基于狀態(tài)的充換電站與電動(dòng)汽車(chē)信息互聯(lián)模型

基于狀態(tài)的充換電站與電動(dòng)汽車(chē)信息互聯(lián)模型【摘要】本文提出了基于狀態(tài)的充換電站與電動(dòng)汽車(chē)信息互聯(lián)模型，電動(dòng)汽車(chē)根據(jù)自身所在的不同狀態(tài)與充換電站進(jìn)展不同形式的信息互聯(lián)，另外還提供了信息互聯(lián)規(guī)那么和查詢充換電站的算法。在這種信息互聯(lián)的模型下，車(chē)主在需要充換電效勞時(shí)可以主動(dòng)獲取實(shí)時(shí)信息及時(shí)找到適宜的充換電站，減輕了消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車(chē)長(zhǎng)途行駛才能的顧慮，為今后充換電站的建立以及電動(dòng)汽車(chē)和充換電站的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)制定提供了一種參考思路?！娟P(guān)鍵詞】充換電站；電動(dòng)汽車(chē)；狀態(tài)觸發(fā)充換電站和電動(dòng)汽車(chē)之間的信息孤立不利于長(zhǎng)途行駛的電動(dòng)汽車(chē)快速準(zhǔn)確地找到適宜的充換電站補(bǔ)充電能。而且，隨著今后電動(dòng)汽車(chē)的逐漸普及，廣泛電動(dòng)汽車(chē)的充換電需求和有限的充換電效勞才能之間的矛盾會(huì)顯現(xiàn)。在充換電站密度低的地方或者長(zhǎng)途出行的頂峰期，這個(gè)問(wèn)題會(huì)更加突出。因此需要運(yùn)用相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)充換電站和電動(dòng)汽車(chē)的信息互聯(lián)。電動(dòng)汽車(chē)城際互聯(lián)示范工程是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的換電式電動(dòng)汽車(chē)跨省〔市〕運(yùn)行施行工程，該工程實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，但是對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)主動(dòng)獲取信息的需求支持缺乏。在這種情況下，不利于車(chē)主在需要充換電效勞時(shí)主動(dòng)獲取信息及時(shí)找到適宜的充換電站，不利于減輕消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車(chē)長(zhǎng)途行駛才能的顧慮，影響電動(dòng)汽車(chē)的開(kāi)展。本文介紹了一種基于狀態(tài)的充換電站與電動(dòng)汽車(chē)信息互聯(lián)模型，在該模型中，電動(dòng)汽車(chē)按照不同的狀態(tài)選擇與充換電站的連接形式，例如行駛過(guò)程中電池電量到了需要充電的狀態(tài)，或者在充換電站進(jìn)展充電的狀態(tài)等等，充換電站信息中心收到連接懇求后，響應(yīng)連接，根據(jù)不同情況反響相關(guān)信息或者提供相關(guān)效勞等。1基于狀態(tài)的充換電站與電動(dòng)汽車(chē)信息互聯(lián)模型圖1基于狀態(tài)的充換電站與電動(dòng)汽車(chē)信息互聯(lián)模型構(gòu)造圖1.1充換電站與電動(dòng)汽車(chē)信息互聯(lián)模型構(gòu)造在本模型中，電動(dòng)汽車(chē)分為四種狀態(tài)：需電態(tài)、充電態(tài)、換電態(tài)、游離態(tài)。需電態(tài)是指電動(dòng)汽車(chē)需要充換電效勞的狀態(tài)。充電態(tài)是指電動(dòng)汽車(chē)在連接充電樁進(jìn)展充電過(guò)程的狀態(tài)。換電態(tài)是指電動(dòng)汽車(chē)在換電過(guò)程中的狀態(tài)。游離態(tài)是指電動(dòng)汽車(chē)具有足夠電量，暫不需要充換電效勞的狀態(tài)?；跔顟B(tài)的充換電站與電動(dòng)汽車(chē)信息互聯(lián)模型構(gòu)造如圖1所示。因充換電站數(shù)量繁多，局部充換電站會(huì)有變化和調(diào)整，而且充換電站處于電力內(nèi)網(wǎng)，不適宜眾多的需求態(tài)電動(dòng)汽車(chē)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)直接與之互聯(lián)。因此，在外部設(shè)立查詢效勞器，實(shí)現(xiàn)需求態(tài)電動(dòng)汽車(chē)與充換電站間接互聯(lián)。需電態(tài)電動(dòng)汽車(chē)以無(wú)線的方式通過(guò)Internet與查詢效勞器相連，發(fā)出信息獲取懇求。查詢效勞器通過(guò)正反向物理隔離裝置與電力內(nèi)網(wǎng)相連，獲取各充換電站的根本信息和工作狀態(tài)信息，并將這些信息經(jīng)過(guò)整理挑選發(fā)給對(duì)應(yīng)懇求的需電態(tài)電動(dòng)汽車(chē)。充電態(tài)電動(dòng)汽車(chē)通過(guò)總線與充電樁相連，充換電站通過(guò)充電樁監(jiān)控電動(dòng)汽車(chē)充電的整個(gè)過(guò)程。換電態(tài)電動(dòng)汽車(chē)也是通過(guò)總線與換電裝置相連，交互合作完成換電過(guò)程。游離態(tài)電動(dòng)汽車(chē)通常不與充換電站信息互聯(lián)，自主監(jiān)控電池情況，以減少通信開(kāi)銷，減輕效勞器壓力；出現(xiàn)狀況時(shí)，切換至需電態(tài)再通過(guò)查詢效勞器與充換電站進(jìn)展信息交換。充換電站與電動(dòng)汽車(chē)信息互聯(lián)模型中的充換電站對(duì)象包含的信息有：唯一身份標(biāo)識(shí)代碼、名稱、地理坐標(biāo)、負(fù)載容量、充電樁規(guī)格、充電樁數(shù)量、充電樁是否空閑、換電工位支持的汽車(chē)電池型號(hào)、該型號(hào)剩余可用電池?cái)?shù)量等信息。如圖3所示：圖2充換電站模型1.3電動(dòng)汽車(chē)對(duì)象建模充換電站與電動(dòng)汽車(chē)信息互聯(lián)模型中的電動(dòng)汽車(chē)對(duì)象包含的信息有：唯一身份標(biāo)識(shí)代碼、車(chē)牌號(hào)、地理坐標(biāo)、地理坐標(biāo)的獲得時(shí)刻、車(chē)輛型號(hào)、電池型號(hào)、電池容量、剩余電量、電池狀態(tài)是否正常、預(yù)計(jì)剩余可行駛路程、是否在高速公路上、目的地理坐標(biāo)等。如圖4所示：圖3電動(dòng)汽車(chē)模型2充換電站與電動(dòng)汽車(chē)信息互聯(lián)規(guī)那么與算法2.1信息互聯(lián)規(guī)那么需電態(tài)電動(dòng)汽車(chē)與充換電站的互聯(lián)通過(guò)查詢效勞器間接實(shí)現(xiàn)，互聯(lián)流程如圖5所示：圖4需電態(tài)電動(dòng)汽車(chē)與充換電站的互聯(lián)流程圖電動(dòng)汽車(chē)向查詢效勞器發(fā)出查詢懇求時(shí)，就將地理坐標(biāo)或路段信息和電池型號(hào)發(fā)給查詢效勞器，查詢效勞器根據(jù)這個(gè)地理信息去搜索相近范圍的充換電站，然后按電池型號(hào)和相近坐標(biāo)的充換電站進(jìn)展匹配，最后將相近充換電站的地理坐標(biāo)、電池庫(kù)存情況、充電樁空閑情況等信息反響給電動(dòng)汽車(chē)，單次查詢就完成了。2.2查詢效勞器端的充換電站查詢挑選方法效勞器端的充換電站查詢可以支持挑選某個(gè)地理位置點(diǎn)附近和某條線路段附近R公里遠(yuǎn)的充換電站的功能。R的數(shù)值可以按需要設(shè)定，比方可以設(shè)為15公里；這里的地理位置坐標(biāo)采用的是垂直坐標(biāo)系或者近似垂直坐標(biāo)系，比方GPS坐標(biāo)。為了進(jìn)步充換電站的查找速度，充換電站應(yīng)事先按照縱坐標(biāo)或橫坐標(biāo)進(jìn)展排序，這里假設(shè)按照橫坐標(biāo)進(jìn)展排序，排序算法可以采用時(shí)間復(fù)雜度為O〔nlogn〕，假設(shè)n=10^5，那么nlogn=5*10^5；只需要占用很少的計(jì)算資源即可完成。按地理位置點(diǎn)挑選的情況，假設(shè)要搜索坐標(biāo)為〔x0，y0〕附近R公里范圍的充換電站，算法如下：第一步：在充換電站信息表中查詢橫坐標(biāo)在[x0-R，x0+R]范圍內(nèi)的充換電站，將查詢結(jié)果匯總成新的表，這里稱表1。算法復(fù)雜度為O〔n〕，n為充換電站信息表中的充換電站數(shù)量。第三步：假設(shè)表2中充換電站數(shù)量過(guò)多，說(shuō)明R的取值過(guò)大，這時(shí)只需要在表2中選取直線間隔最小的k個(gè)，發(fā)送給電動(dòng)汽車(chē)即可。假設(shè)表2中充換電站數(shù)量過(guò)少，說(shuō)明R的取值過(guò)小，或者本身充換電站比擬少。還有一種特殊的情況，就是電動(dòng)汽車(chē)在高速公路上行駛，這時(shí)候只能通過(guò)高速路口下高速，或者考慮在高速公路效勞區(qū)的充換電站進(jìn)展充換電，這時(shí)候前面的算法就不適用了，可以直接查詢?cè)摳咚俟废乱粋€(gè)充換電站的情況，然后再做相應(yīng)方案。2.3電動(dòng)汽車(chē)選擇充換電站的思路電動(dòng)汽車(chē)選擇適宜的充換電站，需要結(jié)合電子地圖完成。將查詢到的充換電站標(biāo)在電子地圖上，比擬各種道路方案，就可以找出最優(yōu)方案進(jìn)展充換電。在路上行駛的電動(dòng)汽車(chē)的充換電情況大概可以有4種：第一種情況，能在電池續(xù)航路程范圍內(nèi)找到有同規(guī)格汽車(chē)電池的充換電站，這時(shí)可以直接換電池一步到位。第二種情況，在電池續(xù)航路程范圍內(nèi)找到的充換電站中，沒(méi)有同規(guī)格的電池可以換，但是在超出路程范圍不是非常遠(yuǎn)的地方的充換電站有同規(guī)格的電池可以換，那么可以先在充電樁上充一局部，然后到下一個(gè)充換電站換電池，這樣可以讓等待的時(shí)間最短。第三種情況，在電池續(xù)航路程范圍內(nèi)找到的充換電站中，沒(méi)有同規(guī)格的電池可以換，而且在下一個(gè)續(xù)航路程范圍內(nèi)也沒(méi)有充換電站有同規(guī)格的電池可以換，就只能用充電樁充電的方式補(bǔ)充電能，此時(shí)等待時(shí)間最長(zhǎng)。第四種情況，在電池續(xù)航路程范圍內(nèi)找不到充換電站，此時(shí)需要考慮聯(lián)絡(luò)救援或者考慮市電接入充電。3應(yīng)用場(chǎng)景模擬起始里程數(shù)路段名稱完畢里程數(shù)4結(jié)論本文提出了基于狀態(tài)的充換電站與電動(dòng)汽車(chē)信息互聯(lián)模型，電動(dòng)汽車(chē)根據(jù)自身所在的不同狀態(tài)與充換電站進(jìn)展不同形式的信息互聯(lián)，另外還提供了信息互聯(lián)規(guī)那么和查詢充換電站的算法。在這種信息互聯(lián)的模型下，車(chē)主在需要充換電效勞時(shí)可以主動(dòng)獲取信息及時(shí)找到適宜的充換電站，減輕了消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車(chē)長(zhǎng)途行駛才能的