一种基于换电站的电动汽车按里程计费的动态智能算法及系统的制作方法

本发明涉及一种电动汽车按里程计费的算法，尤其涉及一种基于换电站的电动汽车按里程计费的动态智能算法及系统。

背景技术：

1、近年来，随着环境保护意识的不断增强和能源价格的不断上涨，电动汽车逐渐成为人们关注的焦点。电动汽车目前的补能主要是充电和换电两种方式，在换电场景下，使用按电动汽车里程计费的方式，可以根据电动汽车的使用情况进行精准计费及科学制定收费标准，并且可以激励高能效、低二氧化碳排放的电动汽车的使用习惯养成。

2、但目前根据传统电动汽车换电理论，是根据车载通讯模块tbox所记载的里程数乘以固定单价来计算司机需要负担的费用，但因为存在司机个人充电，或电动汽车受通讯信号影响导致里程误差等原因，导致司机实际换电里程与实际行驶里程不符，从而产生了让司机无法接受的计费价格导致的司机排斥换电模式或运营类司机的流失等问题，因此，需要一种新的电动汽车的按里程计费的算法解决以上问题。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种可以科学的制定计费规则及灵活的收费方式，可以更准确地计费，提高电池的利用率，降低换电站的运营成本，并且可以在不稳定的通讯信号环境下操作。同时pbms系统还可以对电动汽车进行全方位的管理，并且安装使用简便，既能降低使用者的使用成本，又能更好地服务于电动汽车用户的基于换电站的电动汽车按里程计费的动态智能算法及系统。

2、本发明采用以下技术方案实现：一种基于换电站的电动汽车按里程计费的动态智能算法，包括以下步骤：

3、步骤一、首先计算不同车型的电动汽车的功率和能量，从而计算得出不同车型适用的剩余电量对应的行驶里程计费区间，可分为电池放电效率最低成本区间、正常电池放电行驶区间、异常电池放电行驶区间；

4、步骤二、不同车型的电动汽车的续航里程的计算，用于区别正常或异常行驶的参考数据，以便设定计费规则的临界判断值；

5、步骤三、最终的不同类型电动汽车的实际换电费用的计算。

6、优选地，所述步骤一的计算原理如下：

7、电动汽车在行驶中的功率计算公式同传统汽车，根据功率平衡计算出电池组需要提供的功率为：

8、

9、式中，pe为电池组提供的功率，单位为kw，ηt为动力装置到驱动轮的传动效率，g为重力，单位为n，m为汽车质量，单位为kg，u为车速，单位为km/h，cd为空气阻力系数，a为迎风面积，单位为m2，f为汽车滚动阻力系数，δ为转动惯量系数，i为坡度；

10、当汽车匀速行驶时，只有滚动阻力和空气阻力，此时电池组需要提供的功率为：

11、

12、行驶中电动汽车所需的能量全部由电池组提供，电池组携带的总能量为：

13、e0＝qmue                            (3)

14、式中，e0为电池组总能量，单位为kw·h，qm为电池组额定容量，单位为ah，ue为电池组额定电压，单位为v；

15、由于实际中考虑电池寿命因素每次放电时电池能量组并未完全释放，且还受到放电效率，环境因素的影响，因此计算实际中电池组的有效能量为：

16、et＝ηdisηdode0＝ηdisηdodqmue  (4)

17、式中，ηdis为电池放电效率，ηdod为放电深度；

18、当汽车行驶一段时间后，电池组电量和能量已消耗了一部分，根据soc定义，此时电池组剩余的电量qres和剩余能量eres为：

19、qres＝soc*·qm   (5)

20、eres＝u·qres      (6)

21、式中，soc*为当前电池组soc值，u为当前电池组电压值，单位为v。

22、优选地，所述步骤二的计算原理如下：

23、根据电动汽车有关能量消耗和续航里程实验的规定，试验一般按照匀速行驶和标准循环行驶进行测试，而在实际应用场景中司机大多处于循环行驶状况，所以按照循环行驶状况下对续航里程进行计算。

24、优选地，纯电动汽车在标准情况下行驶时需要经过多个循环条件才可使电池组完全放电结束，由于车速不是恒定的，所以需求功率会随着车速的改变而动态的变化，但对于其中一个循环行驶，其所用的时间和车速是恒定的，假设一个循环行驶的时间为t0秒，任意时刻的车速用u(t)表示，根据公式4计算出该条件下电池组功率pe的变化。因此纯电动汽车行驶一个标准循环消耗的能量为：

25、

26、根据公式4计算得到的电池组有效能量et，et与e1的比值即表示纯电动汽车在该循环行驶下的状况，单个循环状况下汽车的行驶里程s1为：

27、

28、因此可计算该循环行驶下的续航里程为：

29、s＝ns1    (9)

30、根据公式6计算出在任意时刻t电池组剩余能量eres，再计算t时刻单位里程的消耗et或者单位能耗行驶的里程lt，可由已行驶的里程st和已消耗的能量$e^`$计算得到；利用t时刻单位里程消耗或单位能耗行驶的里程lt估算纯电动汽车剩余续航里程，计算公式如下：

31、

32、e·＝et-eres    (11)

33、

34、因此该循环里程的剩余续航里程为：

35、sres＝ereslt   (13)

36、以上对纯电动汽车在实际情况中的续航里程和剩余续航里程进行了分析；

37、根据步骤一和步骤二的计算已经制定出适用不同类型的电动汽车的按行驶里程计费的动态计费规则。

38、优选地，所述步骤三的计算原理如下：

39、假设计算所得的剩余续航里程为sres，放电深度为ηdod，标准里程换电金额为a元/公里，实际里程换电金额为b元/公里，超标里程换电金额为c元/公里，其中放电深度由成本控制决定，则车辆的换电金额m为：

40、m＝sres·ηdod·a+sres·(1-ηdod)·b    (14)

41、在实际使用场景中，车辆如果配备了充电口，也可以通过充电口进行充电，但实际续航里程依然会被叠加到换电金额中，由公式14可知车辆换电金额的最大值在电池达到最大放电深度时产生，假设电动汽车的实际里程为sact，该值由tbox获取，当sact>sres时，此时车辆的换电金额m为：

42、m＝sres·ηdod·a+sres·(1-ηdod)·b+(sact-sres)·c    (15)

43、上式中超标里程费用sact-sres·c设有封顶金额mt，表示为sact-sres·c<mt，当超标里程金额超过该值，则车辆换电金额为：

44、m＝sres·ηdod·a+sres·(1-ηdod)·b+mt)·c      (16)。

45、一种用于基于换电站的电动汽车按里程计费的动态智能算法的换电计费管理系统，包括以下几个模块：

46、通信模块：用于与云服务器、车载传感器、换电站现场设备进行通信，以收集和传输数据；

47、控制模块：用于控制pbms系统中其他模块的运行；

48、计费模块：包括dma算法，通过车辆行驶距离动态计算费用；

49、管理模块：用于管理车辆电量提醒、司机账户、车辆报警信息。

50、优选地，该系统的具体实施步骤如下：

51、步骤1、通过终端设备扫描用户车辆上的车牌信息，终端设备通过pbms系统的通讯模块与云服务器进行联通查询到车牌信息的绑定信息，车牌信息的绑定信息连通到对应用户车辆的用户信息表、车辆信息表和计费规则信息表，所述车辆信息表能展示到车辆实时信息，云服务器计算出车辆上次换电总里程、车辆当前总里程、本次换电行驶里程和更换电池时间；

52、步骤2、云服务器根据上述步骤1得出的车辆上次换电总里程、车辆当前总里程和本次换电行驶里程和更换电池时间(更换电池时间的终端设备扫描用户车辆，联通云服务器时云服务器的系统时间)通过dma算法计算出计费规则中对应的适用规则信息；

53、步骤3、云服务器中根据上述步骤2得出的辆上次换电总里程、车辆当前总里程、本次换电行驶里程和正确的计费规则信息再通过dma端饭得出用户车辆的此次换电计费金额；

54、步骤4、所述步骤3中计算出对应用户车辆此次的换电计费金额，同时得出对应用户车辆更新后的换电记录信息表，且对应用户车辆的换电记录信息表保存到云服务器的数据库中，并删除换电记录信息表的缓存信息，将对应用户车辆更新后的换电记录信息表传输给终端设备并将相关信息记录到响应的管理模块中。

55、本发明的有益效果是通过动态里程算法(dma算法)可以科学的制定计费规则及灵活的收费方式，可以更准确地计费，提高电池的利用率，降低换电站的运营成本，并且可以在不稳定的通讯信号环境下操作，同时换电计费管理系统(pbms系统)还可以对电动汽车进行全方位的管理，并且安装使用简便，既能降低使用者的使用成本，又能更好地服务于电动汽车用户。