CN112389254A

CN112389254A - 一种电动汽车与充电设施的智能协调管理系统及控制方法

Info

Publication number: CN112389254A
Application number: CN202011445537.0A
Authority: CN
Inventors: 闵海涛; 罗祥
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2021-02-23

Abstract

本发明公开了一种电动汽车与充电设施的智能协调管理系统及控制方法，智能协调管理系统包括电动汽车充电管理系统、驾驶员交互系统、充电站充电管理系统，电动汽车充电管理系统用于提醒驾驶员充电需求，并与驾驶员交互系统进行信息沟通，预测到达充电站的时间并计算车辆达到充电站时的剩余电量；驾驶员交互系统接收电动汽车充电管理系统发送的驾驶员充电需求信息并向充电站充电管理系统发送驾驶员充电需求信息；接收充电站充电管理系统发送的充电站及各充电桩信息，选择充电站和充电桩；充电站充电管理系统用于接收驾驶员交互系统发送的充电需求信息，并给车辆分配充电桩后向驾驶员交互系统发送预约信息，完成充电过程。

Description

一种电动汽车与充电设施的智能协调管理系统及控制方法

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车与充电设施的智能协调管理系统及充电控制方法。

背景技术

近年来，世界各国为减轻空气污染和温室效应对环境的影响，大力发展新能源汽车。电动汽车是新能源汽车中占比最高的一种，它将车载能量源由传统的燃油代替为车载动力电池，故车辆行驶中不产生有害气体，从而真正实现了零排放、零污染，并且大幅度减少了化石能源的使用。在各国政策的大力支持下，电动汽车相关技术成为近年来的研究热点。

然而，电动汽车发展仍存在尚未攻克的技术难题，其中，电动汽车动力电池的续航能力较差是重点问题之一。该问题限制了电动汽车的行驶距离，对用户造成了严重的“里程焦虑”，阻碍了电动汽车的继续长足发展。为了使电动汽车能够尽可能提高行驶里程，电动汽车与充电设施的协调管理显然尤为重要。

最初的电动汽车充电，是由人工操作的，电动汽车需要充电时，驾驶员需将车辆行驶到相应充电站，人工连接充电装置，启动充电过程。而国内外开发的现有的电动汽车与充电设施协调管理系统中，电动汽车可向充电站发送相关充电信息并在获取充电站内充电桩使用情况后，驾驶员可自行选择具体充电站点和充电桩，减少不必要的排队时间，充电站的充电设施也可以得到高效地利用。但目前的充电技术中尚未考虑充电站对电动汽车的反馈，充电站与电动汽车的互动程度较低，较低了整个充电过程的效率。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提出了一种电动汽车与充电设施的智能协调管理系统及控制方法，增加充电站与电动汽车的信息交互与相互选择程度，提高充电站各个充电桩的利用率，减少汽车驾驶员充电排队时间，提高整个充电过程的效率；提升电动汽车的长距离行驶能力，解决驾驶员里程焦虑问题，并一定程度上改善了城市空气质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

作为本发明的一方面，提供一种电动汽车与充电设施的智能协调管理系统，包括电动汽车充电管理系统、驾驶员交互系统、充电站充电管理系统三个子系统，驾驶员交互系统分别与电动汽车充电管理系统以及充电站充电管理系统进行信息交互，其中：

所述电动汽车充电管理系统包括：

充电需求预警模块，用于提醒驾驶员充电需求，提供车载电池的电量信息和预计行驶时间，并与驾驶员交互系统进行信息沟通；

剩余电量预测模块，用于预测到达充电站的时间并计算车辆达到充电站时的剩余电量；

充电情况监测模块，用于实时监控车辆充电情况及进行过充预警；

所述驾驶员交互系统包括：

充电站选择模块，其接收电动汽车充电管理系统发送的驾驶员充电需求信息并向充电站充电管理系统发送驾驶员充电需求信息；接收充电站充电管理系统发送的充电站及各充电桩信息并发送给电动汽车充电管理系统进行计算；通过电动汽车充电管理系统发送的本车电池和预计行驶里程数据，选择充电站和充电桩；

充电站预约模块，用于与充电管理系统进行充电预约及信息验证；

充电信息接收模块，用于接收充电完成信息以及充电后付款；

所述充电站充电管理系统包括：

电池分析模块，用于接收驾驶员交互系统发送的充电需求信息，并向驾驶员交互系统发送充电站各充电桩使用情况及等待时间等信息；

预约分配模块，用于接收驾驶员交互系统发送的车辆电池和预计行驶里程数据，并给车辆分配充电桩后向驾驶员交互系统发送预约信息；

充电控制模块，用于与驾驶员交互系统进行预约验证，计算充电量和充电时间进行针对性的充电设置，并完成充电过程。

进一步地，所述驾驶员交互系统还包括导航系统，负责实时监控道路信息，将道路及相关拥堵信息发送给电动汽车充电管理系统。

进一步地，所述驾驶员交互系统搭载在移动终端上。

作为本发明的另一方面，同时提供一种电动汽车与充电设施的智能协调管理系统的充电控制方法，包括以下步骤：

步骤一：电动汽车充电管理系统提出充电需求：

S1：电动汽车充电管理系统在动力电池SOC达到预设的充电预警电量时，通过车载显示屏向驾驶员提示电池剩余电量，估算并显示以当前车速所能行驶的里程数，并进行语音同步提示；

S2：电动汽车充电管理系统将电池电量、型号、性能参数、可行驶里程数同步到驾驶员交互系统上；

步骤二：驾驶员交互系统与充电站充电管理系统交互，完成充电预约：

S3：驾驶员交互系统根据电动汽车充电管理系统同步过来的电池电量及可行驶里程，选择充电站；

S4：驾驶员交互系统向所述步骤S3选择的充电站发送电动汽车的充电需求及充电信息；

S5：充电站充电管理系统接收到驾驶员交互系统发出的电动汽车充电需求及充电信息，分析该电池是否满足本充电站的充电要求，若不满足，则向驾驶员交互系统发送拒绝充电信息；若满足条件，则根据车辆的充电信息计算最短预计排队时间、预计费用及相应的充电桩编号并发送给驾驶员交互系统；

S6：驾驶员根据驾驶员交互系统接收到的排队时间和费用，决定是否选择在该充电站进行充电，若选择，则电动汽车充电管理系统根据车载电池现有电量和从驾驶员交互系统得到的前往所选充电站的实时路况，计算预计到达充电站的具体时间及到达充电站时的剩余电量，并将此信息发送到驾驶员交互系统；

S7：驾驶员交互系统将接收到预计到达充电站时间及到达充电站时的剩余电量信息，发送给充电站充电管理系统，充电站充电管理系统计算针对该车的预计排队时间和相应充电桩编号，并对该充电桩进行相应时间段内的符合该车车载电池型号的充电设置；

S8：充电站充电管理系统分配预约号，并将预约信息发给驾驶员交互系统；

步骤三：电动汽车到达充电站，在电动汽车充电管理系统监控下，完成充电并通过驾驶员交互系统完成付款：

S9：电动汽车到达预约充电站，并通过驾驶员交互系统出示预约凭证；

S10：充电站充电管理系统验证预约凭证，确认相应充电桩是否空闲，若空闲，则充电桩按照步骤S7中的充电设置，给电动汽车充电，计算并显示充电时间和实时充电量，直到充电结束；若不空闲，则到达预约时间后，充电站充电管理系统断开前车的充电程序，按照步骤S7中的充电设置，给电动汽车进行充电，计算并显示充电时间和实时充电量，直到充电结束；

S11：充电开始后，电动汽车充电管理系统实时监测和控制电池充电情况，同时进行过充预警监测，充电结束后检测最新电量并发送到驾驶员交互系统；

S12：驾驶员交互系统接收充电完成信息，按所充电量完成付款。

有选的，所述步骤S6中的预计到达充电站时间的计算方法，是将距充电站路程按照路况分成若干段，将每段路程除以相应路况的平均车速得到每段行驶时间，将每段行驶时间相加再结合当前时间即得出预计到达时间；剩余电量则根据每段路程平均车速计算出行驶平均功率，乘以每段路程的行驶时间得到每段行驶耗能，相加得到总耗能后，再根据当前电池电量，得到剩余电量。

有选的，所述步骤S11中电动汽车充电管理系统实时监测和控制电池充电情况，包括监控充电电流大小、电池模组温度、线路连接情况。

本发明技术方案具有以下显著优点：

本发明通过三个子系统的深度交互，实现了电动汽车与充电站双选机制，在满足电动汽车最佳充电需求的同时，提高了充电站各充电桩使用效率，节约了电力资源，也极大减少了驾驶员的排队时间；

将带有导航功能的手机管理APP结合到电动汽车充电管理系统、充电站充电管理系统中，使得驾驶员操作更加便捷，界面通俗易懂，有利于该系统的大范围推广；

本发明开发的电动汽车与充电设施的智能协调管理系统，真正实现了驾驶员与充电站之间高效的信息交互及双选过程，提高了个充电桩的利用率，减少了驾驶员充电排队时间，提高了整个充电过程的效率，达到了最优的充电管理效果；提升了电动汽车的长距离行驶的能力，解决驾驶员里程焦虑问题，并一定程度上改善了城市空气质量。

附图说明

图1为本发明的一种电动汽车与充电设施的智能协调管理系统的充电控制方法工作流程图。

图2为本发明的一种电动汽车与充电设施的智能协调管理系统的组成原理图。

具体实施方式

为了使本文的发明目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。

本发明提供了一种电动汽车与充电设施的智能协调管理系统，参阅图2，该系统包括电动汽车充电管理系统、驾驶员交互系统、充电站充电管理系统三个子系统，驾驶员交互系统分别与电动汽车充电管理系统以及充电站充电管理系统通讯连接，其中：

电动汽车充电管理系统包括：

驾驶员交互系统，其同时与充电站充电管理系统和电动汽车充电系统进行信息交互，包括：

充电站充电管理系统包括：

另外，驾驶员交互系统还包括导航系统，负责实时监控道路信息，将道路及相关拥堵信息发送给电动汽车充电管理系统，并由电动汽车充电管理系统计算出预计到达时间和到达充电站后的预计剩余电量，以此作为充电站充电管理系统安排充电桩及进行相关设置的依据。

所述驾驶员交互系统为手机、PAD等移动终端上搭载的管理APP。

一种电动汽车与充电设施的智能协调管理系统的充电控制方法，该系统的工作流程请参阅图1，包括如下步骤：

步骤一：电动汽车充电管理系统提出充电需求：电动汽车充电管理系统通过车载显示屏向驾驶员提示电池剩余电量，并语音提示充电需求；电动汽车充电管理系统同时向驾驶员交互系统发送充电需求信息。

S1：电动汽车充电管理系统在动力电池SOC达到一定限度(充电预警电量)时，通过车载显示屏向驾驶员提示电池剩余电量，针对车辆的充电需求向驾驶员进行预警，估算并显示以当前车速所能行驶的里程数，并进行语音同步提示；

S2：电动汽车充电管理系统将电池电量、型号、性能参数、可行驶里程数等信息同步到驾驶员交互系统上，驾驶员交互系统进行同步充电预警提示。

步骤二：驾驶员交互系统与充电站充电管理系统交互，完成充电预约：驾驶员交互系统根据电动汽车充电管理系统同步过来的剩余电量及可行驶里程信息，查找剩余电量能够到达的充电站，驾驶员通过搜索到的各个充电站的距离远近及充电桩使用情况等信息，选择合适的充电站，并与该充电站充电管理系统进行一系列信息交互，驾驶员根据所交互的信息确定充电站并在驾驶员交互系统上与充电站完成预约流程。

S3：驾驶员交互系统根据电动汽车充电管理系统同步过来的电量及可行驶里程等信息，查找剩余电量能够到达的充电站，驾驶员通过搜索到各个充电站的距离远近及充电桩使用情况等信息，选择合适的充电站；

S4：驾驶员交互系统向将驾驶员选择的充电站发送电动汽车的充电需求，并且同步发送电动汽车充电相关的基本信息，如电池型号、电压、容量等；

S5：充电站充电管理系统接收到驾驶员交互系统发出的电动汽车充电需求及相关信息，分析该电池是否满足本充电站的充电要求。若不满足，则向驾驶员交互系统发送拒绝充电信息，驾驶员在搜索到的各个充电站中重新选择其他的适合充电站；若满足条件，则充电站充电管理系统根据需要充电的车载电池信息，计算最短预计排队时间、预计费用及相应的充电桩编号，并将此信息发送给驾驶员交互系统；

S6：驾驶员根据驾驶员交互系统接收到的排队时间和费用，决定是否选择在该充电站进行充电。若选择，则电动汽车充电管理系统根据车载电池现有电量和从驾驶员交互系统得到的前往所选充电站的实时路况，计算预计到达充电站的具体时间及到达充电站时的剩余电量，并将此信息发送到驾驶员交互系统；若不选择，则驾驶员在搜索到的各个充电站中重新选择其他的适合充电站；

S7：驾驶员交互系统将接收到预计到达充电站时间及到达充电站时的剩余电量等信息，发送给所选充电站，充电站充电管理系统根据此信息，根据“先到先充”原则，计算针对该车新的预计排队时间和相应充电桩编号，并对该充电桩进行相应时间段内的符合该车车载电池型号的充电设置；

步骤三：电动汽车到达充电站，在电动汽车充电管理系统监控下，完成充电并通过驾驶员交互系统完成付款。

S9：驾驶员根据驾驶员交互系统内的导航系统，驾驶电动汽车到达预约充电站，并通过驾驶员交互系统出示预约凭证；

S10：充电站充电管理系统验证预约凭证，确认相应充电桩是否空闲。若空闲，则充电桩按照S7中的充电设置，给电动汽车进行充电，计算并显示充电时间和实时充电量，直到充电结束；若不空闲，则电动汽车稍作等待，到达预约时间，强行断开前车的充电程序，按照S7中的充电设置，给电动汽车进行充电，计算并显示充电时间和实时充电量，直到充电结束；

S12：驾驶员交互系统接收充电完成信息，通过驾驶员交互系统绑定的支付软件或银行卡，按所充电量完成付款。

优选的，S1中电动汽车动力电池的充电预警电量，一般为10％-20％，根据不同动力电池容量和汽车动力特性决定。

优选的，S3和S4中，驾驶员可以同时选择多家充电站发送充电需求，可提高选择效率，避免因所选单一充电站无法安排充电或等待时间过长而重新选择耽误时间的情况。

优选的，S6中的预计到达充电站时间的计算方法，是将距充电站路程按照路况分成若干段，将每段路程除以相应路况的平均车速得到每段行驶时间，将每段行驶时间相加再结合当前时间即得出预计到达时间；剩余电量则根据每段路程平均车速计算出行驶平均功率，在乘以每段路程的行驶时间得到每段行驶耗能，相加得到总耗能后，再根据当前电池电量，即可得到剩余电量。

优选的，S9中若电动汽车在预约号规定的时间内未到达充电站，则此次预约自动取消。

优选的，S11中电动汽车充电管理系统对电池充电情况的实时监控，包括监控充电电流大小、电池模组温度、线路连接情况等等。

Claims

1.一种电动汽车与充电设施的智能协调管理系统，其特征在于，包括电动汽车充电管理系统、驾驶员交互系统、充电站充电管理系统三个子系统，驾驶员交互系统分别与电动汽车充电管理系统以及充电站充电管理系统进行信息交互，其中：

所述电动汽车充电管理系统包括：

所述驾驶员交互系统包括：

所述充电站充电管理系统包括：

2.如权利要求1所述的一种电动汽车与充电设施的智能协调管理系统，其特征在于，所述驾驶员交互系统还包括导航系统，负责实时监控道路信息，将道路及相关拥堵信息发送给电动汽车充电管理系统。

3.如权利要求1所述的一种电动汽车与充电设施的智能协调管理系统，其特征在于，所述驾驶员交互系统搭载在移动终端上。

4.一种电动汽车与充电设施的智能协调管理系统的充电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：电动汽车充电管理系统提出充电需求：

5.如权利要求4所述的一种电动汽车与充电设施的智能协调管理系统的充电控制方法，其特征在于，所述步骤S6中的预计到达充电站时间的计算方法，是将距充电站路程按照路况分成若干段，将每段路程除以相应路况的平均车速得到每段行驶时间，将每段行驶时间相加再结合当前时间即得出预计到达时间；剩余电量则根据每段路程平均车速计算出行驶平均功率，乘以每段路程的行驶时间得到每段行驶耗能，相加得到总耗能后，再根据当前电池电量，得到剩余电量。

6.如权利要求4所述的一种电动汽车与充电设施的智能协调管理系统的充电控制方法，其特征在于，所述步骤S11中电动汽车充电管理系统实时监测和控制电池充电情况，包括监控充电电流大小、电池模组温度、线路连接情况。