援用论文

杨世春, 周念念达, 周新岸, 李强伟, 陈飞, 曹耀光. 能源电板云霄经管要道时期经营综述[J]. 机械工程学报, 2023, 59(10): 134-151.

YANG Shichun, ZHOU Sida, ZHOU Xinan, LI Qiangwei, CHEN Fei, CAO Yaoguang. Research Progress of Cloud Management for Power Batteries on Electric Vehicles[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2023, 59(10): 134-151.

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跟着数字孪生模子、高速数据传输通信时期、云霄高性能规划平台、先进车载电子电气架构等先进表面和时期的发展，为能源电板缜密化模子构建、全人命周期模子参数自学习与演化、基于车云和会的电板经管想象提供了新的措置有经营与发展机会。然则，能源电板云霄管控时期仍需要表面经营基础与时期冲破立异。基于此，北京航空航天大学杨世春莳植团队详尽分析了能源电板模子构建表面、健康安全经管身手及先进电子电气架构下的电板经管系统身手，对比论述了面向车云和会的电板经管身手优流毒与将来经营场所，为云霄经管时期快速发展与落地利用提供参考。并行动《机械工程学报》2023年第10期的封面著述 发表了题为《能源电板云霄经管要道时期经营综述》一文 。

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要道时期

能源电板经管时期是保险电板安全可靠长命气初始的要道。现在，能源电板经管大多基于车端的电板经管系统(Battery management system，BMS)结束，通过BMS的从控板及时采集各单体电板电压、温度等信息，传输至主控板后获取对能源电板景色进行分析经管。云霄电板经管时期是在高效集会传输时期发展后出身的新时期，通过在车端及时采集数据并通过Telematics BOX (T-BOX)等数据末端传输至云霄监控平台，借助云霄的庞杂算力与存储才调结束高性能的电板景色性能监测、寿命预测、安全预警等功能。图1 展示了典型的云霄电板经管系统架构，陆续情况下可分为四个层级，末端层、集会层、平台层、利用层。

末端层一般由车载的电板经管系统、整车截止系统、T-BOX等构成，是云霄经管系统下的车载端实施元件。陆续由电板经管系统子板郑重电板单体信息采集，由电板经管系统主板郑重电板数据处理、景色估算等即时功能结束，由T-BOX郑重数据的上传和下行。集会层包括各样数据传输方式及左券栈等，郑重结束车载端与云霄的数据交互、计谋下行等。平台层与利用层部署在云霄平台中，包括电板数据的获取、剖析、存储、规划等，以及以老化分析、景色监控、寿命预测等为代表的的工作型功能利用。相对于传统的电板经管系统，云霄大数据平台的利用为云霄经管带来了更刚硬的数据分析与规划才调，并可使用全人命周期数据来对电板的截止计谋等进行深度优化。云霄经管时期上风如表1所示 。

图1 能源电板云霄经管时期框架

图2展示了等效电路模子的发展历程及性能对比。国表里学者从数学模子编削、物理场耦合等方面平等效电路模子开展了多头绪的经营，包括增多迂缓等电气元件普及模子精度，汲取电-热耦合模子以普及全温域领域下模子适配度，自稳当参数修正模子改善模子泛化性等 。

图2 能源电板等效电路模子发展历程

虽然澳大利亚代表亚洲球队成功晋级了8强，但其实大家也都清楚，澳大利亚只是在足球领域归属亚足联，无论是身体条件还是技术特点，他们其实更像是欧洲球队。而目前真正意义上的亚洲8强球队非日本女足莫属，因为她们有着和我们中国女足一样的身体条件，是真正意义上的亚洲球队。

图3展示了电化学模子的总体发展历程，并对模子特色进行了对比分析。然则，电化学模子规划复杂度高，规划经由通过依靠有限元仿真，对规划平台与仿真平台等提议了较高条目，同期在规划经由中需浮滥大批存储资源用于暂存求解结尾，对云霄系统规划才调与存储才调提议了较高条目。相配是针对单车单控计谋下的模子更新与规划，对电化学模子提议了极高的条目 。

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图3 能源电板等效电路模子发展历程

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前程与利用

跟着数字孪生、AI赋能、车路云一体化等时期快速发展，云霄电板经管时期也将迎来新的发展场所和新时期挑战。除了本文所分析的云霄电板经管基本功能外，网联化、智能化等发展趋势也将成为云霄电板经管的潜在时期发力点：

（1）数字孪生电板为云霄电板经管提供全人命周期的信得过模子。数字孪生最早发祥于信息物理系统主见，2010年好意思国NASA界说了将来飞行器数字孪生体表率。随后，数字孪生时期在各规模缓缓利用，并得回了较好的时期效果。跟着信息、建模时期发展，数字孪生时期已缓缓参预电板规模并取得了初步探索性施展，不错为电板的云霄经管提供更为精准的模子。全人命周期、向物理实体。现在，对于数字孪生电板的经营还处于起步阶段，经营东说念主员诞生了基于等效电路模子和参数辨识算法耦合的数字孪生模子并用其结束电板SOC/SOH纠合揣摸，该身手与传统有经营访佛；经营了基于电化学模子的数字孪生模子，受限于电化学参数难获取的问题，该模子不易于结束参数的全人命周期自稳当和更新。因此，对于数字孪生电板的要事表面、基础模子、参数自稳当算法等仍不解晰，进而在轨范化接口、部署性、通用性、易用性等方面均难以评估，模子的性能评价体系还未诞生，仍需进一步经营和冲破，为云霄电板经管提供更缜密、更准确的模子。

（2）AI赋能为云霄电板经管提供新的经管模式和截止身手。AI智能算法的发展为电板的经营提供了新念念路，传统的能源电板机理需要依靠精密的实验开采、复杂的样品制备等方式才可结束，并难以与实质的电板充放电数据特征进行匹配。AI智能算法通过刚硬的规划架构、复杂的建模方式、数据特征索取/分析和拿获等才调，辨识惯例机理、数据经营身手难以捏取的电板宏不雅、微不雅特征关系，况兼不错通过AI智能算法诞生数据驱动的模子和方程，为机理经营提供新的念念路。这将为能源电板的云霄经管提供新的时期有经营，以能源电板上传的云霄数据为基础，通过刚硬的AI智能算法为其赋能，以获取电板里面的特征和构效关系，结束电板的全人命周期数据驱动的管控。

（3）端云和会式电板经管架构。云霄电板经管时期虽具有刚硬的规划和存储才调，不错结束能源电板的及时性管控等，但云平台的数据传输和提示下发现在仍存在较大的蔓延。端云和会式电板经管通过优化车端BMS系统以结束及时截止、汲取云平台优化车端BMS模子、算法等普及经管截止才调，将车端和云霄有机的结合在一齐，结束了更好的电板经管才调。现在，端云和会式已成为下一代能源电板经管时期的进犯发展场所，宁德时间、比亚迪、国轩高科等均已在端云和会式电板经管进行时期储备、冲破和利用 。

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论断

动 力电板的云霄经管时期是下一代电板经管身手，通过构建端-云和会的电板经管系统，在车端集会电板多源信息并上传至云霄，在云霄通过高性能规划平台结束先进算法、模子等部署，将截止计谋反映下行至车端进行截止，从而结束高效、高精度的电板经管。 然则现在云霄电板经管时期仍存在较多的时期难点，包括云霄的高效高精度模子构建、云霄微工作利用于性能评价，以及行动经管身手基础的端-云和会架构，亟需开展时期攻关与冲破。 本文详尽梳理了能源电板云霄经管身手的要道时期与难点挑战，系 统性分析了现在在电板建模、景色评价、端云架构等方面的经营近况与优流毒对比分析，针对繁重挑战提供了措置念念路，对将来的能源电板云霄经管时期进行了瞻望。

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[1]杨世春. 电动汽车能源电板建模与经管系统想象[M]. 北京：华中科技大学出书社, 2022.

[2]王芳. 电动汽车能源电板系统想象与制造时期[M]. 北京：科学出书社, 2017.

[3]王芳. 电动汽车能源电板系统安全分析与想象[M]. 北京：科学出书社, 2017.

主创简介

杨世春， 北京航空航天大学交通科学与工程学院院长、莳植、博士生导师，入选国度级领军东说念主才缠绵、寰宇优秀科技使命者、中国汽车工程学会会士。长期从事新能源汽车能源系统安全管控时期经营，初次提议了基于赛博链的能源电板端云和会经管身手，主办研发了5代20余款车用电板经管系统，时期利用于华为、比亚迪、宁德时间等领军企业，效能获国度级/省部级科研、素质奖励十余项，其中，以第一完成东说念主获国度科学时期跳动二等奖、国度素质效能一等奖、中国汽车工程学会时期发明稀零奖、莳植部科技跳动一等奖、中国汽车工业时期发明一等奖。

陈飞， 北京航空航天大学交通科学与工程学院助理经营员，主要从事新能源汽车能源能源系统优化截止与检测时期经营。主办国度要点研发缠绵子课题2项，参与国度要点研发缠绵、国度当然科学基金要点方法等方法10项，发表SCI/EI论文10余篇，授权发明专利20余项，获国度科学时期跳动二等奖1项，莳植部科学时期跳动一等奖/二等奖各1项、北京市科学时期跳动二等奖1项。

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主创作家团队主要经营场所

北京航空航天大学交通科学与工程学院智能新能源汽车团队深耕车用能源电板基础表面与管控时期经营，连年来在关连规模承担了国度要点研发缠绵方法/课题、国度当然科学基金纠合基金要点方法等国度级方法30余项，提议了基于赛博链的能源电板端云和会经管身手，时期利用于华为、比亚迪等领军企业，在Matter、Journal of Power Sources、Applied Thermal Engineering等外洋高水平期刊发表论文百余篇，授权国度发明专利95项，关连经营效能获国度科技跳动二等奖2项、中国汽车工程学会时期发明稀零奖1项、莳植部科技跳动一等奖1项，其他省部级科技奖励十余项。

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近两年团队发表著述

[1]Yang S C, He R, Zhang Z J, et al. CHAIN: cyber hierarchy and interactional network enabling digital solution for battery full-lifespan management[J]. Matter 2020, 3 (1)：27-41.

[2] Yang S C, Gao X L, Li Y L，et al. Minimum lithium plating overpotential control based charging strategy for parallel battery module prevents side reactions[J]. Journal of Power Sources, 2021, 494：229772.

[3] Liu Xinhua, Zhang Lisheng, Yu Hanqing, et al. Bridging multiscale characterization technologies and digital modelling to evaluate lithium battery fully lifespan[J]. Advanced Energy Materials, 2022, 15：2200889.

[4] Zhou S D， Liu X H，Hua Y，et al. Adaptive model parameter identification for lithium-ion batteries based on improved coupling hybrid adaptive particle swarm optimization-simulated annealing method[J]. Journal of Power Sources，2021, 482：228951.

[5] Hua Y, Zhou S D, Huang Y，et al. Sustainable value chain of retired lithium-ion batteries for electric vehicles[J]. Journal of Power Sources，2020，478：228753.

[6] Pan Y W, Hua Y, Zhou S D，et al. A computational multi-node electro-thermal model for large prismatic lithium-ion batteries[J]. Journal of Power Sources, 2020, 459：228070.

[7] He YL, He R, Guo B，et al. Modeling of dynamic hysteresis characters for the lithium-Ion battery[J]. Journal of The Electrochemical Society 2020, 167(9)：090532.

[8] Xie W，Liu X H，He R，et al. Challenges and opportunities toward fast-charging of lithium-ion batteries[J]. Journal of Energy Storage，2020，32(6)：101837.

[9] Lin J Y，Liu X H，Li S，et al. A review on recent progress, challenges and perspective of battery thermal management system[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer，2021， 167：120834.

[10] Hua Y，Liu X H，Zhou S D，et al. Toward sustainable reuse of retired lithium-ion batteries from electric vehicles[J]. Resources, Conservation and Recycling, 2021, 168：105249.

作 者：杨世春

背负裁剪：杜蔚杰

背负校对：张 强

审 核：张 强

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