一种新能源充电桩停车调度系统的制作方法

1.本发明涉及充电停车调度，具体涉及一种新能源充电桩停车调度系统。


背景技术：

2.作为低碳交通的重要实现途径，电动汽车以其转换效率高、污染小、里程经济等众多优点获得了越来越多的推广普及。但是，电动汽车相对于燃油汽车的缺点也很明显，就是充电站的站点间距和充电时间的问题。站点间距设置不能过密也不能过疏：站点间距过密的话，经济成本太高，并且电池在具有较充足的剩余电量时就需要进行充电，对电池损伤较大；站点间距过疏的话，车辆很容易因找不到充电站而无法行驶。
3.电动汽车的充电调度问题是电动汽车充电领域中的基础问题之一，电动汽车实时充电调度一般通过获取充电站、电动汽车等实时信息，预估充电站状态并引导有充电需求的电动汽车寻找到最优适配充电站。
4.充电调度受充电站状态、充电进度等综合因素影响，传统的电动汽车实时充电调度方法未综合考虑充电站状态变化，及耦合关系对调度决策的影响，仅对部分因素进行分析，容易导致调度决策不合理，进而引发电动汽车充电需求与充电站供给不平衡、电网负荷大范围波动及车主充电体验感下降等问题。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种新能源充电桩停车调度系统，能够有效克服现有技术所存在的不能对电动汽车的充电调度作出科学合理调度决策的缺陷。
7.(二)技术方案
8.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
9.一种新能源充电桩停车调度系统，包括服务器，所述服务器通过对车辆发送的充电请求进行解析，获取车辆充电信息，所述服务器通过充电桩信息采集模块对车辆附近充电站的充电桩进行充电桩信息采集，并通过等待时间预估模块结合车辆充电信息、充电桩信息对车辆等待时间进行预估；
10.所述服务器通过充放电功率优化模型构建模块构建充电过程中电池损耗最小化对应的充放电功率优化模型，并通过约束条件设定模块设定充放电功率优化模型对应的约束条件，所述服务器通过充放电功率优化模块根据约束条件对充放电功率优化模型求解，以获得电池在充电过程中的充放电方案；
11.所述服务器通过充电时间预估模块基于电池在充电过程中的充放电方案对车辆充电时间进行预估，并通过充电费用预估模块结合充电桩信息、车辆充电时间对车辆充电费用进行预估，所述服务器通过停车优化调度模块根据预估的车辆等待时间、车辆充电时间和车辆充电费用向车辆推荐附近充电站的充电桩。
12.优选地，所述充放电功率优化模型构建模块构建充电过程中电池损耗最小化对应的充放电功率优化模型的目标函数为：
[0013][0014]
其中，为车辆i在24h内各时段因充放电造成的总电池损耗，为汽车i在时段k内的总电池损耗，为汽车i在时段k内的充电功率，为汽车i在时段k内的放电功率，σ为汽车i在单位充放电量下的电池损耗，n为时段k持续时间，δ表示充电状态，充电时δ＝1，未充电时δ＝0；为一天内进入充电站所有车辆n的xi的平均值。
[0015]
优选地，所述约束条件设定模块设定充放电功率优化模型对应的约束条件，包括：
[0016]
充电站与外部电网的总交互功率约束、电池的荷电状态约束、充电功率约束、放电功率约束和充放电逻辑约束。
[0017]
优选地，所述充放电功率优化模块根据约束条件对充放电功率优化模型求解，以获得电池在充电过程中的充放电方案，包括：
[0018]
采用内点法、粒子群算法或遗传算法中的一种，根据约束条件对充放电功率优化模型求解，以获得电池在充电过程中各时段内充电功率、放电功率的充放电方案。
[0019]
优选地，所述停车优化调度模块根据预估的车辆等待时间、车辆充电时间和车辆充电费用向车辆推荐附近充电站的充电桩，包括：
[0020]
根据预估的车辆等待时间、车辆充电时间计算得到车辆总充电时间，基于时间最短/费用最少的原则，向车辆推荐附近充电站的充电桩，并向车辆提供地图导航服务。
[0021]
优选地，所述等待时间预估模块基于筛选出的充电站内各充电桩的各排队车辆对应的预估车辆充电时间计算充电等待时间，同时基于车辆位置信息、筛选出的充电站的位置信息计算行驶到达时间，并将充电等待时间、行驶到达时间之和作为车辆等待时间的预估结果。
[0022]
优选地，所述充电费用预估模块基于预估车辆充电时间和筛选出的充电站的充电计费规则对车辆充电费用进行预估。
[0023]
优选地，还包括车辆充电请求接收模块、充电请求解析模块和充电信息提取模块；
[0024]
车辆充电请求接收模块，用于接收车辆发送的充电请求；
[0025]
充电请求解析模块，对接收的充电请求进行解析；
[0026]
充电信息提取模块，从解析后的充电请求中提取车辆充电信息；
[0027]
其中，车辆充电信息包括车辆型号、车辆位置信息、预期充电时间和电池信息，电池信息包括电池型号、荷电状态和额定容量。
[0028]
优选地，所述充电桩信息采集模块基于车辆位置信息对车辆附近充电站进行筛选，并对筛选出的充电站的位置信息、与外部电网的总交互功率、充电计费规则，以及筛选出的充电站内各充电桩的排队车辆数量进行充电桩信息采集。
[0029]
(三)有益效果
[0030]
与现有技术相比，本发明所提供的一种新能源充电桩停车调度系统，具有以下有益效果：
[0031]
1)本技术技术方案中，对车辆发送的充电请求进行解析，获取车辆充电信息，对车辆附近充电站的充电桩进行充电桩信息采集，等待时间预估模块结合车辆充电信息、充电桩信息对车辆等待时间进行预估，充电时间预估模块基于电池在充电过程中的充放电方案对车辆充电时间进行预估，充电费用预估模块结合充电桩信息、车辆充电时间对车辆充电费用进行预估，停车优化调度模块根据预估的车辆等待时间、车辆充电时间和车辆充电费用向车辆推荐附近充电站的充电桩，从而能够对电动汽车的充电调度作出科学合理的调度决策；
[0032]
2)基于电池在充电过程中的充放电方案对车辆充电时间进行预估之前，通过构建充电过程中电池损耗最小化对应的充放电功率优化模型，并设定充放电功率优化模型对应的约束条件，根据约束条件对充放电功率优化模型求解，以获得在充电过程中电池损耗最小化的电池充放电方案，从而能够在充电过程中通过设定合理的电池充放电方案实现对电池的有效保护。
附图说明
[0033]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]
图1为本发明的系统示意图；
[0035]
图2为本发明的流程示意图。
具体实施方式
[0036]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
[0037]
一种新能源充电桩停车调度系统，如图1和图2所示，包括服务器，服务器通过对车辆发送的充电请求进行解析，获取车辆充电信息，服务器通过充电桩信息采集模块对车辆附近充电站的充电桩进行充电桩信息采集，并通过等待时间预估模块结合车辆充电信息、充电桩信息对车辆等待时间进行预估。
[0038]
本技术技术方案中，还包括车辆充电请求接收模块、充电请求解析模块和充电信息提取模块；
[0039]
车辆充电请求接收模块，用于接收车辆发送的充电请求；
[0040]
充电请求解析模块，对接收的充电请求进行解析；
[0041]
充电信息提取模块，从解析后的充电请求中提取车辆充电信息；
[0042]
其中，车辆充电信息包括车辆型号、车辆位置信息、预期充电时间和电池信息，电池信息包括电池型号、荷电状态和额定容量。
[0043]
充电桩信息采集模块基于车辆位置信息对车辆附近充电站进行筛选，并对筛选出的充电站的位置信息、与外部电网的总交互功率、充电计费规则，以及筛选出的充电站内各充电桩的排队车辆数量进行充电桩信息采集。
[0044]
等待时间预估模块基于筛选出的充电站内各充电桩的各排队车辆对应的预估车辆充电时间计算充电等待时间，同时基于车辆位置信息、筛选出的充电站的位置信息计算行驶到达时间，并将充电等待时间、行驶到达时间之和作为车辆等待时间的预估结果。
[0045]
服务器通过充放电功率优化模型构建模块构建充电过程中电池损耗最小化对应的充放电功率优化模型，并通过约束条件设定模块设定充放电功率优化模型对应的约束条件，服务器通过充放电功率优化模块根据约束条件对充放电功率优化模型求解，以获得电池在充电过程中的充放电方案。
[0046]
1)充放电功率优化模型构建模块构建充电过程中电池损耗最小化对应的充放电功率优化模型的目标函数为：
[0047][0048]
其中，为车辆i在24h内各时段因充放电造成的总电池损耗，为汽车i在时段k内的总电池损耗，为汽车i在时段k内的充电功率，为汽车i在时段k内的放电功率，σ为汽车i在单位充放电量下的电池损耗，n为时段k持续时间，δ表示充电状态，充电时δ＝1，未充电时δ＝0；为一天内进入充电站所有车辆n的xi的平均值。
[0049]
2)约束条件设定模块设定充放电功率优化模型对应的约束条件，包括：
[0050]
充电站与外部电网的总交互功率约束、电池的荷电状态约束、充电功率约束、放电功率约束和充放电逻辑约束。
[0051]
3)充放电功率优化模块根据约束条件对充放电功率优化模型求解，以获得电池在充电过程中的充放电方案，包括：
[0052]
采用内点法、粒子群算法或遗传算法中的一种，根据约束条件对充放电功率优化模型求解，以获得电池在充电过程中各时段内充电功率、放电功率的充放电方案。
[0053]
上述技术方案，基于电池在充电过程中的充放电方案对车辆充电时间进行预估之前，通过构建充电过程中电池损耗最小化对应的充放电功率优化模型，并设定充放电功率优化模型对应的约束条件，根据约束条件对充放电功率优化模型求解，以获得在充电过程中电池损耗最小化的电池充放电方案，从而能够在充电过程中通过设定合理的电池充放电方案实现对电池的有效保护。
[0054]
服务器通过充电时间预估模块基于电池在充电过程中的充放电方案对车辆充电时间进行预估，并通过充电费用预估模块结合充电桩信息、车辆充电时间对车辆充电费用进行预估，服务器通过停车优化调度模块根据预估的车辆等待时间、车辆充电时间和车辆充电费用向车辆推荐附近充电站的充电桩。
[0055]
充电时间预估模块基于电池在充电过程中的充放电方案对车辆充电时间进行预
估，充电费用预估模块基于预估车辆充电时间和筛选出的充电站的充电计费规则对车辆充电费用进行预估。
[0056]
停车优化调度模块根据预估的车辆等待时间、车辆充电时间和车辆充电费用向车辆推荐附近充电站的充电桩，包括：
[0057]
根据预估的车辆等待时间、车辆充电时间计算得到车辆总充电时间，基于时间最短/费用最少的原则，向车辆推荐附近充电站的充电桩，并向车辆提供地图导航服务。
[0058]
本技术技术方案中，对车辆发送的充电请求进行解析，获取车辆充电信息，对车辆附近充电站的充电桩进行充电桩信息采集，等待时间预估模块结合车辆充电信息、充电桩信息对车辆等待时间进行预估，充电时间预估模块基于电池在充电过程中的充放电方案对车辆充电时间进行预估，充电费用预估模块结合充电桩信息、车辆充电时间对车辆充电费用进行预估，停车优化调度模块根据预估的车辆等待时间、车辆充电时间和车辆充电费用向车辆推荐附近充电站的充电桩，从而能够对电动汽车的充电调度作出科学合理的调度决策。
[0059]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。