[發明專利]一種電動汽車路徑規劃的混合整數建模方法

在審

• 申請號: 202211047538.9
• 申請日: 2022-08-29
• 公開（公告）號: CN115481787A
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 黃晟;林思瑤;沈非凡;屈尹鵬;魏娟;張冀
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q30/02;G06Q50/06;G06Q50/30
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 劉暢舟

本發明公開了一種電動汽車路徑規劃的混合整數建模方法，包括：獲取交通路網信息、電動汽車參數以及充電站價格信息；根據所述交通路網信息和充電站價格信息構建電動汽車路徑規劃混合整數模型的目標函數；根據所述交通路網信息、電動汽車參數以及充電站價格信息建立電動汽車路徑規劃混合整數模型的約束條件；求解所述電動汽車路徑規劃混合整數模型，得到每個時段第i輛電動汽車對于道路j的選擇對于節點n的選擇以及電動汽車在各充電站m處的充電量P_i,m，并以此生成第i輛電動汽車各個時段的行駛操作和充電指令，電動汽車執行對應的行駛操作和充電指令。本發明為電動汽車提供合理可靠的路徑規劃，有利于改善電動汽車用戶的出行體驗。

技術領域

本發明涉及電動汽車路徑規劃領域，尤其涉及一種電動汽車路徑規劃的混合整數建模方法。

背景技術

電動汽車有望替代傳統燃油車成為交通系統的一個重要組成部分，然而，與燃油車相比，電動汽車儲能能力有限，行駛里程較燃油車短，并且電動汽車的行駛里程還會受到天氣、交通、用戶駕駛習慣等的影響，導致用戶電動汽車的實際行駛里程遠低于電動汽車儀表盤所顯示的續航里程，用戶難以掌握合理的充電時間，此外，各個充電站之間的充電價格大不相同，從而電動汽車用戶在不同充電站點的充電花費也有所區別。隨著電動汽車的數量越來越多，充電的壓力也越來越大，對于電動汽車而言，能夠對每次出行和充電進行科學而準確的決策和規劃變得非常必要。

在傳統的路徑規劃算法中，當前學者傾向于將其歸結為圖論中的最短路徑求解問題。在針對最短路徑的求解問題中，最常見的是求解網絡圖中兩個特定點的最短路徑問題。針對此類問題，Dijkstra算法是最經典也是最具有代表性的求解算法之一。此外，部分學者也采用了遺傳算法、蟻群算法、粒子群算法等或相關改進算法進行求解從而得到電動汽車的行駛路徑。

例如，專利CN108981736A公開了一種基于用戶出行規律的電動汽車充電路徑優化方法，將路程、時間、充電成本三者綜合計算并對路網進行賦值，再考慮充電功率、SOC、里程約束，利用Dijkstra算法(以起始點為中心,采用廣度優先搜索思想，直到擴展到終點為止。)在獲得的加權圖中從節點出發進行循環搜索比較，從而得到最優路徑。

專利CN113379141A公開了一種兼顧電網負載均衡性與用戶體驗的電動汽車充電路徑優化方法，采用與Dijkstra相似的Floyd算法求解最短路徑，也是通過循環搜索比較的方式，此外，該專利中未考慮到電動汽車充電的因素。

以上方案雖然可以為有路徑規劃需求的用戶提供可行路徑，然而上述算法需要通過循環搜索比較的方式求解出最優路徑，并且對于有充電需求的電動汽車用戶而言，單一的求解結果難以滿足用戶對于行程效率及經濟性多方面的需求。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種電動汽車路徑規劃的混合整數建模方法，對電動汽車行駛過程中節點與道路的耦合關系進行建模，并將電動汽車用戶的時間成本、經濟成本考慮在內，構建電動汽車路徑優化混合整數模型，通過求解該模型，為其提供合理可靠的路徑規劃，為其在何處充電、充多少電提供指導，有利于改善電動汽車用戶的出行體驗。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種電動汽車路徑規劃的混合整數建模方法，包括以下步驟：

獲取交通路網信息、電動汽車參數以及充電站價格信息；

根據所述交通路網信息和充電站價格信息構建電動汽車路徑規劃混合整數模型的目標函數；

根據所述交通路網信息、電動汽車參數以及充電站價格信息建立電動汽車路徑規劃混合整數模型的約束條件，所述約束條件包括電動汽車的電量需求約束、電動汽車在各個充電站充電的電量約束、電動汽車行駛過程中節點及道路的耦合關系約束、電動汽車在行駛過程中的能量約束；