Integrované plánování tras a dobíjení pro elektromobily

Abstract

V této práci jsme se zaměřili na plánování tras pro elektromobily, kde je potřeba využít nabíjecích stanic k dobití baterie. Minimalizujeme cestovní náklady v modelu silniční sítě, kde cena za jednotku energie se může během dne lišit v souvislosti se strategií "Dynamic pricing". Abychom se vyhnuli nadbytečně dlouhým trasám, započítáváme do cestovních nákladů i dobu jízdy. Řidič si sám může určit, jaký význam pro něj má čas strávený na cestách. Navrhli jsme bikriteriální algoritmus, který počítá množinu optimálních tras. Množina tras obsahuje trasu s minimální dobou jízdy, trasu s minimalními cestovními náklady a několik alternativních tras. Náš algoritmus vychází z algoritmu "Bicriteria Shortest Path Algorithm". Tento algoritmus jsme rozšířili tak, aby splňoval omezení daná baterií v elektromobilu a zároveň umožnil nabíjení u nabíjecích stanic. Dále jsme navrhli některé techniky, které zrychlují algoritmus na úkor porušení optimality řešení. Navržený algoritmus jsme implementovali v jazyce Java a otestovali na modelu silniční sítě Německa s nabíjecími stanicemi od Tesla Motors. Podle výsledků evaluace je průměrný výpočení čas algoritmu 622 ms. Nakonec jsme vyvinuli webovou aplikaci "Charge Here", ve které je aplikován uvedený algoritmus.

This thesis is aimed at journey planning for electric vehicles (EVs), where it is necessary to make stops at charging stations. We minimize the travel costs of the journey in a model o transport network where the price per unit of energy may vary due to the 'Dynamic pricing' strategy. To avoid inappropriate detours, we consider that travel time is also included in the travel costs. Furthermore, the significance of the time spent on the journey is determined by the EV driver himself. We have proposed a bicriteria algorithm that computes a set of optimal journeys. The set contains a journey with the minimum travel costs, a journey with the minimum travel time and alternative journeys that are the trade-off between both criteria. The algorithm is based on Bicriteria Shortest Path algorithm. We extended the Bicriteria Shortest Path algorithm to satisfy the EV battery constraints and to allow recharging at charging stations. Moreover, we proposed some techniques that speed up the algorithm at the expense of harming the optimality of solutions. We implemented the algorithm in Java language and tested on the real-world model of Germany road network with Tesla's charging stations. The evaluation of our experiments shows that the computation time of the algorithm is 622 ms on average. Finally, we developed the web application 'Charge Here' where the same algorithm is applied.