CN103401278A - 一种电动汽车多代理充电控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种电动汽车多代理充电控制系统及控制方法。包括有决策层、能量管理层和执行元件层，其中决策层包括有电动汽车整车控制代理，能量管理层包括蓄电池代理、外部系统代理和用户代理；执行元件层包括车载充电装置代理和充电桩代理，其中整车控制代理与蓄电池代理之间、整车控制代理与车载充电装置代理之间、车载充电装置代理与充电桩代理之间采取请求/应答通讯机制；用户代理与整车控制代理之间、用户代理与外部系统代理之间、用户代理与充电桩代理之间采取发布/订阅通讯机制。本发明综合各代理的信息，对电动汽车充电过程进行决策和实时控制，实现各代理之间的协调工作，保证电动汽车充电过程的顺利执行。本发明适应电动汽车“有序充电”应用需求，适合电动汽车在家庭、小区、公共充电站等场所的充电管理。

Description

一种电动汽车多代理充电控制系统及方法

技术领域

本发明是一种电动汽车多代理充电控制系统及方法，属于电动汽车多代理充电控制系统及方法的改造技术。

背景技术

在能源和环境危机压力下，发展电动汽车是实现交通领域可持续发展的重要手段之一。电动汽车的节能减排取决于其电能的来源及传输转换效率。电动汽车“有序充电”指电动汽车在电网及其他能量管理系统的控制或激励下进行充电过程的合理安排，其相对于目前采取的“即插即充”的方法相比，可利用电动汽车充电灵活可调的特性优化电网的运行特性、提高电力用户用电能效。

在目前电动汽车常规采用的交流充电或直流充电方式下，电动汽车的充电过程多由车辆控制系统或电池管理系统（BMS）掌握，用户、外部能量管理系统不参与充电过程管理。当电动汽车参与“有序充电”控制时，电动汽车需要通获得更加复杂的外部信息，包括电价、功率限制、充电计划等。在“有序充电”应用下，电动汽车需要综合分析外部系统、充电设施、BMS以及用户的信息，并依据这些信息对车辆的充电过程做出控制，目前电动汽车充电系统还缺乏针对“有序充电”应用的有效控制方法及装置。

多代理技术通过多代理之间的协作共同完成一项工作，各代理具有独立性和自治性，在逻辑或物理上分布于整个系统，各代理需要在某种协作机制下共同工作。多代理技术适合能根据空间、时间或功能进行分解的应用问题，已在工业生产、企业管理等领域中得到广泛应用，但在电动汽车充电控制系统还没有得到应用。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种电动汽车多代理充电控制系统。本发明针对“有序充电”应用需求，使电动汽车在外部能量管理系统、充电设施、电池管理系统（BMS）、整车控制、用户的参与和控制下，对车辆的充电过程进行协调管理。

本发明的另一目的在于提供一种简单方便，实用性强的电动汽车多代理充电控制系统的控制方法。

本发明的技术方案是：本发明的电动汽车多代理充电控制系统，包括有决策层、能量管理层和执行元件层，其中决策层包括有电动汽车整车控制代理，能量管理层包括蓄电池代理、外部系统代理和用户代理；执行元件层包括车载充电装置代理和充电桩代理，其中整车控制代理与蓄电池代理之间、整车控制代理与车载充电装置代理之间、车载充电装置代理与充电桩代理之间采取请求/应答通讯机制；用户代理与整车控制代理之间、用户代理与外部系统代理之间、用户代理与充电桩代理之间采取发布/订阅通讯机制。

上述整车控制代理负责电动汽车各个部件的监控和管理，并负责对车辆的充电参数进行决策并对充电过程进行控制。

上述整车控制代理包括：驱动系统的监控和管理、高压回路绝缘监测的监控和管理、空调的监控和管理、车窗的监控和管理。

上述整车控制代理采取如下控制策略：

1）车辆处于启动状态时不允许充电；

2）车辆充电接口主回路未闭合时不允许充电；

3）发现蓄电池故障报警时不允许充电；

4）车辆高压回路出现绝缘报警时不允许充电；

5）用户充电方案超出蓄电池代理和车载充电装置代理允许范围时，按照蓄电池代理和充电装置代理提供的边界条件制定充电工作参数和相关指令。

上述蓄电池代理是车载蓄电池组的管理系统，负责对各蓄电池模块的状态进行测量和监控；上述蓄电池代理的功能包括：

1）电池单体端电压、电池模块电流、电池箱内部温度等参数的测量；

2）电池组的荷电状态（SOC）估计；

3）电池组健康状态（SOH）估计；

4）电池组故障预诊断；

5) 电池组均衡控制；

6）电池组温度管理；

7）电池组保护与报警；

8）根据电池组状态计算充电限制条件。

上述外部系统代理是对电动汽车之外的参与电动汽车充电管理系统的代理，包括家庭/楼宇能量管理系统、充电站监控系统、电网能量管理系统；上述外部系统代理的功能包括：

1）根据自身运行目标结合电动汽车用户需求，为用户制定并发布充电计划；

2）发布电动汽车充电功率限制信息；

3）发布分时电价、尖峰电价等电价信息及激励信息。

上述用户代理包括提供电动汽车与用户互动的各种智能终端，用户代理向用户提供控制策略选择，根据用户选择制定充电方案；用户代理提供的控制策略包括：

1）设定充电电流；

2）接受外部系统充电计划；

3）制定最经济充电方案。

上述车载充电装置代理包括车载充电机和充电接口，其负责充电电压和电流的调制，负责电动汽车与充电设施连接状态监测和保护；车载充电装置代理根据车载充电机和充电接口的规格和工作状态，结合所连接充电桩的信息，计算当前可提供的充电电流和电压范围；车载充电装置代理的运行模式包括：1) 恒电流模式；2）恒电压模式；3）恒功率模式。

上述充电桩代理负责充电服务的计量、费用结算、用户身份识别、供电回路保护以及充电桩接口管理。

本发明电动汽车多代理充电控制方法，各代理采取如下步骤进行协调工作：

1）外部系统代理发布管理信息，整车控制代理发布车辆状态信息；

2）用户代理根据用户选择、外部系统信息及车辆的信息制定并发布充电方案；

3）整车控制代理向蓄电池代理和车载充电装置代理询问状态；

4）整车控制代理根据用户发布的充电方案结合蓄电池和充电装置状态制定充电参数，并请求蓄电池代理的确认；

5）经蓄电池代理确认后，整车控制代理向车载充电装置代理发送充电工作指令；

6）车载充电装置代理确认后，按照指令执行充电过程；充电结束后，充电桩代理生成并发布充电报告，充电结束。

本发明综合各代理的信息，对电动汽车充电过程进行决策和实时控制，实现各代理之间的协调工作，保证电动汽车充电过程的顺利执行。本发明适应电动汽车“有序充电”应用需求，适合电动汽车在家庭、小区、公共充电站等场所的充电管理。本发明是一种方便实用的电动汽车多代理充电控制系统及控制方法。

附图说明

图1为本发明的电动汽车多代理充电系统的总体结构示意图。

图2为本发明的电动汽车多代理充电系统的协作机制示意图。

图3为本发明的电动汽车多代理充电系统的工作流程示意图。

具体实施方式

图1为本发明的电动汽车多代理充电系统的结构示意图。本发明电动汽车多代理充电控制系统包括：决策层、能量管理层、执行元件层。所述决策层包括：电动汽车整车控制代理101；所述能量管理层包括：蓄电池代理111、外部系统代理112、用户代理113；所述执行元件层包括：车载充电装置代理121、充电桩代理122。各代理之间通过一定通讯机制相互联系，依靠各个代理之间的协调控制完成电动汽车的充电。

图2为本发明的电动汽车多代理充电系统的协作机制示意图。其中，整车控制代理101与蓄电池代理111之间、整车控制代理101与车载充电装置代理121之间、车载充电装置代理121与充电桩代理122之间采取请求/应答通讯机制；用户代理113与整车控制代理101之间、用户代理113与外部系统代理112、用户代理113与充电桩代理122之间采取发布/订阅通讯机制。各代理之间的协调机制如下：

所述电动汽车整车控制代理101负责电动汽车各个部件的监控的管理，包括：驱动系统、高压回路绝缘监测、空调、车窗等。该代理订阅用户代理112发布的充电方案，从蓄电池代理112、车载充电装置代理121获取当前蓄电池组的状态、充电装置的状态，综合上述信息对电动汽车的充电参数进行决策并制定充电命令。所述整车控制代理101将车辆的实时状态信息发布于用户代理123，包括：电池荷电状态（SOC）、电池健康状态（SOH）、故障和报警信息等。

所述蓄电池代理111负责对各蓄电池模块的状态进行测量和管理，该代理将电池组的量测信息、状态估计和预测信息、故障报警信息、充电过程控制信息上传给整车控制代理101。

所述外部系统代理112指电动汽车之外的参与电动汽车充电管理系统的代理，包括家庭/楼宇能量管理系统、充电站管理系统、电网能量管理系统等，具体与电动汽车的充电场景有关。该代理根据其自身的运行目标对电动汽车的充电进行管理，将充电管理信息发布给用户代理113。

所述用户代理113包括提供电动汽车与用户互动功能的各种智能终端，其根据用户的选择、车辆状态信息及外部系统代理112发布的管理信息对用户的充电方案进行决策，并将该方案上报于整车充电代理101。该代理接收整车充电代理101发布的实时状态信息，以供用户查询。

所述车载充电装置代理121负责电动汽车车载充电机和充电接口的管理，负责充电电压和电流的调制，负责电动汽车与充电设施的连接状态监测和保护。充电机代理121根据整车控制代理101的指令执行对蓄电池的功率输出，并进行运行模式的转换。车载充电装置代理121获得充电桩代理122的类型、功率等级和状态，合并自身状态信息发送给整车控制代理101，包括连接状态、故障报警、当前充电执行元件可提供的充电电压、电流范围等信息。

所述充电桩代理122负责充电设施的计量、费用结算、用户身份识别、保护以及接口管理。该代理向车载充电装置代理121发送充电设施的类型、等级和工作状态，该代理将充电完成情况发布给用户代理113，包括计量、计费、用时等信息。

图3为本发明的电动汽车多代理充电系统的工作流程示意图。各代理协调工作的步骤如下：1）外部系统代理发布管理信息，整车控制代理发布车辆状态信息；2）用户代理根据用户选择、外部系统信息及车辆的信息制定并发布充电方案；3）整车控制代理向蓄电池代理和车载充电装置代理询问状态；4）整车控制代理根据用户发布充电方案结合蓄电池和充电装置状态制定充电参数，并请求蓄电池代理的确认；5）经蓄电池代理确认后，整车控制代理向车载充电装置代理发送充电工作指令；6）车载充电装置代理确认后，按照指令执行充电过程；7）充电结束后，充电桩代理生成并发布充电报告，充电结束。

Claims (10)

1.一种电动汽车多代理充电控制系统，其特征在于包括有决策层、能量管理层和执行元件层，其中决策层包括有电动汽车整车控制代理，能量管理层包括蓄电池代理、外部系统代理和用户代理；执行元件层包括车载充电装置代理和充电桩代理，其中整车控制代理与蓄电池代理之间、整车控制代理与车载充电装置代理之间、车载充电装置代理与充电桩代理之间采取请求/应答通讯机制；用户代理与整车控制代理之间、用户代理与外部系统代理之间、用户代理与充电桩代理之间采取发布/订阅通讯机制。

2.根据权利要求1所述的电动汽车多代理充电控制系统，其特征在于上述整车控制代理负责电动汽车各个部件的监控和管理，并负责对车辆的充电参数进行决策并对充电过程进行控制。

3.根据权利要求1所述的电动汽车多代理充电控制系统，其特征在于上述整车控制代理包括：驱动系统的监控和管理、高压回路绝缘监测的监控和管理、空调的监控和管理、车窗的监控和管理。

4.根据权利要求1所述的电动汽车多代理充电控制系统，其特征在于上述整车控制代理采取如下控制策略：

1）车辆处于启动状态时不允许充电；

2）车辆充电接口主回路未闭合时不允许充电；

3）发现蓄电池故障报警时不允许充电；

4）车辆高压回路出现绝缘报警时不允许充电；

5）用户充电方案超出蓄电池代理和车载充电装置代理允许范围时，按照蓄电池代理和充电装置代理提供的边界条件制定充电工作参数和相关指令。

5.根据权利要求1所述的电动汽车多代理充电控制系统，其特征在于上述蓄电池代理是车载蓄电池组的管理系统，负责对各蓄电池模块的状态进行测量和监控；上述蓄电池代理的功能包括：

1）电池单体端电压、电池模块电流、电池箱内部温度等参数的测量；

2）电池组的荷电状态（SOC）估计；

3）电池组健康状态（SOH）估计；

4）电池组故障预诊断；

5) 电池组均衡控制；

6）电池组温度管理；

7）电池组保护与报警；

8）根据电池组状态计算充电限制条件。

6.根据权利要求1所述的电动汽车多代理充电控制系统，其特征在于上述外部系统代理是对电动汽车之外的参与电动汽车充电管理系统的代理，包括家庭/楼宇能量管理系统、充电站监控系统、电网能量管理系统；上述外部系统代理的功能包括：

1）根据自身运行目标结合电动汽车用户需求，为用户制定并发布充电计划；

2）发布电动汽车充电功率限制信息；

3）发布分时电价、尖峰电价等电价信息及激励信息。

7.根据权利要求1所述的电动汽车多代理充电控制系统，其特征在于上述用户代理包括提供电动汽车与用户互动的各种智能终端，用户代理向用户提供控制策略选择，根据用户选择制定充电方案；用户代理提供的控制策略包括：

1）设定充电电流；

2）接受外部系统充电计划；

3）制定最经济充电方案。

8.根据权利要求1所述的电动汽车多代理充电控制系统，其特征在于上述车载充电装置代理包括车载充电机和充电接口，其负责充电电压和电流的调制，负责电动汽车与充电设施连接状态监测和保护；车载充电装置代理根据车载充电机和充电接口的规格和工作状态，结合所连接充电桩的信息，计算当前可提供的充电电流和电压范围；车载充电装置代理的运行模式包括：1) 恒电流模式；2）恒电压模式；3）恒功率模式。

9.根据权利要求1所述的电动汽车多代理充电控制系统，其特征在于上述充电桩代理负责充电服务的计量、费用结算、用户身份识别、供电回路保护以及充电桩接口管理。

10.一种电动汽车多代理充电控制方法，其特征在于，各代理采取如下步骤进行协调工作：

1）外部系统代理发布管理信息，整车控制代理发布车辆状态信息；

2）用户代理根据用户选择、外部系统信息及车辆的信息制定并发布充电方案；

3）整车控制代理向蓄电池代理和车载充电装置代理询问状态；

4）整车控制代理根据用户发布的充电方案结合蓄电池和充电装置状态制定充电参数，并请求蓄电池代理的确认；

5）经蓄电池代理确认后，整车控制代理向车载充电装置代理发送充电工作指令；

6）车载充电装置代理确认后，按照指令执行充电过程；充电结束后，充电桩代理生成并发布充电报告，充电结束。

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