[發明專利]一種電動汽車路徑規劃方法

有效

• 申請號: 202010565031.7
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111609867B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 楊揚;姚恩建;王朝輝;張天雨
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01C21/34
• 分類號: G01C21/34
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

1.一種電動汽車路徑規劃方法，其特征在于，包括：

獲取電動汽車的當前電池荷電狀態S₀，根據所述S₀和電動汽車的目的地獲取所述電動汽車的備選充電站集合；

當所述電動汽車的備選充電站集合不為空，計算出電動汽車駕駛員的舒適初始電池荷電狀態S_c，將S_c與S₀進行比較，當S₀≥S_c時，則判斷電動汽車無充電需求；反之，則判斷電動汽車有充電需求；

針對有充電需求場景，利用所述電動汽車的備選充電站集合進行最短路搜索，輸出在充電條件下的電動汽車路徑規劃結果；

所述的計算出電動汽車駕駛員的舒適初始電池荷電狀態S_c，包括：

S31、計算出路徑公共變量、不充電路徑變量、充電路徑變量、不充電變量和充電變量的效用函數；

其中，路徑公共變量的效用函數V_p由下式計算：

V_p＝-0.113t-0.124c+0.880p

式中，t為出行時間；c為出行費用；p為快速路和主干道所占比例之和，在計算時，以出行起訖點的直線距離作為出行距離，以起訖點所在二次網格所有路段的平均速度作為電動汽車的出行速度，計算得到電動汽車的出行時間，根據出行時間和出行能耗計算得到出行費用，并設定角度費用為0；

不充電路徑變量的效用函數V_n-p由下式計算：

V_n-p＝-0.319AC+26.154log(S_d+1)+4.326log(PS)

式中，AC為角度費用，在計算時假定角度費用為0；S_d為終點SOC；PS為設定的修正項，在這里取1；

S_d由下式計算：

EC＝EF/U＝3.576/v-7.895×10^-3·v+7.845×10^-5·v²+0.574

EF＝1.359/v-0.003·v+2.981×10^-5·v²+0.218

式中，AEC為電動汽車出行路徑的平均電量消耗因子；l_i為路徑中第i條路段的長度；L為路徑的總長度；Q為電動汽車的動力電池容量；EC為電動汽車電量消耗因子；U為電動汽車動力電池的端電壓，取固定值380V；EF為電動汽車電能消耗因子；v為電動汽車的平均速度；

充電路徑變量的效用函數V_c-p由下式計算：

V_c-p＝-0.084t_c-0.127l_oc-0.375A_c

式中，t_c為電動汽車在充電站的充電時間；l_oc為起點至充電站的距離；A_c為路徑k上起點、充電站和終點所形成的角度，在計算時，以備選充電站集合中所有充電站的充電時間、起點至充電站距離和充電站角度的平均值作為充電路徑變量值；

不充電變量的效用函數V_n由下式計算：

V_n＝9.599log(S_c+1)-11.236

充電變量的效用函數V_c由下式計算：

V_c＝y_g+y_e+y_i+y_o

式中，y_g表示性別啞元，男性取值為0，女性取值為1；y_e表示學歷啞元，當被調查者擁有碩士及以上學歷時，變量取值為1，其余取值為0；y_i表示收入啞元，當收入高于10000元/月時取值為1，反之取值為0；y_o表示職業啞元，當被調查者職業為外企員工、私企員工或個體戶時取值為1，而其余職業取值為0；

S32、根據計算出的路徑公共變量、不充電路徑變量和不充電變量，按下式計算不充電行為的效用函數V_nb：

V_nb＝V_p+V_n-p+V_n

S33、根據計算出的路徑公共變量、充電路徑變量和充電變量，按下式計算充電行為的效用函數V_cb：

V_cb＝V_p+V_c-p+V_c

S34、計算出駕駛員在出行過程中不進行充電行為的概率

求解出針對所述電動汽車的起訖點，能夠使大于50％的最低初始SOC，將該最低初始SOC作為電動汽車駕駛員的S_c；

所述的針對有充電需求場景，利用所述電動汽車的備選充電站集合進行最短路搜索，輸出在充電條件下的電動汽車路徑規劃結果，包括：

根據所述備選充電站集合，以路段權重C_a為搜索標準，運用最短路搜索算法，針對各備選充電站分別搜索得到起點至充電站、充電站至終點的最短路徑k_oc和k_cd；

最短路搜索算法中選取了不充電路徑的綜合效用作為路段權重C_a：

C_a＝-0.105t_a-0.066c_a-0.313AC_a-0.227e_a

其中，C_a為路段a的權重；t_a為路段a的出行時間；c_a為路段a的出行費用；AC_a為路段a的角度費用；e_a為路段a的電量消耗；

結合所有起點至充電站的路徑、充電站至終點的路徑形成備選充電路徑集合K_c；

統計K_c中的各備選充電路徑中出行時間、出行費用、充電時間、起點至充電站距離和充電站角度A_c屬性值，按照下式計算各備選充電路徑的選擇概率，選擇概率最高的充電路徑作為在充電條件下的電動汽車路徑規劃結果；

V_k＝-0.105t_k-0.066c_k-0.084t_ck-0.072l_oc-0.132A_c

其中，P_k為路徑k的選擇概率；V_k為路徑k的效用函數；t_ck為路徑k上充電站的充電時間；l_oc為路徑k中起點至充電站的距離；A_c為路徑k上起點、充電站和終點所形成的角度；

式中，路徑k上充電站的充電時間t_ck的計算公式為：

t_ck＝50ln((1-S_ck)/0.9731+1)

S_ck＝S₀-e_ck·1000/(U·Q)

其中，t_ck為路徑k上的服務時間，當路徑k為不充電路徑時，t_ck＝0；S_ck為電動汽車準備充電前的電量占總電量的百分比％；e_ck為電動汽車從起點至充電站所消耗的能量，kw·h；U為電動汽車電池的電壓，取為380V；Q為電動汽車總電量，設定為40Ah；為路徑k上起點至充電站的路段集合，x_a為路段集合中的任意路段。