CN108556661B - 一种电动汽车主动充电预警及预约方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车主动充电预警方法，由电池管理模块、充电站检测选取模块、低电量监测预警模块、辅助预约模块、车载导航模块和信息显示模块组成。利用电池管理系统实时获取动力电池剩余电量（SOC）信息，通过CAN总线将电池SOC信息实时传送至低电量监测预警模块，计算出当前电动汽车的剩余续航里程；通过车载导航系统实时确定距电动汽车最近充电站的距离，将该距离信息传输至电量不足监控模块，实时比对电动汽车剩余续航里程与距电动汽车最近充电站距离的两者之差，若距离之差小于或等于监控模块中预先设定的充电预警判断条件时，通过预警模块发出电量不足预警提示，帮助驾驶员完成充电时刻的主动预警监测，有效解决车辆抛锚和电池过放电等安全问题，提升电动汽车的出行品质。

Description

一种电动汽车主动充电预警及预约方法

技术领域

本发明涉及一种电动汽车主动充电预警及预约方法，具体涉及一种通过车路信息结合提供电动汽车驾驶员充电预警和预约辅助决策的方法。

背景技术

电动汽车的迅速发展能够有效降低汽车尾气排放，减少石油资源消耗，并带动一系列相关产业的发展。但电动汽车的发展也受到一系列制约因素的影响，其中“里程焦虑”被认为是纯电动汽车被广泛接受面临的主要障碍之一。相对于传统汽车交通工具的属性，电动汽车对充电系统的依赖、续航里程的限制、智能化等特点，对制造商、产业链、使用环境有更多要求。现有用户在城市道路的出行过程中，常常面临因未能及时充电导致车辆无法顺利抵达目的地的情况，或因驾驶员出行过程中由于充电误判而导致道路抛锚的问题，或遇到过由于未能及时充电导致电池过放电而造成性能严重下降的情况，上述情况导致电动汽车驾驶员实际出行过程中常常处于焦虑状态。

关于电动汽车充电预警的研究，主要集中于预警方式的研究和设置预警条件两个方面。目前应用的电动汽车充电预警方法，并没有将车辆可行驶里程信息与距充电站的相对距离信息结合，充电时刻预警也未考虑驾驶员的个体差异，并未解决由于驾驶员充电时刻判断失误而带来的电动汽车抛锚和电池过放电等问题。同时已有众多方法及手机APP应用于充电预约，但其功能仅考虑了充电预约，忽略了电动汽车的充电需求，没有实现充电预警和预约的有机结合。如何将车路信息结合，基于充电需求实现充电预约和路径规划，从而有效解决驾驶员的里程焦虑，并提高充电桩的利用效率，成为当前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车路信息的结合，协助驾驶员完成充电时刻判断，并基于充电需求完成充电智能预约和路径规划的方法。

本发明提供了一种电动汽车主动充电预警及预约方法，由电池管理系统、电量不足监控模块、预警模块、信息显示模块、电动汽车充电预约APP软件和充电站管理平台组成，其特征在于，包括以下十个步骤。

1）将充电站及站内充电桩的位置信息通过互联网技术实现与电动汽车充电预约APP软件的对接，利用该预约软件完成目标充电桩位置信息的检索任务。

2）针对驾驶员群体，结合不同个体属性和认知差异合理设置充电预警判断条件（总续航里程的10%-20%），其中个人基本属性主要包括年龄、性别、职业、性格等信息，认知属性包括期望里程、驾龄和电动汽车（EV）的熟悉程度。

3）通过电池管理系统实时获取动力电池SOC信息，通过CAN总线将SOC信息传输至电量不足监控模块，计算出当前电动汽车的可行驶里程，再根据当前车速信息，计算出当前电动汽车的可行驶时间。

4）电动汽车充电预约APP软件综合考虑道路实时路况信息、车辆与附近充电站的相对距离、充电站内剩余充电桩个数和充电桩排队等待时间等影响因素，利用其内嵌的数字地图完成目标充电桩的选取。

5）再利用充电预约APP软件中两点间距离计算模块完成电动汽车与目标充电桩的相对距离计算，通过手机蓝牙通讯将此距离信息实时传输至电量不足监控模块。

6）电量不足监控模块实时比较当前电动汽车的可行驶里程和电动汽车与目标充电桩相对距离的两者之差，并与充电预警条件进行实时比对，若两者之差小于或等于充电预警条件，则监控模块向预警模块发送预警指令，同时向电动汽车充电预约APP软件发送充电预约请求，反之，则不断进行充电时刻的预警监测。

7）预警模块接收电量不足监控模块发送的预警指令，通过提供语音和灯光预警提示，协助驾驶员完成电动汽车主动充电预警任务。

8）充电预约APP软件接收来自电量不足监控模块发送的充电请求，通过GPRS无线通信方式实现与充电站管理平台的信息交互，并完成目标充电桩辅助预约服务，然后利用充电预约APP软件中路线规划模块根据实时路况信息规划驶往目标充电桩的最优路径。

9）充电预约APP软件通过手机蓝牙通讯将拟预约的充电桩信息和驶往目标充电桩的最优路径发送给电量不足监控模块，监控模块通过信息显示模块将拟预约信息和路径规划进行实时显示，来征求车主对此预约信息的满意度，若车主不满意，则重新执行步骤4和8，完成目标充电桩二次预约，直到车主满意为止，反之，车主发送确认预约信息给充电预约APP软件，完成充电预约服务。

10）信息显示模块显示当前电动汽车的状态信息包括电池SOC信息、当前电动汽车可行驶里程和可行驶时间信息、电动汽车及目标充电桩的位置信息、电动汽车与目标充电桩的距离信息、目标充电桩的预约信息和驶往该充电桩的最优路径。

附图说明

下面将结合附图对本发明作进一步详细说明：

图1为电动汽车主动充电预警及预约系统的体系架构；

图2为目标充电桩选取的指标体系；

图3为目标充电桩预订及路径规划逻辑图。

现在结合下文中所示附图，将分别从电动汽车主动充电预警及预约系统的体系架构、目标充电桩选取的指标体系和目标充电桩预订及路径规划逻辑三个方面来对本发明作详细地描述。

图1是本发明电动汽车主动充电预警及预约系统的体系架构，其中包括电量不足监控模块1、电动汽车充电预约APP软件2、电池管理系统3、预警模块4、信息显示模块5和充电站管理平台6组成。

在本系统中，首先通过电池管理系统3实时获取车载动力电池SOC信息，通过CAN总线将SOC信息传输至电量不足监控模块1，电量不足监控模块1通过SOC信息和车速信息估算出当前电动汽车可行驶里程和可行驶时间信息，并将电池SOC信息、电动汽车可行驶里程和可行驶时间信息传输至信息显示模块5。

目标充电桩的选取需综合考虑道路实时路况信息、车辆与附近充电站的相对距离、充电站内剩余充电桩个数和充电桩排队等待时间等因素，利用电动汽车充电预约APP软件2中内嵌的数字地图完成充电桩选取任务；再利用充电预约APP软件2中两点间距离计算模块完成电动汽车与目标充电桩的相对距离计算，通过手机蓝牙通讯将此距离信息实时传输至电量不足监控模块1。

电量不足监控模块1接收当前电动汽车可行驶里程和电动汽车与目标充电桩的相对距离信息，实时比对两者距离之差，与监控模块1中所设定的电量不足安全阈值进行比较，当两者之差小于或等于安全阈值时，通过预警模块4发出电量不足预警提示，同时向电动汽车充电预约APP软件2发送充电预约请求。

当预警模块4接收到来自电量不足监控模块1所发送的预警指令时，通过提供语音和灯光（LED灯）预警提示，协助驾驶员完成电动汽车电量不足的主动预警提示任务。

当电动汽车充电预约APP软件2接收来自电量不足监控模块1所发送的充电请求时，通过GPRS无线通信方式实现与充电站管理平台6的信息交互（同时各充电站将站内数据信息通过无线网实时上传至充电站管理平台6，其中数据信息包括各充电桩的使用情况及其编号信息等），帮助驾驶员完成目标充电桩辅助预约服务，然后充电预约APP软件2中路径规划模块根据实时路况信息规划驶往目标充电桩的最优路径（最优路径的选择需综合考虑时间和距离两个要素，且距离不得超过当前电动汽车的可行驶里程）。

电动汽车充电预约APP软件2将拟预约的充电桩信息和驶往目标充电桩的最优路径通过手机蓝牙通讯发送给电量不足监控模块1，监控模块1通过信息显示模块5将拟预约信息和路径规划进行实时显示，其中拟预约信息包括充电桩的位置信息及其编号和车主确认答复信息，供车主进行查阅，以获取车主对此预约信息的满意度，若车主对该预约信息不满意，则重新进行目标充电桩的二次选取及二次预约，直到车主满意为止，反之，车主发送确认信息给充电预约APP软件2，完成充电预约服务。

信息显示模块5实时显示当前电动汽车的状态信息包括电池SOC信息、当前电动汽车可行驶里程和可行驶时间信息、电动汽车及目标充电桩的位置信息、电动汽车与目标充电桩的距离信息和驶往目标充电桩的最优路径，其中信息显示模块5与电动汽车车载导航系统中的显示模块（LCD液晶屏）共用。

图2是目标充电桩选取的指标体系，目标充电桩选取的影响因素包括实时路况信息、车辆与附近充电站的相对距离、充电桩排队等待时间和空闲充电桩情况，电动汽车充电预约APP软件综合考虑以上影响因素，完成目标充电桩的选取工作。

道路实时路况信息是交通信息频道的简称，根据当前道路的拥堵情况，划分为拥挤、缓行和畅通三个级别。借助百度地图API平台实时路况的数据接口作为道路实时路况信息的获取途径。

通过充电预约APP软件内嵌的数字地图中定位模块实时确定当前电动汽车的位置信息；利用POI周边检索服务模块以当前电动汽车的位置信息为检索中心，以当前电动汽车可行驶里程的三分之一作为最初的检索半径，不断地调整检索半径完成周边充电站的检索任务；利用两点间距离计算模块计算出电动汽车与附近各充电站之间的相对距离。将电动汽车与附近各充电站之间的距离与当前电动汽车可行驶里程进行比对，将相对距离划分为大于可行驶里程、小于可行驶里程和等于可行驶里程三个级别。

电动汽车周边各充电站根据当前正处于充电状态的电动汽车数量信息及电池容量信息、电池已充电量信息和充电电流的大小，即可估算出充电站内各充电桩的排队等待时间，将该等待时间划分为可接收范围和不可接收范围两个级别。

电动汽车周边各充电站将站内空闲充电桩的个数进行实时地更新，同时将该数据信息上传到充电站管理平台，电动汽车充电预约APP与该平台完成对接，实时获取空闲充电桩的个数，将该信息划分为有空闲充电桩和无空闲充电桩两个级别。

构建目标充电桩选取的指标体系，并分别确定各指标的权重大小，通过模糊物元分析方法为电动汽车充电预约APP软件完成目标充电桩选取提供备选方案。

图3是目标充电桩预订及路径规划逻辑图，当预警模块输出预警提示后，同时电量不足监控模块向电动汽车充电预约APP软件发送充电请求预约，充电预约APP软件首先判断已选充电桩是否为目标充电桩，如果不是，则重新进行目标充电桩的选取，反之则通过GPRS无线通信方式实现与充电站管理平台的信息交互，充电站管理平台判断已选目标充电桩是否与动力电池型号相匹配，如果匹配，则预定该充电桩，同时通过路径规划模块以目标充电桩为目的地完成最优路径规划，如果不匹配，判断是否进行充电等待，如果进行充电等待，则完成该充电桩预定和最优路径规划，反之，则跳过上次锁定的充电桩，进行目标充电桩二次选取及二次预约，直至完成预约为止。

Claims (1)

1.一种电动汽车主动充电预警及预约方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用电池管理系统实时获取动力电池剩余电量SOC信息，通过CAN总线将动力电池剩余电量SOC信息实时传送至电量不足监控模块，计算出当前电动汽车的可行驶里程，再根据车速信息，计算出当前电动汽车的可行驶时间；

道路实时路况信息是交通信息频道的简称，根据当前道路的拥堵情况，划分为拥挤、缓行和畅通三个级别；

综合考虑道路实时路况信息、车辆与附近充电站的相对距离、充电站内剩余充电桩个数和充电桩排队等待时间，利用充电预约APP软件中内嵌的数字地图完成目标充电 桩的选取；再利用充电预约APP软件中两点间距离计算模块完成电动汽车与目标充电桩的相对距离计算，通过蓝牙通讯将此距离信息实时传输至电量不足监控模块；

电量不足监控模块接收当前电动汽车可行驶里程及其与目标充电桩的相对距离信息，实时比对两者距离之差，与电量不足监控模块中依据个体属性和认知差异设定的充电预警判断条件进行比较，当两者距离之差小于或等于充电预警判断条件时，通过预警模块发出电量不足预警提示，同时向电动汽车充电预约APP软件发送充电预约请求；

针对驾驶员群体，结合不同个体属性和认知差异合理设置充电预警判断条件，其中个体属性主要包括年龄、性别、职业、性格，认知差异包括期望里程、驾龄和电动汽车的熟悉程度；

电动汽车充电预约APP软件接收来自电量不足监控模块所发送的充电请求，通过GPRS无线通信方式实现电动汽车与充电站管理平台的信息交互，并完成目标充电桩辅助预约服务，然后充电预约APP软件中路线规划模块根据实时路况信息规划驶往目标充电桩的 最优路径，并通过蓝牙通讯将已预约的充电桩信息和驶往目标充电桩的最优路径发送给电量不足监控模块；

信息显示模块接收来自电量不足监控模块所发送的动力电池剩余电量SOC信息、当前电动汽车可行驶里程和可行驶时间信息、道路实时路况信息、电动汽车和目标充电桩的位置信息、电动汽车与目标充电桩的相对距离信息、已预约充电桩的信息及驶往目标充电桩的最优路径进行实时显示，供车主进行查阅，以获取车主对此预约信息的满意度，若车主对该预约信息不满意，则重新进行目标充电桩的二次选取及二次预约，直到车主满意为止，反之，车主发送确认信息给充电预约APP软件，完成充电预约服务。

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