CN117445746A - 基于移动充电机器车的充电基站管理系统 - Google Patents

基于移动充电机器车的充电基站管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于移动充电机器车的充电基站管理系统，涉及新能源汽车充电技术领域；包括用于对订单进行优先级排序，并生成排序列表导入充电预约栈中逐个进行处理的需求订单管理单元；匹配送电单元用于对充电预约栈中的顶层订单进行获取，估算其待补充电量并匹配储能情况相对应的移动充电机器车执行充电任务；结算单元用于对移动充电机器车的充电数据进行记录；通过对待充电车辆的电量进行估测，随后匹配电量相对应的移动充电机器车，避免资源分配不合理的问题；通过对充电时间进行记录且记录惩罚值，评估车主的充电信誉值，并根据其对后续充电订单的排序和接收进行干预，从而防止充电完成后移动充电机器车仍然被无效占用的现象发生。

Description

基于移动充电机器车的充电基站管理系统
技术领域
本发明涉及新能源汽车充电技术领域，具体为基于移动充电机器车的充电基站管理系统。
背景技术
在新能源汽车的大力发展和推广下，新能源汽车的保有量巨大，从而产生了新能源汽车充电需求与充电停车位供应之间的严重不匹配；虽然几乎在每个小区停车场或专用停车场内都安装有为新能源汽车进行充电的充电桩，但是现实情况中经常出现充电车位被油车占用或者充电车位被完成充电的新能源汽车继续占用，这导致了充电车位的有效利用效率很低，从而给新能源汽车的使用者造成极大困扰；
现有相对先进的移动充电方式主要是通过在一定范围内建立充电基站，并通过网络预约订单的方式使人工到达停车位置进行人工送电，执行充电任务，这种模式人工成本大，且当需求量爆发时刻，会存在订单量积压的问题，同样也无法为足够的新能源汽车执行充电作业；同时，由于送电线路规划问题，容易出现交通堵塞的问题，本身送电人员也会存在停车成本。因此，我们提供一种针对独立停车场进行内部运营的充电基站，具体为基于移动充电机器车的充电基站管理系统。
发明内容
本发明的目的在于提供了基于移动充电机器车的充电基站管理系统。
本发明所解决的技术问题为：
(1)如何通过对待充电车辆的电量进行估测，随后匹配电量相对应的移动充电机器车，解决拥有大量富余电量的移动充电机器车被占用导致资源分配不合理的问题；
(2)如何通过对充电时间进行记录且记录惩罚值，评估车主的充电信誉值，根据下单时间和充电信誉值在一定触发条件下对后续充电订单的排序和接收进行干预，解决充电资源被无效占用的问题。
本发明可以通过以下技术方案实现：基于移动充电机器车的充电基站管理系统，包括充电基站及其管理的移动充电机器车，该系统还包括：
需求订单管理单元，对外提供下单访问端口，并对订单进行优先级排序，并生成排序列表导入充电预约栈中逐个进行处理；优先级排序直接按照下单时间或一定下单时间段内根据车主的充电信誉值进行排序；
匹配送电单元，用于对充电预约栈中的顶层订单进行获取，估算其待补充电量并匹配储能情况相对应的移动充电机器车执行充电任务；
结算单元，用于对移动充电机器车的实际充电时间和实际充电电量进行记录，并结合车主是否在规定时间内解除充电连接状态进行惩罚值记录，最终生成充电记录并存储在数据存储单元中供需求订单管理单元进行调用。
本发明的进一步技术改进在于：充电基站内的移动充电机器车的设置数量与历史数据中停车场一个时间周期内达到停车峰值时油、电车所占比例均值相关，设历史数据中停车峰值时的油、电车的数量均值分别为a和b，则移动充电机器车的数量
其中，P为对应停车场设置的停车位总数，α为充电目标修正系数。
本发明的进一步技术改进在于：匹配送电单元估算待充电车辆的待补充电量并匹配储能情况相对应的移动充电机器车，具体包括：
步骤一、当订单信息中未填写选填项车辆总里程数时，直接根据订单信息中车型信息确定出的电池额定容量和当前所剩续航电量，直接得出待补充电量；
当订单信息中填写选填项车辆总里程数时，则根据辆总公里数预估汽车电池容量的衰减率η，再根据衰减率对待补充电量Wb进行修正，具体为：
其中，Sz为车辆当前行驶的总里程数，SM为对应车辆满电量状态下的续航里程数；λ为电池因快充或耗空后进行充电造成电池损耗的损耗修正系数，WM表示电池额定电量；
步骤二、根据步骤一中的待补充电量确定相匹配的移动充电机器车的储能电量，并在所有满足储能电量的移动充电机器车中选择电量低且任务执行次数最小的前往执行充电任务。
本发明的进一步技术改进在于：相匹配的移动充电机器车的储能电量的确定方式为：W'≥Wb*δ；其中，δ表示电量补偿系数，且δ＞1.25。
本发明的进一步技术改进在于：结算单元在移动充电机器车开始充电和完成充电时同步启动和关闭计时器，随后向车主手机发送消息，提醒其在规定时间内断开充电连接状态并支付费用，当车主未在规定时间内进行操作，结算单元进行惩罚计时，在惩罚计时过程中，每三十分钟向车主发送一次通知，提醒车主前往对应停车位解除充电连接，将惩罚计时与实际充电时间进行比值计算得到惩罚值；结算单元在结算完成后生成充电记录并存储至数据存储单元，惩罚值被记录在充电记录内。
本发明的进一步技术改进在于：当同一时间内订单量超过充电基站内可派出移动充电机器车的数量时，所述需求订单管理单元对车主重新信誉值进行评估，评估模型为：
其中，m为进入对应停车场充电的次数，为产生惩罚值的次数，PV为惩罚值，RV为充电信誉值。
本发明的进一步技术改进在于：需求订单管理单元对订单进行排序时，首先对充电信誉值为100的车主按照下单时间的排序为车主提供充电服务，其次，针对充电信誉值低于100分的车主，在每30分钟为一档的下单时间段内按照充电信誉值进行排序，并最终生成排序列表。
本发明的进一步技术改进在于：当车主的充电信誉值小于60，需求订单管理单元在订单量超过移动充电机器车数量时拒绝其订单。
本发明的进一步技术改进在于：结算单元还根据对应车辆的实际充电时间和实际充电电量分别与预测完成时间和待补充电量进行比对，从而对损耗修正系数的取值进行迁移，得出实际的损耗修正系数并记录在充电记录中以供后续充电对待补充电量进行更精确估测。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
1、通过对待充电车辆的电量进行估测，随后匹配电量相对应的移动充电机器车，避免拥有大量富余电量的移动充电机器车被占用导致资源分配不合理的问题；选择满足需求的电量较低的移动充电机器车进行充电可以一定程度上减少移动充电机器车本身的储能次数，也能延长其电池的工作寿命；选择任务执行次数最小的移动充电机器车可以保证均衡多数移动充电机器车的储能次数和工作负载，确保充电基站内的移动充电机器车的工作状态大致相当，便于维护，也一定程度上降低了成本；
2、通过对充电时间进行记录且记录惩罚值，评估车主的充电信誉值，根据下单时间和充电信誉值在一定触发条件下对后续充电订单的排序和接收进行干预，从而防止充电完成后移动充电机器车仍然被无效占用，导致资源利用率低下的现象发生，促使车主及时将完成充电任务的移动充电机器车解除充电连接状态。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明的快充策略示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
请参阅图1-2所示，基于移动充电机器车的充电基站管理系统，包括基于停车场规模设置的用于存放和为移动充电机器车进行充能的充电基站，其内移动充电机器车的数量设置与历史数据中停车场到达停车峰值时油、电车所占比例均值相关联；
如，当历史数据中停车峰值时的油、电车所占比例均值为a/b，则移动充电机器车的数量其中，P为对应停车场设置的停车位总数，α为充电目标修正系数，一般设置为0.4～0.67之间；
该充电基站管理系统还包括需求订单管理单元、匹配送电单元、结算单元和数据存储单元；
其中，需求订单管理单元对外提供访问端口，车主可以采用手机扫码形式进入到下单界面，也可以在充电基站处设置的触摸屏上进行下单；
订单信息包括停车位编号、车型信息、当前所剩续航电量、车牌号、充电类型(慢充或快充)以及车主联系方式等必填选项，此外，订单信息中还包括车辆总里程数的选填项；
将订单信息通过无线网络上传至需求订单管理单元，需求订单管理单元对订单进行优先级排序，并将排序列表导入充电预约栈中逐个进行处理，该充电预约栈将对应的排列等待人数反馈至各位车主的手机中；
位于充电预约栈中最顶部的订单被调用至匹配送电单元中，匹配送电单元对订单信息进行获取，并匹配对应的移动充电机器车为待充电汽车进行充电，具体包括：
步骤一、匹配送电单元中根据订单信息中的车型信息确定出对应车辆的电池额定容量；
当订单信息中的选填项为null值时，则根据当前所剩续航电量和电池额定容量，直接计算得出待补充电量Wb；
当订单信息中的选填项不为null值时，则根据车辆总公里数预估汽车电池容量的衰减率η，再根据衰减率对待补充电量Wb进行修正，具体为：
其中，Sz为车辆当前行驶的总里程数，SM为对应车辆满电量状态下的续航里程数；1000表示电池的充放电循环次数，一般来说，此时的电池容量衰减率达到百分之二十，电量耗尽再充满电量为一个完整的充放电循环，λ为电池因快充或耗空后进行充电造成电池损耗的损耗修正系数，且λ的初设值的取值范围在1.1-1.3之间，WM表示电池的额定电量；
步骤二、匹配送电单元根据步骤一中的待补充电量，从充电基站内的移动充电机器车中选择对应的机器车前往执行充电任务，匹配送电单元获取移动充电机器车的储能情况，自动将电量储备低于百分之三十的移动充电机器车设置为不可选状态；
设需求的移动充电机器车的储能电量为W'，则前往执行充电任务的移动充电机器车的储能电量应满足：W'≥Wb*δ；其中，δ表示电量补偿系数，且δ＞1.25；
在所有满足储能电量的移动充电机器车中，选取一定数目的电量较低的移动充电机器车，从数据存储模块中获取这些移动充电机器车的任务执行次数，选择任务执行次数最小的移动充电机器车前往执行充电任务；
选择满足需求的电量较低的移动充电机器车进行充电可以一定程度上减少移动充电机器车本身的储能次数，延长其电池的工作寿命；选择任务执行次数最小的移动充电机器车可以保证均衡多数移动充电机器车的储能次数和工作负载；
步骤三、匹配送电单元根据停车位编号并调用停车场地图，自动规划出行进到对应停车位的路线，将该路线发送至移动充电机器车使其自动行进到对应停车位所在位置；
也可以采用人工导引模式，移动充电机器车驶出充电基站后，由订单车主进行认证切换为人工导引模式，从而使移动充电机器车跟随订单车主行进至对应停车位所在位置。
移动充电机器车首先对待充电汽车的车牌号进行确认，当移动充电机器车上的充电枪与汽车的充电插口对接完成后，根据充电类型进行充电，发送开始充电信号至结算单元，结算单元接收到开始充电信号启动对应计时器开始计时，同时，结合设定的充电策略对充电完成时间进行预测，将预测完成时间发送至车主手机中；充电完成或充电中断后发送结束充电信号至结算单元，结算单元停止对应计时器，并通过手机联系方式通知车主在规定时间内进行结算和解除充电枪和充电插口之间的连接状态；
具体地，上述的充电策略包括慢充策略和快充策略，其中，慢充策略为以交流供电方式，将充电电流控制在20A以下，慢充由于时间长，占用了移动充电机器车的服务时间，从而采用慢充策略的费用要高于快充策略；
快充策略以阶梯式充电方式进行，即在充电初期先采用恒流充电，当电池电压达到预定值时，再改为恒压充电，直至电池充满，其充电曲线如图2所示，这种充电方式按照充电电量进行收费；
在充电完成后，将计时器的记录时间与预测完成时间进行比对，当两者的差值率小于设定值时，则不需要进行任何处理；
当两者的差值率超过设定值时，则记录移动充电机器车实际充电电量，同时计算电量差值，且将实际充电电量小于待补充电量情况下的电量差值赋值为负，将实际充电电量大于待补充电量情况下的电量差值赋值为正，从而对匹配送电单元中的损耗修正系数的取值进行迁移，当赋值为负时，损耗修正系数的数值大小向右迁移，当赋值为正时，损耗修正系数的数值大小向左迁移，具体的迁移数值可以将实际充电电量代入至上述步骤一的公式中进行求解，得出实际的损耗修正系数；
在完成充电后并向车主手机发送通知后，等待车主在规定时间内解除移动充电机器车的充电连接关系，车主在规定时间内完成上述操作并支付费用后，结算单元生成充电记录并存储至数据存储单元；充电记录中包括时间、车牌号以及于该车对应的实际的损耗修正系数；
车主在规定时间内未及时完成上述操作，结算单元进入惩罚计时，且在惩罚计时过程中，每三十分钟向车主发送一次通知，提醒车主前往对应停车位解除充电连接，将惩罚计时与实际充电时间进行比值计算得到惩罚值，并在生成充电记录时一同被记录；
当后续同一车主在对应停车场进行充电下单时，需求订单管理单元会首先根据车牌号向数据存储单元查询充电记录，对订单进行优先级排序时，会将惩罚值考虑在内，具体地：
当同一时间内订单量超过充电基站内可派出移动充电机器车的数量时，需求订单管理单元对车主充电信誉值进行评估；
评估模型公式为：
其中，m为进入对应停车场充电的次数，为产生惩罚值的次数，PV为惩罚值，RV为充电信誉值；
需求订单管理单元对订单进行排序时，首先对充电信誉值为100的车主按照下单时间的排序为车主提供充电服务，其次，针对充电信誉值低于100分的车主，在每30分钟为一档的下单时间段内按照充电信誉值进行排序，并最终生成排序列表；
对于充电信誉值小于60的车主，需求订单管理单元可以根据当前订单量拒绝接收其订单，如订单量超过移动充电机器车数量的时候。。
需要说明的是，生成的充电记录在数据存储单元中保留期限可以进行设定，一般设定的保留期限为三个月。
完成充电任务的移动充电机器车自动按路径回到充电基站中等候任务或进行储能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，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、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.基于移动充电机器车的充电基站管理系统，包括充电基站及其管理的移动充电机器车，其特征在于，该系统还包括：
需求订单管理单元，对外提供下单访问端口，并对订单进行优先级排序，并生成排序列表导入充电预约栈中逐个进行处理；优先级排序直接按照下单时间或一定下单时间段内根据车主的充电信誉值进行排序；
匹配送电单元，用于对充电预约栈中的顶层订单进行获取，估算其待补充电量并匹配储能情况相对应的移动充电机器车执行充电任务；
结算单元，用于对移动充电机器车的实际充电时间和实际充电电量进行记录，并结合车主是否在规定时间内解除充电连接状态进行惩罚值记录，最终生成充电记录并存储在数据存储单元中供需求订单管理单元进行调用。
2.根据权利要求1所述的基于移动充电机器车的充电基站管理系统，其特征在于，所述充电基站内的移动充电机器车的设置数量与历史数据中停车场一个时间周期内达到停车峰值时油、电车所占比例均值相关，设历史数据中停车峰值时的油、电车的数量均值分别为a和b，则移动充电机器车的数量
其中，P为对应停车场设置的停车位总数，α为充电目标修正系数。
3.根据权利要求1所述的基于移动充电机器车的充电基站管理系统，其特征在于，所述匹配送电单元估算待充电车辆的待补充电量并匹配储能情况相对应的移动充电机器车，具体包括：
步骤一、当订单信息中未填写选填项车辆总里程数时，直接根据订单信息中车型信息确定出的电池额定容量和当前所剩续航电量，直接得出待补充电量；
当订单信息中填写选填项车辆总里程数时，则根据辆总公里数预估汽车电池容量的衰减率η，再根据衰减率对待补充电量Wb进行修正，具体为：
其中，Sz为车辆当前行驶的总里程数，SM为对应车辆满电量状态下的续航里程数；λ为电池因快充或耗空后进行充电造成电池损耗的损耗修正系数，WM表示电池额定电量；
步骤二、根据步骤一中的待补充电量确定相匹配的移动充电机器车的储能电量，并在所有满足储能电量的移动充电机器车中选择电量低且任务执行次数最小的前往执行充电任务。
4.根据权利要求3所述的基于移动充电机器车的充电基站管理系统，其特征在于，相匹配的移动充电机器车的储能电量的确定方式为：W'≥Wb*δ；其中，δ表示电量补偿系数，且δ＞1.25。
5.根据权利要求1所述的基于移动充电机器车的充电基站管理系统，其特征在于，所述结算单元在移动充电机器车开始充电和完成充电时同步启动和关闭计时器，随后向车主手机发送消息，提醒其在规定时间内断开充电连接状态并支付费用，当车主未在规定时间内进行操作，结算单元进行惩罚计时，在惩罚计时过程中，每三十分钟向车主发送一次通知，提醒车主前往对应停车位解除充电连接，将惩罚计时与实际充电时间进行比值计算得到惩罚值；结算单元在结算完成后生成充电记录并存储至数据存储单元，惩罚值被记录在充电记录内。
6.根据权利要求5所述的基于移动充电机器车的充电基站管理系统，其特征在于，当同一时间内订单量超过充电基站内可派出移动充电机器车的数量时，所述需求订单管理单元对车主重新信誉值进行评估，评估模型为：
其中，m为进入对应停车场充电的次数，为产生惩罚值的次数，PV为惩罚值，RV为充电信誉值。
7.根据权利要求6所述的基于移动充电机器车的充电基站管理系统，其特征在于，所述需求订单管理单元对订单进行排序时，首先对充电信誉值为100的车主按照下单时间的排序为车主提供充电服务，其次，针对充电信誉值低于100分的车主，在每30分钟为一档的下单时间段内按照充电信誉值进行排序，并最终生成排序列表。
8.根据权利要求6所述的基于移动充电机器车的充电基站管理系统，其特征在于，当车主的充电信誉值小于60，需求订单管理单元在订单量超过移动充电机器车数量时拒绝其订单。
9.根据权利要求3所述的基于移动充电机器车的充电基站管理系统，其特征在于，所述结算单元还根据对应车辆的实际充电时间和实际充电电量分别与预测完成时间和待补充电量进行比对，从而对损耗修正系数的取值进行迁移，得出实际的损耗修正系数并记录在充电记录中以供后续充电对待补充电量进行更精确估测。
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