CN110866668B - 换电站服务能力评估方法以及换电站服务资源调度系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种换电站服务能力评估方法，包括：接收第一批至少一个订单；确定第二批至少一个订单；确定第一订单是否能够得到换电服务；其中，第一订单为第一批至少一个订单中的任一订单；其中，为第一订单调度第一时间段，以使得第一订单在第一时间段期间所对应的服务资源不占用第二批至少一个订单在第一时间段期间各自对应的服务资源。该评估方法所基于的颗粒度更精细，不仅有利于提高换电用户的使用体验，而且能够更合理地调度换电站的服务资源。

Description

换电站服务能力评估方法以及换电站服务资源调度系统

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，更具体地说，涉及一种换电站服务能力评估方法以及换电站服务资源调度系统。

背景技术

换电站是服务于电动汽车的一种新型服务站。它通过机械装置将电动汽车的低电量电池换出，置入电池槽进行充电，然后将站内存储的已充满电的电池安装到电动汽车上。这种服务方式能为电动汽车提供快速方便的电池更换服务。

在换电服务的下单过程中，通常是通过计算换电站的服务能力和可用服务时间来确定优选服务方案。优选服务方案相对于常规服务方案能够显著提高换电站的服务能力，使得有限的服务资源能够为尽量多的电动汽车提供换电服务，因此，换电站服务能力计算是提供优选服务方案的基础。

然而，现有的换电站服务能力计算方法通常注重当前的服务资源以及服务人员的服务能力的统计分析，而对现有订单在今后一段时间所占用的服务资源没有充分考虑。换言之，在服务资源的调度方面，换电站服务资源调度系统在调度资源时所基于的时间颗粒度较粗，对今后一段时间内服务资源的占用情况缺乏通盘考虑或前瞻评估。

发明内容

本发明的目的在于提供一种换电站服务能力评估方法，其能够以更细的时间颗粒度来评估换电站的服务能力。

为实现上述目的，本发明提供一种技术方案如下：

一种换电站服务能力评估方法，包括：a)、接收第一批至少一个订单；其中，第一批至少一个订单为向换电站申请换电服务的订单的集合；b)、确定第二批至少一个订单；其中，第二批至少一个订单为换电站向其提供换电服务的订单的集合；以及c)、确定第一订单是否能够得到换电服务；其中，第一订单为第一批至少一个订单中的任一订单；其中，步骤c)包括：为第一订单调度第一时间段，以使得第一订单在第一时间段期间所对应的服务资源不占用第二批至少一个订单在第一时间段期间各自对应的服务资源。

优选地，该方法进一步包括步骤d)：针对第一批至少一个订单中的每个订单分别执行步骤c)，以评估换电站的服务能力。

优选地，服务资源包括以下至少一项：换电设备；充电设备；换电站工作人员的工作时间段；以及停车位。

优选地，为第一订单调度第一时间段包括：根据第一订单所期望的换电服务时间来确定一第二时间段；其中，第二时间段包括多个彼此连续的规划时间段；确定第二时间段内服务资源的占用程度；基于服务资源的占用程度最低或低于相应阈值的第二时间段来确定第一时间段。

优选地，步骤c)进一步包括：若第一订单在第一时间段期间所对应的服务资源将占用第二批至少一个订单在第一时间段期间各自对应的服务资源的至少一部分，则拒绝第一订单。

优选地，步骤d)包括：基于第一批至少一个订单中能够在第三时间段内得到换电服务的订单数量占第一批至少一个订单的总数量的比例，来评估换电站在第三时间段内的服务能力。

优选地，步骤d)包括：基于第一批至少一个订单中能够在第三时间段内得到换电服务的各个订单以及相应的紧急性权重，来评估服务能力。

优选地，步骤c)进一步包括：将能够得到换电服务的第一订单加入第二批至少一个订单中，和/或从第一批至少一个订单中排除。

本发明还公开一种换电站服务资源调度系统，包括：订单接收单元，用于接收第一批至少一个订单；其中，第一批至少一个订单为向换电站申请换电服务的订单的集合；订单查询单元，用于确定第二批至少一个订单；其中，第二批至少一个订单为换电站向其提供换电服务的订单的集合；订单处理单元，与订单接收单元及订单查询单元分别耦合，用于确定第一订单是否能够得到换电服务；其中，第一订单为第一批至少一个订单中的任一订单；其中，订单处理单元配置成：为第一订单调度第一时间段，以使得第一订单在第一时间段期间所对应的服务资源不占用第二批至少一个订单在第一时间段期间各自对应的服务资源。

优选地，系统还包括能力评估单元，其与订单处理单元相耦合，用于估算换电站的服务能力。

优选地，能力评估单元计算第一批至少一个订单中能够在第三时间段内得到换电服务的各个订单的紧急性程度的加权和，来确定换电站在第三时间段内的服务能力。

本发明所提供的换电站服务能力评估方法，将换电服务时涉及的各种服务资源考虑在内，从而评估所基于的颗粒度更精细，该方法还能够根据服务资源占用程度来为新进订单调度一个最合适的服务时间段，这些方式不仅提高了换电用户的使用体验，而且能够更合理地调度换电站的服务资源，有利于服务资源的高效利用。

附图说明

图1示出本发明第一实施例提供的换电站服务能力评估方法的流程示意图。

图2示出本发明第二实施例提供的换电站服务资源调度系统的模块结构示意图。

具体实施方式

在以下描述中提出具体细节，以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域的技术人员将清楚地知道，即使没有这些具体细节也可实施本发明的实施例。在本发明中，可进行具体的数字引用，例如“第一元件”、“第二装置”等。但是，具体数字引用不应当被理解为必须服从于其字面顺序，而是应被理解为“第一元件”与“第二元件”不同。

本发明所提出的具体细节只是示范性的，具体细节可以变化，但仍然落入本发明的精神和范围之内。术语“耦合”定义为表示直接连接到组件或者经由另一个组件而间接连接到组件。

以下通过参照附图来描述适于实现本发明的方法、系统和装置的优选实施例。虽然各实施例是针对元件的单个组合来描述，但是应理解，本发明包括所公开元件的所有可能组合。因此，如果一个实施例包括元件A、B和C，而第二实施例包括元件B和D，则本发明也应被认为包括A、B、C或D的其他剩余组合，即使没有明确公开。

如图1所示，本发明第一实施例提供一种换电站服务能力评估方法，该方法包括以下三个步骤。

步骤S10、接收第一批至少一个订单。

这里，第一批至少一个订单表示向换电站申请换电服务的订单的集合。为了方便说明，以下示出第一批至少一个订单包括第一订单和第二订单的情形，第一、第二订单由不同的电动汽车驾驶员向换电站发出。换电站收到第一、第二订单后，将通过对服务资源的合理调度来尽量为这2个订单提供换电服务，而在可用服务资源无法满足需求的情况下，换电站可以选择拒绝承接第一、第二订单其中之一。作为备选方式，换电站在征得用户(电动汽车驾驶员)同意后，也可以将相应订单延后一段时间(可能超出用户预期)来处理。

换电服务的基本要素是满电的电池，只有换电站能向车辆提供满电的电池才能提供换电服务。然而，由于换电站自身结构的特殊性，以及电池的成本原因，换电站的服务储能较传统续航补给站点(如加油站)更有限，一个换电站只能同时存储若干块电池。因此，换电站的服务能力并不能单单通过确定换电站是否有空余车位就作出判断。

此外，从车辆上换出的低电量电池，需要一定的时间将电池充满，若特定时刻所有电池都在充电，则换电站在此时无法提供换电服务。在本发明中，电池仓中各电池的状态是影响换电站服务能力的一个重要因素，电池状态可以分为以下几种：0：空闲，1：正在充电，3：换电中，以及4：充电完成。

再者，换电站是否有合适的换电资源来承接一个特定换电订单还可以结合服务人员的位置、车辆的初始位置、道路的交通状况和路线选择来综合判断。换电所需时间长度通常为一经验值，而已换下电池的充电时间也有特定的充电时间曲线来进行计算。

在本发明中，为了考虑换电服务涉及的多种因素从而进行更合理的资源调度以及颗粒度更细的分析评估，对多项服务资源的状态进行跟踪监控。服务资源包括以下至少一项或多项：换电设备；充电设备；换电站工作人员的工作时间段；以及停车位。优选情况下，服务资源包括上述四项的组合，从而便于更全面地考虑换电站的服务能力，不仅包括设备的服务容量，也包括工作人员的服务容量。

步骤S12、确定第二批至少一个订单。

这里，第二批至少一个订单表示换电站向其提供换电服务的订单的集合。换言之，第二批至少一个订单是当前换电站在处理中的订单，它们在当前时间以及未来一段时间，都将会占用一定的服务资源，直至这些订单被换电站处理完成。为简单起见，以下说明第二批至少一个订单包括第三订单和第四订单的情形。

为了确定处于服务状态中的第二批至少一个订单，换电站可提供订单状态跟踪机制，以便实时地查询每个订单的状态以及预期完成(换电服务完成)时间。

步骤S14、确定第一订单是否能够得到换电服务。

步骤S14可以按照以下方式来具体实现：为第一订单调度第一时间段，调度的目标是使得第一订单在第一时间段期间所对应(占用)的服务资源不占用第三订单以及第四订单在第一时间段期间各自对应的服务资源。

作为一种示例，第一时间段的时长由换电站根据第一订单中包括的电池电量信息、电动汽车抵达换电站的预计时间来确定。可以理解，第一订单还可以包括其他更具体的信息，例如电池种类、用户期望的换电时间段等。一方面，在需要对换下的电池充电的情况下，不同的电池电量必然影响第一时间段的时长。另一方面，电动汽车抵达换电站的预计时间不同，换电站的资源占用情况(或繁忙程度)也不同，这也将影响到第一时间段的时长。

在初步确定第一时间段时长之后，根据本发明，进一步确定第一时间段的起始时间。作为示例，换电站先随机地选择第一起始时间，将其加上第一时间段的时长又可以得到相应的第一结束时间。换电站对服务资源进行调度分析，以便确定在第一起始时间至第一结束时间这一时间段内第一订单将占用的服务资源，进一步确定这些服务资源是否与第三订单或第四订单在同一时间段内将占用的服务资源发生冲突。若发生冲突(例如，第一订单和第四订单被分配到同一停车位)，这表示目标订单将影响到现有订单的服务，换电站这时会确定：第一起始时间不可用。若不发生冲突，第一起始时间为供选择的选项之一。

作为示例，如果第一订单被分配为在第一时间段(例如，10:00-14:00)内占用3号充电设备(例如充电槽)来进行充电，而实际上，在第一时间段内的某一子时间段(例如，11:30-12:00)，3号充电设备正处于使用中，具体是在为第三订单服务(对第三订单对应的已换出电池进行充电)，则这时可确定第一订单和第三订单在同一时间段(11:30-12:00)占用的服务资源发生冲突。

作为又一示例，第一订单被分配为在13:00开始进行换电操作，则换电站服务人员应在12:50-13:10准备好提供换电服务，不巧的是，之前换电站承接的第四订单因特殊情况一直到13:10还未由服务人员处理完成，这时服务人员只能先完成第四订单，再去处理第一订单。在这种情况下，也判定第一订单和第四订单在同一时间段占用的服务资源发生冲突。

换电站还可以再随机地选择第二起始时间以及相应的第二结束时间，进一步判断第一订单在第二起始时间至第二结束时间这一时间段内占用的服务资源是否会与第三订单及第四订单在同一时间段内占用的服务资源发生冲突。若不发生冲突，第二起始时间也成为选项之一。可以理解，换电站还可以再选择其他的起始时间来进行类似的判断。

作为一种可选实施方式，在第一、第二起始时间均可用的情况下，换电站可以将第一起始时间至第一结束时间作为最终调度给第一订单的第一时间段，也可以将第二起始时间至第二结束时间调度给第一订单。

应理解，在调度第一时间段时，可以无需先确定第一时间段的时长，而是直接分配一个预计量或平均量的时间段(预分配时间段)，换电站随后判断在该时间段内，第一订单是否能够完成服务，以及，第一订单占用的服务资源是否会与第三、第四订单占用的资源发生冲突。当第一订单在预分配时间段内未能完成服务，延长预分配时间段的时长；当预分配时间段对第一订单所需过长时，缩短预分配时间段的时长。

根据本发明的一个更优选实施例，在调度第一时间段时，按如下方式执行：A、根据第一订单所期望的换电服务时间来确定一个第二时间段，第二时间段包括多个彼此连续的规划时间段。规划时间段是换电站便于统计分析订单状态或服务资源占用程度的最小时间单位。B、确定第二时间段内服务资源的占用程度。具体来说，在其内每个规划时间段分别统计所有服务资源的占用程度，以得到第二时间段内的服务资源占用程度的总体统计。C、多次执行以上步骤A及B之后，将服务资源占用程度最低或低于相应阈值的那个第二时间段确定为最终调度给第一订单的第一时间段。

作为示例，第一订单所期望的换电服务时间为10:00-12:00，先将该时间段确定备选的一个第二时间段，假设每个规划时间段的时长为15分钟，则可以将该第二时间段划分为连续的8个规划时间段。即，第一规划时间段为10:00-10:15，第二规划时间段为10:15-10:30，第三规划时间段为10:30-10:45，以此类推。在该第二时间段(10:00-12:00)内，以规划时间段为单位，统计所有充电设备的占用程度，得到第一占用程度(例如，35％)。接下来，重新确定一个第二时间段，例如为10:10-12:10，仍将其划分为连续的8个规划时间段，以规划时间段为单位进行统计，得到充电设备的第二占用程度(例如，30％)。类似地，再重新确定一个第二时间段为10:20-12:20，仍将其按规划时间段为单位来进行统计，得到充电设备的第三占用程度(例如，40％)。在上述三次统计的基础上，鉴于在10:10-12:10这个特定的第二时间段内充电设备的占用程度最低，换电站将会为第一订单匹配10:10-12:10时间段来提供换电服务。

由于根据服务资源占用程度来推荐优选的第一时间段，上述方法能够为第一订单调度最匹配的服务时间段，不仅能够确保第一订单及时得到换电服务、提高用户使用体验，而且能够更合理地调度换电站的服务资源，实现对服务资源的更高效利用。

根据本发明，根据第一订单与第二批至少一个订单在第一时间段期间各自占用的服务资源是否发生冲突来具体地确定第一时间段，而第一时间段的确定也表明换电站判定第一订单能够得到换电服务。反之，则判定第一订单无法得到换电服务。

优选情况下，换电站将能够得到换电服务的第一订单加入第二批至少一个订单中(表明承接该订单)，和/或，从第一批至少一个订单中排除。

根据本发明另一实施例，在步骤S14之后还可以增加一个步骤S16：为第一批多个订单中的其他订单(例如第二订单)也调度对应的服务时间段，根据第一订单和其他各个订单能否得到换电服务来综合评估换电站的服务能力。

作为进一步的改进，在评估换电站服务能力时，基于第一批至少一个订单中能够在第三时间段内得到换电服务的订单数量占第一批至少一个订单的总数量的比例，来评估换电站在第三时间段内的服务能力。第三时间段是需要进行服务能力评估的一个特定时间段。例如，第三时间段为下一个工作日的上班高峰时间段，或，下一个法定假日的任一时间段(例如，7:00-9:00)。

作为另一种改进，为换电订单引入紧急性权重这一指标，作为示例，为电池电量较低的电动汽车对应的换电订单分配较高的紧急性权重。进而，基于第一批至少一个订单中能够在第三时间段内得到换电服务的各个订单以及相应的紧急性权重，来评估换电站服务能力。

以下示出上述换电站服务能力评估方法的一种具体应用示例。

●设T_swap是系统时间段的最小单位，即规划时间段，换电服务时间为T_charge，其是规划时间段的整数倍。

●设换电站的初始状态为:

o满充电池数目和充电并行度/电池仓数目相等,均为P；

o换电站中已承接n张订单,序号分别为1...n。

●订单i的换电时间段为S_i,

●订单i的换出电池充电时间段为[Ci-start,Ci-end],Ci-start和Ci-end表示充电时间段内的第一个时间片和最后一个时间片。

●换电站物理换电并行度为Q。

换电站的服务能力按如下方式判断：

则判断新订单k能否下到某时间段的判断条件是:

A.任意时间段中的换电订单i，不能超过换电站的物理换电并行度,即：∑S_i≤Q

B.如果订单i满足公式：

T_(i-charge-start)≤T_(k-swap-start)≤T_(k-swap-end)≤T_(i-charge-end)，则所有满足此条件的订单i的数目小于P。

即，时间段S_k中至少有一块可用(充满的)电池可供换电。

C.对任意已有的订单j，若满足T_(k-charge-start)≤T_(j-swap-start)≤T_(j-swap-end)≤T_(k-charge-end)，则S_j也至少需要有一块可用电池。

即，不能因为新插入的换电订单，影响其他已安排好的换电订单。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有一批处理器可执行指令，这些处理器可执行指令在由处理器执行时，将实现上述第一实施例所述的方法。

本发明第二实施例提供一种换电站服务资源调度系统，其包括订单接收单元201、订单查询单元202、订单处理单元21，以及可选的能力评估单元220，如图2所示。作为一种示例，各个单元均设置于换电站。作为另一示例，能力评估单元220单独设置于云端，其能够与多个换电站联网，分别评估各个换电站的服务能力。

具体来说，订单接收单元201接收第一批至少一个订单，第一批至少一个订单为向换电站申请换电服务的订单的集合。订单查询单元202确定第二批至少一个订单，第二批至少一个订单为换电站向其提供换电服务的订单的集合。

订单处理单元21与订单接收单元201及订单查询单元202分别耦合，用于确定第一订单是否能够得到换电服务，其中，第一订单为第一批至少一个订单中的任一订单。更具体来说，订单处理单元试图为第一订单调度第一时间段，以使得第一订单在第一时间段期间所对应的服务资源不占用第二批至少一个订单在第一时间段期间各自对应的服务资源。当能够寻找到合适的第一时间段时，换电站判定第一订单能够得到换电服务。反之，则判定第一订单无法得到换电服务。

优选情况下，换电站服务资源调度系统还可以包括服务资源跟踪监控单元(图2未示出)，其向订单处理单元21提供多项服务资源(包括换电设备、充电设备、工作人员的工作时间段、以及停车位)各自的实时状态，订单处理单元21将订单查询单元202提供的现有订单信息与多项服务资源各自的状态信息进行对照或匹配，从而便于进行关于第一时间段的确定过程。

作为进一步的改进，能力评估单元220计算第一批至少一个订单中能够在第三时间段内得到换电服务的各个订单的紧急性程度的加权和，以便综合评估换电站在第三时间段内的服务能力。

在本发明的一些实施例中，系统的至少一部分可采用通信网络所连接的一组分布式计算装置来实现，或，基于“云”来实现。在这种系统中，多个计算装置共同操作，以通过使用其共享资源来提供服务。

基于“云”的实现可提供一个或多个优点，包括：开放性、灵活性和可扩展性、可中心管理、可靠性、可缩放性、对计算资源所优化、具有聚合和分析跨多个用户的信息的能力、跨多个地理区域进行连接、以及将多个移动或数据网络运营商用于网络连通性的能力。

上述说明仅针对于本发明的优选实施例，并不在于限制本发明的保护范围。本领域技术人员可能作出各种变形设计，而不脱离本发明的思想及附随的权利要求。

Claims (8)

1.一种换电站服务能力评估方法，包括：

a)、接收第一批至少一个订单；其中，所述第一批至少一个订单为向所述换电站申请换电服务的订单的集合；

b)、确定第二批至少一个订单；其中，所述第二批至少一个订单为所述换电站向其提供换电服务的订单的集合；以及

c)、确定第一订单是否能够得到换电服务；其中，所述第一订单为所述第一批至少一个订单中的任一订单；

其中，所述步骤c)包括：

为所述第一订单调度第一时间段，以使得所述第一订单在所述第一时间段期间所对应的服务资源不占用所述第二批至少一个订单在所述第一时间段期间各自对应的服务资源，

所述方法进一步包括步骤d)：

针对所述第一批至少一个订单中的每个订单分别执行步骤c)，以评估所述换电站的服务能力，其中，所述步骤d)包括：基于所述第一批至少一个订单中能够在第三时间段内得到换电服务的各个订单以及相应的紧急性权重，来评估所述服务能力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述服务资源包括以下至少一项：

换电设备；

充电设备；

换电站工作人员的工作时间段；以及

停车位。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，为所述第一订单调度所述第一时间段包括：

根据所述第一订单所期望的换电服务时间来确定一第二时间段；其中，所述第二时间段包括多个彼此连续的规划时间段；

确定所述第二时间段内服务资源的占用程度；

基于所述服务资源的占用程度最低或低于相应阈值的所述第二时间段来确定所述第一时间段。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c)进一步包括：

若所述第一订单在所述第一时间段期间所对应的服务资源将占用所述第二批至少一个订单在所述第一时间段期间各自对应的服务资源的至少一部分，则拒绝所述第一订单。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤d)包括：基于所述第一批至少一个订单中能够在所述第三时间段内得到换电服务的订单数量占所述第一批至少一个订单的总数量的比例，来评估所述换电站在所述第三时间段内的服务能力。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤c)进一步包括：

将能够得到换电服务的所述第一订单加入所述第二批至少一个订单中，和/或从所述第一批至少一个订单中排除。

7.一种换电站服务资源调度系统，包括：

订单接收单元，用于接收第一批至少一个订单；其中，所述第一批至少一个订单为向所述换电站申请换电服务的订单的集合；

订单查询单元，用于确定第二批至少一个订单；其中，所述第二批至少一个订单为所述换电站向其提供换电服务的订单的集合；

订单处理单元，与所述订单接收单元及订单查询单元分别耦合，用于确定第一订单是否能够得到换电服务；其中，所述第一订单为所述第一批至少一个订单中的任一订单；

其中，所述订单处理单元配置成：

为所述第一订单调度第一时间段，以使得所述第一订单在所述第一时间段期间所对应的服务资源不占用所述第二批至少一个订单在所述第一时间段期间各自对应的服务资源，

所述系统还包括能力评估单元，其与所述订单处理单元相耦合，用于估算所述换电站的服务能力，

所述能力评估单元计算所述第一批至少一个订单中能够在第三时间段内得到换电服务的各个订单的紧急性程度的加权和，来确定所述换电站在所述第三时间段内的服务能力。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有处理器可执行指令，所述处理器可执行指令在由处理器执行时，实现如以上权利要求1-6中任一项所述的方法。