通过协调电动汽车队列与充电站实现高效充电调度

为何更智能的充电对日常驾驶者很重要

随着电动汽车越来越普及，快速且便捷的充电将像今天找加油站一样重要。本研究考察了当不仅是单独的电动汽车，而且是紧密排列的车队（称为列队）共享同一沿路充电设施时会发生什么。通过协调这些车辆的行驶路线与充电停靠地点，作者证明我们可以减少时间浪费，避免繁忙站点出现长队，并更好地利用现有的充电硬件。

未来道路上的混合交通

该工作设想了不久的将来高速公路上两类电动交通并行行驶。一类是常见的有人驾驶车辆，车主自行决定何时何地充电；另一类是组织化的自动化车队——配送货车、机器人出租车或企业车队——以协调速度一起行驶。这些列队节省能量并提高道路通行能力，但当它们进入充电站时，可能一次占用多个充电桩，迅速压垮本地容量。传统规划方法将每辆车视为独立的顾客，很少考虑这种聚集效应，而这种效应可能会把原本顺畅的网络变成充满瓶颈的系统。

为车辆与充电桩设计的数字调度器

为了解决这一点，作者提出了一个智能调度器，置于网络中并与车辆及充电站通信。利用类似当前蜂窝网络的车-基础设施通信链路，车辆与列队定期共享简单信息，例如剩余电量、期望充电量及当前位置。调度器还掌握道路布局、各路段拥堵程度以及每个充电桩能提供的功率。基于这些综合数据，它为每辆车或每个列队分配具体的充电站并建议合适的行驶速度，目标是在防止任何单一站点过载的同时，将每辆车用于前往及使用充电器的总时间降到最低。

智能调度的运作方式

在后台，系统解决一个复杂的难题：谁应去哪个站，以及每辆车或列队应以何种速度行驶以确保在不耗尽电量的情况下到达该站。由于列队会同时消耗多个插口，它们的分配会显著影响其他车辆的选项。作者将该难题分为两个交替进行的阶段。首先，借助受分阶段规划启发的搜索方法或更快的贪婪捷径，调度器在不超过各站插口数量且每辆车必须选择且仅选择一个停靠点的规则下确定站点分配。其次，在固定这些分配的情况下，采用受群体智能启发的优化例程在合法速度范围内上下调整车辆与列队的速度，以在能耗、行驶时间与充电时间之间实现综合改进。该过程随后重复进行，逐步细化两部分选择，直至进一步改进甚微。

仿真揭示的更优充电效果

计算实验在多种现实条件下检验了这种协调策略的表现。与“总是去最近的空闲站”或直接的贪婪选择等简单规则相比，该方法始终能减少用于驾驶和充电的总时间。当列队较多或附近站点容量有限时，收益尤为明显。结果强调了若干设计启示：将相同数量的插口分布在更多站点上通常能降低总体时间，因为更多司机能找到较近的停靠点；提高充电功率可以按预期缩短充电时长，但与智能调度配合效果最佳；而极大的列队尽管在行驶上更高效，但若未对其充电加以精细协调，会显著增加站点延迟。

这对未来电动出行意味着什么

用通俗的话说，研究表明更智能的协调——而不仅仅是增加硬件——可以让电动出行更快、更可靠。把车辆车队作为充电计划中的优先考虑对象，并同时调整它们的停靠地点与行驶速度，所提出的框架能减少热门站点的拥堵并缩短整体的开车加充电体验。随着电动车使用增长和商业车队采用列队行驶，这类联合规划能够帮助城市与高速公路运营方在不一味增加充电器的前提下提供更顺畅的出行，指向更高效且更具用户友好性的电动道路系统。

引用: Qi, L., Wu, B., Li, S. et al. Efficient charging scheduling through coordination of electric vehicle platoons and charging stations. Sci Rep 16, 8773 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39376-9

关键词: 电动汽车充电, 车辆列队行驶, 智能交通, 充电站规划, 交通优化