无线车辆集成：基于VCN的应用探索

### 无线车辆集成：基于VCN的应用探索 在当今科技飞速发展的时代，无线车辆集成相关技术正逐渐成为交通和能源领域的研究热点。本文将深入探讨电动汽车（EV）的合作式车对车（V2V）充电协议以及分布式数据存储等关键技术。 #### 合作式V2V充电协议 在合作式V2V充电场景中，如果能实现正效用，作为能源提供者的电动汽车更倾向于与作为能源消费者的电动汽车进行交易，而非接入电网。 ##### 基于V2V匹配算法的合作式V2V充电协议 该协议为电动汽车提供了一种灵活的能源管理方案，数据控制中心在其中充当能源管理过程的中央控制器。具体流程如下： 1. **信息收集与更新**：数据控制中心通过移动互联网定期收集和更新实时信息，包括电动汽车的实时位置和移动信息、附近充电站、智能住宅和停车场的位置信息、能源消费者的充电请求和所需电量、能源提供者的可用交易电量以及充电站的实时单位电价。 2. **V2V匹配**：基于收集到的信息，数据控制中心执行基于二分图的V2V匹配算法，以实现高效有效的V2V匹配，并帮助电动汽车做出智能的充电/放电决策。为找到合作式V2V充电的最佳电动汽车配对，提供了三种有效算法： - **最大权重V2V匹配**：可实现优化的网络社会福利，即所有匹配电动汽车对的边权重之和最大。 - **以消费者为导向的稳定V2V匹配**：产生以消费者为最优的稳定匹配，每个作为能源消费者的电动汽车在任何稳定匹配中都能拥有最佳匹配伙伴。 - **以提供者为导向的稳定V2V匹配**：导致以提供者为最优的输出。 3. **停车场选择**：在V2V匹配过程中，数据控制中心会根据存储的停车场信息，为每个潜在配对的电动汽车自动选择最佳可用停车场。 4. **效用检查**：匹配完成后，会检查每个匹配的能源消费者通过合作式V2V充电可实现的效用是否大于在附近充电站充电的效用。若不满足，该匹配对将被标记为未匹配并重新放入能源交易缓冲区。同样，对于能源提供者，若合作式V2V充电的效用非正，匹配对也会被处理。 5. **反馈与执行**：若能源消费者多次匹配失败，数据控制中心会反馈匹配失败通知，建议其在附近充电站充电。若最终达成合作式V2V充电交易，两辆相关电动汽车将在数据控制中心选定的附近停车场进行电力传输。 下面是该协议的流程示意图： ```mermaid graph TD; A[信息收集与更新] --> B[V2V匹配]; B --> C[停车场选择]; C --> D[效用检查]; D --> E{是否满足条件}; E -- 是 --> F[达成交易并执行]; E -- 否 --> G[标记为未匹配并放回缓冲区]; D --> H{是否多次匹配失败}; H -- 是 --> I[反馈失败通知并建议充电站充电]; H -- 否 --> B; ``` ##### 性能评估 通过模拟实验对合作式V2V充电协议的性能进行了评估： - **能源消费者效用**：采用该协议后，能源消费者的效用显著提高，充电行为更加智能有效。但部分电动汽车（如EVC6）通过合作式V2V充电无法获得比在充电站充电更好的效用，最终选择在充电站充电。 - **能源提供者效用**：大多数能源提供者能实现正效用，这激励了有多余电力的电动汽车参与合作式V2V充电。不过，部分电动汽车（如EVP7）因无法实现正效用或匹配伙伴退出而未成功匹配。同时，以提供者为导向的稳定V2V匹配算法下，能源提供者的效用不低于以消费者为导向的算法。 - **能源消耗减少**：与传统充电协议相比，三种V2V匹配算法都能有效降低参与电动汽车的能源消耗，实现更灵活智能的能源管理。最大权重V2V匹配算法能带来最佳网络性能，但未考虑电动汽车的个体理性，匹配可能不稳定；而以消费者和提供者为导向的算法能分别输出稳定匹配，且计算复杂度低。 以下是不同算法下能源消费者和提供者效用的对比表格： | 算法 | 能源消费者效用 | 能源提供者效用 | | ---- | ---- | ---- | | 最大权重V2V匹配 | 显著提高 | 部分实现正效用 | | 以消费者为导向的稳定V2V匹配 | 显著提高 | 部分实现正效用 | | 以提供者为导向的稳定V2V匹配 | 部分与传统协议相当 | 不低于以消费者为导向的算法 | ###