基于vanet的电动汽车充电调度系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于VANET的电动汽车充电调度系统及方法，系统包括电动汽车智能电表系统，路侧单元RSU，服务器，充电站智能电表系统；所述电动汽车智能电表系统包括智能电表，车载GPS定位装置，应用单元AU，车载单元OBU，所述充电站智能电表系统包括智能电表，充电站控制管理单元；方法包括各充电站根据地理位置以及排队情况制定充电价格；服务器根据充电站以及电动汽车实时动态信息计算最优充电站策略；用户根据接收到的最优策略，确认是否选择充电，并通过应用单元在目标充电站界面下排队。
【专利说明】
基于VANET的电动汽车充电调度系统及方法
技术领域
[0001 ]本发明属于电动汽车技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于VANET (vehicular ad-hoc network，车辆自组织网络)的电动汽车充电调度系统及方法。
【背景技术】
[0002] 随着化石燃料成本的上升以及人类环保意识的增强，电动汽车作为一种绿色交通 工具有助于缓和温室气体排放。随着具有间歇性、不可预测性的新能源的大规模引入，带来 很大的波动性，给电网的安全稳定运行带来影响，电动汽车的调度有助于缓和这个问题。此 外，研究表明用电动汽车代替燃油汽车将带来很大的经济回报。故电动汽车已受到各方关 注，并逐渐占据越来越大的市场份额。而大规模的电动汽车不加控制得并入电网也会对电 网造成危害，且具有地理优势的充电站往往会吸引更多的充电需求，导致需求的不平衡，故 对电动汽车的调度问题也是研究的热点。
[0003] 由于无线技术和汽车工业的进步以及人们出行习惯，VANET作为一种特殊的移动 自组织网络应运而生。VANET可以提高交通安全系数，优化交通流量，减少交通堵塞，提供网 络接入以及娱乐应用，数据共享等，给人们的生活带来很大的便利和益处。VANET用于电动 汽车的调度可以带来很大的便利，有助于用户更快捷得掌握信息。
【发明内容】
[0004] 针对以上问题，为了使用户更快捷便利得排队请求充电服务以及平衡充电需求， 本发明的目的是提供一种基于VANET的电动汽车充电调度系统及方法，为用户节省时间的 同时，提高了电网的稳定性。
[0005] 本发明所采用的技术方案为：
[0006] -种基于VANET的电动汽车充电调度系统，包括电动汽车智能电表系统，路侧单元 RSU(road-side unit，路测单元），服务器，充电站智能电表系统;所述电动汽车智能电表系 统包括智能电表SM(smart meter，智能电表），车载GPS(global position system，全球定 位系统）定位装置，应用单元AU(application unit，应用单元），车载单元0BU(on board unit，车载单元），所述充电站智能电表系统包括智能电表，充电站控制管理单元;所述电动 汽车智能电表系统的智能电表，车载GPS定位装置分别与车载单元有线连接，所述应用单元 与车载单元有线或无线连接，所述车载单元与车载单元之间，车载单元与路侧单元分别经 V2V(vehicle-to_vehicle，车与车），V2R(vehicle_t〇-RSU，车与基站)实现无线通信，所述 路侧单元与路侧单元之间是有线连接，所述路侧单元，充电站控制管理单元分别与服务器 有线连接，所述充电站智能电表系统的智能电表与充电站控制管理单元之间有线连接。
[0007] 其中电动汽车智能电表系统的智能电表的功能是检测电池的电荷状态SoCXstate of charge，电荷状态），电动汽车的车速，充放电量以及根据电压和电流波形的相位差判断 能量流动的方向，即电动汽车向电网馈送能量还是电网向电动汽车输送能量，根据历史数 据与用户输入数据计算用户的充放电习惯，在满足一定电荷状态且符合用户充放电习惯时 通过应用单元向用户推送充放电建议;所述车载GPS定位装置用于定位电动汽车所在位置 以及提供至目标充电站的最短路径导航;所述应用单元是手机移动应用或是集成于车载单 元的嵌入式单元，在电动汽车用户需要充电服务时，直接通过该应用单元排队取号，且具有 推送服务，给用户节省了一定的时间;所述车载单元装载在电动汽车上，电动汽车信息在车 载单元之间通过V2V无线通信中继转发;所述路侧单元被均匀部署在道路两旁，通过V2R无 线通信收集由车载单元传送来的电动汽车信息;所述充电站智能电表系统中的智能电表的 功能是采集电网的历史及实时电力价格信息，检测向电动汽车输送的充电量，计算实时排 队情况，制定实时充电价格;所述充电站控制管理单元的功能是向服务器传送实时充电站 信息，将在应用单元上排队的用户以及到达充电站的用户排入队列;所述服务器根据路侧 单元以及充电站控制管理单元输送来的信息计算得到最优充电站策略;所述路侧单元在接 收到服务器传送来的最优策略后，经R2V(RSU-t〇- vehicle，基站与车）和V2V无线通信传送 给电动汽车用户。
[0008] 当电动汽车智能电表系统的智能电表检测到SoC低于某个预先设定的阈值或符合 用户的充电习惯时，电动汽车将考虑充电服务;对应用单元的操作方式可以是按键模式，触 屏模式或者声控模式；充电站控制管理单元向服务器发送的实时充电站信息包括位置信 息，实时充电价格，附加费用以及排队情况，其中实时充电价格涉及地域差异以及需求调 整；充电站控制管理单元功能还可包括向用户推送提醒信息，对推送消息的设置可按照用 户的偏好和生活习惯来设定，包括提醒时间起点，提醒间隔时间。同样，当电动汽车智能电 表系统的智能电表检测到SoC高于某个预先设定的阈值的同时符合用户向电网馈送能量的 习惯时，电动汽车将考虑向电网放电。
[0009] 本发明就电动汽车充电情况作出讨论。考虑实际情况下不同用户的不同用户特性 以及不同的生活习惯，有时用户急于给电动汽车充电，愿以较高的价格寻求优先充电服务， 出于人性化考虑，引入优先级，使得寻求优先服务的用户可享受一种非强占式优先服务，但 要额外付出一定费用，故将电动汽车用户分为两类：a.寻求优先服务的VIP( very important person，贵宾）用户；b.普通用户。
[0010] 非强占式优先服务，即具有较高优先级的VIP用户到达充电站时(对于使用应用单 元排队的用户即为确认充电选择时），若充电粧均在提供充电服务，无论接受充电服务的是 VIP用户还是普通用户，其都不能强占充电粧。
[0011] -种基于VANET的电动汽车充电调度方法，包括如下步骤：
[0012] S100.各充电站的智能电表结合所处地段位置以及电力价格信息，根据当前排队 情况，制定实时充电价格，并由充电站控制管理单元向服务器传送实时充电站信息；
[0013] S200.当电动汽车智能电表系统中的智能电表检测到SoC低于某阈值或符合用户 的充电习惯时，车载单元向服务器发送充电服务需求以及电动汽车实时信息；
[0014] S300.服务器根据接收到的电动汽车和充电站的实时信息，计算得到电动汽车的 最优充电站策略以及函数效用值；
[0015] S400.车载单元将接收到的最优充电站策略，函数效用值以及该充电站信息通过 应用单元推送给用户；
[0016] S500.用户根据自身需求以及对函数效用值的判定选择是否充电，若确认充电选 择，直接通过应用单元在目标充电站界面排队取号；
[0017] S600.目标充电站的充电站控制管理单元接收到由应用单元传送来的排队信息 后，将用户排入充电队列；
[0018] S700.用户要前往目标充电站时，通过应用单元向车载GPS定位装置发送决策，车 载GPS定位装置将提供至目标充电站的最短路径导航。
[0019] 在步骤S600后还可以包括步骤S600A:判断用户是否需要推送提醒服务，是，则按 用户设置，在特定时间向应用单元发送推送信息;否，则进行步骤S700。
[0020] 所述步骤SlOO的具体步骤为：
[0021] S110.计算平均排队等待时间，平均排队等待队长；
[0022] S120.充电站j根据所处地段设置区域价格fj(1)，根据排队情况计算需求调整价格 fj (2)，加权求得充电价格fj。
[0023] S130.向服务器传送实时充电站信息，包括充电价格，附加费用，位置信息，排队情 况。
[0024] 所述步骤S200中，当SoC低于预定阈值或符合用户的充电习惯时，电动汽车考虑充 电，该阈值的设定可由厂家设置，也可由用户自定义。一旦电动汽车智能电表系统中的智能 电表检测到SoC低于设定值，则车载单元向服务器发送充电需求以及电动汽车实时信息。实 时信息包括实时位置，需求电量，用户权值参数。
[0025]所述步骤S300的具体步骤为：
[0026] S310.根据用户特性，确定效用函数各项权值以及用户参数取值；
[0027] S320.根据电动汽车以及充电站实时信息计算各充电站对用户的效用值，得到目 标函数；
[0028] S330.优化目标函数，得到最优充电站选择策略。
[0029]本发明具有如下显著优点：
[0030] 借助于VANET环境，允许用户在需要寻求充电服务时，可通过应用单元直接在目标 充电站界面下排队取号，节省了一定量的时间。
[0031]调度系统可以设置提醒服务，根据用户的设定向用户发送排队情况的推送消息， 无需停留在充电站，在等待充电时间太长的问题上提供了有效方案。
[0032]允许用户在付出额外附加费用的条件下寻求优先服务，为用户提供一种人性化调 度方法。
[0033] 考虑地段差异以及需求调整，提出一种定价机制，使充电价格随着排队情况而动 态变化，利于调整充电需求，提高电网稳定性。
【附图说明】
[0034] 图1为本发明基于VANET的电动汽车充电调度系统的示意图。
[0035] 图2为本发明无推送功能的应用单元界面示意图。
[0036] 图3为本发明具备推送功能的应用单元界面示意图。
[0037] 图4为本发明无推送功能的基于VANET的电动汽车充电调度方法的流程图。
[0038] 图5为本发明具备推送功能的基于VANET的电动汽车充电调度方法的流程图。
[0039]图6为图4或图5中步骤S100的具体流程图。
[0040]图7为图4或图5中步骤S300的具体流程图。
【具体实施方式】
[0041]下面结合附图，对本发明的具体实施例作进一步的详细说明。
[0042 ]图1为本发明基于VANET的电动汽车充电调度系统的示意图。
[0043] 1、在本实施例中，如图1所示，一种基于VANET的电动汽车充电调度系统，包括电动 汽车智能电表系统100,路侧单元200,服务器300,充电站智能电表系统400;所述电动汽车 智能电表系统100包括智能电表110,车载GPS定位装置120,应用单元130,车载单元140,所 述充电站智能电表系统400包括智能电表410,充电站控制管理单元420;所述智能电表110， 车载GPS定位装置120分别与车载单元140有线连接，所述应用单元130与车载单元140有线 或无线连接，所述车载单元140与车载单元140之间，车载单元140与路侧单元200分别经 V2V，V2R实现无线通信，所述路侧单元200与路侧单元200之间有线连接，所述路侧单元200， 充电站控制管理单元420分别与服务器300有线连接，所述智能电表410与充电站控制管理 单元420之间有线连接。
[0044] 电动汽车智能电表系统100中的智能电表110用于检测电池的电荷状态，电动汽车 的车速，充放电量以及根据电压和电流波形的相位差判断能量流动的方向，即电动汽车向 电网馈送能量还是电网向电动汽车输送能量，根据历史数据与用户输入数据计算用户的充 放电习惯，在满足一定电荷状态且符合用户充放电习惯时通过应用单元130向用户推送充 放电建议;车载GPS定位装置120用于定位电动汽车所在位置以及在需要时提供至目标充电 站的最短路径导航;车载单元140装载在电动汽车上，用于通过V2V无线通信技术中继转发 电动汽车动态信息；路侧单元200被均匀部署在道路两旁，用于通过V2R无线通信技术收集 由车载单元140传送来的电动汽车动态信息，并通过有线连接传输至服务器300;充电站智 能电表系统400中的智能电表410用于采集电网的历史以及电力价格信息，检测向电动汽车 输入的充电量，计算实时排队情况，制定实时充电价格;充电站控制管理单元420的功能包 括向服务器300传送实时充电站信息，将在应用单元130上排队的用户以及到达充电站的用 户排入队列；服务器300则根据路侧单元200以及充电站控制管理单元420输送来的实时信 息计算得到最优充电站策略。路侧单元200在接收到服务器300传送来的最优策略后，经R2V 和V2V无线通信技术传送给电动汽车用户。
[0045]充电站控制管理单元420向服务器300发送的实时充电站信息包括位置信息，实时 充电价格，寻求优先服务的附加费用以及排队情况，其中实时充电价格涉及地域差异以及 需求调整。
[0046] 当电动汽车智能电表系统100中的智能电表110检测到电池电荷状态低于某个预 先设定的阈值或符合用户的充电习惯时，电动汽车将考虑充电服务，对阈值的设定可为固 定值，也可根据用户的生活习惯和实际需求来设定。
[0047] 图2为无推送功能的应用单元130界面示意图。
[0048] 在本实施例中，如图2所示，应用单元130可以是手机移动app(app Ii cat ion:应用 程序），也可以是集成于车载单元140的嵌入式单元，在电动汽车用户需要充电服务时，可直 接通过该应用单元130排队取号，且具有推送服务，给用户节省了一定的时间；对应用单元 130的操作方式可以是按键模式，触屏模式或者声控模式。
[0049]考虑实际情况下不同用户的不同用户特性以及不同的生活习惯，有时用户急于给 电动汽车充电，愿以较高的价格寻求优先充电服务，出于人性化考虑，引入优先级，使得寻 求优先服务的用户可享受一种非强占式优先服务，但要额外付出一定费用，故将电动汽车 用户分为两类:a.寻求优先服务的VIP用户;b.普通用户。不排除有的用户出于习惯或就近 原则考虑，选择直接到充电站排队取号，但本发明涉及的是对使用应用单元130排队取号用 户的调度，而只将直接到充电站排队取号的用户作为一种影响因子。
[0050] 非强占式优先服务，即具有较高优先级的VIP用户到达充电站时(对于使用应用单 元130排队的用户即为确认充电选择时），若充电粧均在提供充电服务，无论接受充电服务 的是VIP用户还是普通用户，其都不能强占充电粧。VIP用户的平均排队等待时间是两部分 时间之和:排在前面的VIP用户的平均充电时间总和以及有充电粧空闲下来的平均等待时 间;普通用户的平均排队等待时间是三部分之和:排在前面的VIP用户和普通用户的平均充 电时间总和、有充电粧空闲下来的平均等待时间以及在等待期间到达的VIP用户的优先服 务造成平均耽误时间总和。
[0051] 假定VIP用户和普通用户分别以相互独立的泊松流到达充电站j，则充电站j的用 户到达率为：
[0052] =
[0053] 式中，λ」为所有用户到达充电站j的到达率;λν,」为VIP用户到达充电站j的到达率； Au,j为普通用户到达充电站j的到达率。
[0054] 则任何时刻，到达充电站j的用户是VIP用户和普通用户的概率分别为λν, j/λ」和 入U, j/^j O
[0055] 又假定充电站j的各充电粧充电是相互独立的，服务时间均服从负指数分布，假定 VIP用户和普通用户的平均充电时间相等，则充电站j中所有用户的平均充电时间为：
[0056] cti=E(cti) = {XuilXi)*(\jpi) + {AuijXi)*{yP^ = IjIij ,
[0057] 式中，6为充电站j中所有用户的平均充电时间；Ctj为充电站j中所有用户的充电 时间;为充电站j的单个充电粧的平均服务率。
[0058] 图3为具备推送功能的应用单元130界面示意图。
[0059]在本实施例中，如图3所示，充电站控制管理单元420功能还可包括向用户推送提 醒信息，其中对推送消息的设置可按照用户的偏好和生活习惯来设定，包括提醒时间起点， 提醒间隔时间。
[0060]图4,5分别为本发明无推送功能以及具备推送功能的基于VANET的电动汽车充电 调度方法的流程图。
[0061 ]在本实施例中，如图4,5所示，基于VANET的电动汽车充电调度方法，包括如下步 骤：
[0062] S100.各充电站的智能电表410结合所处地段位置以及电力价格信息，根据当前排 队情况，制定实时充电价格，并由充电站控制管理单元420向服务器300传送实时充电站信 息；
[0063] S200.当电动汽车智能电表系统100中的智能电表110检测到SoC低于某阈值或符 合用户的充电习惯时，车载单元140向服务器300发送充电服务需求以及电动汽车实时信 息；
[0064] S300.服务器300根据接收到的电动汽车和充电站的实时信息，计算得到电动汽车 的最优充电站策略以及函数效用值；
[0065] S400.车载单元140将接收到的最优充电站策略，函数效用值以及该充电站信息通 过应用单元130推送给用户；
[0066] S500.用户根据自身需求以及对函数效用值的判定选择是否充电，若确认充电选 择，直接通过应用单元130在目标充电站界面排队取号；
[0067] S600.目标充电站的充电站控制管理单元420接收到由应用单元130传送来的排队 信息后，将用户排入充电队列；
[0068] S700.用户要前往目标充电站时，通过应用单元130向车载GPS定位装置120发送决 策，车载GPS定位装置120将提供至目标充电站的最短路径导航。
[0069] 在步骤S600后还可以包括步骤S600A:判断用户是否需要提醒服务，是，则按用户 设置，在特定时间向应用单元130发送推送提醒信息;否，则进行步骤S700。
[0070] 图6为图4或图5中步骤S100的具体流程图。
[0071] 在本实施例中，如图6所示，所述步骤SlOO的具体步骤为：
[0072] S110.计算平均排队等待时间，平均排队等待队长：
[0073]当所有充电粧都在提供服务时，无论到达充电站的是VIP用户还是普通用户，都需 要等待充电粧空闲下来。充电粧的占用无关用户类别，故等待有充电粧空闲下来的平均时 间应根据充电站服务时间分布来计算，而VIP用户和普通用户的平均充电时间相等，故在计 算充电粧空闲下来的平均等待时间时，与用户的排队顺序无关，也无需考虑用户类别。 [0074]由爱尔兰延迟公式得，当用户到达充电站j后，该充电站的各充电粧均在提供充电 服务的概率为：
[0075]
[0076]
[0077]
[0078]
[0079] 式中，η」为充电站j中所有用户的个数;Nj为充电站j的充电粧数量;pnj为充电站j 中所有用户个数为nj的概率;为充电站j的所有用户个数为Nj的概率;Pj为充电站j的服务 强度;PQ j为充电站j中所有用户个数为〇的概率;Pij为充电站j中单个充电粧对所有用户的 充电服务强度;Pv, j为充电站j中单个充电粧对VIP用户的充电服务强度;PU, j为充电站j中单 个充电粧对普通用户的充电服务强度。
[0080] 则任一用户等待有充电粧空闲下来的平均时间为：
[0081]
[0082]式中，etj为充电站j的剩余服务时间，即当用户到达充电站j时，若Nj个充电粧均被 占用，则还要经历ek才能空出一个充电粧来为下一个用户提供充电服务;巧为充电站j的 平均剩余服务时间。
[0083]由于在计算充电粧空闲下来的平均等待时间时，不区分用户类别，则用户排队等 待时间是两部分时间之和:排在前面的用户平均充电时间总和以及有充电粧空闲下来的平 均等待时间：
[0084] 排龙前而的田白艰构右由时间总和为：
[0085]
[0086] 其中，lqj = Aj*Wqj，
[0087] 式中，1?为充电站j中排队等待充电服务的所有用户的平均个数。
[0088] 有充电粧空闲下来的平均等待时间为
[0089]
[0090]
[0091]
[0092]
[0093]
[0094]
[0095]
[0096]
[0097]
[0098]
[0099]
[0100] A.计算当VIP用户排入充电站j的队列时平均排队等待时间，平均排队等待队长：
[0101] VIP用户不能强占正在提供充电服务的充电粧，只能排在普通用户前面，其平均排 队等待时间由两部分构成：
[0102] 1)排在前面的VIP用户平均充电时间总和：
[0103]
[0104]
[0105] 式中，％为充电站j中VIP用户的平均充电时间；lqv, j为充电站j中VIP用户平均排 队等待队长;wqv,j为充电站沖VIP用户的平均排队等待时间。 Ρ? -
[0106] 2)有充电粧空闲下来的平均等待时间，
[0107] 得：
[0108]
[0109]则VIP用户在充电站j的平均排队等待时间以及平均排队等待队长分别为：
[0110]
[0111]
[0112]
[0113]
[0114] B.计算当普通用户排入充电站j的队列时平均排队等待时间，平均排队等待队长：
[0115] 普通用户的平均排队等待时间由三部分构成：
[0116] 1)排在前面的VIP用户和普通用户的平均充电时间总和分别为：
[0117]
[0118]
[0119]
[0120] 式中，巧为充电站j中普通用户的平均充电时间；lqu, j为充电站j中普通用户平均 排队等待队长;wqy为充电站j中普通用户的平均排队等待时间。
[0121] 2)有充电粧空闲下来的平均等待时间为孑， 丄-巧
[0122] 3)在等待期间到达的VIP用户的优先服务造成的平均耽误时间总和：
[0123] VIP用户具有优先服务特权，在普通用户被排入队列至其接受充电服务期间，若有 VIP用户到达充电站j，则VIP用户将被优先排在该普通用户前面。由于在普通用户所需排队 等待时间wqy期间，VIP用户到达的平均人数为wq Ud*Av,」，则其需要的平均充电时间总和 为：
[0124]
[0125]
[0126]
[0127] 则普通用户在充电站j的平均排队等待时间以及平均排队等待队长分别为：
[01 31 ] Pj = j，Pu, j =人u, j/Uj，Pv, j =人V, j/Uj，人j =人V, j+人u, j，[0132]由以上计算过程，可得充电站j中排队等待充电服务的所有用户的平均个数为：
[0128]
[0129]
[0130]
[0133
[0134] S120.充电站j根据所处地段设置区域价格t(1)，根据排队情况计算需求调整价格 fj (2)，加权求得充电价格fj:
[0135] 地处有利位置的充电站往往可以吸引更多的顾客，也就可以设置更高的充电价 格，基于此，本发明将地区按照某种准则划分为z个区域，且同一区域内充电站的区域价格 灼 (1)相等。划分的准则比如客流量，离市中心的距离，是否为住宅区，商业区或工业区等。
[0136] 按照所定义的准则，充电站的区域价格灼(1)为：
[0137] fj(1) = fz
[0138] 式中，fz为区域z中充电站的区域价格。
[0139] 为了调整充电需求，使各充电站的用户到达率接近最优值，充电价格随着排队情 况而动态变化，即实际排队等待队长大于最优值下对应的排队等待队长，则抬高充电价格； 实际排队等待队长小于最优值下对应的排队等待队长，则降低充电价格。最优到达率可根 据充电站的充电粧个数，服务强度，电网负荷等来设定。
[0140] 枏据棑队情况计筧的需求调輅价格f为：
[0141]
[0142] 式中，1(^仏,^1^)为实际的平均排队等待队长;1以仏,/入,/)为最优到达率下 平均排队等待队长。
[0143] 其中，需求调整价格函数应满足：
[0144] 1)函数值随着lq#v,yUd)的增大而增大；
[0145]
[0146]
[0147]
[0148]
[0149]
[0150]
[0151]
[0152]式中，氏(1)，氏(2)为充电站j权值系数。
[0153] S130.向服务器300传送实时充电站信息，包括充电价格，附加费用，位置信息，排 队情况。
[0154] 图7为图4或图5中步骤S300的具体流程图。
[0155] 在本实施例中，如图7所示，所述步骤S300的具体步骤为：
[0156] S310.根据用户特性，确定效用函数各项权值以及用户参数取值：
[0157] 用户i选择充电站j的效用函数为：
[0158]
[0159]
[0160] 式中，Z1为用户i的充电意愿参数;〇1(1)，〇1 (2)，〇1(3)为用户i的权值参数;Iw为用户 i所在位置到充电站j的距离;为用户i是否选择寻求优先服务，即是否选择成为VIP用 户，bi,j = l则为VIP用户，bi,j = 0则为普通用户;wqv,j为VIP用户平均排队等待时间;wqu,j为 普通用户平均排队等待时间;t为充电站j的充电价格;W为在充电站j寻求优先服务需要额 外付出的费用。
[0161] 其中，21，〇1(1)，〇1(2)，< 11(3)可以由用户在应用单元130界面上设定，也可以根据用户 历史数据估计;Cj由充电站来设定;bi, j由优化计算得到。
[0162] S320.根据电动汽车以及充电站实时信息计算各充电站对用户的效用值，得到目 标函数：
[0163] 目标函数为：
[0164]
[0165]
[0166]式中，J为充电站个数;Xi,j为二进制选择变量，Xi,j = l则用户i选择充电站j，xi,j = 〇则用户i不选择充电站j。
[0167] S330.优化目标函数，得到最优充电站选择策略：
[0168] 通过优化算法，求得最优解，包括用户对充电站的选择以及是否要寻求优先服务， 和bu的取值。
U最优策略是不选择任何充电站。
[0169] 可见，本发明具有以下优点：
[0170] 1)借助于VANET环境，允许用户通过应用单元130排队取号，节省一定量的时间，即 抵达充电站期间内所到达用户的充电时间。在本实施例中，对于VIP用户，节省的时间为
对于普通用户，节省的时间为￥*4, 士。 Vi Mj
[0171] 式中，Vi为电动汽车i的平均车速。
[0172] 2)推送提醒服务的设置，使用户无需停留在充电站，对等待充电时间太长的问题 上给出了一种有效方案。
[0173] 3)允许用户在付出额外附加费用的条件下寻求优先服务。
[0174] 4)考虑地段差异以及需求调整，提出的定价机制使充电价格随着排队情况动态变 化，利于调整充电需求，提高电网稳定性。
【主权项】
1. 一种基于VANET的电动汽车充电调度系统，其特征在于，包括电动汽车智能电表系统 (100)，路侧单元(200)，服务器(300)，充电站智能电表系统(400);所述电动汽车智能电表 系统（100)包括智能电表（110)，车载GPS定位装置（120)，应用单元（130)，车载单元（140)， 所述充电站智能电表系统(400)包括智能电表(410)，充电站控制管理单元(420);所述智能 电表（110)，车载GPS定位装置（120)分别与车载单元（140)有线连接，所述应用单元（130)与 车载单元（140)有线或无线连接，所述车载单元（140)与车载单元（140)之间，车载单元 (140)与路侧单元（200)分别经V2V，V2R实现无线通信，所述路侧单元（200)与路侧单元 (200)之间有线连接，所述路侧单元(200)，充电站控制管理单元(420)分别与服务器(300) 有线连接，所述智能电表(410)与充电站控制管理单元(420)之间有线连接。2. 根据权利要求1所述的一种基于VANET的电动汽车充电调度系统，其特征在于，所述 电动汽车智能电表系统（1 〇〇 )中的智能电表(110 )的功能是检测电池的电荷状态，电动汽车 的车速，充放电量以及根据电压和电流波形的相位差判断能量流动的方向，根据历史数据 与用户输入数据计算用户的充放电习惯，在满足一定电荷状态且符合用户充放电习惯时通 过应用单元（130)向用户推送充放电建议;所述车载GPS定位装置（120)用于定位电动汽车 所在位置以及提供至目标充电站的最短路径导航;所述应用单元（130)是手机移动应用或 是集成于车载单元(140)的嵌入式单元，在电动汽车用户需要充电服务时，可直接通过该应 用单元（130)排队取号，且具有推送服务，给用户节省了一定的时间；所述车载单元（140)装 载在电动汽车上，电动汽车信息在车载单元（140)之间通过V2V无线通信中继转发;所述路 侧单元(200)被均匀部署在道路两旁，通过V2R无线通信收集由车载单元（140)传送来的电 动汽车信息;所述充电站智能电表系统(400)中的智能电表(410)的功能是采集电网的电力 价格信息，检测向电动汽车输入的充电量，计算实时排队情况，制定实时充电价格;所述充 电站控制管理单元（420)的功能是向服务器（300)传送实时充电站信息，将在应用单元 (130)上排队的用户以及到达充电站的用户排入队列；所述服务器（300)根据路侧单元 (200)以及充电站控制管理单元(420)输送来的信息计算得到最优充电站策略;所述路侧单 元(200)在接收到服务器(300)传送来的最优策略后，经R2V和V2V无线通信传送给电动汽车 用户。3. 根据权利要求1或2所述的一种基于VANET的电动汽车充电调度系统，其特征在于，所 述车载单元(140)与车载单元(140)之间V2V无线中继转发是单跳或是多跳。4. 根据权利要求1或2所述的一种基于VANET的电动汽车充电调度系统，其特征在于，所 述充电站控制管理单元(420)向服务器(300)传送的实时充电站信息包括位置信息，实时充 电价格，排队情况;还用于向用户推送提醒信息，根据用户的偏好和生活习惯设定，包括提 醒时间起点，提醒间隔时间。5. 根据权利要求4所述的一种基于VANET的电动汽车充电调度系统，其特征在于，所述 充电站智能电表系统(400)中的智能电表(410)制定的实时充电价格涉及地段差异以及需 求调整。6. -种基于VANET的电动汽车充电调度方法，其特征在于，包括如下步骤： S100.各充电站的智能电表(410)结合所处地段位置以及电力价格信息，根据当前排队 情况，制定实时充电价格，并由充电站控制管理单元(420 )向服务器(300 )传送实时充电站 信息； S200.当电动汽车智能电表系统（100)中的智能电表（110)检测到电池的电荷状态低于 某阈值或符合用户的充电习惯时，车载单元(140)向服务器(300)发送充电服务需求以及电 动汽车实时信息； S300.服务器(300 )根据接收到的电动汽车和充电站的实时信息，计算得到电动汽车的 最优充电站策略以及函数效用值； S400.车载单元（140)将接收到的最优充电站策略，函数效用值以及该充电站信息通过 应用单元(130)推送给用户； S500.用户根据自身需求以及对函数效用值的判定选择是否充电，若确认充电选择，直 接通过应用单元(130)在目标充电站界面排队取号； S600.目标充电站的充电站控制管理单元(420)接收到由应用单元（130)传送来的排队 信息后，将用户排入充电队列； S700.用户要前往目标充电站时，通过应用单元（130)向车载GPS定位装置（120)发送决 策，车载GPS定位装置(120)将提供至目标充电站的最短路径导航。7. 根据权利要求6所述的一种基于VANET的电动汽车充电调度方法，其特征在于，在步 骤S600后还包括步骤S600A:判断用户是否需要推送提醒服务，是，则按用户设置，在特定时 间向应用单元(130)发送推送信息；否，则进行步骤S700。8. 根据权利要求6所述的一种基于VANET的电动汽车充电调度方法，其特征在于，所述 步骤S100的具体步骤为： S110.计算平均排队等待时间，平均排队等待队长； S120.充电站j根据所处地段设置区域价格6(1)，根据排队情况计算需求调整价格f/2)， 加权求得充电价格fj; S130.向服务器(300)传送实时充电站信息，包括充电价格，附加费用，位置信息，排队 情况。9. 根据权利要求6所述的一种基于VANET的电动汽车充电调度方法，其特征在于，所述 步骤S300的具体步骤为： S310.根据用户特性，确定效用函数各项权值以及用户参数取值； S320.根据电动汽车以及充电站实时信息计算各充电站对用户的效用值，得到目标函 数； S330.优化目标函数，得到最优充电站选择策略。
【文档编号】H04L29/08GK105844432SQ201610285940
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月1日
【发明人】苏洲, 惠慧
【申请人】上海大学