CN115880933B - 一种基于大数据分析的新能源车辆换电分配系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新能源汽车及交通技术领域，具体涉及一种基于大数据分析的新能源车辆换电分配系统及方法。本发明系统根据道路车辆流量情况及换电站电池状态为需要换电的新能源车辆规划行驶路径，提高车辆的换电效率和实现对换电站的充分利用，解决新能源车辆需要换电时可能会因城市道路的拥堵或其他新能源车辆也需换电，造成无法及时换电或换电时间过长，导致各处的换电站在不同时刻的使用率不同，以至于难以充分利用现有的换电站，导致车辆换电效率低下的换电问题。还包括一种基于大数据分析的新能源车辆换电分配方法。

Description

一种基于大数据分析的新能源车辆换电分配系统及方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车及交通技术领域，具体涉及一种基于大数据分析的新能源车辆换电分配系统及方法。
背景技术
随着新能源车辆的不断发展，新能源车辆的换电需求不断增加，而城市道路在不同时段的利用率有所差别，新能源车辆需要换电时可能会因城市道路的拥堵或其他新能源车辆也需换电，造成无法及时换电或换电时间过长，导致各处的换电站在不同时刻的使用率不同，以至于难以充分利用现有的换电站，导致车辆换电效率低下。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于大数据分析的新能源车辆换电分配系统及方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
(一)一种基于大数据分析的新能源车辆换电分配系统，包括用户端、多个路侧端、换电站端和云端；
用户端设置在新能源车辆上，包含处理模块、第一通信模块、定位模块；处理模块用于根据当前电池电量计算剩余行驶里程，并用于根据外部换电指令控制第一通信模块向云端发送换电请求以及根据外部预约指令控制第一通信模块向云端发送预约请求；第一通信模块用于与云端进行通信；定位模块用于对自车进行定位；
路侧端包含两个摄像头、图像识别模块、计时模块和第二通信模块；摄像头用于采集车辆图像，两个摄像头分别设置在一个路段的两个路口；图像识别模块用于根据车辆图像识别车辆车牌号码；计时模块用于按策略记录车辆通过两个路口所需的时间第二通信模块用于向云端发送记录的车辆通行时间；
换电站端包含检测模块和第三通信模块；检测模块用于通过传感器检测换电站电池仓中可更换电池的数量；第三通信模块用于向云端发送可更换电池的数量；
云端包含分析模块、存储模块和第四通讯模块；分析模块用于对换电站进行筛选，以及根据筛选结果规划换电行驶路径并计算各个换电行驶路径的预估换电时间；存储模块用于存储每个路段在各个时间段的车辆通行时间、各个换电站的可更换电池的数量以及各个换电站当前的预约车辆数；第四通讯模块用于接收用户端、路侧端和换电站端发送的数据，以及向用户端发送换电行驶路径和预估换电时间。
(二)一种基于大数据分析的新能源车辆换电分配方法，基于上述的换电分配系统，包括以下步骤：
步骤1，换电车辆通过用户端向云端发送换电请求，并发送自车剩余行驶里程及自车定位位置；
步骤2，云端根据车辆剩余行驶里程、车辆定位位置、各个换电站的位置及可更换电池的数量对换电站进行筛选，得到距离小于车辆剩余行驶里程且可更换电池数量大于预约车辆数的换电站；
步骤3，云端根据筛选结果规划换电行驶路径并计算各个换电行驶路径的预估换电时间；
步骤4，云端向用户端发送各个换电站最短预估换电时间对应的换电行驶路径数据；
步骤5，换电车辆通过用户端选择换电站，并向云端发送预约请求；云端为该换电站当前预约车辆数加一，直至该换电车辆完成换电。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：根据道路车辆流量情况及换电站电池状态为需要换电的新能源车辆规划行驶路径，提高车辆的换电效率和实现对换电站的充分利用。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明系统的整体示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
参考图1，一种基于大数据分析的新能源车辆换电分配系统，包括用户端、多个路侧端、换电站端和云端；
用户端设置在新能源车辆上，包含处理模块、第一通信模块、定位模块；处理模块用于根据当前电池电量计算剩余行驶里程，并用于根据外部换电指令控制第一通信模块向云端发送换电请求以及根据外部预约指令控制第一通信模块向云端发送预约请求；第一通信模块用于与云端进行通信；定位模块用于对自车进行定位；
路侧端包含两个摄像头、图像识别模块、计时模块和第二通信模块；摄像头用于采集车辆图像，两个摄像头分别设置在一个路段的两个路口；图像识别模块用于根据车辆图像识别车辆车牌号码；计时模块用于按策略记录车辆通过两个路口所需的时间，该时间即为该路段的车辆通行时间，车辆通行时间以分钟为最小单位，少于三十秒向下取整，多于三十秒向上取整；第二通信模块用于向云端发送记录的车辆通行时间；
换电站端包含检测模块和第三通信模块；检测模块用于通过传感器检测换电站电池仓中可更换电池的数量；第三通信模块用于向云端发送可更换电池的数量；
云端包含分析模块、存储模块和第四通讯模块；分析模块用于对换电站进行筛选，以及根据筛选结果规划换电行驶路径并计算各个换电行驶路径的预估换电时间；存储模块用于存储每个路段在各个时间段的车辆通行时间、各个换电站的可更换电池的数量以及各个换电站当前的预约车辆数；第四通讯模块用于接收用户端、路侧端和换电站端发送的数据，以及向用户端发送换电行驶路径和预估换电时间。
进一步的，计时模块记录车辆通行时间的策略，为每隔一定车辆数记录下一辆车的通行时间或每辆车以一定百分比的可能性记录通行时间，可针对不同车流量大小的路段设置不同的策略。
一种基于大数据分析的新能源车辆换电分配方法，基于上述的换电分配系统，包括以下步骤：
步骤1，换电车辆通过用户端向云端发送换电请求，并发送自车剩余行驶里程及自车定位位置；
步骤2，云端根据车辆剩余行驶里程、车辆定位位置、各个换电站的位置及可更换电池的数量对换电站进行筛选，得到距离小于车辆剩余行驶里程且可更换电池数量大于预约车辆数的换电站；
步骤3，云端根据筛选结果规划换电行驶路径并计算各个换电行驶路径的预估换电时间；
根据车辆定位位置及筛选结果中的各个换电站位置规划车辆到各个换电站的换电行驶路径，换电行驶路径由多个路段组成；
具体的，预估换电时间的计算方式如下：
T＝0.5t1+0.25t2+0.25t3
其中，T为换电行驶路径的预估换电时间，t1为在换电行驶路径中每个路段在过去一定天数内当前时间段的所有车辆通行时间数据的众数之和，t2为在换电行驶路径中每个路段在过去一定天数内当前时间段大于车辆通行时间众数的车辆通行时间数据的众数之和，t3为在换电行驶路径的中每个路段在过去一定天数内当前时间段小于车辆通行时间众数的车辆通行时间数据的众数之和。
例如，一个路段在三天内当前时间段所有车辆通行时间数据为3、5、6、5、6、5、5、3、2、4、7、3，则该路段在当前时间段的车辆通行时间数据的众数为5，大于5的车辆通行时间数据的众数为6，小于5的车辆通行时间数据的众数为3。
过去一定天数可根据当前是否为节假日等时间节点进行改变，例如非节假日时取过去三天内，节假日时取过去一天内，减少由时间节点不同带来的影响。
步骤4，云端向用户端发送各个换电站最短预估换电时间对应的换电行驶路径数据；
步骤5，换电车辆通过用户端选择换电站，并向云端发送预约请求；云端为该换电站当前预约车辆数加一，直至该换电车辆完成换电。
进一步的，还可以对预估换电时间进行验算，验算方式为：将该预估换电时间对应的换电行驶路径各个路段在过去30分钟内的车辆通行时间数据的平均数之和与预估换电时间进行比较，若平均数之和大于预估换电时间的10％，则对该换电行驶路径进行标记，提醒换电车辆该换电行驶路径当前可能出现突发情况导致行驶时间增加，不建议换电车辆选择该换电行驶路径。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种基于大数据分析的新能源车辆换电分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，换电车辆通过用户端向云端发送换电请求，并发送自车剩余行驶里程及自车定位位置；
步骤2，云端根据车辆剩余行驶里程、车辆定位位置、各个换电站的位置及可更换电池的数量对换电站进行筛选，得到距离小于车辆剩余行驶里程且可更换电池数量大于预约车辆数的换电站；
步骤3，云端根据筛选结果规划换电行驶路径并计算各个换电行驶路径的预估换电时间；
步骤4，云端向用户端发送各个换电站最短预估换电时间对应的换电行驶路径数据；
步骤5，换电车辆通过用户端选择换电站，并向云端发送预约请求；云端为该换电站当前预约车辆数加一，直至该换电车辆完成换电；
预估换电时间的计算方式如下：
T＝0.5t1+0.25t2+0.25t3
其中，T为换电行驶路径的预估换电时间，t1为在换电行驶路径中每个路段在过去一定天数内当前时间段的所有车辆通行时间数据的众数之和，t2为在换电行驶路径中每个路段在过去一定天数内当前时间段大于车辆通行时间众数的车辆通行时间数据的众数之和，t3为在换电行驶路径的中每个路段在过去一定天数内当前时间段小于车辆通行时间众数的车辆通行时间数据的众数之和。
2.根据权利要求1所述的基于大数据分析的新能源车辆换电分配方法，其特征在于，对预估换电时间进行验算，验算方式为：将该预估换电时间对应的换电行驶路径各个路段在过去30分钟内的车辆通行时间数据的平均数之和与预估换电时间进行比较，若预估换电时间大于平均数之和的10％，则对该预估换电时间进行标记，不建议换电车辆选择该换电行驶路径。
3.根据权利要求1所述的基于大数据分析的新能源车辆换电分配方法的系统，其特征在于，包括用户端、多个路侧端、换电站端和云端；
用户端设置在新能源车辆上，包含处理模块、第一通信模块、定位模块；处理模块用于根据当前电池电量计算剩余行驶里程，并用于根据外部换电指令控制第一通信模块向云端发送换电请求以及根据外部预约指令控制第一通信模块向云端发送预约请求；第一通信模块用于与云端进行通信；定位模块用于对自车进行定位；
路侧端包含两个摄像头、图像识别模块、计时模块和第二通信模块；摄像头用于采集车辆图像，两个摄像头分别设置在一个路段的两个路口；图像识别模块用于根据车辆图像识别车辆车牌号码；计时模块用于按策略记录车辆通过两个路口所需的时间第二通信模块用于向云端发送记录的车辆通行时间；
换电站端包含检测模块和第三通信模块；检测模块用于通过传感器检测换电站电池仓中可更换电池的数量；第三通信模块用于向云端发送可更换电池的数量；
云端包含分析模块、存储模块和第四通讯模块；分析模块用于对换电站进行筛选，以及根据筛选结果规划换电行驶路径并计算各个换电行驶路径的预估换电时间；存储模块用于存储每个路段在各个时间段的车辆通行时间、各个换电站的可更换电池的数量以及各个换电站当前的预约车辆数；第四通讯模块用于接收用户端、路侧端和换电站端发送的数据，以及向用户端发送换电行驶路径和预估换电时间。
4.根据权利要求3所述的基于大数据分析的新能源车辆换电分配系统，其特征在于，计时模块记录车辆通行时间的策略，为每隔一定车辆数记录下一辆车的通行时间或每辆车以一定百分比的可能性记录通行时间。
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