(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 202210974374.8 (22)申请日 2022.08.15 (71)申请人 北京化工大 学 地址 100029 北京市朝阳区北三环东路15 号 申请人 北京市智慧 交通发展中心 （北京市 机动车调控管理事务中心） (72)发明人 李想　张博文　于海涛　钟园　 肖冉东　 (74)专利代理 机构 北京科迪生专利代理有限责 任公司 1 1251 专利代理师 金怡 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01)G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 一种平均等待时间可控的电动汽车换电站 选址优化方法 (57)摘要 本发明涉及一种平均等待时间可控的电动 汽车换电站 选址优化方法， 其方法包括： 步骤S1： 基于电动汽 车驾驶员更换电池的行为偏好， 以换 电站可服务范围和建设预算为约束， 最大化驾驶 员电池更换需求为目标， 构建服务能力差异化背 景下的换电站选址优化模型； 步骤S2： 基于驾驶 员电池更换需求及换电站电池更换用时， 利用排 队论方法将换电站选址优化模型扩充为换电站 选址优化模型； 步骤S3： 采用变量替换与等价转 化重构换电站选址优化模型， 使其能够被精确算 法求解。 本发 明公开的方法考虑了驾驶员电池更 换需求的随机性， 构建了基于排队论与设施选址 规划理论的数学优化模型， 同时满足驾驶员的需 求偏好和等待时间阈值约束， 具有实用性强、 服 务效率高的优点。 权利要求书6页 说明书10页 附图2页 CN 115438840 A 2022.12.06 CN 115438840 A 1.一种平均等待时间可控的电动汽车 换电站选 址优化方法， 其特 征在于， 包括： 步骤S1： 基于电动汽车驾驶员更换电池的行为偏好， 以换电站可服务范围和建设预算 为约束， 最大化驾驶员电池更换需求为 目标， 构建服务能力差异化背景下 的换电站选址优 化模型； 步骤S2： 基于所述电动汽车驾驶员电池更换需求及换电站电池更换用时， 利用排队论 方法将所述换电站选址优化模型扩充为一种驾驶员平均等待时间可控的换电站选址优化 模型； 步骤S3： 采用变量替换与等价转化重构所述换电站选址优化模型， 使其能够被精确算 法求解。 2.根据权利要求1所述的一种平均等待时间可控的电动汽车换电站选址优化方法， 其 特征在于， 所述步骤S1： 基于电动汽 车驾驶员更换电池的行为偏好， 以换电站可服务范围和 建设预算为约束， 最大化驾驶员电池更换需求为 目标， 构建服务能力差异化背景下 的换电 站选址优化模型， 具体包括目标函数(1)和约束函数(2)—(9)： 其中， 各个参数含义如下： I： 城市中满足换电站建 设条件的潜在位置点 集合， i∈I； J： 城市中驾驶员电池更 换需求产生的位置点 集合， j∈J； L： 建设换电站时可 供选择的服 务能力种类的集 合， l∈L； r： 每个换电站可覆盖的服 务半径； dij： 第i个位置 到第j个位置的行驶距离， i∈I,j∈J； Ij： 集合I的一个子集， 其含义 为 其中r为服务半径； Ji： 集合J的一个子集， 其含义 为 其中r为服务半径； λj： 第j个位置点上产生的电池更 换需求的数字特 征， j∈J；权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 115438840 A 2fi： 在第i个位置点上建 设换电站所需的固定成本， 如土地使用成本， i∈I； vil： 在第i个位置点上建设第l种类型换电站的变动成本， 如建设材料和器械的成本， i ∈I,l∈L； b： 建设换电站的可用预算； yi： 决策变量， 表示第i个位置点上 是否建设一个换电站， 是 取1， 否则取0， i∈I； xij： 决策变量， 表示第i个位置点上的换电站 是否为第j个位置点的电池更换需求服务， 是取1， 否则取0， i∈I,j∈J； zil： 决策变量， 表示第i个位置点上是否建设第l种类型 的换电站， 是取1， 否则取0， i∈ I,l∈L。 3.根据权利要求2所述的一种平均等待时间可控的电动汽车换电站选址优化方法， 其 特征在于， 所述步骤S2： 基于所述电动汽车驾驶员电池更换需求及换电站电池更换用时， 利 用排队论方法将所述换电站选址优化模型扩充为一种驾驶员平均等待时间可控的换电站 选址优化模型， 具体包括： 步骤S21： 构建位于i点的换电站所面临的电池更换需求的数字特征Λi， 由排队论方法 的基础概念可知 步骤S22： 构建位于i点的换电站提供电池更换服务所需时间的均值的数字 特征ui， 由线 性规划基础 知识可知 步骤S23： 将换电站视为服务 台， 构建以M/G/1为理论基础的排队系统， 将所述换电站选 址优化模型扩充为一种通过调整最大等待时间阈值参数控制驾驶员平均等待时间的换电 站选址优化模型， 具体包括目标函数(10)和约束函数(1 1)—(22)： 权　利　要　求　书 2/6 页 3 CN 115438840 A 3