CN115284965A - 基于组合优化法的换电式商用车的换电站预选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电动汽车电池更换技术领域，具体涉及基于组合优化法的换电式商用车的换电站预选方法。具体技术方案为：获取需更换电池的车辆信息，获取所述车辆M范围内的换电站信息，根据车辆信息、换电站信息匹配可供选择的换电站，根据电池预选条件匹配相应的换电站；所述电池预选条件包括所述车辆电池剩余使用寿命或所述车辆电池剩余容量SOC'。根据不同预选条件，逐层筛选出符合条件的最终实际换电站。将相同的车辆电池剩余使用寿命或车辆电池剩余容量SOC'匹配至同一换电站，便于换电站的电池管理。

Description

基于组合优化法的换电式商用车的换电站预选方法
技术领域
本发明属于电动汽车电池更换技术领域，具体涉及基于组合优化法的换电式商用车的换电站预选方法。
背景技术
随着电动汽车电池技术不断提高，电动汽车的使用越来越普及，应运而生的换电站、充电站也越来越多。当电动汽车电池剩余容量SOC较少时，为了保证电动汽车的正常使用，需要给电动汽车电池补充电量。
电动汽车电池补充电量主要有两种方式，充电模式和换电模式。第一种模式是电动汽车行驶至充电站，处于停止状态为电池充电，直至电池冲至满电或者电动汽车根据需要够用的电量，驶离充电站。基于目前的充电模式,需要将电动汽车停放在充电站一定时间，对于家用车辆来说较为合适,但是由于充电时间占用,加上目前纯电动汽车的续航里程仍然较小,其用于商用车灵活性较差,尤其是物流、货运、专用车（清洁、救护等）类的纯电动商用车。第二种模式是电动汽车行驶至换电站，直接更换满电电池后，驶离换电站，换电模式灵活性好，但是需要较多的换电站进行支撑，对于家用车来说，由于电池种类繁多，车辆类型不一样，换电站难度较大，而对于路线相对固定、车辆类型单一、电池类型单一的商用车辆来说，换电模式的特点非常适合使用。
但是，目前商用车辆的换电站模式仅处于初期建设中，当前存在的问题较多，其中一个问题是电池数量众多，且同一个换电站中的不同电池新旧程度不一样，对于商用车来说，一般是成组更换，更换时电池组中各电池的性能状态不一致时，可能导致电池一致性、稳定性下降；另外一方面，新旧程度不同的电池无差别使用后，存在多个换电站各有不同数量电池报废的问题；这会导致后期电池管理维护较困难，管理成本昂贵。
目前，没有一种换电模式下、用于物流行业的换电式商用车辆的、既可提高电池一致性、又可以较好维护管理电池组的电池预选管理方法。针对上述问题，提出一种具有优先级式电动汽车电池预选方法，具有重要的实际意义及应用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供基于组合优化法的换电式商用车的换电站预选方法。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：基于组合优化法的换电式商用车的换电站预选方法，获取需更换电池的车辆信息，获取所述车辆M范围内的换电站信息，根据车辆信息、换电站信息匹配可供选择的换电站，根据电池预选条件匹配相应的换电站；所述电池预选条件包括所述车辆电池剩余使用寿命或所述车辆电池剩余容量SOC'。
优选的：所述换电站信息包括可供更换的电池信息、正在充电的电池信息、换电站与所述车辆间的理论行驶里程、车辆至换电站的行驶方向；所述可供更换的电池信息包括电池数量、电池剩余使用寿命；所述正在充电的电池信息包括电池数量、电池预计完成充电时间、电池剩余使用寿命；
所述车辆信息包括车辆载重量、车辆至目的地的行驶方向、车辆距目的地的预计行驶里程、电池信息；所述电池信息包括电池数量、电池剩余使用寿命、电池剩余容量SOC。
优选的：需更换电池的车辆为一辆时，所述电池剩余使用寿命为电池的剩余循环充电次数，所述换电站分为第一寿命换电站、第二寿命换电站，所述第一寿命换电站为愿意接收剩余循环充电次数低于或等于10次的换电站，所述第二寿命换电站为愿意接收剩余循环充电次数大于10次的换电站；
所述电池预选条件为换电站第一接收条件，所述换电站第一接收条件为换电站是否愿意接收剩余循环充电次数低于或等于10次的电池。
优选的：需更换电池的车辆为一辆时，所述换电站分为第一容量换电站、第二容量换电站，所述第一容量换电站为愿意接收车辆电池剩余容量SOC'小于或等于额定电池容量30%-40%的换电站，所述第二容量换电站为愿意接收车辆电池剩余容量SOC'大于额定电池容量30%-40%的换电站；
所述电池预选条件为换电站第二接收条件，所述换电站第二接收条件为换电站是否愿意接收车辆电池剩余容量SOC'低于或等于额定电池容量30%-40%的电池。
优选的：需更换电池的车辆大于或等于两辆时，所述车辆电池剩余容量SOC'为电池预选条件：将相同电池剩余容量SOC'的所述车辆作为一个剩余容量集合，所述剩余容量集合内的车辆匹配至同一换电站；所述相同电池剩余容量SOC'为电池额定容量的30%-40%。
优选的：需更换电池的车辆大于或等于两辆时，所述车辆电池剩余使用寿命为电池预选条件：将所述车辆电池剩余使用寿命相同的所述车辆作为一个使用寿命集合，所述使用寿命集合内的车辆匹配至同一换电站。
优选的：所述电池预选方法包括以下步骤：
A1、信息获取：获取需更换电池的车辆信息，获取所述车辆M范围内的换电站信息；
A2、确定一类换电站：根据所述车辆需更换电池数量，确定M范围内可供更换电池数量大于或等于车辆需更换电池数量的换电站，记录所述换电站为一类换电站，所述一类换电站数量为n个；
A3、判断一类换电站大小：若n大于0，则进入A4；若n为0，则进入A9；
A4、确定二类换电站：获取所述车辆至第i个一类换电站的理论行驶里程，根据车辆的剩余电池容量SOC、车辆载重量计算车辆剩余行驶里程，判断剩余行驶里程与第i个理论行驶里程之间的大小：
当剩余行驶里程大于或等于理论行驶里程，记录第i个一类换电站为二类换电站，继续判断第i+1个理论行驶里程；当剩余行驶里程小于理论行驶里程，继续判断第i+1个理论行驶里程；直至判断完n个理论行驶里程，记录所述二类换电站数量为m个，进入A4；i=1,2,……,n；
A5、判断二类换电站大小：若m大于0，则进入A6；若m为0，则进入A10；
A6、判断二类换电站是否接收所述车辆：若电池剩余循环充电次数低于或等于10次，则第j个二类换电站且为第一寿命换电站的换电站确认接收所述车辆，记录第j个二类换电站为三类换电站，继续判断第j+1个二类换电站；若电池剩余循环充电次数大于10次，则第j个二类换电站且为第二寿命换电站的换电站确认接收所述车辆，记录第j个二类换电站为三类换电站，继续判断第j+1个二类换电站；j=1,2,……,m-1；直至判断完m个二类换电站，记录所述三类换电站数量为z个；
A7、判断三类换电站大小：若z大于0，则进入A8；若z为0，则进入A9；
A8、确定最终实际换电站：根据z个三类换电站，车辆用户根据个人需求确定一个三类换电站作为最终实际换电站；所述个人需求包括所述三类换电站距离车辆的理论行驶里程最短、车辆至所述三类换电站的行驶方向与所述目的地行驶方向一致；
A9、扩大M范围，进入A1；
A10、向车辆救援站发送救援信号。
优选的：所述电池预选方法包括以下步骤：
B1、信息获取：获取需更换电池的车辆信息，获取所述车辆M范围内的换电站信息；
B2、确定一类换电站：根据所述车辆需更换电池数量，确定M范围内可供更换电池数量大于或等于车辆需更换电池数量的换电站，记录所述换电站为一类换电站，所述一类换电站数量为n个；
B3、判断一类换电站大小：若n大于0，则进入B4；若n为0，则进入B9；
B4、确定二类换电站：获取所述车辆至第i个一类换电站的理论行驶里程，根据车辆的剩余电池容量SOC、车辆载重量计算车辆剩余行驶里程，判断剩余行驶里程与第i个理论行驶里程之间的大小：
当剩余行驶里程大于或等于理论行驶里程，记录第i个一类换电站为二类换电站，继续判断第i+1个理论行驶里程；当剩余行驶里程小于理论行驶里程，继续判断第i+1个理论行驶里程；直至判断完n个理论行驶里程，记录所述二类换电站数量为m个，进入A4；i=1,2,……,n；
B5、判断二类换电站大小：若m大于0，则进入B6；若m为0，则进入B10；
B6、判断二类换电站是否接收所述车辆：若电池剩余容量SOC'小于或等于额定电池容量30%-40%，则第j个二类换电站且为第一容量换电站确认接收所述车辆，记录第j个二类换电站为三类换电站，继续判断第j+1个二类换电站；若剩余电池容量SOC’大于额定电池容量的30%-40%，则第j个二类换电站且为第二容量换电站确认接收所述车辆，记录第j个二类换电站为三类换电站，继续判断第j+1个二类换电站；j=1,2,……,m-1；直至判断完m个二类换电站，记录所述三类换电站数量为s个；
B7、判断三类换电站大小：若s大于0，则进入B8；若s为0，则进入B9；
B8、确定最终实际换电站：根据s个三类换电站，车辆用户根据个人需求确定一个三类换电站作为最终实际换电站；所述个人需求包括所述三类换电站距离车辆的理论行驶里程最短、车辆至所述三类换电站的行驶方向与所述目的地行驶方向一致；
B9、扩大M范围，进入B1；
B10、向车辆救援站发送救援信号。
优选的：k个车辆需同时更换电池，所述电池预选方法包括以下步骤：
C1、信息获取：获取k个需更换电池的车辆信息，获取k个车辆M范围内的换电站信息；
C2、确定一类换电站：根据第x个车辆需更换电池数量，确定M范围内可供更换电池数量大于或等于第x个车辆需更换电池数量的换电站，记录所述换电站为一类换电站，第x个车辆对应的一类换电站数量为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
个；x=1,2,……,k；
C3、判断一类换电站大小：若第x个车辆对应的
Figure 4957DEST_PATH_IMAGE001
大于0，则进入C4；若
Figure 494844DEST_PATH_IMAGE001
为0，则进入C7；x=1,2,……,k；
C4、确定二类换电站：获取第x个车辆至第i个一类换电站的理论行驶里程，根据车辆的剩余电池容量SOC'、车辆载重量计算车辆剩余行驶里程，判断第x个剩余行驶里程与第i个理论行驶里程之间的大小：
当剩余行驶里程大于或等于理论行驶里程，记录第i个一类换电站为二类换电站，继续判断第i+1个理论行驶里程；当剩余行驶里程小于理论行驶里程，继续判断第i+1个理论行驶里程；直至判断完
Figure 415396DEST_PATH_IMAGE001
个理论行驶里程，记录与第x个车辆对应的二类换电站数量为
Figure 230905DEST_PATH_IMAGE002
个，进入C4；i=1,2,……,
Figure 413406DEST_PATH_IMAGE001
-1；x=1,2,……,k；
C5、判断二类换电站大小：若第x个车辆对应的
Figure 972563DEST_PATH_IMAGE002
大于0，则进入C6；若
Figure 482042DEST_PATH_IMAGE002
为0，则进入C7；x=1,2,……,k；
C6、确定最终实际换电站：将电池剩余容量SOC’相同且对应有同一个二类换电站的c个车辆作为一个剩余容量集合，记录剩余容量集合的数量为d个，并根据c数值由大至小依序存储，针对第h个剩余容量集合，h=1,2,……,d，判断是否存在含有c个车辆需更换电池总计数量的二类换电站：
若存在，则记录所述二类换电站为三类换电站，记录所述三类换电站数量为wh个，并从wh个三类换电站中选取总计可供电池数量最少的换电站作为c个车辆的最终实际换电站；
若不存在，则判断是否存在含有随机选出的c-1个车辆需更换电池总计数量的二类换电站，直至存在至少一个含有c-1个车辆需更换电池总计数量的二类换电站，记录所述三类换电站数量为wh个，并从wh个三类换电站中选取总计可供电池数量最少的换电站作为c-1个车辆的最终实际换电站；
C7、扩大M范围，进入C1。
优选的：k个车辆需同时更换电池，所述电池预选方法包括以下步骤：
D1、信息获取：获取k个需更换电池的车辆信息，获取k个车辆M范围内的换电站信息；
D2、确定一类换电站：根据第x个车辆需更换电池数量，确定M范围内可供更换电池数量大于或等于第x个车辆需更换电池数量的换电站，记录所述换电站为一类换电站，第x个车辆对应的一类换电站数量为
Figure 265190DEST_PATH_IMAGE001
个；x=1,2,……,k；
D3、判断一类换电站大小：若第x个车辆对应的
Figure 259953DEST_PATH_IMAGE001
大于0，则进入D4；若
Figure 888381DEST_PATH_IMAGE001
为0，则进入D7；x=1,2,……,k；
D4、确定二类换电站：获取第x个车辆至第i个一类换电站的理论行驶里程，根据车辆的剩余电池容量SOC'、车辆载重量计算车辆剩余行驶里程，判断第x个剩余行驶里程与第i个理论行驶里程之间的大小：
当剩余行驶里程大于或等于理论行驶里程，记录第i个一类换电站为二类换电站，继续判断第i+1个理论行驶里程；当剩余行驶里程小于理论行驶里程，继续判断第i+1个理论行驶里程；直至判断完
Figure 455628DEST_PATH_IMAGE001
个理论行驶里程，记录与第x个车辆对应的二类换电站数量为
Figure 878519DEST_PATH_IMAGE002
个，进入D4；i=1,2,……,
Figure 92069DEST_PATH_IMAGE001
-1；x=1,2,……,k；
D5、判断二类换电站大小：若第x个车辆对应的
Figure 524188DEST_PATH_IMAGE002
大于0，则进入D6；若
Figure 477100DEST_PATH_IMAGE002
为0，则进入D7；x=1,2,……,k；
D6、确定最终实际换电站：将电池剩余使用寿命相同且对应有同一个二类换电站的a个车辆作为一个剩余容量集合，记录剩余容量集合的数量为b个，并根据a数值由大至小依序存储，针对第h个剩余容量集合，h=1,2,……,b，判断是否存在含有a个车辆需更换电池总计数量的二类换电站：
若存在，则记录所述二类换电站为三类换电站，记录所述三类换电站数量为uh个，并从uh个三类换电站中选取总计可供电池数量最少的换电站作为a个车辆的最终实际换电站；
若不存在，则判断是否存在含有随机选出的a-1个车辆需更换电池总计数量的二类换电站，直至存在至少一个含有a-1个车辆需更换电池总计数量的二类换电站，记录所述三类换电站数量为uh个，并从uh个三类换电站中选取总计可供电池数量最少的换电站作为a-1个车辆的最终实际换电站；
D7、扩大M范围，进入D1。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明获取需更换电池的车辆信息、所述车辆M范围内的换电站信息，根据车辆电池数量、换电站可供选择的电池数量匹配M范围内可供选择的一类换电站，然后根据车辆的电池剩余容量SOC是否能够行驶至一类换电站，从一类换电站中筛选出二类换电站，再根据车辆电池剩余使用寿命或车辆电池剩余容量SOC'，从二类换电站中筛选出最终实际换电站的备选，根据不同预选条件，逐层筛选出符合条件的最终实际换电站。将相同的车辆电池剩余使用寿命或车辆电池剩余容量SOC'匹配至同一换电站，既可提高电池一致性、又可以较好维护管理电池组,便于换电站的电池管理。
附图说明
图1为本发明实施例一的逻辑流程图；
图2为本发明实施例二的逻辑流程图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
本申请中SOC指的是车辆需要更换电池时（未至换电站）的电池剩余容量，SOC'指的是车辆行驶至换电站时的电池剩余容量。
本发明公开了一种基于组合优化法的换电式商用车的换电站预选方法，其主要思想：获取需更换电池的车辆信息，获取所述车辆附近M范围内的换电站信息，根据车辆信息、换电站信息匹配可供选择的换电站，根据电池预选条件匹配相应的换电站；所述电池预选条件包括所述车辆电池剩余使用寿命或所述车辆电池剩余容量SOC'。所述M范围的设置方式多种：第一种可以为以需更换电池的所述车辆为圆心，r为半径围成的圆形区域。第二种可以为需更换电池的所述车辆为矩形中心，f1为长、f2为宽的矩形区域。或者其他任何根据需要自定义的区域。所述的M范围可以为车辆附近以半径为5km、10km、15km、20km的圆形区域或其他大小。
进一步的，电池预选条件包括第一预选条件、第二预选条件和第三预选条件。第一预选条件为根据车辆电池数量、换电站可供电池数量，匹配能够提供相同数量的电池的一类换电站。第二预选条件为根据车辆电池剩余容量SOC的剩余行驶里程、换电站与车辆间的理论行驶里程，匹配能够行驶至一类换电站的二类换电站。第三预选条件为根据车辆电池剩余使用寿命或车辆电池剩余容量SOC'，匹配到合适的三类换电站，作为最终实际换电站的备选。最后，用户根据个人需求选择合适的最终实际换电站，所述个人需求包括所述三类换电站距离车辆的理论行驶里程最短、车辆至所述三类换电站的行驶方向与所述目的地行驶方向一致，或者其他需求。
本预选方法根据不同预选条件，逐层筛选出符合条件的最终实际换电站。将相同的车辆电池剩余使用寿命或车辆电池剩余容量SOC'匹配至同一换电站，既可提高电池一致性、又可以较好维护管理电池组,便于换电站的电池管理。
所述换电站信息包括可供更换的电池信息、正在充电的电池信息、换电站与所述车辆间的理论行驶里程、车辆至换电站的行驶方向；所述可供更换的电池信息包括电池数量、电池剩余使用寿命；所述正在充电的电池信息包括电池数量、电池预计完成充电时间、电池剩余使用寿命。
所述车辆信息包括车辆载重量、车辆至目的地的行驶方向、车辆距目的地的预计行驶里程、电池信息；所述电池信息包括电池数量、电池剩余使用寿命、电池剩余容量SOC。
实施例一
需更换电池的车辆为一辆时，所述电池剩余使用寿命为电池的剩余循环充电次数，所述换电站分为第一寿命换电站、第二寿命换电站，所述第一寿命换电站为愿意接收剩余循环充电次数低于或等于10次的换电站，所述第二寿命换电站为愿意接收剩余循环充电次数大于10次的换电站；所述电池预选条件为换电站第一接收条件，所述换电站第一接收条件为换电站是否愿意接收剩余循环充电次数低于或等于10次的电池。
主要思想：根据需更换电池数量、换电站内可供更换电池数量，针对每一车辆匹配到合适的一类换电站；再在一类换电站的选择范围内，根据车辆电池剩余电量SOC，判断每一车辆是否能够行驶至对应的一类换电站，能够行驶至的一类换电站记为二类换电站，针对每一车辆匹配到合适的二类换电站；根据换电站愿意接收剩余循环充电次数低于或等于10次的电池，匹配到至少一个三类换电站。
不难理解的是，二类换电站包含于一类换电站，三类换电站包含于二类换电站。该实施例确定的最终实际换电站有三个层次的匹配条件：第一层次是匹配能够提供相同数量电池的一类换电站，第二层次是匹配能够行驶至一类换电站的二类换电站，第三层次是根据电池剩余使用寿命匹配到至少一个二类换电站，将匹配的二类换电站作为最终实际换电站的备选。
如图1所示，电池预选方法包括以下步骤：
A1、信息获取：获取需更换电池的车辆信息，获取所述车辆M范围内的换电站信息。
A2、确定一类换电站：根据所述车辆需更换电池数量，确定M范围内可供更换电池数量大于或等于车辆需更换电池数量的换电站，记录所述换电站为一类换电站，所述一类换电站数量为n个。
A3、判断一类换电站大小：若n大于0，则进入A4；若n为0，则进入A9。不难理解的是，如果换电站内没有与车辆需更换电池相对应的可供更换的电池数量，则不记为一类换电站。
A4、确定二类换电站：获取所述车辆至第i个一类换电站的理论行驶里程，根据车辆的剩余电池容量SOC、车辆载重量计算车辆剩余行驶里程，判断剩余行驶里程与第i个理论行驶里程之间的大小：
当剩余行驶里程大于或等于理论行驶里程，记录第i个一类换电站为二类换电站，继续判断第i+1个理论行驶里程；当剩余行驶里程小于理论行驶里程，继续判断第i+1个理论行驶里程；直至判断完n个理论行驶里程，记录所述二类换电站数量为m个，进入A4；i=1,2,……,n。换句话说，车辆剩余电池容量SOC不足以使车辆行驶至一类换电站，则不记为二类换电站。
A5、判断二类换电站大小：若m大于0，则进入A6；若m为0，则进入A10。
A6、判断二类换电站是否接收所述车辆：若电池剩余循环充电次数低于或等于10次，则第j个二类换电站且为第一寿命换电站的换电站确认接收所述车辆，记录第j个二类换电站为三类换电站，继续判断第j+1个二类换电站；若电池剩余循环充电次数大于10次，则第j个二类换电站且为第二寿命换电站的换电站确认接收所述车辆，记录第j个二类换电站为三类换电站，继续判断第j+1个二类换电站；j=1,2,……,m-1；直至判断完m个二类换电站，记录所述三类换电站数量为z个。
A7、判断三类换电站大小：若z大于0，则进入A8；若z为0，则进入A9。
A8、确定最终实际换电站：根据z个三类换电站，车辆用户根据个人需求确定一个三类换电站作为最终实际换电站；所述个人需求包括所述三类换电站距离车辆的理论行驶里程最短、车辆至所述三类换电站的行驶方向与所述目的地行驶方向一致。
A9、扩大M范围，进入A1。
A10、向车辆救援站发送救援信号。
需要说明的是，通过上述方法未匹配到一个三类换电站，则扩大M范围，继续进行步骤A1-A7，直至匹配到至少一个三类换电站。
实施例二
需更换电池的车辆为一辆时，所述换电站分为第一容量换电站、第二容量换电站，所述第一容量换电站为愿意接收车辆电池剩余容量SOC'小于或等于额定电池容量30%-40%的换电站，所述第二容量换电站为愿意接收车辆电池剩余容量SOC'大于额定电池容量30%-40%的换电站；所述电池预选条件为换电站第二接收条件，所述换电站第二接收条件为换电站是否愿意接收车辆电池剩余容量SOC'低于或等于额定电池容量30%-40%的电池。
主要思想：根据需更换电池数量、换电站内可供更换的电池数量，针对每一车辆匹配到合适的一类换电站；再在一类换电站的选择范围内，根据车辆电池剩余电量SOC，判断每一车辆是否能够行驶至对应的一类换电站，能够行驶至的一类换电站记为二类换电站，针对每一车辆匹配到合适的二类换电站；根据换电站愿意接收车辆电池剩余容量SOC'大于且等于额定容量30-40%的电池，匹配到至少一个三类换电站。
不难理解的是，二类换电站包含于一类换电站，三类换电站包含于二类换电站。该实施例确定的最终实际换电站有三个层次的匹配条件：第一层次是匹配能够提供相同数量的电池的一类换电站，第二层次是匹配能够行驶至一类换电站的二类换电站，第三层次是根据电池剩余容量SOC'及所述换电站接收匹配到至少一个二类换电站，将匹配的二类换电站作为最终实际换电站的备选。
如图2所示，电池预选方法包括以下步骤：
B1、信息获取：获取需更换电池的车辆信息，获取所述车辆M范围内的换电站信息。
B2、确定一类换电站：根据所述车辆需更换电池数量，确定M范围内可供更换电池数量大于或等于车辆需更换电池数量的换电站，记录所述换电站为一类换电站，所述一类换电站数量为n个。
B3、判断一类换电站大小：若n大于0，则进入B4；若n为0，则进入B9。不难理解的是，如果换电站内没有与车辆需更换电池相对应的可供更换的电池数量，则不记为一类换电站。
B4、确定二类换电站：获取所述车辆至第i个一类换电站的理论行驶里程，根据车辆的剩余电池容量SOC、车辆载重量计算车辆剩余行驶里程，判断剩余行驶里程与第i个理论行驶里程之间的大小：
当剩余行驶里程大于或等于理论行驶里程，记录第i个一类换电站为二类换电站，继续判断第i+1个理论行驶里程；当剩余行驶里程小于理论行驶里程，继续判断第i+1个理论行驶里程；直至判断完n个理论行驶里程，记录所述二类换电站数量为m个，进入A4；i=1,2,……,n。换句话说，车辆剩余电池容量SOC不足以使车辆行驶至一类换电站，则不记为二类换电站。
B5、判断二类换电站大小：若m大于0，则进入B6；若m为0，则进入B10。
B6、判断二类换电站是否接收所述车辆：若电池剩余容量SOC'小于或等于额定电池容量30%-40%，则第j个二类换电站且为第一容量换电站确认接收所述车辆，记录第j个二类换电站为三类换电站，继续判断第j+1个二类换电站；若剩余电池容量SOC’大于额定电池容量的30%-40%，则第j个二类换电站且为第二容量换电站确认接收所述车辆，记录第j个二类换电站为三类换电站，继续判断第j+1个二类换电站；j=1,2,……,m-1；直至判断完m个二类换电站，记录所述三类换电站数量为s个。
B7、判断三类换电站大小：若s大于0，则进入B8；若s为0，则进入B9。
B8、确定最终实际换电站：根据s个三类换电站，车辆用户根据个人需求确定一个三类换电站作为最终实际换电站；所述个人需求包括所述三类换电站距离车辆的理论行驶里程最短、车辆至所述三类换电站的行驶方向与所述目的地行驶方向一致。
B9、扩大M范围，进入B1。
B10、向车辆救援站发送救援信号。
需要说明的是，通过上述方法未匹配到一个三类换电站，则扩大M范围，继续进行步骤B1-B7，直至匹配到至少一个三类换电站。
实施例三
需更换电池的车辆大于或等于两辆时，该实施例将所述车辆电池剩余使用寿命作为电池预选条件：将行驶至换电站后电池剩余容量SOC'相同的所述车辆作为一个剩余容量集合，所述剩余容量集合内的车辆匹配至同一换电站。所述电池剩余容量SOC'为电池额定容量的30%-40%。由于电池剩余电量过低，会降低电池使用寿命，故将剩余电量SOC'设置成额定容量的30%-40%，延长电池的使用年限。
主要思想：根据需更换电池数量、换电站内可供更换的电池数量，针对每一车辆匹配到合适的一类换电站；再在一类换电站的选择范围内，根据车辆电池剩余电量SOC，判断每一车辆是否能够行驶至对应的一类换电站，能够行驶至的一类换电站记为二类换电站，针对每一车辆匹配到合适的二类换电站；再在具有相同二类换电站的选择范围前提下，根据车辆电池剩余容量SOC'是否相同，将车辆电池剩余容量SOC'相同的车辆作为一个集合，匹配至同一二类换电站。
不难理解的是，二类换电站包含于一类换电站。该实施例确定的最终实际换电站有三个层次的匹配条件：第一层次是匹配能够提供相同数量的电池的一类换电站，第二层次是匹配能够行驶至一类换电站的二类换电站，第三层次是将相同电池剩余容量SOC'的车辆匹配至同一二类换电站，将匹配的二类换电站作为最终实际换电站的备选。
k个车辆需同时更换电池，在该实施例中不考虑没有匹配到最终实际换电站、车辆不能行驶至换电站的情况。此案例中，认为M范围足够大，至能够保证k个车辆均能匹配到最终实际换电站。所述电池预选方法包括以下步骤：
C1、信息获取：获取k个需更换电池的车辆信息，获取k个车辆M范围内的换电站信息。
C2、确定一类换电站：根据第x个车辆需更换电池数量，确定M范围内可供更换电池数量大于或等于第x个车辆需更换电池数量的换电站，记录所述换电站为一类换电站，第x个车辆对应的一类换电站数量为
Figure 336472DEST_PATH_IMAGE001
个；x=1,2,……,k。不难理解的是，如果换电站内没有与车辆需更换电池相对应的可供更换的电池型号、数量，则不记为一类换电站。
C3、判断一类换电站大小：若第x个车辆对应的
Figure 210887DEST_PATH_IMAGE001
大于0，则进入C4；若
Figure 276057DEST_PATH_IMAGE001
为0，则进入C7；x=1,2,……,k。
C4、确定二类换电站：获取第x个车辆至第i个一类换电站的理论行驶里程，根据车辆的剩余电池容量SOC'、车辆载重量计算车辆剩余行驶里程，判断第x个剩余行驶里程与第i个理论行驶里程之间的大小：
当剩余行驶里程大于或等于理论行驶里程，记录第i个一类换电站为二类换电站，继续判断第i+1个理论行驶里程；当剩余行驶里程小于理论行驶里程，继续判断第i+1个理论行驶里程；直至判断完
Figure 614635DEST_PATH_IMAGE001
个理论行驶里程，记录与第x个车辆对应的二类换电站数量为
Figure 113749DEST_PATH_IMAGE002
个，进入C4；i=1,2,……,
Figure 53891DEST_PATH_IMAGE001
-1；x=1,2,……,k。换句话说，车辆剩余电池容量SOC不足以使车辆行驶至一类换电站，则不记为二类换电站。
C5、判断二类换电站大小：若第x个车辆对应的
Figure 31074DEST_PATH_IMAGE002
大于0，则进入C6；若
Figure 224158DEST_PATH_IMAGE002
为0，则进入C7；x=1,2,……,k。
C6、确定最终实际换电站：将电池剩余容量SOC’相同且对应有同一个二类换电站的c个车辆作为一个剩余容量集合，记录剩余容量集合的数量为d个，并根据c数值由大至小依序存储，针对第h个剩余容量集合，h=1,2,……,d，判断是否存在含有c个车辆需更换电池总计数量的二类换电站：
若存在，则记录所述二类换电站为三类换电站，记录所述三类换电站数量为wh个，并从wh个三类换电站中选取总计可供电池数量最少的换电站作为c个车辆的最终实际换电站；
若不存在，则判断是否存在含有随机选出的c-1个车辆需更换电池总计数量的二类换电站，直至存在至少一个含有c-1个车辆需更换电池总计数量的二类换电站，记录所述三类换电站数量为wh个，并从wh个三类换电站中选取总计可供电池数量最少的换电站作为c-1个车辆的最终实际换电站。
C7、扩大M范围，进入C1。
不难理解的是，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，c<k。将相同的车辆电池剩余容量SOC'匹配至同一换电站，便于换电站的电池管理。
实施例四
需更换电池的车辆大于或等于两辆时，所述车辆电池剩余使用寿命为电池预选条件：将所述车辆电池剩余使用寿命相同的所述车辆作为一个使用寿命集合，所述使用寿命集合内的车辆匹配至同一换电站。主要思想：根据需更换电池数量、换电站内可供更换的电池数量，针对每一车辆匹配到合适的一类换电站；再在一类换电站的选择范围内，根据车辆电池剩余电量SOC，判断每一车辆是否能够行驶至对应的一类换电站，能够行驶至的一类换电站记为二类换电站，针对每一车辆匹配到合适的二类换电站；再在具有相同二类换电站的选择范围前提下，根据车辆电池剩余使用寿命是否相同，将车辆电池剩余使用寿命相同的车辆作为一个集合，匹配至同一二类换电站。
不难理解的是，二类换电站包含于一类换电站。该实施例确定的最终实际换电站有三个层次的匹配条件：第一层次是匹配能够提供相同数量的电池的一类换电站，第二层次是匹配能够行驶至一类换电站的二类换电站，第三层次是将相同电池剩余使用寿命的车辆匹配至同一二类换电站，将匹配的二类换电站作为最终实际换电站的备选。
k个车辆需同时更换电池，在该实施例中不考虑没有匹配到最终实际换电站、车辆不能行驶至换电站的情况。此案例中，认为M范围足够大，至能够保证k个车辆均能匹配到最终实际换电站。所述电池预选方法包括以下步骤：
D1、信息获取：获取k个需更换电池的车辆信息，获取k个车辆M范围内的换电站信息。
D2、确定一类换电站：根据第x个车辆需更换电池数量，确定M范围内可供更换电池数量大于或等于第x个车辆需更换电池数量的换电站，记录所述换电站为一类换电站，第x个车辆对应的一类换电站数量为
Figure 956490DEST_PATH_IMAGE001
个；x=1,2,……,k。不难理解的是，如果换电站内没有与车辆需更换电池相对应的可供更换的电池数量，则不记为一类换电站。
D3、判断一类换电站大小：若第x个车辆对应的
Figure 572542DEST_PATH_IMAGE001
大于0，则进入D4；若
Figure 87837DEST_PATH_IMAGE001
为0，则进入D7；x=1,2,……,k。
D4、确定二类换电站：获取第x个车辆至第i个一类换电站的理论行驶里程，根据车辆的剩余电池容量SOC'、车辆载重量计算车辆剩余行驶里程，判断第x个剩余行驶里程与第i个理论行驶里程之间的大小：
当剩余行驶里程大于或等于理论行驶里程，记录第i个一类换电站为二类换电站，继续判断第i+1个理论行驶里程；当剩余行驶里程小于理论行驶里程，继续判断第i+1个理论行驶里程；直至判断完
Figure 401006DEST_PATH_IMAGE001
个理论行驶里程，记录与第x个车辆对应的二类换电站数量为
Figure 976344DEST_PATH_IMAGE002
个，进入D4；i=1,2,……,
Figure 578227DEST_PATH_IMAGE001
-1；x=1,2,……,k。换句话说，车辆剩余电池容量SOC不足以使车辆行驶至一类换电站，则不记为二类换电站。
D5、判断二类换电站大小：若第x个车辆对应的
Figure 959530DEST_PATH_IMAGE002
大于0，则进入D6；若
Figure 563424DEST_PATH_IMAGE002
为0，则进入D7；x=1,2,……,k。
D6、确定最终实际换电站：将电池剩余使用寿命相同且对应有同一个二类换电站的a个车辆作为一个剩余容量集合，记录剩余容量集合的数量为b个，并根据a数值由大至小依序存储，针对第h个剩余容量集合，h=1,2,……,b，判断是否存在含有a个车辆需更换电池总计数量的二类换电站：
若存在，则记录所述二类换电站为三类换电站，记录所述三类换电站数量为uh个，并从uh个三类换电站中选取总计可供电池数量最少的换电站作为a个车辆的最终实际换电站；
若不存在，则判断是否存在含有随机选出的a-1个车辆需更换电池总计数量的二类换电站，直至存在至少一个含有a-1个车辆需更换电池总计数量的二类换电站，记录所述三类换电站数量为uh个，并从uh个三类换电站中选取总计可供电池数量最少的换电站作为a-1个车辆的最终实际换电站。
D7、扩大M范围，进入D1。
不难理解的是，
Figure 371980DEST_PATH_IMAGE003
，a<k。将相同的车辆电池剩余使用寿命匹配至同一换电站，便于换电站的电池管理。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形、变型、修改、替换，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.基于组合优化法的换电式商用车的换电站预选方法，其特征在于：获取需更换电池的车辆信息，获取所述车辆M范围内的换电站信息，根据车辆信息、换电站信息匹配可供选择的换电站，根据电池预选条件匹配相应的换电站；所述电池预选条件包括所述车辆电池剩余使用寿命或所述车辆电池剩余容量SOC'。
2.根据权利要求1所述的基于组合优化法的换电式商用车的换电站预选方法，其特征在于：所述换电站信息包括可供更换的电池信息、正在充电的电池信息、换电站与所述车辆间的理论行驶里程、车辆至换电站的行驶方向；所述可供更换的电池信息包括电池数量、电池剩余使用寿命；所述正在充电的电池信息包括电池数量、电池预计完成充电时间、电池剩余使用寿命；
所述车辆信息包括车辆载重量、车辆至目的地的行驶方向、车辆距目的地的预计行驶里程、电池信息；所述电池信息包括电池数量、电池剩余使用寿命、电池剩余容量SOC。
3.根据权利要求2所述的基于组合优化法的换电式商用车的换电站预选方法，其特征在于：需更换电池的车辆为一辆时，所述电池剩余使用寿命为电池的剩余循环充电次数，所述换电站分为第一寿命换电站、第二寿命换电站，所述第一寿命换电站为愿意接收剩余循环充电次数低于或等于10次的换电站，所述第二寿命换电站为愿意接收剩余循环充电次数大于10次的换电站；
所述电池预选条件为换电站第一接收条件，所述换电站第一接收条件为换电站是否愿意接收剩余循环充电次数低于或等于10次的电池。
4.根据权利要求2所述的基于组合优化法的换电式商用车的换电站预选方法，其特征在于：需更换电池的车辆为一辆时，所述换电站分为第一容量换电站、第二容量换电站，所述第一容量换电站为愿意接收车辆电池剩余容量SOC'小于或等于额定电池容量30%-40%的换电站，所述第二容量换电站为愿意接收车辆电池剩余容量SOC'大于额定电池容量30%-40%的换电站；
所述电池预选条件为换电站第二接收条件，所述换电站第二接收条件为换电站是否愿意接收车辆电池剩余容量SOC'低于或等于额定电池容量30%-40%的电池。
5.根据权利要求2所述的基于组合优化法的换电式商用车的换电站预选方法，其特征在于：需更换电池的车辆大于或等于两辆时，所述车辆电池剩余容量SOC'为电池预选条件：将相同电池剩余容量SOC'的所述车辆作为一个剩余容量集合，所述剩余容量集合内的车辆匹配至同一换电站；所述相同电池剩余容量SOC'为额定电池容量的30%-40%。
6.根据权利要求2所述的基于组合优化法的换电式商用车的换电站预选方法，其特征在于：需更换电池的车辆大于或等于两辆时，所述车辆电池剩余使用寿命为电池预选条件：将所述车辆电池剩余使用寿命相同的所述车辆作为一个使用寿命集合，所述使用寿命集合内的车辆匹配至同一换电站。
7.根据权利要求3所述的基于组合优化法的换电式商用车的换电站预选方法，其特征在于：所述电池预选方法包括以下步骤：
A1、信息获取：获取需更换电池的车辆信息，获取所述车辆M范围内的换电站信息；
A2、确定一类换电站：根据所述车辆需更换电池数量，确定M范围内可供更换电池数量大于或等于车辆需更换电池数量的换电站，记录所述换电站为一类换电站，所述一类换电站数量为n个；
A3、判断一类换电站大小：若n大于0，则进入A4；若n为0，则进入A9；
A4、确定二类换电站：获取所述车辆至第i个一类换电站的理论行驶里程，根据车辆的剩余电池容量SOC、车辆载重量计算车辆剩余行驶里程，判断剩余行驶里程与第i个理论行驶里程之间的大小：
当剩余行驶里程大于或等于理论行驶里程，记录第i个一类换电站为二类换电站，继续判断第i+1个理论行驶里程；当剩余行驶里程小于理论行驶里程，继续判断第i+1个理论行驶里程；直至判断完n个理论行驶里程，记录所述二类换电站数量为m个，进入A4；i=1,2,……,n；
A5、判断二类换电站大小：若m大于0，则进入A6；若m为0，则进入A10；
A6、判断二类换电站是否接收所述车辆：若电池剩余循环充电次数低于或等于10次，则第j个二类换电站且为第一寿命换电站的换电站确认接收所述车辆，记录第j个二类换电站为三类换电站，继续判断第j+1个二类换电站；若电池剩余循环充电次数大于10次，则第j个二类换电站且为第二寿命换电站的换电站确认接收所述车辆，记录第j个二类换电站为三类换电站，继续判断第j+1个二类换电站；j=1,2,……,m-1；直至判断完m个二类换电站，记录所述三类换电站数量为z个；
A7、判断三类换电站大小：若z大于0，则进入A8；若z为0，则进入A9；
A8、确定最终实际换电站：根据z个三类换电站，车辆用户根据个人需求确定一个三类换电站作为最终实际换电站；所述个人需求包括所述三类换电站距离车辆的理论行驶里程最短、车辆至所述三类换电站的行驶方向与所述目的地行驶方向一致；
A9、扩大M范围，进入A1；
A10、向车辆救援站发送救援信号。
8.根据权利要求4所述的基于组合优化法的换电式商用车的换电站预选方法，其特征在于：所述电池预选方法包括以下步骤：
B1、信息获取：获取需更换电池的车辆信息，获取所述车辆M范围内的换电站信息；
B2、确定一类换电站：根据所述车辆需更换电池数量，确定M范围内可供更换电池数量大于或等于车辆需更换电池数量的换电站，记录所述换电站为一类换电站，所述一类换电站数量为n个；
B3、判断一类换电站大小：若n大于0，则进入B4；若n为0，则进入B9；
B4、确定二类换电站：获取所述车辆至第i个一类换电站的理论行驶里程，根据车辆的剩余电池容量SOC、车辆载重量计算车辆剩余行驶里程，判断剩余行驶里程与第i个理论行驶里程之间的大小：
当剩余行驶里程大于或等于理论行驶里程，记录第i个一类换电站为二类换电站，继续判断第i+1个理论行驶里程；当剩余行驶里程小于理论行驶里程，继续判断第i+1个理论行驶里程；直至判断完n个理论行驶里程，记录所述二类换电站数量为m个，进入A4；i=1,2,……,n；
B5、判断二类换电站大小：若m大于0，则进入B6；若m为0，则进入B10；
B6、判断二类换电站是否接收所述车辆：若电池剩余容量SOC'小于或等于额定电池容量30%-40%，则第j个二类换电站且为第一容量换电站确认接收所述车辆，记录第j个二类换电站为三类换电站，继续判断第j+1个二类换电站；若剩余电池容量SOC’大于额定电池容量的30%-40%，则第j个二类换电站且为第二容量换电站确认接收所述车辆，记录第j个二类换电站为三类换电站，继续判断第j+1个二类换电站；j=1,2,……,m-1；直至判断完m个二类换电站，记录所述三类换电站数量为s个；
B7、判断三类换电站大小：若s大于0，则进入B8；若s为0，则进入B9；
B8、确定最终实际换电站：根据s个三类换电站，车辆用户根据个人需求确定一个三类换电站作为最终实际换电站；所述个人需求包括所述三类换电站距离车辆的理论行驶里程最短、车辆至所述三类换电站的行驶方向与所述目的地行驶方向一致；
B9、扩大M范围，进入B1；
B10、向车辆救援站发送救援信号。
9.根据权利要求5所述的基于组合优化法的换电式商用车的换电站预选方法，其特征在于：k个车辆需同时更换电池，所述电池预选方法包括以下步骤：
C1、信息获取：获取k个需更换电池的车辆信息，获取k个车辆M范围内的换电站信息；
C2、确定一类换电站：根据第x个车辆需更换电池数量，确定M范围内可供更换电池数量大于或等于第x个车辆需更换电池数量的换电站，记录所述换电站为一类换电站，第x个车辆对应的一类换电站数量为
Figure DEST_PATH_IMAGE002
个；x=1,2,……,k；
C3、判断一类换电站大小：若第x个车辆对应的
Figure DEST_PATH_IMAGE004
大于0，则进入C4；若
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为0，则进入C7；x=1,2,……,k；
C4、确定二类换电站：获取第x个车辆至第i个一类换电站的理论行驶里程，根据车辆的剩余电池容量SOC'、车辆载重量计算车辆剩余行驶里程，判断第x个剩余行驶里程与第i个理论行驶里程之间的大小：
当剩余行驶里程大于或等于理论行驶里程，记录第i个一类换电站为二类换电站，继续判断第i+1个理论行驶里程；当剩余行驶里程小于理论行驶里程，继续判断第i+1个理论行驶里程；直至判断完
Figure DEST_PATH_IMAGE008
个理论行驶里程，记录与第x个车辆对应的二类换电站数量为
Figure DEST_PATH_IMAGE010
个，进入C4；i=1,2,……,
Figure DEST_PATH_IMAGE012
-1；x=1,2,……,k；
C5、判断二类换电站大小：若第x个车辆对应的
Figure 890968DEST_PATH_IMAGE010
大于0，则进入C6；若
Figure 75962DEST_PATH_IMAGE010
为0，则进入C7；x=1,2,……,k；
C6、确定最终实际换电站：将电池剩余容量SOC’相同且对应有同一个二类换电站的c个车辆作为一个剩余容量集合，记录剩余容量集合的数量为d个，并根据c数值由大至小依序存储，针对第h个剩余容量集合，h=1,2,……,d，判断是否存在含有c个车辆需更换电池总计数量的二类换电站：
若存在，则记录所述二类换电站为三类换电站，记录所述三类换电站数量为wh个，并从wh个三类换电站中选取总计可供电池数量最少的换电站作为c个车辆的最终实际换电站；
若不存在，则判断是否存在含有随机选出的c-1个车辆需更换电池总计数量的二类换电站，直至存在至少一个含有c-1个车辆需更换电池总计数量的二类换电站，记录所述三类换电站数量为wh个，并从wh个三类换电站中选取总计可供电池数量最少的换电站作为c-1个车辆的最终实际换电站；
C7、扩大M范围，进入C1。
10.根据权利要求6所述的基于组合优化法的换电式商用车的换电站预选方法，其特征在于：k个车辆需同时更换电池，所述电池预选方法包括以下步骤：
D1、信息获取：获取k个需更换电池的车辆信息，获取k个车辆M范围内的换电站信息；
D2、确定一类换电站：根据第x个车辆需更换电池数量，确定M范围内可供更换电池数量大于或等于第x个车辆需更换电池数量的换电站，记录所述换电站为一类换电站，第x个车辆对应的一类换电站数量为
Figure DEST_PATH_IMAGE014
个；x=1,2,……,k；
D3、判断一类换电站大小：若第x个车辆对应的
Figure DEST_PATH_IMAGE016
大于0，则进入D4；若
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为0，则进入D7；x=1,2,……,k；
D4、确定二类换电站：获取第x个车辆至第i个一类换电站的理论行驶里程，根据车辆的剩余电池容量SOC'、车辆载重量计算车辆剩余行驶里程，判断第x个剩余行驶里程与第i个理论行驶里程之间的大小：
当剩余行驶里程大于或等于理论行驶里程，记录第i个一类换电站为二类换电站，继续判断第i+1个理论行驶里程；当剩余行驶里程小于理论行驶里程，继续判断第i+1个理论行驶里程；直至判断完
Figure DEST_PATH_IMAGE020
个理论行驶里程，记录与第x个车辆对应的二类换电站数量为
Figure 715454DEST_PATH_IMAGE010
个，进入D4；i=1,2,……,
Figure DEST_PATH_IMAGE022
-1；x=1,2,……,k；
D5、判断二类换电站大小：若第x个车辆对应的
Figure 960491DEST_PATH_IMAGE010
大于0，则进入D6；若
Figure 333703DEST_PATH_IMAGE010
为0，则进入D7；x=1,2,……,k；
D6、确定最终实际换电站：将电池剩余使用寿命相同且对应有同一个二类换电站的a个车辆作为一个剩余容量集合，记录剩余容量集合的数量为b个，并将b个集合按照a数值由大至小依序存储，针对第h个剩余容量集合，h=1,2,……,b，判断是否存在含有a个车辆需更换电池总计数量的二类换电站：
若存在，则记录所述二类换电站为三类换电站，记录所述三类换电站数量为uh个，并从uh个三类换电站中选取总计可供电池数量最少的换电站作为a个车辆的最终实际换电站；
若不存在，则判断是否存在含有随机选出的a-1个车辆需更换电池总计数量的二类换电站，直至存在至少一个含有a-1个车辆需更换电池总计数量的二类换电站，记录所述三类换电站数量为uh个，并从uh个三类换电站中选取总计可供电池数量最少的换电站作为a-1个车辆的最终实际换电站；
D7、扩大M范围，进入D1。
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