[发明专利]一种高速公路电动汽车快速充电站排队方法

摘要

本发明公开了一种高速公路电动汽车快速充电站排队算法，对高速公路车流量历史数据进行统计和拟合得到典型日高速公路电动汽车入口时刻记录；结合高速公路上相邻充电站站间距离、充电意愿和车辆的剩余电量，得到电动汽车用户的充电阈值；在分析充电站运行特点和经典排队模型的基础上，建立了快速充电站排队模型指标体系，提出了一种电动汽车快速充电站队长、排队长度、车辆等待时间和充电站负荷的计算方法；结合各个车辆的进站时刻记录、充电时长和等待时间可以确定车辆的有效充电时间区间，从而得到不同时间窗口内，充电站的充电负荷；本算法能够对高速公路电动汽车快速充电站的运行进行动态仿真。

主权项

一种高速公路电动汽车快速充电站排队方法，其特征在于：高速公路快速充电站同时满足如下规则：①一个高速公路快速充电站中配置若干台相同类型的快速充电桩；②一个高速公路快速充电站为电动汽车用户提供充电服务的规则为先到先服务；③一个高速公路快速充电站为用户提供多台充电桩的并行服务；④一个高速公路快速充电站内设置两种车位，一种配置了充电桩可同时提供充电服务和停车服务，另一种只提供停车服务；若用户进站需要等待时，则用户先停到只提供停车服务的车位上等待，待有空闲充电桩时，按照优先级顺序到有空闲充电桩的车位接受充电服务；若用户进站不需要等待，则直接到有空闲的充电桩的车位上接受充电服务；所述高速公路电动汽车快速充电站排队方法包括以下步骤：步骤1)，初始化参数，包括：目标充电站的充电桩的数量、充电桩功率限值、电动汽车数量、快速充电站运行时段、时间步长；建立信息列表集合，包括目标充电站进站流量列表、目标充电站列表和充电桩列表集，设置信息列表集合中所有变量的值为0；步骤2)，对高速公路入口车流量历史数据进行统计和拟合得到典型日高速公路电动汽车入口时刻记录；高速公路入口车辆的起始SOC和行驶速度均采用正态分布概率密度函数描述；结合高速公路上相邻充电站站间距离、充电意愿和车辆的剩余电量，得到车主的充电阈值；模拟生成电动汽车车辆在目标充电站的进站流量曲线，并将进站流量曲线信息和将进站的车辆基本信息依次存入充电站进站流量列表中；所述车辆基本信息包括车辆的电池类型、剩余电量以及车辆的充电时间；步骤3)，从充电桩列表集中读取当前每个充电桩将要服务的最后一辆电动汽车的车辆排队等待时间，对每个充电桩的编号按照其对应最后一辆车辆的车辆排队等待时间进行升序排序；其中，车辆排队等待时间计算方法为：TW(i,t)=TR(i,t)+Σk=1mTC(k)]]>式中，TW(i,t)是时刻t提供充电服务编号为i的充电桩所对应的车辆排队等待时间，TR(i,t)是时刻t正在提供充电服务编号为i的充电桩剩余服务时间；m是排在该充电桩后面的电动汽车数量；TC(k)是排在该充电桩后面的电动汽车充电时间；若当前的充电站有空闲的充电桩，即排队等待时间为0；步骤4)，从充电站进站列表中，将当前进站的电动汽车按照进站次序依次分配给步骤3)中排好序的充电桩，依次计算进站车辆的排队等待时间，依次设置车辆状态为等待状态，并将车辆基本信息依次存入每个对应的充电桩列表中；步骤5)，从充电桩列表集合中读取当前每个充电桩的服务进度，并设置其值加1；判断当前每个充电桩的充电进度是否达到车辆的充电时间，若未达到则执行步骤6)，否则执行步骤7)；其中，若充电桩充电功率Pp(t)为：Pp(t)=Ppm,t∈(0,t1]Ppmt2-tt2-t1,t∈(t1,t2]]]>式中，Ppm为充电桩最大输出功率；t1和t2是充电桩恒压限流阶段的边界时刻；当t2＝1.5t1时，得到车辆的充电时间TC为：TC=1.2(SOCe-SOC0)QmPpm]]>式中，SOC0为进站车辆的剩余电量；SOCe为车辆设置的目标电量；Qm为电动汽车电池容量；Ppm为用户选择快充充电方式对应的最大充电功率；步骤6)，设处于服务中的车辆状态为正处于充电服务状态，计算当前充电站的技术参数，包括：当前充电站的队长、当前充电站的排队长度和当前充电站电动汽车充电负荷，并将这些信息存入目标充电站列表中，然后执行步骤8)；其中，充电站的队长即充电站中所停留的电动汽车总数量，包括正在接受充电服务的车辆和正在等待的车辆；排队长度即充电站中正在等待的车辆总数量；充电站电动汽车充电负荷为：PL(t)=Σj=1L(t)-Ld(t)PC(j,t)]]>式中，PL(t)为时刻t充电站汽车充电负荷，L(t)为充电站时刻t的队长；Ld(t)为充电站时刻t的排队长度；PC(j,t)为用户j选择快充充电方式对应时刻t的充电功率；步骤7)，在每个充电桩列表中，充电服务过程结束后删除离开充电站的电动汽车信息，并设置其状态为离站状态，然后执行步骤8)；步骤8)，设置当前充电站的运行进度值加1，并判断当前充电站的进度是否达到充电站最大运行进度：若达到则结束，并输出计算结果，否则执行步骤3)。