本發明涉及電動汽車領域，具體而言，涉及一種電動公交車參數配置方法和裝置。

背景技術：

近年來，隨著環境的惡化，電動汽車的推廣和使用受到了世界各國政府和消費者的青睞，電動公交車作為公共交通最主要工具之一也受到了很大程度的重視。然而電動公交車的運行與傳統公交車會有很大的不同，傳統公交車的運營僅考慮公交車的運營調度時間，而電動汽車的運營還需要考慮電動汽車的充電調度，因此在公交車線路設計的時候還需要考慮電動汽車車載動力電池的容量大小、充電機的數量和充電機的功率。現有技術中僅考慮的電動公交車的充電機功率，而沒有考慮到電動公交車的調度需求，也沒有考慮最佳的動力電池和充電機數量配置。

針對上述現有技術中針對電動公交車運營沒有考慮到電動公交車電池容量大小和充電機的數量而導致不能得到最佳的動力電池和充電機數量的配置的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現要素：

本發明實施例提供了一種電動公交車參數配置方法和裝置，以至少解決現有技術中針對電動公交車運營沒有考慮到電動公交車電池容量大小和充電機的數量而導致不能得到最佳的動力電池和充電機數量的配置的技術問題。

根據本發明實施例的一個方面，提供了一種電動公交車參數配置方法，包括：獲取多組電動公交車參數，電動公交車參數包括電動公交車的初始化電池容量和充電機的初始化充電功率；根據電動公交車在各個調度運行時刻的電池剩余電量構建電池剩余電量矩陣，以及根據充電機在各個調度運行時刻的充電狀態構建充電機充電狀態矩陣；計算電池剩余電量矩陣的秩，以得到每組電動公交車參數的最小車輛配置數量，以及計算充電機充電狀態矩陣的秩，以得到每組電動公交車參數的最小充電機配置數量；根據預構建的消耗模型，將每組電動公交車參數的最小車輛配置數量和每組電動公交車參數的最小充電機配置數量輸入消耗模型，選擇消耗模型輸出為最小時對應的電動公交車參數，作為最優電動公交車參數。

根據本發明實施例的另一方面，還提供了一種電動公交車參數配置裝置，包括：獲取模塊，用于獲取多組電動公交車參數，電動公交車參數包括電動公交車的初始化電池容量和充電機的初始化充電功率；構建模塊，用于根據電動公交車在各個調度運行時刻的電池剩余電量構建電池剩余電量矩陣，以及根據充電機在各個調度運行時刻的充電狀態構建充電機充電狀態矩陣；計算模塊，用于計算電池剩余電量矩陣的秩，以得到每組電動公交車參數的最小車輛配置數量，以及計算充電機充電狀態矩陣的秩，以得到每組電動公交車參數的最小充電機配置數量；選擇模塊，用于根據預構建的消耗模型，將每組電動公交車參數的最小車輛配置數量和每組電動公交車參數的最小充電機配置數量輸入消耗模型，選擇消耗模型輸出為最小時對應的電動公交車參數，作為最優電動公交車參數。

在本發明實施例中，通過獲取多組電動公交車參數，電動公交車參數包括電動公交車的初始化電池容量和充電機的初始化充電功率；根據電動公交車在各個調度運行時刻的電池剩余電量構建電池剩余電量矩陣，以及根據充電機在各個調度運行時刻的充電狀態構建充電機充電狀態矩陣；計算電池剩余電量矩陣的秩，以得到每組電動公交車參數的最小車輛配置數量，以及計算充電機充電狀態矩陣的秩，以得到每組電動公交車參數的最小充電機配置數量；根據預構建的消耗模型，將每組電動公交車參數的最小車輛配置數量和每組電動公交車參數的最小充電機配置數量輸入消耗模型，選擇消耗模型輸出為最小時對應的電動公交車參數，作為最優電動公交車參數，本發明能夠解決現有燃油公交車改為電動公交車后，電動公交車車輛參數和充電機參數的最佳配置問題，并且能夠給出最佳的運營調度和充電調度方案，進而解決了現有技術中針對電動公交車運營沒有考慮到電動公交車電池容量大小和充電機的數量而導致不能得到最佳的動力電池和充電機數量的配置的技術問題。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是根據本發明實施例的一種電動公交車參數配置方法的流程圖；以及

圖2是根據本發明實施例的一種電動公交車參數配置裝置的結構圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例?；诒景l明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。

需要說明的是，本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的本發明的實施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

實施例1

根據本發明實施例，提供了一種電動公交車參數配置方法的方法實施例，需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執行指令的計算機系統中執行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執行所示出或描述的步驟。

圖1是根據本發明實施例的電動公交車參數配置方法，如圖1所示，該方法包括如下步驟：

步驟S102，獲取多組電動公交車參數，電動公交車參數包括電動公交車的初始化電池容量和充電機的初始化充電功率。

步驟S104，根據電動公交車在各個調度運行時刻的電池剩余電量構建電池剩余電量矩陣，以及根據充電機在各個調度運行時刻的充電狀態構建充電機充電狀態矩陣。

步驟S106，計算電池剩余電量矩陣的秩，以得到每組電動公交車參數的最小車輛配置數量，以及計算充電機充電狀態矩陣的秩，以得到每組電動公交車參數的最小充電機配置數量。

步驟S108，根據預構建的消耗模型，將每組電動公交車參數的最小車輛配置數量和每組電動公交車參數的最小充電機配置數量輸入消耗模型，選擇消耗模型輸出為最小時對應的電動公交車參數，作為最優電動公交車參數。

在本發明實施例中，通過獲取多組電動公交車參數，電動公交車參數包括電動公交車的初始化電池容量和充電機的初始化充電功率；根據電動公交車在各個調度運行時刻的電池剩余電量構建電池剩余電量矩陣，以及根據充電機在各個調度運行時刻的充電狀態構建充電機充電狀態矩陣；計算電池剩余電量矩陣的秩，以得到每組電動公交車參數的最小車輛配置數量，以及計算充電機充電狀態矩陣的秩，以得到每組電動公交車參數的最小充電機配置數量；根據預構建的消耗模型，將每組電動公交車參數的最小車輛配置數量和每組電動公交車參數的最小充電機配置數量輸入消耗模型，選擇消耗模型輸出為最小時對應的電動公交車參數，作為最優電動公交車參數，本發明能夠解決現有燃油公交車改為電動公交車后，電動公交車車輛參數和充電機參數的最佳配置問題，并且能夠給出最佳的運營調度和充電調度方案，進而解決了現有技術中針對電動公交車運營沒有考慮到電動公交車電池容量大小和充電機的數量而導致不能得到最佳的動力電池和充電機數量的配置的技術問題。

在一種可選的實施例中，消耗模型為：P_bs＝b_n×p₁+c_n×p_c×p₂+b_n×b_b×p₃；其中，P_bs表示消耗輸出，p_c表示充電機的初始化充電功率，b_b表示電動公交車的初始化電池容量，b_n表示電動公交車的初始化電池容量為b_b時的最小車輛配置數量，c_n表示充電機的初始化充電功率為p_c時的最小充電機配置數量，p₁表示電動公交車價格，p₂表示充電機價格，p₃表示電池價格。

在一種可選的實施例中，電池剩余電量矩陣包括電動公交車的電池從初始化電池容量消耗至電池剩余電量小于預設最小剩余電量的電量變化過程，以及從電池剩余電量小于預設最小剩余電量充電至預設最大剩余電量的電量變化過程。

在一種可選的實施例中，電動公交車的電池從初始化電池容量消耗至電池剩余電量小于預設最小剩余電量的電量變化過程，如下式所示：

其中，B_bn表示電動公交車的電池從初始化電池容量消耗至電池剩余電量小于預設最小剩余電量的電量變化矩陣，L表示電動公交車的路線里程，S表示電動公交車行駛一百公里的耗電量，i表示第i+1個調度運行時刻，n表示電動車能夠行駛的路線最大循環次數，且滿足以及其中，b_bn表示電動車行駛到第n個路線循環時的電池剩余電量，b_bn+1表示電動車行駛到第n+1個路線循環時的電池剩余電量，b_bmin表示預設最小剩余電量。

在一種可選的實施例中，從電池剩余電量小于預設最小剩余電量充電至預設最大剩余電量的電量變化過程如下式所示：

其中，B_bc表示電動公交車的電池從電池剩余電量小于預設最小剩余電量充電至預設最大剩余電量的電量變化矩陣，△T_n+j表示從Tn開始到Tn+j的時間間隔，Tn表示電動車行駛到第n個路線循環的時刻，j表示從Tn開始的第j個調度運行時刻，j＝1，2，…，m；m表示從Tn開始的第m個調度運行時刻，且在第m個調度運行時刻，動力電動車的電池電量達到預設最大剩余電量。

在一種可選的實施例中，本發明通過改變電動公交車車載動力電池容量和充電機功率，建立電動公交車剩余電量狀態矩陣和充電機的狀態矩陣，并通過求秩的方法求解在某一動力電池容量和充電機功率時最佳的電動汽車配置數量和最佳的充電機配置數量；然后通過最優化方法，以電動公交場站投資最小為目標，得到最佳的電動公交車動力電池容量和充電機功率配置參數。

具體的，可以首先獲取并定義一些參數數據，包括電動公交車的路線里程L、電動公交車行駛一百公里的耗電量電動公交車路線里程S、公交車調度高峰和低谷時間段、高峰和低谷期發車間隔、電動公交車的價格p1、充電機的單位價格p2、電動公交車的動力電池的單位價格p3、最大充電機功率Pc_max和最小充電功率Pc_min、車載動力電池最大容量Bb_max和最小容量Bb_min，并且初始化充電機的充電功率p_c和電動公交車的動力電池容量b_b，其中存在多組初始化充電機的充電功率p_c和電動公交車的動力電池容量b_b，并且每一組需要滿足下式(1)的約束：

然后按照電動公交車的發車時間間隔，可以制定電動公交車調度運行時刻向量Tt，如下式(2)所示：

T_t＝[T ₁T₂…T_i…T_h-1 T_h] (2)

式(2)中，T1，T2，Ti分別表示電動公交車的發車時刻，可以有h個發車時刻，h由發車時間和發車間隔決定。

按照調度運行時刻向量Tt、線路里程L、電動公交車的耗電特性，模擬電動公交車行駛過程和充電過程的剩余里程，得到每一組初始化充電功率和電池容量下的電動公交車剩余電量矩陣Rm以及充電機充電狀態矩陣Cs。

其中，電動公交車剩余電量矩陣Rm的計算步驟為：

步驟S202，按照電動公交車調度時刻向量、路線里程和電動汽車的耗電特性，計算電動公交車的電量衰減過程，直到剩余電量不能滿足下一次行駛需求。按照調度時刻向量，剩余電量的變化過程如式(3)所示。

式(3)中，B_bn表示電動公交車的電池從初始化電池容量消耗至電池剩余電量小于預設最小剩余電量的電量變化矩陣，L表示電動公交車的路線里程，S表示電動公交車行駛一百公里的耗電量，i表示第i+1個調度運行時刻，n表示電動車能夠行駛的路線最大循環次數，且滿足以及其中，b_bn表示電動車行駛到第n個路線循環時的電池剩余電量，b_bn+1表示電動車行駛到第n+1個路線循環時的電池剩余電量，b_bmin表示預設最小剩余電量。

步驟S204，按照調度時刻向量、充電功率和b_bn計算動力電池充電過程中，在各時刻的剩余電量值，如表達式(4)所示：

式(4)中，B_bc表示電動公交車的電池從電池剩余電量小于預設最小剩余電量充電至預設最大剩余電量的電量變化矩陣，△T_n+j表示從Tn開始到Tn+j的時間間隔，Tn表示電動車行駛到第n個路線循環的時刻，j表示從Tn開始的第j個調度運行時刻，j＝1，2，…，m；m表示從Tn開始的第m個調度運行時刻，且在第m個調度運行時刻，動力電動車的電池電量達到預設最大剩余電量，b_bmax表示動力電池的預設最大剩余電量。

可選的，用b_cm表示從Tn開始的第m個調度運行時刻的電池剩余電量，用b_cm-1表示從Tn開始的第m-1個調度運行時刻的電池剩余電量，則滿足以及

步驟S206，根據上述的電量變化矩陣和，可以構建電動公交車的原始電池剩余電量矩陣R_m0，如表達式(5)所示。

可以刪除R_m0中多余的行形成電池剩余電量矩陣Rm，可以采用的刪除原則為：排列在上的行中包含了排列在下的行中的所有元素，并且對應列的非零元素完全相同，則刪除排列在下的行，比如式(5)中，第一行中包含了第七行的所有元素，則刪除第七行。

在構建充電機充電狀態矩陣Cs時，可以將上式(5)取反，即將上述電動公交車的原始電池剩余電量矩陣R_m0的數據乘以-1，也就是將放電過程的數據全部改成正，將充電過程數據全部改為負，并按照Rm的形成方法，刪除對應行，即形成充電機狀態矩陣Cs。

根據電動公交車剩余電量矩陣Rm以及充電機充電狀態矩陣Cs計算得到每一組初始化充電功率和動力電池容量下的最小車輛配置數量bn和最小充電機配置數量cn，其計算方法如下式(6)所示：

式中，rank()表示求矩陣的秩。

可選的，在計算每一組初始化充電功率和動力電池容量的最小車輛配置數量bn和最小充電機配置數量cn時，可以采用粒子群算法、模擬退火算法、廣義逆算法等多種方法。

之后可以計算公交系統中的消耗P_bs，可以通過預構建的消耗模型來進行計算，消耗模型如下式(7)所示：

P_bs＝b_n·p₁+c_n·p_c·p₂+b_n·b_b·p₃ (7)

根據上式(7)，可以計算出每一組初始化充電功率和電池容量的消耗，然后選擇消耗最小的初始化充電功率和電池容量，作為最優選充電功率和最優電池容量，消耗最小的初始化充電功率和電池容量對應的最小車輛配置數量和最小充電機配置數量也就是最優車輛配置數量和最優充電機配置數量。

可選的，本發明中電動公交車數量、電池的容量、充電機的功率和充電機的數量可以均為變量，也可以將部分設置為確定值。

可選的，本發明適用于多條電動公交系統線路共用一個充電站時的車輛參數和充電機參數的配置。

實施例2

根據本發明實施例，提供了一種電動公交車參數配置裝置的產品實施例，圖2是根據本發明實施例的電動公交車參數配置裝置，如圖2所示，該裝置包括獲取模塊、構建模塊、計算模塊和選擇模塊。

其中，獲取模塊，用于獲取多組電動公交車參數，電動公交車參數包括電動公交車的初始化電池容量和充電機的初始化充電功率；構建模塊，用于根據電動公交車在各個調度運行時刻的電池剩余電量構建電池剩余電量矩陣，以及根據充電機在各個調度運行時刻的充電狀態構建充電機充電狀態矩陣；計算模塊，用于計算電池剩余電量矩陣的秩，以得到每組電動公交車參數的最小車輛配置數量，以及計算充電機充電狀態矩陣的秩，以得到每組電動公交車參數的最小充電機配置數量；選擇模塊，用于根據預構建的消耗模型，將每組電動公交車參數的最小車輛配置數量和每組電動公交車參數的最小充電機配置數量輸入消耗模型，選擇消耗模型輸出為最小時對應的電動公交車參數，作為最優電動公交車參數。

在本發明實施例中，通過獲取多組電動公交車參數，電動公交車參數包括電動公交車的初始化電池容量和充電機的初始化充電功率；根據電動公交車在各個調度運行時刻的電池剩余電量構建電池剩余電量矩陣，以及根據充電機在各個調度運行時刻的充電狀態構建充電機充電狀態矩陣；計算電池剩余電量矩陣的秩，以得到每組電動公交車參數的最小車輛配置數量，以及計算充電機充電狀態矩陣的秩，以得到每組電動公交車參數的最小充電機配置數量；根據預構建的消耗模型，將每組電動公交車參數的最小車輛配置數量和每組電動公交車參數的最小充電機配置數量輸入消耗模型，選擇消耗模型輸出為最小時對應的電動公交車參數，作為最優電動公交車參數，本發明能夠解決現有燃油公交車改為電動公交車后，電動公交車車輛參數和充電機參數的最佳配置問題，并且能夠給出最佳的運營調度和充電調度方案，進而解決了現有技術中針對電動公交車運營沒有考慮到電動公交車電池容量大小和充電機的數量而導致不能得到最佳的動力電池和充電機數量的配置的技術問題。

在一種可選的實施例中，消耗模型為：P_bs＝b_n×p₁+c_n×p_c×p₂+b_n×b_b×p₃；其中，P_bs表示消耗輸出，p_c表示充電機的初始化充電功率，b_b表示電動公交車的初始化電池容量，b_n表示電動公交車的初始化電池容量為b_b時的最小車輛配置數量，c_n表示充電機的初始化充電功率為p_c時的最小充電機配置數量，p₁表示電動公交車價格，p₂表示充電機價格，p₃表示電池價格。

在一種可選的實施例中，電池剩余電量矩陣包括電動公交車的電池從初始化電池容量消耗至電池剩余電量小于預設最小剩余電量的電量變化過程，以及從電池剩余電量小于預設最小剩余電量充電至預設最大剩余電量的電量變化過程。

在一種可選的實施例中，電動公交車的電池從初始化電池容量消耗至電池剩余電量小于預設最小剩余電量的電量變化過程，如下式所示：

其中，B_bn表示電動公交車的電池從初始化電池容量消耗至電池剩余電量小于預設最小剩余電量的電量變化矩陣，L表示電動公交車的路線里程，S表示電動公交車行駛一百公里的耗電量，i表示第i+1個調度運行時刻，n表示電動車能夠行駛的路線最大循環次數，且滿足以及其中，b_bn表示電動車行駛到第n個路線循環時的電池剩余電量，b_bn+1表示電動車行駛到第n+1個路線循環時的電池剩余電量，b_bmin表示預設最小剩余電量。

在一種可選的實施例中，從電池剩余電量小于預設最小剩余電量充電至預設最大剩余電量的電量變化過程如下式所示：

其中，B_bc表示電動公交車的電池從電池剩余電量小于預設最小剩余電量充電至預設最大剩余電量的電量變化矩陣，△T_n+j表示從Tn開始到Tn+j的時間間隔，Tn表示電動車行駛到第n個路線循環的時刻，j表示從Tn開始的第j個調度運行時刻，j＝1，2，…，m；m表示從Tn開始的第m個調度運行時刻，且在第m個調度運行時刻，動力電動車的電池電量達到預設最大剩余電量。

上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。

在本發明的上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實施例的相關描述。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的技術內容，可通過其它的方式實現。其中，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如所述單元的劃分，可以為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特征可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，單元或模塊的間接耦合或通信連接，可以是電性或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。

另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現，也可以采用軟件功能單元的形式實現。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中?；谶@樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可為個人計算機、服務器或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：U盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、移動硬盤、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。