网联电动汽车在途充电策略优化研究

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日益严重的能源危机和环境问题使得人们更加关注可再生能源的利用,为了减少交通带来的石油消耗和环境污染,世界各地正积极推进电动汽车的发展。然而,电动汽车存在的一些问题如续航里程短、充电时间长、汽车成本高等给电动汽车的普及带来了阻碍。信息技术和车辆通讯技术的快速发展,加速了车联网技术的落地,行驶中的车辆可以通过车联网技术获得路况、道路基础设施等的实时信息,这给电动汽车的出行带来了更多样化的服务。本文基于车联网技术,对电动汽车的充电策略进行了研究。论文以电动汽车的最优充电策略为研究目标,构建了电动汽车的充电函数和能量消耗模型。接着,针对一条给定的路径,分别构建了以充电时间和充电费用最少为目标的充电策略求解模型。实例分析表明以时间最短为目标的最优充电策略相比于一般充电策略最高可节省30%的充电时间,以费用最少为目标的最优充电策略最高可节省20%的充电费用。最后,基于时空-状态网络,构建了网络中最优充电策略求解模型,并在真实的高速公路网络中进行了仿真。在求解给定路径上时间最短的电动汽车充电策略时,不同的初始电量、安全电量阈值、平均行驶速度,会导致不同的充电策略和行驶时间。初始电量越高,行驶过程中需要的充电量就会越少,进而所需充电时间越少,但在较远距离的出行中,初始电量对总的行程时间的影响并不大。安全电量阈值会影响车主的里程焦虑,阈值越高电动汽车车主的里程焦虑情况就会越轻,但高阈值会使充电次数增多,因为车主不愿承担无法到达下一个充电站的风险,而更愿意提前充电。因此,高电量阈值会使得整个行程时间增加。在实际出行中,安全阈值电量需要根据个人对里程焦虑的程度合理设置,既要考虑里程焦虑感受也要兼顾充电时间和充电费用。行驶速度可以在很大程度上影响充电策略,因为速度的提高会明显的增加行驶能耗,速度越快所需的充电时间和费用也就越多。在求解给定路径上费用最少的电动汽车充电策略时,主要考虑了动态的电价环境。在动态电价环境下,出发时间以及沿途各充电站的电价设置都会影响整个行程的充电费用。在求解路网中电动汽车的充电策略时,通过对不同的初始电量、安全电量阈值、平均行驶速度进行的测试发现,这些参数的改变会产生不同的充电策略和充电时间,影响趋势与前述研究基本一致。在实际的路网中,不同路径之间存在距离上的优劣,充电策略的优化没有对路径产生比较明显的影响。实际的算例中也表明,最优的充电策略对参数变化比较灵敏,而最优路径受车辆本身参数的影响较小。在网联电动汽车的背景下,以本文的研究思路和方法为支撑,研究了网联电动汽车在途充电策略的优化。借助车联网技术,本文提的充电策略优化模型可以有效降低电动汽车的充电费用和充电时间。
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