物聯(lián)網(wǎng)在電動(dòng)汽車(chē)BMS中的作用

2021-07-02

物聯(lián)網(wǎng)在電動(dòng)汽車(chē)BMS中的作用

眾所周知，電動(dòng)汽車(chē)或自動(dòng)駕駛汽車(chē)由許多機械和電氣部件組成。關(guān)鍵部分之一是電池管理系統 (BMS)。

如果你看一輛簡(jiǎn)單的電動(dòng)汽車(chē)，它有一個(gè)電池、一個(gè)轉換器和一個(gè)電機。但這還不是全部。我們需要持續監控和照顧整個(gè)系統，以防止出現任何異常。如果您在高速公路上高速駕駛車(chē)輛，您不希望因為電池負載過(guò)大而出現任何問(wèn)題。

物聯(lián)網(wǎng)基礎

說(shuō)到物聯(lián)網(wǎng)，這個(gè)詞并不新鮮。這是一種已經(jīng)存在了幾十年的技術(shù)的名字。物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 描述了物理對象網(wǎng)絡(luò )——“事物”——嵌入傳感器、軟件和其他技術(shù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與其他設備和系統連接并交換數據。

物聯(lián)網(wǎng)一詞是在 1999 年創(chuàng )造的，指的是傳感器和軟件在網(wǎng)絡(luò )上的互連。此外，在這里我們可以控制連接的設備，并且可以在用戶(hù)界面的幫助下收集和可視化相關(guān)數據。

物聯(lián)網(wǎng)的主要組成部分

物聯(lián)網(wǎng)的生命周期如下：-

收集：從傳感器和各種其他設備收集數據。它們可以與家庭、車(chē)輛或制造工廠(chǎng)相關(guān)聯(lián)。

通信：我們使用通信網(wǎng)關(guān)將數據發(fā)送到目的地（云平臺）。WiFi、4G 和 5G 可以成為通信媒介。谷歌云、AWS、Azure 或個(gè)人數據中心是云平臺的一些示例。

分析：沒(méi)有信息，數據什么都不是。因此，應根據這些原始數據生成或創(chuàng )建信息。然后將煮熟的數據可視化，構建報告并可用于進(jìn)行預測。

行動(dòng)：基于提取的數據，可以描述進(jìn)一步的行動(dòng)。我們可以通過(guò)機器對機器 (M2M) 協(xié)議與其他設備通信或向相關(guān)人員發(fā)送通知（短信、電子郵件等）以糾正任何錯誤。

關(guān)于電動(dòng)汽車(chē) (EV)

大多數人認為像特斯拉這樣的智能汽車(chē)只能歸類(lèi)為電動(dòng)汽車(chē)。但事實(shí)并非如此。我們在印度擁有電動(dòng)汽車(chē)已有很長(cháng)時(shí)間了。我說(shuō)的是火車(chē)；他們也是電動(dòng)車(chē)。他們的發(fā)動(dòng)機是基于牽引電機的。因此，EV 的中心部分可以是牽引電機、BLDC 電機或交流感應電機。

EV 的一些優(yōu)點(diǎn)是：

減少對汽油、柴油或任何其他化石燃料的依賴(lài)

確保環(huán)境沒(méi)有污染和噪音

配備可回收電池（鋰離子）

降低所涉及的維護和運營(yíng)成本

使用汽油或柴油汽車(chē)行駛 100 公里，您需要加注價(jià)值約 2000 盧比的燃料。但是您可以通過(guò)充電 3-4 小時(shí)在電動(dòng)汽車(chē)中行駛相同的距離。相比之下，這成本更低，而且不會(huì )傷到你的口袋。

電動(dòng)汽車(chē)的基本組件

電機：可以是交流感應電機或無(wú)刷直流（BLDC）電機。盡管關(guān)于哪個(gè)是最好的存在大量爭論，但它們都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。不同的公司使用不同類(lèi)型的電機。例如，豐田使用交流感應電機，而大眾則更喜歡 BLDC 電機。Tesla Model S 使用交流感應電機，而 Tesla Model 3 使用 BLDC 電機。

控制器：它是一種電子設備，用于控制汽車(chē)中的一切——從電池的功率輸出到電機的功率要求。

充電器：充電器有兩種；一個(gè)就像一個(gè)旅行充電器，可以插入家用電源插座。它通常很慢。另一個(gè)是超快速直流充電站，設置在高速公路或加油站上。

轉換器/逆變器：它可以是 DC-DC 或 DC-AC，具體取決于電機類(lèi)型（AC 或 DC）。

電池：由于低維護和高功率傳輸特性，鋰離子或鋰聚合物電池通常用于電動(dòng)汽車(chē)。

電動(dòng)汽車(chē)系統配置

三菱EV i-MiEV操作系統配置

從電源開(kāi)始，給電池充電。它可以是常規充電，即車(chē)載充電或快速充電，大多數公司都安裝在高速公路上。常規充電大約需要 7-8 小時(shí)才能從 0% 充電到 100%。但是安裝在加油泵或高速公路上的快速充電器可以在 1-3 小時(shí)內從 0% 充電到 100%。

電池充電完成后，逆變器進(jìn)行直流到交流或直流到直流的充電轉換（取決于電機所需的電壓或電流）。

變速器由變速箱和相關(guān)部件組成。之后，你就可以開(kāi)車(chē)了。

另一件需要注意的事情是，大多數電動(dòng)汽車(chē)都有再生制動(dòng)器。每當電動(dòng)汽車(chē)剎車(chē)時(shí)，它們就會(huì )借助摩擦來(lái)發(fā)電。所產(chǎn)生的電力用于在駕駛時(shí)為電池充電。

大多數電動(dòng)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裝有電池。如果電池出現任何問(wèn)題或爆炸，汽車(chē)和司機將是安全的。這就是 BMS 發(fā)揮關(guān)鍵作用的地方。

帶物聯(lián)網(wǎng)的電池管理系統 (BMS)

到目前為止，我們已經(jīng)討論了物聯(lián)網(wǎng)和電動(dòng)汽車(chē)的基礎知識。在這里，我們將了解 BMS 在 EV 中的作用，以及通過(guò)將 IoT 和 AI 集成到 BMS 中，我們如何實(shí)現另一項技術(shù)進(jìn)步。

BMS與IoT、AI的典型對接

多個(gè)傳感器安裝在 EV 的 BMS 中，以監測給定圖中的電壓、電流、溫度和聲學(xué)/振動(dòng)。這些參數每瞬間收集一次。在智能汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)中，我們使用邊緣智能系統，這減少了我們對云的依賴(lài)。大多數電動(dòng)汽車(chē)都具有實(shí)時(shí)工作的嵌入式計算系統，可以自行執行基本操作。例如，X 估計狀態(tài)，其中 X 代表充電狀態(tài) (SOC)、可用功率狀態(tài) (SOAP) 和健康狀態(tài) (SOH)。

另一方面，邊緣智能采取的行動(dòng)可以幫助限制某些異常，例如通過(guò)降低電機的功耗來(lái)限制最高溫度。雖然這會(huì )使 EV 稍微慢一點(diǎn)，但電機不會(huì )消耗過(guò)多的功率并加熱電池。邊緣智能還可以控制充電狀態(tài) (SOC) 以最大化健康狀態(tài) (SOH)。

借助4G/5G，數據可以上云。具有強大計算能力的 GPU 可以計算數字健康或預測云上的剩余使用壽命。如果 BMS 發(fā)生異常，則可以向我們的手機或安裝在 EV 中的任何儀表板應用程序發(fā)送通知。

基本上，創(chuàng )建了電動(dòng)汽車(chē)或其每個(gè)部分（例如電池、電機、控制器）的數字孿生。并分析來(lái)自不同傳感器的數據，以確保駕駛員、乘客和車(chē)輛本身的安全。

將 BMS 與 IoT 結合使用的好處包括：

汽車(chē)在云端或邊緣的過(guò)程和功能的鏡像框架

從汽車(chē)遠程向維修工程師或車(chē)主/公司發(fā)送更新和維修通知，以便他們指導您完成復雜的維修要求

發(fā)生任何異常時(shí)啟動(dòng)系統警告

管理存儲在電池中的能量和所需的充電量（智能充電）

SOX 估計

電池診斷

電池平衡

數據收集和處理

特斯拉和MG等大型汽車(chē)公司已經(jīng)在汽車(chē)中安裝了不同類(lèi)型的傳感器。因此，在更換電池時(shí)，您會(huì )收到電池已卸載/安裝在汽車(chē)中的通知。此外，這些電池帶有一個(gè)具有數字屬性和身份的 ECU。

關(guān)于數據隱私的話(huà)題，電池由哪家公司提供并不重要。一般來(lái)說(shuō)，汽車(chē)制造商的數據共享政策起著(zhù)決定性的作用。假設一家特定的汽車(chē)公司想要與電池制造商共享數據。在這種情況下，后者是有利的，因為他們可以根據電池使用情況優(yōu)化生產(chǎn)并節省大量時(shí)間和成本。

帶走

電動(dòng)汽車(chē)有望成為未來(lái)的潮流引領(lǐng)者。高效的 BMS 將在實(shí)現這一目標方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。因此，必須考慮電池要求的各個(gè)方面以及物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)的集成可以提供什么好處。