[发明专利]一种考虑完整行程的电动汽车导航与充电预约方法

权利要求书

1.一种考虑完整行程的电动汽车导航与充电预约方法，其特征在于，包括：

导航分配中心获取来自于电动汽车用户端的充电请求信息，所述充电请求信息包括与该电动汽车用户端相关的完整行程相关数据，每个所述导航分配中心与预设区域内的一个或多个充电站交互；

所述导航分配中心根据所述充电请求信息调取优化用信息，所述导航分配中心向所述电动汽车用户端发送所述优化用信息；

多个充电站均向所述电动汽车用户端发送各自的充电站实况信息；

所述电动汽车用户端根据获取的所述优化用信息和所述充电站实况信息更新其在所述充电站的起始充电时间，采用快捷模式或精确模式生成优化路径和充电时间信息；

各路段充电站周期性更新优化完毕预约车辆的充电时间分配结果；

所述优化路径和充电时间信息关联的一个或多个所述充电站与所述电动汽车用户端进行交互并根据交互结果生成配时结果，所述电动汽车用户端根据所述交互结果向所述导航分配中心发送路径选择结果；

所述电动汽车用户端根据获取的所述优化用信息和所述充电站实况信息更新其在所述充电站的起始充电时间，采用快捷模式或精确模式生成优化路径和充电时间信息的步骤中：

所述快捷模式包括：

首先按照最短预估行驶时长选择路线，然后选择满足以下公式的路段(i,j)中的最尾路段的充电站：

为首次充电充电站前面行驶路段集合，为第二次及以后充电相关行驶路段集合，为第i_v辆电动汽车PEV路径q所有路段的集合，L_lm代表路网节点l,m之间的道路长度，分别表示第i_v辆PEV电池容量、在路网节点l,m之间道路上行驶途中的每公里电耗、预估行驶时长、电池的荷电状态SOC初始值、电池的SOC上、下限值；

若不能计算得出满足以上公式的前面路段的充电站，则不计算后续路段充电站，所述电动汽车用户端取消行程；

若完成选择满足以上公式的路段(i,j)中的最尾路段的充电站的步骤，从第i_v辆PEV路径q起点开始到终点所有路段依次按照以下公式计算在路段(i,j)充电站k的等候时长和充电时长并根据计算结果选择等候时长和充电时长最短的充电站ij_k：

其中，和分别为第i_v辆PEV的出发时刻、电池自放电率、电池充电效率、额定充电功率、到达充电站ij_k的时刻、在充电站ij_k的起始充电时间、充电功率和充电站ij_k充电功率上限，为第i_v辆PEV路径q起点O到(i,j)路段末端间所有路段的集合，和分别为第i_v辆PEV在路径q上(l,m)路段行驶时长和第k个充电站的0/1选择变量，0/1选择变量中的1表示选中充电设备充电，为(l,m)路段充电站总数，为在(i,j)路段之前且不包括(i,j)路段的可以充电路段集合；C_ij为(i,j)路段最大交通流量，v_ij.m为路段(i,j)自由流车速，即车辆在完全自由状态下的平均车速，一般等于路段设计的最大车速；表示第i_v辆电动汽车到达路径q路段ij时车流量；

所述精确模式包括：

根据以下步骤采用混合整数非线性规划算法计算：

A、所述电动汽车用户端根据获取的交互指令选择目标函数F_un：

若所述电动汽车用户端根据获取的交互指令与选择出行总时长最小化相关，所述目标函数F_un为全部电动汽车在各路段行驶时长和充电时长的总和：

若所述电动汽车用户端根据获取的交互指令与出行费用最小化相关，所述目标函数F_un包括各路段公路使用费用、行驶耗电费用和充电食宿费用：

或者表示为：

目标函数F_un中表示在出行各路段的公路使用费用，或表示电动汽车行驶耗电费用，表示出行各路段的充电停车食宿费用，表示在(i,j)路段的第i_v辆电动汽车的公路单位长度使用费用，和分别为(i,j)路段第i_v车辆行驶的放电功率、第i_v车辆选择路径q行驶的变量、在路径q上(i,j)路段第k个充电站的充电功率、0/1选择变量、充电价格、(i,j)路段第k个充电站车场停车价格和附近食宿价格，0/1选择变量中的1表示选中充电设备充电；和分别为i_v电动车辆出发前充电价格、出行路径集合和在路径q上可以充电的路段集合；

和分别表示第i_v辆电动汽车在路径q上(i,j)路段第k个充电站的充电时长和等候时长；充电交易电价按照峰谷电价、阶梯电价或节点边际电价设置；

B、以下公式组为电动汽车导航充电最优计算模型：

最小化目标函数Fun约束方程如下：

其中，和分别表示第i_v辆电动汽车停车等待时功率、电池放电效率的倒数、行驶途中每公里电耗，为第i_v辆电动汽车车主设置的行程结束时刻最少充电SOC期望值，为(i,j)路段末端第k个充电站充电设备总数，和分别为第i_v车辆出发路网节点、选择路径q行驶的变量、在(i,j)路段第k个充电站的充电功率、0/1选择变量，0/1选择变量中的1表示选中充电设备充电；

和分别表示第i_v辆电动汽车在路径q上(i,j)路段的所用时长、行驶时长、到达路径q上(i,j)路段第k个充电站的时刻、在路径q上结束(i,j)路段行程和充电进入下一路段时刻、最大等候时长、在路径q充电次数上限、出行路径集合；分别为表示第i_v辆电动汽车充电容量的最小/最大值；

分别表示第i_v辆电动汽车在路径q上时刻t的电池储能、到达目的地的电池储能、(i,j)路段行驶耗电量、(i,j)路段充电能量，表示第i_v车辆在路径q的时间段；

式表示第i_v辆电动汽车到达路径q上(i,j)路段末端充完电的时刻；

式表示第i_v辆电动汽车在路径q上(i,j)路段行驶和充电等候所用的时长；

式表示第i_v辆电动汽车到达路径q上(i,j)路段第k个充电站时间加上等候时长大于等于预约到达时间决定的充电起始时刻t_{STij_k}；

式表示第i_v辆电动汽车到达路径q上(i,j)路段末端时刻；

式表示第i_v辆电动汽车到达路径q上(i,j)路段的行驶时长；

式表示满足用户设置的车辆排队等候时间上限约束；

式表示实际充电功率在(i,j)路段第k个充电站充电功率上限和第i_v辆电动汽车额定充电功率中取较大值；

式表示第i_v辆全部路径中只选一条路径约束；

式表示第i_v辆电动汽车在路径q上(i,j)路段的充电选择约束；

式表示第i_v辆电动汽车在路径q充电次数上限次约束；

式表示第i_v辆电动汽车在路径q各个路段电池储能计算公式；

式表示第i_v辆电动汽车在路径q上(i,j)路段的充电能量；

式表示第i_v辆电动汽车在路径q上(i,j)路段行驶耗电量；

式为电池储能上下限约束；

式表示第i_v辆电动汽车在行程最后电池储能约束；

优化完毕后计算到达选中充电站的时间

最终得到车辆的充电时间段即为：

所述电动汽车导航充电最优计算模型中，第i_v车辆在路径q上(i,j)路段第k个充电站的等候时长和充电时长路径q行驶的选择变量在路径q上(i,j)路段第k个充电站的充电选择变量为优化计算的基本变量；

当所述电动汽车用户端通过获取的交互指令自行选择路线和充电站时，在计算充电时间段时，等候时长和充电时长为优化计算的基本变量。