一种电动汽车   0    0

[0001] 本发明涉及一种电动汽车，具体涉及一种包含路径寻优系统的电动汽车。

[0002] 随着化石燃料的需求和消耗量不断增大，能源紧缺和环境污染已成为世界各国急需解决的难题，而电动汽车(Electric Vehicle,EV)依靠电力驱动，噪声低，能效高，零污染，比传统的燃油汽车更能直接解决能源依靠、尾气排放和环境污染问题。其大规模应用是缓解能源紧缺、大气环境污染以及实现低碳经济的最有效方式之一。

[0003] 然而，电动汽车充电时候在行驶路线上包含多个充电站，且每个充电站所能提供的充电功率和充电单价各不相同，且对应同一个目的地的多条行车路线，每条线路上均包含多个可用充电站，如何从多条行车线路上的多个充电站中选择最优的充电站，以使得充电单价最低或所花费时间最短一直是电动汽车充电领域的难题。

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，发明一种包含路径寻优系统的电动汽车，帮助驾驶员选择最优行车路线及该路线上的最优充电站，帮助驾驶员降低金钱或时间的花费。

[0005] 本发明提供的技术方案为：一种电动汽车，电动汽车包括电池和路径寻优系统，路径寻优系统以无线通信方式与充电通讯网进行通信，充电通讯网与多个汽车充电站之间以无线通信方式进行通信，电动汽车需要充电时，利用路径寻优系统将电动汽车的充电参数信息传输至充电通讯网，充电通讯网将上述信息发送至多个充电站，充电站接收信息后，反馈充电站为该电动汽车提供的充电预计信息通过充电通讯网发送至电动汽车。

[0006] 所述电动汽车的充电参数信息包括：电动汽车的电池容量、电动汽车内动力电池的当前SOC、允许充电功率范围、期望充电时段。充电预计信息包括：充电时段、充电功率和充电单价信息。路径寻优系统包括：充电指令输入模块，可用路径确定模块，充电状态模块，充电站选择及路径选择模块和显示模块。充电指令输入模块用于获取电动汽车是否需要充电的信息，该信息可以来自用户输入的充电指令或者根据电池电量自动生成的充电指令。可用路径确定模块将汽车当前地理位置信息和目的地地理位置信息输入其内部的地图信息系统，从地图信息系统中确定从当前位置行驶至目的地的所有驾驶线路，并将该信息输入至充电站选择及路径选择模块。充电状态模块从充电指令输入模块处接受到充电指令后，根据电池状态计算电池当前SOC状态，并根据该SOC计算出需要充电的功率范围、充电所需的时间和充电时段，并将该信息输入至充电站选择及路径选择模块。

[0007] 充电站选择及路径选择模块包含通讯模块，其利用通讯模块将电动汽车的充电参数信息发送至驾驶线路上的所有充电站，驾驶路线上的所有充电站向充电站选择及路径选择模块反馈充电可否、充电时段及充电时段对应的充电单价信息，充电站选择及路径选择模块根据可用路径确定模块发送的驾驶线路、充电状态模块发送的电动汽车的充电的功率范围、充电所需的时间、充电时段信息和充电站反馈的充电可否、充电时段及充电时段对应的充电单价信息按照寻优方式计算并确定出最优的驾驶线路及位于该驾驶线路上的充电站，并将最优的驾驶线路及位于该驾驶线路上的充电站发送至显示模块。显示模块将最优的驾驶线路及位于该驾驶线路上的充电站信息以地图信息的形式显示，以方便驾驶员进行选择或确认。

[0008] 寻优方式包括如下步骤：1）确定优化目标：开车至目的地的所需要的驾驶时间及沿途充电所需时间之和最小；2）确定优化方程：Tij=Si/Vi+Bij/CVij，其中，Tij代表从当前位置行驶至目标地，并在第i条路径及第i条路径上第j个充电站充电，完成上述任务共需花费的时间，Si为第i条行驶路径的线路距离，Vi为针对第i条路径拥堵情况预估的行车速度，Bij为汽车按第i条路径行驶至第j个充电站时刻汽车需要充电的电量，CVij为第i条路径上的第j个充电站所能提供的充电速率，其与充电站为该电动汽车所能提供的充电功率成正比，Vi为根据历史行车记录预估出来的速度，将可用行车路径的每个可用充电站对应的Si、Vi、Bij和CVij信息分别带入上述公式计算每个充电站对应的Tij，从多个计算得到的Tij中选择最小值Tijmin，Tijmin可以是一个数值也可以是多个数值，可以将将计算得到的低于一定时间阈值的Tij均设定为Tijmin；3)将Tijmin所对应的行车路径i及该路径上的充电站j确定为最优行车路径及其对应的充电站。

[0009] 寻优方式包括如下步骤：1）确定优化目标：充电单价最低；2）确定优化方程：Cij=Cj+Cj×（Sij-S0)/S0，其中，Cij代表第i条路径上第j个充电站充电的折算后充电单价，Cj对应电动汽车沿着第i条路径行驶至该第j个充电站后的充电时段的充电站预报单价，Sij为选择第i条路径上第j个充电站作为充电站后，汽车从其当前所在地行驶至目的地的行驶距离，即第i条路径行驶至目的地的距离，S0代表当前所在地距离目标地的直线距离；将S0以及可用行车路径的每个可用充电站对应的Cj、Sij分别带入上述公式计算每个充电站对应的Cij，从多个计算得到的Cij中选择最小值Cijmin，Cijmin可以是一个数值也可以是多个数值，可以将将计算得到的低于一定阈值的Cij均设定为Cijmin；3)将Cijmin所对应的行车路径i及该路径上的充电站j确定为最优行车路径及其对应的充电站。

[0010] 实施本发明的电动汽车充电站，具有以下有益效果，采用本发明路径寻优系统的电动汽车可以结合自身需求，合理选择最优充电方案，根据当前汽车电池状态、线路状况合理选择最优行车路线以及最佳充电站，可以节约时间，也可以降低充电费用。

[0014] 图1为本发明的路网及路网周围充电站布置情况图：采用网格的方式对地理位置信息进行定义，网格上横坐标的刻度定义为A、B、C…J、K、L，纵坐标定义为1、2、3…9、10、11，例如：图中方块所在位置分别对应坐标为C11、K2，分别用于表示汽车当前所在位置和目的地位置，圆圈所在位置分别对应行车至目的地的路径上的充电站，其坐标定义为H10、J6、G8、I6、D10、J3、D9、F6、I3、E5、H3、C6、D4和H2，其中通过地理位置定义的充电站H10、J6位于第一条行车路径S1上，行车路径对应从汽车当前所在位置行驶至目的地位置的行驶线路，充电站G8、I6位于第二条行车路径S2上，充电站D10、J3位于第三条行车路径S3上，充电站D9、F6和I3位于第四条行车路径S4上，充电站E5、H3分别位于第五条行车路径S5上，充电站C6、D4和H2分别位于第六条行车路径S6上。为了方便结合行车路径确定最优充电站的选择，可以将充电站所在位置镜像在线路上表示，例如，图中充电站H10、J6均位于第一条行车路径上，按照向目的地的行车方向分别将充电站H10定义为11、J6定义为12，1代表该充电站处于第一条行车路径上，2代表该线路方向上的第二个遇到的充电站，同理，位于第二条行车路径上的充电站G8、I6分别定义为21，22。上述路网及路网周围充电站布置情况图存储在充电站识别模块中，用于选择最优行车路径时，作为参数输入计算单元，以便于优化方程的求解，并相应的计算并选择出最优行车路径及该路径上的充电站。

[0015] 图2为电动汽车、充电通讯网及充电站之间通讯示意图，电动汽车利用其车内路径寻优系统或专用通讯系统将电动汽车的电池容量、当前SOC和允许充电功率范围等基本参数信息传送至充电通讯网，充电通讯网将上述参数信息转发至电动汽车充电站，充电站根据上述信息确定能否为该电动汽车充电、充电时段、充电功率和充电单价信息发送至充电通讯网，充电通讯网再将该信息转发至需要充电的电动汽车。电动汽车、充电通讯网以及充电站之间采用移动无线通信方式进行通信。

[0016] 图3为本发明的电动汽车内路径寻优系统配置图，路径寻优系统300包括充电指令输入模块310，可用路径确定模块320，充电状态模块330，充电站选择及路径选择模块340和显示模块350。其中，充电指令输入模块用于获取电动汽车是否需要充电的信息，该信息可以来自用户输入的充电指令，也可以是自动生成的充电指令，例如：当汽车内动力电池电量状态低于一定阈值时自动生成充电指令至充电指令输入模块。当充电指令输入模块确定已收到充电指令时，提示用户进一步输入目的地地理位置信息，之后充电指令输入模块310将目的地地理位置信息输入至可用路径确定模块320，将充电指令输入至充电状态模块330。可用路径确定模块320将汽车当前地理位置信息和目的地地理位置信息输入其内部的地图信息系统，从地图信息系统中确定从当前位置至目的地的所有可行驾驶线路或路径。当路径较多时，可以对其进行筛选，选择出相对较优的路径。例如：如果当前位置距离目的地最短路径的距离为S，可以将路径距离大于1.5s的路径剔除，或者根据历史驾驶信息系统将当前时段容易堵车的路径剔除。可用路径确定模块320将筛选后的多条路径信息输入至充电站选择及路径选择模块340。充电状态模块330收到充电指令后，根据电池状态计算电池当前SOC状态，并根据该SOC计算出需要充电的功率范围及充电所需的时间，并将该信息输入至充电站选择及路径选择模块340。充电站选择及路径选择模块340收到可用路径确定模块
320发送的多条路径信息及电动汽车内动力电池的SOC，充电的功率范围及充电所需的时间等信息后，向所有可行路径上的所有充电站发送充电单价咨询，并根据路径信息，电池状态信息和充电单价信息计算并选择出最优充电路径及该路径上的最优充电站，充电站选择及路径选择模块将确定多个方案，这些方案可以是路径相同，但是充电站不同，也可以是路径不同，但充电站相同或充电站与路径均不同的技术方案。将多个方案中的每个方案对应的驾驶路径及路径上的充电站信息发送至显示模块350，由显示模块350将路径及其上的充电站进行显示，以方便驾驶员进行选择或确认。其中显示模块上还包括通讯系统及控制系统，当驾驶员确认行驶方案及方案中的驾驶路径及充电站时，显示模块上的通讯系统将充电需求信息发送至所选择的充电站，核实该充电站是否能在充电时段满足充电需求。该充电需求信息可以同时包括电池SOC、充电功率及充电时间等信息。当该充电站能在规定时间内满足电动汽车的充电需求时，显示模块接收到充电站的确认充电信息，之后提示给驾驶员，并将驾驶路径及路径上的充电站以地图信息显示给驾驶员，以方便驾驶员按图索骥。当该充电站不能在规定时间内满足电动汽车的充电需求时，显示模块上的通讯系统将充电需求信息发送至另一方案所选择的充电站，按之前的步骤进行核实是否可以在该充电站充电，若能充电则对充电路径及充电站显示，若不能继续重复上述步骤，直至选择出合适的方案。充电站选择及路径选择模块340可按如下方式确定最优方案：1）确定优化目标：开车至目的地的所需要的驾驶时间及沿途充电所需时间之和最小；2）确定优化方程：Tij=Si/Vi+Bij/CVij，其中，Tij代表从当前位置行驶至目标地，并在第i条路径及第i条路径上第j个充电站充电，完成上述任务共需花费的时间，Si为第i条行驶路径的线路距离，Vi为针对第i条路径拥堵情况预估的行车速度，Bij为汽车按第i条路径行驶至第j个充电站时刻汽车需要充电的电量，CVij为第i条路径上的第j个充电站所能提供的充电速率，其与充电站为该电动汽车所能提供的充电功率成正比，Vi为根据历史行车记录预估出来的速度，将可用行车路径的每个可用充电站对应的Si、Vi、Bij和CVij信息分别带入上述公式计算每个充电站对应的Tij，从多个计算得到的Tij中选择最小值Tijmin，Tijmin可以是一个数值也可以是多个数值，可以将将计算得到的低于一定时间阈值的Tij均设定为Tijmin；3)将Tijmin所对应的行车路径i及该路径上的充电站j确定为最优行车路径及其对应的充电站。

[0017] 充电站选择及路径选择模块340也可按如下方式确定最优方案：1）确定优化目标：充电单价最低；2）确定优化方程：Cij=Cj+Cj×（Sij-S0)/S0，其中，Cij代表第i条路径上第j个充电站充电的折算后充电单价，Cj对应电动汽车沿着第i条路径行驶至该第j个充电站后的充电时段的充电站预报单价，Sij为选择第i条路径上第j个充电站作为充电站后，汽车从其当前所在地行驶至目的地的行驶距离，即第i条路径行驶至目的地的距离，S0代表当前所在地距离目标地的直线距离；将S0以及可用行车路径的每个可用充电站对应的Cj、Sij分别带入上述公式计算每个充电站对应的Cij，从多个计算得到的Cij中选择最小值Cijmin，Cijmin可以是一个数值也可以是多个数值，可以将将计算得到的低于一定阈值的Cij均设定为Cijmin；3)将Cijmin所对应的行车路径i及该路径上的充电站j确定为最优行车路径及其对应的充电站。

[0018] 本发明不限于所公开的实施例和附图，旨在覆盖落入本发明精神和保护范围的各种变化和变形。

[0011] 图1 路网及路网周围充电站布置情况图。

[0012] 图2 充电站、充电通讯网及充电站之间通讯示意图。

[0013] 图3 电动汽车内路径寻优系统配置图。