Γενική Αρχιτεκτονική Λογισμικού
Απεικονίζεται από μια πολυεπίπεδη αρχιτεκτονική λογισμικού BMS: από πάνω προς τα κάτω, αποτελείται από το Application Layer, το Middle Service Layer, τις Base Support Modules και τα Hardware Drivers στο κάτω μέρος. Εν τω μεταξύ, ένα RTOS στα αριστερά χειρίζεται την υποστήριξη προγραμματισμού εργασιών.
Μέρος Ι: Λεπτομερείς Λειτουργίες Επιπέδων
1. Επίπεδο εφαρμογής
Το Επίπεδο Εφαρμογής μπορεί να αναπτυχθεί με βάση μια διαδικασία ανάπτυξης λογισμικού βάσει μοντέλου-(MBD), όπου οι συναρτήσεις BMS (όπως στρατηγικές ελέγχου και αλγόριθμοι) μοντελοποιούνται πρώτα και επαληθεύονται μέσω υλικού-στη-τη δοκιμή-Loop (HiL), μετά την οποία ο κώδικας δημιουργείται και ενσωματώνεται αυτόματα στην αρχιτεκτονική.
Ως λειτουργικός πυρήνας του BMS, το Application Layer εφαρμόζει διάφορους αλγόριθμους και στρατηγικές διαχείρισης μπαταριών, όπως:
Μετρήσεις: Συλλέγει κρίσιμες παραμέτρους όπως τάση, ρεύμα και θερμοκρασία μπαταρίας.
Έλεγχος ρελέ: Έλεγχος της ενεργοποίησης-και απενεργοποίησης-των ρελέ του κύριου κυκλώματος για την επίτευξη τροφοδοσίας-ανόδου, τροφοδοσίας-και προστασίας της μπαταρίας.
Στρατηγική εξισορρόπησης: Εξισορρόπηση των διαφορών-των-φόρτισης (SoC) μεταξύ των μεμονωμένων κυψελών μέσω ενεργητικής ή παθητικής εξισορρόπησης για παράταση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας.
Στρατηγική χρέωσης: Έλεγχος σταδίων φόρτισης όπως σταθερό ρεύμα (CC) και σταθερή τάση (CV) για να διασφαλιστεί η ασφαλής και αποτελεσματική φόρτιση της μπαταρίας.
Διάγνωση: Παρακολούθηση σφαλμάτων μπαταρίας (π.χ. υπέρταση, υπόταση, υπερβολικό ρεύμα, θερμική διαρροή) και ενεργοποίηση μηχανισμών προστασίας.
Ανίχνευση μόνωσης: Ανίχνευση της αντίστασης μόνωσης μεταξύ του συστήματος μπαταρίας και του πλαισίου του οχήματος για την αποφυγή κινδύνων διαρροής υψηλής τάσης-.
Εκτίμηση SOC/SOH: Εκτίμηση της κατάστασης φόρτισης (SOC) και της κατάστασης υγείας (SOH) της μπαταρίας για να παρέχει μια βάση για την οθόνη του χρήστη και τον έλεγχο του οχήματος.
Πρόβλεψη μέγιστης ισχύος: Πρόβλεψη της μέγιστης ισχύος εξόδου ή αποδοχής με βάση την τρέχουσα κατάσταση της μπαταρίας για υποστήριξη της δυναμικής του οχήματος και των αποφάσεων του συστήματος μετάδοσης κίνησης.
Θερμική διαχείριση: Έλεγχος συστημάτων ψύξης ή θέρμανσης για τη διατήρηση της θερμοκρασίας της μπαταρίας εντός του βέλτιστου εύρους λειτουργίας.
2. Middle Service Layer
Διαδραστικό στρώμα: Χειρισμός αλληλεπιδράσεων εντολών για ανθρώπινες-διασυνδέσεις μηχανών (HMI) ή εξωτερικό εξοπλισμό (όπως διαγνωστικά εργαλεία).
Διαγ. στρώμα (Διαγνωστικό επίπεδο): Συνεργασία με τις διαγνωστικές λειτουργίες του Application Layer για τη διαχείριση διαγνωστικών διαδικασιών, όπως η αποθήκευση και η αποστολή κωδικού σφάλματος (DTC).
Επίπεδο δικτύου: Υπεύθυνος για την ανάλυση πρωτοκόλλου επικοινωνίας, τη μετάδοση δεδομένων και τη λήψη μέσω-δικτύων οχημάτων (όπως CAN και Ethernet), επιτρέποντας την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ του BMS και της Μονάδας Ελέγχου Οχήματος (VCU), των φορτιστών και άλλων εξαρτημάτων.
NM (Διαχείριση Δικτύου): Διαχείριση των καταστάσεων κόμβων του-δικτύου οχημάτων για την εφαρμογή στρατηγικών εξοικονόμησης ενέργειας-όπως η αφύπνιση-και η αναστολή λειτουργίας δικτύου.
Meas. & Cal. (Μέτρηση & Βαθμονόμηση): Φιλτράρισμα και βαθμονόμηση των συλλεγόμενων παραμέτρων της μπαταρίας για βελτίωση της ακρίβειας μέτρησης.
3. Βασικές Ενότητες Υποστήριξης
Παροχή βασικής λειτουργικής υποστήριξης κάτω-επίπεδου για το σύστημα:
Flash Bootloader: Ενεργοποίηση λειτουργικότητας αναβάθμισης λογισμικού, υποστήριξη μέσω--ενημερωμένων εκδόσεων (OTA) ή ενσύρματων ενημερώσεων του προγράμματος BMS στο τέλος του οχήματος.
Σύνθετο πρόγραμμα οδήγησης (CDD): Χειρισμός της λογικής του προγράμματος οδήγησης για εξειδικευμένο υλικό (όπως ADC υψηλής-ακρίβειας ή ειδικές διεπαφές επικοινωνίας) για την κάλυψη των περιορισμών των τυπικών προγραμμάτων οδήγησης υλικού.
4. Προγράμματα οδήγησης υλικού
Λειτουργώντας ως το επίπεδο διασύνδεσης μεταξύ λογισμικού και υλικού, αυτό το επίπεδο μετατρέπει-εντολές λογισμικού υψηλού επιπέδου σε λειτουργίες υλικού-εκτελέσιμες-όπως ο έλεγχος της λήψης αισθητήρων, οι κινήσεις του ενεργοποιητή και οι διαμορφώσεις μητρώου τσιπ-διασφαλίζοντας ότι οι υποκείμενες λειτουργίες του υλικού καλούνται σωστά.
Λειτουργικό σύστημα πραγματικού χρόνου (RTOS)
Το RTOS παρέχει λειτουργίες όπως προγραμματισμός πολλαπλών εργασιών, διαχείριση χρόνου και διαχείριση μνήμης. Διασφαλίζει ότι διάφορες εργασίες BMS (όπως η λήψη δεδομένων υψηλής{1}}συχνότητας και η προστασία από σφάλματα σε πραγματικό-χρόνο) εκτελούνται αποτελεσματικά σύμφωνα με την προτεραιότητα και το χρονοδιάγραμμα, πληρώντας τις αυστηρές απαιτήσεις πραγματικού-χρόνου διαχείρισης μπαταρίας.
Μέρος II: Δομή βασικού αλγορίθμου
Ένα καθοριστικό βασικό χαρακτηριστικό ενός Συστήματος Διαχείρισης Μπαταριών έγκειται στην ικανότητά του να βασίζεται σε ένα περιορισμένο σύνολο άμεσα μετρήσιμων παραμέτρων (όπως τάση, ρεύμα και θερμοκρασία) και, μέσω αλγορίθμων μοντέλων και ανάλυσης δεδομένων, να συνάγει αντιστρόφως ένα ευρύτερο φάσμα κρίσιμων μεταβλητών εσωτερικής κατάστασης που διαφορετικά είναι δύσκολο να αποκτηθούν άμεσα (όπως [SOCSOH] State of Charge] [SOP], και εσωτερική κατανομή θερμοκρασίας).
