TR2023006505A2 - Elektri̇kli̇ araçlar i̇çi̇n şarj plani si̇stemi̇ ve yöntemi̇ - Google Patents

Abstract

Buluş, elektrikli araç sürücülerinin uzun yolculuklarda menzil kaygısını azaltmak ve menzil tahminin doğruluğunu artırmak amacıyla seçilen rotanın statik ve dinamik özelliklerine göre yolculuğun başında menzili ve elektrikli aracın nerede ne kadar şarj/deşarj edileceğini belirleyen bir şarj planı sistemi ve yöntemi ile ilgilidir.

Description

TARiFNAME ELEKTRIKLI ARAÇLAR içiN SARJ PLANI SISTEMI VE YÖNTEMI Teknik Alan Bulus, elektrikli araç sürücülerinin uzun yolculuklarda menzil kaygisini azaltmak ve menzil tahminin dogrulugunu artirmak amaciyla seçilen rotanin statik ve dinamik özelliklerine göre yolculugun basinda menzili ve elektrikli aracin nerede, ne kadar sarj/desarj edilecegini belirleyen bir sarj plani sistemi ve yöntemi ile ilgilidir. Teknigin Bilinen Durumu Elektrikli araçlarin sarj sürelerinin uzun ve sarj istasyon sayilarinin yetersiz olmasi nedeniyle yolculuk öncesi sarj planlanmasinin yapilmasi, menzil kaygisi yasanmadan bir yolculuk gerçeklestirmek için gereklidir. Sarj planlamasi, elektrikli aracin nerede, ne zaman ve ne kadar sarj edilmesi gerektigi kararlarini içeren bir yolculuk planidir. Sarj planlamasinin yapilmadigi yolculuklarda menzil kaygisi sorununun ortaya çikmasi kaçinilmazdir. Menzil kaygisi, bir elektrikli araç sürücüsünün yolculuk sirasinda sarj istasyonuna ulasamadan sarjinin bitmesi korkusudur ve günümüzde elektrikli araçlara geçisi olumsuz yönde etkileyen en önemli faktörlerden biri olmaya devam etmektedir. Mevcut teknikte yapilan arastirmalara göre elektrikli araç satislarinda dünyada üçüncü sirada yer alan Amerikaida insanlarin %581nde menzil kaygisi bulunmaktadir [1]. Menzil kaygisi yalnizca sarj istasyonuna ulasamama korkusuna bagli gelisen bir durum degildir. Yuan vdfnin [2] 2018 yilinda elektrikli araç kullanicilarinda yaptiklari bir çalismaya göre sürücülerin %36si araçlarinin menzil göstergelerine güvenmemektedir. Bu güvensizligin kaynagindaki temel faktör menzil tahmini modeli ile ilgilidir. Mevcut teknikte, elektrikli araç navigasyon sistemlerindeki menzil tahmin modelleri yalnizca anlik sarj seviyesini (State of Charge-SOC) ve elektrikli aracin teknik parametrelerini dikkate almaktadir. Varga vd. [3] tarafindan yapilan çalismaya göre gerçek dünya kosullari altinda SOC faktörünün kalan sürüs menziline etkisi ancak %54ie kadar çikabilmektedir. Geriye kalan °A›46,yi hava sicakligi, sürüs biçimi, yol ve trafik kosullari olusturmaktadir. Dolayisiyla elektrikli aracin sürüsü gerçeklestirdigi rotanin özellikleri (egim, rota tipi, ortalama hiz vs.) ve hava sicakliginin dikkate alinmamasi, yapilan menzil tahminleri ile gerçek menzil degeri arasinda fark ortaya çikmasina yol açmaktadir. Menzil tahminindeki büyük dalgalanmalar, özellikle egimli yollarda veya yüksek hizlarda sürüs gibi yogun enerji gerektiren durumlarda ortaya çikmaktadir. Bu nedenle, elektrikli araç sürücülerine dogru bir kalan menzil bilgisi saglamak ve menzil kaygisini hafifletmek için bu faktörleri de dikkate alarak kalan sürüs menzil tahmininin yapilmasina önem verilmelidir. Mevcut teknikteki elektrikli araçlarin sarj planlama uygulamalari, sürücüye elektrikli aracin nerede, ne zaman ve ne kadar sarj edilmesi gerektigi kararlarini göstermektedir. Ancak yakin gelecekte araçtan sebekeye enerji satisi uygulamalarinin gerçeklestirilecegi göz önüne alindiginda, elektrikli araç sürücülerinin yolculuk maliyetini minimize etmek için "Vehicle to Grid" (V2G) olarak tabir edilen araçtan sebekeye enerji satisi seçenegi de sarj planlama modeline dahil edilmelidir. Elektrikli araçlar sarj istasyonlarina enerji satisi gerçeklestirerek yolculuk maliyetlerini azaltabileceklerdir. Mevcut teknikteki elektrikli araç sürücüleri tarafindan uzun yolculuklar için tercih edilen 500.000lden fazla kullanici tarafindan kullanilmaktadir. ABRP uygulamasi ile ilgili özellikler su sekildedir: o Verilen hedef nokta için rota belirlenmesi ve nerede ne kadar sarj edilebilecegi bilgisinin gösterilmesi o Yolculuk süresini minimize eden sarj planinin olusturulmasi ABRP uygulamasinda olmayan özellikler söyle özetlenebilir: o Desarj seçeneginin sarj planinda yer almamasi o Yalnizca yolculuk süresini minimize eden sarj planinin olusturulmasi o Menzil tahmini için rota segmentlerindeki dinamik özelliklerin dikkate alinmamasi Bahsedilen uygulamada hava sicakligi, yol kosullari tüm rota için sabit alinmaktadir. Bu durum uzun yolculuklar için hassas olmayan menzil tahminine yol açabilmektedir. Mevcut bir diger teknikte, Tesla otomobil markasinin kendi elektrikli araçlarina sundugu sarj planlama uygulamasi "Go Anywhere" [6] kullanilmaktadir. Uygulamada belirlenen bir Tesla araci ile gidilecek lokasyon seçilir. Uygulama en hizli rotanin üzerinden bir sarj plani elde etmektedir. Sarj planinda elektrikli aracin nerede ve ne kadar sarj etmesi gerektigi bilgileri bulunmaktadir. Bahsedilen uygulamada olmayan özellikler su sekilde özetlenebilir: Desarj seçeneginin sarj planinda yer almamasi Yalnizca yolculuk süresini minimize eden tek bir sarj planinin olusturulmasi Seçilen rotaya ait özelliklerin menzil tahmin modelinde kullanilmamasi Menzil tahmini için her bir rota segmentindeki dinamik özelliklerin dikkate alinmamasi Mevcut bir diger teknikte elektrikli araçlarin sarj durumuna iliskin yer alan özellikler asagidadir; Sehir içi sürüslere yönelik sarj planlama Anlik uygun sarj istasyonlarina göre rotanin olusturulmasi Yolculuk esnasinda sarj ihtiyaci olmasi halinde sarj planinin olusturulmasi Menzil tahmininin araç parametreleri baz alinarak yapilmasi V2G seçenegini içeren sarj planlarinin sehir içi sürüslerine yönelik olmasi Ancak mevcut teknikte; Verilen uzun bir rota için en uygun sarj planini olusturmaya yönelik yolculugun basinda tüm rota için hem sarj hem desarj kararlarini içeren sarj planlari olusturulamamakta, Seçilen rotaya ait dinamik özellikler de dikkate alinarak yapay zekâ ile menzil tahmini ve sarj planlamasi yapilamamakta, Hem yolculuk süresi hem de yolculuk maliyetini minimize edecek sekilde sarj plani olusturan sarj navigasyon sistemi yer almamaktadir. Mevcut teknikte yapilan arastirma sirasinda CN114725967A numarali basvuruya rastlanilmistir. Basvuru, araç ag etkilesimi ile elektrikli araçlar için sarj/desarj optimizasyon yöntemi ile ilgilidir. Ancak basvuruda belirlenen bir rota için sürücünün seçimine göre toplam yolculuk süresini ve/veya maliyetini minimize edecek sekilde elektrikli aracin nerede, ne zaman ve ne kadar sarj veya desarj olmasi gerektiginin belirlenmesine yönelik bir yöntem yer almamaktadir. Sonuç olarak, yukarida anlatilan olumsuzluklardan dolayi ve mevcut çözümlerin konu hakkindaki yetersizligi nedeniyle ilgili teknik alanda bir gelistirme yapilmasi gerekli kilinmistir. Bulusun Amaci Bulus, mevcut durumlardan esinlenerek qusturqup yukarida belirtilen olumsuzluklari çözmeyi amaçlamaktadir. Bulusun ana amaci, seçilen rotanin statik ve dinamik özelliklerine göre yolculugun basinda menziIin tahmin edilmesi ve elektrikli aracin nerede ne kadar sarj/desarj edilecegi kararlarini içeren optimize edilmis bir sarj planinin olusturulmasini saglamaktir. Menzil tahmini modeli, geçmis sürüs verilerinden elde edilen deneyimler ile egitilen bir yapay zekâ modelidir. Menzil tahmin modeli ile rota üzerindeki her bir sarj istasyonuna direkt sürüs için gereken enerji miktari tahmin edilir ve sarj pIanIama modeli için girdi olarak kullanilir. Sarj planlama modeli, genetik algoritmaya dayali bir optimizasyon modelidir. Baslangiç çözüm olusturulurken açgözlü yaklasimlarla elde edilen sarj planlari baslangiç çözüm olarak alinir ve matsezgisel yöntem ile optimize edilir. Sarj pIanIama modeli ile sürücünün belirledigi amaca göre (minimum yoIcquk süresi veya maliyeti) optimize edilmis bir sarj pIani elde edilmektedir. Bulus, sarj kararlarinin yani sira yoIcquk maliyetini minimize etmek isteyen sürücüler için en uygun enerji satisi yapabilecekleri istasyonu, satis miktarini ve satis zamanini sarj pIaninda göstermektedir. Elektrikli araçlardan sebekeye enerji satisinin yayginlasmasi ile sürücülerin sarj maliyetinin azaltilmasi mümkündür. Dolayisiyla mevcut teknikten farkli olarak önerilen bulus, ileride artmasi beklenen V2G uygulamalarini göz önünde bulundurarak V2G seçenegi sarj planlama modeline dahil edilmistir. Bulus ile, o Nesnelerin interneti (Internet of Things-IoT) ile sarj istasyonlarina ait bilgiler, seçilen rotaya ait özellikler ve hava durumu biIgisinin temin edilmesi o Menzil tahmininin yapay zekâ ile rotaya bagli statik ve dinamik faktörlerin dikkate alinarak yapilmasi Elektrikli aracin rota üzerindeki her bir sarj istasyonuna ulasabilmesi için gerekli enerji miktarina göre ulasilabilirlik aginin olusturulmasi Yolculugun basinda elektrikli aracin nerede, ne zaman ve ne kadar sarj/desarj edilecegi kararlarini içeren sarj planinin olusturulmasi Sarj planinin olusturulmasi için matsezgisel bir yaklasimin gelistirilmesi: Açgözlü sezgisel (greedy heuristic) yöntemler kullanilarak baslangiç çözümlerin olusturuldugu bir genetik algoritma ile sarj plani elde edilmesi ve karmasik tamsayi programlama modeli (Mixed Integer Linear Programming Model-MILP) ile olusturulan sarj planinin optimize edilmesi. Baslangiç çözüm elde etmek için kullanilan sarj stratejileri: Esik degerin altina düsmeyecek sekilde tam dolum Ulasilabilen en uzak istasyona varabilecek kadar dolum Siradaki istasyona varabilecek kadar dolum gerçeklestirilmektedir. Bulusun amaci, yolculuk sirasinda sarj planina göre ugranilacak istasyona yaklasinca istasyonda ugrayacagi sarj ünitesi, sarj/desarj miktari, varis ve ayrilis zamanin istasyon sunucusuna gönderilerek sarj/desarj rezervasyonunun yapilmasini saglamaktir. Bulusun bir diger amaci, seçilen rotanin statik ve dinamik özellikleri dikkate alinarak menzil tahmininin yapilmasi ile dogrulugu artirilmis menzil tahmininin elde edilmesini saglamakti r. Bulusun diger bir amaci, yolculugun basinda tüm rota için optimize edilmis bir sarj planinin olusturulmasini saglamaktir. Bulusun Anlasilmasina Yardimci Olacak Sekiller Sekil 1, bulus konusu sarj planlama sisteminin temsili blok diyagram görünümüdür. Sekil 2, bulus konusu sarj planlama yönteminin akis diyagram görünümüdür. Sekil 3, matsezgisel yöntemin akis diyagram yöntemidir. Sekil 4, sarj istasyonlu bir rota örneginin görünümüdür. Sekil 5, matsezgisel yaklasim ile elde edilen sarj planinin görünümüdür. Sekil 6, yolculuk maliyeti açisindan sarj istasyon sayisi ve sarj ünite sayisinin karsilastirilmasidi r. Sekil 7, yolculuk süresi açisindan sarj istasyon sayisi ve sarj ünite sayisinin karsilastirilmasidir. Parça Referanslarinin Açiklamasi 1. Elektrikli araç 2. Menzil göstergesi 3. Navigasyon arayüz ekrani 4. Sarj istasyonu . Batarya 6. Bellek 7. GPS 8. Internet 9. Islemci . Sarj planlama modeli 11. Menzil tahmin modeli 12. Sarj istasyonu sunucusu 13. Harita sunucusu 14. Hava durumu sunucusu . Araç içi iletisim agi 1001. Navigasyon arayüz ekranindan (3) girilen hedef varis bilgisinin bellege (6) alinmasi bilgilerinin, araç içi iletisim agi (15) ve internet (8) üzerinden temin edilmesi 1003. Elektrikli aracin (1) batarya (5) seviyesi, rota bilgileri ve hava durumu sunucundan (14) temin edilen bilgilerinin internet (8) ve araç içi iletisim agi (15) ile bellege (6) aktarilmasi ve bu bilgilere göre yapay zekaya dayali menzil tahmin modelinin (11) islemci (9) üzerinde çalistirilmasi 1004. Menzil tahmin modelinin (11) çiktisina ait rota mesafesinin menzil göstergesinde (2) verilmesi 1005. Rota mesafesinin elektrikli aracin (1) menzil göstergesinde (2) verilen degerden fazla olup olmadiginin kontrol edilmesi: Rota mesafesi elektrikli araç menzilinden az ise islem 1006lnin uygulanmasi, fazla ise islem 1007lnin uygulanmasi 1006. Navigasyon arayüz ekranina (3) rota bilgilerinin verilmesi 1007. Harita sunucusundan (13) temin edilen bilgilere göre rota üzerindeki her bir sarj istasyonuna (4) ait uzaklik bilgilerinin internet (8) ve araç içi iletisim agi (15) ile bellege (6) aktarilmasi 1008. Sarj istasyonlarina (4) ulasmak için gereken enerji miktarinin ve sarj istasyonu sunucundan (12) elde edilen bilgilerinin (rezerve/bos, sarj fiyati, sarj gücü) araç içi iletisim agi (15) ve internet (8) üzerinden bellege (6) ve sarj planlama modeline (10) aktarilarak sürücünün belirledigi amaç fonksiyonuna göre sarj planlama modelinin (10) islemci (9) üzerinde çalistirilmasi 1009. Elde edilen sarj planinda sarj ve desarj için ugranilacak sarj istasyonlarinin (4), alinacak/satilacak enerji miktarinin sarj planlama modeli (10) ile belirlenmesi 1010. Sarj planinin, araç içi iletisim agi (15) ile navigasyon arayüz ekranina (3) verilmesi 1011. Elektrikli aracin (1) navigasyon arayüz ekraninda (3) verilen sarj planina göre yolculuga baslamasi ve elektrikli aracin (1) bulundugu GPS (7) konumu ile hedef varis noktasi arasinda sarj istasyonu (4) olup olmadiginin sorgulanmasi: Sarj istasyonu yoksa islem 1006lnin uygulanmasi, varsa islem 1012lnin uygulanmasi 1012. Elektrikli aracin (1) sarj istasyonuna (4) yaklasmasi durumunda sarj istasyonu sunucusundaki (12) güncel bilgilere göre bellekteki (6) parametrelerde degisiklik olup olmadiginin sorgulanmasi: Güncelleme varsa islem 1013lün uygulanmasi, yoksa islem 1014lün uygulanmasi sunucusu (13) ve hava durumu sunucusundan (14) gerçek-zamanli bilgilerin temin edilmesi ve bellege (6) alinarak menzil tahmin modelinin (11) ve/veya sarj planlama modelinin (10) islemci üzerinde (9) tekrar çalistirilmasi ve yeni sarj planinin navigasyon arayüz ekraninda (3) gösterilmesi 1014. Mevcut sarj planina göre siradaki sarj istasyonunda (4) ugranilip ugranilmadiginin sorgulanmasi: Ugranilmamasi durumunda islem 10121nin uygulanmasi, ugranilmasi durumunda islem 10151in uygulanmasi 1015. Sarj planina göre ilgili istasyona varis zamani, enerji alis/veris miktari, istasyondan ayrilis zamani ve ugranilacak sarj ünitesi bilgilerinin internet (8) baglantisi ile sarj istasyonu sunucusuna (12) gönderilerek rezervasyonun yapilmasi 1016. Elektrikli aracin (1) sarj planina göre sarj istasyonunda (4) sarj/desarj edilmesi 1017. Hedefe varilana kadar sarj plani üzerinden kontrollerin saglanmasi Bulusun Detayli Açiklamasi Bu detayli açiklamada, bulusa konu olan elektrikli araçlar için sarj plani yöntemi tercih edilen yapilanmalari, sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik olarak açiklanmaktadir. Sekil 1*de görüldügü üzere bulus konusu yolculugun basinda elektrikli araçlarin (1) sarj / desarj yerlerini, miktarlarini ve sürelerini, menzil tahminine dayali olarak belirleyen bir sarj plani sistemi olup, elektrikli araç (1) içerisinde yer alan, sürücünün belirledigi hedef varis yerini girdigi navigasyon arayüz ekrani (3), elektrikli aracin (1) GPS (7) vasitasiyla konumu ve hedef varis yeri bilgisini alan, belirlenen rota ve segmentlerine ait egim, hiz limiti, ortalama hiz, trafik ve yol tipi gibi bilgilerini bellege (6) gönderen harita sunucusu (13), belirlenen her segment için zamana bagli hava ve trafik bilgilerini bellege (6) gönderen hava durumu sunucusu (14), bellege (6) depolanan bilgiler ile elektrikli araca (1) ait parametre bilgileri ve batarya (5) bilgilerini kullanip her bir rota segmenti için harcanan enerji tahmini yaparak rotayi tamamlamak için gereken enerji miktarini hesaplayan menzil tahmin modeli (11), rota mesafesi elektrikli aracin (1) menzilinden fazla oldugunda, rota üzerindeki sarj istasyonlarinin (4) konumlarini alan, her bir sarj istasyonuna (4) ulasmak için harcanmasi gereken enerji miktarini hesaplayan islemci (9), menzil tahmin modeli (11) ve islemcide (9) hesaplanan bilgileri alip içerisinde kosturulan matsezgisel yöntem vasitasiyla uygun sarj istasyonunu belirleyen sarj planlama modeli (10) içermektedir. Elektrikli aracin (1) çalismasi bataryanin (5) sagladigi güç ile gerçeklestirilmektedir. GPS (7) elektrikli aracin (1) cografi konumunun belirlenmesini saglayan sensördür. Elektrikli aracin (1) web sunuculari ile baglantisi internet (8) üzerinden saglanmaktadir. Sarj planlama modeli (10) ve menzil tahmin modeli (11) islemci (9) üzerinde çalistirilmaktadir. Islemcide (9) hesaplama ve belirlenen islemler gerçeklestirilmektedir. Sarj planlama modeli (10), matsezgisel optimizasyona dayali gelistirilen bir model olup, sarj planini elde etmek için kullanilmaktadir. Menzil tahmin modeli (11), yapay zekâ modeli olan derin sinirsel aglar ile gelistirilen bir modeldir. Sarj istasyonu sunucusu (12), sarj istasyonlarina (4) ait bilgilerin içerisine kaydedilip alindigi servistir. Harita sunucusu (13) içerisinde rota olusturma ve rotaya ait bilgiler yer almaktadir. Hava durumu sunucusu (14) üzerinden hava durumu bilgileri alinmaktadir. Araç içi birimlerinin birbiri ile iletisimi ve veri aktarimi araç içi iletisim agi (15) üzerinden saglanmaktadir. Yolculugun basinda elektrikli araçlarin sarj / desarj yerlerini, miktarlarini ve sürelerini, menzil tahminine dayali olarak belirleyen bir sarj plani yöntemi, o sürücünün belirledigi hedef varis yerini elektrikli araç (1) içerisinde yer alan navigasyon arayüz ekranina (3) girmesi, o harita sunucusunun (13), elektrikli aracin (1) konumu ve hedef varis yeri bilgisini alarak belirlenen rota ve segmentlerine ait egim, hiz limiti, ortalama hiz, trafik ve yol tipi gibi bilgilerini bellege (6) göndermesi, 0 hava durumu sunucusunun (14) belirlenen her segment için zamana bagli hava ve trafik bilgilerini bellege (6) göndermesi, o menzil tahmin modelinin (11) bellege (6) depolanan bilgiler ile elektrikli araca (1) ait parametre bilgileri ve batarya (5) bilgilerini kullanip her bir rota segmenti için harcanan enerji tahmini yaparak rotayi tamamlamak için gereken enerji miktarini hesaplamasi, o rota mesafesi elektrikli aracin (1) menzilinden fazla oldugunda islemcinin (9) rota üzerindeki sarj istasyonlarinin (4) konumlarini alarak her bir sarj istasyonuna (4) ulasmak için harcanmasi gereken enerji miktarini hesaplamasi, o sarj planlama modelinin (10) menzil tahmin modeli (11) ve islemcide (9) hesaplanan menzil tahmin bilgilerini alip içerisinde kosturulan genetik algoritma ve matematsezgisel yöntem vasitasiyla uygun sarj istasyonunu belirlemesi islem adimlarini içermektedir. Elektrikli araca (1) sarj planlama modülü (10) ve menzil tahmin modeli (11) yerlestirilmektedir. Elektrikli araçtan (1) alinan veriler menzil tahmini ve sarj planlama için girdi olusturmaktadir. Menzil tahmininin dogrulugunu artirmak için girdi olarak rotaya bagli hava ve trafik bilgileri kullanilmaktadir. Menzil tahmin modeli (11), yapay zekâ ile derin sinirsel aglar ile gelistirilmektedir. Menzil tahmin modeli çiktisinda rota segmentlerinde harcanan enerji miktari belirlenmektedir. Bahsedilen enerji miktari sarj planlama modülüne (10) iletilmektedir. Sarj planlama modülü (10) içerisinde metasezgisel optimizasyona dayali gelistirilen bir model yer almaktadir. Sarj planlama modülü (10) ile sarj plani elde edilmektedir. Sarj plani, elektrikli aracin (1) nerede, ne kadar ve ne zaman sarj veya desarj olmasi gerektigine iliskin verileri içermektedir. Elektrikli aracin (1) sürüs gerçeklestirecegi rota segmentlere bölünmektedir. Her segment için gerçek zamanli veriler toplanip menzil tahmin modülüne (11) iletilmektedir. Menzil tahmin modülü (11), aldigi elektrikli araç bilgileri ile tüm rota için gerekli enerji miktarini hesaplamaktadir. Elektrikli aracin (1) kalan enerji miktari, rotayi tamamlamak için gereken enerji miktarindan az ise ile sarj planlama modülü (10) aktiflestirilmektedir ve rota üzerindeki sarj istasyonlari (4) bilgileri alinip, sarj planlama modülüne (10) aktarmaktadi r. Sürücü belirledigi bir hedef varis yerini navigasyon arayüz ekranina (3) girmektedir. Elektrikli aracin (1) GPS (7) konumu ve hedef varis yeri bilgisi, araç içi iletisim agi (15) ve internet (8) baglantisi ile harita sunucusuna (13) aktarilmaktadir. Harita sunucusu (13), rota ve segmentlerine ait egim, hiz limiti, ortalama hiz, trafik ve yol tipi gibi bilgileri araç içi iletisim agi (15) ve internet (8) baglantisi üzerinden bellege (6) göndermektedir. Her segment için zamana bagli hava ve trafik bilgiler hava durumu sunucusu (14) üzerinden temin edilerek araç içi iletisim agi (15) ve internet (8) baglantisi üzerinden bellege (6) gönderilir. Bellege (6) depolanan bu bilgiler ile birlikte elektrikli araca (1) ait parametre bilgileri ve batarya (5) bilgileri (araç kütlesi, anlik sarj durumu vs.) kullanilarak her bir rota segmenti için islemci (9) üzerinde menzil tahmin modeli (11) ile harcanan enerji tahmini yapilarak rotayi tamamlamak için gereken enerji miktari hesaplanmaktadir. Hesaplanan enerji miktarinin denk geldigi mesafe degeri menzil göstergesinde (2) gösterilir. Rota mesafesinin elektrikli aracin (1) menzilinden fazla durumunda sarj planlamasi yapilir. Bunun için öncelikle rota üzerindeki sarj istasyonlari (4) belirlenir. Rota üzerindeki sarj istasyonlarinin (4) konumlari ve uzaklik bilgileri harita sunucusundan (13) temin edilir. Her bir sarj istasyonuna (4) ulasmak için harcanmasi gereken enerji miktari bilgisi islemci (9) üzerinde hesaplanir ve bellege (6) aktarilir. Sarj istasyonlarinin (4) rezervasyon bilgisi, fiyat, sarj ünitesi sayisi gibi bilgiler sarj istasyonu sunucusundan (12) temin edilir ve bellege (6) araç içi iletisim agi (15) ve internet (8) baglantisi üzerinden aktarili r. Sarj planlama modeli (10), genetik algoritma ile sarj planlama problemi için gelistirilen özgün matematiksel programlama modelinin entegrasyonundan olusan matsezgisel bir yöntemdir. Matsezgisel yöntemin çalisma akisi Sekil 3*te gösterilmistir. Sürücünün belirledigi amaç fonksiyonuna göre (minimum yolculuk süresi veya maliyeti) sarj planlama modeli (10) islemci (9) üzerinde çalistirilir ve bir sarj plani elde edilir. Sarj planinda sarj ve desarj için ugranilacak sarj istasyonlari (4), sarj ünitelerinden alinacak/satilacak enerji miktarlari ve sarj istasyonlarina varis ve ayrilis zamanlari bilgisi bulunmaktadir. Bu bilgiler araç içi iletisim agi (15) ile navigasyon arayüz ekranina (3) iletilir. Sürücü navigasyon arayüz ekraninda (3) verilen sarj planina göre yolculuguna baslamaktadir. Islemci (9) vasitasiyla elektrikli aracin (1) güncel konumu ile hedef varis noktasi arasinda sarj istasyonu (4) olup olmadigi sorgulanir. Eger arada bir sarj istasyonu (4) varsa, sarj istasyonuna (4) yaklastikça zamana bagli degisen parametrelerde güncelleme olup olmadigi kontrol edilir. Bir degisiklik olmasi durumunda bu bilgilere göre islemci (9) vasitasiyla menzil tahmin modeli (11) ve/veya sarj planlama modeli (10) yeniden çalistirilir ve sarj plani güncellenir. Mevcut plana göre elektrikli araç (1), siradaki sarj istasyonuna (4) ugramasi gerekirse istasyona varis zamani, enerji alis/veris miktari, istasyondan ayrilis zamani ve ugranilacak sarj ünitesi bilgilerinin internet (8) baglantisi ile sarj istasyonu sunucusuna (12) gönderilerek rezervasyon yapilir. Sürücü sarj planinda yer alan bilgilere göre elektrikli araci (1) sarj/desarj eder. Rota tamamlanana kadar islem devam ettirilir. Bulusta, sarj planinin olusturulmasi için matsezgisel bir yaklasimin gelistirilmesi gerçeklestirilmektedir. Açgözlü sezgisel (greedy heuristic) yöntemler kullanilarak baslangiç çözümlerin olusturuldugu bir genetik algoritma ile sarj plani elde edilmesi ve karmasik tamsayi programlama modeli (Mixed Integer Linear Programming Model- MILP) sarj planinin optimize edilmesi gerçeklestirilmektedir. Matsezgisel yöntemin çalismasina iliskin islem adimlari o Sezgisel çözümlerden olusan baslangiç popülasyonunun alinmasi, 0 Alinan popülasyonlara iliskin kromozomlarin belirlenip en iyisinin seçilmesi, o Durdurma kriterlerinin belirlenmesi, o Durdurma kriteri saglanmiyorsa; seçim, çaprazlama, mutasyon, degerlendirme asamalarindan yeni popülasyonunun olusturulmasi, o Durdurma kriterinin saglanmasiyla en iyi kromozomun getirilmesi, o Kayan pencere yöntemi ile zamana bagli degiskenlerin sinir degerlerinin belirlenmesi, o Sarj planlama matematiksel programa modelinin degisken sinirlarina göre çözdürülerek zaman veya maliyete göre en uygun sarj istasyonunun ve sarj istasyonuna ulasmak için rotanin belirlenmesi. Bulusun dogrulamasini gösterebilmek için bir deneysel çalisma yapilmistir. Sekil 4*te görüldügü üzere, elektrikli araç (1) sürücüsünün seçtigi, A dügümünden baslayip B'de biten uzun bir rota verilmis olsun. Rota üzerinde 15 sarj istasyonu (4) bulunmaktadir. Her bir sarj istasyonundaki sarj ünitesi sayilari (1-3) arasinda degismektedir. Sarj istasyonlarindaki (4) ünitelerin güç degerleri Tablo 1*de verilmistir. Sarj ünitelerindeki sarj ve desarj fiyatlari saatlik olarak degismektedir. Zaman dilimlerine bagli degisen fiyatlari olustururken Enerji Piyasalari Isletme Anonim Sirketinin (EPIAS) 4 Nisan 2022 Pazartesi gününe ait saatlik elektrik enerjisi fiyatlari verisi kullanilmistir. Dügümler arasi gerekli enerji tüketimi (kWh) ve yolculuk süreleri önceden belirlenmistir. 40 kWh enerji kapasitesine sahip bir elektrikli aracin yolculugun basinda (A noktasinda) kalan enerji miktari 20 kWh olsun. Elektrikli aracin (1) yolculuga 7. zaman diliminde basladigi varsayilsin. Buna göre elektrikli aracin kalan enerji miktarinin batarya kapasitesinin olusturulmaktadir. istasyonu noktasi gücü istasyonu noktasi gücü 1 1 24 10 1 50 1 2 50 10 2 24 1 3 24 10 3 11 2 1 50 11 1 50 3 1 24 12 1 24 4 1 50 12 2 11 4 2 24 12 3 11 1 24 13 1 50 6 1 50 13 2 11 7 1 24 13 3 11 7 2 50 14 1 24 8 1 24 15 1 50 Tablo 1. Sarj istasyonundaki sarj ünitelerinin güç degerleri Belirtilen veriler kullanilarak matsezgisel yöntem ile sarj plani olusturulmaktadir. Matsezgisel yöntem ile elde edilen sonuçlar dört farkli strateji ile karsilastirilmistir: o Strateji-1 (81): Her istasyonda tam dolum o Strateji-2 (82): Esik degerin altina düsemeyecek (kapasitenin °A›20,si) sekilde tam o Strateji-3 (83): UIasiIabiIen en uzak istasyona varabilecek kadar dolum o Strateji-4 (S4): Siradaki istasyona varabilecek kadar dolum Sekil 5*te örnek problemin matsezgisel ile sarj/desarj için seçilen istasyonlar ve sarj noktalari gösterilmistir. Örnek problemin matsezgisel yaklasim ile elde edilen sarj/desarj miktarina iliskin sonuçlar Tablo 2ide gösterilmistir. Burada R?, istasyona varista kalana enerji miktarini; Rid, istasyondan ayrilirken kalan enerji miktarini; Gi" alinan enerji miktarini ve 659 sebekeye aktarilan (satilan) enerji miktarini ifade etmektedir. Sarj istasyonu (i) R? G? 61.9 R? i = 14 18 0 32 i = 2 8 8 0 16 i = 8 26 0 34 i = 32 O 8 24 i = 8 10 0 18 i = 9 23 0 32 i = 22 10 0 32 i = 10 17 0 27 i = 8 21 0 29 i = 10 17 16 0 33 i = 11 10 30 0 40 i = 12 37 O 20 17 i = 13 13 13 0 26 i = 14 18 11 0 29 i = 15 12 O 1 11 Tablo 2. Matsezgisel yaklasim ile elde edilen sarj planina ait degerler Ayni problem dört farkli açgözlü sezgisel yaklasim ile çözüldügünde elde edilen sonuçlar Tablo Site verilmistir. Sonuçlara göre matsezgisel yöntem ile elde edilen sarj plani en düsük yolculuk maliyetini ve yolculuk süresini vermektedir. Strateji Yolculuk maliyeti Yolculuk süresi (5) (dk) Bulus Yöntemi: Matsezgisel 19,01 359,5 Tablo 3. Matsezgiselin farkli stratejilerle elde edilen sarj planlarinin yolculuk maliyetleri ve süreleri ile karsilastirilmasi Sarj istasyon sayisinin (n), 10,dan 20lye artirildiginda ve sarj ünite sayisi (m) [1-3], [2-5] ve [3-10] degerleri arasinda rasgele olarak degistirildiginde yolculuk süresi ve maliyeti için elde edilen çözümler sirasiyla Sekil 6 ve Sekil 7,de verilmistir. Sonuç olarak, her bir test problemi için minimum maliyet ve süreyi veren sarj plani önerilen matsezgisel yaklasim ile elde edilmektedir. TR TR

Claims (10)

ISTEMLER
1. . Yolculugun basinda elektrikli araçlarin (1) sarj / desarj yerlerini, miktarlarini ve sürelerini, menzil tahminine dayali olarak belirleyen bir sarj plani sistemi olup, özelligi; o elektrikli aracin (1) konumu ve hedef varis yeri bilgisini alan, belirlenen rota ve segmentlerine ait egim, hiz limiti, ortalama hiz, trafik ve yol tipi gibi bilgilerini bellege (6) gönderen harita sunucusu (13), o bellege (6) depolanan bilgiler ile elektrikli araca (1) ait parametre bilgileri ve batarya (5) bilgilerini kullanip her bir rota segmenti için harcanan enerji tahmini yaparak rotayi tamamlamak için gereken enerji miktarini hesaplayan menzil tahmin modeli (11), o rota mesafesi elektrikli aracin (1) menzilinden fazla oldugunda, rota üzerindeki her bir sarj istasyonuna (4) ulasmak için harcanmasi gereken enerji miktarini hesaplayan menzil tahmin modeli (11), o hesaplanan menzil tahmin bilgilerini alip genetik algoritma ve matematiksel programlama modeli ile olusturulmus matsezgisel yöntem vasitasiyla uygun sarj istasyonunu belirleyen sarj planlama modeli (10) içermesidir.
2. Istem 1,e göre sarj plani sistemi olup, özelligi; hesaplan enerji miktarinin üzerinde gösterildigi menzil göstergesi (2) içermesidir.
3. Istem 1,e göre sarj plani sistemi olup, özelligi; elektrikli araç (1) içerisinde yer alan, sürücünün belirledigi hedef varis yerini girdigi, sarj planinin araç içi iletisim agi (15) ile üzerinde gösterildigi navigasyon arayüz ekrani (3) içermesidir.
4. Istem 1,e göre sarj plani sistemi olup, özelligi; elektrikli aracin (1) GPS (7),den aldigi güncel konumu ile hedef varis noktasi arasinda sarj istasyonu (4) olup olmadigi sorgulayan, sorgulama sonucunda menzil tahmin modeli (11) ve/veya sarj planlama modelini (10) çalistirarak sarj planinin güncellenmesini saglayan islemci (9) içermesidir.
5. Istem 1,e göre sarj plani sistemi olup, özelligi; elektrikli aracin (1) sarj istasyonuna (4) varis zamani, enerji alis/veris miktari, istasyondan ayrilis zamani ve ugranilacak sarj ünitesi bilgilerinin internet (8) baglantisi ile alarak rezervasyon yapan sarj istasyonu sunucusu (12) içermesidir.
6. 6. Istem 1,e göre sarj plani sistemi olup, özelligi; belirlenen her segment için zamana bagli hava ve trafik bilgilerini bellege (6) gönderen hava durumu sunucusu (14) içermesidir.
7. 7. Yolculugun basinda elektrikli araçlarin (1) sarj / desarj yerlerini, miktarlarini ve sürelerini, menzil tahminine dayali olarak belirleyen bir sarj plani yöntemi olup, özelligi; o harita sunucusunun (13), elektrikli aracin (1) konumu ve hedef varis yeri bilgisini alarak belirlenen rota ve segmentlerine ait egim, hiz limiti, ortalama hiz, trafik ve yol tipi gibi bilgilerini bellege (6) göndermesi, o menzil tahmin modelinin (11) bellege (6) depolanan bilgiler ile elektrikli araca (1) ait parametre bilgileri ve batarya (5) bilgilerini kullanip her bir rota segmenti için harcanan enerji tahmini yaparak rotayi tamamlamak için gereken enerji miktarini hesaplamasi, o rota mesafesi elektrikli aracin (1) menzilinden fazla oldugunda islemcinin (9) rota üzerindeki sarj istasyonlarinin (4) konumlarini alarak her bir sarj istasyonuna (4) ulasmak için harcanmasi gereken enerji miktarini hesaplamasi, o sarj planlama modelinin (10) menzil tahmin modeli (11) ve islemcide (9) hesaplanan bilgileri alip içerisinde kosturulan genetik algoritma ve matsezgisel yöntem vasitasiyla uygun sarj istasyonunu belirlemesi islem adimlarini içermesidir.
8. 8. Istem 7,ye göre sarj plani yöntemi olup, özelligi; hesaplan enerji miktarinin menzil göstergesinde (2) gösterilmesi islem adimini içermesidir.
9. 9. Istem 7,ye göre sarj plani yöntemi olup, özelligi; araç içi iletisim agi (15) navigasyon arayüz ekraninin (3) sarj planinin gösterilmesi islem adimini içermesidir.
10. 10. Istem 7lye göre sarj plani yöntemi olup, özelligi; islemcinin (9) elektrikli aracin (1) güncel konumu ile hedef varis noktasi arasinda sarj istasyonu (4) olup olmadigini sorgulamasi, sorgulama sonucunda menzil tahmin modeli (11) ve/veya sarj planlama modelini (10) çalistirarak sarj planini güncellemesi islem adimini içermesidir. Istem Tye göre sarj plani yöntemi olup, özelligi; sarj istasyonu sunucusunun (12) elektrikli aracin (1) sarj istasyonuna (4) varis zamani, enerji alis/veris miktari, istasyondan ayrilis zamani ve ugranilacak sarj ünitesi bilgilerinin internet (8) baglantisi ile rezervasyon yapmasi islem adimini içermesidir. Istem 7iye göre sarj plani yöntemi olup, özelligi; sarj planlama modelinin (10) minimum yolculuk süresi veya maliyete göre sarj için uygun rotayi olusturulmasi islem adimini içermesidir. Istem 7iye göre sarj plani yöntemi olup, özelligi; sürücünün belirledigi hedef varis yerini elektrikli araç (1) içerisinde yer alan navigasyon arayüz ekranina (3) girmesi islem adimini içermesidir. Istem Tye göre sarj plani yöntemi olup, özeIIigi; hava durumu sunucusunun (14) belirlenen her segment için zamana bagli hava ve trafik bilgilerini bellege (6) göndermesi islem adimini içermesidir.