考虑航程及充电站位置的电动汽车路径寻优方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑航程及充电站位置的电动汽车路径寻优方法，解决了现有技术的不足，技术方案为：提出一种“电动汽车辅助路线”明确最佳路径搜索思路；建立以起点终点位置为自变量的路线、里程、用时函数；根据电动汽车当前状态将电动汽车分成四类；考虑路径中潜在的充电站属性，包括慢充电站及快充电站，并通过充电效率差异的方法对其加以区分；根据电动汽车分类分别给出四类电动汽车的最优路径搜索方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电动汽车路径寻优方法，特别涉及一种考虑航程及充电站位置的电动汽车路径寻优方法。
技术介绍
随着能源与环境危机的加剧，新能源技术获得的广泛的发展与关注。近年来，电动汽车作为交通领域新能源革命的先驱获得了广泛的推广与应用。制约电动汽车发展的首要问题是蓄电池容量及寿命问题，随着蓄电池技术的不断提高，电动汽车的续航能力及使用寿命有了大幅提高。就续航能力而言，目前最先进的电动汽车已可达约几百公里，但是与常规汽车相比仍有差距。电动汽车充电站的出现特别是快速充电技术的出现极大地改善了电动汽车出行受自身续航能力制约的缺陷。对电动汽车而言，就其当前位置可以有三种可能：第一种，电动汽车当前剩余电量足以到达目的地；第二种，电动汽车目前处于电动汽车充电站；第三种，电动汽车续航能力已不足，必须先就近寻找电动汽车充电站进行充电再向目的地行驶。对于第三种电动汽车，如何合理规划行驶路线，选取最佳的电动汽车充电站进行充电是亟待解决的问题。对驾驶员个体而言，这有利于节省出行时间节约出行成本，对汽车产业而言，也有利于电动汽车的推广与普及。在解决上述问题时不能把电动汽车或者电动汽车充电站孤立地考虑，电动汽车当前状态、充电站位置、充电站属性(慢充、快充、换电)等因素皆应纳入考虑。并且，在电动汽车一次行驶中可能面临多次“寻站寻路”过程，算法需有良好的适应性并能给出全程而非局部的最优方案。目前，虽然已有学者提出了相应的一些算法，但已有的算法或多或少存在难以求得最优解、计算时间长的缺陷。为此，亟需研究相应的电动汽车路径寻优方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术虽然已有学者提出了相应的一些算法，但已有的算法或多或少存在难以求得最优解、计算时间长的问题，提供了一种考虑航程及充电站位置的电动汽车路径寻优方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种考虑航程及充电站位置的电动汽车路径寻优方法，包括以下步骤：步骤一，获取电动汽车蓄电池剩余电量、单位电量所能行驶的距离、电动汽车蓄电池总电量、获取当前位置和目标位置，出发点和目的地之间不存在充电站且电动车初始电量无法行驶至终点，或当打算停靠至某一充电站充电时，通过计算得到的行驶成本无穷大，则给出无法到达目的地的提示；步骤二，选择路径时，先计算电动汽车蓄电池剩余电量BLR是否大于目标电量BLA，BLA由公式：BLA＝BLF-D(Dep，Des)/EM计算得出，其中BLF为电动汽车蓄电池满电量，EM为电动汽车单位电量所能行驶的距离，是电动汽车固有参数，Dep为起点，Des为终点，D(Dep，Des)表示终点与起点之间的距离，若BLR大于等于目标电量BLA则直接给出起点与终点间的路线，并退出考虑航程及充电站位置的电动汽车路径寻优方法，若BLR小于目标电量BLA则执行步骤三；步骤三，若电动汽车中途停车充电一次，则首先以电动汽车当前位置为圆心，当前剩余电量可行驶距离RR为半径作一个圆，其中，RR＝BLR×EM，再以终点位置为圆心，以电动汽车满充电量可行驶距离RF为半径再作一个圆，在这两个圆重叠的区域寻找电动汽车充电站，当重叠范围内只有一个充电站时，电动汽车行驶过程中必须经过该充电站，否则无法顺利抵达目的地；当重叠范围内有多个充电站时，计算较长路径所需要的额外的行驶时间以及不同充电方式用时上的差异：从A点行驶至充电站CSi且在充电站充满电，若A点为出发点Dep，则相应的充电用时CT(Dep，CSi)用下式计算：CT(Dep，CSx)＝(BLF-BLR+D(Dep，CSi)/EM)/CEi其中，CEi表示第i个充电站的充电效率。若A点为另外一个充电站CSh，则相应的充电用时CT(CSh，CSi)用下式计算：CT(CSh，CSi)＝(D(CSh，CSi)/EM)/CEi汽车完整行程的总用时EVT(Dep，Des)可以表示为：EVT(Dep，Des)＝T(Dep，CSi)+CT(Dep，CSi)+T(CSi，Des)根据使用者对总的旅行时间的选择，确定是选择慢充电站或者快充电站，行驶路线确定；若电动汽车中途停车充电超过一次，则执行步骤四；步骤四，比较L/2与RR两者的大小，其中L为行程起点与终点之间的直线距离，选取两者间的较大值作为半径且分别以起点和终点为圆心作两个圆，并采用两个圆的公切线将圆相连，搜索的可充申的充申站，位置处于两圆及其公切线包围范围内的充电站为选定的潜在充电站；从P1点至P2点的行驶成本表示为C(P1，P2)，若P1为出发点，则行驶时间成本表示为行驶时间和充电时间的叠加：C(Dep，CSi)＝CT(Dep，CSi)+T(Dep，CSi)如果P2为终点，则有：C(CSi，Des)＝T(CSi，Des)P1，P2均为充电站，则有：C(CSi，CSj)＝CT(CSi，CSj)+T(CSi，CSj)；充电站组合确定，包含相应充电站的路线组合：EVR(Dep，Des)＝R(Dep，SCS1)+R(Dep，SCS1)+…+R(SCSj，Des)；总行驶距离：EVD(Dep，Des)＝D(Dep，SCS1)+D(Dep，SCS1)+…+D(SCSj，Des)；总行驶时间：根据使用者对行驶时间和行驶距离的优先级选择，若选择行驶时间优先则以总行驶时间进行排序，若选择行驶距离优先则以总行驶距离进行排序，给出自动选择的路径。本专利技术能够根据电动汽车用户出行偏好为其搜索最佳的行驶路径，保证用户已最低的出行成本抵达目的地，另外，本专利技术也可应用于对电动汽车充电站布局的考察评估，确认电动汽车充电站的布局是否合理。作为优选，在步骤一中，通过Dijkstra算法计算得到的行驶成本无穷大，则给出无法到达目的地的提示。作为优选，所述电动汽车充电方式可以分为慢充和快充两种，快充电站需要置备快速充电电力设施，在十几分钟至几十分钟内将电动汽车电量补充至较高水平的。作为优选，在步骤四中，电动汽车到达终点时电动汽车剩余电量：BLA＝BLF-D(SCSj，Des)/EM；若选定总行驶距离进行排序，计算得出总行驶距离最短的行驶路线，选取所有与总行驶距离最短相差在阈值内的线路，并以电动汽车剩余电量高的路线为自动选择路线；若选定总行驶时间进行排序，计算得出总行驶时间最短的行驶路线，选取所有与总行驶距离时间相差在阈值内的线路，并以电动汽车剩余电量高的路线为自动选择路线。作为优选，若在步骤四中，使用者选择最为经济的行驶路线，则对总行驶距离和总行驶时间分别增加预设的权重值，总行驶距离乘以权重值和总行驶时间乘以权重值之后相加获得总值进行排序，以总值最高的路线作为自动选择路线。作为优选，所述总值排序时，以最高总值的预设百分比数为及格值，在所有及格值中以电动汽车剩余电量高的路线为自动选择路线。本专利技术的实质性效果是：本专利技术能够根据电动汽车用户出行偏好为其搜索最佳的行驶路径，保证用户已最低的出行成本抵达目的地，另外，本专利技术也可应用于对电动汽车充电站布局的考察评估，确认电动汽车充电站的布局是否合理。附图说明：图1电动汽车经过一次充电到达终点路径搜索原理图；图2潜在充电站搜索原理图；图3电动汽车经两次及两次以上充电到达终点的路径搜索原理图。具体实施方式：下面通过具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步的具体说明。实施例：本实施例根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑航程及充电站位置的电动汽车路径寻优方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，获取电动汽车蓄电池剩余电量、单位电量所能行驶的距离、电动汽车蓄电池总电量、获取当前位置和目标位置，出发点和目的地之间不存在充电站且电动车初始电量无法行驶至终点，或当打算停靠至某一充电站充电时，通过计算得到的行驶成本无穷大，则给出无法到达目的地的提示；步骤二，选择路径时，先计算电动汽车蓄电池剩余电量BLR是否大于目标电量BLA，BLA由公式：BLA＝BLF‑D(Dep，Des)/EM计算得出，其中BLF为电动汽车蓄电池满电量，EM为电动汽车单位电量所能行驶的距离，是电动汽车固有参数，Dep为起点，Des为终点，D(Dep，Des)表示终点与起点之间的距离，若BLR大于等于目标电量BLA则直接给出起点与终点间的路线，并退出考虑航程及充电站位置的电动汽车路径寻优方法，若BLR小于目标电量BLA则执行步骤三；步骤三，若电动汽车中途停车充电一次，则首先以电动汽车当前位置为圆心，当前剩余电量可行驶距离RR为半径作一个圆，其中，RR＝BLR×EM，再以终点位置为圆心，以电动汽车满充电量可行驶距离RF为半径再作一个圆，在这两个圆重叠的区域寻找电动汽车充电站，当重叠范围内只有一个充电站时，电动汽车行驶过程中必须经过该充电站，否则无法顺利抵达目的地；当重叠范围内有多个充电站时，计算较长路径所需要的额外的行驶时间以及不同充电方式用时上的差异：从A点行驶至充电站CSi且在充电站充满电，若A点为出发点Dep，则相应的充电用时CT(Dep，CSi)用下式计算：CT(Dep，CSi)＝(BLF‑BLR+D(Dep，CSi)/EM)/CEi其中，CEi表示第i个充电站的充电效率。若A点为另外一个充电站CSh，则相应的充电用时CT(CSh，CSi)用下式计算：CT(CSh，CSi)＝(D(CSh，CSi)/EM)/CEi汽车完整行程的总用时EVT(Dep，Des)可以表示为：EVT(Dep，Des)＝T(Dep，CSi)+CT(Dep，CSi)+T(CSi，Des)根据使用者对总的旅行时间的选择，确定是选择慢充电站或者快充电站，行驶路线确定；若电动汽车中途停车充电超过一次，则执行步骤四；步骤四，比较L/2与RR两者的大小，其中上为行程起点与终点之间的直线距离，选取两者间的较大值作为半径且分别以起点和终点为圆心作两个圆，并采用两个圆的公切线将圆相连，搜索的可充电的充电站，位置处于两圆及其公切线包围范围内的充电站为选定的潜在充电站；从P1点至P2点的行驶成本表示为C(P1，P2)，若P1为出发点，则行驶时间成本表示为行驶时间和充电时间的叠加：C(Dep，CSi)＝CT(Dep，CSi)+T(Dep，CSi)如果P2为终点，则有：C(CSi，Des)＝T(CSi，Des)P1，P2均为充电站，则有：C(CSi，CSj)＝CT(CSi，CSj)+T(CSi，CSj)；充电站组合确定，包含相应充电站的路线组合：EVR(Dep，Des)＝R(Dep，SCS1)+R(Dep，SCS1)+…+R(SCSj，Des)；总行驶距离：EVD(Dep，Des)＝D(Dep，SCS1)+D(Dep，SCS1)+…+D(SCSj，Des)；总行驶时间：EVT(Dep，Des)＝T(Dep，SCS1)+T(Dep，SCS1)+CT(Dep，SCS1)+T(SCS1，SCS2)+CT(SCS1，SCS2)+…+T(SCSj‑1，SCSj)+CT(SCSj‑1，SCSj)+T(SCSj，Des)；根据使用者对行驶时间和行驶距离的优先级选择，若选择行驶时间优先则以总行驶时间进行排序，若选择行驶距离优先则以总行驶距离进行排序，给出自动选择的路径。...

【技术特征摘要】
1.一种考虑航程及充电站位置的电动汽车路径寻优方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，获取电动汽车蓄电池剩余电量、单位电量所能行驶的距离、电动汽车蓄电池总电量、获取当前位置和目标位置，出发点和目的地之间不存在充电站且电动车初始电量无法行驶至终点，或当打算停靠至某一充电站充电时，通过计算得到的行驶成本无穷大，则给出无法到达目的地的提示；步骤二，选择路径时，先计算电动汽车蓄电池剩余电量BLR是否大于目标电量BLA，BLA由公式：BLA＝BLF-D(Dep，Des)/EM计算得出，其中BLF为电动汽车蓄电池满电量，EM为电动汽车单位电量所能行驶的距离，是电动汽车固有参数，Dep为起点，Des为终点，D(Dep，Des)表示终点与起点之间的距离，若BLR大于等于目标电量BLA则直接给出起点与终点间的路线，并退出考虑航程及充电站位置的电动汽车路径寻优方法，若BLR小于目标电量BLA则执行步骤三；步骤三，若电动汽车中途停车充电一次，则首先以电动汽车当前位置为圆心，当前剩余电量可行驶距离RR为半径作一个圆，其中，RR＝BLR×EM，再以终点位置为圆心，以电动汽车满充电量可行驶距离RF为半径再作一个圆，在这两个圆重叠的区域寻找电动汽车充电站，当重叠范围内只有一个充电站时，电动汽车行驶过程中必须经过该充电站，否则无法顺利抵达目的地；当重叠范围内有多个充电站时，计算较长路径所需要的额外的行驶时间以及不同充电方式用时上的差异：从A点行驶至充电站CSi且在充电站充满电，若A点为出发点Dep，则相应的充电用时CT(Dep，CSi)用下式计算：CT(Dep，CSi)＝(BLF-BLR+D(Dep，CSi)/EM)/CEi其中，CEi表示第i个充电站的充电效率。若A点为另外一个充电站CSh，则相应的充电用时CT(CSh，CSi)用下式计算：CT(CSh，CSi)＝(D(CSh，CSi)/EM)/CEi汽车完整行程的总用时EVT(Dep，Des)可以表示为：EVT(Dep，Des)＝T(Dep，CSi)+CT(Dep，CSi)+T(CSi，Des)根据使用者对总的旅行时间的选择，确定是选择慢充电站或者快充电站，行驶路线确定；若电动汽车中途停车充电超过一次，则执行步骤四；步骤四，比较L/2与RR两者的大小，其中上为行程起点与终点之间的直线距离，选取两者间的较大值作为半径且分别以起点和终点为圆心作两个圆，并采用两个圆的公切线将圆相连，搜索的可充电的充电站，位置处于两圆及其公切线包围范围内的充电站为选定的潜在充电站；从P1点至P2点的行驶成本表示为C(P1，P2)，若P1为出发点，则行驶时间成本表示为行驶时...

【专利技术属性】
技术研发人员：何若虚，
申请(专利权)人：浙江爱充网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33