CN116862205A - 一种电动公交车充电管理方法、系统、装置和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用电管理技术领域，尤其是一种电动公交车充电管理方法、系统、装置和存储介质。本发明提出的一种电动公交车充电管理方法，结合车辆的充电记录计算车辆的百公里耗电量；在每个营运单次完成后结合营运计划和百公里耗电量判断车辆的剩余电量以及当日剩余营运任务的预计消耗电量；针对需要补电车辆，根据剩余电量和预计消耗电量计算应补电量。本发明可以有序的实现公交车充电管理，保证营运的同时控制公交用电成本。

Description

一种电动公交车充电管理方法、系统、装置和存储介质
技术领域
本发明涉及用电管理技术领域，尤其是一种电动公交车充电管理方法、系统、装置和存储介质。
背景技术
随着节能环保理念的深入贯彻执行，电动车现已成为最广泛使用的绿色能源交通工具，使用电能便可转化为动力，节能环保。特别是公交领域，随着社会各界对节能环保越来越重视，采用纯电动公交车的趋势也越来越强。然而，由于当前纯电动公交车的续航里程有限，造成在日常营运中使用纯电动公交车时，难以在不充电的情况下完成一天的营运任务，使得调度排班工作较传统只使用燃油车时困难，常常不能充分发挥纯电动公交车的运力。由于与当前的公交调度模式不同，很多问题急需研究，包括纯电动公交车的充电时机问题、充电桩的配备数量问题等。这些问题都是随着使用纯电动公交车而产生的，急需深入研究这些问题，解决目前公交公司不能充分发挥纯电动公交车作用的弊端，更好的达到节能环保的效果，提高公交公司的效益。
公交充电的电价有高峰、平峰、谷峰的区别，分别对应用电高峰时间、用电平峰时间和用电谷峰时间，而正常线路营运期间基本上都是属于用电高峰时间和用电平峰时间，而公交不营运期间属于用电谷峰时间，正是电价最低的时候，也是公交车充电高峰期，但是目前纯电动公交车的电量很多时候是不能满足一天的营运任务的，在营运过程中必然存在充电的需求，而营运过程中的车辆充电时间和电量目前完全是自由的，没有任何的依据告诉相关人员哪些车在用电高峰时间和用电平峰时间需要补充多少电量，实际都是根据经验，或者有时间就补，补电也是能补多少就补多少，而实际上也许后续的营运任务并不需要车辆在用电高峰时间补充这么多电量，造成了营运成本的浪费。
现有的电动车的补电方法，一，都是在车辆不能支撑下个单次时对车辆进行提醒充电，车辆电量不能支撑营运的时间一般都是下午营运高峰期，不可能大批量的去补电；二，进行是否能支撑营运单次判断时，现有补电方法中是根据车型和使用年限来进行预测，实际上相同车型和使用年限因电池质量不同、使用过程中驾驶员行为方式不同，车辆电池的电耗差别也会比较大，用相同标准来进行预测的结果是不合理的，不符合实际需求的；三，对于车辆充电的管理无法提供有效的数据帮助企业分析车辆充电的必要性和合理性，无法分析在用电高峰时间和用电平峰时间是否可以优化车辆充电方案。
发明内容
为了克服上述现有技术中公交车充电无法合理规划的缺陷，本发明提出了一种电动公交车充电管理方法，可以有序地实现公交车充电管理，保证营运的同时控制公交用电成本。
本发明提出的一种电动公交车充电管理方法，结合车辆的充电记录计算车辆的百公里耗电量；在每个营运单次完成后结合营运计划和百公里耗电量判断车辆的剩余电量以及当日剩余营运任务的预计消耗电量；针对需要补电车辆，根据剩余电量和预计消耗电量计算应补电量。
优选的，每一次充电结束后均更新车辆的百公里耗电量P%；
P=∑N n=1[(SOC(e,n+1)-SOC(b,n))×100]/∑N n=1[M(b,n)-M(e,n+1)]
其中，P为百公里耗电量的百倍数；SOC(e,n+1)表示往前第n+1次充电结束后的剩余电量，SOC(b,n)表示往前第n次充电开始时的剩余电量；M(b,n)表示往前第n次充电开始时车辆的累计里程，M(e,n+1)表示往前第n+1次充电结束后车辆的累计里程；N为设定值或者车辆充电总次数。
优选的，应补电量为预计消耗电量与充电阈值之和减去当前剩余电量的差值；充电阈值为设定值，在区间[0.05,0.5]之间取值。
优选的，需要补电车辆为满足应补电量>0且计划充电量≤100%的车辆；计划充电量等于预计消耗电量和充电阈值之和。
优选的，针对需要补电车辆生成的充电计划包括：补电时间、补电地点和应补电量；
补电时间：分班车在分班下线时间内补电，正班车辆在营运早高峰结束到营运晚高峰开始之间补电；
补电地点：距离车辆下线站点最近的补电站点；
应补电量=预计消耗电量+充电阈值-当前剩余电量。
优选的，车辆每一次在用电高峰时间和用电平峰时间充电结束后，评估车辆充电的必要性和合理性，并生成充电评估报告；
令车辆充电开始时的剩余电量记作SOC(b)，车辆充电结束时的剩余电量记作SOC(e)；
当SOC(b)≥预计消耗电量+充电阈值，则标注不必要；反之，标注必要；
车辆满足以下c1-c3任一项约束，则标注不合理，反之则合理；
c1:SOC(b)≥预计消耗电量+充电阈值；
c2:SOC(e)≤预计消耗电量+充电阈值且充电结束时间距离下一单营运开始时间大于设定的时间阈值，时间阈值在3分钟到30分钟之间取值；
c3；SOC(e)≥预计消耗电量+充电阈值。
优选的，针对需要补电车辆生成充电计划后，由调度员进行确认；经调度员确认后的充电计划下发到对应车辆的智能车载主机和驾驶员移动端进行提醒；调度员为工作人员或者计算机。
本发明提出的一种电动公交车充电管理系统，包括服务器，所述电动公交车充电管理方法在服务器上运行，各公交车与服务器通过高速CAN数据通信。
本发明提出的一种电动公交车充电管理装置，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器与存储器连接，处理器用于执行所述计算机程序以实现所述的电动公交车充电管理方法。
本发明提出的一种存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时用于实现所述的电动公交车充电管理方法。
本发明的优点在于：
（1）本发明提出的一种电动公交车充电管理方法，利用充电状态变化来动态生成车辆充电记录，每次充电结束根据本次充电开始时剩余电量、上次充电结束后剩余电量、本次充电开始时累计里程、上次充电结束后累计里程计算车辆的实时百公里耗电量，让充电预测的结果更贴合实际。
（2）本发明通过分析线路的营运峰段、车辆的正分班情况安排车辆的充电时间，让充电时间不影响正常的线路营运，保证了公交营运任务的正常。
（3）本发明根据车辆剩余营运任务安排车辆在用电高峰时间即电价高峰期按需补电，减少用电高峰时间电量的浪费，并跟踪车辆的充电记录进行充电合理性分析，给充电管理提供数据支撑。
（4）本发明中，在营运单次即单向行程完成后，进行剩余电量评估，针对需补电车辆生成充电计划，并设置充电阈值，便于公交车长周期安排充电时间，实现公交车灵活充电，避免充电与拥挤的情况发生。
（5）本发明解决了在营运过程中确定哪些车辆需要补电，补电电量到多少是可以支撑营运结束，不浪费用电高峰时间和用电平峰时间的电量，并根据充电记录分析每次充电合理性给充电管理提供数据支撑。
附图说明
图1为本发明提出的电动公交车充电管理方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施方式提出的一种电动公交车充电管理方法，包括以下步骤。
S1、统计车辆的累计里程、目标里程、剩余电量（SOC）和充电记录。
具体实施时，为了保证车辆数据统计的实时性，可通过高速CAN数据实现车辆和服务器之间的数据传输，以便服务器及时获取车辆的状态和充电记录。
S2、在车辆充电完成时，则根据车辆最近N次充电记录计算车辆百公里耗电量P%。
P=∑N n=1[(SOC(e,n+1)-SOC(b,n))×100]/∑N n=1[M(b,n)-M(e,n+1)]
其中，SOC(e,n+1)表示往前第n+1次充电结束后的剩余电量，SOC(b,n)表示往前第n次充电开始时的剩余电量；M(b,n)表示往前第n次充电开始时车辆的累计里程，M(e,n+1)表示往前第n+1次充电结束后车辆的累计里程。
值得注意的是，一次充电产生两条充电记录，两条充电记录分别对应充电开始时间和充电结束时间；如果车辆的充电记录大于设定值M，则N=M；如果车辆的充电记录大于或者等于2且小于M，则N为车辆充电总次数。
具体实施时，根据最近两条充电记录的状态切换判断车辆的充电开始时间和充电结束时间；充电开始时间为车辆的充电记录由未充电切换到正在充电时的时间，充电结束时间为车辆的充电记录由正在充电切换到停止充电或者未充电的时间。
S3、在每趟营运单次完成时，生成车辆实时电量预测结果，预测结果包括，当前剩余电量和预计消耗电量；营运单次指的是营运线路的一次单向营运。
预计消耗电量=当天剩余营运公里×百公里耗电量×0.01
当天剩余营运公里为当天计划营运公里数减去当天累计里程的差值；百公里耗电量即为S2中计算的P%。
S4、在当日第一个营运高峰段即营运早高峰结束后，在各车辆营运单次完成后，筛选需要补电车辆，并生成需要补电车辆的充电计划；充电计划包括补电时间、补电地点和应补电量；
需要补电车辆满足：应补电量>0，且计划充电量≤100%；计划充电量等于预计消耗电量和充电阈值之和；
补电时间：分班车在分班下线时间内补电，正班车辆在营运早高峰结束到营运晚高峰开始之间补电；
补电地点：距离车辆下线站点最近的补电站点；
计划充电量=预计消耗电量+充电阈值
应补电量=预计消耗电量+充电阈值-当前剩余电量；
本实施方式中，充电阈值取30%；具体实施时，充电阈值也可在3%到50%之间取其他值。
S5、将各需要补电车辆的充电计划发送到对应的调度终端和驾驶员移动端。
S6、当车辆在用电高峰时间或者用电平峰时间进入充电状态时，则当车辆结束充电后，对车辆的充电计划进行评估，标注充电计划的必要性。必要性用于评估车辆不充电是否能够完成当天的营运，保证车辆营运正常。
具体的，当车辆充电开始时的剩余电量SOC(b)大于或者等于预计消耗电量和充电阈值之和，则标注不必要；反之，标注必要。
对车辆的充电计划进行评估时，还进一步标注充电计划的合理性。合理性用于评估车辆当天充电计划是否实现了最优用电成本。
具体的，评估车辆充电合理性时，执行以下步骤S61-S62；
S61、判断车辆充电开始时的剩余电量SOC(b)是否大于或者等于预计消耗电量和充电阈值之和；是，则标注不合理；反之，执行步骤S62；
S62、判断车辆充电结束时的剩余电量SOC(e)是否大于预计消耗电量和充电阈值之和；是，则标注不合理；反之，执行步骤S63；
S63、判断充电结束时间距离下一单营运开始时间是否大于15分钟；是，则标注不合理；否，则标注合理。
S7、统计车辆每次充电的充电记录和评估结果，充电记录包括充电开始时间、充电结束时间、充电开始时剩余电量、充电结束时剩余电量和实际充电量；评估结果包括必要性和合理性标注。
以下以单日营运计划如表1所示的公交车作为目标车辆，结合具体的实施例对本发明提供的电动公交车充电管理方法的有效性进行验证。
表1：公交车营运计划
本实施例中，每隔10s采集一次车辆的高速CAN数据，统计车辆的充电记录。具体的，当高速CAN数据中的车辆状态为停车充电，且前一条高速CAN数据的充电状态为非停车充电，则生成一条充电记录用于记载车辆的充电开始时间和充电开始时的剩余电量；等高速CAN数据中的充电状态再一次更新为充电完成或未充电时，则增加一条充电记录用于记载车辆的充电结束时间和充电结束时的剩余电量。
本实施例中，令设定值M=6，在各车辆充电完成后执行上述步骤S2以计算车辆实时百公里耗电量P%。
本实施例中，针对表1所述公交车，最近六次充电的充电记录统计如下表2所示。
表2：公交车最近6次充电的充电记录
本实施例中，将表2中的数据代入上述车辆实时百公里耗电量P%的计算公式可知，该车辆P=85.7。
本实施例中，设置充电阈值为30%，设置交通流量的早高峰时间即营运早高峰为7:00-9：00，营运晚高峰17:00-19:00；用电高峰时间包括用电早高峰6:00-12:00和用电晚高峰17:00-22:00，用电平峰时间为12:00-17:00和22:00-23:00，用电谷峰时间为23:00-6:00。
本实施例中，对车辆进行充电管理的目的为：首先保证公交车正常营运，然后尽量安排公交车在用电谷峰时间进行充电。
本实施例中，表1所述公交车完成第一个单次时，即执行完表1中序号1的营运时，根据高速CAN数据获知车辆的剩余电量为83%，此时车辆剩余单次9个，单边公里为10公里，则根据以下公式计算车辆的预计消耗电量为77%。
预计消耗电量=9×10×85.7%×0.01=77%
本实施例中选择的公交车为正班车，可在交通流量的平峰时间即营运平峰9:00-17:00进行充电。
结合表1可知，车辆在完成第3个单次后进入营运平峰，可进行充电计划的生成。本实施例中，根据车辆的高速CAN数据可知，第3个单次营运结束后，车辆的剩余电量为66%，车辆剩余单次7个，预计消耗电量60%
可见，完成第3个单次后车辆的应补电量=60%+30%-66%=24%。
此时，车辆满足以下条件：应补电量＞0且计划充电量≤100%。即该车辆在完成3个单次营运后成为需要补电车辆，此时车辆的充电计划为：
补电时间：因车辆是正班车辆，充电时间在9:00-17:00；
补电地点：就近原则，根据车辆当前位置和充电站位置，分配最近的一个充电站；
计划充电量：60%+30%=90%；
应补电量：60%+30%-66%=24%。
本实施例中，生成车辆对应的充电计划后，将充电计划发送给调度终端，由调度员进行确认后再下发到对应的智能车载主机、充电站大屏设备、驾驶员移动端APP，以通知提醒相关人员。
另外，本实施例中，还针对表3所示的3辆公交车的充电计划进行了评估。
表3 三辆公交车充电计划评估统计
表3中D42480在用电早高峰充电，但是其充电结束后并没有营运任务，可见该车辆的补电可以挪到用电谷峰时间，所以是不需要补电的。
表3中D40331在用电早高峰充电，根据营运任务和百公里耗电量计算，车辆后续的预计消耗电量为22%，车辆当前剩余电量为69%，可见车辆电量是可以支撑车辆完成当天剩余营运任务的，也不需要在用电高峰时间补电。
表3中X40054在用电平峰时间充电，根据营运任务和百公里耗电量计算，车辆后续的预计消耗电量为41%，车辆当前剩余电量为64%，采用30%的充电阈值，所以车辆的应补电量为41%+30%-61%=7%，而车辆实际补充了27%，虽然此条充电记录是有必要的，但是补电电量远远超过了需求。
当然，对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而还包括在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现的相同或类似结构。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.一种电动公交车充电管理方法，其特征在于，结合车辆的充电记录计算车辆的百公里耗电量；在每个营运单次完成后结合营运计划和百公里耗电量判断车辆的剩余电量以及当日剩余营运任务的预计消耗电量；针对需要补电车辆，根据剩余电量和预计消耗电量计算应补电量。
2.如权利要求1所述的电动公交车充电管理方法，其特征在于，每一次充电结束后均更新车辆的百公里耗电量P%；
P=∑N n=1[(SOC(e,n+1)-SOC(b,n))×100]/∑N n=1[M(b,n)-M(e,n+1)]
其中，P为百公里耗电量的百倍数；SOC(e,n+1)表示往前第n+1次充电结束后的剩余电量，SOC(b,n)表示往前第n次充电开始时的剩余电量；M(b,n)表示往前第n次充电开始时车辆的累计里程，M(e,n+1)表示往前第n+1次充电结束后车辆的累计里程；N为设定值或者车辆充电总次数。
3.如权利要求2所述的电动公交车充电管理方法，其特征在于，应补电量为预计消耗电量与充电阈值之和减去当前剩余电量的差值；充电阈值为设定值，在区间[0.05,0.5]之间取值。
4.如权利要求3所述的电动公交车充电管理方法，其特征在于，需要补电车辆为满足应补电量>0且计划充电量≤100%的车辆；计划充电量等于预计消耗电量和充电阈值之和。
5.如权利要求4所述的电动公交车充电管理方法，其特征在于，针对需要补电车辆生成的充电计划包括：补电时间、补电地点和应补电量；
补电时间：分班车在分班下线时间内补电，正班车辆在营运早高峰结束到营运晚高峰开始之间补电；
补电地点：距离车辆下线站点最近的补电站点；
应补电量=预计消耗电量+充电阈值-当前剩余电量。
6.如权利要求3所述的电动公交车充电管理方法，其特征在于，车辆每一次在用电高峰时间和用电平峰时间充电结束后，评估车辆充电的必要性和合理性，并生成充电评估报告；
令车辆充电开始时的剩余电量记作SOC(b)，车辆充电结束时的剩余电量记作SOC(e)；
当SOC(b)≥预计消耗电量+充电阈值，则标注不必要；反之，标注必要；
车辆满足以下c1-c3任一项约束，则标注不合理，反之则合理；
c1:SOC(b)≥预计消耗电量+充电阈值；
c2:SOC(e)≤预计消耗电量+充电阈值且充电结束时间距离下一单营运开始时间大于设定的时间阈值，时间阈值在3分钟到30分钟之间取值；
c3；SOC(e)≥预计消耗电量+充电阈值。
7.如权利要求1所述的电动公交车充电管理方法，其特征在于，针对需要补电车辆生成充电计划后，由调度员进行确认；经调度员确认后的充电计划下发到对应车辆的智能车载主机和驾驶员移动端进行提醒；调度员为工作人员或者计算机。
8.一种采用如权利要求1-7任一项所述的电动公交车充电管理方法的电动公交车充电管理系统，其特征在于，包括服务器，所述电动公交车充电管理方法在服务器上运行，各公交车与服务器通过高速CAN数据通信。
9.一种采用如权利要求1-7任一项所述的电动公交车充电管理方法的电动公交车充电管理装置，其特征在于，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器与存储器连接，处理器用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1-7任一项所述的电动公交车充电管理方法。
10.一种存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时用于实现如权利要求1-7任一项所述的电动公交车充电管理方法。
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