基于最短哈密爾頓回路的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)充電方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于最短哈密爾頓回路的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)充電方法及系統(tǒng)，該方法包括以下步驟：根據(jù)電動(dòng)汽車的行駛路徑、當(dāng)前耗電速率、剩余電量及當(dāng)前位置確定預(yù)定區(qū)域內(nèi)需要充電的電動(dòng)汽車；計(jì)算每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車與離其最近的充電站之間距離；根據(jù)每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車與離其最近的充電站之間的距離計(jì)算電力補(bǔ)充車對每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車的最短充電時(shí)間；基于最短漢密爾頓回路確定電力補(bǔ)充車的行駛路線；根據(jù)電力補(bǔ)充車的行駛路線及電力補(bǔ)充車對每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車的最短充電時(shí)間，控制電力補(bǔ)充車依次對所有需要充電的電動(dòng)汽車進(jìn)行充電。本發(fā)明的方法具有靈活性高、節(jié)約成本的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】基于最短哈密爾頓回路的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)充電方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車和計(jì)算機(jī)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于最短哈密爾頓回 路的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)充電方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，電動(dòng)汽車的發(fā)展與普及面臨著很多挑戰(zhàn)，其中最嚴(yán)峻的是車載電池儲(chǔ)電能 力有限，電動(dòng)汽車在長距離行駛時(shí)需要多次進(jìn)行充電。在資源密集的大都市，可以建立大 量的充電站，在電量缺乏時(shí)，電動(dòng)汽車車主可以及時(shí)選擇就近的充電站補(bǔ)充電量。然而，當(dāng) 電動(dòng)汽車進(jìn)行長途行駛，或行駛到偏遠(yuǎn)地區(qū)時(shí)，難免出現(xiàn)電量耗光，汽車無法繼續(xù)行駛的情 況。同時(shí)，電力是一種不方便儲(chǔ)存、不方便運(yùn)輸?shù)哪茉?，在電量耗光時(shí)，只能通過專用的電力 補(bǔ)充車來為電動(dòng)汽車補(bǔ)充電量，使其恢復(fù)行駛能力。當(dāng)多個(gè)電動(dòng)汽車電量耗光需要補(bǔ)充電 量時(shí)，則需要規(guī)劃出一種很好的充電方案，一方面減少車主等待時(shí)間，一方面最小化電力補(bǔ) 充車的運(yùn)行成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0004] 為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種基于最短哈密爾頓回路的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)充 電方法，該方法具有靈活性高、節(jié)約成本的優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種基于最短哈密爾頓回路的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)充電 系統(tǒng)。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明第一方面的實(shí)施例提出了一種基于最短哈密爾頓回路的 電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)充電方法，包括以下步驟：獲取預(yù)定區(qū)域內(nèi)所有電動(dòng)汽車的行駛路徑、當(dāng)前耗 電速率、剩余電量及當(dāng)前位置，以及獲取充電站的位置信息；根據(jù)電動(dòng)汽車的行駛路徑、當(dāng) 前耗電速率、剩余電量及當(dāng)前位置確定預(yù)定區(qū)域內(nèi)需要充電的電動(dòng)汽車；計(jì)算每個(gè)需要充 電的電動(dòng)汽車與離其最近的充電站之間距離；通過電力補(bǔ)充車對每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車 進(jìn)行電力補(bǔ)充，并根據(jù)每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車與離其最近的充電站之間的距離計(jì)算所述 電力補(bǔ)充車對每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車的最短充電時(shí)間；基于最短漢密爾頓回路確定所述 電力補(bǔ)充車的行駛路線；根據(jù)所述電力補(bǔ)充車的行駛路線及所述電力補(bǔ)充車對每個(gè)需要充 電的電動(dòng)汽車的最短充電時(shí)間，控制所述電力補(bǔ)充車依次對所有需要充電的電動(dòng)汽車進(jìn)行 充電。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于最短哈密爾頓回路的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)充電方法，收集預(yù)定 區(qū)域內(nèi)的電動(dòng)汽車運(yùn)行信息和電動(dòng)汽車充電站信息；當(dāng)出現(xiàn)電動(dòng)汽車失去電力無法行駛 時(shí)，則計(jì)算該電動(dòng)汽車與離它最近的充電站的距離，從而確定需要為其補(bǔ)充的最低電量；然 后以電力補(bǔ)充車的當(dāng)前位置為起點(diǎn)，依次經(jīng)過每輛失去電力的電動(dòng)汽車的最短漢密爾頓回 路以完成對所有需要充電的電動(dòng)汽車充電。因此，該方法根據(jù)最短漢密爾頓回路和每輛電 動(dòng)汽車需要補(bǔ)充的最低電量構(gòu)成了最優(yōu)的動(dòng)態(tài)充電方案，具有靈活性高、節(jié)約成本的優(yōu)點(diǎn)。
[0008] 另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的基于最短哈密爾頓回路的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)充電方法 還可以具有如下附加的技術(shù)特征：
[0009] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述計(jì)算每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車與離其最近的充電 站之間距離，進(jìn)一步包括：計(jì)算電動(dòng)汽車Vi, (i = 1，2, . . .，N)與每個(gè)充電站Cj，（j = 1， 2, . . .，M)之間的距離扎，具體為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于最短哈密爾頓回路的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)充電方法，其特征在于，包括以下步 驟： 獲取預(yù)定區(qū)域內(nèi)所有電動(dòng)汽車的行駛路徑、當(dāng)前耗電速率、剩余電量及當(dāng)前位置，以及 獲取充電站的位置信息； 根據(jù)電動(dòng)汽車的行駛路徑、當(dāng)前耗電速率、剩余電量及當(dāng)前位置確定預(yù)定區(qū)域內(nèi)需要 充電的電動(dòng)汽車； 計(jì)算每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車與離其最近的充電站之間距離； 通過電力補(bǔ)充車對每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車進(jìn)行電力補(bǔ)充，并根據(jù)每個(gè)需要充電的電 動(dòng)汽車與離其最近的充電站之間的距離計(jì)算所述電力補(bǔ)充車對每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車 的最短充電時(shí)間； 基于最短漢密爾頓回路確定所述電力補(bǔ)充車的行駛路線； 根據(jù)所述電力補(bǔ)充車的行駛路線及所述電力補(bǔ)充車對每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車的最 短充電時(shí)間，控制所述電力補(bǔ)充車依次對所有需要充電的電動(dòng)汽車進(jìn)行充電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于最短哈密爾頓回路的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)充電方法，其特征在 于，所述計(jì)算每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車與離其最近的充電站之間距離，進(jìn)一步包括： 計(jì)算電動(dòng)汽車W，Q = 1，2,. . .，N)與每個(gè)充電站Cj, (j = 1，2,. . .，M)之間的距離 dij，具體為： dLJ = + (yi-gj2· 其中，i為電動(dòng)汽車的編號(hào)，Xi和yi分別表示電動(dòng)汽車i的當(dāng)前位置的橫坐標(biāo)和縱坐 標(biāo)，j為充電站的編號(hào)，Pj和Qj分別表不充電站j的當(dāng)前位置的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)； 在得到的dij，（j = 1，2，. . .，N)中選取最小值作為電動(dòng)汽車與離其最近的充電站 之間的距離，具體為： CiJnin = =minimize⑷丄,木2,…，
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于最短哈密爾頓回路的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)充電方法，其特征在 于，所述電力補(bǔ)充車對每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車的最短充電時(shí)間可通過下式計(jì)算： t. = Wn' i e ' 其中，e表示電力補(bǔ)充車單位時(shí)間內(nèi)給電動(dòng)汽車補(bǔ)充的電量，g為電動(dòng)汽車每公里消耗 的電量，#?η為電動(dòng)汽車與離其最近的充電站之間的距離。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于最短哈密爾頓回路的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)充電方法，其特征在 于，所述基于最短漢密爾頓回路確定所述電力補(bǔ)充車的行駛路線，進(jìn)一步包括： 所述最短漢密爾頓回路表示為： H {h〇，hi，hg，· · ·，I^n，h〇}， 其中，hQ = (xQ，yQ)表示電力補(bǔ)充車的起始位置； 計(jì)算所述最短漢密爾頓回路的總長度D，具體為： D = Ef=V ?/〇?+1 - Xi)2 + (yi+1 - K)2 + λ/(X0-Xn)2 +(y〇-yNy ·
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于最短哈密爾頓回路的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)充電方法，其特征在 于，還包括： 根據(jù)所述電力補(bǔ)充車的行駛路線及所述電力補(bǔ)充車對每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車的最 短充電時(shí)間計(jì)算每個(gè)電動(dòng)汽車的充電費(fèi)用，具體包括： 對于電動(dòng)汽車Vi, (i = 1，2，...，N)，其充電費(fèi)用為：
其中，k表示電力補(bǔ)充車每公里的行駛成本，1表示充電補(bǔ)充車單位時(shí)間內(nèi)的充電費(fèi) 用，h表示電動(dòng)汽車i的最短充電時(shí)間。
6. -種基于最短哈密爾頓回路的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)充電系統(tǒng)，其特征在于，包括云服務(wù)器 和電力補(bǔ)充車，其中， 電力補(bǔ)充車用于對電動(dòng)汽車進(jìn)行電力補(bǔ)充； 云服務(wù)器用于獲取預(yù)定區(qū)域內(nèi)所有電動(dòng)汽車的行駛路徑、當(dāng)前耗電速率、剩余電量及 當(dāng)前位置，以及獲取充電站的位置信息，并根據(jù)電動(dòng)汽車的行駛路徑、當(dāng)前耗電速率、剩余 電量及當(dāng)前位置確定預(yù)定區(qū)域內(nèi)需要充電的電動(dòng)汽車，然后計(jì)算每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車 與離其最近的充電站之間距離，并根據(jù)每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車與離其最近的充電站之間 的距離計(jì)算所述電力補(bǔ)充車對每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車的最短充電時(shí)間，然后基于最短漢 密爾頓回路確定所述電力補(bǔ)充車的行駛路線，最后根據(jù)所述電力補(bǔ)充車的行駛路線及所述 電力補(bǔ)充車對每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車的最短充電時(shí)間，控制所述電力補(bǔ)充車依次對所有 需要充電的電動(dòng)汽車進(jìn)行充電。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于最短哈密爾頓回路的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)充電系統(tǒng)，其特征在 于，所述云服務(wù)器計(jì)算每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車與離其最近的充電站之間距離，進(jìn)一步包 括： 計(jì)算電動(dòng)汽車W，Q = 1，2,. . .，N)與每個(gè)充電站Cj, (j = 1，2,. . .，M)之間的距離 dij，具體為：
其中，i為電動(dòng)汽車的編號(hào)，Xi和Yi分別表示電動(dòng)汽車i的當(dāng)前位置的橫坐標(biāo)和縱坐 標(biāo)，j為充電站的編號(hào)，Pj和Qj分別表不充電站j的當(dāng)前位置的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)； 在得到的c^，（j = l，2，...，M)中選取最小值作為電動(dòng)汽車與離其最近的充電站 之間的距離，具體為：
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于最短哈密爾頓回路的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)充電系統(tǒng)，其特征在 于，所述電力補(bǔ)充車對每個(gè)需要充電的電動(dòng)汽車的最短充電時(shí)間可通過下式計(jì)算：
其中，e表示電力補(bǔ)充車單位時(shí)間內(nèi)給電動(dòng)汽車補(bǔ)充的電量，g為電動(dòng)汽車每公里消耗 的電量，d產(chǎn)"為電動(dòng)汽車與離其最近的充電站之間的距離。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于最短哈密爾頓回路的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)充電系統(tǒng)，其特征在 于，所述云服務(wù)器基于最短漢密爾頓回路確定所述電力補(bǔ)充車的行駛路線，進(jìn)一步包括： 所述最短漢密爾頓回路表示為： H {h〇，hi，hg，· · ·，I^n，h〇}， 其中，hQ = (xQ，yQ)表示電力補(bǔ)充車的起始位置； 計(jì)算所述最短漢密爾頓回路的總長度D，具體為：
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于最短哈密爾頓回路的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)充電系統(tǒng)，其特征 在于，所述云服務(wù)器還用于根據(jù)所述電力補(bǔ)充車的行駛路線及所述電力補(bǔ)充車對每個(gè)需要 充電的電動(dòng)汽車的最短充電時(shí)間計(jì)算每個(gè)電動(dòng)汽車的充電費(fèi)用，具體包括： 對于電動(dòng)汽車Vi, (i = 1，2，...，N)，其充電費(fèi)用為： fj = -i- ViX I, 1 N 1 其中，k表示電力補(bǔ)充車每公里的行駛成本，1表示充電補(bǔ)充車單位時(shí)間內(nèi)的充電費(fèi) 用，h表示電動(dòng)汽車i的最短充電時(shí)間。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104377760SQ201410610778
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】徐恪, 瞿貽, 劉亞霄 申請人:清華大學(xué)