一种电动公交车的车辆换电管理方法与流程

一种电动公交车的车辆换电管理方法，属于电动公交换电。

背景技术：

1、随着国家双碳目标的提出，电动公交车因其具有节能环保、能源补充效率高的优点得到了广泛应用，已成为绿色交通的重要组成部分。电动公交车在电池包即将耗尽时，需要进行更换，现有的电动公交车换电管理方法多为基于固定的换电规则为电动公交车进行换电，在电动公交车电池包电量趋近于耗尽时为电动公交车更换电池包，其优点是能够提高电池能量利用率，但其缺点也同样显著，过度放电会导致电池包的使用寿命大大降低，同时基于固定的换电规则进行换电会提高电动公交车因外部因素导致电量不足抛锚的风险。

2、在现有技术中，还存在一种换电策略是：利用过去一段时间的平均能耗作为未来行驶的平均能耗，这种方法有一个很重要的前提就是电动公交车行驶过程中工况条件不能发生变化，但现实生活中这种情况很难发生，电动公交车不可能一直在同一工况下行驶，电动公交车的补能需求受到电池包剩余电量、下一个行程的环境状况、道路状况、天气状况等多方面因素的影响，时变性强。因此这种方式的可靠性较低。

3、申请号为202110231176.8，申请日2021年6月11日，专利名称为“电动汽车电池包更换控制方法、设备、存储介质”的中国发明专利公开了一种技术方案，在该技术方案中考虑了使用场景以及在中短途行驶中存在高能耗的现象，满足用户在短、中、长途的不同使用场景，实现不同使用场景下的整车重量及能耗的优化，以最经济的方式满足用户出行需求。

4、申请号为202310639210.4，申请日2023年6月1日，专利名称为“考虑温度适应性的换电站选址与运营策略协同优化方法”的中国发明专利公开了一种技术方案，在该技术方案中，种考虑温度影响的换电站选址与运营策略协同规划方法，能够预测精细分辨率下的换电需求时空分布，提出了考虑温度因素的换电需求时空分布获取方法，以及基于换电需求季节性时空分布的两阶段换电站选址与运营策略协同优化模型，实现了换电需求季节性时空分布规律的提取与建模，在确定换电站选址与规模配置方案的同时，优化不同季节情景下电池库存计划与有序充电计划，解决了换电需求受温度变化影响大、需求季节性波动大与换电基础设施扩充能力韧性不足之间的矛盾。

5、然而电动公交车的特点在于其每次行驶的线路相对固定，在相邻两次的往返路线中，其能量消耗大致相同，基于电动公交车的特点，包括上述技术方案在内的现有技术并不完全适用于针对电动公交车的换电管理，因此设计一种针对电动公交车能耗需求进行精准判断，并实现电池包的精准补能，使用更加灵活的换电策略成为本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够达到提高能源利用精准率与运行经济性的效果，实现补能端的需求精准分析、充电端的需求精准确定，实现补能需求和充电供给的精准匹配的电动公交车的车辆换电管理方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该电动公交车的车辆换电管理方法，其特征在于：包括如下步骤：

3、步骤1001，确定电动公交车运行的线路和时间段；

4、步骤1002，根据导航线路确定线路信息以及天气信息；

5、步骤1003，通过对电动公交车运行历史能耗数据的匹配，建立与线路对应的实际运行工况历史能耗数据库，确定电动公交车的线路理想能耗数据w理想；

6、步骤1004，对电动公交车的行驶单位里程能耗w预测进行预测；

7、步骤1005，根据预测得到的行程单位里程能耗w预测，计算得到电动公交车整个行程所需求的电量e；

8、步骤1006，判断电量能否足够支撑下次线路运行，当电动公交车电池包电量足够支撑下一线路运行所需电量时，执行步骤1007；当系统检测到电动公交车电池包电量不足以支撑下一线路运行所需电量时，执行步骤1008；

9、步骤1007，电动公交车正常准备发车继续下一线路运行；

10、步骤1008，对电动公交车更换电池包，电动公交车电池包更换完毕后，采用充电策略为更换的电池包进行充电补能。

11、优选的，步骤1008中的充电策略，包括如下步骤：

12、步骤1008-1，计算更换电池包后车里的最大运行次数n；

13、步骤1008-2，根据电动公交车的最大运行次数n，对照电动公交车的发车时刻表得到电池包的充电时间δt；

14、步骤1008-3，上传电池包剩余电量信息；

15、步骤1008-4，预测第n+1次行程到最后一次行程所需的电量需求之和e总；

16、步骤1008-5，判断第n+1次行程到最后一次行程所需的电量需求之和e总是否大于等于电池包容量c容，若电量需求之和e总大于等于电池包容量c容，执行步骤1008-6，若电量需求之和e总小于电池包容量c容，执行步骤1008-7；

17、步骤1008-6，为电池包补能e需至满电量，并执行步骤1008-8；

18、步骤1008-7，为电池包补能e需至安全冗余电量，并执行步骤1008-8；

19、步骤1008-8，计算得到电池包的充电补能效率。

20、优选的，步骤1008-1中，最大运行次数n的计算公式为：

21、

22、其中，c容表示电动公交车电池包的总容量，e表示电动公交车整个行程所需求的电量，soc表达新更换电池包的电量。

23、优选的，步骤1008-4中，第n+1次行程到最后一次行程所需的电量需求之和e总的计算公式为：

24、

25、其中，表示代表第i次行程的预测单位里程能耗，si表述第i次电动公交车单程运行线路长度。

26、优选的，步骤1008-4中，安全冗余电量为电量需求之和e总的1.1倍。

27、优选的，步骤1003包括如下步骤：

28、步骤1003-1，在电动公交车历史能耗数据集中进行数据筛选；

29、步骤1003-2，从历史能耗数据中选取各个途径点相对应的经度、纬度、线路长度s作为输入，采用knn算法得到基底能耗数据；通过计算输入变量和历史能耗数据集的欧氏距离，寻找最近邻的k条历史数据，通过统计学原理输出电动公交车在本次线路行程中的理想能耗数据；

30、步骤1003-3，根据欧式近邻距离排序获取k个最近邻的能耗值，求取k个能耗值的平均值，得到本次行程的理想能耗数据w理想。

31、优选的，在步骤1003-1中，在进行数据筛选时，筛选出相同星期、天气情况以及时间段的能耗数据。

32、优选的，步骤1004中，电动公交车的行程单位里程能耗w预测的预测公式为：

33、

34、式中，soci表示第i次行程结束时的电动公交车电量百分比，soci-1表示第i次行程开始时的电动公交车电量百分比。

35、优选的，步骤1006中，判断电量能否足够支撑下次线路运行的公式为：

36、

37、其中，(soci-0.1)表示电池包预留10％的电量作为容余电量，当时，表示电量能否足够支撑下次线路运行，当时，表示电动公交车电池包电量不足以支撑下一线路运行。

38、与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

39、在本电动公交车的车辆换电管理方法中，综合考虑由线路不同交通流状况、道路状况、天气状况、线路长度条件下的电动公交车运行历史能耗数据，同时结合电动公交车自身状况实现预测电动公交车行程运行能耗，进而预测电动公交车运行电量需求、判断电动公交车换电时刻，同时根据预测得到的电动公交车电量需求确定电池包的充电功率，为电池包进行精准补能，从而达到提高能源利用精准率与运行经济性的效果，实现补能端的需求精准分析、充电端的需求精准确定，实现补能需求和充电供给的精准匹配。

40、通过本本电动公交车的车辆换电管理方法，既能够实现对城市区域内不同线路的电动公交车运行能耗需求的精准预测，进而实现对电动公交车换电时刻的精准判断，又可以根据电动公交车运行能耗的预测实现对电池包的精准补能，兼顾了用电端与供电端的用电效率与经济效果。

41、通过建立电动公交车运行历史的能耗数据并进行数据筛选，降低了信息维度和减少计算量。