基于电动车充电站利润的充电桩分配方法及装置与流程

[0001]
本发明属于充电桩分配领域，尤其涉及基于电动车充电站利润的充电桩分配方法及装置。


背景技术：

[0002]
随着电动车在市场中的占有额越来越大，充电站为了适应多种类型电动车的充电需求，建立了一定数量可提供的输出功率不同的充电桩，以满足不同功率的电动车充电。充电站设定的单位时间内的充电价格通常与充电桩的输出功率有关，但为电动车充电的充电桩并不是输出功率越大，得到的利润就越高。输出功率越大，充电价格越高，但同时充电时间越短。另外，如果充电桩的输出功率远大于电动车的充电功率，还会造成充电桩资源浪费，增加了充电桩的运营成本。
[0003]
传统随机充电桩的分配采用随机分配的方式，容易存在充电桩分配不合理的问题，进而导致充电桩的利润下降。


技术实现要素：

[0004]
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提出了基于电动车充电站利润的充电桩分配方法，包括：
[0005]
获取电动车的充电请求，根据充电请求获取电动车的充电功率和预计充电时间；
[0006]
基于电动车的预计充电时间和充电桩的充电价格，结合每个电动车的服务质量指数构建充电桩输出功率与充电站利润的目标函数；
[0007]
获取目标函数的最大值，求解目标函数为最大值时每个电动车对应的充电桩输出功率；
[0008]
根据求解结果和电动车的充电功率，为发起充电请求的电动车分配充电桩。
[0009]
可选的，所述获取电动车的充电请求，根据充电请求获取电动车的充电功率和预计充电时间，包括：
[0010]
从电动车的充电请求中提取出电动车上动力电池的充电电压、充电电流、电池总容量以及剩余电量，其中所述剩余电量是通过电动车的已行驶里程与预设最大里程的比值计算得到的；
[0011]
计算充电电压和充电电流的乘积，得到电动车i上动力电池的额定充电功率p
bati
；
[0012]
基于公式一计算电动车i的预计充电时间t
pi
；
[0013][0014]
其中，s
i
为动力电池的剩余电量，e
i
为发起充电请求时输入的电池总容量；t
pi
、s
i
、e
i
、p
bati
的取值范围均为正数，i的取值范围为正整数。
[0015]
进一步的，所述服务质量指数表示对充电站服务的满意程度，满意程度越高，服务质量指数越大，基于公式二计算服务质量指数；
[0016][0017]
u
i
为电动车i的服务质量指数，α表示为电动车i实际充电时间与预计充电时间的差值，α＝t
ij-t
pi
，β为预设的调整参数，t
ij
为输出功率为p
j
的充电桩为电动车i充电的实际充电时间，u
i
、u0、t
ij
的取值范围为正数，α、β的取值范围为实数。
[0018]
进一步的，所述基于电动车的预计充电时间和充电桩的充电价格，结合每个电动车的服务质量指数构建充电桩输出功率与充电站利润的目标函数，包括：
[0019]
基于公式三构建充电桩输出功率与充电站利润的目标函数f；
[0020][0021]
n为发起充电请请求的电动车总数量，k
j
为输出功率为p
j
的充电桩在单位时间内的充电价格；n的取值范围为正整数，k
j
、p
j
、t
ij
的取值范围为正数，i、j的取值范围为正整数；
[0022]
所述目标函数f的约束条件为u
i
≥u0，u0为预设的服务质量限值。
[0023]
可选的，所述根据求解结果和电动车的充电功率，为发起充电请求的电动车分配充电桩，包括：
[0024]
获取求解结果中为各个电动车对应充电桩的输出功率，将获取的输出功率作为分配充电桩时的参考输出功率；
[0025]
按照每个电动车的服务质量指数从小到大的顺序对电动车进行排序，基于排序结果，判断能够提供参考输出功率的充电桩是否有可用；
[0026]
若充电桩可用，则将所述充电桩分配给电动车；
[0027]
若充电桩不可用，则在提供其他输出功率的充电桩中，选择输出功率最接近参考输出功率的充电桩分配给电动车。
[0028]
本发明还基于同样的发明思路提出了一种基于电动车充电站利润的充电桩分配装置，包括：
[0029]
获取单元：用于获取电动车的充电请求，根据充电请求获取电动车的充电功率和预计充电时间；
[0030]
目标函数单元：用于基于电动车的预计充电时间和充电桩的充电价格，结合每个电动车的服务质量指数构建充电桩输出功率与充电站利润的目标函数；
[0031]
计算单元：用于获取目标函数的最大值，求解目标函数为最大值时每个电动车对应的充电桩输出功率；
[0032]
分配单元：用于根据求解结果和电动车的充电功率，为发起充电请求的电动车分配充电桩。
[0033]
可选的，所述获取单元具体用于：
[0034]
从电动车的充电请求中提取出电动车上动力电池的充电电压、充电电流、电池总容量以及剩余电量，其中所述剩余电量是通过电动车的已行驶里程与预设最大里程的比值计算得到的；
[0035]
计算充电电压和充电电流的乘积，得到电动车i上动力电池的额定充电功率p
bati
；
[0036]
基于公式一计算电动车i的预计充电时间t
pi
；
[0037][0038]
其中，s
i
为动力电池的剩余电量，e
i
为发起充电请求时输入的电池总容量，p
bat
为动力电池的额定充电功率；t
pi
、s
i
、e
i
、p
bati
的取值范围均为正数，i的取值范围为正整数。
[0039]
进一步的，所述目标函数单元用于计算服务质量参数，具体用于：
[0040]
基于公式二计算服务质量指数；
[0041][0042]
u
i
为电动车i的服务质量指数，α表示为电动车i实际充电时间与预计充电时间的差值，α＝t
ij-t
pi
，β为预设的调整参数，t
ij
为输出功率为p
j
的充电桩为电动车i充电的实际充电时间，u
i
、u0、t
ij
的取值范围为正数，α、β的取值范围为实数。
[0043]
进一步的，所述目标函数单元还用于构建目标函数，具体用于：
[0044]
基于公式三构建充电桩输出功率与充电站利润的目标函数f；
[0045][0046]
n为发起充电请请求的电动车总数量，k
j
为输出功率为p
j
的充电桩在单位时间内的充电价格；n的取值范围为正整数，k
j
、p
j
、t
ij
的取值范围为正数，i、j的取值范围为正整数；
[0047]
所述目标函数f的约束条件为u
i
≥u0，u0为预设的服务质量限值。
[0048]
可选的，所述分配单元具体用于：
[0049]
获取求解结果中为各个电动车对应充电桩的输出功率，将获取得输出公路作为为电动车分配充电桩时的参考输出功率；
[0050]
按照每个电动车的服务质量指数从小到大的顺序对电动车进行排序，基于排序结果，判断能够提供参考输出功率的充电桩是否有可用；
[0051]
若充电桩可用，则将所述充电桩分配给电动车；
[0052]
若充电桩不可用，则在提供其他输出功率的充电桩中，选择输出功率最接近参考输出功率的充电桩分配给电动车。
[0053]
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
[0054]
根据电动车本身的充电参数计算电动车需要的充电功率与充电时间，再根据计算结果构建目标函数，结合计算出的服务质量指数对目标函数求解，得到充电桩分配的最佳方案，在保证用户对充电服务质量的满意度的同时，实现从输出功率的角度合理的分配充电桩，既充分利用了充电桩资源，又充电站的利润最大化。
附图说明
[0055]
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图
作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0056]
图1为本发明提出的基于电动车充电站利润的充电桩分配方法的流程示意图；
[0057]
图2为本发明提出的基于电动车充电站利润的充电桩分配装置的结构框图。
具体实施方式
[0058]
为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。
[0059]
实施例一
[0060]
如图1所示，本发明提出了基于电动车充电站利润的充电桩分配方法，包括：
[0061]
s1：获取电动车的充电请求，根据充电请求获取电动车的充电功率和预计充电时间。
[0062]
由需要为电动车充电的用户发起充电请求，从电动车的充电请求中提取出电动车上动力电池的充电电压、充电电流、电池总容量以及剩余电量。
[0063]
动力电池的充电电压、充电电流、电池总容量与电动车本身的电池管理系统(battery management system，bms)有关，在一实施例中，充电电压、充电电流、电池总容量由用户在发起充电请求时自行填写。在另一实施例中，电池总容量由用户在发起充电请求时自行填写，充电电压、充电电流来自于电动车在上一次充电时记录下的历史数据，即电动车每次进行充电时自动记录当前充电时的充电电压和充电电流作为历史数据，在下一次发起充电请求时直接调用历史数据中的充电电压和充电电流填入充电请求中。
[0064]
所述剩余电量s是通过电动车的已行驶里程与预设最大里程的比值计算得到的，在本实施例中以百分比的形式计算。
[0065]
计算充电电压和充电电流的乘积，得到电动车i上动力电池的额定充电功率p
bati
。基于公式一计算电动车i的预计充电时间t
pi
。
[0066][0067]
其中，s
i
为动力电池的剩余电量，e
i
为发起充电请求时输入的电池总容量；t
pi
、s
i
、e
i
、p
bati
的取值范围均为正数，i的取值范围为正整数。
[0068]
s2：基于电动车的预计充电时间和充电桩的充电价格，结合每个电动车的服务质量指数构建充电桩输出功率与充电站利润的目标函数。
[0069]
所述服务质量指数表示对充电站服务的满意程度，满意程度越高，服务质量指数越大。在本实施例中，以实际充电时间与预计充电时间的差值大小表征服务质量的高低，如果实际充电时间比预计充电时间大很多，用户容易对充电站服务不满意，因此在将充电站利润最大化的同时，通过在目标函数中结合服务质量指数来保证用户对充电服务的满意程度。
[0070]
基于公式二计算服务质量指数；
[0071]
[0072]
u
i
为电动车i的服务质量指数，α表示为电动车i实际充电时间与预计充电时间的差值，α＝t
ij-t
pi
，β为预设的调整参数，t
ij
为输出功率为p
j
的充电桩为电动车i充电的实际充电时间，u
i
、u0、t
ij
的取值范围为正数，α、β的取值范围为实数。
[0073]
基于公式三构建充电桩输出功率与充电站利润的目标函数f；
[0074][0075]
n为发起充电请请求的电动车总数量，k
j
为输出功率为p
j
的充电桩在单位时间内的充电价格；n的取值范围为正整数，k
j
、p
j
、t
ij
的取值范围为正数，i、j的取值范围为正整数。
[0076]
在本实施例中，充电桩在单位时间内的充电价格k
j
与充电桩的输出功率p
j
存在对应关系，输出功率越大，充电价格越高。
[0077]
将计算出的服务质量指数u
i
作为目标函数f的约束条件，确保每个电动车i的用户都能对充电服务满意。所述目标函数f的约束条件为u
i
≥u0，u0为预设的服务质量限值，由充电桩运营人员根据实际情况设置。
[0078]
s3：获取目标函数的最大值，求解目标函数为最大值时每个电动车对应的充电桩输出功率。
[0079]
计算目标函数为最大值时每个电动车对应的充电桩输出功率，即当目标函数为最大值f
max
时，根据充电桩在单位时间内的充电价格k
j
与充电桩的输出功率p
j
存在对应关系，得到利润最大时为电动车i分配的充电桩的输出功率p
j
'，说明按照计算出的输出功率为电动车i分配充电桩将会获得最大的利润。
[0080]
通过构建充电桩输出功率与充电站利润的目标函数与约束条件，求出目标函数最大即利润最高时，每个电动车的单位时间内的充电价格，再根据单位时间内的充电价格与充电桩输出功率的对应关系，得到理想状态下利润最高时为电动车充电的输出功率。通过引入了服务质量指数，能够在保证服务质量的同时，将充电站利润最大化。
[0081]
s4：根据求解结果和电动车的充电功率，为发起充电请求的电动车分配充电桩。
[0082]
由于受充电站实际配置充电桩的设备限制，充电站中实际可用的充电桩可能无法满足s3中计算出的分配结果。因此，获取求解结果中为各个电动车对应充电桩的输出功率，将获取的输出功率作为分配充电桩时的参考输出功率，作为实际分配充电桩时的参考结果。
[0083]
按照每个电动车的服务质量指数从小到大的顺序对电动车进行排序，基于排序结果，判断能够提供参考输出功率的充电桩是否有可用。服务质量指数越小，说明对应的用户的服务要求越高，越难满足。因此，优先为服务质量指数低的电动车分配充电桩，以缓解服务质量低的问题。通过，每为一辆电动车分配好充电桩后，充电桩的可用情况就会随之更新，因此，对下一辆电动车进行充电桩分配时需要判断能够提供参考输出功率的充电桩是否已分配给其他电动车。
[0084]
若充电桩可用，则将所述充电桩分配给电动车；若充电桩不可用，则在提供其他输出功率的充电桩中，选择输出功率最接近参考输出功率的充电桩分配给电动车。
[0085]
例如，已知可用的充电桩中有a、b、c、d四个充电桩，其中充电桩a的输出功率为10kw，充电桩b的输出功率为60kw，充电桩c的输出功率为100kw，充电桩d的输出功率为60kw。若电动车i在目标函数为最大值时的充电价格k
j
为0.5元，根据充电桩在单位时间内的充电价格k
j
与充电桩的输出功率p
j
存在对应关系可知，k
j
＝0.5时对应的参考输出功率p
j
＝60kw，因此能够提供参考输出功率的充电桩可用，在充电桩b和充电桩c中随机选择一个分配给电动车i。若电动车i在目标函数为最大值时的充电价格k
j
为0.8元，根据充电桩在单位时间内的充电价格k
j
与充电桩的输出功率p
j
存在对应关系可知，k
j
＝0.8时对应的参考输出功率p
j
＝90kw，而可用的充电桩中没有能够提供参考输出功率的充电桩，而充电桩d的输出功率最接近参考输出功率，因此将充电桩d分配给电动车i。
[0086]
根据目标函数计算出的参考输出功率，为发起充电请求的电动车合理分配不同输出功率的充电桩，既充分利用了充电桩资源，又充电站的利润最大化。
[0087]
实施例二
[0088]
如图2所示，本发明提出了一种基于电动车充电站利润的充电桩分配装置5，包括：
[0089]
获取单元51：用于获取电动车的充电请求，根据充电请求获取电动车的充电功率和预计充电时间。
[0090]
由需要为电动车充电的用户发起充电请求，从电动车的充电请求中提取出电动车上动力电池的充电电压、充电电流、电池总容量以及剩余电量。
[0091]
动力电池的充电电压、充电电流、电池总容量与电动车本身的电池管理系统(battery management system，bms)有关，在一实施例中，充电电压、充电电流、电池总容量由用户在发起充电请求时自行填写。在另一实施例中，电池总容量由用户在发起充电请求时自行填写，充电电压、充电电流来自于电动车在上一次充电时记录下的历史数据，即电动车每次进行充电时自动记录当前充电时的充电电压和充电电流作为历史数据，在下一次发起充电请求时直接调用历史数据中的充电电压和充电电流填入充电请求中。
[0092]
所述剩余电量s是通过电动车的已行驶里程与预设最大里程的比值计算得到的，在本实施例中以百分比的形式计算。
[0093]
计算充电电压和充电电流的乘积，得到电动车i上动力电池的额定充电功率p
bati
。基于公式一计算电动车i的预计充电时间t
pi
。
[0094][0095]
其中，s
i
为动力电池的剩余电量，e
i
为发起充电请求时输入的电池总容量；t
pi
、s
i
、e
i
、p
bati
的取值范围均为正数，i的取值范围为正整数。
[0096]
目标函数单元52：用于基于电动车的预计充电时间和充电桩的充电价格，结合每个电动车的服务质量指数构建充电桩输出功率与充电站利润的目标函数。
[0097]
所述服务质量指数表示对充电站服务的满意程度，满意程度越高，服务质量指数越大。在本实施例中，以实际充电时间与预计充电时间的差值大小表征服务质量的高低，如果实际充电时间比预计充电时间大很多，用户容易对充电站服务不满意，因此在将充电站利润最大化的同时，通过在目标函数中结合服务质量指数来保证用户对充电服务的满意程度。
[0098]
基于公式二计算服务质量指数；
[0099][0100]
u
i
为电动车i的服务质量指数，α表示为电动车i实际充电时间与预计充电时间的差值，α＝t
ij-t
pi
，β为预设的调整参数，t
ij
为输出功率为p
j
的充电桩为电动车i充电的实际充电时间，u
i
、u0、t
ij
的取值范围为正数，α、β的取值范围为实数。
[0101]
基于公式三构建充电桩输出功率与充电站利润的目标函数f；
[0102][0103]
n为发起充电请请求的电动车总数量，k
j
为输出功率为p
j
的充电桩在单位时间内的充电价格；n的取值范围为正整数，k
j
、p
j
、t
ij
的取值范围为正数，i、j的取值范围为正整数。
[0104]
在本实施例中，充电桩在单位时间内的充电价格k
j
与充电桩的输出功率p
j
存在对应关系，输出功率越大，充电价格越高。
[0105]
将计算出的服务质量指数u
i
作为目标函数f的约束条件，确保每个电动车i的用户都能对充电服务满意。所述目标函数f的约束条件为u
i
≥u0，u0为预设的服务质量限值，由充电桩运营人员根据实际情况设置。
[0106]
计算单元53：用于获取目标函数的最大值，求解目标函数为最大值时每个电动车对应的充电桩输出功率。
[0107]
计算目标函数为最大值时每个电动车对应的充电桩输出功率，即当目标函数为最大值f
max
时，根据充电桩在单位时间内的充电价格k
j
与充电桩的输出功率p
j
存在对应关系，得到利润最大时为电动车i分配的充电桩的输出功率p
j
'，说明按照计算出的输出功率为电动车i分配充电桩将会获得最大的利润。
[0108]
通过构建充电桩输出功率与充电站利润的目标函数与约束条件，求出目标函数最大即利润最高时，每个电动车的单位时间内的充电价格，再根据单位时间内的充电价格与充电桩输出功率的对应关系，得到理想状态下利润最高时为电动车充电的输出功率。通过引入了服务质量指数，能够在保证服务质量的同时，将充电站利润最大化。
[0109]
分配单元54：用于根据求解结果和电动车的充电功率，为发起充电请求的电动车分配充电桩。
[0110]
由于受充电站实际配置充电桩的设备限制，充电站中实际可用的充电桩可能无法满足s3中计算出的分配结果。因此，获取求解结果中为各个电动车对应充电桩的输出功率，将获取的输出功率作为分配充电桩时的参考输出功率，作为实际分配充电桩时的参考结果。
[0111]
按照每个电动车的服务质量指数从小到大的顺序对电动车进行排序，基于排序结果，判断能够提供参考输出功率的充电桩是否有可用。服务质量指数越小，说明对应的用户的服务要求越高，越难满足。因此，优先为服务质量指数低的电动车分配充电桩，以缓解服务质量低的问题。通过，每为一辆电动车分配好充电桩后，充电桩的可用情况就会随之更新，因此，对下一辆电动车进行充电桩分配时需要判断能够提供参考输出功率的充电桩是
否已分配给其他电动车。
[0112]
若充电桩可用，则将所述充电桩分配给电动车；若充电桩不可用，则在提供其他输出功率的充电桩中，选择输出功率最接近参考输出功率的充电桩分配给电动车。
[0113]
例如，已知可用的充电桩中有a、b、c、d四个充电桩，其中充电桩a的输出功率为10kw，充电桩b的输出功率为60kw，充电桩c的输出功率为100kw，充电桩d的输出功率为60kw。若电动车i在目标函数为最大值时的充电价格k
j
为0.5元，根据充电桩在单位时间内的充电价格k
j
与充电桩的输出功率p
j
存在对应关系可知，k
j
＝0.5时对应的参考输出功率p
j
＝60kw，因此能够提供参考输出功率的充电桩可用，在充电桩b和充电桩c中随机选择一个分配给电动车i。若电动车i在目标函数为最大值时的充电价格k
j
为0.8元，根据充电桩在单位时间内的充电价格k
j
与充电桩的输出功率p
j
存在对应关系可知，k
j
＝0.8时对应的参考输出功率p
j
＝90kw，而可用的充电桩中没有能够提供参考输出功率的充电桩，而充电桩d的输出功率最接近参考输出功率，因此将充电桩d分配给电动车i。
[0114]
根据目标函数计算出的参考输出功率，为发起充电请求的电动车合理分配不同输出功率的充电桩，既充分利用了充电桩资源，又充电站的利润最大化。
[0115]
上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。
[0116]
以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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