[发明专利]一种计及交通信息与电网信息的电动汽车充电导航方法

摘要

本发明涉及一种基于交通信息与电网信息的电动汽车充电导航方法，属于电力系统运行和控制技术领域。首先，将道路交通网抽象为交通图，对各条道路的交通流数据进行采集。根据对未来配电网的负荷预测，计算下一时刻的最大充电功率，并对各充电站未来一段时间快速充电机可以开启的最大数目进行规定。实时监测电动汽车的各项信息和充电需求，在车辆上传充电需求后，计算该车前往各充电站最短完成充电时间，并选择最小值对应的充电站对车辆进行导航。本发明在保证电力系统安全稳定运行的基础上，将电力系统可提供的充电负荷最大化，并站在车主的角度选择时间消耗最少的充电方式来确定导航路线，提高了车主的出行效率，同时也可让车主主动遵循充电导引。

主权项

1.一种基于交通信息与电网信息的电动汽车充电导航方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）交通控制中心选定需要导航的区域，并对区域中的路口进行编号，将路口定义为道路的起点和终点，将道路的起点和终点转化为交通图中的节点，从节点e到节点f的道路长度用S_ef表示，从节点e到节点f道路上的双向车流平均速度用和表示；（2）设定交通图中的总节点数为n，建立道路连接矩阵N，该矩阵的行数和列数为n：N=N11...N1n......Nn1...Nnn]]>矩阵中各个元素的值为：（3）电网调度中心从电网数据库中读取下一时刻配电网各节点的负荷预测，在保证配电网传输线路的传输功率小于传输功率额定值，且配电网各节点电压处于节点电压的取值范围内，计算下一时刻的电网潮流，得到下一时刻配电网中所有充电站的允许充电功率之和的最大值，根据该最大值得到各充电站下一时刻充电机开启的最大数目；（4）交通控制中心实时监控导航区域内电动汽车的信息，实时监控信息包括：电动汽车在上述交通图中当前经过的节点c1和即将到达的下一节点c2、电动汽车与节点c2之间的距离L、电动汽车当前电能状态E_SOC、电动汽车电池总容量E_full以及电动汽车行驶单位距离的耗电量E_ave，交通控制中心实时接收导航区域内电动汽车的充电需求，若无充电需求，则继续进行实时监控；若有充电需求，则进行步骤（5）；（5）交通控制中心读取该电动汽车当前经过的节点c1及即将到达的下一个节点c2，电动汽车与节点c2之间的距离L，以及发出充电需求的当前时刻T₁，分别计算该电动汽车前往各个充电站的最短时间，计算过程包括以下步骤：（5-1）选定位于节点λ的充电站Ω，从上述道路连接矩阵N中搜索所有从节点c2到节点λ且经过每个节点至多一次的路径，全部路径的集合为R_c2，λ，R_c2，λ中的路径条数为m_c2，λ，用表示m_c2，λ条路径中的第j条路径经过的所有节点的集合，用表示第j条路径总共经过的节点个数，表示第j条路径所经过的第i个节点；（5-2）计算该电动汽车到达位于节点λ的充电站的时间T₁+t_d^λ，其中，t_d^λ是电动汽车前往充电站Ω的最短时间，其计算公式为：tdλ=min1≤j≤mc2,λ(Ση=1nc2,λj-1Swc2,λj,ηwc2,λj,η+1V‾wc2,λj,ηwc2,λj,η+1)+LV‾c1c2,]]>其中，为第j条从节点c2到节点λ的路径上的节点到节点的道路长度，为第j条从节点c2到节点λ的路径上的节点到节点的车流平均速度，L为该车上传充电需求时距离节点c2的距离，为该车上传充电需求时节点c1到节点c2之间的车流平均速度；同时，记录与最短时间t_d^λ相对应的路径序号j₀；（6）交通控制中心统计前往充电站Ω进行充电的所有电动汽车的历史数据，对充电站内部的车辆与可用充电桩的数量进行比较，若T₁+t_d^λ时刻，充电站内的电动汽车数量小于剩余可用充电桩的数量，则电动汽车在充电站Ω的等待充电时间t_wait^λ为0，进行步骤（8）；若充电站内的电动汽车数量大于或等于剩余可用充电桩的数量，则进行步骤（7）；（7）交通控制中心读取前往充电站Ω进行充电的所有电动汽车的历史数据，对T₁+t_d^λ时刻所有在充电站Ω的电动汽车的充电完成时间从早到晚进行排序，设T₁+t_d^λ时刻有辆电动汽车处于充电站Ω，完成时间从早到晚依次为充电站在时刻T₁+t_d^λ有台充电桩提供充电，对于充电站Ω，该车的等待时间t_wait^λ为：twaitλ=max(0,TkT1+tdλλ-mcT1+tdλT1+tdλ-(T1+tdλ));]]>（8）交通控制中心读取当前电动汽车的电能状态E_SOC和行驶单位距离的耗电量E_ave，计算电动汽车到达充电站Ω时的剩余电量E'_SOC：E′SOC=ESOC-Eave·(Ση=1nc2,λj-1Swc2,λj,ηwc2,λj,η+1+L),]]>（9）交通控制中心计算该电动汽车在充电站Ω充电的时间t_c^λ为：tcλ=Efull-E′SOCPcλ,]]>其中，E_full为电动汽车电池总容量，P_c^λ为充电站Ω内每台充电机的充电功率，E′_SOC为电动汽车到达充电站Ω时的剩余电量；（10）根据上述计算得到的电动汽车前往充电站Ω的最短时间t_d^λ、充电等待时间t_wait^λ以及充电时间t_c^λ，得到电动汽车从上传充电需求到在充电站Ω完成充电的最短完成充电时间T^λ为：T^λ＝t_d^λ+t_wait^λ+t_c^λ（11）重复进行步骤（5）-（10），计算出该电动汽车前往位于每个各个节点的充电站的最短完成充电时间，从中选取时间最短的充电站作为目标，实现对电动汽车进行充电导航，同时，交通控制中心记录该电动汽车到目标充电站的路径、到达目标充电站的时间和离开充电站时间，返回步骤（4）继续进行实时监控。