CN107031444B - 用于确定移动充电车充电路径的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新能源汽车技术，特别涉及用于确定移动充电车充电路径的方法以及实现所述方法的装置、充电管理系统和计算机可读存储介质。按照本发明一个方面的用于确定移动充电车充电路径的方法包含下列步骤：接收一个充电服务区域内关于充电服务的需求数据，所述需求数据包括该充电服务区域内每一待充电车辆的位置信息和所需的充电电量；基于所述需求数据生成至少一个服务队列，每个所述服务队列包括该充电服务区域内的待充电车辆的全体或子集和一个移动充电车；以及对于每个所述服务队列，为所属的移动充电车确定其到达该服务队列内的待充电车辆的最小连通路径作为充电路径。

Description

用于确定移动充电车充电路径的方法和设备

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术，特别涉及用于确定移动充电车充电路径的方法以及实现所述方法的装置、充电管理系统和计算机可读存储介质。

背景技术

为了大幅减少汽车的二氧化碳排放量，汽车业正在投入大量的人力和物力来研发以电力作为动力源的新型汽车，例如混合动力汽车和纯电动汽车。由于对环境影响相对传统汽车较小，新能源汽车的前景被广泛看好。

但是受配电网容量和土地资源的制约，无法在城区兴建大量的充电式基础设施来满足电动汽车的充电需求。不仅如此，电动汽车的规模接入将给配电网的运行带来隐患，对电网的规划和调度提出了更高的要求。

移动充电车的推出能够较好地缓解甚至解决上面提及的问题。但是随着电动汽车的普及以及城市道路的复杂化，对于移动充电方案来说，如何充分、及时地满足充电需求将是其面临的一个严峻的挑战。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于确定移动充电车充电路径的方法，其有助于提升移动充电车的资源利用率和整体加电服务效率。

按照本发明一个方面的用于确定移动充电车充电路径的方法包含下列步骤：

接收一个充电服务区域内关于充电服务的需求数据，所述需求数据包括该充电服务区域内每一待充电车辆的位置信息和所需的充电电量；

基于所述需求数据生成至少一个服务队列，每个所述服务队列包括该充电服务区域内的待充电车辆的全体或子集和一个移动充电车；以及

对于每个所述服务队列，为所属的移动充电车确定其到达该服务队列内的待充电车辆的最小连通路径作为充电路径。

优选地，在上述方法中，生成至少一个服务队列的步骤包括：

1)为所述充电服务区域选择移动充电车，使得所选择的移动充电车的可充电能力能够满足所述充电服务区域内的待充电车辆的充电需求；

2)按照所需的充电电量对所述充电服务区域内的待充电车辆进行排序以形成区域队列；

3)将区域队列内的前n个待充电车辆归属为一个服务队列并且分配一个移动充电车，使得：

S1+S2+…+Sn<P<S1+S2+…Sn+1

这里S1，S2，S3…，Sn分别为所述区域队列中第1至n个待充电车辆所需的充电电量，P为分配给该服务队列的移动充电车的可充电能力；

4)对于所述区域队列内的其余待充电车辆重复步骤3)，直至所述区域队列内的每一待充电车辆都具有归属的服务队列。

优选地，在上述方法中，不同服务队列所属的移动充电车具有相同的可充电能力。

优选地，在上述方法中，不同服务队列所属的移动充电车具有不同的可充电能力。

优选地，在上述方法中，确定最小连通路径作为最短路径的步骤包括：

根据服务队列中的移动充电车和待充电车辆的当前位置生成路径图，其中，所述路径图包含移动充电车与待充电车辆之间以及待充电车辆之间的可连通路径作为边；以及

由所述路径图确定服务队列中的移动充电车到达该服务队列内的待充电车辆的最小连通路径作为最短路径。

本发明的还有一个目的是提供一种用于确定移动充电车充电路径的装置，其有助于提升移动充电车的资源利用率和整体加电服务效率。

按照本发明另一个方面的用于确定充电桩群的服务能力的装置包含：

接收模块，用于接收一个充电服务区域内关于充电服务的需求数据，所述需求数据包括该充电服务区域内每一待充电车辆的位置信息和所需的充电电量；

生成模块，用于基于所述需求数据生成至少一个服务队列，每个所述服务队列包括该充电服务区域内的待充电车辆的全体或子集和一个移动充电车；以及

确定模块，用于对于每个所述服务队列，为所属的移动充电车确定其到达该服务队列内的待充电车辆的最小连通路径作为充电路径。

本发明的还有一个目的是提供一种充电管理系统，其有助于提升移动充电车的资源利用率和整体加电服务效率。

按照本发明另一个方面的充电管理系统包含存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，执行所述程序以实现下列步骤：

接收一个充电服务区域内关于充电服务的需求数据，所述需求数据包括该充电服务区域内每一待充电车辆的位置信息和所需的充电电量；

基于所述需求数据生成至少一个服务队列，每个所述服务队列包括该充电服务区域内的待充电车辆的全体或子集和一个移动充电车；以及

对于每个所述服务队列，为所属的移动充电车确定其到达该服务队列内的待充电车辆的最小连通路径作为充电路径。

本发明的还有一个目的是提供一种计算机可读存储介质，其有助于提升充电桩的资源利用率和整体加电服务效率。

按照本发明另一个方面的计算机可读存储介质，其上存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：

接收一个充电服务区域内关于充电服务的需求数据，所述需求数据包括该充电服务区域内每一待充电车辆的位置信息和所需的充电电量；

基于所述需求数据生成至少一个服务队列，每个所述服务队列包括该充电服务区域内的待充电车辆的全体或子集和一个移动充电车；以及

对于每个所述服务队列，为所属的移动充电车确定其到达该服务队列内的待充电车辆的最小连通路径作为充电路径。

附图说明

本发明的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示。附图包括：

图1为按照本发明一个实施例的用于确定移动充电车充电路径的方法的流程图。

图2为一个生成服务队列的示例性方法的流程图。

图3为一个确定最小连通路径的示例性方法的流程图。

图4为路径图的示例性示意图。

图5为由路径图确定最小连通路径的示例性算法的流程图。

图6为最小连通路径的示例性示意图。

图7为按照本发明另一实施例的用于确定移动充电车充电路径的装置的示意框图。

图8为按照本发明还有一个实施例的充电管理系统的示意框图。

具体实施方式

下面参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。但本发明可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的上述各实施例旨在使本文的披露全面完整，以将本发明的保护范围更为全面地传达给本领域技术人员。

在本说明书中，诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。

诸如“第一”和“第二”之类的用语并不表示单元在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元之用。

按照本发明的一个方面，将一个地理区域划分为若干充电服务区域，并且根据每个充电服务区域的充电需求，动态分配移动充电车。按照本发明的另一个方面，在每个充电服务区域内，将所分配的每个移动充电车与一组待充电车辆相关联，由前者向后者提供充电服务(以下将一个移动充电车以及与其相关联的待充电车辆的集合称为“服务队列”)。从下面的描述中将可以看到，上述区域化和分组化的特征使得移动充电资源的高效使用成为可能。

按照本发明的还有一个方面，对于一个服务队列，移动充电车与待充电车辆之间的位置关系以包含顶点和相连路径的图来表示，从而可以将移动充电车的调度变换为图论中的最短路径问题。

需要指出的是，上述充电服务区域的划分可以基于各种方式，例如可以基于行政区划方式、由道路限定的区域等。

图1为按照本发明一个实施例的用于确定移动充电车充电路径的方法的流程图。

如图1所示，在步骤110，远程设备接收一个充电服务区域内关于充电服务的需求数据。在本实施例中，需求数据包括该充电服务区域内，当前每一待充电车辆的位置信息和所需的充电电量。

需要指出的是，这里所述的远程设备应广义理解为这样的设备，其能够通过无线网络与移动充电车和待充电车辆的车载通信装置或用户的移动通信设备(包括但不限于移动电话、平板电脑和便携式电脑等)进行通信。远程设备的例如包括但不限于用于对移动充电车进行统一管理的计算机系统或者用于确定移动充电车充电路径的装置(该装置可以是计算机系统的一部分或者作为独立于计算机系统的物理装置)。

还需要指出的是，需求数据是动态变化的，因此在本实施例中，远程设备可以周期性或随机地获取需求数据。

在执行步骤110之后进入步骤120。在该步骤中，远程设备基于需求数据生成至少一个服务队列。如上所述，每个服务队列包括一个移动充电车以及相关联的待充电车辆(也即该移动充电车所服务的待充电车辆)。需要指出的是，相关联的待充电车辆可以是该充电服务区域内的待充电车辆的全体，或者可以是其中的一个子集。有关服务队列的优选生成方式将在下面作进一步的描述。

接着进入步骤130，对于每个服务队列，远程设备为所属的移动充电车确定其到达该服务队列内的待充电车辆的最小连通路径作为充电路径。有关最小连通路径的优选确定方式将在下面作进一步的描述。

对于其它的充电服务区域，通过执行上述步骤110-130也可确定移动充电车的优化充电路径。

以下描述上述步骤120中服务队列的优选生成方式。

图2为一个生成服务队列的示例性方法的流程图。

如图2所示，在步骤210中，远程设备根据下式确定充电服务区域内的待充电车辆所需的充电总量S：

这里k表示待充电车辆的数量，Si表示第i个待充电车辆所需的充电电量。

随后进入步骤220，远程设备为充电服务区域选择移动充电车，使得所选择的移动充电车的可充电能力能够满足充电服务区域内的待充电车辆的充电需求。示例性地，可以按照下列方式来选择移动充电车：

这里l表示所选择的移动充电车的数量，Pi表示第i个移动充电车的可充电能力。

在执行步骤220之后，图2所示的方法随后进入步骤230。在该步骤中，远程设备按照所需的充电电量对充电服务区域内的待充电车辆进行排序以形成区域队列。示例性地，这里将该区域队列记为{V1,V2,V3,……Vk}，并且将待充电车辆V1、V2、V3、……Vk所需的充电电量分别记为S1、S2、S3、……Sk。

随后进入步骤240，远程设备在满足下列条件的情况下将区域队列{V1,V2,V3,……Vk}内的前n个待充电车辆归属为一个服务队列并且分配一个移动充电车以生成第一服务队列Q1：

S1+S2+…+Sn<P<S1+S2+…Sn+1 (3)

这里S1、S2、S3…、Sn分别为区域队列{V1,V2,V3,……Vk}中第1至n个待充电车辆所需的充电电量，P1为分配给服务队列Q1的移动充电车的可充电能力。

在执行步骤240之后进入步骤250。在该步骤中，远程设备判断区域队列{V1,V2,V3,……Vk}内的每一个待充电车辆是否都具有归属的服务队列，如果存在未有归属的待充电车辆，则返回步骤240，对于未有归属的待充电车辆施行步骤240的操作以生成后续的服务队列。另一方面，如果存在未有归属的待充电车辆，则退出生成服务队列的流程而进入步骤130。

需要指出的是，在图2所示的方法中，对于步骤220所选择的移动充电车，其可充电能力可以相同也可以不同。

以下描述上述步骤130中最小连通路径的优选确定方式。

图3为一个确定最小连通路径的示例性方法的流程图。

如图3所示，在步骤310，对于一个服务队列(例如上述第一服务队列Q1)，远程设备根据其中的移动充电车和待充电车辆的当前位置生成路径图。图4为路径图的示例性示意图。如图4所示，移动充电车V0与待充电车辆V1-V6被视为顶点，移动充电车与待充电车辆之间以及待充电车辆之间的可连通路径作为边，标注的数字表示可连通路径的长度。

随后进入步骤320，由步骤310得到的路径图确定服务队列中的移动充电车到达该服务队列内的待充电车辆的最小连通路径作为最短路径。

以下描述一个由路径图确定最小连通路径的示例性算法。

图5为由路径图确定最小连通路径的示例性算法的流程图。

如图5所示，在步骤510，首先基于路径图构造不包含边的非连通图T，在该非连通图T中，每个顶点对应于服务队列中的移动充电车和待充电车辆其中一个，并且每个顶点自成一个连通分量。

接着进入步骤520，构造一个边的集合E，该集合包含移动充电车与待充电车辆之间以及待充电车辆之间的可连通路径作为集合元素，其中可连通路径的长度作为该集合元素的权值。

随后进入步骤530，从集合E中选择一条具有最小权值的边或元素，若该边的两个顶点落在不同的连通分量上，则将此边加入到非连通图T中；否则，则从集合E中剔除该条边。

接着进入步骤540，判断所有顶点是否在同一个连通分量上，如果是，则进入步骤550，将非连通图T中的路径作为最小连通路径；否则，则返回步骤530。

以图4所示的路径图为例，利用上述算法可得到如图6所示的最小连通路径，其生成过程如下：

a)从边的集合E中选择权值最小的边，即(V0，V3)，权值为5；

b)在集合E余下的边中选择权值最小的边，即(V2，V4)，权值为5；

c)在集合E余下的边中选择权值最小的边，即(V3，V5)，权值为6；

d)在集合E余下的边中选择权值最小的边，即(V0，V1)，权值为7；

e)在集合E余下的边中选择权值最小的边，即(V1，V4)，权值为7；

f)在集合E余下的边中选择权值最小的边，即(V4，V6)，权值为9；

g)由于所有顶点位于同一个连通分量，由此得到如图6所示的最小连通路径。

图7为按照本发明另一实施例的用于确定移动充电车充电路径的装置的示意框图。

图7所示的用于确定移动充电车充电路径的装置70包含接收模块710、生成模块720和确定模块730。在本实施例中，接收模块710用于接收一个充电服务区域内关于充电服务的需求数据，其中，需求数据包括该充电服务区域内每一待充电车辆的位置信息和所需的充电电量。生成模块720用于基于需求数据生成至少一个服务队列，其中，每个服务队列包括该充电服务区域内的待充电车辆的全体或子集和一个移动充电车。确定模块730用于对于每个所述服务队列，为所属的移动充电车确定其到达该服务队列内的待充电车辆的最小连通路径作为充电路径。

图8为按照本发明还有一个实施例的充电管理系统的示意框图。

图8所示的充电管理系统80包含存储器810、处理器820以及存储在存储器810上并可在处理器820上运行的计算机程序830，其中，执行计算机程序830可以实现上面借助图1-6所述的用于确定移动充电车充电路径的方法。

按照本发明的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储计算机程序，该程序被处理器执行时可实现上面借助图1-6所述的用于移动充电车路径的方法。

提供本文中提出的实施例和示例，以便最好地说明按照本技术及其特定应用的实施例，并且由此使本领域的技术人员能够实施和使用本发明。但是，本领域的技术人员将会知道，仅为了便于说明和举例而提供以上描述和示例。所提出的描述不是意在涵盖本发明的各个方面或者将本发明局限于所公开的精确形式。

鉴于以上所述，本公开的范围通过以下权利要求书来确定。

Claims (8)

1.一种用于确定移动充电车充电路径的方法，其特征在于，包含下列步骤：

接收一个充电服务区域内关于充电服务的需求数据，所述需求数据包括该充电服务区域内每一待充电车辆的位置信息和所需的充电电量；

基于所述需求数据生成至少一个服务队列，每个所述服务队列包括该充电服务区域内的待充电车辆的全体或子集和一个移动充电车；以及

对于每个所述服务队列，为所属的移动充电车确定其到达该服务队列内的待充电车辆的最小连通路径作为充电路径，

其中，生成至少一个服务队列的步骤包括：

1)为所述充电服务区域选择移动充电车，使得所选择的移动充电车的可充电能力能够满足所述充电服务区域内的待充电车辆的充电需求；

2)按照所需的充电电量对所述充电服务区域内的待充电车辆进行排序以形成区域队列；

3)将区域队列内的前n个待充电车辆归属为一个服务队列并且分配一个移动充电车，使得：

S1+S2+…+Sn<P<S1+S2+…Sn+1

这里S1，S2，S3…，Sn分别为所述区域队列中第1至n个待充电车辆所需的充电电量，P为分配给该服务队列的移动充电车的可充电能力；

4)对于所述区域队列内的其余待充电车辆重复步骤3)，直至所述区域队列内的每一待充电车辆都具有归属的服务队列。

2.如权利要求1所述的方法，其中，不同服务队列所属的移动充电车具有相同的可充电能力。

3.如权利要求1所述的方法，其中，不同服务队列所属的移动充电车具有不同的可充电能力。

4.如权利要求1所述的方法，其中，确定最小连通路径作为最短路径的步骤包括：

根据服务队列中的移动充电车和待充电车辆的当前位置生成路径图，其中，所述路径图包含移动充电车与待充电车辆之间以及待充电车辆之间的可连通路径作为边；以及

由所述路径图确定服务队列中的移动充电车到达该服务队列内的待充电车辆的最小连通路径作为最短路径。

5.一种用于确定移动充电车充电路径的装置，其特征在于，所述装置包含：

接收模块，用于接收一个充电服务区域内关于充电服务的需求数据，所述需求数据包括该充电服务区域内每一待充电车辆的位置信息和所需的充电电量；

生成模块，用于基于所述需求数据生成至少一个服务队列，每个所述服务队列包括该充电服务区域内的待充电车辆的全体或子集和一个移动充电车；以及

确定模块，用于对于每个所述服务队列，为所属的移动充电车确定其到达该服务队列内的待充电车辆的最小连通路径作为充电路径，

其中，所述生成模块按照下列方式生成至少一个服务队列：

1)为所述充电服务区域选择移动充电车，使得所选择的移动充电车的可充电能力能够满足所述充电服务区域内的待充电车辆的充电需求；

2)按照所需的充电电量对所述充电服务区域内的待充电车辆进行排序以形成区域队列；

3)将区域队列内的前n个待充电车辆归属为一个服务队列并且分配一个移动充电车，使得：

S1+S2+…+Sn<P<S1+S2+…Sn+1

这里S1，S2，S3…，Sn分别为所述区域队列中第1至n个待充电车辆所需的充电电量，P为分配给该服务队列的移动充电车的可充电能力；

4)对于所述区域队列内的其余待充电车辆重复步骤3)，直至所述区域队列内的每一待充电车辆都具有归属的服务队列。

6.一种充电管理系统，包含存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，执行所述程序以实现下列步骤：

接收一个充电服务区域内关于充电服务的需求数据，所述需求数据包括该充电服务区域内每一待充电车辆的位置信息和所需的充电电量；

基于所述需求数据生成至少一个服务队列，每个所述服务队列包括该充电服务区域内的待充电车辆的全体或子集和一个移动充电车；以及

对于每个所述服务队列，为所属的移动充电车确定其到达该服务队列内的待充电车辆的最小连通路径作为充电路径，

其中，生成至少一个服务队列的步骤包括：

1)为所述充电服务区域选择移动充电车，使得所选择的移动充电车的可充电能力能够满足所述充电服务区域内的待充电车辆的充电需求；

2)按照所需的充电电量对所述充电服务区域内的待充电车辆进行排序以形成区域队列；

3)将区域队列内的前n个待充电车辆归属为一个服务队列并且分配一个移动充电车，使得：

S1+S2+…+Sn<P<S1+S2+…Sn+1

这里S1，S2，S3…，Sn分别为所述区域队列中第1至n个待充电车辆所需的充电电量，P为分配给该服务队列的移动充电车的可充电能力；

4)对于所述区域队列内的其余待充电车辆重复步骤3)，直至所述区域队列内的每一待充电车辆都具有归属的服务队列。

7.如权利要求6所述的充电管理系统，其中，确定最小连通路径作为最短路径的步骤包括：

根据服务队列中的移动充电车和待充电车辆的当前位置生成路径图，其中，所述路径图包含移动充电车与待充电车辆之间以及待充电车辆之间的可连通路径作为边；以及

由所述路径图确定服务队列中的移动充电车到达该服务队列内的待充电车辆的最小连通路径作为最短路径。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现以下步骤：

接收一个充电服务区域内关于充电服务的需求数据，所述需求数据包括该充电服务区域内每一待充电车辆的位置信息和所需的充电电量；

基于所述需求数据生成至少一个服务队列，每个所述服务队列包括该充电服务区域内的待充电车辆的全体或子集和一个移动充电车；以及

对于每个所述服务队列，为所属的移动充电车确定其到达该服务队列内的待充电车辆的最小连通路径作为充电路径，

其中，生成至少一个服务队列的步骤包括：

1)为所述充电服务区域选择移动充电车，使得所选择的移动充电车的可充电能力能够满足所述充电服务区域内的待充电车辆的充电需求；

2)按照所需的充电电量对所述充电服务区域内的待充电车辆进行排序以形成区域队列；

3)将区域队列内的前n个待充电车辆归属为一个服务队列并且分配一个移动充电车，使得：

S1+S2+…+Sn<P<S1+S2+…Sn+1

这里S1，S2，S3…，Sn分别为所述区域队列中第1至n个待充电车辆所需的充电电量，P为分配给该服务队列的移动充电车的可充电能力；

4)对于所述区域队列内的其余待充电车辆重复步骤3)，直至所述区域队列内的每一待充电车辆都具有归属的服务队列。

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