從架構上來看,BMS負責采集數據,并匯報給整車控制器,在接受整車控制器的反饋以后對電池組進行一定的管理和調整。在實際車用情況下,有些明顯的問題是需要考慮的。 1.電池組采集的信息是有限的。這個有限可以從很多方面來談: 1.1采集參數量:傳統來看就是電壓,電流和溫度,而且一般有流量傳感器(無論風冷還是液冷,一般都需要)。電池是一個復雜的系統,受很多的變量影響,但是實際系統能夠采集的參數就只有這些。 1.2采集頻率和數據量:同樣的問題,如果存在100個單體,就有100個單體電壓信號,1個總電壓信號,N個溫度信號和1個電流信號。這些數據不能以一個非常高的頻率進行采集,必須考慮持續的數據量的存儲和篩選。注意在車里面電機和其他負載使用中,電池的電流變化很大。 1.3精度:前面的文章已經談及電壓的精度問題,事實上更大的問題在于電流。車內的電流變化很快,而且范圍很大,有正反電流。所以使用電流傳感器的時候,就增加了很多的限制。想要實現100A的電流量程,做一個合理成本下的精度,1%已經很不容易了。但是1A的誤差,也會對電池狀態的評估增加困難。這也是為什么,手機和電腦的電池管理系統相對容易的一個原因。 此圖從《LiFePO4 battery performances testing for BMS》Dr. Languang Lu Department of Automotive Engineering, Tsinghua University在中美交流會上的Presentation的第三頁,作為一個參考。 1.4 BMS的處理速度:太復雜的算法,一般在實際系統中很難實現,畢竟車內處理器的頻率是有限的。想要把Workstation都要跑很久的一個復雜算法,移植入車載系統之中,需要很多很多優化和簡化的心思。 所以從BMS的開發而言,完成基本的功能只是一部分,需要做的還有兩個事情: 1.搭建單體的測試平臺:收集大量的單體測試數據,在實驗室里頭的所有條件都比車內環境好很多很多,如果可以從實驗室內收集足夠的數據,可以將各種參數收集全,也可以建立細致的模型,進行一定的優化后,可以大大節約BMS的工作任務量。 2.搭建電池組的測試平臺:通過構建單體平臺后,可以將車輛的運行情況進行抽象,實現對電池組的實驗室評估和數據獲取。同時整車的測試平臺搭建,大概也需要同步進行。在輸入駕駛工況以后才能獲取相對真實的功率需求。 此圖出自《EV Battery Pack Testing in a Manufacturing Environment》DMC,講的是組裝環境下的情況。實際在調試實驗可能需要更可靠的安全防護措施。 3.實車測量和收集:從電池組評估之后,可以在實車上找到那些不易發生和發現的死角。此時收集數據需要整車的Telematics或者數據記錄儀,前者適合較多的車和長期做這件事情。 《From driving cycle analysis to understanding battery performance in real-life electric hybrid vehicle operation》中圖1 很多設計工具,都是可以加快這些評估過程。但是這些無不基于實測的數據,想要建立一勞永逸的模型,大概需要科學家們的努力,得出公理化的模型。 |