物(wù)联网在電(diàn)动汽車(chē)BMS中的作用(yòng)

2021-07-02

物(wù)联网在電(diàn)动汽車(chē)BMS中的作用(yòng)

众所周知，電(diàn)动汽車(chē)或自动驾驶汽車(chē)由许多(duō)机械和電(diàn)气部件组成。关键部分(fēn)之一是電(diàn)池管理(lǐ)系统 (BMS)。

如果你看一辆简单的電(diàn)动汽車(chē)，它有(yǒu)一个電(diàn)池、一个转换器和一个電(diàn)机。但这还不是全部。我们需要持续监控和照顾整个系统，以防止出现任何异常。如果您在高速公路上高速驾驶車(chē)辆，您不希望因為(wèi)電(diàn)池负载过大而出现任何问题。

物(wù)联网基础

说到物(wù)联网，这个词并不新(xīn)鲜。这是一种已经存在了几十年的技术的名字。物(wù)联网 (IoT) 描述了物(wù)理(lǐ)对象网络——“事物(wù)”——嵌入传感器、软件和其他(tā)技术，通过互联网与其他(tā)设备和系统连接并交换数据。

物(wù)联网一词是在 1999 年创造的，指的是传感器和软件在网络上的互连。此外，在这里我们可(kě)以控制连接的设备，并且可(kě)以在用(yòng)户界面的帮助下收集和可(kě)视化相关数据。

物(wù)联网的主要组成部分(fēn)

物(wù)联网的生命周期如下：-

收集：从传感器和各种其他(tā)设备收集数据。它们可(kě)以与家庭、車(chē)辆或制造工厂相关联。

通信：我们使用(yòng)通信网关将数据发送到目的地（云平台）。WiFi、4G 和 5G 可(kě)以成為(wèi)通信媒介。谷歌云、AWS、Azure 或个人数据中心是云平台的一些示例。

分(fēn)析：没有(yǒu)信息，数据什么都不是。因此，应根据这些原始数据生成或创建信息。然后将煮熟的数据可(kě)视化，构建报告并可(kě)用(yòng)于进行预测。

行动：基于提取的数据，可(kě)以描述进一步的行动。我们可(kě)以通过机器对机器 (M2M) 协议与其他(tā)设备通信或向相关人员发送通知（短信、電(diàn)子邮件等）以纠正任何错误。

关于電(diàn)动汽車(chē) (EV)

大多(duō)数人认為(wèi)像特斯拉这样的智能(néng)汽車(chē)只能(néng)归类為(wèi)電(diàn)动汽車(chē)。但事实并非如此。我们在印度拥有(yǒu)電(diàn)动汽車(chē)已有(yǒu)很(hěn)長(cháng)时间了。我说的是火車(chē)；他(tā)们也是電(diàn)动車(chē)。他(tā)们的发动机是基于牵引電(diàn)机的。因此，EV 的中心部分(fēn)可(kě)以是牵引電(diàn)机、BLDC 電(diàn)机或交流感应電(diàn)机。

EV 的一些优点是：

减少对汽油、柴油或任何其他(tā)化石燃料的依赖

确保环境没有(yǒu)污染和噪音

配备可(kě)回收電(diàn)池（锂离子）

降低所涉及的维护和运营成本

使用(yòng)汽油或柴油汽車(chē)行驶 100 公里，您需要加注价值约 2000 卢比的燃料。但是您可(kě)以通过充電(diàn) 3-4 小(xiǎo)时在電(diàn)动汽車(chē)中行驶相同的距离。相比之下，这成本更低，而且不会伤到你的口袋。

電(diàn)动汽車(chē)的基本组件

電(diàn)机：可(kě)以是交流感应電(diàn)机或无刷直流（BLDC）電(diàn)机。尽管关于哪个是最好的存在大量争论，但它们都有(yǒu)其优点和缺点。不同的公司使用(yòng)不同类型的電(diàn)机。例如，丰田使用(yòng)交流感应電(diàn)机，而大众则更喜欢 BLDC 電(diàn)机。Tesla Model S 使用(yòng)交流感应電(diàn)机，而 Tesla Model 3 使用(yòng) BLDC 電(diàn)机。

控制器：它是一种電(diàn)子设备，用(yòng)于控制汽車(chē)中的一切——从電(diàn)池的功率输出到電(diàn)机的功率要求。

充電(diàn)器：充電(diàn)器有(yǒu)两种；一个就像一个旅行充電(diàn)器，可(kě)以插入家用(yòng)電(diàn)源插座。它通常很(hěn)慢。另一个是超快速直流充電(diàn)站，设置在高速公路或加油站上。

转换器/逆变器：它可(kě)以是 DC-DC 或 DC-AC，具體(tǐ)取决于電(diàn)机类型（AC 或 DC）。

電(diàn)池：由于低维护和高功率传输特性，锂离子或锂聚合物(wù)電(diàn)池通常用(yòng)于電(diàn)动汽車(chē)。

電(diàn)动汽車(chē)系统配置

三菱EV i-MiEV操作系统配置

从電(diàn)源开始，给電(diàn)池充電(diàn)。它可(kě)以是常规充電(diàn)，即車(chē)载充電(diàn)或快速充電(diàn)，大多(duō)数公司都安装在高速公路上。常规充電(diàn)大约需要 7-8 小(xiǎo)时才能(néng)从 0% 充電(diàn)到 100%。但是安装在加油泵或高速公路上的快速充電(diàn)器可(kě)以在 1-3 小(xiǎo)时内从 0% 充電(diàn)到 100%。

電(diàn)池充電(diàn)完成后，逆变器进行直流到交流或直流到直流的充電(diàn)转换（取决于電(diàn)机所需的電(diàn)压或電(diàn)流）。

变速器由变速箱和相关部件组成。之后，你就可(kě)以开車(chē)了。

另一件需要注意的事情是，大多(duō)数電(diàn)动汽車(chē)都有(yǒu)再生制动器。每当電(diàn)动汽車(chē)刹車(chē)时，它们就会借助摩擦来发電(diàn)。所产生的電(diàn)力用(yòng)于在驾驶时為(wèi)電(diàn)池充電(diàn)。

大多(duō)数電(diàn)动汽車(chē)在汽車(chē)的底座（出于安全原因）而不是行李箱或前部装有(yǒu)電(diàn)池。如果電(diàn)池出现任何问题或爆炸，汽車(chē)和司机将是安全的。这就是 BMS 发挥关键作用(yòng)的地方。

带物(wù)联网的電(diàn)池管理(lǐ)系统 (BMS)

到目前為(wèi)止，我们已经讨论了物(wù)联网和電(diàn)动汽車(chē)的基础知识。在这里，我们将了解 BMS 在 EV 中的作用(yòng)，以及通过将 IoT 和 AI 集成到 BMS 中，我们如何实现另一项技术进步。

BMS与IoT、AI的典型对接

多(duō)个传感器安装在 EV 的 BMS 中，以监测给定图中的電(diàn)压、電(diàn)流、温度和声學(xué)/振动。这些参数每瞬间收集一次。在智能(néng)汽車(chē)和電(diàn)动汽車(chē)中，我们使用(yòng)边缘智能(néng)系统，这减少了我们对云的依赖。大多(duō)数電(diàn)动汽車(chē)都具有(yǒu)实时工作的嵌入式计算系统，可(kě)以自行执行基本操作。例如，X 估计状态，其中 X 代表充電(diàn)状态 (SOC)、可(kě)用(yòng)功率状态 (SOAP) 和健康状态 (SOH)。

另一方面，边缘智能(néng)采取的行动可(kě)以帮助限制某些异常，例如通过降低電(diàn)机的功耗来限制最高温度。虽然这会使 EV 稍微慢一点，但電(diàn)机不会消耗过多(duō)的功率并加热電(diàn)池。边缘智能(néng)还可(kě)以控制充電(diàn)状态 (SOC) 以最大化健康状态 (SOH)。

借助4G/5G，数据可(kě)以上云。具有(yǒu)强大计算能(néng)力的 GPU 可(kě)以计算数字健康或预测云上的剩余使用(yòng)寿命。如果 BMS 发生异常，则可(kě)以向我们的手机或安装在 EV 中的任何仪表板应用(yòng)程序发送通知。

基本上，创建了電(diàn)动汽車(chē)或其每个部分(fēn)（例如電(diàn)池、電(diàn)机、控制器）的数字孪生。并分(fēn)析来自不同传感器的数据，以确保驾驶员、乘客和車(chē)辆本身的安全。

将 BMS 与 IoT 结合使用(yòng)的好处包括：

汽車(chē)在云端或边缘的过程和功能(néng)的镜像框架

从汽車(chē)遠(yuǎn)程向维修工程师或車(chē)主/公司发送更新(xīn)和维修通知，以便他(tā)们指导您完成复杂的维修要求

发生任何异常时启动系统警告

管理(lǐ)存储在電(diàn)池中的能(néng)量和所需的充電(diàn)量（智能(néng)充電(diàn)）

SOX 估计

電(diàn)池诊断

電(diàn)池平衡

数据收集和处理(lǐ)

特斯拉和MG等大型汽車(chē)公司已经在汽車(chē)中安装了不同类型的传感器。因此，在更换電(diàn)池时，您会收到電(diàn)池已卸载/安装在汽車(chē)中的通知。此外，这些電(diàn)池带有(yǒu)一个具有(yǒu)数字属性和身份的 ECU。

关于数据隐私的话题，電(diàn)池由哪家公司提供并不重要。一般来说，汽車(chē)制造商(shāng)的数据共享政策起着决定性的作用(yòng)。假设一家特定的汽車(chē)公司想要与電(diàn)池制造商(shāng)共享数据。在这种情况下，后者是有(yǒu)利的，因為(wèi)他(tā)们可(kě)以根据電(diàn)池使用(yòng)情况优化生产并节省大量时间和成本。

带走

電(diàn)动汽車(chē)有(yǒu)望成為(wèi)未来的潮流引领者。高效的 BMS 将在实现这一目标方面发挥关键作用(yòng)。因此，必须考虑電(diàn)池要求的各个方面以及物(wù)联网和人工智能(néng)等技术的集成可(kě)以提供什么好处。