CN109492927A - 充电桩智能调度管理方法 - Google Patents

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王致杰
付晓琳
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Abstract

本发明提供一种充电桩智能调度管理方法，包括步骤：S1：设置地理位置分区；S2：建立充电桩模型和电动汽车充电模型；S3：获取用户的充电请求信息；S4：确定用户的地理位置分区并查询该分区内所有充电桩的充电桩位置信息；S5：计算路上耗时时间和路程；S6：将固定数个路上耗时时间最少的充电桩加入优先级队列；S7：计算排队等待时间；S8：计算电能补充时间；S9：计算充电总耗时形成第一优先级序列；S10：计算各充电桩的充电费用形成第二优先级序列；S11：向用户推送充电桩位置信息和充电总耗时。本发明的一种充电桩智能调度管理方法，建立了充电桩模型和电动汽车充电模型，并通过智能化调度管理策略满足用户的充电需求。

Description

充电桩智能调度管理方法
技术领域
本发明涉及充电桩调度管理系统领域，尤其涉及一种充电桩智能调度管理方法。
背景技术
面对全球能源短缺、环境污染日趋严峻、节能减排要求不断提高的背景,新能源汽车被大量发展。近五年来，我国新能源电动汽车的数量在不断的增多。新能源电动汽车的增多则对充电桩、充电站等相关配套设施提出了新的更高的要求。但是，目前我国充电桩的建设速度要远落后于电动汽车的销售速度，还不能完全满足电动汽车的日常充电需求。此外，现有的充电服务体系还不够完善，现有的充电桩还无法完全实现智能化充电，大部分还是采用人力服务的方式，因此需要消耗大量的人力和物力，同时充电站点分散，管理者不能很好的发挥管理作用，管理难度很大。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种充电桩智能调度管理方法，通过综合分析电动汽车、充电桩的数据，建立了充电桩模型和电动汽车充电模型，并通过智能化调度管理策略满足用户的充电需求。
为了实现上述目的，本发明提供一种充电桩智能调度管理方法，包括步骤：
S1：设置多个地理位置分区，每一所述地理位置分区包括至少一充电桩；
S2：建立一充电桩模型和一电动汽车充电模型；
S3：获取一用户的充电请求信息，所述充电请求信息包括：请求发起时间、用户位置信息和剩余电量信息；
S4：根据所述位置信息确定所述用户所在的所述地理位置分区并查询该地理位置分区内所有所述充电桩的充电桩位置信息；
S5：利用地图软件计算出所述用户位置至所述用户所在的所述地理位置分区内每一所述充电桩所需的路上耗时时间和路程；
S6：将固定数个所述路上耗时时间最少的所述充电桩加入一优先级队列并存储所述优先级队列；
S7：查询所述优先级队列中各所述充电桩的工作状态和所述优先级队列中各所述充电桩当前等待充电的电动汽车队列中最后一辆所述电动汽车结束充电的时间，并计算出所述用户至所述优先级队列中各所述充电桩充电所需的排队等待时间；
S8：根据电量信息计算各所述优先级队列中各所述充电桩充电所需的电能补充时间，所述电量信息包括所述剩余电量信息、路上耗能信息和电池容量信息；
S9：根据所述排队等待时间、路上耗时时间和所述电能补充时间计算优先级队列中各所述充电桩充电所需的充电总耗时；根据所述充电总耗时的大小对所述充电桩进行排序，形成一第一优先级序列；
S10：根据所述用户需要补充的电量和所述电能补充时间，计算各所述充电桩的充电费用，按照所述充电费用的大小对所述充电桩进行排序，形成一第二优先级序列；
S11：根据所述第一优先级序列和所述第二优先级序列向所述用户推送至少一所述充电桩的所述充电桩位置信息和所述充电总耗时。
优选地，所述充电桩模型包括充电桩坐标和位置编号，所述充电桩坐标和所述位置编号一一对应；所述充电桩模型的特征矩阵Cpi为：
Cpi＝(i,xyi,endti)，i∈[1,m](1)；
其中，i为所述充电桩的编号，Cpxyi为第i所述充电桩的所述充电桩坐标，endti为第i所述充电桩当前等待充电的电动汽车队列中最后一辆所述电动汽车结束充电的时间；m表示所述充电桩的数量；
Cpxyi＝(xi,yi)，i∈[1,m](2)；
其中，xi表示第i所述充电桩的横坐标，yi表示第i所述充电桩的纵坐标。
优选地，所述电动汽车充电模型的特征矩阵CARj为：
CARj＝(j,Carxyj,Sji,Trji,w,Wr,tendji,Twji,Wc,Tcji)，i∈[1,m]，j∈[1,n] (3)；
其中，j表示电动汽车编号；表示所述电动汽车的位置坐标；Sji表示第j所述电动汽车至第i充电桩的路程；Trji表示第j所述电动汽车至第i充电桩的所述路上耗时时间；w表示第j所述电动汽车的剩余电量；Wr表示第j所述电动汽车的路上耗能；表示第j所述电动汽车的充电结束时间；Twji表示第j所述电动汽车在第i充电桩的排队等待时间；Wc表示第j所述电动汽车需要补充的电量；Tcji表示第j所述电动汽车在第i充电桩的所述电能补充时间；
Car_xyi＝(xj,yj)，j∈[1,n] (4)；
其中，xj表示第j所述电动汽车的横坐标，yj表示第j所述电动汽车的纵坐标。
优选地，所述S7步骤中，根据一公式(5)计算所述排队等待时间Twji：
Twji＝endti-(t+Trji),t+Trji＜endti (5)；
其中，endti表示所述充电桩当前等待充电的电动汽车队列中最后一辆所述电动汽车结束充电的时间；t表示所述用户发出所述充电请求信息的时间。
优选地，所述S8步骤中，根据一公式(6)计算所述电能补充时间Tcji：
其中，P表示第j所述电动汽车的电池的额定功率。
优选地，所述S9步骤中，根据一公式(7)计算所述充电总耗时T：
T＝Twji+Trji+Tcji (7)。
优选地，所述地图软件包括高德地图。
本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
通过建立充电桩模型和电动汽车充电模型，并通过智能化调度管理策略可满足用户的充电最短路径调度方案、总耗时最少和充电费用最少的多种需求方案，智能化程度高，灵活性强并能满足用户不同的优先级需求。
附图说明
图1为本发明实施例的充电桩智能调度管理方法的流程图。
具体实施方式
下面根据附图1，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
请参阅图1，本发明实施例的一种充电桩智能调度管理方法，包括步骤：
S1：设置多个地理位置分区，每一地理位置分区包括至少一充电桩。
S2：建立一充电桩模型和一电动汽车充电模型。
充电桩模型包括充电桩坐标和位置编号，充电桩坐标和位置编号一一对应；充电桩模型的特征矩阵Cpi为：
Cpi＝(i,xyi,endti)，i∈[1,m] (1)；
其中，i为充电桩的编号，Cpxyi为第i充电桩的充电桩坐标，endti为第i充电桩当前等待充电的电动汽车队列中最后一辆电动汽车结束充电的时间；m表示充电桩的数量；
Cpxyi＝(xi,yi)，i∈[1,m] (2)；
其中，xi表示第i充电桩的横坐标，yi表示第i充电桩的纵坐标。
优选地，电动汽车充电模型的特征矩阵CARj为：
其中，j表示电动汽车编号；Carxyj表示电动汽车的位置坐标；Sji表示第j电动汽车至第i充电桩的路程；Trji表示第j电动汽车至第i充电桩的路上耗时时间；w表示第j电动汽车的剩余电量；Wr表示第j电动汽车的路上耗能；表示第j电动汽车的充电结束时间；Twji表示第j电动汽车在第i充电桩的排队等待时间；Wc表示第j电动汽车需要补充的电量；Tcji表示第j电动汽车在第i充电桩的电能补充时间；
Car_xyi＝(xj,yj)，j∈[1,n] (4)；
其中，xj表示第j电动汽车的横坐标，yj表示第j电动汽车的纵坐标。
S3：获取一用户的充电请求信息，充电请求信息包括：请求发起时间、用户位置信息和剩余电量信息。
S4：根据位置信息确定用户所在的地理位置分区并查询该地理位置分区内所有充电桩的充电桩位置信息。
S5：利用地图软件计算出用户位置至用户所在的地理位置分区内每一充电桩所需的路上耗时时间和路程。本实施例中，地图软件包括高德地图。
S6：将固定数个路上耗时时间最少的充电桩加入一优先级队列并存储优先级队列。
S7：查询优先级队列中各充电桩的工作状态和优先级队列中各充电桩当前等待充电的电动汽车队列中最后一辆电动汽车结束充电的时间，并计算出用户至优先级队列中各充电桩充电所需的排队等待时间。
其中，S7步骤中，根据一公式(5)计算排队等待时间Twji：
Twji＝endti-(t+Trji),t+Trji＜endti (5)；
其中，endti表示充电桩当前等待充电的电动汽车队列中最后一辆电动汽车结束充电的时间；t表示用户发出充电请求信息的时间。
S8：根据电量信息计算各优先级队列中各充电桩充电所需的电能补充时间，电量信息包括剩余电量信息、路上耗能信息和电池容量信息。
其中，S8步骤中，根据一公式(6)计算电能补充时间Tcji：
其中，P表示第j电动汽车的电池的额定功率。
S9：根据排队等待时间、路上耗时时间和电能补充时间计算优先级队列中各充电桩充电所需的充电总耗时；根据充电总耗时的大小对充电桩进行排序，形成一第一优先级序列。
其中，S9步骤中，根据一公式(7)计算充电总耗时T：
T＝Twji+Trji+Tcji (7)。
S10：根据用户需要补充的电量和电能补充时间，计算各充电桩的充电费用，按照充电费用的大小对充电桩进行排序，形成一第二优先级序列。
S11：根据第一优先级序列和第二优先级序列向用户推送至少一充电桩的充电桩位置信息和充电总耗时。
本发明实施例的一种充电桩智能调度管理方法，以最优充电桩推荐策略为目标，设置了最短路径调度方案、总耗时最少和充电费用最少三种方案。
(1)基于电动汽车充电最短路径调度：
以用户发出充电请求的位置作为起点，系统会依托高德地图计算出该位置与各个充电桩之间的距离，并根据用户所填写的剩余电量计算出车辆的续航里程，通过比较两者之间的大小，从中筛选出用户可以到达的充电桩。而后系统自动为用户推荐其中距离最近的固定数量个充电桩。在用户进行自主选择后，可以点击“预约充电”，系统会为用户预约此充电桩。由于充电站内充电桩的数量是一定的，当预约人数达到预设数值饱和时，系统则自动标记，在下一个用户请求时筛掉此充电站，不再为用户推荐此充电站。这样避免了传统系统推荐最短路径时，可能出现前往用户超过充电桩数量，而导致充电等待时间过长的现象。
(2)基于电动汽车充电总耗时最少调度
当用户发出充电请求时，系统会依托高德地图首先计算出当前时段从该位置出发，到达每一个充电桩所需要的时间。然后系统会提取出时间等相关数据，按照所需时间的长短对充电桩进行排序，筛选出固定数量的K个路上耗时最少的充电桩。而后，系统会自动查询这K个充电桩的工作状态和最后一辆电动汽车结束充电的时间，由公式(5)计算出所需的排队等待时间。接下来根据用户所填写的剩余电量和路上耗能以及用户注册账号时绑定的汽车电池容量等信息，由公式(6)计算出电能补充时间。最后综合路上耗时和排队等待时间以及电能补充时间，由公式(7)计算出充电总耗时，系统计算并依次排序出总耗时最少的充电方案，为用户推送总耗时最少的充电桩。
(3)基于充电费用最少调度
当用户发出充电请求时，系统会依托高德地图找出附近所有的充电桩，并根据公式(8)计算出到每个充电桩的需要补充的电量Wc；
Wc＝W-(w-Trji) (8)
其中，W表示电池容量。
并根据公式(6)计算出每个充电桩的电能补充时间。如果该充电桩为新能源(如：太阳能和风能)供电，每度电费用会高于传统供电，因此，电动汽车的充电费用相对于不含新能源的充电桩的费用会高。系统计算并依次排序出充电费用最少的充电方案，为用户推送充电费用最少的充电桩。
本实施例中，用户充电的具体步骤为：
(1)系统首先获取用户发出充电请求的时刻，电动汽车的位置坐标和剩余电量等信息。
(2)在数据库中查找用户附近充电桩的位置、当前的状态、预约人数等信息。
(3)通过电动汽车和充电桩所在的位置坐标信息，计算出电动汽车与每个充电桩之间的距离以及到达该充电桩所需要的电量。
(4)与电动汽车的剩余电量做比较，筛选出能够到达的充电桩。
(5)系统根据智能化调度方案，进行智能化调度，为用户推荐基于路径最短、基于总耗时最少和充电费用的充电方案及最佳充电桩。
(6)用户根据系统推荐的多种方案，选择某一个充电桩，然后预约充电。
(7)用户调用第三方地图，按照地图显示的路径规划行驶到目标充电桩。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种充电桩智能调度管理方法，包括步骤：
S1：设置多个地理位置分区，每一所述地理位置分区包括至少一充电桩；
S2：建立一充电桩模型和一电动汽车充电模型；
S3：获取一用户的充电请求信息，所述充电请求信息包括：请求发起时间、用户位置信息和剩余电量信息；
S4：根据所述位置信息确定所述用户所在的所述地理位置分区并查询该地理位置分区内所有所述充电桩的充电桩位置信息；
S5：利用地图软件计算出所述用户位置至所述用户所在的所述地理位置分区内每一所述充电桩所需的路上耗时时间和路程；
S6：将固定数个所述路上耗时时间最少的所述充电桩加入一优先级队列并存储所述优先级队列；
S7：查询所述优先级队列中各所述充电桩的工作状态和所述优先级队列中各所述充电桩当前等待充电的电动汽车队列中最后一辆所述电动汽车结束充电的时间，并计算出所述用户至所述优先级队列中各所述充电桩充电所需的排队等待时间；
S8：根据电量信息计算各所述优先级队列中各所述充电桩充电所需的电能补充时间，所述电量信息包括所述剩余电量信息、路上耗能信息和电池容量信息；
S9：根据所述排队等待时间、路上耗时时间和所述电能补充时间计算优先级队列中各所述充电桩充电所需的充电总耗时；根据所述充电总耗时的大小对所述充电桩进行排序，形成一第一优先级序列；
S10：根据所述用户需要补充的电量和所述电能补充时间，计算各所述充电桩的充电费用，按照所述充电费用的大小对所述充电桩进行排序，形成一第二优先级序列；
S11：根据所述第一优先级序列和所述第二优先级序列向所述用户推送至少一所述充电桩的所述充电桩位置信息和所述充电总耗时。
2.根据权利要求1所述的充电桩智能调度管理方法，其特征在于，所述充电桩模型包括充电桩坐标和位置编号，所述充电桩坐标和所述位置编号一一对应；所述充电桩模型的特征矩阵Cpi为：
Cpi＝(i,xyi,endti)，i∈[1,m] (1)；
其中，i为所述充电桩的编号，为第i所述充电桩的所述充电桩坐标，endti为第i所述充电桩当前等待充电的电动汽车队列中最后一辆所述电动汽车结束充电的时间；m表示所述充电桩的数量；
其中，xi表示第i所述充电桩的横坐标，yi表示第i所述充电桩的纵坐标。
3.根据权利要求2所述的充电桩智能调度管理方法，其特征在于，所述电动汽车充电模型的特征矩阵CARj为：
其中，j表示电动汽车编号；表示所述电动汽车的位置坐标；Sji表示第j所述电动汽车至第i充电桩的路程；Trji表示第j所述电动汽车至第i充电桩的所述路上耗时时间；w表示第j所述电动汽车的剩余电量；Wr表示第j所述电动汽车的路上耗能；表示第j所述电动汽车的充电结束时间；Twji表示第j所述电动汽车在第i充电桩的排队等待时间；Wc表示第j所述电动汽车需要补充的电量；Tcji表示第j所述电动汽车在第i充电桩的所述电能补充时间；
Car_xyi＝(xj,yj)，j∈[1,n] (4)；
其中，xj表示第j所述电动汽车的横坐标，yj表示第j所述电动汽车的纵坐标。
4.根据权利要求3所述的充电桩智能调度管理方法，其特征在于，所述S7步骤中，根据一公式(5)计算所述排队等待时间Twji：
Twji＝endti-(t+Trji),t+Trji＜endti (5)；
其中，endti表示所述充电桩当前等待充电的电动汽车队列中最后一辆所述电动汽车结束充电的时间；t表示所述用户发出所述充电请求信息的时间。
5.根据权利要求4所述的充电桩智能调度管理方法，其特征在于，所述S8步骤中，根据一公式(6)计算所述电能补充时间Tcji：
其中，P表示第j所述电动汽车的电池的额定功率。
6.根据权利要求5所述的充电桩智能调度管理方法，其特征在于，所述S9步骤中，根据一公式(7)计算所述充电总耗时T：
T＝Twji+Trji+Tcji (7)。
7.根据权利要求6所述的充电桩智能调度管理方法，其特征在于，所述地图软件包括高德地图。
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