CN114091911A - 一种基于充电紧急指标的电动车预约充电调度方法 - Google Patents

一种基于充电紧急指标的电动车预约充电调度方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于充电紧急指标的电动车预约充电调度方法，运控管理中心与充电站、纯电动车组成充电网络，本发明通过对充电紧急值对充电站处的充电队列进行调度，以获取通过不同充电站的可充电时刻EACT；并进一步基于各充电站的可充电时刻EACT计算出纯电动车去往各充电站进行充电的总行程结束时刻；云控管理中心基于总行程结束时刻最快选择最优充电站点。本发明通过对充电紧急值的应用，可以最大限度保障纯电动车在有限的时长内完成完整充电，此应用可以最大化部署在城市充电站利用率；并通过引入预约方法，基于云控管理中心全局调度，实现充电网络内平衡负载，减少充电等待时长，有效地减少纯电动车总行程时长。

Description

一种基于充电紧急指标的电动车预约充电调度方法
技术领域
本发明属于电动车充电调度的技术领域，具体涉及一种基于充电紧急指标的电动车预 约充电调度方法。
背景技术
新能源汽车在环境保护和能量利用方面有着极大的优势，近几年成为国家重点发展领 域。国家明确了信息化、智能化、智能控制等核心技术来推动新能源汽车的工程化和产业 化能力，发展新能源汽车产业已上升为国家战略发展高度。
纯电动车的普及也对充电网络提出了更高的要求，国家也在推动充电网络实现互联互 通、信息共享。各个城市都对新能源汽车充电设施加大了投入，大量城市(如深圳)都在 大力建设新型新能源汽车充电基础设施以保障新能源汽车(纯电动车)的日常基础充电需 求。
纯电动车充电大量采用了插入式充电，即通过将纯电动车插入充电插槽来完成电量补 充。当前状况下，充电站由于位置和运行成本的限制，在数量上未能满足大量纯电动车的 并行充电请求，且充电站的充电插槽有数量限制。因此大量纯电动车的在充电站的并行充 电请求亟需解决，且不同纯电动车对充电紧急与否的敏感程度有所区别，需通过智能调度 最大化充电站的纯电动车充电效率，使得有充电紧急需求的纯电动车优先充电，以增加纯 电动车集群在一段时长内总体完整充电次数。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于充电紧急指标的电动车预约充电调度方法，旨在提高 纯电动车完整充电次数，且减少充电等待时长。本发明尤其适用于优化大量纯电动车同属 于一个组织时的整体充电效果(更高完整充电次数及更低等待时长)，而非着眼于单一纯 电动车的无序充电状态。
本发明主要通过以下技术方案实现：
一种基于充电紧急指标的电动车预约充电调度方法，运控管理中心与充电站、纯电动 车组成充电网络，包括以下步骤：
步骤S100：当纯电动车EVr检测到电量状态值低于阈值时，向运控管理中心发送充电 请求，且充电请求包括纯电动车EVr的当前位置或者预期到达充电站的时刻
Figure BDA0003370025030000021
以及预期 充电时刻
Figure BDA0003370025030000022
最终目的地；
步骤S200：运控管理中心收到充电请求后，基于充电站的运行信息估算所有充电站的 包含纯电动车EVr的充电队列，通过各个纯电动车的充电紧急值为充电队列进行排序调度， 充电紧急值较高的纯电动车优先充电；运控管理中心结合各充电站的充电队列的调度信息 计算各充电站的可充电时刻EACT；
步骤S300：将各充电站的可充电时刻EACT与纯电动车EVr的行驶行为汇总，获得去往单一充电站的总行程结束时刻
Figure BDA0003370025030000023
运控管理中心通过最快总行程结束时刻找到最优充电站
Figure BDA0003370025030000024
并将最优充电站
Figure BDA0003370025030000025
推荐给纯电动车EVr；
步骤S400：纯电动车EVr向运控管理中心进行预约，确认所选的最优充电站
Figure BDA0003370025030000026
运控管理中心基于EVr的当前位置计算得到电动车EVr到达各充电站的预期到达充电 站的时刻
Figure BDA0003370025030000027
运控管理中心基于纯电动车EVr的最终目的地计算得到各充电站到达纯电 动车EVr的最终目的地的时长
Figure BDA0003370025030000028
且运控管理中心存储有各充电站的允许停车时长Dev。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S200中，充电紧急值Vev为：
Figure BDA0003370025030000029
其中：
Figure BDA00033700250300000210
为预期到达充电站的时刻；
Dev为充电站允许停车时长；
Figure BDA00033700250300000211
为纯电动车到达充电站直至充电插槽可用的等待时长。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S200中，所述充电站设置有若干个充电 插槽，当充电插槽可用时，根据充电紧急值对充电队列中的纯电动车进行调度；将充电站 的各个充电插槽的可用时刻汇总得到可充电时刻列表LIST，并以升序排列，此时最快可用 充电插槽时刻为LIST.GET(0)，根据每个纯电动车的充电结束时刻更新可充电时刻列表LIST，进而更新最快可用充电插槽时刻LIST.GET(0)；当纯电动车EVr到达充电站且其充电紧急值最高时，纯电动车EVr在充电站进行充电，此时充电站的可充电时刻EACT等于此 时的最快可用充电插槽时刻LIST.GET(0)。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S200中，所述充电站还设置有当前充电 队列NC，所述充电站的充电队列包括等待队列NW、已预约队列NR中对应的纯电动车EVi、纯电动车EVj以及纯电动车EVr；所述充电站的充电插槽优先满足当前充电队列NC中的纯 电动车EVn，当充电插槽可用时，根据充电紧急值优先对纯电动车EVi或纯电动车EVj或纯 电动车EVr进行调度。
为了更好地实现本发明，进一步地，当前充电队列NC中纯电动车EVn的数量小于充电 插槽的数量时，此时最快可用充电插槽时刻LIST.GET(0)等于纯电动车EVn的充电结束时刻
Figure BDA0003370025030000031
且计算公式如下：
Figure BDA0003370025030000032
其中：
Figure BDA0003370025030000033
为纯电动车EVn的电池满电能量，
Figure BDA0003370025030000034
为纯电动车EVn的电池当前能量；
Figure BDA0003370025030000035
为纯电动车EVn到达充电站的时刻；
β为充电插槽的充电功率，
Tcur为未占用的充电插槽可用时刻，
Dev为充电站允许停车时长。
为了更好地实现本发明，进一步地，当纯电动车EVi到达充电站且其充电紧急值最高 时，纯电动车EVi的充电结束时刻
Figure BDA0003370025030000036
计算如下：
Figure BDA0003370025030000037
其中：
Figure BDA0003370025030000038
为纯电动车EVi的电池满电能量，
Figure BDA0003370025030000039
为纯电动车EVi的电池当前能量；
Figure BDA0003370025030000041
为纯电动车EVi到达充电站的时刻；
β为充电插槽的充电功率，
Dev为充电站允许停车时长。
为了更好地实现本发明，进一步地，当纯电动车EVj到达充电站且其充电紧急值最高 时，纯电动车EVj的充电结束时刻
Figure BDA0003370025030000042
计算如下：
Figure BDA0003370025030000043
其中：
Figure BDA0003370025030000044
为纯电动车EVj的电池满电能量；
Figure BDA0003370025030000045
为纯电动车EVj的电池当前能量；
Sev为纯电动车EVj的行驶速度；
Figure BDA0003370025030000046
为纯电动车EVj的行驶时长；
Figure BDA0003370025030000047
为纯电动车EVj到达充电站的时刻；
α为纯电动车EVj每米消耗的能量；
β为充电插槽的充电功率，
Dev为充电站允许停车时长。
为了更好地实现本发明，进一步地，若纯电动车EVr完全充电，则其在充电站的完成 时刻为
Figure BDA0003370025030000048
此时纯电动车EVr的总行程结束时刻为：
Figure BDA0003370025030000049
否则，纯电动车EVr的总行程结束时刻为：
Figure BDA00033700250300000410
其中：
Figure BDA00033700250300000411
为纯电动车预期到达充电站的时刻；
Dev为充电站允许停车时长；
Figure BDA0003370025030000051
为充电站到达纯电动车EVr的最终目的地的时长。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S200中，所述充电站的运行信息包括充 电站配备的充电插槽数量以及当前充电队列NC、等待队列NW和已预约队列NR的纯电动车的数量。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S400中，预约的信息包括纯电动车EVr的车辆识别码。
本发明通过对充电紧急值的应用，对充电站处的充电队列(纯电动车EVr，等待中纯电 动车EVi以及已经预约的纯电动车EVj)进行调度，以获取通过不同充电站的EACT，并进一步基于各充电站的EACT计算出纯电动车EVr去往各充电站进行充电的总行程结束时刻。云控管理中心基于总行程结束时刻最快选择最优充电站点。本发明可以在充电网络内平衡负载，减少充电等待时长，有效地减少纯电动车总行程时长(含一次充电行为)。
本发明的有益效果：
(1)本发明有效提高了纯电动车完整充电次数，且减少充电等待时长。本发明尤其适 用于优化大量纯电动车同属于一个组织时的整体充电效果(更高完整充电次数及更低等待 时长)，而非着眼于单一纯电动车的无序充电状态；
(2)本发明可以在充电网络内平衡负载，本发明通过对充电紧急值的应用，可以最大 限度保障纯电动车在有限的时长内(受限于允许停车时长)完成完整充电，此应用可以最 大化部署在城市充电站利用率；并通过引入预约方法，基于云控管理中心全局调度，实现 充电网络内平衡负载，减少充电等待时长，有效地减少纯电动车总行程时长。
附图说明
图1为本发明整体流程的时间示意图；
图2为本发明充电紧急值的计算原理图；
图3为本发明的原理框图。
具体实施方式
实施例1：
一种基于充电紧急指标的电动车预约充电调度方法，运控管理中心与充电站、纯电动 车组成充电网络，包括以下步骤：
步骤S100：当纯电动车EVr检测到电量状态值低于阈值时，向运控管理中心发送充电 请求，且充电请求包括纯电动车EVr的当前位置或者预期到达充电站的时刻
Figure BDA0003370025030000052
以及预期 充电时刻
Figure BDA0003370025030000053
最终目的地；
步骤S200：运控管理中心收到充电请求后，基于充电站的运行信息估算所有充电站的 包含纯电动车EVr的充电队列，通过各个纯电动车的充电紧急值为充电队列进行排序调度， 充电紧急值较高的纯电动车优先充电；运控管理中心结合各充电站的充电队列的调度信息 计算各充电站的可充电时刻EACT；
步骤S300：将各充电站的可充电时刻EACT与纯电动车EVr的行驶行为汇总，获得去往单一充电站的总行程结束时刻
Figure BDA0003370025030000061
运控管理中心通过最快总行程结束时刻找到最优充电站
Figure BDA0003370025030000062
并将最优充电站
Figure BDA0003370025030000063
推荐给纯电动车EVr；
步骤S400：纯电动车EVr向运控管理中心进行预约，确认所选的最优充电站
Figure BDA0003370025030000064
进一步地，运控管理中心基于EVr的当前位置计算得到电动车EVr到达各充电站的预 期到达充电站的时刻
Figure BDA0003370025030000065
运控管理中心基于纯电动车EVr的最终目的地计算得到各充电 站到达纯电动车EVr的最终目的地的时长
Figure BDA0003370025030000066
且运控管理中心存储有各充电站的允许停 车时长Dev。
进一步地，所述步骤S200中，所述充电站的运行信息包括充电站配备的充电插槽数量 以及当前充电队列NC、等待队列NW和已预约队列NR的纯电动车的数量。
进一步地，所述步骤S400中，预约的信息包括纯电动车EVr的车辆识别码。
本发明通过对充电紧急值对充电站处的充电队列进行调度，以获取通过不同充电站的 可充电时刻EACT；并进一步基于各充电站的可充电时刻EACT计算出纯电动车EVr去往各充电站进行充电的总行程结束时刻；云控管理中心基于总行程结束时刻最快选择最优充电站点。本发明通过对充电紧急值的应用，可以最大限度保障纯电动车在有限的时长内完成完整充电，此应用可以最大化部署在城市充电站利用率；并通过引入预约方法，基于云控管理中心全局调度，实现充电网络内平衡负载，减少充电等待时长，有效地减少纯电动车总行程时长。
实施例2：
本实施例是在实施例1的基础上进行优化，所述步骤S200中，充电紧急值Vev为：
Figure BDA0003370025030000067
其中：
Figure BDA0003370025030000068
为纯电动车预期到达充电站的时刻；
Dev为充电站允许停车时长；
Figure BDA0003370025030000071
为纯电动车到达充电站直至充电插槽可用的等待时长。
本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。
实施例3：
本实施例是在实施例1或2，所述步骤S200中，所述充电站设置有若干个充电插槽，当充电插槽可用时，根据充电紧急值对充电队列中的纯电动车进行调度；将充电站的各个充电插槽的可用时刻汇总得到可充电时刻列表LIST，并以升序排列，此时最快可用充电插槽时刻为LIST.GET(0)，根据每个纯电动车的充电结束时刻更新可充电时刻列表LIST，进而更新最快可用充电插槽时刻LIST.GET(0)；当纯电动车EVr到达充电站且其充电紧急值最高时，纯电动车EVr在充电站进行充电，此时充电站的可充电时刻EACT等于此时的最快 可用充电插槽时刻LIST.GET(0)。
进一步地，所述步骤S200中，所述充电站还设置有当前充电队列NC，所述充电站的充电队列包括等待队列NW、已预约队列NR中对应的纯电动车EVi、纯电动车EVj以及纯 电动车EVr；所述充电站的充电插槽优先满足当前充电队列NC中的纯电动车EVn，当充电 插槽可用时，根据充电紧急值优先对纯电动车EVi或纯电动车EVj或纯电动车EVr进行调度。
进一步地，当前充电队列NC中纯电动车EVn的数量小于充电插槽的数量时，此时最快 可用充电插槽时刻LIST.GET(0)等于纯电动车EVn的充电结束时刻
Figure BDA0003370025030000072
且计算公式如 下：
Figure BDA0003370025030000073
其中：
Figure BDA0003370025030000074
为纯电动车EVn的电池满电能量，
Figure BDA0003370025030000075
为纯电动车EVn的电池当前能量；
Figure BDA0003370025030000076
为纯电动车EVn到达充电站的时刻；
β为充电插槽的充电功率，
Tcur为未占用的充电插槽可用时刻，
Dev为充电站允许停车时长。
进一步地，当纯电动车EVi到达充电站且其充电紧急值最高时，纯电动车EVi的充电结 束时刻
Figure BDA0003370025030000081
计算如下：
Figure BDA0003370025030000082
其中：
Figure BDA0003370025030000083
为纯电动车EVi的电池满电能量，
Figure BDA0003370025030000084
为纯电动车EVi的电池当前能量；
Figure BDA0003370025030000085
为纯电动车EVi到达充电站的时刻；
β为充电插槽的充电功率，
Dev为充电站允许停车时长。
进一步地，当纯电动车EVj到达充电站且其充电紧急值最高时，纯电动车EVj的充电结 束时刻
Figure BDA0003370025030000086
计算如下：
Figure BDA0003370025030000087
其中：
Figure BDA0003370025030000088
为纯电动车EVj的电池满电能量；
Figure BDA0003370025030000089
为纯电动车EVj的电池当前能量；
Sev为纯电动车EVj的行驶速度；
Figure BDA00033700250300000810
为纯电动车EVj的行驶时长；
Figure BDA00033700250300000811
为纯电动车EVj到达充电站的时刻；
α为纯电动车EVj每米消耗的能量；
β为充电插槽的充电功率，
Dev为充电站允许停车时长。
本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。
实施例4：
本实施例是在实施例1-3任一个的基础上进行优化，若纯电动车EVr完全充电，则其在 充电站的完成时刻为
Figure BDA0003370025030000091
此时纯电动车EVr的总行程结束时刻为：
Figure BDA0003370025030000092
否则，纯电动车EVr的总行程结束时刻为：
Figure BDA0003370025030000093
其中：
Figure BDA0003370025030000094
为预期到达充电站的时刻；
Dev为充电站允许停车时长；
Figure BDA0003370025030000095
为充电站到达纯电动车EVr的最终目的地的时长。
本实施例的其他部分与上述实施例1-3任一个相同，故不再赘述。
实施例5：
一种基于充电紧急指标的电动车预约充电调度方法，包括以下步骤：
1.通过云控管理中心与复数个充电站和纯电动车组成智能化充电网络；
2.云控管理中心与充电网络中的充电站实时通信，收集充电站的运行信息；
3.纯电动车检测到电量状态值低于阈值时，向云控管理中心发送充电请求；
4.云控管理中心收到纯电动车的充电请求后，基于充电站处的运行信息估算所有充电 站处的充电队列，通过各个纯电动车的充电紧急指标(充电紧急值)为充电队列进行调度。 云控管理中心结合各充电站处的充电队列调度信息计算充电站处的可充电时刻(EACT)， 并进一步收集所有充电站的EACT；
5.获取的充电站处EACT将进一步与发送充电请求的纯电动车的行驶行为(纯电动车 行驶向任意充电站及完成充电后行驶到终点)汇总，获得去往单一充电站的总行程结束时 刻(包含一次充电行为)，云控管理中心通过最快总行程结束时刻找出所有充电站中的最 优充电站
Figure BDA0003370025030000096
并将最优充电站
Figure BDA0003370025030000097
推荐结果给发送请求充电的纯电动车；
6.发送充电请求的纯电动车向云控管理中心进行预约，确认所选的最优充电站。
进一步地，云控管理中心通过无线通信模块收集的充电站实时运行信息，包括充电站 配备的充电插槽数量、充电站当前充电中的纯电动车数量、充电站停靠等待充电的纯电动 车的数量和已向充电站进行预约的纯电动车的数量。
进一步地，纯电动车EVr向云控管理中心发送的信息包括纯电动车的车辆识别码，车 辆预期到达选定充电站的时刻
Figure BDA0003370025030000101
车辆的预期充电时刻
Figure BDA0003370025030000102
以及车辆的预期最晚离 开时刻
Figure BDA0003370025030000103
该时刻受允许停车时长Dev限制。
进一步地，最优充电站
Figure BDA0003370025030000104
的选取包括以下步骤：
01)对于每个可选的充电站，计算发送充电请求的纯电动车从其当前位置到该充电站完成 充电后到旅程终点的总行程结束时刻
Figure BDA0003370025030000105
纯电动车经由充电站的
Figure BDA0003370025030000106
计算为：
Figure BDA0003370025030000107
从 充电站完成充电的时刻加上从充电站到最终目的地的时长
Figure BDA0003370025030000108
其中纯电动车在充电站的 最晚离开时刻受限于允许停车时长Dev。
02)云控管理中心选择
Figure BDA0003370025030000109
最短的充电站为最优选择充电站。
进一步地，充电站处EACT的计算将依赖于纯电动车预期到达时的充电队列调度情况 进行预测，该调度指标为充电紧急值Vev：
Figure BDA00033700250300001010
其中，
Figure BDA00033700250300001011
为纯电动车到达充电站直至充电插槽可用的等待时长，因此
Figure BDA00033700250300001012
计算得到纯电动车的剩余允许停车时长，纯电动车的充电时长
Figure BDA00033700250300001013
减去纯电动车的剩余允许停车时长可以反映纯电动车的充电紧急程度。在充电站处进行充电调度时会优先为充电更紧急(Vev值更高)的纯电动车安排充电(当充电插槽可用时)。
进一步地，当纯电动车预期到达一个充电站处时，该充电站处的EACT计算分为两种 情况：
①有充电需求的纯电动车EVr到达该充电站处可以优先于等待中的纯电动车(等待 队列NW中的EVi)及其他预约的纯电动车(预约队列NR中的EVj)进行充电服务。此时当充电插槽可用时，EVr已经到达充电站
Figure BDA00033700250300001014
且其充电紧急值(Vev)大 于其他等待及预约的纯电动车(EVi及EVj)。此时第一个可用的充电插槽时刻(LIST.GET(0)) 即该充电站处的EACT。
②EVr到达该充电站处不能优先于等待队列NW中的EVi及预约队列NR中的EVj进 行充电服务。其可能原因包括：EVr在充电插槽可用时未到达充电站；EVr的充电紧急值 Vev小于EVi或EVj。在这种情况下，当充电插槽可用时将优先为其他高充电紧急值的纯电 动车(EVi及EVj)进行充电，同时将LIST进行更新，充电紧急值最高的纯电动车的充电 完成时刻
Figure BDA0003370025030000111
将替换LIST.GET(0)，以表示该充电插槽直到
Figure BDA0003370025030000112
之前都被该充电紧急值最高的 纯电动车占用。当充电站处以紧急值对纯电动车充电队列进行调度以后，EVr最终的可充电 时刻会获得，即在充电插槽可用时，该纯电动车满足了①中的条件，此时第一个可用的充 电插槽(LIST.GET(0))即该充电站处的EACT。
每个可选的充电站的EACT通过该充电站等待纯电动车的数量NW和已预约的纯电动 车数量NR进行估算。
本发明通过对充电紧急值的应用，对充电站处的充电队列(纯电动车EVr，等待中纯电 动车EVi以及已经预约的纯电动车EVj)进行调度，以获取通过不同充电站的EACT，并进一步基于各充电站的EACT计算出纯电动车EVr去往各充电站进行充电的总行程结束时刻。云控管理中心基于总行程结束时刻最快选择最优充电站点。本发明可以在充电网络内平衡负载，减少充电等待时长，有效地减少纯电动车总行程时长(含一次充电行为)。
实施例6：
一种基于充电紧急指标的电动车预约充电调度方法，本发明纯电动车充电系统的网络 包括云控管理中心、多个充电站及行驶中的纯电动车。
每辆纯电动车都有一个电量状态阈值。通常情况下纯电动车处于行驶状态，并定期检 查其电量状态值。一旦其电量状态值低于阈值，纯电动车的通信模块经由4G移动通信网络 向云控管理中心发送充电请求，以选择合适的充电站。云控管理中心向纯电动车推荐最优 补电站后，纯电动车通过向云控管理中心报告来确认充电站预约。
充电站散布在通常有停车场或购物中心的城市周围。每个充电站拥有多个充电插槽以 并行服务纯电动车。云控管理中心通过与充电站的实时网络通信监控充电站当前充电状态。
云控管理中心是一个集中式的控制器，管理来自充电网络中所有纯电动车的充电需求， 并全局监视实时充电站状态，包括充电过程和等待的纯电动车等。
在充电网络中，云控管理中心根据电量补充请求准确估计可用的充电时刻。该估算通 过充电紧急值对潜在充电队列进行排序调度，基于这样调度算法，获取预期充电站处的 EACT。并最终基于最快的总行程结束时刻进行最优充电站选择。进一步，云控管理中心确 定有充电请求的纯电动车是否于该充电站充电，并且选择最优充电站。通过启用预约服务， 可以进一步优化选择决策。
进一步地，本发明具体包括以下步骤：
步骤1：通过互联网云平台，实现云服务范围内，云控管理中心通过云服务监控充电网 络上所有充电站的实时状态。基于实时状态估计每个充电站处的EACT，并作为选择最佳充 电站的关键信息。
步骤2：移动状态下的纯电动车(EVr)一旦检测到电量状态值低于阈值，则移向云控 管理中心发送充电请求，以请求最优充电站。
步骤3：云控管理中心收到充电请求后，汇总充电网络上所有充电站的实时状态，基于 充电紧急值对EVr到达充电站后的充电队列调度情况进行预测，以估算其在各个充电站处 的EACT。
步骤4：云控管理中心计算各充电站中的最优站点，然后将该最优充电站推荐给EVr。
步骤5：纯电动车通过向云控管理中心报告其预约来确认所选充电站点(纯电动通过蜂 窝网络向云控管理中心发送将前往该充电站点进行充电的预约)，该预约信息有利于后续 的纯电动车进行充电站选择。
进一步地，如图1所示，通过时域上的参数来计算纯电动车的充电紧急值。充电紧急 值Vev为：
Figure BDA0003370025030000121
其中：
Figure BDA0003370025030000122
为纯电动车预期到达充电站的时刻；
Dev为充电站允许停车时长；
Figure BDA0003370025030000123
为纯电动车到达充电站直至充电插槽可用的等待时长。
如图2所示，由于不同的纯电动车存在充电时长需求及剩余停车时长的差异性，部分 纯电动车对于充电的需求更加紧急。如图2中，纯电动车1到达时刻早于纯电动车2，且其剩余允许停车时长短于纯电动2，但纯电动车2需求的充电时长远长于纯电动车1。通过计算，纯电动车2的充电紧急值高于纯电动车1，即纯电动车2对于充电的紧急度要求更高。 此时，当充电插槽可用时，纯电动车2将先行充电，而纯电动车1由于充电紧急度较低可 以等待后续可用充电插槽，从而使两辆纯电动车都可在其有限停车时长内完整充电。充电 紧急值优先的策略可以最大化整体的充电效果。
进一步地，如图3所示，本发明包括两个主要功能：充电站可充电时刻预测、充电站选择推荐及预约过程：
一、充电站可充电时刻预测
充电站管理多个充电插槽，充电插槽数量为δ。由于充车站的充电设施通常有所限制， 因此充电过程取决于以下条件：
如果已经有插槽都被占用，则正在被占用的充电插槽不可被抢占，本地当前充电中的 纯电动车EVn(充电队列NC)将进行充电，此时充电插槽可用时刻取决于充电中的纯电动车 的充电结束时刻
Figure BDA0003370025030000131
由于允许停车时长的限制，当前充电中的纯电动车充电结束时刻
Figure BDA0003370025030000132
计算如下：
Figure BDA0003370025030000133
在公式(1)的情况下，当前充电中的纯电动车(EVn)可以在离开充电站前完成充电，其 中所需能量为电池满电能量减去电池当前能量，除以充电插槽充电功率(β)为充电时长； 反之，如公式(2)，其不能完整充电且需要被允许停车时长约束。
通过遍历该充电站处的每个充电插槽确认当前充电中的纯电动(EVn)的充电结束时刻， 如NC的数量小于充电插槽的个数(μ)，表示当前尚有空闲充电插槽，则未占用(即没有 纯电动车正在充电)的充电插槽可用时刻为Tcur。
充电站处的各个充电插槽被汇总成可充电时刻列表LIST，并以升序排序，此时LIST.GET(0)为最快可用充电插槽。由于一个充电站可能存在等待充电的纯电动车(等待队列NW)及预约将到达该充电站充电的预约纯电动车(预约充电的纯电动车队列NR中的 EVj)。
此时将对该充电站内的各个类型的纯电动车进行充电队列调度，纯电动车间的充电优 先级取决于各自的充电紧急值Vev。
当最快充电插槽可用时(LIST.GET(0))，充电站将对EVi和EVj以及发送充电请求的纯电动车(EVr)基于充电紧急值优先进行调度。充电紧急值更高的纯电动车将优先充电。通过遍历纯电动车充电队列可以得到EVr的充电次序。具体计算如下：
当最快充电插槽可用时(LIST.GET(0))，等待队列NW中的首个EVi(根据Vev排序)将与预约充电的纯电动车队列NR中的首个EVj(根据Vev排序)以及EVr进行比较。
当且仅当最快充电插槽可用时，EVr到达了充电站
Figure BDA0003370025030000141
且其充电紧急值最高，EVr可以在到达该充电站时进行充电，此时该充电站的EACT为 LIST.GET(0)。否则，最快充电插槽将为紧急值最高且到达的EVi或EVj服务，并将服务到 该纯电动车的充电结束时刻。
若优先调度的纯电动车为EVi，则计算如下：
Figure BDA0003370025030000142
在公式(3)的情况下，EVi可以在离开充电站前完成充电，反之，如公式(4)，其不能完整充电且需要被允许停车时长约束。
若优先调度的纯电动车为EVj，则计算如下：
Figure BDA0003370025030000143
在公式(5)的情况下，EVj可以在离开充电站前完成充电。需要注意的是由于EVj尚未到 达充电站，其存在行驶到充电站的额外消耗能量
Figure BDA0003370025030000144
如公式(6)，EVj不能完整充电，则其需要在允许停车时长上限离开。
上述的EVi和EVj的充电结束时刻将被记录，表示最快可用充电插槽被占用直到
Figure BDA0003370025030000145
或
Figure BDA0003370025030000146
此时LIST.GET(0)被替换为该充电结束时刻，通过LIST将根据时间顺序进行重新排 序以保证LIST.GET(0)为第一个可用的充电插槽。被安排充电的纯电动车(EVi或EVj)将 不在被后续进行安排。充电插槽将根据可用时刻先后找到下一个最快可用充电插槽。并重 复上述过程，直到EVr可进行充电，并记录此时的LIST.GET(0)为该充电站的EACT。
云控管理中心对该LIST.GET(0)进行记录，并标记为此充电站的EACT。
二、充电站选择推荐及预约过程
云控管理中心在所有充电站中找到最佳选择，使纯电动车经历最快的
Figure BDA0003370025030000151
到达其行程终 点。
其中纯电动车在充电站的充电时长受限于允许停车时长Dev，其在充电站处的充电时长 分为两种情况：
1)纯电动车完全充电，则其在充电站的完成的时刻为
Figure BDA0003370025030000152
此时的纯电动车EVr的总行程结束时刻为：
Figure BDA0003370025030000153
2)此外，纯电动车需要在允许停车时长到达上限时离开，则其在充电站的充电完成的时刻 为
Figure BDA0003370025030000154
此时的纯电动车EVr的总行程结束时刻为：
Figure BDA0003370025030000155
为了通过最快的总行程结束时刻，找到最优的充电站，必须对可充电时间进行估算， 具体步骤在充电站可充电时刻预测(一)中进行了详述，包括以下步骤：
经由EVr的充电请求，云控管理中心将查询每个充电站各自的充电状态，包括诸如以 下内容<NC，NW，NR>。通过汇总来自充电网络中所有充电站的信息，可以获得经由各个充电站的总行程结束时刻。
根据对经由各个充电站
Figure BDA0003370025030000156
的估算，云控管理中心对请求充电的纯电动车(EVr)进行 充电站的推荐：如果满足
Figure BDA0003370025030000157
则可以获取最优的充电站
Figure BDA0003370025030000158
在该充电站充 电，纯电动车的
Figure BDA0003370025030000159
最短。
值得注意的是，如果EVr在最优充电站
Figure BDA00033700250300001510
站选择下也不能完成充电，即EVr在到达该 最优充电站
Figure BDA00033700250300001511
站直到允许停车时长上限
Figure BDA00033700250300001512
也未能取得充电，则此时EVr在充电网络中无法找到合适的最优充电站，则此时EVr将遵循当前路线移动，直到下一个道路节点再进行充电站的选择。
云控管理中心将最优的充电站
Figure BDA0003370025030000161
推荐给EVr，EVr确认最优充电站选择后，将确认信 息回报给云控管理中心，由云控管理中心将EVr的预约信息发给选中的最优的充电站
Figure BDA0003370025030000162
进 行确认。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据 本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范 围之内。

Claims (10)

1.一种基于充电紧急指标的电动车预约充电调度方法，运控管理中心与充电站、纯电动车组成充电网络，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S100：当纯电动车EVr检测到电量状态值低于阈值时，向运控管理中心发送充电请求，且充电请求包括纯电动车EVr的当前位置或者预期到达充电站的时刻
Figure FDA0003370025020000011
以及预期充电时刻
Figure FDA0003370025020000012
最终目的地；
步骤S200：运控管理中心收到充电请求后，基于充电站的运行信息估算所有充电站的包含纯电动车EVr的充电队列，通过各个纯电动车的充电紧急值为充电队列进行排序调度，充电紧急值较高的纯电动车优先充电；运控管理中心结合各充电站的充电队列的调度信息计算各充电站的可充电时刻EACT；
步骤S300：将各充电站的可充电时刻EACT与纯电动车EVr的行驶行为汇总，获得去往单一充电站的总行程结束时刻
Figure FDA0003370025020000013
运控管理中心通过最快总行程结束时刻找到最优充电站
Figure FDA0003370025020000014
并将最优充电站
Figure FDA0003370025020000015
推荐给纯电动车EVr；
步骤S400：纯电动车EVr向运控管理中心进行预约，确认所选的最优充电站
Figure FDA0003370025020000016
2.根据权利要求1所述的一种基于充电紧急指标的电动车预约充电调度方法，其特征在于，所述步骤S200中，充电紧急值Vev为：
Figure FDA0003370025020000017
其中：
Figure FDA0003370025020000018
为预期到达充电站的时刻；
Dev为充电站允许停车时长；
Figure FDA0003370025020000019
为纯电动车到达充电站直至充电插槽可用的等待时长。
3.根据权利要求1所述的一种基于充电紧急指标的电动车预约充电调度方法，其特征在于，所述步骤S200中，所述充电站设置有若干个充电插槽，当充电插槽可用时，根据充电紧急值对充电队列中的纯电动车进行调度；将充电站的各个充电插槽的可用时刻汇总得到可充电时刻列表LIST，并以升序排列，此时最快可用充电插槽时刻为LIST.GET(0)，根据每个纯电动车的充电结束时刻更新可充电时刻列表LIST，进而更新最快可用充电插槽时刻LIST.GET(0)；当纯电动车EVr到达充电站且其充电紧急值最高时，纯电动车EVr在充电站进行充电，此时充电站的可充电时刻EACT等于此时的最快可用充电插槽时刻LIST.GET(0)。
4.根据权利要求3所述的一种基于充电紧急指标的电动车预约充电调度方法，其特征在于，所述步骤S200中，所述充电站还设置有当前充电队列NC，所述充电站的充电队列包括等待队列NW、已预约队列NR中对应的纯电动车EVi、纯电动车EVj以及纯电动车EVr；所述充电站的充电插槽优先满足当前充电队列NC中的纯电动车EVn，当充电插槽可用时，根据充电紧急值优先对纯电动车EVi或纯电动车EVj或纯电动车EVr进行调度。
5.根据权利要求4所述的一种基于充电紧急指标的电动车预约充电调度方法，其特征在于，当前充电队列NC中纯电动车EVn的数量小于充电插槽的数量时，此时最快可用充电插槽时刻LIST.GET(0)等于纯电动车EVn的充电结束时刻
Figure FDA0003370025020000021
且计算公式如下：
Figure FDA0003370025020000022
其中：
Figure FDA0003370025020000023
为纯电动车EVn的电池满电能量，
Figure FDA0003370025020000024
为纯电动车EVn的电池当前能量；
Figure FDA0003370025020000025
为纯电动车EVn到达充电站的时刻；
β为充电插槽的充电功率，
Tcur为未占用的充电插槽可用时刻，
Dev为充电站允许停车时长。
6.根据权利要求4所述的一种基于充电紧急指标的电动车预约充电调度方法，其特征在于，当纯电动车EVi到达充电站且其充电紧急值最高时，纯电动车EVi的充电结束时刻
Figure FDA0003370025020000026
计算如下：
Figure FDA0003370025020000027
其中：
Figure FDA0003370025020000028
为纯电动车EVi的电池满电能量，
Figure FDA0003370025020000029
为纯电动车EVi的电池当前能量；
Figure FDA0003370025020000031
为纯电动车EVi到达充电站的时刻；
β为充电插槽的充电功率，
Dev为充电站允许停车时长。
7.根据权利要求4所述的一种基于充电紧急指标的电动车预约充电调度方法，其特征在于，当纯电动车EVj到达充电站且其充电紧急值最高时，纯电动车EVj的充电结束时刻
Figure FDA0003370025020000032
计算如下：
Figure FDA0003370025020000033
其中：
Figure FDA0003370025020000034
为纯电动车EVj的电池满电能量；
Figure FDA0003370025020000035
为纯电动车EVj的电池当前能量；
Sev为纯电动车EVj的行驶速度；
Figure FDA0003370025020000036
为纯电动车EVj的行驶时长；
Figure FDA0003370025020000037
为纯电动车EVj到达充电站的时刻；
α为纯电动车EVj每米消耗的能量；
β为充电插槽的充电功率，
Dev为充电站允许停车时长。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于充电紧急指标的电动车预约充电调度方法，其特征在于，若纯电动车EVr完全充电，则其在充电站的完成时刻为
Figure FDA0003370025020000038
此时纯电动车EVr的总行程结束时刻为：
Figure FDA0003370025020000039
否则，纯电动车EVr的总行程结束时刻为：
Figure FDA00033700250200000310
其中：
Figure FDA00033700250200000311
为纯电动车预期到达充电站的时刻；
Dev为充电站允许停车时长；
Figure FDA0003370025020000041
为充电站到达纯电动车EVr的最终目的地的时长。
9.根据权利要求1所述的一种基于充电紧急指标的电动车预约充电调度方法，其特征在于，所述步骤S200中，所述充电站的运行信息包括充电站配备的充电插槽数量以及当前充电队列NC、等待队列NW和已预约队列NR的纯电动车的数量。
10.根据权利要求1所述的一种基于充电紧急指标的电动车预约充电调度方法，其特征在于，所述步骤S400中，预约的信息包括纯电动车EVr的车辆识别码。
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