The Role Of IoT & AI In Battery Management Of Electric Vehicles

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良好的电池可为电动汽车提供横穿长距离的动力,而无需任何张力。但是,当使用IoT和AI等下一代技术升级时,整个系统必将变得更加增强

电池management system (BMS) is a crucial part of an electric or autonomous vehicle. But what has the Internet of Things (IoT) or artificial intelligence (AI) got to do with the battery? Let’s see.

IoT一词于1999年创造,是指网络上传感器和软件的互连。它有助于控制连接的设备,并且可以在用户界面的帮助下收集和可视化它们的相关数据。

物联网的主要组成部分
图1:物联网的主要组成部分

The main functions of IoT are:

  1. 收藏。从家庭,车辆或制造工厂中的传感器和其他各种设备中收集数据。
  2. 沟通。将数据发送到云,AWS,Azue或个人数据中心等目的地,使用Wi-Fi,4G或5G等通信网关等。
  3. 分析。Collect useful information from the raw data to visualise, generate reports, and to make predictions.
  4. 行动。基于分析,通过机器对机器(M2M)协议与其他设备进行通信,或向有关人员发送通知(SMS,电子邮件等)以纠正任何错误。

大多数人认为,诸如特斯拉的Model S之类的汽车只能将其归类为电动汽车。但事实并非如此。我们在印度有很长一段时间的电动汽车,例如电动汽车也是电动汽车。他们的发动机是基于牵引力的。EV的中心部分可以是牵引电机,BLDC电机或交流电动机。

电动汽车因其优势而引起关注:

  • 对汽油,柴油或其他化石燃料的依赖程度要小得多
  • 确保环境没有污染和噪音
  • 随附可回收锂离子(锂离子)电池
  • 低维护和低运营成本
电动汽车的基本组件
图2:EV的基本组成部分

EV的基本组成部分包括(见图2):

马达

它可以是交流电动机或无刷直流(BLDC)电动机。尽管有一场巨大的辩论是最好的辩论,但他们俩都有自己的优势和缺点。不同的公司使用不同类型的电动机。例如,丰田使用交流电动机,而大众汽车更喜欢BLDC电动机。特斯拉模型S具有交流电动机,而特斯拉Model 3具有BLDC电动机。

控制器

It is an electronic module that controls everything in a car—from the power deliverance of a battery to the power requirements of a motor.

充电器

充电器有两种类型。就像可以插入家用电气插座的旅行充电器一样;该充电器通常很慢。另一个是在高速公路,加油站或汽车旅馆等上设置的Super-Fast DC公共充电器。

转换器/逆变器

它可以是DC-DC或DC-AC,具体取决于使用的电动机类型(AC或DC)。

电池

锂离子或Li-po(锂聚合物)电池通常在电动汽车中使用,因为它们的维护低和高功率输送特性。

Mitsubishi EV i-MiEV operational system configuration
Fig. 3: Mitsubishi EV i-MiEV operational system configuration

evsystem configuration

evbatteries are charged either through onboard chargers built within the cars from AC grid, or through fast chargers available at public charging stations. Onboard charging takes 7-8 hours to charge from 0% to 100%. But fast chargers installed in petrol pumps or highways can charge from 0% to 100% within 1-3 hours.

电池充电后,根据电动机所需的电压或电流,逆变器将直流或直流转换为直流。

大多数电动汽车中都有再生制动器,每当施加制动器并在驾驶时为电池充电时,都会发电。

变速箱由变速箱和相关组件组成。

大多数电动汽车在汽车底座上都有电池(由于安全原因),而不是靴子或前部。如果电池有任何问题,或者爆炸,汽车和驾驶员将是安全的。这是电池管理系统(BMS)发挥关键作用的地方。

BMS with IoT & IoT

现在,让我们看到BMS在EV中的作用,也就是说,如何通过在BMS中整合物联网和AI,我们取得了另一个技术进步。

图4显示了BMS与物联网和AI的典型集成方式。多个传感器安装在EV的BMS中,以监视电压,电流,温度和声学/振动。这些参数每秒收集。在智能车辆和电动汽车中,使用了边缘智能系统,从而减少了对云的依赖。

BMS与物联网和AI的典型集成
Fig. 4: A typical integration of BMS with IoT and AI

大多数电动汽车都嵌入了实时工作以自动执行基本操作的计算系统,例如X估计的状态 - X代表收费状态(SOC),可用权力状态(SOAP)和健康(SOH)。

边缘的情报采取行动可以帮助mit certain anomalies such as the maximum temperature by lowering the power consumption by the motor. Although this can make the EV slightly slower, the motor won’t draw excessive power and overheat the battery. Edge intelligence can also control the State of Charge to maximise the State Of Health.

借助4G/5G,可以将数据发送到云。具有巨大计算能力的图形处理单元(GPU)可以计算数字健康,并预测云上的剩余使用寿命。如果在BMS中发生异常,则将通知发送到注册的手机或EV中安装的任何仪表板应用程序。

基本上,创建了EV的数字双胞胎及其每个部分(例如电池,电机,控制器)。分析来自不同传感器的数据,以提供驾驶员,乘客和车辆本身的安全性。

Some benefits of integrating BMS with IoT are:

  • 在云或边缘创建了汽车的过程和功能的镜像框架(数字双胞胎)
  • Sends updates and maintenance notifications from the car to the maintenance engineers, or the car owner/company, so that they can guide for any servicing requirements
  • Initiates system warning in case of any anomaly
  • 电池中存储的能源的管理和所需的充电量(智能充电)
  • SOX estimation
  • 电池诊断
  • Cell balancing
  • 数据收集和处理

Big car companies like Tesla and MG have already installed different kinds of sensors in their cars. So, on swapping a battery, you receive a notification that the battery has been uninstalled/installed in a vehicle. Also, these batteries come with an electronic control unit (ECU), which has its digital properties and identity.

关于数据隐私的话题,哪个公司提供电池都没关系。通常,汽车制造商的数据共享政策发挥了决定性作用。当汽车公司与电池制造商共享数据时,后者可以根据要求优化电池的生产并节省大量时间和成本。


The article is based on the talk ‘The Combination of BMS and IoT In EVs’ by Arqum Ahmad, Scientist (Digitial Twin) at Leonardo S.p.A, Italy, presented at February edition of Tech World Congress 2021. He is also the co-founder and former CEO of Antrax Labs, India. The article is compiled by Vinay Prabhakar Minj, a technology journalist at EFY.

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