基于能耗预测的共享纯电动汽车管理方法研究*

郭茜 童荣辉 周雷

（1.江苏联合职业技术学院无锡立信分院；2.上海汽车集团股份有限公司技术中心）

随着共享经济的不断深化和发展，同时随着电动汽车技术的不断发展，共享纯电动汽车也随之逐渐兴起。共享纯电动汽车的出现不仅能满足用户短时租赁出行的需求，而且相较于燃油车驾驶体验更好、噪声音更小、环保以及大数据等信息化技术不断被应用在共享经济领域，使得共享汽车的智能化管理成为焦点。

1 问题描述

共享纯电动汽车的普及为人们的日常出行提供了便利，除了驾驶体验更好、驾驶响应更快、行驶更经济等性能外，续驶里程是电动汽车的重要性能指标之一[1]。目前一方面由于动力电池的能量密度无法达到很高的水平，再加上成本的限制，电动汽车的续驶里程相较于传统燃油汽车仍然存在较大的差距[2]，而且用户的实际使用工况十分的复杂，因此车辆能耗变化大，加之当前纯电动汽车仪表的续驶里程算法估计精度不高，仪表显示的里程值与实际行驶距离相差甚大[3]，也就容易使用户产生“里程焦虑”[4]，再加上车辆网点数量不够多，对共享纯电动车而言产生了3个运行管理问题：1）对于续驶里程预测不准导致车辆在行车途中电量耗尽熄火；2）预约时车辆的剩余电量不足以行驶至目的地，导致无车可用；3）用户的出行距离无法超出共享汽车的行驶里程上限。其中第1个问题对交易双方来说都最为严重，不仅耽误时间，还会产生拖车费等各种纠纷。第2个和第3个问题，对于用户来说增加了出行的不便，需要寻找其他出行方式。以上3个问题对于共享汽车来说，会导致车辆的闲置率增加，同时无法支持长距离出行需求，进而会减少一部分收入。

针对上述问题，文章在电动车能够较为准确的预测整个行程能耗的前提下，构建了基于能耗预测的纯电动共享汽车管理方法。

2 模型构建

如图1所示，文章构建的基于能耗预测的纯电动共享汽车管理方法包括2类。第1类：出发地有车辆满足用户出行需求。第2类：出发地无车辆满足用户出行需求。针对第2类可以提供3种解决方案。

下面按照图1所示阐述基于能耗预测的纯电动共享汽车管理方法具体工作原理。

图1 基于能耗预测的纯电动共享汽车管理方法模型

首先执行（1），根据用户提交的出发地A和目的地B，以及环境与用户驾驶特征数据，再结合导航实时路况信息，计算抵达目的地所需的SOC。同时，获取出发地A附近的租车点信息。然后进入（2），判断租车点的车辆SOC是否可以满足上述计算的SOC需求。如有车辆可以满足，则进入（3），将所有满足条件的车辆显示给用户，供用户进行选择。此为上述第1类情况。如无车辆可以满足，则进入上述第2类情况。

上述方案中第（1）步骤涉及的相关输入信号如图2所示。该图主要包含了车机、导航系统以及服务器需要接收的相关信号，然后结合导航信息、车辆基本信息，根据车辆动力学和大数据分析计算出行程所需SOC，对于行程所需SOC的具体计算方法、模型文章不做详细描述，同时通过导航信息计算出用户附近的租车网点信息等。

图2 模型相关输入信号

如（4）所示，第2类情况提供3种可能的出行方案。本模型首先判断方案1，即进入（5），计算A地SOC最高车辆沿导航路径可行驶到达的地点C，此操作是为了在当前地点A的可用车辆能够行使的最长范围内寻找可以换乘的车辆。然后进入（6），获取从A到C的路线两侧X km范围内的租车点D的信息（X为使用文章自行定义，X越大，可能寻找到的租车点就越大，找到可用车辆的机会就越大，然而相应的计算量也会更大，且用户需要绕行的距离也会增多。因此需要结合用户实际能到达及时间允许的情况做合理定义）。然后进入（7），计算每个租车点到目的地B的SOC消耗，然后进入（8），判断每个租车点是否有车辆满足上述的SOC消耗。如果判断结果为所有车辆均不满足，则进入（9），取消该方案推荐，继续评估下一方案，也就是方案2。如果有车辆满足SOC要求，则进入（10），告知用户并请用户确认是否进行换乘。如用户选择同意，则进入（3），开放所有满足要求的车辆给用户进行选择。如用户选择不同意，则进入（11），不提供车辆给用户换乘，并且继续评估下一方案，也就是方案2。上述中途租车点以及A、B、C、D的定义也可以参考图3进行理解。

图3 中途租车点以及A、B、C、D的定义

根据上述方案1判断，如不满足条件或用户不同意，则继续判断方案2，即进入（12），计算A地每个租车点SOC最高的车需充电多久可以开到B，然后进入（13），判断此充电时间是否在Y h内（Y为使用文章自行定义，如果Y过大，一方面会导致用户可能等待的时间过长，另一方面也会造成车辆资源的浪费，导致一些短途出行的需求资源被占用。如果Y过小，则电量的提升有限，对当前用户的帮助不大。因此，需要根据实际情况合理定义）。如不在Y h内，则进入（9），取消该推荐方案，继续进行方案3的判断。如果在Y h内，则进入（14），告知用户需要等待充电的时间，并请用户确认是否等待。如用户选择同意，则进入（3），开放所有满足要求的车辆给用户进行选择。如用户选择不同意，则进入（11），不提供车辆给用户换乘，并且继续评估下一方案，也就是方案3。

如果方案2也无法满足或用户不同意，则最后判断方案3。即进入（15），计算SOC最高的车辆是否可以通过节能驾驶抵达B。所述节能驾驶，即通过温和驾驶和关闭车辆附件来实现。所述温和驾驶，包括减小加速踏板的深度，减小行车车速，减少中等强度制动和重制动（在确保安全的前提下）。这些操作可以节约车辆能耗，但同时会导致用户的行车时间增加。所述关闭车辆附件，包括关闭车辆空调、座椅加热及音响娱乐等。其中关闭车辆空调占主要影响，此操作会导致用户的出行舒适度降低。如计算判断节能驾驶也无法行驶至目的地，则进入（9），取消该方案推荐，告知用户无可用车辆。如判断可以通过节能驾驶行驶至目的地，则进入（16），告知用户驾驶建议和风险，请用户确认是否接受，所述风险根据实际情况进行判断，包括但不限于上述的行车时间增加、行车舒适度下降。如用户选择同意，则进入（3），开放所有满足要求的车辆给用户进行选择。如用户选择不同意，则进入（11），不提供车辆给用户换乘，告知用户无可用车辆。

3 结论

文章所研究的基于能耗预测的纯电动共享汽车管理方法的目的在于以计算出用户行程所需能耗值为基础，根据此能耗值并结合用户的出行需求进行判断，对于无法满足出行能耗需求的车辆则不提供给该用户，从而减少甚至能避免发生第1章中问题1所述情况。同时又能继续对车辆资源进行协调，尽量为用户提供可用车辆，以提高车辆的利用率，即解决问题2所述情况。上述对车辆资源的协调中包括了换乘方案，可以支持用户的长途出行需求，即解决问题3所述情况。