A multi-agent-based component control and energy management system for electric vehicles

Isermann, Timo; Monti, Antonello; Sauer, Dirk Uwe

doi:35449

A multi-agent-based component control and energy management system for electric vehicles = Ein Multiagenten-basiertes Komponentenregelungs- und Energiemanagementsystem für Elektrofahrzeuge

Isermann, Timo

2016

VerantwortlichkeitsangabeTimo Isermann

Ausgabe1. Auflage

ImpressumAachen : E.ON Energy Research Center, RWTH Aachen University 2016

Umfang1 Online-Ressource (4 ungezählte Seiten, xii, 176 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

ISBN978-3-942789-38-7

ReiheE.On Energy Research Center : ACS, automation of complex power systems ; 39

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2016

Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak06

Hauptberichter/Gutachter
Monti, Antonello (Thesis advisor)^RWTH* ; Sauer, Dirk Uwe (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2016-06-30

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-rwth-2016-058270
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/661257/files/661257.pdf
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/661257/files/661257.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
energy management system (frei) ; electric vehicle (frei) ; multi-agent system (frei) ; electronic control unit (frei) ; microcontroller (frei) ; EMS (frei) ; EV (frei) ; MAS (frei) ; ECU (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 621.3

Kurzfassung
In dieser Dissertation wird ein neuartiger Ansatz für das Energiemanagement in Elektrofahrzeugen wie auch für die Fahrzeugkomponentenregelung auf Basis von Multi-Agenten Technologie präsentiert. Damit können technologisch und historisch bedingte Herausforderungen von Elektrofahrzeugen gelöst und zudem deren Nutzbarkeit, Flexibilität und Ausfallsicherheit erhöht werden. Reichweite und Komfort von derzeitigen Elektrofahrzeugen sind, im Vergleich zu ähnlichen mit einem Verbrennungsmotor betriebenen Fahrzeugen, limitiert. Der Hauptgrund dafür liegt bei den eingesetzten Batteriegrößen und -kapazitäten, die auf Grund der hohen Kosten des Batteriesystems zu gering ausfallen. Außerdem basieren derzeitige Fahrzeuge auf komplexen, festverdrahteten Kabelbäumen, welche die verschiedenen Fahrzeugkomponenten und -sensoren verbinden und deren allgemeine Leistungsfähigkeit zusätzlich begrenzen. Ungeachtet dessen ermöglicht ein Systemwechsel zu Elektrofahrzeugen die einmalige Gelegenheit für neue und flexiblere IKT. Um die derzeitigen Limitierungen zu überwinden, wird zuerst ein Energiemanagementsystem, basierend auf aktueller Optimierungstechnologie, präsentiert. Testergebnisse zeigen, dass durch dessen Einsatz die Nutzbarkeit von Elektrofahrzeugen stark verbessert werden kann. Im zweiten Schritt werden eigens konstruierte Agentencontroller vorgestellt, die es ermöglichen, die IKT-Flexibilität zu erhören, Fahrzeugkomponenten unabhängig zu versorgen und zu regeln, sowie auch deren Betrieb gemeinschaftlich zu optimieren. Abschließend wurde das Potential dieses Konzeptes in einem dafür entwickelten Hardware-in-the-Loop-Demonstrator evaluiert.

This dissertation introduces a new approach to electric vehicle (EV) energy and power management as well as vehicle component control based on multi-agent technology to solve technologically and historically conditioned challenges of EVs by increasing their usability, flexibility, and resilience. Today’s EVs have reduced driving ranges and comfort fitments compared to similar combustion powered vehicles. Limited battery sizes and capacities, originating from the high costs of the battery system deployed, are mainly responsible for this. Moreover, current vehicles are based on complex, hard-wired automotive wire harnesses linking the different vehicle component controllers and sensors, also impeding the vehicle’s performance. Despite this, a system transition to EVs offers the unique opportunity for new and more flexible vehicle ICT. To overcome current limitations, first, a system level energy management system (EMS) based on state-of-the-art optimization technology is presented. Test results show that usability of EVs can be greatly enhanced by the use of this EMS. In a second step, custom-designed embedded agent controllers have been developed to extend the ICT’s flexibility, independently power, autonomously control, and collaboratively optimize EV components. Additionally, this concept’s potential has been evaluated by a Hardware in the Loop demonstrator.

OpenAccess:
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