CN109360015A - 在线充电桩接口分配及定价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线充电桩接口分配及定价方法，充电平台收集所有在线充电桩所包含的所有充电桩接口信息，用户通过充电平台查看当前的充电桩接口信息，根据自身需求向充电平台提交充电请求，充电平台对所有的用户充电请求进行汇总，然后对充电请求进行预处理，进行充电桩接口分配，最后根据充电桩接口分配方案求解每个用户的支付价格。本发明可以合理有效分配资源，制定公平的价格，段使得平台与用户双方都有益，使得价格更加灵活、合理，用户甚至可以获得比理想价位更低的价格来使用到充电资源；同时，平台也可以有效的利用自己的闲置充电资源，并通过此方案吸引新用户，增加用户量。

Description

在线充电桩接口分配及定价方法

技术领域

本发明属于新能源汽车技术领域，更为具体地讲，涉及一种在线充电桩接口分配及定价方法。

背景技术

能源短缺问题是目前全球面临的难题之一，尤其我国经济与社会发展已进入需要大量消耗能源阶段，然而我国自身能源相对贫乏，尤其是煤和石油这类不可或缺的非再生能源。汽车作为石油的主要消耗对象，在发展的大趋势下，使用新能源替代传统的石油作为燃料是汽车行业未来发展的必然方向。新能源汽车包含混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车、氢动力汽车等，对纯电动汽车(Electric Vehicle)而言，要全面推广EV，目前除了需提高汽车电池的续航能力之外，汽车电池的充电问题也是制约其发展的一个重要因素。

对电动汽车车主来说，日常最需要解决的是充电问题，比如快速找到最近的充电站，知晓充电桩是否有空位等信息。充电桩的功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。现在，车主可以在充电桩资源平台上，通过地图筛查和关键字查询，迅速找到最近的充电站，在手机里实时查看充电桩充电枪的使用状态。通过客户端还可以直接操作启动或停止充电桩，并在充电结束后一站式完成支付。

根据2018年初中国电动汽车充电基础设施促进联盟发布的2017年度全国电动汽车充电基础设施推广数据显示，截至2017年底，我国公共充电基础设施(联盟内成员单位上报)保有量为213903个。其中交流充电基础设施86469个、直流充电基础设施61375个、交直流一体充电基础设施66059个。新能源汽车车桩比约为3.8:1，纯电动乘用车车桩比约为1.8:1，公共充电桩平均利用率不足15％。从这些数据可以看出，目前我国充电桩的利用率非常低下。调查表明，充电桩利用率低主要是因为充电桩的布局不合理导致。目前国家已要求各大充电设施运营商放缓新桩建设速度，统一充电接口，着重整改充电桩的布局，以此来提升充电设施的利用率。因此，研究和使用合理的资源分配方法来重新布局充电桩便具有非常重要的价值及实际意义。

在实际的应用中，充电桩的分配问题需要考虑各个方面的因素，例如电价充电状态、搜索附近的充电桩以及导航到充电桩等方式的服务等等。解决充电桩接口分配问题的最终目的是在充电桩资源有限的情况下实现充电桩的合理分配，是用户能便捷的使用充电桩进行充电；同时，也需要为充电桩运营商提供最大的利益，实现双赢的效果，以此促进新能源汽车行业的发展。

通过调查了解得知，目前国内充电平台主要有：特来电、充电网、充电桩、聚能充、支付宝(桩桩支付、汽车充电站等)等。国外较成熟的充电平台有ChargePoint、PlugShare等，其中ChargePoint目前约有50,292个充电桩，国内的新能源汽车及其充电桩虽然刚刚新起但发展很迅速，以现在较为成熟的平台以特来电为例，已经约有185,862个充电桩，覆盖287个城市，并且提供全天24小时服务(截止2018年6月12日)。

此外，目前的资源平台所能提供的服务还很有限，以当前的新能源汽车充电平台来看，仅能提供查询充电桩的信息和充电结算服务，这会使得平台收益模式单一，且不能满足用户多样化的充电需求、激起用户的充电欲望，对于资源提供方来说，有可能使得部分充电资源闲置造成资源浪费，或资源分配不是最优使得收益降低。

面对全球“绿色出行”理念的兴起和生态环境的需要，新能源汽车势必会取代传统燃油动力的汽车，成为人们交通出行的重要部分。所以用户的充电需求也会成爆炸式增加，当新能源汽车的充电请求大于空闲充电桩数目时，如何合理地分配有限的充电桩资源、如何给用户定价，使得既能最大地满足用户的需求、又能使得平台收益最大，是本专利将要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在线充电桩接口分配及定价方法，基于拍卖机制进行充电桩接口分配及定价，以更合理有效分配资源，制定公平的价格。

为了实现上述发明目的，本发明在线充电桩接口分配及定价方法包括以下步骤：

S1：充电平台收集所有在线充电桩所包含的所有充电桩接口信息，包含充电桩接口的地理位置、可充电时间、充电速率和充电单价，记充电桩接口集合为C，记充电桩接口j的信息θ_j＝(ss_j,c_1j,c_2j,α_j)，其中，j∈C，ss_j表示充电桩接口j所在充电桩的地理位置；c_1j表示充电桩接口j所在充电桩的单位电价，c_2j表示充电桩接口j所在充电桩的单位场地成本；α_j表示充电桩接口j的可充电开始时刻，此时存在两种情况：①该充电桩接口没有车辆在充电，此时α_j为当前时刻；②该充电桩接口有车辆正在充电，那么α_j为充电车辆的预计充电结束时刻；

S2：用户通过充电平台查看当前的充电桩接口信息，根据自身需求向充电平台提交充电请求，包括当前地理位置、车辆平均时速、车型、电池荷电状态及对此次车辆充满电量的竞价；

S3：充电平台对所有的用户充电请求进行汇总，记当前所接收到充电请求的用户集合为U，用户i的充电请求q_i＝(sc_i,v_i,g_i,soc_i,b_i)，其中i∈U，sc_i表示用户i当前地理位置，v_i表示用户i所驾驶车辆的平均时速，g_i表示用户i所驾驶车辆的车型，soc_i表示用户i所驾驶车辆的电池荷电状态，b_i表示第i个用户对此次车辆充满电量的竞价；

S4：采用以下方法对充电请求进行预处理：

S4.1：初始化用户集合u＝U；

S4.2：从用户集合u中选择一个用户i，并将其从用户集合u中删除，初始化用户i对应的充电桩接口集合C_i＝C；

S4.3：从充电桩接口集合C_i中选择一个充电桩接口j，并将其从充电桩接口集合C_i中删除；

S4.4：充电平台先根据用户i所驾驶车辆的车型g_i确定到该车辆对应的剩余里程曲线，然后根据剩余里程曲线得到当前电池荷电状态soc_i下的剩余里程dte_i；

S4.5：根据用户i和充电桩接口j的地理位置sc_i、ss_j，计算得到用户i和充电桩接口j之间的里程l_ij；

S4.6：根据用户i和充电桩接口j之间的里程l_ij以及用户i所驾驶车辆的平均时速v_i，计算用户i到达充电桩接口j的路程耗时t_ij，然后根据用户i所驾驶车辆的车型g_i确定该车辆的单位耗电量d_i，计算用户i到达充电桩接口j的所需电量Δ_ij；

S4.7：计算用户i到达充电桩接口j后所需充电量e_ij＝E_i-(soc_i·E_i-Δ_ij)，其中E_i表示用户i所驾驶车辆的额定电容；根据用户i所驾驶车辆的车型g_i确定到该车辆对应的充电特性曲线，得到所需充电量e_ij对应的预计充电时间t_eij；

S4.8：如果dte_i＜l_ij，进入步骤S4.10，否则进入步骤S4.9；

S4.9：如果b_i＜e_ij·c_1j+t_eij·c_2j，则进入步骤S4.10，否则进入步骤S4.11；

S4.10：令决策变量x_ij＝0；

S4.11：令决策变量x_ij＝1；

S4.12：如果用户i的充电桩接口集合C_i为空，进入步骤S4.13，否则返回步骤S4.3；

S4.13：如果用户集合u为空，决策变量确定完成，否则返回步骤S4.2；

S5：采用以下方法进行充电桩接口分配：

S5.1：初始化用户集合u＝U；

S5.2：从用户集合u中选择一个用户i，并将其从用户集合u中删除，初始化用户i对应的充电桩接口集合C_i＝C；

S5.3：从充电桩接口集合C_i中选择一个充电桩接口j，并将其从充电桩接口集合C_i中删除；

S5.4：根据以下公式计算充电请求权重w_ij：

S5.5：如果用户i的充电桩接口集合C_i为空，进入步骤S5.6，否则返回步骤S5.3；

S5.6：如果用户集合u为空，充电请求权重计算完成，进入步骤S5.7，否则返回步骤S5.2；

S5.7：从所有充电请求权重w_ij中筛选出最大充电请求权重w_i*j*，将对应的充电桩接口j^*分配给对应的用户i^*，并将充电请求权重w_ij中用户i^*对应的充电请求权重和充电桩接口j^*对应的充电请求权重全部置为-∞；

S5.8：如果所有充电请求全部处理完毕或所有充电桩接口分配完毕，则充电桩接口分配完成，否则返回步骤S5.7；

S6：根据步骤S5得到的充电桩接口分配方案求解每个用户的支付价格。

本发明在线充电桩接口分配及定价方法，充电平台收集所有在线充电桩所包含的所有充电桩接口信息，用户通过充电平台查看当前的充电桩接口信息，根据自身需求向充电平台提交充电请求，充电平台对所有的用户充电请求进行汇总，然后对充电请求进行预处理，进行充电桩接口分配，最后根据充电桩接口分配方案求解每个用户的支付价格。本发明可以合理有效分配资源，制定公平的价格，段使得平台与用户双方都有益，使得价格更加灵活、合理，用户甚至可以获得比理想价位更低的价格来使用到充电资源；同时，平台也可以有效的利用自己的闲置充电资源，并通过此方案吸引新用户，增加用户量。

附图说明

图1是本发明在线充电桩接口分配及定价方法的具体实施方式流程图；

图2是本发明中充电请求预处理方法的流程图；

图3是本发明中充电桩接口分配方法的流程图；

图4是本实施例中基于二分法的支付价格计算方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

实施例

图1是本发明在线充电桩接口分配及定价方法的具体实施方式流程图。如图1所示，本发明在线充电桩接口分配及定价方法包括以下步骤：

S101：收集充电桩信息：

充电桩信息是用户判断是否进行预约的依据，用户考虑的因素包括：是否能在电量耗尽前到达，充电桩是否空闲，充电桩的充电速率大小以及电价是否合理等。因此充电桩提供的信息应该包含充电桩的地理位置、可充电时间、充电速率和充电单价等。考虑到实际情况中，电动汽车充电平台中有不同品牌的充电桩，不同的充电桩接口数目也不同，因此本发明中以充电桩接口为单位收集信息。

充电平台收集所有在线充电桩所包含的所有充电桩接口信息，包含充电桩接口的地理位置、可充电时间、充电速率和充电单价，记充电桩接口集合为C，记充电桩接口j的信息θ_j＝(ss_j,c_1j,c_2j,α_j)，其中，j∈C，ss_j表示充电桩接口j所在充电桩的地理位置，本实施例中以在地图中的坐标表示，显然当一个充电桩配置多个充电桩接口时，这些充电桩接口的地理位置相同；c_1j表示充电桩接口j所在充电桩的单位电价，c_2j表示充电桩接口j所在充电桩的单位场地成本；α_j表示充电桩接口j的可充电开始时刻，此时存在两种情况：①该充电桩接口没有车辆在充电，此时α_j为当前时刻；②该充电桩接口有车辆正在充电，那么α_j为充电车辆的预计充电结束时刻，也是该充电桩可充电开始时刻。

表1是本实施例中充电桩节口信息示例表。

充电桩接口	a	b
			地理位置	(0,0)	(10,10)
单位电价(元/度)	1.00	1.00
			单位场地成本(元/小时)	0.50	1.00
可充电开始时刻	9	10

表1

从表1可以看出，本实施例中充电平台提供了a、b两个当前或未来空闲的充电接口的信息，其中充电接口a的地理位置坐标是(0,0)，单位电价为1.00元/度，单位场地成本为0.50元/小时，假设当前时刻为09:00且充电接口a当前空闲，因此充电接口a的可充电时间段为：09:00～24:00；充电桩接口b的地理位置坐标是(10,10)，单位电价为1.00元/度，单位场地成本为0.70元/小时，可充电时间段为：10:00～24:00(假设当前有车辆正在充电，且充电结束时刻为10:00)。本实施例中每个充电桩接口都默认为直流充电口，即快速充电桩接口。

S102：用户提出充电请求：

用户通过充电平台查看当前的充电桩接口信息，根据自身需求向充电平台提交充电请求，包括当前地理位置、车辆平均速度、车型、电池荷电状态及对此次车辆充满电量的竞价。

车型是本发明中的重要参数，根据车型充电平台可能查询得到用户所驾驶车辆的技术参数，包括该车辆充电口是否支持国标、充电口类型(交流充电口支持快速充电桩充电，直流充电口支持慢速充电桩，或直流快充、交流慢充合二为一充电口)、电池额定总电量(kw·h)、续航里程(km)、百公里电耗(kwh/100km)、充电特性曲线等。

以当前较为热销的新能源汽车型号——北汽EV160为例。表2是北汽EV160车辆信息参数表。

表2

如表2所示，通过车型还能知道车辆充电时间与电池荷电状态SOC(State ofCharge)的函数关系，即充电特性曲线。

电池荷电状态SOC表示蓄电池所剩电量与电池容量的比值。根据新能源汽车厂家要求和经验，当电动汽车的电池SOC不足20％～30％时最好就及时补电，以免在电池在低电量时出现异常或造成剩余续航里程不足的问题。同时，及时给电池补充电量有利于保持电池的使用年限。电池荷电状态SOC的数学表达式如下：

其中，Q_t为蓄电池在计算时刻的剩余电量，Q_o为蓄电池的总容量。

由《电动汽车行驶里程与电池SOC相关性分析与建模》一文中提出的方法，可知电动汽车的剩余里程Distance to End(DTE)与电池荷电状态SOC之间的关系满足线性关系。因此，充电平台可以通过车型和SOC来预测用户车辆的剩余里程DTE，为用户搜索行程范围之内的充电桩。

S103：用户充电请求汇总：

充电平台对所有的用户充电请求进行汇总，记当前所接收到充电请求的用户集合为U，用户i的充电请求q_i＝(sc_i,v_i,g_i,soc_i,b_i)，其中i∈U，sc_i表示用户i当前地理位置，v_i表示用户i所驾驶车辆的平均车速，g_i表示用户i所驾驶车辆的车型，soc_i表示用户i所驾驶车辆的电池荷电状态，b_i表示第i个用户对此次车辆充满电量的竞价。

例如第1个用户的充电请求q₁＝(sc₁,v₁,g₁,soc₁,b₁)，sc₁＝(1,9)，v₁＝62.5km/h，g₁＝BAICEV160，soc₁＝25，b₁＝25，表示用户1在位于坐标为(1,9)的位置提交了一个充电请求，当前平均车速为62.5km/h(一般来说，平均车速为最近的一段时间内的平均车速)，车型是北汽新能源EV160，SOC为25％，用户愿意为充满电量支付25元。

为了使电动汽车充电平台达到合理分配充电资源给用户的同时，使得平台获得的利益最高，本发明设计了充电桩接口分配的数学规划模型。在实际应用中，可能存在用户所驾驶车辆的剩余电量无法支撑用户到达某个充电桩，也可能存在用户所提交的竞价无法满足某个充电桩的盈利需求，那么这部分用户就无法参与该充电桩上充电桩接口的分配，因此本发明引入一个决策变量x_ij来对以上情况进行处理。决策变量x_ij表示用户i是否可以参与充电桩接口j的分配，当x_ij＝0时表示不参与分配，当x_ij＝1时表示可参与分配。

充电桩接口分配的数学规划模型如下：

subject to:

其中，规划函数V表示平台收益为用户i的竞价减去电价成本及车辆停泊时产生的场地与人工成本。

对于规划函数V的限定条件主要有四个，分别是：(Ⅰ)表示每个用户只能预约成功一个充电桩，(Ⅱ)表示该用户i到充电桩j的里程数小于用户车辆剩余里程数，即用户可以到达充电桩接口，(Ⅲ)表示用户竞价不能低于充电桩的成本，(Ⅳ)表示决策变量只能为0或1，即用户的充电请求只存在两种情况：可参与分配或不参与分配。

S104：充电请求预处理：

根据以上充电桩接口分配的数学规划模型可知，在进行充电桩接口分配之前，需要确定各个用户是否可以参与各个充电桩接口分配的决策变量，此外，为了后续充电桩接口分配，还需要计算相关的充电参数，因此需要对充电请求进行预处理，确定各项参数。

图2是本发明中充电请求预处理方法的流程图。如图2所示，本发明中充电请求预处理方法的具体步骤包括：

S201：初始化用户集合u＝U。

S202：选择用户：

从用户集合u中选择一个用户i，并将其从用户集合u中删除，初始化用户i对应的充电桩接口集合C_i＝C。

S203：选择充电桩接口：

从充电桩接口集合C_i中选择一个充电桩接口j，并将其从充电桩接口集合C_i中删除。

S204：计算用户剩余里程：

按照以下方法计算用户i所驾驶车辆的剩余里程DTE_i：

由于用户i所驾驶车辆的剩余里程dte_i会随电池荷电状态soc_i的变化而变化，不同车型的剩余里程变化曲线不同，但按车型都能确定唯一的一条剩余里程变化曲线，在实际应用中可以预先收集所有车型的剩余里程变化曲线构成数据库，供充电平台查询。充电平台先根据用户i所驾驶车辆的车型g_i确定到该车辆对应的剩余里程曲线，然后根据剩余里程曲线得到当前电池荷电状态soc_i下的剩余里程dte_i。

S205：计算用户与充电桩接口的里程：

然后根据用户i和充电桩接口j的地理位置sc_i、ss_j，计算得到用户i和充电桩接口j之间的里程l_ij。显然里程l_ij并非是用户i到充电桩接口j的直线距离，而是实际需要行驶的距离，因此里程l_ij需要基于道路地图得到。当存在多条行驶路径时，可以根据需要选取最短路径或最通畅路径。

S206：计算里程消耗：

根据用户i和充电桩接口j之间的里程l_ij以及用户i所驾驶车辆的平均时速v_i，计算用户i到达充电桩接口j的路程耗时t_ij，然后根据用户i所驾驶车辆的车型g_i确定该车辆的单位耗电量d_i，计算用户i到达充电桩接口j的所需电量Δ_ij。

S207：计算所需充电量与时间：

计算用户i到达充电桩接口j后所需充的电量e_ij＝E_i-(soc_i·E_i-Δ_ij)，其中E_i表示用户i所驾驶车辆的额定电容。根据用户i所驾驶车辆的车型g_i确定到该车辆对应的充电特性曲线，得到所需充电量e_ij对应的充电时间t_eij。

S208：如果dte_i＜l_ij，那么显然用户i所驾驶车辆的剩余电量不足以支持其到达充电桩接口j，因此进入步骤S210，如果dte_i≥l_ij，说明用户i可以在所驾驶车辆电量用尽之前到达充电桩接口j，接下来需要对用户i的竞价进行判断，因此进入步骤S209。

S209：判断是否b_i＜e_ij·c_1j+t_eij·c_2j，如果是则进入步骤S210，否则进入步骤S211。

S210：令决策变量x_ij＝0。

S211：令决策变量x_ij＝1。

S212：判断用户i的充电桩接口集合C_i是否为空，如果是，进入步骤S213，如果不是，返回步骤S203。

S213：判断用户集合u是否为空，如果是，决策变量确定完成，如果不是，返回步骤S202。

S105：充电桩接口分配：

本发明中提出了一种基于贪婪算法的充电桩接口分配机制，可使得社会利益最大。图3是本发明中充电桩接口分配方法的流程图。如图3所示，本发明中充电桩接口分配方法的具体步骤包括：

S301：初始化用户集合u＝U。

S302：选择用户：

从用户集合u中选择一个用户i，并将其从用户集合u中删除，初始化用户i对应的充电桩接口集合C_i＝C。

S303：选择充电桩接口：

从充电桩接口集合C_i中选择一个充电桩接口j，并将其从充电桩接口集合C_i中删除。

S304：计算充电请求权重：

充电请求权重w_ij的计算公式如下：

即如果决策变量x_ij为1，则说明用户i可以参与充电桩接口j的分配，因此根据计算公式计算得到充电请求权重w_ij，如果决策变量x_ij为0，则说明用户i不可以参与充电桩接口j的分配，因此直接令充电请求权重w_ij为-∞，实际应用中-∞以一个绝对小值代替即可。

S305：判断用户i的充电桩接口集合C_i是否为空，如果是，进入步骤S306，如果不是，返回步骤S303。

S306：判断用户集合u是否为空，如果是，充电请求权重计算完成，进入步骤S307，如果不是，返回步骤S302。

S307：充电桩接口分配：

从当前所有充电请求权重w_ij中筛选出最大充电请求权重w_i*j*，将对应的充电桩接口j^*分配给对应的用户i^*，并将充电请求权重w_ij中用户i^*对应的充电请求权重和充电桩接口j^*对应的充电请求权重全部置为-∞。

S308：判断是否所有充电请求全部处理完毕或是否所有充电桩接口分配完毕，如果二者任意满足一个，则充电桩接口分配完成，否则返回步骤S307。

根据以上充电桩接口分配过程可知，在本发明中，用户竞价越高、充电成本越小，用户预约充电成功的可能性越大。

S106：用户支付价格计算：

最后根据步骤S105得到的充电桩接口分配方案求解每个用户的支付价格。

虽然用户根据自己的心里预期价位提交了自己的充电请求，但是其实充电费用是会根据一些情况而变化的，例如充电高峰期，所以用户的心里价位不能够代表实际的充电费用。因此本实施例中基于临界值理论提出了一种基于二分法的支付价格计算方法，如果用户出价高于或等于临界值，那么用户一定会被选中，反之则一定不会被选中，使用临界值作为用户支付的最终价格，并采用二分法来计算临界值。该方法可以实现公平合理的定价，而且还可以尽可能的让用户支付费用变低，吸引更多的用户参与竞价。

图4是本实施例中基于二分法的支付价格计算方法的流程图。如图4所示，本发明中基于二分法的支付价格计算方法的具体步骤包括：

S401：选取已分配用户：

根据步骤S105得到的充电桩接口分配方案获取已分配用户集合V，记分配用户集合V中的用户数量为K，令已分配用户序号k＝1。

S402：初始化支付价格：

令第k个已分配用户的支付价格最大值H＝b_k，b_k表示第k个已分配用户的竞价，支付价格最小值L＝0。

S403：判断是否|H-L|＞ε，ε表示预设阈值，如果是，进入步骤S404，否则进入步骤S407。

S404：更新用户竞价：

令第k个已分配用户的竞价b_k＝(H+L)/2。

S405：重新进行充电桩接口分配：

按照第k个已分配用户的当前竞价b_k，其余参数不变，重新采用充电桩接口分配方法进行充电桩接口分配，得到新的充电桩接口分配方案。

S406：更新支付价格参数：

根据步骤S405中得到的新的充电桩接口分配方案，判断第k个已分配用户是否仍然可以成功分配到充电桩接口，如果可以，令H＝b_k，否则令L＝b_k；返回步骤S403。

S407：确定支付价格：

将H作为第k个已分配用户所需支付的价格，即令p_k＝H。

S408：判断是否k＜K，如果是，进入步骤S409，否则支付价格计算结束。

S409：令k＝k+1，返回步骤S402。

为了更好地说明本发明的技术方案，采用一个具体实施例对本发明进行说明。本实施例中配置两个充电桩接口，即充电桩接口集合C＝{a,b}，有五位用户需要进行充电，即用户集合U＝{1,2,3,4,5}，五位用户驾驶的车辆分别为五种当前较为热销的车型，以此验证本发明的可行性和正确性。

已知充电桩接口a的信息θ_a＝(ss_a,c_1a,c_2a,α_a)，其中，坐标ss_a＝(0,0)，单位电价(元/度)，场地成本c_2a＝0.50(元/小时)，可充电开始时间α_a＝9。以及充电桩接口b的信息θ_b＝(ss_b,c_1b,c_2b,α_b)，其中坐标ss_b＝(10,10)，单位电价c_1b＝1.00(元/度)，场地成本c_2b＝0.50(元/小时)，可充电开始时间α_b＝10。

在9:00时，有五位用户提交充电请求。表3是本实施例中充电请求列表。

表3

接下来对充电请求进行预处理，并确定决策变量。以用户1为例：

用户1发出的充电请求q₁＝(sc₁,v₁,g₁,soc₁,b₁)，其中sc₁＝(1,9)，v₁＝62.5km/h，g₁＝BAICEV160，soc₁＝25，b₁＝25，即用户1发送充电请求时所在位置为(1,9)，平均车速v₁＝62.5km/h，车型g₁为BAICEV160(北汽新能源EV160)，电池荷电状态soc₁为25％。

预先获取BAICEV160的剩余里程曲线，由soc₁得到剩余里程dte₁约为40km。

接下来根据道路地图获取用户到充电桩接口的里程，本实施例中采用最短路径。用户1从其地理位置sc₁＝(1,9)到充电桩接口a(ss_a＝(0,0))的里程l_1a＝10(km)，耗时t_1a＝0.16(h)；到充电桩接口b(ss_b＝(10,10))的距离l_1b＝10(km)，耗时t_1b＝0.16(h)。

查询得到BAICEV160的百公里耗电量k₁为15kw·h，计算用户1到充电桩接口a所需电量Δ_1a＝1.5(kw*h)，到充电桩接口b所需电量Δ_1b＝1.5(kw*h)。然后计算用户1到充电桩接口a后所需充电量e_1a＝20.7(kw*h)，到充电桩接口b后所需充电量e_1b＝20.7(kw*h)。由BAICEV160的充电特性曲线，可知用户1采用充电桩接口a进行充电的预计充电时间t_e1a＝0.94，采用充电桩接口b进行充电的预计充电时间t_e1b＝0.94。

所以对于充电接口a，用户1去充电的成本为e_1a·c_1a+t_e1a·c_2a≈21.17(元)；同理，对于充电接口b，用户1的充电成本为e_1b·c_1b+t_e1b·c_2b≈21.17(元)。

综上所述可知：①用户1能在电量耗尽前达到充电桩a，且b₁＞e_1a·c_1a+t_e1a·c_2a，即用户竞价大于充电桩接口a充电的成本，故用户1可参与充电桩接口a的竞价，因此决策变量x_1a＝1；②用户1能在电量耗尽前达到充电桩接口b，且b₁＞e_1b·c_1b+t_e1b·c_2b，即用户竞价大于用户去充电接口b充电的成本，用户1可参与充电接口b的竞价，因此决策变量x_1b＝1。

表4是计算得到的用户1的具体竞价参数表。

表4

按照相同方法获取其他用户的具体竞价参数，其中由于b₅＜e_5a·c_1a+t_e5·c_2a，即用户5的竞价小于充电桩接口a的成本，因而用户5不可以参与充电桩a的分配，决策变量x_5a被置为0，同理用户5也不可以参与充电桩接口b的分配，决策变量x_5b被置为0。

然后进行充电请求权重的计算，计算公式如下：

w_5a＝-∞

w_5b＝-∞

表5是本实施例中充电请求权重列表。

表5

从所有充电请求权重中筛选出最大充电请求权重w_4a，将充电桩接口a分配给对应的用户4，然后将表5中用户4对应的充电请求权重和充电桩接口a的充电请求权重全部置为-∞。表6是第一次充电桩接口分配后的充电请求权重列表。

表6

然后从表6所有充电请求权重中筛选出最大充电请求权重w_1b，将充电桩接口b分配给对应的用户1，然后将表5中用户1对应的充电请求权重和充电桩接口b的充电请求权重全部置为-∞。

此时所有充电桩接口分配完毕，因此充电桩接口分配结束。表7是充电桩接口分配方案表。

表7

由表7可以看出，在本实施例中，用户4成功预约了充电桩接口a，用户1成功预约了充电桩接口b。

接下来根据充电桩接口分配方案求解每个用户的支付价格。以用户1为例，首先设置足够小的阈值ε＝0.01，令H为二分法上界，且将用户竞价b₁赋值给H，即H＝25，令L二分法下界，令L＝0，由于|H-L|＞ε，因此重置竞价b₁＝(H+L)/2＝12.5元；在其他用户出价不变的条件下，对用户1的新竞价重新用充电桩接口分配方法进行分配，发现用户1不能继续被选中，于是把用户的当前竞价b₁赋值给二分法下界L。此时仍然|H-L|＞ε，因此重置竞价b₁＝(H+L)/2＝18.75元，对用户1的新竞价重新用充电桩接口分配方法进行分配，发现用户1还是无法竞价成功，于是把用户的当前竞价b₁赋值给二分法下界L。重复上述步骤，直到H＝23.8649,L＝23.8588，此时|H-L|＜ε，故用户1的最终费用为p₁＝23.8649元。同理可知用户4的最终费用p₄＝23.6045元。

至此可以看到，本发明完成了充电桩接口分配与价格支付的任务，并且本发明在充电资源平台中适用情况广泛，有效解决了在线充电桩接口分配及定价。与此同时，本发明还做到了在兼顾保障平台利益的同时，用户也能够享受到优惠的价格，实现平台与用户双赢的局面。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (2)

1.一种在线充电桩接口分配及定价方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：充电平台收集所有在线充电桩所包含的所有充电桩接口信息，包含充电桩接口的地理位置、可充电时间、充电速率和充电单价，记充电桩接口集合为C，记充电桩接口j的信息θ_j＝(ss_j,c_1j,c_2j,α_j)，其中，j∈C，ss_j表示充电桩接口j所在充电桩的地理位置；c_1j表示充电桩接口j所在充电桩的单位电价，c_2j表示充电桩接口j所在充电桩的单位场地成本；α_j表示充电桩接口j的可充电开始时刻，此时存在两种情况：①该充电桩接口没有车辆在充电，此时α_j为当前时刻；②该充电桩接口有车辆正在充电，那么α_j为充电车辆的预计充电结束时刻；

S2：用户通过充电平台查看当前的充电桩接口信息，根据自身需求向充电平台提交充电请求，包括当前地理位置、车辆平均时速、车型、电池荷电状态及对此次车辆充满电量的竞价；

S3：充电平台对所有的用户充电请求进行汇总，记当前所接收到充电请求的用户集合为U，用户i的充电请求q_i＝(sc_i,v_i,g_i,soc_i,b_i)，其中i∈U，sc_i表示用户i当前地理位置，v_i表示用户i所驾驶车辆的平均时速，g_i表示用户i所驾驶车辆的车型，soc_i表示用户i所驾驶车辆的电池荷电状态，b_i表示第i个用户对此次车辆充满电量的竞价；

S4：采用以下方法对充电请求进行预处理：

S4.1：初始化用户集合u＝U；

S4.2：从用户集合u中选择一个用户i，并将其从用户集合u中删除，初始化用户i对应的充电桩接口集合C_i＝C；

S4.3：从充电桩接口集合C_i中选择一个充电桩接口j，并将其从充电桩接口集合C_i中删除；

S4.4：充电平台先根据用户i所驾驶车辆的车型g_i确定到该车辆对应的剩余里程曲线，然后根据剩余里程曲线得到当前电池荷电状态soc_i下的剩余里程dte_i；

S4.5：根据用户i和充电桩接口j的地理位置sc_i、ss_j，计算得到用户i和充电桩接口j之间的里程l_ij；

S4.6：根据用户i和充电桩接口j之间的里程l_ij以及用户i所驾驶车辆的平均时速v_i，计算用户i到达充电桩接口j的路程耗时t_ij，然后根据用户i所驾驶车辆的车型g_i确定该车辆的单位耗电量d_i，计算用户i到达充电桩接口j的所需电量Δ_ij；

S4.7：计算用户i到达充电桩接口j后所需充电量e_ij＝E_i-(soc_i·E_i-Δ_ij)，其中E_i表示用户i所驾驶车辆的额定电容；根据用户i所驾驶车辆的车型g_i确定到该车辆对应的充电特性曲线，得到所需充电量e_ij对应的预计充电时间t_eij；

S4.8：如果dte_i＜l_ij，进入步骤S4.10，否则进入步骤S4.9；

S4.9：如果b_i＜e_ij·c_1j+t_eij·c_2j，则进入步骤S4.10，否则进入步骤S4.11；

S4.10：令决策变量x_ij＝0；

S4.11：令决策变量x_ij＝1；

S4.12：如果用户i的充电桩接口集合C_i为空，进入步骤S4.13，否则返回步骤S4.3；

S4.13：如果用户集合u为空，决策变量确定完成，否则返回步骤S4.2；

S5：采用以下方法进行充电桩接口分配：

S5.1：初始化用户集合u＝U；

S5.2：从用户集合u中选择一个用户i，并将其从用户集合u中删除，初始化用户i对应的充电桩接口集合C_i＝C；

S5.3：从充电桩接口集合C_i中选择一个充电桩接口j，并将其从充电桩接口集合C_i中删除；

S5.4：根据以下公式计算充电请求权重w_ij：

S5.5：如果用户i的充电桩接口集合C_i为空，进入步骤S5.6，否则返回步骤S5.3；

S5.6：如果用户集合u为空，充电请求权重计算完成，进入步骤S5.7，否则返回步骤S5.2；

S5.7：从当前所有充电请求权重w_ij中筛选出最大充电请求权重将对应的充电桩接口j^*分配给对应的用户i^*，并将充电请求权重w_ij中用户i^*对应的充电请求权重和充电桩接口j^*对应的充电请求权重全部置为-∞；

S5.8：如果所有充电请求全部处理完毕或所有充电桩接口分配完毕，则充电桩接口分配完成，否则返回步骤S5.7；

S6：根据步骤S5得到的充电桩接口分配方案求解每个用户的支付价格。

2.根据权利要求1所述的在线分配及定价方法，其特征在于，所述步骤S6中支付价格计算方法的具体步骤包括：

S6.1：根据步骤S5得到的充电桩接口分配方案获取已分配用户集合V，记分配用户集合V中的用户数量为K，令已分配用户序号k＝1；

S6.2：令第k个已分配用户的支付价格最大值H＝b_k，b_k表示第k个已分配用户的竞价，支付价格最小值L＝0；

S6.3：判断是否|H-L|＞ε，ε表示预设阈值，如果是，进入步骤S6.4，否则进入步骤S6.7；

S6.4：令第k个已分配用户的竞价b_k＝(H+L)/2。

S6.5：按照第k个已分配用户的当前竞价b_k，其余参数不变，重新采用充电桩接口分配方法进行充电桩接口分配，得到新的充电桩接口分配方案；

S6.6：根据步骤S6.5中得到的新的充电桩接口分配方案，判断第k个已分配用户是否仍然可以成功分配到充电桩接口，如果可以，令H＝b_k，否则令L＝b_k；返回步骤S6.3；

S6.7：将H作为第k个已分配用户所需支付的价格；

S6.8：判断是否k＜K，如果是，进入步骤S6.9，否则支付价格计算结束；

S6.9：令k＝k+1，返回步骤S6.2。