CN108288110A - 一种基于电动汽车真实行驶数据的充电桩优化布局方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电动汽车真实行驶数据的充电桩优化布局方法，首先，运用大数据的分析方法分析所有电动汽车的真实行驶数据，筛选出电动汽车的停车分布；其次，设定一个时间阈值，从停车分布中筛选出停车时间超过阈值的地点并拟合作为建充电桩的候选位置；最后，以实际所需建设的充电桩位置数量，以及电动汽车的额定续航里程等为约束，以减少电动汽车动力电池过放电次数为目标，运用元启发式算法得出全局最优解，即充电桩的最优化布局方案。通过算例表明，该方法能快速、有效地进行充电桩选址，同时满足充电便捷性和充电设施的高利用率。
Description
技术领域
本发明属于新能源汽车技术领域，涉及一种电动汽车充电桩优化布局方法，具体涉及一种基于电动汽车真实行驶数据的充电桩优化布局方法。
背景技术
电动汽车作为一种发展前景广阔的绿色交通工具，以电能代替石油，能实现“零排放”，噪音小，是解决未来石油危机和环境问题的重要手段。电动汽车充电基础设施，是电动汽车产业链的重要组成部分，电动汽车充电基础设施建设的推进将有力推动电动汽车的发展。
目前对充电设施规划的研究已有初步成果，有的文献运用动态交通网络思想建立了充电站布局及最佳规模的多目标优化模型，以期将充电成本和充电站投资成本最小化；有的文献基于排队论建立了充电设施费用最优模型，研究充电站的最优分布。现有的研究主要集中在电动汽车充电站投资费用的优化，没有考虑消费者使用充电桩的便捷性以及充电桩建成后的利用率。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于电动汽车真实行驶数据，并以减少过放电率为优化目标的充电桩优化布局方法。
本发明所采用的技术方案是：一种基于电动汽车真实行驶数据的充电桩优化布局方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：分析所有电动汽车的真实行驶数据，筛选出电动汽车的停车分布；
步骤2：设定一个时间阈值，从停车分布中筛选出停车时间超过阈值的地点并拟合作为建充电桩的候选位置；
步骤3：以实际所需建设的充电桩位置数量，以及电动汽车的额定续航里程为约束，以减少电动汽车动力电池过放电次数为目标，运用元启发式算法得出全局最优解，即为充电桩的最优化布局方案。
本发明通过分析电动汽车的真实行驶数据，提出一种充电桩侯选位置的选定方法，通过对过放电率的计算，得出较优化的充电桩布局方案。计算结果可以快速确定充电桩的建设位置，为电动汽车的发展提供有力保障。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图；
图2为本发明实施例的充电桩优化布局的侯选位置图；
图3为本发明实施例的充电桩优化布局的最终位置图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
请见图1，本发明提供的一种基于电动汽车真实行驶数据的充电桩优化布局方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：运用大数据的分析方法分析所有电动汽车的真实行驶数据，筛选出电动汽车的停车分布；
本实施例的电动汽车的真实行驶数据的数据项包括：车辆编号、行程编号、行程开始时间、行程结束时间、行程距离和行程结束时车辆GPS坐标值。
其中运用大数据的分析方法，首先采集电动汽车的所有行驶数据上传到数据库，然后从数据库中抽取预处理过的与停车相关的数据，最后统计分析得出停车分布。后文中的dck、Lick和tck也是通过这些数据计算得出。
步骤2：设定一个时间阈值，从停车分布中筛选出停车时间超过阈值的地点并拟合作为建充电桩的候选位置；
本实施例把真实行驶数据中的超过时间阈值的停车地点作为建充电桩的候选位置。
步骤3：以实际所需建设的充电桩位置数量，以及电动汽车的额定续航里程为约束，以减少电动汽车动力电池过放电次数为目标，运用元启发式算法得出全局最优解，即为充电桩的最优化布局方案。
元启发式算法是一类算法的总称，是现有技术。常见的元启发式算法包括但不局限于：遗传算法、粒子群算法、蚁群算法、人工神经网络、退火算法等等。在这里，该算法主要是作为一个解题的工具。
其中电动汽车动力电池过放电次数的计算方法为：
min∑c∈C∑k∈Kack (1)
ack＝1 if Rck<20％Rc (2)
ack＝0 if Rck≥20％Rc (3)
式中：ack为判断第c辆电动汽车在第k段行程结束时，动力电池是否过放电，1为有过放电，反之为0；Rck为第c辆电动汽车在第k段行程结束时，电池剩余电量能行驶的公里数；Rc为第c辆电动汽车的额定续航里程。C表示电动汽车总数，K表示电动汽车的总行程段数。
式中：Eck-1为第c辆电动汽车在第k-1段行程结束后，通过充电获得的额外的行驶公里数；dck为第c辆电动汽车在第k段行程的行驶距离；bi为判断在地点i是否安装有充电桩；Lick为判断第c辆电动汽车在第k段行程结束时是否停在地点i的服务半径内；I表示充电桩侯选位置数量。
第c辆电动汽车在第k段行程结束后，在第k+1段行程开始前，通过充电获得的额外的行驶公里数Eck的计算方法为：
式中：P为充电桩功率；tck为第c辆电动汽车在第k段行程结束后，在第k+1段行程开始前的停留时间；rc为第c辆电动汽车的电消耗率。
充电桩优化布局方法中包含约束：
∑i∈Ibi≤B (9)
式中：B为拟建设充电桩地点的总数。
本实施例的dck、Lick和tck的取值均来自于电动汽车的真实行驶数据。
本实例所用数据包含196辆纯电动汽车的5347条数据。从中筛选出停车时间超过30分钟的停车地点并进行拟合，得出233个地点作为建设充电桩的侯选位置，如图2。
设拟建设充电桩地点的总数为60，即B为60。利用式(1)～(9)，通过遗传算法进行求解，得出233个候选位置中较优的60个地点作为充电桩布局的最终位置，如图3。本实例的地点位置均通过真实行驶数据中的GPS经纬度坐标点进行确定。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种基于电动汽车真实行驶数据的充电桩优化布局方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：分析所有电动汽车的真实行驶数据，筛选出电动汽车的停车分布；
步骤2：设定一个时间阈值，从停车分布中筛选出停车时间超过阈值的地点并拟合作为建充电桩的候选位置；
步骤3：以实际所需建设的充电桩位置数量，以及电动汽车的额定续航里程为约束，以减少电动汽车动力电池过放电次数为目标，运用元启发式算法得出全局最优解，即为充电桩的最优化布局方案。
2.根据权利要求1所述的基于电动汽车真实行驶数据的充电桩优化布局方法，其特征在于：步骤1中所述电动汽车的真实行驶数据，包括车辆编号、行程编号、行程开始时间、行程结束时间、行程距离和行程结束时车辆GPS坐标值。
3.根据权利要求1或2所述的基于电动汽车真实行驶数据的充电桩优化布局方法，其特征在于：步骤1中，是运用大数据的分析方法分析所有电动汽车的真实行驶数据，其具体实现过程是：首先采集电动汽车的所有行驶数据上传到数据库，然后从数据库中抽取预处理过的与停车相关的数据，最后统计分析得出停车分布。
4.根据权利要求1所述的基于电动汽车真实行驶数据的充电桩优化布局方法，其特征在于：步骤3中，电动汽车动力电池过放电次数的计算方法为：
min∑c∈C∑k∈Kack (1)
ack＝1if Rck＜20％Rc (2)
ack＝0if Rck≥20％Rc (3)
式中：ack为判断第c辆电动汽车在第k段行程结束时，动力电池是否过放电，1为有过放电，反之为0；Rck为第c辆电动汽车在第k段行程结束时，电池剩余电量能行驶的公里数；Rc为第c辆电动汽车的额定续航里程；C表示电动汽车总数，K表示电动汽车的总行程段数。
5.根据权利要求4所述的基于电动汽车真实行驶数据的充电桩优化布局方法，其特征在于：
式中：Eck-1为第c辆电动汽车在第k-1段行程结束后，通过充电获得的额外的行驶公里数；dck为第c辆电动汽车在第k段行程的行驶距离；bi为判断在地点i是否安装有充电桩；Lick为判断第c辆电动汽车在第k段行程结束时是否停在地点i的服务半径内；C表示电动汽车总数，K表示电动汽车的总行程段数，I表示充电桩侯选位置数量。
6.根据权利要求5所述的基于电动汽车真实行驶数据的充电桩优化布局方法，其特征在于：第c辆电动汽车在第k段行程结束后，在第k+1段行程开始前，通过充电获得的额外的行驶公里数Eck的计算方法为：
式中：P为充电桩功率；tck为第c辆电动汽车在第k段行程结束后，在第k+1段行程开始前的停留时间；rc为第c辆电动汽车的电消耗率。
7.根据权利要求5所述的基于电动汽车真实行驶数据的充电桩优化布局方法，其特征在于，充电桩优化布局方法中包含约束：
∑i∈Ibi≤B (9)
式中，B为拟建设充电桩地点的总数。
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