本發(fā)明涉及一種電動(dòng)汽車，具體涉及一種包含路徑尋優(yōu)系統(tǒng)的電動(dòng)汽車。

背景技術(shù)：

隨著化石燃料的需求和消耗量不斷增大，能源緊缺和環(huán)境污染已成為世界各國(guó)急需解決的難題，而電動(dòng)汽車(Electric Vehicle,EV)依靠電力驅(qū)動(dòng)，噪聲低，能效高，零污染，比傳統(tǒng)的燃油汽車更能直接解決能源依靠、尾氣排放和環(huán)境污染問(wèn)題。其大規(guī)模應(yīng)用是緩解能源緊缺、大氣環(huán)境污染以及實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的最有效方式之一。

然而，電動(dòng)汽車充電時(shí)候在行駛路線上包含多個(gè)充電站，且每個(gè)充電站所能提供的充電功率和充電單價(jià)各不相同，且對(duì)應(yīng)同一個(gè)目的地的多條行車路線，每條線路上均包含多個(gè)可用充電站，如何從多條行車線路上的多個(gè)充電站中選擇最優(yōu)的充電站，以使得充電單價(jià)最低或所花費(fèi)時(shí)間最短一直是電動(dòng)汽車充電領(lǐng)域的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，發(fā)明一種包含路徑尋優(yōu)系統(tǒng)的電動(dòng)汽車，幫助駕駛員選擇最優(yōu)行車路線及該路線上的最優(yōu)充電站，幫助駕駛員降低金錢或時(shí)間的花費(fèi)。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種電動(dòng)汽車，電動(dòng)汽車包括電池和路徑尋優(yōu)系統(tǒng)，路徑尋優(yōu)系統(tǒng)以無(wú)線通信方式與充電通訊網(wǎng)進(jìn)行通信，充電通訊網(wǎng)與多個(gè)汽車充電站之間以無(wú)線通信方式進(jìn)行通信，電動(dòng)汽車需要充電時(shí)，利用路徑尋優(yōu)系統(tǒng)將電動(dòng)汽車的充電參數(shù)信息傳輸至充電通訊網(wǎng)，充電通訊網(wǎng)將上述信息發(fā)送至多個(gè)充電站，充電站接收信息后，反饋充電站為該電動(dòng)汽車提供的充電預(yù)計(jì)信息通過(guò)充電通訊網(wǎng)發(fā)送至電動(dòng)汽車。

所述電動(dòng)汽車的充電參數(shù)信息包括：電動(dòng)汽車的電池容量、電動(dòng)汽車內(nèi)動(dòng)力電池的當(dāng)前SOC、允許充電功率范圍、期望充電時(shí)段。充電預(yù)計(jì)信息包括：充電時(shí)段、充電功率和充電單價(jià)信息。路徑尋優(yōu)系統(tǒng)包括：充電指令輸入模塊，可用路徑確定模塊，充電狀態(tài)模塊，充電站選擇及路徑選擇模塊和顯示模塊。充電指令輸入模塊用于獲取電動(dòng)汽車是否需要充電的信息，該信息可以來(lái)自用戶輸入的充電指令或者根據(jù)電池電量自動(dòng)生成的充電指令?？捎寐窂酱_定模塊將汽車當(dāng)前地理位置信息和目的地地理位置信息輸入其內(nèi)部的地圖信息系統(tǒng)，從地圖信息系統(tǒng)中確定從當(dāng)前位置行駛至目的地的所有駕駛線路，并將該信息輸入至充電站選擇及路徑選擇模塊。充電狀態(tài)模塊從充電指令輸入模塊處接受到充電指令后，根據(jù)電池狀態(tài)計(jì)算電池當(dāng)前SOC狀態(tài)，并根據(jù)該SOC計(jì)算出需要充電的功率范圍、充電所需的時(shí)間和充電時(shí)段，并將該信息輸入至充電站選擇及路徑選擇模塊。

充電站選擇及路徑選擇模塊包含通訊模塊，其利用通訊模塊將電動(dòng)汽車的充電參數(shù)信息發(fā)送至駕駛線路上的所有充電站，駕駛路線上的所有充電站向充電站選擇及路徑選擇模塊反饋充電可否、充電時(shí)段及充電時(shí)段對(duì)應(yīng)的充電單價(jià)信息，充電站選擇及路徑選擇模塊根據(jù)可用路徑確定模塊發(fā)送的駕駛線路、充電狀態(tài)模塊發(fā)送的電動(dòng)汽車的充電的功率范圍、充電所需的時(shí)間、充電時(shí)段信息和充電站反饋的充電可否、充電時(shí)段及充電時(shí)段對(duì)應(yīng)的充電單價(jià)信息按照尋優(yōu)方式計(jì)算并確定出最優(yōu)的駕駛線路及位于該駕駛線路上的充電站，并將最優(yōu)的駕駛線路及位于該駕駛線路上的充電站發(fā)送至顯示模塊。顯示模塊將最優(yōu)的駕駛線路及位于該駕駛線路上的充電站信息以地圖信息的形式顯示，以方便駕駛員進(jìn)行選擇或確認(rèn)。

尋優(yōu)方式包括如下步驟：1）確定優(yōu)化目標(biāo)：開(kāi)車至目的地的所需要的駕駛時(shí)間及沿途充電所需時(shí)間之和最小；2）確定優(yōu)化方程：Tij=Si/Vi+Bij/CVij，其中，Tij代表從當(dāng)前位置行駛至目標(biāo)地，并在第i條路徑及第i條路徑上第j個(gè)充電站充電，完成上述任務(wù)共需花費(fèi)的時(shí)間，Si為第i條行駛路徑的線路距離，Vi為針對(duì)第i條路徑擁堵情況預(yù)估的行車速度，Bij為汽車按第i條路徑行駛至第j個(gè)充電站時(shí)刻汽車需要充電的電量，CVij為第i條路徑上的第j個(gè)充電站所能提供的充電速率，其與充電站為該電動(dòng)汽車所能提供的充電功率成正比，Vi為根據(jù)歷史行車記錄預(yù)估出來(lái)的速度，將可用行車路徑的每個(gè)可用充電站對(duì)應(yīng)的Si、Vi、Bij和CVij信息分別帶入上述公式計(jì)算每個(gè)充電站對(duì)應(yīng)的Tij，從多個(gè)計(jì)算得到的Tij中選擇最小值Tijmin，Tijmin可以是一個(gè)數(shù)值也可以是多個(gè)數(shù)值，可以將將計(jì)算得到的低于一定時(shí)間閾值的Tij均設(shè)定為Tijmin；3)將Tijmin所對(duì)應(yīng)的行車路徑i及該路徑上的充電站j確定為最優(yōu)行車路徑及其對(duì)應(yīng)的充電站。

尋優(yōu)方式包括如下步驟：1）確定優(yōu)化目標(biāo)：充電單價(jià)最低；2）確定優(yōu)化方程：Cij=Cj+Cj×（Sij-S0)/S0，其中，Cij代表第i條路徑上第j個(gè)充電站充電的折算后充電單價(jià)，Cj對(duì)應(yīng)電動(dòng)汽車沿著第i條路徑行駛至該第j個(gè)充電站后的充電時(shí)段的充電站預(yù)報(bào)單價(jià)，Sij為選擇第i條路徑上第j個(gè)充電站作為充電站后，汽車從其當(dāng)前所在地行駛至目的地的行駛距離，即第i條路徑行駛至目的地的距離，S0代表當(dāng)前所在地距離目標(biāo)地的直線距離；將S0以及可用行車路徑的每個(gè)可用充電站對(duì)應(yīng)的Cj、Sij分別帶入上述公式計(jì)算每個(gè)充電站對(duì)應(yīng)的Cij，從多個(gè)計(jì)算得到的Cij中選擇最小值Cijmin，Cijmin可以是一個(gè)數(shù)值也可以是多個(gè)數(shù)值，可以將將計(jì)算得到的低于一定閾值的Cij均設(shè)定為Cijmin；3)將Cijmin所對(duì)應(yīng)的行車路徑i及該路徑上的充電站j確定為最優(yōu)行車路徑及其對(duì)應(yīng)的充電站。

實(shí)施本發(fā)明的電動(dòng)汽車充電站，具有以下有益效果，采用本發(fā)明路徑尋優(yōu)系統(tǒng)的電動(dòng)汽車可以結(jié)合自身需求，合理選擇最優(yōu)充電方案，根據(jù)當(dāng)前汽車電池狀態(tài)、線路狀況合理選擇最優(yōu)行車路線以及最佳充電站，可以節(jié)約時(shí)間，也可以降低充電費(fèi)用。

附圖說(shuō)明

圖1 路網(wǎng)及路網(wǎng)周圍充電站布置情況圖。

圖2 充電站、充電通訊網(wǎng)及充電站之間通訊示意圖。

圖3 電動(dòng)汽車內(nèi)路徑尋優(yōu)系統(tǒng)配置圖。

具體實(shí)施方式

圖1為本發(fā)明的路網(wǎng)及路網(wǎng)周圍充電站布置情況圖：采用網(wǎng)格的方式對(duì)地理位置信息進(jìn)行定義，網(wǎng)格上橫坐標(biāo)的刻度定義為A、B、C…J、K、L，縱坐標(biāo)定義為1、2、3…9、10、11，例如：圖中方塊所在位置分別對(duì)應(yīng)坐標(biāo)為C11、K2，分別用于表示汽車當(dāng)前所在位置和目的地位置，圓圈所在位置分別對(duì)應(yīng)行車至目的地的路徑上的充電站，其坐標(biāo)定義為H10、J6、G8、I6、D10、J3、D9、F6、I3、E5、H3、C6、D4和H2，其中通過(guò)地理位置定義的充電站H10、J6位于第一條行車路徑S1上，行車路徑對(duì)應(yīng)從汽車當(dāng)前所在位置行駛至目的地位置的行駛線路，充電站G8、I6位于第二條行車路徑S2上，充電站D10、J3位于第三條行車路徑S3上，充電站D9、F6和I3位于第四條行車路徑S4上，充電站E5、H3分別位于第五條行車路徑S5上，充電站C6、D4和H2分別位于第六條行車路徑S6上。為了方便結(jié)合行車路徑確定最優(yōu)充電站的選擇，可以將充電站所在位置鏡像在線路上表示，例如，圖中充電站H10、J6均位于第一條行車路徑上，按照向目的地的行車方向分別將充電站H10定義為11、J6定義為12，1代表該充電站處于第一條行車路徑上，2代表該線路方向上的第二個(gè)遇到的充電站，同理，位于第二條行車路徑上的充電站G8、I6分別定義為21，22。上述路網(wǎng)及路網(wǎng)周圍充電站布置情況圖存儲(chǔ)在充電站識(shí)別模塊中，用于選擇最優(yōu)行車路徑時(shí)，作為參數(shù)輸入計(jì)算單元，以便于優(yōu)化方程的求解，并相應(yīng)的計(jì)算并選擇出最優(yōu)行車路徑及該路徑上的充電站。

圖2為電動(dòng)汽車、充電通訊網(wǎng)及充電站之間通訊示意圖，電動(dòng)汽車?yán)闷滠噧?nèi)路徑尋優(yōu)系統(tǒng)或?qū)Ｓ猛ㄓ嵪到y(tǒng)將電動(dòng)汽車的電池容量、當(dāng)前SOC和允許充電功率范圍等基本參數(shù)信息傳送至充電通訊網(wǎng)，充電通訊網(wǎng)將上述參數(shù)信息轉(zhuǎn)發(fā)至電動(dòng)汽車充電站，充電站根據(jù)上述信息確定能否為該電動(dòng)汽車充電、充電時(shí)段、充電功率和充電單價(jià)信息發(fā)送至充電通訊網(wǎng)，充電通訊網(wǎng)再將該信息轉(zhuǎn)發(fā)至需要充電的電動(dòng)汽車。電動(dòng)汽車、充電通訊網(wǎng)以及充電站之間采用移動(dòng)無(wú)線通信方式進(jìn)行通信。

圖3為本發(fā)明的電動(dòng)汽車內(nèi)路徑尋優(yōu)系統(tǒng)配置圖，路徑尋優(yōu)系統(tǒng)300包括充電指令輸入模塊310，可用路徑確定模塊320，充電狀態(tài)模塊330，充電站選擇及路徑選擇模塊340和顯示模塊350。其中，充電指令輸入模塊用于獲取電動(dòng)汽車是否需要充電的信息，該信息可以來(lái)自用戶輸入的充電指令，也可以是自動(dòng)生成的充電指令，例如：當(dāng)汽車內(nèi)動(dòng)力電池電量狀態(tài)低于一定閾值時(shí)自動(dòng)生成充電指令至充電指令輸入模塊。當(dāng)充電指令輸入模塊確定已收到充電指令時(shí)，提示用戶進(jìn)一步輸入目的地地理位置信息，之后充電指令輸入模塊310將目的地地理位置信息輸入至可用路徑確定模塊320，將充電指令輸入至充電狀態(tài)模塊330?？捎寐窂酱_定模塊320將汽車當(dāng)前地理位置信息和目的地地理位置信息輸入其內(nèi)部的地圖信息系統(tǒng)，從地圖信息系統(tǒng)中確定從當(dāng)前位置至目的地的所有可行駕駛線路或路徑。當(dāng)路徑較多時(shí)，可以對(duì)其進(jìn)行篩選，選擇出相對(duì)較優(yōu)的路徑。例如：如果當(dāng)前位置距離目的地最短路徑的距離為S，可以將路徑距離大于1.5s的路徑剔除，或者根據(jù)歷史駕駛信息系統(tǒng)將當(dāng)前時(shí)段容易堵車的路徑剔除?？捎寐窂酱_定模塊320將篩選后的多條路徑信息輸入至充電站選擇及路徑選擇模塊340。充電狀態(tài)模塊330收到充電指令后，根據(jù)電池狀態(tài)計(jì)算電池當(dāng)前SOC狀態(tài)，并根據(jù)該SOC計(jì)算出需要充電的功率范圍及充電所需的時(shí)間，并將該信息輸入至充電站選擇及路徑選擇模塊340。充電站選擇及路徑選擇模塊340收到可用路徑確定模塊320發(fā)送的多條路徑信息及電動(dòng)汽車內(nèi)動(dòng)力電池的SOC，充電的功率范圍及充電所需的時(shí)間等信息后，向所有可行路徑上的所有充電站發(fā)送充電單價(jià)咨詢，并根據(jù)路徑信息，電池狀態(tài)信息和充電單價(jià)信息計(jì)算并選擇出最優(yōu)充電路徑及該路徑上的最優(yōu)充電站，充電站選擇及路徑選擇模塊將確定多個(gè)方案，這些方案可以是路徑相同，但是充電站不同，也可以是路徑不同，但充電站相同或充電站與路徑均不同的技術(shù)方案。將多個(gè)方案中的每個(gè)方案對(duì)應(yīng)的駕駛路徑及路徑上的充電站信息發(fā)送至顯示模塊350，由顯示模塊350將路徑及其上的充電站進(jìn)行顯示，以方便駕駛員進(jìn)行選擇或確認(rèn)。其中顯示模塊上還包括通訊系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，當(dāng)駕駛員確認(rèn)行駛方案及方案中的駕駛路徑及充電站時(shí)，顯示模塊上的通訊系統(tǒng)將充電需求信息發(fā)送至所選擇的充電站，核實(shí)該充電站是否能在充電時(shí)段滿足充電需求。該充電需求信息可以同時(shí)包括電池SOC、充電功率及充電時(shí)間等信息。當(dāng)該充電站能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)滿足電動(dòng)汽車的充電需求時(shí)，顯示模塊接收到充電站的確認(rèn)充電信息，之后提示給駕駛員，并將駕駛路徑及路徑上的充電站以地圖信息顯示給駕駛員，以方便駕駛員按圖索驥。當(dāng)該充電站不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)滿足電動(dòng)汽車的充電需求時(shí)，顯示模塊上的通訊系統(tǒng)將充電需求信息發(fā)送至另一方案所選擇的充電站，按之前的步驟進(jìn)行核實(shí)是否可以在該充電站充電，若能充電則對(duì)充電路徑及充電站顯示，若不能繼續(xù)重復(fù)上述步驟，直至選擇出合適的方案。充電站選擇及路徑選擇模塊340可按如下方式確定最優(yōu)方案：1）確定優(yōu)化目標(biāo)：開(kāi)車至目的地的所需要的駕駛時(shí)間及沿途充電所需時(shí)間之和最?。?）確定優(yōu)化方程：Tij=Si/Vi+Bij/CVij，其中，Tij代表從當(dāng)前位置行駛至目標(biāo)地，并在第i條路徑及第i條路徑上第j個(gè)充電站充電，完成上述任務(wù)共需花費(fèi)的時(shí)間，Si為第i條行駛路徑的線路距離，Vi為針對(duì)第i條路徑擁堵情況預(yù)估的行車速度，Bij為汽車按第i條路徑行駛至第j個(gè)充電站時(shí)刻汽車需要充電的電量，CVij為第i條路徑上的第j個(gè)充電站所能提供的充電速率，其與充電站為該電動(dòng)汽車所能提供的充電功率成正比，Vi為根據(jù)歷史行車記錄預(yù)估出來(lái)的速度，將可用行車路徑的每個(gè)可用充電站對(duì)應(yīng)的Si、Vi、Bij和CVij信息分別帶入上述公式計(jì)算每個(gè)充電站對(duì)應(yīng)的Tij，從多個(gè)計(jì)算得到的Tij中選擇最小值Tijmin，Tijmin可以是一個(gè)數(shù)值也可以是多個(gè)數(shù)值，可以將將計(jì)算得到的低于一定時(shí)間閾值的Tij均設(shè)定為Tijmin；3)將Tijmin所對(duì)應(yīng)的行車路徑i及該路徑上的充電站j確定為最優(yōu)行車路徑及其對(duì)應(yīng)的充電站。

充電站選擇及路徑選擇模塊340也可按如下方式確定最優(yōu)方案：1）確定優(yōu)化目標(biāo)：充電單價(jià)最低；2）確定優(yōu)化方程：Cij=Cj+Cj×（Sij-S0)/S0，其中，Cij代表第i條路徑上第j個(gè)充電站充電的折算后充電單價(jià)，Cj對(duì)應(yīng)電動(dòng)汽車沿著第i條路徑行駛至該第j個(gè)充電站后的充電時(shí)段的充電站預(yù)報(bào)單價(jià)，Sij為選擇第i條路徑上第j個(gè)充電站作為充電站后，汽車從其當(dāng)前所在地行駛至目的地的行駛距離，即第i條路徑行駛至目的地的距離，S0代表當(dāng)前所在地距離目標(biāo)地的直線距離；將S0以及可用行車路徑的每個(gè)可用充電站對(duì)應(yīng)的Cj、Sij分別帶入上述公式計(jì)算每個(gè)充電站對(duì)應(yīng)的Cij，從多個(gè)計(jì)算得到的Cij中選擇最小值Cijmin，Cijmin可以是一個(gè)數(shù)值也可以是多個(gè)數(shù)值，可以將將計(jì)算得到的低于一定閾值的Cij均設(shè)定為Cijmin；3)將Cijmin所對(duì)應(yīng)的行車路徑i及該路徑上的充電站j確定為最優(yōu)行車路徑及其對(duì)應(yīng)的充電站。

本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例和附圖，旨在覆蓋落入本發(fā)明精神和保護(hù)范圍的各種變化和變形。