一种电动汽车自动充电桩的调度方法和系统与流程

[0001]
本发明涉及电动充电调度领域，特别是涉及一种电动汽车自动充电桩的调度方法和系统。


背景技术：

[0002]
近年来电动汽车得到快速发展，但电动汽车充电桩等基础设施的建设速度却远无法和电动汽车的推广相匹配。2020年初，中国将新能源汽车充电桩位列于新基建之中。除此之外，同为新基建的5g技术，大数据中心和人工智能技术的应用也会促进新能源汽车充电桩向着自动化、智能化方向发展。
[0003]
现有电动汽车的充电桩大部分还是采用手动充电桩，但是一台手动充电桩至多可提供对两个充电停车位上车辆的充电，且存在大量的无效充电时间(指电动汽车已经充满电，但手动充电枪仍挂载在车辆上)、充电时间利用效率低的问题。
[0004]
基于此，虽然现有技术中也提供了一些智能充电桩以为电动汽车充电，但是现有技术中提供的自动充电桩的成本远高于手动充电桩，并且，若依旧实行“一桩一车“的充电模式，在具有成本高昂、占据空间大等缺点的同时，也存在大量的无效充电时间、充电时间利用效率低等问题，使得自动充电桩很难在市场上得到大面积应用。
[0005]
因此，基于上述存在的问题，本领域亟待提供一种能够避免充电过程中出现无效充电时间长、充电时间利用效率低等问题。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的是提供一种电动汽车自动充电桩的调度方法和系统，以缩短无效充电时间，提高充电时间利用效率。
[0007]
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
[0008]
一种电动汽车自动充电桩的调度方法，包括：
[0009]
获取用户电动车辆的预期取车时间、目标充电量、充电参数、当前停车车位号和当前电池电量；所述充电参数为单位时间内的充入电池的电量；
[0010]
根据所述目标充电量、所述充电参数和所述当前电池电量确定所述用户电动车辆的充电时间，记为第一充电时间；
[0011]
根据预期取车时间和当前时刻确定所述用户电动车辆的预期停车时间；
[0012]
根据所述预期停车时间和所述充电时间间的关系，确定所述用户电动车辆的预期取车时间与所述用户电动车辆的目标充电量间是否存在冲突；
[0013]
若存在冲突则提醒用户修改所述用户电动车辆的预期取车时间或所述用户电动车辆的目标充电量；
[0014]
若不存在冲突，则获取同一自动充电桩中所有待充电电动汽车的充电时间和所有待充电电动汽车的停车车位号；所有所述待充电电动汽车的充电时间记为第二充电时间；
[0015]
根据所述当前停车车位号、所有待充电电动汽车的所述停车车位号、所述第一充
电时间和所述第二充电时间，确定充电序列；
[0016]
根据所述充电序列确定所述用户电动车辆充电至所述目标充电量的实际充电时间；
[0017]
判断所述实际充电时间是否早于所述预期取车时间，得到判断结果；
[0018]
若所述判断结果为是，则按照所述充电序列完成对各待充电电动汽车和所述用户电动车辆的充电；
[0019]
若所述判断结果为否，则提醒用户修改所述用户电动车辆的预期取车时间或所述用户电动车辆的目标充电量。
[0020]
优选的，所述获取用户电动车辆的预期取车时间、目标充电量、充电参数、当前停车车位号和当前电池电量，之前还包括：
[0021]
通过手机输入所述用户电动车辆的所述预期取车时间、所述目标充电量、所述充电参数、所述当前停车车位号和所述当前电池电量。
[0022]
优选的，所述根据所述当前停车车位号、所有待充电电动汽车的所述停车车位号、所述第一充电时间和所述第二充电时间，确定充电序列，具体包括：
[0023]
采用迭代策略根据所述当前停车车位号、所有待充电电动汽车的所述停车车位号、所述第一充电时间和所述第二充电时间，确定充电序列。
[0024]
优选的，所述采用迭代策略根据所述当前停车车位号、所有待充电电动汽车的所述停车车位号、所述第一充电时间和所述第二充电时间，确定充电序列，具体包括：
[0025]
在第一时刻t
h
到第二时刻t
j
之间所有的单位充电时间中，先分配d
i
个单位充电时间给第i辆车充电，再分配d
j
个单位充电时间给第j辆车充电；
[0026]
根据充电优先级确定从第j辆车充电完成到用户预期取车时间间的间隔d'
x
内的x号车位内的待充电车辆的单位充电时间顺序；
[0027]
所述充电优先级为：车位内的待充电车辆的充电顺序权重越小，充电优先级越高；若两辆车的充电顺序权重相同，则预期取车时间短的车辆的充电优先级高于预期取车时间长的车辆的充电优先级；
[0028]
所述充电顺序权重通过公式确定；
[0029]
其中，q
x
为充电顺序权重，a为当前车辆在所有未充电车辆中进入停车点的顺序号，b为当前车辆在所有未充电车辆中离开停车点的顺序号。
[0030]
优选的，提醒用户修改所述用户电动车辆的预期取车时间或所述用户电动车辆的目标充电量之后还包括：
[0031]
若所述用户拒绝修改所述用户电动车辆的预期取车时间或所述用户电动车辆的目标充电量，则将用户的充电需求发送给距所述自动充电桩特定距离范围内的其他自动充电桩，并分别确定出其他各所述自动充电桩中所述用户电动车辆的实际充电时间，以供用户选择。
[0032]
一种电动汽车自动充电桩的调度系统，包括：
[0033]
第一获取模块，用于获取用户电动车辆的预期取车时间、目标充电量、充电参数、当前停车车位号和当前电池电量；所述充电参数为单位时间内的充入电池的电量；
[0034]
第一充电时间确定模块，用于根据所述目标充电量、所述充电参数和所述当前电
池电量确定所述用户电动车辆的充电时间，记为第一充电时间；
[0035]
预期停车时间确定模块，用于根据预期取车时间和当前时刻确定所述用户电动车辆的预期停车时间；
[0036]
冲突判定模块，用于根据所述预期停车时间和所述充电时间间的关系，确定所述用户电动车辆的预期取车时间与所述用户电动车辆的目标充电量间是否存在冲突；
[0037]
第一修改模块，用于当存在冲突时，提醒用户修改所述用户电动车辆的预期取车时间或所述用户电动车辆的目标充电量；
[0038]
第二获取模块，用于当不存在冲突时，获取同一自动充电桩中所有待充电电动汽车的充电时间和所有待充电电动汽车的停车车位号；所有所述待充电电动汽车的充电时间记为第二充电时间；
[0039]
充电序列确定模块，用于根据所述当前停车车位号、所有待充电电动汽车的所述停车车位号、所述第一充电时间和所述第二充电时间，确定充电序列；
[0040]
实际充电时间确定模块，用于根据所述充电序列确定所述用户电动车辆充电至所述目标充电量的实际充电时间；
[0041]
判断模块，用于判断所述实际充电时间是否早于所述预期取车时间，得到判断结果；
[0042]
充电执行模块，用于当所述判断结果为是时，按照所述充电序列完成对各待充电电动汽车和所述用户电动车辆的充电；
[0043]
第一修改模块，用于当所述判断结果为否时，提醒用户修改所述用户电动车辆的预期取车时间或所述用户电动车辆的目标充电量。
[0044]
优选的，还包括：
[0045]
输入模块，用于通过手机输入所述用户电动车辆的所述预期取车时间、所述目标充电量、所述充电参数、所述当前停车车位号和所述当前电池电量。
[0046]
优选的，所述充电序列确定模块具体包括：
[0047]
充电序列确定单元，用于采用迭代策略根据所述当前停车车位号、所有待充电电动汽车的所述停车车位号、所述第一充电时间和所述第二充电时间，确定充电序列。
[0048]
优选的，所述充电序列确定单元具体包括：
[0049]
第一分配子单元，用于在第一时刻t
h
到第二时刻t
j
之间所有的单位充电时间中，先分配d
i
个单位充电时间给第i辆车充电，再分配d
j
个单位充电时间给第j辆车充电；
[0050]
第二分配子单元，用于根据充电优先级确定从第j辆车充电完成到用户预期取车时间间的间隔d'
x
内的x号车位内的待充电车辆的单位充电时间顺序；
[0051]
所述充电优先级为：车位内的待充电车辆的充电顺序权重越小，充电优先级越高；若两辆车的充电顺序权重相同，则预期取车时间短的车辆的充电优先级高于预期取车时间长的车辆的充电优先级；
[0052]
所述充电顺序权重通过公式
[0053]
其中，q
x
为充电顺序权重，a为当前车辆在所有未充电车辆中进入停车点的顺序号，b为当前车辆在所有未充电车辆中离开停车点的顺序号。
[0054]
优选的，还包括：
[0055]
选择模块，用于当所述用户拒绝修改所述用户电动车辆的预期取车时间或所述用户电动车辆的目标充电量时，将用户的充电需求发送给距所述自动充电桩特定距离范围内的其他自动充电桩，并分别确定出其他各所述自动充电桩中所述用户电动车辆的实际充电时间，以供用户选择。
[0056]
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
[0057]
本发明提供的电动汽车自动充电桩的调度方法和系统，通过判定用户电动车辆的预期取车时间与目标充电量间是否存在冲突，得到第一次校验结果后，依据得到的校验结果给出不同的应对策略。并且，当不存在冲突时，根据获取的当前停车车位号、所有待充电电动汽车的停车车位号、第一充电时间和第二充电时间，确定充电序列后，根据充电序列确定用户电动车辆的实际充电时间。然后判断实际充电时间是否早于预期取车时间，得到判断结果，完成第二次校验。最后根据第二次校验结果确定是按照充电序列完成充电，还是提醒用户修改用户电动车辆的预期取车时间或目标充电量，进而实现缩短无效充电时间、提高充电时间利用效率的目的。
附图说明
[0058]
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0059]
图1为本发明提供的电动汽车自动充电桩的调度方法的流程图；
[0060]
图2为本发明实施例中迭代策略的时间序列安排示意图；
[0061]
图3为本发明实施例提供的电动汽车自动充电桩的调度系统的结构示意图。
具体实施方式
[0062]
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。
[0063]
本发明的目的是提供一种电动汽车自动充电桩的调度方法和系统，以缩短无效充电时间，提高充电时间利用效率。
[0064]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0065]
图1为本发明提供的电动汽车自动充电桩的调度方法的流程图，如图1所示，一种电动汽车自动充电桩的调度方法，包括：
[0066]
步骤100：获取用户电动车辆的预期取车时间、目标充电量、充电参数、当前停车车位号和当前电池电量。充电参数为单位时间内的充入电池的电量。
[0067]
步骤101：根据目标充电量、充电参数和当前电池电量确定用户电动车辆的充电时间，记为第一充电时间。
[0068]
步骤102：根据预期取车时间和当前时刻确定用户电动车辆的预期停车时间。
[0069]
步骤103：根据预期停车时间和充电时间间的关系，确定用户电动车辆的预期取车时间与用户电动车辆的目标充电量间是否存在冲突。
[0070]
步骤104：若存在冲突则提醒用户修改用户电动车辆的预期取车时间或用户电动车辆的目标充电量。
[0071]
步骤105：若不存在冲突，则获取同一自动充电桩中所有待充电电动汽车的充电时间和所有待充电电动汽车的停车车位号。所有待充电电动汽车的充电时间记为第二充电时间。
[0072]
步骤106：根据当前停车车位号、所有待充电电动汽车的停车车位号、第一充电时间和第二充电时间，确定充电序列。
[0073]
该步骤中，主要是采用迭代策略来确定充电序列，其具体过程为：
[0074]
设定单位充电时间δt，在每个单位充电时间内自动充电桩只会执行对一辆电动汽车的充电。第n个车位内待充电车辆的预期取车时间减去当前时间得到预期停车时间，记为为t
n
。第n个车位内车辆的充电所需时间为d
n
。记t
n
为预期停车时间数，d
n
为充电所需时间数，取整导致的多余时间作为自动充电桩移动与对接时间裕量和充电时间裕量。
[0075]
在经过步骤100到步骤105的操作之后，d
n
≤t
n
恒成立，则记t
ij
＝t
j-t
i
。其中t
h
、t
i
、t
j
和t
k
为相邻的四个预期停车时间数。
[0076]
若d
j
≤t
ij
，时间安排可如图2的(a)部分所示，在t
h
到t
j
之间所有单位充电时间中，先分配d
i
个单位充电时间给第i辆车充电，再分配d
j
个单位充电时间给第j辆车充电。即充电预先满足第i辆车的充电时间需求，再完成第j辆车的充电时间需求。从第j辆车充电完成到用户取车时刻中间的间隔记为d'
x
，分配给充电优先级最高的x号车位内待充电车辆，若d'
x
≥d
x
，则在完成对x号车位内待充电车辆的充电后按充电优先级顺延充电。
[0077]
若d
j
＞t
ij
，d
i
+d
j
≤t
i
+t
j
，充电时间安排如图2的(b)部分所示。
[0078]
若d
j
＞t
ij
，d
i
+d
j
＞t
i
+t
j
，设t
′
j
＝t
s
+d
i
+d
j
，t
′
j
经过转换的时间为第j个车位内车辆用户的第二次校验后修正的预计取车时间，并告知用户。充电时间安排如图2的(c)部分所示。
[0079]
至此，第一次迭代完成。
[0080]
当第i和第j车位内待充电车辆充电时间安排完成后，设置t
x
＝t
j
。若存在t
′
j
，则设置t
x
＝t
′
j
。设置d
x
＝d
i
+d
j
，则d
x
≤t
x
恒成立。此后按照上述迭代策略步骤进行迭代，直到最后一个预期停车时间数为t
f
，如图2的(d)部分所示。
[0081]
至此，t
f
个单位充电时间内的充电桩充电车位已经确定，生成充电时间序列。每当有新的车辆进入充电停车位并上传数据，则更新t
n
、d
n
序列，并重新开始迭代计算。
[0082]
根据迭代策略的计算，得到的结果为充电时间序列，该序列中的数据代表着自动充电枪在接下来时间内对各个充电停车位上的待充电车辆的充电顺序和充电时间安排。自动充电枪根据该序列执行充电任务，即可实现该调度方法对自动充电枪的调度。所形成的充电时间序列为一列一维数组，其第i个元素n[i]代表第i个单位充电时间内自动充电桩充电的车辆所在车位。
[0083]
其中，充电优先级的定义如下：
[0084]
若存在d'
x
，则d'
x
时间内的充电顺序由充电优先级决定。
[0085]
在t
i
，t
j
时间内(t
i
，t
j
中间不存在其他预期取车时间数)，若已完成对第j号车位内待充电车辆的充电，则剩余时间的充电时间安排取决于充电优先级。
[0086]
设定第x个车位内的待充电车辆的充电顺序权重为q
x
，该车辆在所有未充电车辆中为第a辆车进入充电点停车点，根据预期取车时间将作为第b辆车完成充电离开充电停车点，则q
x
越小，充电优先级越高。若两辆车的充电顺序权重相同，则车位号较小的一方有着更高的充电优先级。
[0087]
此外，在单位充电时间设置较大的情况下，本发明可以直接用枚举法得出所有的充电时间序列，从中筛选出最优充电时间序列。
[0088]
步骤107：根据充电序列确定用户电动车辆充电至目标充电量的实际充电时间。
[0089]
步骤108：判断实际充电时间是否早于预期取车时间，得到判断结果。
[0090]
步骤109：若判断结果为是，则按照充电序列完成对各待充电电动汽车和用户电动车辆的充电。
[0091]
步骤110：若判断结果为否，则提醒用户修改用户电动车辆的预期取车时间或用户电动车辆的目标充电量。
[0092]
上述步骤100中采用的用户电动车辆的预期取车时间、目标充电量、充电参数、当前停车车位号和当前电池电量均是由用户通过手机进行输入。
[0093]
若用户拒绝修改用户电动车辆的预期取车时间或用户电动车辆的目标充电量，则将用户的充电需求发送给距自动充电桩特定距离范围内的其他自动充电桩，并分别确定出其他各自动充电桩中用户电动车辆的实际充电时间，以供用户选择。其中，上述提到的距自动充电桩特定距离范围的具体取值是依据实际布设的自动充电桩个数和距离进行人为确定。
[0094]
下面提供一个具体实施案例进一步说明本发明的方案，本发明具体实施案例中以用户采用植入在手机中的用户app实施本发明提供的调度方法为例进行阐述，在具体应用时，本发明的方案也适用于植入到其他硬件结构的控制程序。
[0095]
考虑如下应用场景：充电停车点有n个充电停车位(n≥2)，一台自动充电桩可对停靠在任意充电停车位的电动汽车充电，该自动充电桩在同一时刻只能为一台车辆提供充电服务。
[0096]
电动汽车用户手机中已事先安装有和该自动充电桩对应的app(以下简称app)用户已预先录入电动汽车车型等信息。
[0097]
用户将车停靠到某一充电停车位后，通过app输入预期取车时间，目标充电量，选定的充电模式和当前停车车位。手机与车辆通过蓝牙通讯，获取当前车辆电池电量soc
s
。app结合预先录入的该车型充电参数n(n为在车主选定的充电模式下，每小时能够充入的电池电量)和目标充电量soc
f
，得出充电所需时间(单位：小时)，预期取车时间减去当前时刻即为预期停车时间t2。若t2≥t1，则预期取车时间与目标充电量存在冲突，提醒用户修改预期取车时间和目标充电量。若无冲突则上传预期停车时间，充电所需时间，车辆车位数据到自动充电桩服务器。以上为第一次校验，确保用户上传的预期取车时间和
目标充电量不相互冲突，真实有效。
[0098]
自动充电桩服务器接收到上述数据后，更新该停车点待充电车辆数据。由于该停车点有n个停车位，可能存在该车充电时间安排和其他车充电时间安排相冲突的情况。对此通过迭代策略规划自动充电桩充电时间序列，得到在当前充电停车点将用户的车辆充至目标充电量所需实际时间，并校验该实际时间是否早于预期取车时间，若早于则可以满足车主充电需求。若能满足，该充电时间序列交予自动充电桩执行。若不能满足，计算得出该车辆充至目标电量所需时间以及到预期取车时间可充电量，并与用户手机通讯，请用户修改预期取车时间或者目标充电量。若该建议的预期取车时间用户无法接受(即用户拒绝修改)，则该充电停车点无法满足用户需求。该用户的充电需求会发送给附近的充电停车点，计算出该需求在其他各个充电停车点的预期取车时间，供用户选择。若用户完成修改确认，自动充电桩执行充电时间序列，完成对各个待充电车辆的充电。
[0099]
此外，对应于上述提供的电动汽车自动充电桩的调度方法，本发明还提供了一种电动汽车自动充电桩的调度系统，如图3所示，该调度系统包括：
[0100]
第一获取模块1，用于获取用户电动车辆的预期取车时间、目标充电量、充电参数、当前停车车位号和当前电池电量。充电参数为单位时间内的充入电池的电量。
[0101]
第一充电时间确定模块2，用于根据目标充电量、充电参数和当前电池电量确定用户电动车辆的充电时间，记为第一充电时间。
[0102]
预期停车时间确定模块3，用于根据预期取车时间和当前时刻确定用户电动车辆的预期停车时间。
[0103]
冲突判定模块4，用于根据预期停车时间和充电时间间的关系，确定用户电动车辆的预期取车时间与用户电动车辆的目标充电量间是否存在冲突。
[0104]
第一修改模块5，用于当存在冲突时，提醒用户修改用户电动车辆的预期取车时间或用户电动车辆的目标充电量。
[0105]
第二获取模块6，用于当不存在冲突时，获取同一自动充电桩中所有待充电电动汽车的充电时间和所有待充电电动汽车的停车车位号。所有待充电电动汽车的充电时间记为第二充电时间。
[0106]
充电序列确定模块7，用于根据当前停车车位号、所有待充电电动汽车的停车车位号、第一充电时间和第二充电时间，确定充电序列。
[0107]
实际充电时间确定模块8，用于根据充电序列确定用户电动车辆充电至目标充电量的实际充电时间。
[0108]
判断模块9，用于判断实际充电时间是否早于预期取车时间，得到判断结果。
[0109]
充电执行模块10，用于当判断结果为是时，按照充电序列完成对各待充电电动汽车和用户电动车辆的充电。
[0110]
第一修改模块11，用于当判断结果为否时，提醒用户修改用户电动车辆的预期取车时间或用户电动车辆的目标充电量。
[0111]
作为本发明的一优选实施例，上述调度系统还可以包括：
[0112]
输入模块，用于通过手机输入用户电动车辆的预期取车时间、目标充电量、充电参数、当前停车车位号和当前电池电量。
[0113]
作为本发明的另一优选实施例，上述充电序列确定模块具体包括：
[0114]
充电序列确定单元，用于采用迭代策略根据当前停车车位号、所有待充电电动汽车的停车车位号、第一充电时间和第二充电时间，确定充电序列。
[0115]
作为本发明的再一优选实施例，上述充电序列确定单元具体包括：
[0116]
第一分配子单元，用于在第一时刻t
h
到第二时刻t
j
之间所有的单位充电时间中，先分配d
i
个单位充电时间给第i辆车充电，再分配d
j
个单位充电时间给第j辆车充电。
[0117]
第二分配子单元，用于根据充电优先级确定从第j辆车充电完成到用户预期取车时间间的间隔d'
x
内的x号车位内的待充电车辆的单位充电时间顺序。
[0118]
充电优先级为：车位内的待充电车辆的充电顺序权重越小，充电优先级越高。若两辆车的充电顺序权重相同，则预期取车时间短的车辆的充电优先级高于预期取车时间长的车辆的充电优先级。
[0119]
充电顺序权重通过公式确定。
[0120]
其中，q
x
为充电顺序权重，a为当前车辆在所有未充电车辆中进入停车点的顺序号，b为当前车辆在所有未充电车辆中离开停车点的顺序号。
[0121]
作为本发明的又一优选实施例，上述调度系统还包括：
[0122]
选择模块，用于当用户拒绝修改用户电动车辆的预期取车时间或用户电动车辆的目标充电量时，将用户的充电需求发送给距自动充电桩特定距离范围内的其他自动充电桩，并分别确定出其他各自动充电桩中用户电动车辆的实际充电时间，以供用户选择。
[0123]
综上所述，本发明提供的技术方案相较于现有技术具有以下优点：
[0124]
1、空间时间利用率高，通过一桩对多车的充电模式，使得无效充电时间大幅缩短。
[0125]
2、一桩对多车的充电模式可以降低总体充电桩的安装建设成本。
[0126]
3、通过迭代策略，合理规划自动充电桩的充电顺序，降低整体延误时间。
[0127]
4、设置对预期取车时间的二重校验，告知用户合理的取车时间。
[0128]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0129]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。