一种基于路侧单元的充电站状态信息获取方法及系统与流程
本发明涉及电动汽车充电控制技术领域，特别是涉及一种基于路侧单元的充电站状态信息获取方法及系统。
背景技术：
电动汽车作为节能环保的新能源汽车，已经被引入全球市场，然而，由于电动汽车的充电时间较长，如果大量的电动汽车同时占用充电站，将导致充电站出现严重的充电拥挤状况。
现有技术中，充电站提供了一种为电动汽车更换电池的方式来缓解充电站的充电拥挤状况。具体地，充电站会预先准备好备用电池，将这些备用电池提前充满，当有电动汽车前往充电站充电时，充电站的工作人员直接为该电动汽车更换电池即可。
但现实生活中，由于各个充电站的备用电池是有限的，驾驶员在不知道当前时刻具体充电站状态信息(包括各充电站备用电池信息)的情况下，也就无法做出相应的充电策略。例如，如果某个充电站的备用电池都没有充满，而驾驶员不知道此情况，前往该充电站为电动汽车更换电池，驾驶员仍然需要等待备用电池充满电后方可为电动汽车更换电池，这将耽误了驾驶员的出行；如果驾驶员预先获知此情况，将不会前往该充电站为电动汽车更换电池。
综上可见，如何使得驾驶员预先获知充电站状态信息是一个亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明实施例的目的在于提供一种基于路侧单元的充电站状态信息获取方法及系统，以使电动汽车内的驾驶员预先获知充电站状态信息。
为达到上述目的，本发明实施例提供了一种基于路侧单元的充电站状态信息获取方法，应用于充电站状态信息获取系统中的电动汽车，所述系统还包括充电站服务器和设置于路旁的路侧单元；其中，所述电动汽车能够和所述路侧单元建立无线通信连接，所述路侧单元能够和所述充电站服务器建立无线通信连接；
所述方法包括：
在所述电动汽车与所述路侧单元建立无线通信连接后，向所述路侧单元发送订阅请求，以使所述路侧单元根据所述订阅请求将预先存储的充电站状态信息反馈给所述电动汽车；其中，所述充电站状态信息是由所述充电站服务器生成并在与所述路侧单元建立无线通信连接后上报给所述路侧单元的，所述充电站状态信息为所述充电站服务器根据所对应充电站内备用电池的电量以及预充电电池的电量所生成的；所述预充电电池为所述充电站内等待充电的电动汽车电池；
接收并输出所述路侧单元反馈的充电站状态信息。
较优地，所述充电站服务器根据所对应充电站内备用电池的电量以及预充电电池的电量生成所述充电站状态信息的方式，包括：
所述充电站服务器检测所对应充电站内所有备用电池的电量、满容量备用电池的数量以及非满容量备用电池的数量；
所述充电站服务器在满容量备用电池的数量大于零时，生成包括满容量备用电池的数量的充电站状态信息；
所述充电站服务器在满容量备用电池的数量等于零时，执行如下步骤：
所述充电站服务器根据非满容量备用电池的电量计算充满非满容量备用电池的第一等待时间；
所述充电站服务器按照由小到大的顺序，对所述第一等待时间进行排序，生成第一等待时间序列；其中，所述第一等待时间序列为[A1,A2,...Ai,...An]，Ai为第i块非满容量备用电池的第一等待时间，n为非满容量备用电池的数量；
所述充电站服务器检测预充电电池的电量和数量；
所述充电站服务器在确定出所述预充电电池的数量小于所述非满容量备用电池的数量时，根据所述第一等待时间序列生成第二等待时间序列，根据所述第二等待时间序列生成第二等待时刻序列，并建立包括所述第二等待时刻序列的充电站状态信息；其中，所述第二等待时间序列为[Am+1,Am+2,...An]，所述第二等待时刻序列为[Am+1+E,Am+2+E,...An+E]，E为所述充电站状态信息的发送时刻，m为所述预充电电池的数量；
所述充电站服务器在确定出所述预充电电池的数量不小于所述非满容量备用电池的数量时，根据所述预充电电池的电量，计算充满所述预充电电池的第三等待时间，按照由小到大的顺序对所述第三等待时间进行排序，生成第三等待时间序列，根据所述第一等待时间序列和所述第三等待时间序列生成第四等待时间序列，根据所述第四等待时间序列生成第四等待时刻序列，并建立包括所述第四等待时刻序列的充电站状态信息；
其中，所述第三等待时间序列为[B1,B2,...Bj,...Bm]，Bj为第j块预充电电池的第三等待时间，所述第四等待时间序列为
[Ab+1+Bb+1+Bn+b+1+...+B(k-1)n+b+1,
Ab+2+Bb+2+Bn+b+2+...+B(k-1)n+b+2,
...,
Ab+n-1+Bb+n-1+B2n+b-1+...+Bkn+b-1，
A1+B1+Bn+1+...+Bkn+1,
A2+B2+Bn+2+...+Bkn+2,
...,
Ab+Bb+Bn+b+...+Bkn+b]
所述第四等待时刻序列为
[Ab+1+Bb+1+Bn+b+1+...+B(k-1)n+b+1+E,
Ab+2+Bb+2+Bn+b+2+...+B(k-1)n+b+2+E,
...,
Ab+n-1+Bb+n-1+B2n+b-1+...+Bkn+b-1+E，
A1+B1+Bn+1+...+Bkn+1+E,
A2+B2+Bn+2+...+Bkn+2+E,
...,
Ab+Bb+Bn+b+...+Bkn+b+E]
m＝kn+b，0≤b≤n。
较优地，所述方法还包括：
获得所述电动汽车自身当前所处位置对应的第一位置信息以及目的地对应的第二位置信息；
根据所述第一位置信息、所述充电站状态信息以及所述第二位置信息，生成并输出到达所述目的地的最短行程时间。
较优地，所述充电站状态信息还包括充电站的位置信息；
所述根据所述第一位置信息、所述充电站状态信息以及所述第二位置信息，生成并输出到达所述目的地的最短行程时间的步骤，包括：
根据所述第一位置信息与所述充电站的位置信息生成到达所述充电站的第一时长；
根据所述第一时长和充电站状态信息生成电池等待时长；
根据所述充电站的位置信息与所述第二位置信息生成到达所述目的地的第二时长；
根据所述第一时长、电池等待时长和第二时长计算所述最短行程时间，并输出所计算得到的最短行程时间。
较优地，所述根据所述第一时长和充电站状态信息生成电池等待时长的步骤，包括：
如果接收到的充电站状态信息包括满容量备用电池的数量，则确定所述电池等待时长为电池替换时间；
如果接收到的充电站状态信息包括所述第二等待时刻序列或所述第四等待时刻序列，则判断所述第二等待时刻序列或所述第四等待时刻序列中是否存在早于电动汽车到达所述充电站时刻的等待时刻；
如果存在，则确定所述电池等待时长为电池替换时间；
如果不存在，则确定目标时长为所述电池等待时长；所述目标时长为所述第二等待时刻序列或所述第四等待时刻序列中第一块电池的等待时刻与电动汽车到达所述充电站时刻的时间差。
较优地，所述向所述路侧单元发送订阅请求的步骤，包括：
当检测到所述电动汽车使用电池的电量低于第一预定电量阈值时，向所述路侧单元发送订阅请求。
较优地，所述方法还包括：
当检测到所述电动汽车使用电池的电量低于第二预定电量阈值时，与所述路侧单元建立无线通信连接。
较优地，所述路侧单元中预先存储的充电站状态信息周期性更新。
本发明实施例还提供了一种基于路侧单元的充电站状态信息获取系统，所述系统包括电动汽车、充电站服务器和设置于路旁的路侧单元；其中，所述电动汽车能够和所述路侧单元建立无线通信连接，所述路侧单元能够和所述充电站服务器建立无线通信连接；
所述充电站服务器，用于根据所对应充电站内备用电池的电量以及预充电电池的电量生成并在与所述路侧单元建立无线通信连接后上报给所述路侧单元充电站状态信息；所述预充电电池为所述充电站内等待充电的电动汽车电池；
所述电动汽车，用于在所述电动汽车与所述路侧单元建立无线通信连接后，向所述路侧单元发送订阅请求；接收并输出所述路侧单元反馈的充电站状态信息；
所述路侧单元，用于接收并存储所述充电站服务器上报的所述充电站状态信息，根据所述订阅请求将预先存储的充电站状态信息反馈给所述电动汽车。
较优地，所述充电站服务器具体用于，
检测所对应充电站内所有备用电池的电量、满容量备用电池的数量以及非满容量备用电池的数量；
在满容量备用电池的数量大于零时，生成包括满容量备用电池的数量的充电站状态信息；
在满容量备用电池的数量等于零时，执行如下步骤：
根据非满容量备用电池的电量计算充满非满容量备用电池的第一等待时间；
按照由小到大的顺序，对所述第一等待时间进行排序，生成第一等待时间序列；其中，所述第一等待时间序列为[A1,A2,...Ai,...An]，Ai为第i块非满容量备用电池的第一等待时间，n为非满容量备用电池的数量；
检测预充电电池的电量和数量；
在确定出所述预充电电池的数量小于所述非满容量备用电池的数量时，根据所述第一等待时间序列生成第二等待时间序列，根据所述第二等待时间序列生成第二等待时刻序列，并建立包括所述第二等待时刻序列的充电站状态信息；其中，所述第二等待时间序列为[Am+1,Am+2,...An]，所述第二等待时刻序列为[Am+1+E,Am+2+E,...An+E]，E为所述充电站状态信息的发送时刻，m为所述预充电电池的数量；
在确定出所述预充电电池的数量不小于所述非满容量备用电池的数量时，根据所述预充电电池的电量，计算充满所述预充电电池的第三等待时间，按照由小到大的顺序对所述第三等待时间进行排序，生成第三等待时间序列，根据所述第一等待时间序列和所述第三等待时间序列生成第四等待时间序列，根据所述第四等待时间序列生成第四等待时刻序列，并建立包括所述第四等待时刻序列的充电站状态信息；
其中，所述第三等待时间序列为[B1,B2,...Bj,...Bm]，Bj为第j块预充电电池的第三等待时间，所述第四等待时间序列为
[Ab+1+Bb+1+Bn+b+1+...+B(k-1)n+b+1,
Ab+2+Bb+2+Bn+b+2+...+B(k-1)n+b+2,
...,
Ab+n-1+Bb+n-1+B2n+b-1+...+Bkn+b-1，
A1+B1+Bn+1+...+Bkn+1,
A2+B2+Bn+2+...+Bkn+2,
...,
Ab+Bb+Bn+b+...+Bkn+b]
所述第四等待时刻序列为
[Ab+1+Bb+1+Bn+b+1+...+B(k-1)n+b+1+E,
Ab+2+Bb+2+Bn+b+2+...+B(k-1)n+b+2+E,
...,
Ab+n-1+Bb+n-1+B2n+b-1+...+Bkn+b-1+E，
A1+B1+Bn+1+...+Bkn+1+E,
A2+B2+Bn+2+...+Bkn+2+E,
...,
Ab+Bb+Bn+b+...+Bkn+b+E]
m＝kn+b，0≤b≤n。
本发明实施例提供的一种基于路侧单元的充电站状态信息获取方法及系统，电动汽车向路侧单元发送订阅请求，路侧单元将预先存储的充电站服务器发送的充电站状态信息发送给电动汽车，电动汽车接收并输出该充电站状态信息，以使电动汽车内的驾驶员预先获知充电站状态信息，并进而获知当前时刻充电站内备用电池信息，及时做出为电动汽车电池的充电策略，可避免耽误驾驶员的出行。
附图说明
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。
图1为本发明实施例提供的基于路侧单元的充电站状态信息获取方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的充电站服务器根据所对应充电站内备用电池的电量以及预充电电池的电量生成充电站状态信息的方式的流程图；
图3为本发明实施例提供的最短行程时间的计算方法的流程图；
图4为本发明实施例还提供的基于路侧单元的充电站状态信息获取系统的示意图。
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，所描述的实施例仅仅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做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。
为了使电动汽车内的驾驶员预先获知充电站状态信息，本发明实施例提供了一种基于路侧单元的充电站状态信息获取方法及系统。其中，充电站状态信息获取系统包括：电动汽车、充电站服务器和设置于路旁的路侧单元，电动汽车能够和路侧单元建立无线通信连接，路侧单元能够和充电站服务器建立无线通信连接。
具体地，电动汽车、路侧单元和充电站服务器中均可设置有天线和射频单元，通过射频单元和天线对无线电波进行发射和接收来实现无线通信。例如，可通过WiFi技术实现电动汽车和路侧单元之间的通信，通过蜂窝网络技术实现路侧单元和充电站服务器之间的通信。
图1为本发明实施例提供的基于路侧单元的充电站状态信息获取方法的流程图，该方法应用于充电站状态信息获取系统中的电动汽车，其包括：
S110，在所述电动汽车与所述路侧单元建立无线通信连接后，向所述路侧单元发送订阅请求，以使所述路侧单元根据所述订阅请求将预先存储的充电站状态信息反馈给所述电动汽车；其中，所述充电站状态信息是由所述充电站服务器生成并在与所述路侧单元建立无线通信连接后上报给所述路侧单元的，所述充电站状态信息为所述充电站服务器根据所对应充电站内备用电池的电量以及预充电电池的电量所生成的；所述预充电电池为所述充电站内等待充电的电动汽车电池。
具体地，充电站服务器根据充电站内的备用电池的电量以及站内等待充电的电动汽车的预充电电池的电量计算生成充电站状态信息，并将该信息发送给设置于路旁的一个或多个路侧单元，路侧单元对接收到的充电站状态信息进行存储。当电动汽车经过路侧单元的可通信范围内后，电动汽车可以和路侧单元建立通信连接，电动汽车向路侧单元发送订阅请求，路侧单元根据该请求查找存储的充电站状态信息，并将其反馈给该电动汽车。
在现实生活中，驾驶员在驾驶电动汽车时，其注意力经常会集中在路况上而忽略电动汽车的电池电量，不能及时为电池充电，为了解决该问题，所述向所述路侧单元发送订阅请求的步骤，包括：
当检测到所述电动汽车使用电池的电量低于第一预定电量阈值时，向所述路侧单元发送订阅请求。
具体地，第一预定电量阈值为电动汽车电池的最低电量的门限值，当电池的电量小于该值时，说明电池电量不足。举例而言，第一预定电量可以为电池满容量的20％或30％。本实施例中，当电动汽车检测到自身正在使用的电池电量低于第一预定电量阈值时，电动汽车会自动向路侧单元发送订阅请求，以获取充电站状态信息。
优选地，为了避免电动汽车和路侧单元频繁地建立通信连接，以节省通信资源，所述方法还包括：当检测到所述电动汽车使用电池的电量低于第二预定电量阈值时，与所述路侧单元建立无线通信连接。
具体地，第二预定电量阈值为电动汽车电池的正常运行电量门限值，当电池电量高于该第二预定电量阈值时，说明电动汽车无需充电，可正常运行相对较长的时间。举例而言，第二预定电量可以为电池满容量的50％或40％。
本实施例中，当电动汽车检测到自身电池电量低于第二预定电量时，说明电池电量可能会影响电动汽车后续的正常运行，此时电动汽车会主动建立与路侧单元之间的通信连接。
优选地，路侧单元中预先存储的充电站状态信息周期性更新。具体地，充电站服务器可每隔一段时间间隔根据所对应充电站内备用电池的电量以及预充电电池的电量生成充电站状态信息，并将其发送给路侧单元；路侧单元接收到存储当前充电站状态信息，同时删除上一次存储的充电站状态信息，以使充电站状态信息更为准确的反应当前充电站中备用电池的具体情况。本实施例中，路侧单元周期更新充电站状态信息的时间间隔可以与充电站服务器发送充电站状态信息的时间间隔相同，如10分钟或5分钟等。
S120，接收并输出所述路侧单元反馈的充电站状态信息。
具体地，当电动汽车接收到路侧单元反馈的充电站状态信息后，会输出该信息，以使电动汽车内的驾驶员预先获知充电站状态信息，并进而获知当前时刻充电站内备用电池信息。本实施例中，输出充电站状态信息可以为通过文字内容或图像显示充电站状态信息，也可以为通过音频播放充电站状态信息。
优选地，路侧单元可同时与多个充电站服务器进行交互，并同时存储多个充电站服务器发来的充电站状态信息，当电动汽车发送订阅请求后，可获取多个充电站状态信息，驾驶员可考虑前往某个充电站为电动汽车更换电池。
本发明实施例提供的基于路侧单元的充电站状态信息获取方法，电动汽车向路侧单元发送订阅请求，路侧单元将预先存储的充电站服务器发送的充电站状态信息发送给电动汽车，电动汽车接收并输出该充电站状态信息，以使电动汽车内的驾驶员预先获知充电站状态信息，并进而获知当前时刻充电站内备用电池信息，及时做出为电动汽车电池的充电策略，可避免耽误驾驶员的出行。
优选地，可在路旁设置多个路侧单元，每个路侧单元可接收并存储多个充电站服务器发送的充电站状态信息。电动汽车在行驶的过程中，可机会性的遇到不同的路侧单元，来获取充电站状态信息。
举例而言，假设相邻路侧单元的通信范围无覆盖，N个路侧单元以平均距离S布置在直路上，且电动汽车以匀速V通过这些路测单元，考虑到电动汽车的通信范围Q，则电动汽车能从至少一个路侧单元获取充电站状态信息的概率为P可通过如下公式计算：
其中，H为充电站状态信息的发布周期，F为电动汽车出发起点至第一个路侧单元的距离。由该公式得知，为了提高电动汽车获取充电站状态信息的概率，需要增加通信范围Q、路侧单元数量N及相邻路侧单元的平均距离S，同时，减小充电站状态信息的发布周期H。路侧单元的设置具有灵活性及可扩展性，路侧单元的分布越广，充电站状态信息的获取的概率越大。
为了便于理解充电站服务器根据所对应充电站内备用电池的电量以及预充电电池的电量生成充电站状态信息的过程，本实施例给出了如下具体实现方式。图2为本发明实施例提供的充电站服务器根据所对应充电站内备用电池的电量以及预充电电池的电量生成充电站状态信息的方式的流程图，该方式包括：
S210，所述充电站服务器检测所对应充电站内所有备用电池的电量、满容量备用电池的数量以及非满容量备用电池的数量。
具体地，充电站内的备用电池通常会放置在具有电量检测功能的充电装置上，这些充电装置会将各备用电池的电量上报给充电站服务器，充电站服务器根据各备用电池的电量统计已经充满的满容量备用电池的数量以及没有充满的非满容量备用电池的数量。
S220，所述充电站服务器在满容量备用电池的数量大于零时，生成包括满容量备用电池的数量的充电站状态信息。
具体地，当充电站服务器检测到满容量备用电池的数量大于零时，说明此时充电站内可以随时为前来充电的电动汽车更换电池，则充电站服务器生成的充电站状态信息中包含满容量备用电池的数量。当充电站服务器检测到满容量备用电池的数量等于零时，则执行步骤S230-S270。当然，该充电站状态信息除包括满容量备用电池的数量外，还可以包括其他信息，举例而言，该其他信息可以为充电站的位置信息等等。
S230，所述充电站服务器根据非满容量备用电池的电量计算充满非满容量备用电池的第一等待时间。
具体地，充电站服务器可根据非满容量备用电池的电量占总电量的百分比，得到充满该非满容量备用电池所需要的电量占总电量的百分比，根据充满该非满容量备用电池所需要的电量总电量的百分比乘以充满备用电池的全部电量所需时间得到第一等待时间。例如，假设充满备用电池的全部电量所需时间为5小时，当前非满容量备用电池的电量为占总电量的百分比为20％，则充满该非满容量备用电池所需要的电量占总电量的百分比为80％，则第一等待时间为4个小时。
S240，所述充电站服务器按照由小到大的顺序，对所述第一等待时间进行排序，生成第一等待时间序列；其中，第一等待时间序列可以为[A1,A2,...Ai,...An]，Ai为第i块非满容量备用电池的第一等待时间，n为非满容量备用电池的数量。
具体地，充电站服务器在获取了充电站内所有非满容量备用电池的第一等待时间后，按照由小到大的顺序，对所有非满容量备用电池的第一等待时间进行排序，生成第一等待时间序列。举例而言，假设n＝5，第一等待时间序列可以为[1,1.5,2,2.5,3]。
S250，所述充电站服务器检测预充电电池的电量和数量。
具体地，充电站服务器会对前往充电站充电的电动汽车进行登记，同时电动汽车会将自身的预充电电池的电量上报给充电站服务器，充电站服务器根据预充电电池的电量统计预充电电池的数量。
S260，所述充电站服务器在确定出所述预充电电池的数量小于所述非满容量备用电池的数量时，根据所述第一等待时间序列生成第二等待时间序列，根据所述第二等待时间序列生成第二等待时刻序列，并建立包括所述第二等待时刻序列的充电站状态信息；其中，所述第二等待时间序列为[Am+1,Am+2,...An]，所述第二等待时刻序列为[Am+1+E,Am+2+E,...An+E]，E为所述充电站状态信息的发送时刻，m为预充电电池的数量。
具体地，当预充电电池的数量小于非满容量备用电池的数量时，充电站服务器根据第一等待时间序列生成第二等待时间序列。举例而言，假设满容量备用电池的数量n为5，第一等待时间序列可以为[1,1.5,2,2.5,3]，预充电电池的数量m为3，则正在充电的前三块非满容量备用电池充满后需要为这3块预充电电池进行更换，因此只能根据剩余的两块非满容量备用电池的第一等待时间生成充电站状态信息，可将剩余的两块(即第m+1块和第n块)正在充电的非满容量备用电池的第一等待时间序列[2.5,3]作为第二等待时间序列。假设充电站状态信息的发送时刻E为中午12:00，则第二等待时刻序列为[14:30,15:00]。
S270，所述充电站服务器在确定出所述预充电电池的数量不小于所述非满容量备用电池的数量时，根据所述预充电电池的电量，计算充满所述预充电电池的第三等待时间，按照由小到大的顺序对所述第三等待时间进行排序，生成第三等待时间序列，根据所述第一等待时间序列和所述第三等待时间序列生成第四等待时间序列，根据所述第四等待时间序列生成第四等待时刻序列，并建立包括所述第四等待时刻序列的充电站状态信息。
其中，所述第三等待时间序列为[B1,B2,...Bj,...Bm]，Bj为第j块预充电电池的第三等待时间，所述第四等待时间序列为
[Ab+1+Bb+1+Bn+b+1+...+B(k-1)n+b+1,
Ab+2+Bb+2+Bn+b+2+...+B(k-1)n+b+2,
...,
Ab+n-1+Bb+n-1+B2n+b-1+...+Bkn+b-1，
A1+B1+Bn+1+...+Bkn+1,
A2+B2+Bn+2+...+Bkn+2,
...,
Ab+Bb+Bn+b+...+Bkn+b]
所述第四等待时刻序列为
[Ab+1+Bb+1+Bn+b+1+...+B(k-1)n+b+1+E,
Ab+2+Bb+2+Bn+b+2+...+B(k-1)n+b+2+E,
...,
Ab+n-1+Bb+n-1+B2n+b-1+...+Bkn+b-1+E，
A1+B1+Bn+1+...+Bkn+1+E,
A2+B2+Bn+2+...+Bkn+2+E,
...,
Ab+Bb+Bn+b+...+Bkn+b+E]
m＝kn+b，0≤b≤n。
具体地，如果预充电电池的数量m不小于非满容量备用电池的数量n，充电站服务器根据预充电电池的电量，计算充满预充电电池的第三等待时间，具体的计算方式同上述第一等待时间的计算方式。充电站服务器按照由小到大的顺序对第三等待时间进行排序，生成第三等待时间序列。
举例而言，假设非满容量备用电池的数量n＝5，预充电电池的数量m＝12，则k＝2,b＝2。
正在充电的5块非满容量备用电池在充满电后，分别需要为第1-第5块预充电电池进行更换；更换下来的第1-第5块预充电电池在充满后需要为第6-第10块预充电电池进行更换；更换下来第6、7块预充电电池在充满后需要为第11、12块预充电电池进行更换。因此，只有根据第8块之后的预充电电池的第三等待时间来生成充电站状态信息。第8块预充电电池即为第(k-1)n+b+1块预充电电池，要充满第8块预充电电池所需的时间为第3块非满容量备用电池的第一等待时间Ab+1，第3块预充电电池的第三等待时间Bb+1和第8块预充电电池的第三等待时间B(k-1)n+b+1的和，因此，要充满第8块预充电电池所需的时间(即第四等待时间)为Ab+1+Bb+1+Bn+b+1+...+B(k-1)n+b+1。同理，第10块预充电电池的第四等待时间为Ab+n-1+Bb+n-1+B2n+b-1+...+Bkn+b-1。
而要充满第11块预充电电池所需的时间为第1块非满容量备用电池的第一等待时间A1、第1块预充电电池的第三等待时间B1、第6块预充电电池的第三等待时间Bn+1和第11块预充电电池的第三等待时间Bkn+1的和，即第11块预充电电池的第四等待时间为A1+B1+Bn+1+...+Bkn+1；同理，第12块(即第m块)预充电电池的第四等待时间为Ab+Bb+Bn+b+...+Bkn+b。
综上所述，根据计算的第四等待时间可得到第四等待时间序列为
[Ab+1+Bb+1+Bn+b+1+...+B(k-1)n+b+1,
Ab+2+Bb+2+Bn+b+2+...+B(k-1)n+b+2,
...,
Ab+n-1+Bb+n-1+B2n+b-1+...+Bkn+b-1
A1+B1+Bn+1+...+Bkn+1,
A2+B2+Bn+2+...+Bkn+2,
...,
Ab+Bb+Bn+b+...+Bkn+b]
充电站服务器将第四等待时间序列中的每个第四等待时间加上充电站状态信息的发送时刻E得到第四等待时刻序列，并建立包括第四等待时刻序列的充电站状态信息。
在本实施例中，可通过如下程序计算第二等待时刻序列或第四等待时刻序列。
定义序列NC＝[A1,A2,...Ai,...Am],为正在充电的电池充满的时间序列，即第一等待时间序列，ATS序列为输出的第二等待时刻序列或第四等待时刻序列，TLIST序列为临时信息存储序列，Nw＝[B1,B2,...Bj,...Bm]为预充电电池充满的时间序列，即第三等待时间序列。
本实施例中，在充电站内满容量备用电池的数量大于零时，充电站服务器生成包含满容量备用电池的数量的充电站状态信息；在充电站内满容量备用电池的数量等于零时，充电站服务器生成包含第二等待时刻序列或第四等待时刻序列的充电站状态信息。充电站服务器将生成的充电站状态信息发送给路侧单元，以使电动汽车在发送订阅请求后可获取并输出充电站状态信息，使驾驶员预先获知当前充电站可为电动汽车更换电池的具体时间，驾驶员可根据自身情况决定是否前往充电站充电。
现实生活中，电动汽车需要前往某一个特定的目的地，从电动汽车的当前位置到目的地之间的路径中可能存在多个充电站，电动汽车可通过路侧单元获知该路径中各充电站的不同充电站状态信息，同时，由于各充电站的位置不同，电动汽车前往不同的充电站的时间不同，从各充电站到目的地的时间也不同，因此，如何选择前往哪个充电站为电动汽车更换电池以使行程时间最短是一个亟待解决的问题。为了解决该问题，所述方法还包括：
A1、获得所述电动汽车自身当前所处位置对应的第一位置信息以及目的地对应的第二位置信息。
具体地，第一位置信息为电动汽车当前所在的位置信息，第二位置信息为目的地所在的位置信息，电动汽车可利用百度地图、Google地图等应用软件获取第一位置信息和第二位置信息。
A2、根据所述第一位置信息、所述充电站状态信息以及所述第二位置信息，生成并输出到达所述目的地的最短行程时间。
本实施例中，充电站状态信息还包括充电站的位置信息。为了便于理解最短行程时间的计算方法，步骤A2可包括步骤S310-S340。
图3为本发明实施例提供的最短行程时间的计算方法的流程图，该方法包括：
S310，根据所述第一位置信息与所述充电站的位置信息生成到达所述充电站的第一时长。
具体地，电动汽车在获取了第一位置信息和充电站的位置信息后，可以调用自身所运行的导航软件，以通过导航软件来计算电动汽车从当前位置行驶到充电站的行程时间，并将该行程时间确定为第一时长。举例而言：该电动汽车自身所运行的导航软件可以为百度地图、Google地图等带有计算行程时间的应用软件。
S320，根据所述第一时长和充电站状态信息生成电池等待时长。
为了便于理解最短行程时间的计算方法，步骤S320可包括步骤B1-B2。
B1、如果接收到的充电站状态信息包括满容量备用电池的数量，则确定所述电池等待时长为电池替换时间。
B2、如果接收到的充电站状态信息包括所述第二等待时刻序列或所述第四等待时刻序列，则判断所述第二等待时刻序列或所述第四等待时刻序列中是否存在早于电动汽车到达所述充电站时刻的等待时刻；
B3、如果存在，则确定所述电池等待时长为电池替换时间；
B4、如果不存在，则确定目标时长为所述电池等待时长；所述目标时长为所述第二等待时刻序列或所述第四等待时刻序列中第一块电池的等待时刻与电动汽车到达所述充电站时刻的时间差。
具体地，电动汽车在接收到的充电站状态信息后，会检测该信息的具体内容，如果充电站状态信息包括满容量备用电池的数量，则说明该充电站内有满容量备用电池，电动汽车无需等待可随时更换电池，因此，可确定电池等待时长为零，如果考虑电池替换时间，则电池等待时长为零加上电池替换时间。
如果充电站状态信息包括ATS序列(为第二等待时刻序列或第四等待时刻序列)，查找ATS序列中的任意一个等待时刻ATSi，判断是不是存在早于电动汽车到达充电站的时刻T的等待时刻ATSi，如果存在，说明电动汽车到达充电站后，无需等待可随时更换电池，因此，可确定电池等待时长为电池替换时间。
如果不存在，可将ATS序列中第一块电池的等待时刻(即电池充满的时刻)与电动汽车到达充电站的时刻的时间差ATSi-T作为电池等待时长。电动汽车到达充电站的时刻的时间差可根据第一时长加上充电站状态信息接收时刻得到。
本实施例中，可通过如下程序计算电池等待时长：
定义，ATS序列中元素的个数为L个，即ATS＝[C1,C2,...Cj,...CL]，
返回(ATS.GET(0)-电动汽车到达时刻+电池替换时间)ATS.GET(0)为ATS序列中的第一个元素。
S330，根据所述充电站的位置信息与所述第二位置信息生成到达所述目的地的第二时长。
具体地，电动汽车在获取了充电站的位置信息和第二位置信息后，可将二者输入百度地图、Google地图等带有计算行程时间的地图软件中，从而可获知电动汽车从充电站到目的地的行程时间，并将该行程时间确定为第二时长。
S340，根据所述第一时长、电池等待时长和第二时长计算所述最短行程时间，并输出所计算得到的最短行程时间。
具体地，设电动汽车到充电站i的第一时长为Ti，充电站i对应的电池等待时长为Wi，从充电站到目的地的第二时长为Pi，同时电池更换的时间为L。因此电动汽车到达目的地的时间为Wi+Ti+L+Pi。
电动汽车从计算的各充电站对应的到达目的地的时间中选取最短的时间，并将该最短的时间确定为最短行程时间，将该最短行程时间对应的充电站确定为最优充电站，电动汽车输出获取的最短行程时间和最优充电站的信息，使驾驶员做出前往充电站的决策。
本实施例中，通过计算最短行程时间以及确定最优充电站，可进一步帮助驾驶员做出更优的充电策略，缩短了驾驶员的行程时间。同时，充电策略是由电动汽车自身根据接收到的充电站状态信息做出的，无需向充电站服务器和路侧单元上报电动汽车自身的位置信息、目的地和电动汽车的ID信息，从而保证了驾驶员的隐私安全。
本发明实施例还提供了一种基于路侧单元的充电站状态信息获取系统，图4为本发明实施例还提供的基于路侧单元的充电站状态信息获取系统的示意图。该系统包括充电站服务器410、电动汽车420和设置于路旁的路侧单元430；其中，所述电动汽车能够和所述路侧单元建立无线通信连接，所述路侧单元能够和所述充电站服务器建立无线通信连接；
所述充电站服务器410，用于根据所对应充电站内备用电池的电量以及预充电电池的电量生成并在与所述路侧单元建立无线通信连接后上报给所述路侧单元充电站状态信息；所述预充电电池为所述充电站内等待充电的电动汽车电池；
所述电动汽车420，用于在所述电动汽车与所述路侧单元建立无线通信连接后，向所述路侧单元发送订阅请求；接收并输出所述路侧单元反馈的充电站状态信息；
所述路侧单元430，用于接收并存储所述充电站服务器上报的所述充电站状态信息，根据所述订阅请求将预先存储的充电站状态信息反馈给所述电动汽车。
本发明实施例提供的基于路侧单元的充电站状态信息获取系统，电动汽车向路侧单元发送订阅请求，路侧单元将预先存储的充电站服务器发送的充电站状态信息发送给电动汽车，电动汽车接收并输出该充电站状态信息，以使电动汽车内的驾驶员预先获知充电站状态信息，并进而获知当前时刻充电站内备用电池信息，及时做出为电动汽车电池的充电策略，可避免耽误驾驶员的出行。
优选地，所述充电站服务器410具体用于，
检测所对应充电站内所有备用电池的电量、满容量备用电池的数量以及非满容量备用电池的数量；
在满容量备用电池的数量大于零时，生成包括满容量备用电池的数量的充电站状态信息；
在满容量备用电池的数量等于零时，执行如下步骤：
根据非满容量备用电池的电量计算充满非满容量备用电池的第一等待时间；
按照由小到大的顺序，对所述第一等待时间进行排序，生成第一等待时间序列；其中，所述第一等待时间序列为[A1,A2,...Ai,...An]，Ai为第i块非满容量备用电池的第一等待时间，n为非满容量备用电池的数量；
检测预充电电池的电量和数量；
在确定出所述预充电电池的数量小于所述非满容量备用电池的数量时，根据所述第一等待时间序列生成第二等待时间序列，根据所述第二等待时间序列生成第二等待时刻序列，并建立包括所述第二等待时刻序列的充电站状态信息；其中，所述第二等待时间序列为[Am+1,Am+2,...An]，所述第二等待时刻序列为[Am+1+E,Am+2+E,...An+E]，E为所述充电站状态信息的发送时刻，m为所述预充电电池的数量；
在确定出所述预充电电池的数量不小于所述非满容量备用电池的数量时，根据所述预充电电池的电量，计算充满所述预充电电池的第三等待时间，按照由小到大的顺序对所述第三等待时间进行排序，生成第三等待时间序列，根据所述第一等待时间序列和所述第三等待时间序列生成第四等待时间序列，根据所述第四等待时间序列生成第四等待时刻序列，并建立包括所述第四等待时刻序列的充电站状态信息；
其中，所述第三等待时间序列为[B1,B2,...Bj,...Bm]，Bj为第j块预充电电池的第三等待时间，所述第四等待时间序列为
[Ab+1+Bb+1+Bn+b+1+...+B(k-1)n+b+1,
Ab+2+Bb+2+Bn+b+2+...+B(k-1)n+b+2,
...,
Ab+n-1+Bb+n-1+B2n+b-1+...+Bkn+b-1，
A1+B1+Bn+1+...+Bkn+1,
A2+B2+Bn+2+...+Bkn+2,
...,
Ab+Bb+Bn+b+...+Bkn+b]
所述第四等待时刻序列为
[Ab+1+Bb+1+Bn+b+1+...+B(k-1)n+b+1+E,
Ab+2+Bb+2+Bn+b+2+...+B(k-1)n+b+2+E,
...,
Ab+n-1+Bb+n-1+B2n+b-1+...+Bkn+b-1+E，
A1+B1+Bn+1+...+Bkn+1+E,
A2+B2+Bn+2+...+Bkn+2+E,
...,
Ab+Bb+Bn+b+...+Bkn+b+E]
m＝kn+b，0≤b≤n。
本实施例中，在充电站内满容量备用电池的数量大于零时，充电站服务器生成包含满容量备用电池的数量的充电站状态信息；在充电站内满容量备用电池的数量等于零时，充电站服务器生成包含第二等待时刻序列或第四等待时刻序列的充电站状态信息。充电站服务器将生成的充电站状态信息发送给路侧单元，以使电动汽车在发送订阅请求后可获取并输出充电站状态信息，使驾驶员预先获知当前充电站可为电动汽车更换电池的具体时间，驾驶员可根据自身情况决定是否前往充电站充电。
优选地，所述电动汽车具体用于，获得所述电动汽车自身当前所处位置对应的第一位置信息以及目的地对应的第二位置信息；根据所述第一位置信息、所述充电站状态信息以及所述第二位置信息，生成并输出到达所述目的地的最短行程时间。
优选地，所述充电站状态信息还包括充电站的位置信息；所述电动汽车具体用于，根据所述第一位置信息与所述充电站的位置信息生成到达所述充电站的第一时长；根据所述第一时长和充电站状态信息生成电池等待时长；根据所述充电站的位置信息与所述第二位置信息生成到达所述目的地的第二时长；根据所述第一时长、电池等待时长和第二时长计算所述最短行程时间，并输出所计算得到的最短行程时间。
优选地，所述电动汽车具体用于，如果接收到的充电站状态信息包括满容量备用电池的数量，则确定所述电池等待时长为电池替换时间；如果接收到的充电站状态信息包括所述第二等待时刻序列或所述第四等待时刻序列，则判断所述第二等待时刻序列或所述第四等待时刻序列中是否存在早于电动汽车到达所述充电站时刻的等待时刻；如果存在，则确定所述电池等待时长为电池替换时间；如果不存在，则确定目标时长为所述电池等待时长；所述目标时长为所述第二等待时刻序列或所述第四等待时刻序列中第一块电池的等待时刻与电动汽车到达所述充电站时刻的时间差。
本实施例中，通过计算最短行程时间以及确定最优充电站，可进一步帮助驾驶员做出更优的充电策略，缩短了驾驶员的行程时间。同时，充电策略是由电动汽车自身根据接收到的充电站状态信息做出的，无需向充电站服务器和路侧单元上报电动汽车自身的位置信息、目的地和电动汽车的ID信息，从而保证了驾驶员的隐私安全。
优选地，所述电动汽车具体用于，当检测到所述电动汽车使用电池的电量低于第一预定电量阈值时，向所述路侧单元发送订阅请求。
优选地，所述电动汽车具体还用于，当检测到所述电动汽车使用电池的电量低于第二预定电量阈值时，与所述路侧单元建立无线通信连接。
优选地，所述路侧单元中预先存储的充电站状态信息周期性更新。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
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