[发明专利]一种考虑非线性充电函数的电动汽车充电路径选择方法

说明书

本发明公开了属于计算机应用技术领域的一种考虑非线性充电函数的电动汽车充电路径选择方法，包括：步骤1：构建充电汽车路径选择的最优化问题模型，描述充电汽车最优路径选择问题；步骤2：获取充电桩数据，建立数学模型，结合相关影响因素及约束条件，构建充电汽车路径选择的最优化问题数学模型；步骤3：确定路径算法和分布算法，根据步骤2的数学模型，结合约束条件确定影响因素，给出充电汽车最优路径选择算法。本发明从实际情况出发，收集充电桩的位置信息，通过机器学习算法，计算出所需要的充电函数，通过充电函数计算出路径中所需要的充电时间；计算充电汽车最短的可行路径，最大限度地减少整体出行时间，实现时间最优的路径规划。

技术领域

本发明属于计算机应用技术领域，特别涉及一种考虑非线性充电函数的电动 汽车充电路径选择方法，具体说是将计算机技术应用到能源互联网、新能源研究 的方法。

背景技术

随着社会经济的发展和人们生活水平的不断提高，人们对汽车的需求量逐年 大幅度上涨，随之而来的是环境问题，即汽车尾气的排放对环境造成极其严重的 影响。面对严峻的环境问题，我国大力倡导“低碳生活，绿色出行”、“节能环保 我先行”，一大批新兴节能环保朝阳产业孕育而生，电动汽车产业横空出世，既 能满足人们的需求，又能降低对环境的破坏，实现对环境的“零”伤害。未来电 动汽车的大规模发展急需众多配套充电设施进行服务,因此公共充电桩的建设就 需要用科学的方法进行合理布局。充电桩的建设受到地域,环境等多方面因素影 响,建立一个合理的充电桩分布模型正是一个亟待解决的问题。

当前国内电动汽车的发展，较发达国家来说发展相对滞后。国外电动汽车产 业的发展相对较早，配套的基础设施也在逐步完善当中，对电动汽车的研发，得 到了法律，政府的资金和科研力量的大力支持。而国内外对电动汽车的研究主要 集中在与其相关的配套基础设施、车载动力源、未来发展历程、未来发展趋势等 几大主要方面，对于电动车的路径规划研究较少。根据目前电动汽车发展趋势， 预计电动汽车在未来二三十年会呈现大幅度增长态势。电动汽车成为主要代步工 具后，用户和电力系统将面临新的问题。一方面，车主需要考虑如何选择一个最 佳充电桩和充电路径，使得寻找充电和充电的总时间花费最短；另一方面，电力 系统需要避免电动汽车大量集中在某一座充电桩充电造成过载和电压水平过低。 当前电动汽车受限于电池的发展，其续航有很大的限制，这就需要规划它的行驶路径。而电动汽车行驶过程中受到很多因素的影响，电池电量，行车速度，道路 拥堵等。本发明专利主要针对这些影响因素，在起始地到目的地之间给出一条最 优的路径，使充电资源合理利用，使电动汽车出行率大大提升；还可以大大降低 电动汽车寻找充电桩的时间，更加合理地分配不同时段前往充电桩的车辆；缓解 附近的道路拥堵率和道路饱和程度，改善局部交通拥堵情况；能有效控制各个时 间段各充电桩的充电负荷，优化各充电桩负荷的时空分布。

电动汽车逐渐进入城市交通网，成为了一种新型节能环保的交通工具。近年来，电动汽车作为化石燃料独立替代品，其数量在稳定增长。然而，其有限的电池容 量，导致其续航里程相对较小，这仍然是一个主要障碍。虽然电动车辆的充电桩 数量正在扩建中，但与传统加油站相比，它们仍然相当少。此外，电池充电的过 程是耗时的，通常需要几个小时，因此，预先计划好充电位置的路径非常重要， 这同时也对路径算法提出了新的挑战。由于充电汽车路径选择问题属于NP难问 题：NP为多项式复杂程度的非确定性问题，因此首先需要列出带有约束条件的最 优化目标函数，然后通过本发明提出的相应算法，找到最优化目标函数的近似解。

电动汽车有限的电池容量对路径算法来说是一个很大的约束，需要作特殊的 处理。最重要的一点，路径算法必须确保车辆不会耗尽能源，保证车辆的续航。 此外，当电动汽车在下坡行驶的时候，可以对电池充电，这种效应称为电池恢复。 而电池恢复不会超过电池的最大容量。因此，路径算法还必须跟踪电动车辆的电 池状态，确保电池的状态一直处于这些约束之内。

发明内容

本发明的目的是提出一种考虑非线性充电函数的电动汽车充电路径选择方 法。其特征在于，包括如下步骤：