物聯網在電動汽車BMS中的作用

2021-07-02

物聯網在電動汽車BMS中的作用

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

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

物聯網基礎

說到物聯網，這個詞并不新鮮。這是一種已經存在了幾十年的技術的名字。物聯網 (IoT) 描述了物理對象網絡——“事物”——嵌入傳感器、軟件和其他技術，通過互聯網與其他設備和系統連接并交換數據。

物聯網一詞是在 1999 年創造的，指的是傳感器和軟件在網絡上的互連。此外，在這里我們可以控制連接的設備，并且可以在用戶界面的幫助下收集和可視化相關數據。

物聯網的主要組成部分

物聯網的生命周期如下：-

收集：從傳感器和各種其他設備收集數據。它們可以與家庭、車輛或制造工廠相關聯。

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

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

行動：基于提取的數據，可以描述進一步的行動。我們可以通過機器對機器 (M2M) 協議與其他設備通信或向相關人員發送通知（短信、電子郵件等）以糾正任何錯誤。

關于電動汽車 (EV)

大多數人認為像特斯拉這樣的智能汽車只能歸類為電動汽車。但事實并非如此。我們在印度擁有電動汽車已有很長時間了。我說的是火車；他們也是電動車。他們的發動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 的一些優點是：

減少對汽油、柴油或任何其他化石燃料的依賴

確保環境沒有污染和噪音

配備可回收電池（鋰離子）

降低所涉及的維護和運營成本

使用汽油或柴油汽車行駛 100 公里，您需要加注價值約 2000 盧比的燃料。但是您可以通過充電 3-4 小時在電動汽車中行駛相同的距離。相比之下，這成本更低，而且不會傷到你的口袋。

電動汽車的基本組件

電機：可以是交流感應電機或無刷直流（BLDC）電機。盡管關于哪個是最好的存在大量爭論，但它們都有其優點和缺點。不同的公司使用不同類型的電機。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；一個就像一個旅行充電器，可以插入家用電源插座。它通常很慢。另一個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汽車。

電動汽車系統配置

三菱EV i-MiEV操作系統配置

從電源開始，給電池充電。它可以是常規充電，即車載充電或快速充電，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 小時內從 0% 充電到 100%。

電池充電完成后，逆變器進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部件組成。之后，你就可以開車了。

另一件需要注意的事情是，大多數電動汽車都有再生制動器。每當電動汽車剎車時，它們就會借助摩擦來發電。所產生的電力用于在駕駛時為電池充電。

大多數電動汽車在汽車的底座（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題或爆炸，汽車和司機將是安全的。這就是 BMS 發揮關鍵作用的地方。

帶物聯網的電池管理系統 (BMS)

到目前為止，我們已經討論了物聯網和電動汽車的基礎知識。在這里，我們將了解 BMS 在 EV 中的作用，以及通過將 IoT 和 AI 集成到 BMS 中，我們如何實現另一項技術進步。

BMS與IoT、AI的典型對接

多個傳感器安裝在 EV 的 BMS 中，以監測給定圖中的電壓、電流、溫度和聲學/振動。這些參數每瞬間收集一次。在智能汽車和電動汽車中，我們使用邊緣智能系統，這減少了我們對云的依賴。大多數電動汽車都具有實時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，其中 X 代表充電狀態 (SOC)、可用功率狀態 (SOAP) 和健康狀態 (SOH)。

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

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

將 BMS 與 IoT 結合使用的好處包括：

汽車在云端或邊緣的過程和功能的鏡像框架

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

發生任何異常時啟動系統警告

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等大型汽車公司已經在汽車中安裝了不同類型的傳感器。因此，在更換電池時，您會收到電池已卸載/安裝在汽車中的通知。此外，這些電池帶有一個具有數字屬性和身份的 ECU。

關于數據隱私的話題，電池由哪家公司提供并不重要。一般來說，汽車制造商的數據共享政策起著決定性的作用。假設一家特定的汽車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化生產并節省大量時間和成本。

帶走

電動汽車有望成為未來的潮流引領者。高效的 BMS 將在實現這一目標方面發揮關鍵作用。因此，必須考慮電池要求的各個方面以及物聯網和人工智能等技術的集成可以提供什么好處。