SUMO 充电站与电动车详解

利用电动车充电站，给电动车充电。 #生活知识# #生活小知识# #环保生活窍门# #绿色出行倡议#

官方文档参考：Electric

创建电动车

首先在rou.xml文件中定义一个电动车类型，例如：

<vType id="EV" length="5.00" minGap="2.50" maxSpeed="70.00" color="white" accel="1.0" decel="1.0" sigma="0.5"> <param key="airDragCoefficient" value="0.6"/> <param key="constantPowerIntake" value="100"/> <param key="frontSurfaceArea" value="5"/> <param key="has.battery.device" value="true"/> <param key="internalMomentOfInertia" value="0.01"/> <param key="maximumBatteryCapacity" value="2000"/> <param key="maximumPower" value="1000"/> <param key="propulsionEfficiency" value="0.9"/> <param key="radialDragCoefficient" value="0.5"/> <param key="recuperationEfficiency" value="0.9"/> <param key="rollDragCoefficient" value="0.01"/> <param key="stoppingThreshold" value="0.1"/> <param key="vehicleMass" value="10000"/> </vType> 123456789101112131415

在定义了车辆类型后，在创建车辆时可以指定车辆类型为电动车，并且可以指定车辆当前的实际电量，例如：

<vehicle id="0" type="EV" depart="2.00" color="red"> <param key="actualBatteryCapacity" value="500"/> <route edges="E1 E2"/> </vehicle> 1234

上述方法同样可以用于其他方式（如trip）定义的车辆当中。只需要将xml标签改成<trip></trip>形式的标签，然后将上述参数设置的代码包含在其中。
需要注意的是：电动车的行为并不会受到实际电池电量的影响，即便电池电量为0仍然会继续行驶，如果要避免这种情况，需要通过TRACI来对电动车进行控制。

创建充电站

创建充电站可以在netedit中通过图形化的方式创建，也可以直接编辑.add.xml文件来创建，例如：

<additional> <chargingStation chargeDelay="2" chargeInTransit="0" power="200000" efficiency="0.95" startPos="10" endPos="35" id="CS1" lane="E2_0"/> </additional> 123

注：这里的power的单位是W，指每辆车充电的功率

电动车充电

SUMO中充电有两种方式：停车充电(charge stopped)、途经充电(charge in transit)。在sumocfg文件中加入以下内容，可以在输出的battery.out.xml报告中查看每个时间步各个车辆的充电、电能消耗情况。

<output> <battery-output value="Battery.out.xml"/> <battery-output.precision value="4"/> <device.battery.probability value="1"/> <summary-output value="summary_100.xml"/> </output> 123456

不同的充电方式在输出的battery.out.xml报告中有所体现。停车充电体现为：energyChargedStopped字段、途径充电体现为：energyChargedInTransit字段。充电时，相应的充电站会变成橙色。

途经充电

在充电站的参数chargeInTransit="1"时，表示开启途经充电，任何路过该充电站的电动车都会在此期间被充电。如果同时设置了停车充电，那么在刚进入充电站的时候会进行途经充电，然后电动车在充电站内停下时，只进行停车充电。

例如在这张图中，车辆刚进入充电站而还没停下，此时充电站变成橙色，说明电动车已经在充电，这种充电方式是途经充电。

停车充电

当车辆行驶到充电站最前端停下时，这时的充电方式为停车充电。要使一辆车在某充电站停下来充电，只需要在车流/车辆的定义之间加上这样一条内容：

<stop chargingStation="CS1" until="50"/> 1

上述定义会使车辆在充电站CS1停留直到第50个time step再继续原有的路线，参数的说明详见stops and waypoints

输出各车辆的充电过程信息

上面介绍的battery.out.xml报告中包含每个时间步各个车辆的充电和耗电情况。例如：(节选了部分)

<timestep time="24.00"> <vehicle id="0" energyConsumed="-11.4572" totalEnergyConsumed="177.1174" totalEnergyRegenerated="68.8627" actualBatteryCapacity="391.7453" maximumBatteryCapacity="2000.0000" chargingStationId="CS1" energyCharged="0.0000" energyChargedInTransit="0.0000" energyChargedStopped="0.0000" speed="4.5569" acceleration="-1.0000" x="157.5089" y="73.4923" lane="E2_0" posOnLane="11.3441" timeStopped="0"/> </timestep> <timestep time="25.00"> <vehicle id="0" energyConsumed="-8.8397" totalEnergyConsumed="177.1174" totalEnergyRegenerated="77.7024" actualBatteryCapacity="453.3628" maximumBatteryCapacity="2000.0000" chargingStationId="CS1" energyCharged="52.7778" energyChargedInTransit="52.7778" energyChargedStopped="0.0000" speed="3.5987" acceleration="-0.9582" x="157.5562" y="77.0904" lane="E2_0" posOnLane="14.9428" timeStopped="0"/> </timestep> ...此处省略了几秒钟 <timestep time="29.00"> <vehicle id="0" energyConsumed="-0.8662" totalEnergyConsumed="177.1174" totalEnergyRegenerated="92.5414" actualBatteryCapacity="679.3129" maximumBatteryCapacity="2000.0000" chargingStationId="CS1" energyCharged="52.7778" energyChargedInTransit="0.0000" energyChargedStopped="52.7778" speed="0.0088" acceleration="-0.8366" x="157.6225" y="82.1412" lane="E2_0" posOnLane="19.9944" timeStopped="1"/> </timestep> 12345678910

第25秒时，车辆进入充电站区域，且充电站chargeInTransit参数为1，因此energyChargedInTransit从24秒的0变成了52.7778。第29秒时电动车在充电站停下，此时energyChargedInTransit变为0，转变为停车充电，此时energyChargedStopped从0变成52.7778。

报告中有几个比较关键的参数：
actualBatteryCapacity：当前时间步的电池电量。这个量是实时变化的，但如果在sumo gui中鼠标右键点击车辆，查看parameters时，会发现actualBatteryCapacity始终不变，这是sumo gui程序的问题，实际上这个值是变化的，以报告中输出的为准。
energyConsumed：当前时间步消耗的能量，可正可负。当为正值时表示车辆消耗了电能，负值出现在减速（acceleration<0）时刻，表示车辆动能回收产生的能量。
totalEnergyConsumed：从出发时刻到当前时间步累计消耗的电能。当动能回收时，这个量保持不变。
totalEnergyRegenerated：从出发时刻到当前时间步累计回收的电能，当energyConsumed为负时，这个值会累加。
energycharged：当前时间步充的电量=power/3600*efficiency 单位Wh。power是充电站在设置时指定的参数，是每个充电桩的功率。
以上几个量存在的关系：
actualBatteryCapacity=actualBatteryCapacity(0)-totalEnergyConsumed+totalEnergyRegenerated+∑energycharged

输出充电站充电过程的信息

在sumocfg文件内加入以下内容：

<output> <chargingstations-output value="chargingstations.xml"/> </output> 123

输出的chargingstations.xml文件内容大致为：

<chargingstations-export> <chargingStation id="CS1" totalEnergyCharged="13827.78" chargingSteps="271"> <vehicle id="f_2.0" type="EV" totalEnergyChargedIntoVehicle="1741.67" chargingBegin="40.00" chargingEnd="73.00"> <step time="40.00" chargingStatus="waitingChargeStopped" energyCharged="0.00" partialCharge="0.00" power="200000.00" efficiency="0.95" actualBatteryCapacity="350.92" maximumBatteryCapacity="2000.00"/> <step time="41.00" chargingStatus="chargingStopped" energyCharged="52.78" partialCharge="52.78" power="200000.00" efficiency="0.95" actualBatteryCapacity="403.70" maximumBatteryCapacity="2000.00"/>…… 123456

其中有几个关键参数：
power：单位：W。
energyCharged：当前时间步该电动车充的电能，单位：W·h。
于是energyCharged = (power * efficiency)/(60 * 60)，因为每个时间步默认为1s。
同时，根据对不同的车辆的每个时间步充的电能的分析可知，chargingStation的power参数是针对每个充电桩的。每个充电桩在工作时均具有相同的充电功率。根据充电车辆数和power就可以得到充电站的负荷。

更多有关充电站与电动车的内容(电动车通过TRACI控制充电、带有停车位的充电站、具有一定初始电量分布的电动车)会放在我的专栏里。

网址：SUMO 充电站与电动车详解 https://www.yuejiaxmz.com/news/view/320663

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