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援用论文

杨世春, 周想达, 周新岸, 李强伟, 陈飞, 曹耀光. 能源电板云霄料理关节技艺参议综述[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.

文化

(戳连结，下载全文)

跟着数字孪生模子、高速数据传输通信技艺、云霄高性能缱绻平台、先进车载电子电气架构等先进表面和技艺的发展，为能源电板详细化模子构建、全人命周期模子参数自学习与演化、基于车云和会的电板料逸想象提供了新的处分决策与发展机会。然则，能源电板云霄管控技艺仍需要表面参议基础与技艺冲破立异。基于此，北京航空航天大学杨世春训导团队详细分析了能源电板模子构建表面、健康安全料理行动及先进电子电气架构下的电板料理系统行动，对比陈述了面向车云和会的电板料理行动优过错与改日参议场所，为云霄料理技艺快速发展与落地阁下提供参考。并行为《机械工程学报》2023年第10期的封面著作 发表了题为《能源电板云霄料理关节技艺参议综述》一文 。

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关节技艺

能源电板料理技艺是保险电板安全可靠龟龄运说念行的关节。现在，能源电板料理大多基于车端的电板料理系统(Battery management system，BMS)已毕，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情景进行分析料理。云霄电板料理技艺是在高效汇集传输技艺发展后出身的新技艺，通过在车端及时采集数据并通过Telematics BOX (T-BOX)等数据终局传输至云霄监控平台，借助云霄的深广算力与存储才能已毕高性能的电板情景性能监测、寿命预测、安全预警等功能。图1 展示了典型的云霄电板料理系统架构，时常情况下可分为四个层级，终局层、汇集层、平台层、阁下层。

终局层一般由车载的电板料理系统、整车结尾系统、T-BOX等构成，是云霄料理系统下的车载端实践元件。时常由电板料理系统子板考究电板单体信息采集，由电板料理系统主板考究电板数据处理、情景估算等即时功能已毕，由T-BOX考究数据的上传和下行。汇集层包括种种数据传输形势及公约栈等，考究已毕车载端与云霄的数据交互、计谋下行等。平台层与阁下层部署在云霄平台中，包括电板数据的获取、领略、存储、缱绻等，以及以老化分析、情景监控、寿命预测等为代表的的处事型功能阁下。相对于传统的电板料理系统，云霄大数据平台的阁下为云霄料理带来了更遒劲的数据分析与缱绻才能，并可使用全人命周期数据来对电板的结尾计谋等进行深度优化。云霄料理技艺上风如表1所示 。

图1 能源电板云霄料理技艺框架

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转换、物理场耦合等方面平等效电路模子开展了多端倪的参议，包括增多迂缓等电气元件耕作模子精度，禁受电-热耦合模子以耕作全温域范围下模子适配度，自顺应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

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，电化学模子缱绻复杂度高，缱绻经由通过依靠有限元仿真，对缱绻平台与仿真平台等提议了较高条件，同期在缱绻经由中需糜费大王人存储资源用于暂存求解结尾，对云霄系统缱绻才能与存储才能提议了较高条件。终点是针对单车单控计谋下的模子更新与缱绻，对电化学模子提议了极高的条件 。

图3 能源电板等效电路模子发展历程

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出息与阁下

跟着数字孪生、AI赋能、车路云一体化等技艺快速发展，云霄电板料理技艺也将迎来新的发展场所和新技艺挑战。除了本文所分析的云霄电板料理基本功能外，网联化、智能化等发展趋势也将成为云霄电板料理的潜在技艺发力点：

（1）数字孪生电板为云霄电板料理提供全人命周期的竟然模子。数字孪生最早发源于信息物理系统倡导，2010年好意思国NASA界说了改日遨游器数字孪生体轨范。随后，数字孪生技艺在各规模迟缓阁下，并赢得了较好的技艺效果。跟着信息、建模技艺发展，数字孪生技艺已迟缓干涉电板规模并取得了初步探索性发扬，不错为电板的云霄料理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参议还处于起步阶段，参议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已毕电板SOC/SOH聚会算计，该行动与传统决策访佛；参议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，该模子不易于已毕参数的全人命周期自顺应和更新。因此，对于数字孪生电板的关节表面、基础模子、参数自适划算法等仍不解晰，进而在圭臬化接口、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，仍需进一步参议和冲破，为云霄电板料理提供更详细、更准确的模子。

（2）AI赋能为云霄电板料理提供新的料理模式和结尾行动。AI智能算法的发展为电板的参议提供了新想路，传统的能源电板机理需要依靠精密的实验开荒、复杂的样品制备等形势才可已毕，并难以与执行的电板充放电数据特征进行匹配。AI智能算法通过遒劲的缱绻架构、复杂的建模形势、数据特征索求/分析和拿获等才能，辨识通例机理、数据参议行动难以合手取的电板宏不雅、微不雅特征联系，况兼不错通过AI智能算法诞生数据运行的模子和方程，为机理参议提供新的想路。这将为能源电板的云霄料理提供新的技艺决策，以能源电板上传的云霄数据为基础，通过遒劲的AI智能算法为其赋能，以获取电板里面的特征和构效联系，已毕电板的全人命周期数据运行的管控。

（3）端云和会式电板料理架构。云霄电板料理技艺虽具有遒劲的缱绻和存储才能，不错已毕能源电板的及时性管控等，但云平台的数据传输和提醒下发现在仍存在较大的蔓延。端云和会式电板料理通过优化车端BMS系统以已毕及时结尾、禁受云平台优化车端BMS模子、算法等耕作料理结尾才能，将车端和云霄有机的统一在总计，已毕了更好的电板料理才能。现在，端云和会式已成为下一代能源电板料理技艺的进犯发展场所，宁德时期、比亚迪、国轩高科等均已在端云和会式电板料理进行技艺储备、冲破和阁下 。

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论断

动 力电板的云霄料理技艺是下一代电板料理行动，通过构建端-云和会的电板料理系统，在车端汇集电板多源信息并上传至云霄，在云霄通过高性能缱绻平台已毕先进算法、模子等部署，将结尾计谋响应下行至车端进行结尾，从资料毕高效、高精度的电板料理。 然则现在云霄电板料理技艺仍存在较多的技艺难点，包括云霄的高效高精度模子构建、云霄微处事阁下于性能评价，以及行为料理行动基础的端-云和会架构，亟需开展技艺攻关与冲破。 本文详细梳理了能源电板云霄料理行动的关节技艺与难点挑战，系 统性分析了现在在电板建模、情景评价、端云架构等方面的参议近况与优过错对比分析，针对艰辛挑战提供了处分想路，对改日的能源电板云霄料理技艺进行了预测。

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[1]杨世春. 电动汽车能源电板建模与料理系统想象[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技艺[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、训导、博士生导师，入选国度级领军东说念主才谈判、寰宇优秀科技责任者、中国汽车工程学会会士。恒久从事新能源汽车能源系统安全管控技艺参议，初度提议了基于赛博链的能源电板端云和会料理行动，主办研发了5代20余款车用电板料理系统，技艺阁下于华为、比亚迪、宁德时期等领军企业，结尾获国度级/省部级科研、训导奖励十余项，其中，以第一完成东说念主获国度科学技艺跨越二等奖、国度训导结尾一等奖、中国汽车工程学会技艺发明非凡奖、训导部科技跨越一等奖、中国汽车工业技艺发明一等奖。

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IPF是一种局限于肺部的慢性、进展性纤维化性间质性肺疾病，病因不明，主要涉及50岁以上的人群，男性多于女性。一旦确诊后，患者五年生存率不足30%，堪称“不是癌症的癌症”。2018年，IPF被列入国家第一批罕见病名录。目前，全世界合计约有300万IPF患者。虽然中国IPF的发病率未有已公开的大型流行病学研究数据，由于中国庞大的人口基数，IPF给个人、家庭、社会以及公共卫生资源造成的疾病负担仍不容小觑。

陈飞， 北京航空航天大学交通科学与工程学院助理参议员，主要从事新能源汽车能源能源系统优化结尾与检测技艺参议。主办国度重心研发筹小船课题2项，参与国度重心研发谈判、国度当然科学基金重心时势等时势10项，发表SCI/EI论文10余篇，授权发明专利20余项，获国度科学技艺跨越二等奖1项，训导部科学技艺跨越一等奖/二等奖各1项、北京市科学技艺跨越二等奖1项。

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主创作家团队主要参议场所

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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技艺参议，频年来在谈判规模承担了国度重心研发谈判时势/课题、国度当然科学基金聚会基金重心时势等国度级时势30余项，提议了基于赛博链的能源电板端云和会料理行动，技艺阁下于华为、比亚迪等领军企业，在Matter、Journal of Power Sources、Applied Thermal Engineering等海外高水平期刊发表论文百余篇，授权国度发明专利95项，谈判参议结尾获国度科技跨越二等奖2项、中国汽车工程学会技艺发明非凡奖1项、训导部科技跨越一等奖1项，其他省部级科技奖励十余项。

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近两年团队发表著作

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[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.

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[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.

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[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

遭殃剪辑：杜蔚杰

遭殃校对：张 强

审 核：张 强

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