(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211160877.8 (22)申请日 2022.09.22 (71)申请人 北京工业大 学 地址 100124 北京市朝阳区平乐园10 0号 (72)发明人 熊杰　赖可凡　李同飞　许琰　 (74)专利代理 机构 北京思海天达知识产权代理 有限公司 1 1203 专利代理师 刘萍 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/30(2012.01) G06F 30/18(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种考虑不完全充电的插入式纯电动公交 充电计划的优化方法 (57)摘要 一种考虑不完全充电的插入式纯电动公交 充电计划的优化方法属于电动公交充电优化领 域。 本发明在分时电价政策的基础上， 对最小费 用最大流算法进行了创新， 开发了关于充电计划 的优化算法： 根据给定的一组公交车运营时间 表， 生成一份优化的充电计划表。 通过控制充电 开始时间及持续时间， 使用不完全充电策略， 有 效避免在高电价或过度充电任务期间不必要的 充电， 并减少充电桩数量， 以减少 系统建设成本。 将经典的最小费用最大流问题修改为最小费用 固定流问题， 并设计出相应的算法来解决在使电 费最小的目标下， 每次公交车充电充多少电量的 问题； 设计出创新性的算法来避免公交公司盲目 扩建充电桩数量， 减少建 设成本。 权利要求书5页 说明书7页 附图3页 CN 115511172 A 2022.12.23 CN 115511172 A 1.一种考虑不完全充电的插入式纯电动公交充电计划的优化方法， 其特征在于， 包括 以下步骤： 4.1纯电动公交车辆充电问题模型构建 车次是指公交车沿着一条路线从一个终点站行驶到另一个终点站即单程或返回同一 终点站即往返的短途行驶任务， 对应时间表上的一趟发车任务， 具有首末站地点、 发车时 间、 服务时间、 耗电量等属性； 同一车辆的若干相 邻车次形成车次区块； 在运行一次车次后， 每个辆车从终点站行驶到充电站， 这段行程称为空驶； 一辆车如果需要充电， 只能在相邻两 车次间隔期间充电， 在到达充电站之前不能充电； 对于每个充电桩， 在继续给下一辆车充电 之前， 需要一个最小的间隔时间， 即充电间隔时间； 车次链是指一辆车的全天行车计划， 包 括从车场出发， 然后按照发车时间先后执 行完全部车次任务， 最后返回车场的全过程； 研究对象为： 一个既定行车任务的公交网络， 在该网络 中有一个公交运输枢纽， 里面配 备了单个充电场站和一定数量的插 入式充电桩， 为纯电动公交提供充电服 务； 上述电动公交系统成本包括运营过程中的成本与相关基础 设施建设成本； 在运营过程 中， 由于车辆所需完成的车次任务固定， 因此运营成本可视为充电费用， 并受分时电价政策 的影响； 而基础设施建设的成本取决于充电桩的数量； 为了确保能顺利完成接下来的车次 任务， 每辆车必须在充电站的有限停留时间内进行完全或不完全充电， 这需要安排好充电 顺序， 以满足能源需求和充电桩的最低建设成本； 因此， 这个问题的主要任务是最小化充电 桩的数量和电力成本； 做了以下几个假设： (1)所有电动公交都具有相同的性能和行驶里程； (2)电动公交在执 行完每个车次后均来到充电站充电； (3)车辆消耗的电量与行驶距离成正比， 充电时间与充电量 也成正比； Qp辆车可以形成一个具有Qp条车次链的网络， 每个车次后都会执行相应的充电事件， 因 此也能形成一个具有Qp条充电事件链的初始网络； 通过优化， 优化后的充电事件链数量Qp′ 应该小于初始数量Qp， 即减少了充电桩的数量； 在建模的时候中， 往往给网络设计一个虚拟 起点对应序号 为0和一个虚拟终点对应序号 为n+1； 考虑上述假设， 以纯电动公交充电总成本最小化为优化目标， 构建了混合整数优化模 型； 目标函数为： 目标函数的第 一部分为充电桩的投资建设成本， 第 二部分为车辆充电电费成本； 表1总 结了该问题涉及的所有集 合、 参数和变量， 约束条件如下： 权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115511172 A 2公式(2)‑(5)是关于充电桩的约束条件； 公式(2) ‑(3)是对充电桩数量的限制； 公式 (4)‑(5)表明一个充电桩只能同时给一辆车充电； 公式(6)‑(7)是对充电持续时间 的约束； 公式(6)表示每个充电事件的开始时间必 须晚 于前一个充电事 件的结束时间； 公式(7)是对每 个充电事 件的充电时间的限制； 公式(8)‑(9)是考虑不完全充电的电荷状态的约束； 以20％ ‑25％的电池电量为下限； 公式(8)表示完成后续车次的最小和最大电量需求； 公式(9)表明， 车辆在执行完一天的最 后一个车次任务后， 需要来到充电站进行完全充电； 表1集合、 参数和变量汇总表 权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115511172 A 3