和所需充电时间，以及已处于充电状态中的电动汽车数量和充电时间；充电站分为所有充电槽均空闲、部分充电槽空闲以及充电槽全部被占用三种状态，总控制中心根据网络中所有充电站状态，综合选取一处最优的充电站，并且充电站可以使用基于多充电槽的并行方式对电动汽车进行充电。3.根据权利要求1所述的基于拥塞感知的周期性优化的电动汽车充电决策方法，其特征是步骤三中所发布充电预订信息包括：电动汽车移动性信息即电动汽车ID与充电站ID；电动汽车到达充电站的时间，记为期望充电时间，记为电动汽车在充电站的停车时长，以及电动汽车可能没有完全充满提前离开充电站的时间，记为4.根据权利要求1所述的基于拥塞感知的周期性优化的电动汽车充电决策方法，其特征是步骤四具体包括：设有Njam个交通拥堵，拥堵地点ljam根据拓扑结构随机选择，Rjam是堵车范围的半径，行驶中的电动汽车与堵车地点的距离发生改变时，电动汽车的行驶速度也将随之改变，如果离电动汽车最近的堵车距离比Rjam小，那么此时电动汽车的实时速度会以随机数λ减少，即q∈[0,1]，其中是该拥堵区域速度最小值；如果小于则Vev趋近于0，即电动汽车EVr靠近堵车地点中心；如果比Rjam大，电动汽车以一个随机数q加速驶离堵车范围。5.根据权利要求1所述的基于拥塞感知的周期性优化的电动汽车充电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王桐，曹越，魏文科，赵春晖，王希波，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23