(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 202210958758.0 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 靳文瑞　赵哲　吕孝孝　周炳海　 (74)专利代理 机构 北京挺立专利事务所(普通 合伙) 11265 专利代理师 余莹 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/08(2012.01) G06F 17/10(2006.01) G06N 3/00(2006.01) (54)发明名称 考虑电池更换和混合时间窗约束的电动车 路径优化方法 (57)摘要 本发明公开了一种考虑电池更换和混合时 间窗约束的电动车路径优化方法， 包括以下步 骤： 采集汽车装配线的基础数据和生产计划信 息； 建立电动配送小车的信息模型； 建立考虑电 池更换和混合时间窗约束的电动车路径优化问 题的目标函数； 确定优化过程的约束条件； 采用 整数编码表 示优化问题的解； 采用基于莱维飞行 和粒子滤波强化的多目标鲸鱼优化算法求解所 述目标函数， 确定最优的电动车配送路径方案。 与现有技术相比， 本发明在物料配送过程中， 充 分考虑了电动车行驶里程有限的问题， 同时考虑 了环境和经济利益需求， 从而提高生产的可持续 性。 权利要求书5页 说明书12页 附图2页 CN 115358455 A 2022.11.18 CN 115358455 A 1.考虑电池更换和混合时间窗约束的电动车路径优化方法， 其特征在于， 包括如下步 骤： S1： 采集汽车装配线的基础数据和生产计划信息， 包括： 装配线工位数量、 生产计划期 内的周期数量、 物料超市到装配工位的距离、 各个工位在不同生产周期的物料需求数量； S2： 建立电动配送小车的信息模型， 包括： 电动配送小车的最大装载容量、 电动配送小 车的电池容 量和耗电率、 电动配送小车的行驶速度、 电动配送小车的使用成本； S3： 建立考虑电池更 换和混合时间窗约束的电动车路径优化问题的目标函数； S4： 确定优化过程的约束条件； S5： 采用整数编码表示优化问题的解； 所属整数编码包括： 工位划分层、 电池交换层和 配送执行层； S6： 采用基于莱维飞行和粒子滤波强化的多目标鲸鱼优化算法求解所述目标函数， 经 过迭代计算， 将满足停止条件的求解结果作为最优的电动车配送路径方案； 所属电动车配 送路径方案包括： 每辆车负责配送的工位范围、 电动配送小车的物料配送路线及相应的电 池更换计划。 2.根据权利要求1所述的考虑电池更换和混合时间窗约束的电动车路径优化方法， 其 特征在于： 步骤S3以最小化物料配送成本和最大化电池的平均利用率 为目标， 构建目标函数： minf＝(f1,f2)      (1) 其中： f1表示最小 化配送成本， 包 括换电站的建设成本、 电动车的使用成本、 运输成本和 惩罚成本； f2表示最大化电池的平均利用率； S表示装配工位集合， 下标为s； K表示电动 小车 集合， 下标为k； Bk表示小车k所在路线的配送次数； ybk为二进制变量， 若小车k在第b次配送 时进行换电池则为1； 否则， 为0； n表示电动小车的实际使用数量； f表示每次更换电池的操 作成本； g表示单辆电动小车的使用成本； λ表示 单位距离成本； psb表示第b次配送时工位s的 惩罚成本； Ek表示电动车k第一次离 开物料超市时的电量； Lk表示电动车k换电池前的剩余电 量； Q表示电动车的电池容 量。 3.根据权利要求1所述的考虑电池更换和混合时间窗约束的电动车路径优化方法， 其 特征在于， 步骤S4所述约束条件 包括： (4‑1)责任区域划分， 即每辆电动小车至少承担一个工位的配送任务， 且负责配送的区 域不得重叠：权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115358455 A 2x1＝1                         (4) xn＝|S|                        (6) (4‑2)电动小车的装载量约束： (4‑3)电动小车每次配送的换电池次数约束： (4‑4)电动小车离开和到 达每个节点时的电量计算： (4‑5)电动小车 连续两次配送的电量连续 性约束： (4‑6)二进制变量约束： (4‑7)电动小车的使用数量约束： n≤|K|                         (15) (4‑8)物料配送时间约束： (4‑9)惩罚成本计算： (4‑10)物料配送时间计算：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115358455 A 3