物联网在电池管理系统的应用

电池为电动汽车提供能量，使其能够平稳地长距离行驶。如果使用物联网和人工智能等新一代技术进行升级，整个系统肯定会变得更加强大。

众所周知，一辆电动汽车或一辆无人机由许多机械和电气部件组成。其中一个关键部分是电池管理系统(BMS)。

如果你看一个简单的电动车，它有一个电池，一个转换器和一个发动机。但这还不是全部。我们需要不断地监控和照顾整个系统，以防止任何异常。如果你在高速公路上高速驾驶汽车，你不希望因为电池负载过重而出现任何故障。

物联网基础知识

说到物联网，这个词并不新鲜。这是一项存在了几十年的技术的名称。物联网(Internet of Things，IoT)描述了物理对象的网络——“物”，这些物理对象嵌入了传感器、软件和其他技术，通过 Internet 与其他设备和系统连接和交换数据。

物联网这个词是在1999年创造的，指的是传感器和软件在网络上的互连。此外，它是我们可以控制连接的设备，和相关的数据可以收集和可视化的帮助下，用户界面。

物联网的主要组成部分

物联网的生命周期如下:-

1. 收集: 数据收集自传感器和其他各种设备。它们可能与家庭、车辆或制造厂有关。

2. 通信: 我们使用通信网关将数据发送到目的地(云平台)。4 g 和5 g 可以作为一种通信媒介。云、 AWS、 Azure 或个人数据中心就是云平台的一些例子。

3. 分析: 没有信息，数据什么都不是。因此，应该从这些原始数据生成或创建信息。然后熟数据被可视化，报告被建立，并且可以用来做出预测。

4. 操作: 根据提取的数据，可以描述进一步的操作。我们可以通过机对机(M2M)协议与其他设备通信，或者向相关人员发送通知(短信、电子邮件等)以纠正任何错误。

关于电动车辆

在文学语言中，我们可以说，“电动汽车(EV)是指使用一个或多个电动马达或牵引马达来驱动的交通工具。”电动汽车可以通过收集系统通过车外电源、独立电池、太阳能电池板、燃料电池或发电机将燃料转化为电能。

大多数人认为像特斯拉这样的智能汽车只能归类为电动汽车。但事实并非如此。我们在印度有电动汽车很长时间了。我说的是火车，它们也是电动车。他们的发动机是牵引电机为基础的。因此，电动汽车的中心部件可以是牵引电机、无刷直流电机或交流感应电机。

电动汽车的一些优点是:

• 减少对汽油、柴油或其他化石燃料的依赖

• 确保环境没有污染和噪音

• 配有可回收的电池(锂离子)

• 降低维护和操作成本

对于旅行高达100公里的汽油或柴油为基础的汽车，你需要填写约2000卢比价值的燃料。但你可以通过3-4小时的充电行驶相同的距离。相比之下，这样做成本更低，而且不会损害你的口袋。

电动汽车的主要部件

• 电动机: 可以是交流感应电动机或无刷直流电动机。虽然关于哪一个是最好的存在着大量的争论，但是它们都有自己的优点和缺点。不同的公司使用不同类型的发动机。例如，丰田使用交流感应电机，而大众更喜欢无刷直流电机。特斯拉 Model s 有一个交流感应电动机，而特斯拉 Model 3有一个 BLDC 电动机。

• 控制器: 它是一种电子设备，用来控制汽车里的一切——从电池的供电到发动机的动力需求。

• 充电器: 有两种类型的充电器，一种类似于旅行充电器，可以插入家用电源插座。它通常是缓慢的。另一个是超快速直流充电站，设置在高速公路或加油站。

• 转换器/逆变器: 它可以是 DC-DC 或 DC-AC，取决于电机的类型(交流或直流)。

• 电池: 锂离子电池或锂电池通常用于电动汽车，由于低维护和高功率传输的特点。

电动车系统配置

三菱电动汽车 i-MiEV 操作系统配置

从电源开始，电池充电。它可以是定期收费，即车载收费或快速收费，这是大多数公司安装在高速公路上。定期充电需时约7至8小时，充电时间由0% 至100% 。但是安装在加油站或高速公路上的快速充电器可以在1-3小时内充电0% 到100% 。

在电池充电后，逆变器执行直流到交流或直流到直流充电转换(取决于电机所需的电压或电流)。

变速箱由一个变速箱和相关部件组成，之后你就可以开车了。

另外值得注意的是，大多数电动汽车都有再生制动系统。电动汽车每当刹车时，它们都借助摩擦力发电。所产生的电能用于开车时给电池充电。

大多数电动汽车的电池在汽车的基础(由于安全原因) ，而不是行李箱或前面。如果电池出了问题或者发生爆炸，汽车和驾驶员都是安全的。这就是房屋管理系统扮演关键角色的地方。

基于物联网的电池管理系统

到目前为止，我们已经讨论了物联网和电动汽车的基础知识。在这里，我们将学习 BMS 在电动汽车中的作用，以及通过将物联网和人工智能集成到 BMS 中，我们如何实现另一项技术进步。

房屋管理系统与物联网和人工智能的典型连接

多个传感器被安装在一辆电动汽车的电压、电流、温度和声学/振动监测给定的数字。这些参数是在每一秒钟收集的。在智能车辆和电动汽车中，我们使用边缘智能系统，这减少了我们对云的依赖。大多数电动汽车都有实时工作的嵌入式计算系统，允许自己执行基本操作。例如，X-Estimation 状态，其中 x 代表电荷状态(SOC)、可用电力状态(SOAP)和健康状态(SOH)。

另一方面，边缘智能采取的行动可以帮助限制某些异常，例如通过降低电机功耗来限制最高温度。虽然这可以使电动汽车稍微慢一点，电机不会吸取过多的权力和热电池。边缘智能还可以控制电荷状态(SOC) ，以最大限度地提高健康状态(SOH)。

在4g/5G 的帮助下，数据可以发送到云端。拥有巨大计算能力的 gpu 可以计算数字健康状况或者预测云计算的剩余使用寿命。如果在 BMS 中发生异常，那么通知可以发送到我们的移动电话或任何安装在 EV 中的仪表板应用程序。

基本上，一个电动汽车的数字孪生兄弟或它的每一个部分(如电池，电机，控制器)被创建。通过分析来自不同传感器的数据，可以保证驾驶员、乘客和车辆本身的安全。

在物联网中使用 BMS 的好处包括:

• 在云端或边缘上的汽车进程和功能的镜像框架

• 从汽车上远程向维修工程师或汽车所有者/公司发送更新和维修通知，以便他们能够指导您满足复杂的维修需求

• 发出系统警告，以防任何异常

• 管理储存在电池中的能量和所需的充电量(智能充电)

• SOX 估计

• 电池诊断

• 数据收集和处理

像特斯拉和 MG 这样的大型汽车公司已经在汽车上安装了不同种类的传感器。因此，在更换电池时，你会收到一个通知，说明电池已经被卸载/安装在汽车上。此外，这些电池配备了一个 ECU，它有其数字特性和身份。

关于数据隐私的话题，哪家公司提供电池并不重要。一般来说，汽车制造商的数据共享政策起着决定性的作用。假设一个特定的汽车公司想要与电池制造商共享数据。在这种情况下，这对后者是有利的，因为他们可以根据电池的使用情况优化生产，节省大量的时间和成本。

电动汽车有望成为未来的潮流引领者。而一个高效的房屋管理系统将在实现这一目标中发挥关键作用。因此，必须考虑电池需求的各个方面，以及诸如物联网和人工智能等技术的集成能带来什么好处。

审核编辑：汤梓红