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杨世春, 周想达, 周新岸, 李强伟, 陈飞, 曹耀光. 能源电板云表陆续瑕疵技巧辩论综述[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、高速数据传输通信技巧、云表高性能揣摸打算平台、先进车载电子电气架构等先进表面和技巧的发展，为能源电板紧密化模子构建、全生命周期模子参数自学习与演化、基于车云会通的电板陆续瞎想提供了新的惩办有谋略与发展机会。可是，能源电板云表管控技巧仍需要表面辩论基础与技巧冲破蜕变。基于此，北京航空航天大学杨世春老师团队概述分析了能源电板模子构建表面、健康安全陆续瑕疵及先进电子电气架构下的电板陆续系统瑕疵，对比发挥了面向车云会通的电板陆续瑕疵优瑕玷与过去辩论标的，为云表陆续技巧快速发展与落地期骗提供参考。并当作《机械工程学报》2023年第10期的封面著述 发表了题为《能源电板云表陆续瑕疵技巧辩论综述》一文 。

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瑕疵技巧

能源电板陆续技巧是保险电板安全可靠龟龄运说念行的瑕疵。现在，能源电板陆续大多基于车端的电板陆续系统(Battery management system，BMS)终了，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陆续。云表电板陆续技巧是在高效汇聚传输技巧发展后出身的新技巧，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表监控平台，借助云表的浩大算力与存储材干终了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 展示了典型的云表电板陆续系统架构，频频情况下可分为四个层级，末端层、汇聚层、平台层、期骗层。

末端层一般由车载的电板陆续系统、整车搁置系统、T-BOX等构成，是云表陆续系统下的车载端扩充元件。频频由电板陆续系统子板认真电板单体信息采集，由电板陆续系统主板认真电板数据处理、情景估算等即时功能终了，由T-BOX认真数据的上传和下行。汇聚层包括种种数据传输式样及合同栈等，认真终了车载端与云表的数据交互、战略下行等。平台层与期骗层部署在云表平台中，包括电板数据的获取、贯通、存储、揣摸打算等，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期骗。相对于传统的电板陆续系统，云表大数据平台的期骗为云表陆续带来了更执意的数据分析与揣摸打算材干，并可使用全生命周期数据来对电板的搁置战略等进行深度优化。云表陆续技巧上风如表1所示 。

图1 能源电板云表陆续技巧框架

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更正、物理场耦合等方面平等效电路模子开展了多脉络的辩论，包括加多磨叽等电气元件进步模子精度，给与电-热耦合模子以进步全温域范围下模子适配度，自符合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，并对模子特质进行了对比分析。可是，电化学模子揣摸打算复杂度高，揣摸打算流程通过依靠有限元仿真，对揣摸打算平台与仿真平台等提议了较高条目，同期在揣摸打算流程中需销耗无数存储资源用于暂存求解结尾，对云表系统揣摸打算材过问存储材干提议了较高条目。极端是针对单车单控战略下的模子更新与揣摸打算，对电化学模子提议了极高的条目 。

图3 能源电板等效电路模子发展历程

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远景与期骗

跟着数字孪生、AI赋能、车路云一体化等技巧快速发展，云表电板陆续技巧也将迎来新的发展标的和新技巧挑战。除了本文所分析的云表电板陆续基本功能外，网联化、智能化等发展趋势也将成为云表电板陆续的潜在技巧发力点：

（1）数字孪生电板为云表电板陆续提供全生命周期的真确模子。数字孪生最早发源于信息物理系统想法，2010年好意思国NASA界说了过去遨游器数字孪生体法度。随后，数字孪生技巧在各规模缓展期骗，并得回了较好的技巧效果。跟着信息、建模技巧发展，数字孪生技巧已逐渐参预电板规模并取得了初步探索性进展，不错为电板的云表陆续提供更为精准的模子。全生命周期、向物理实体。现在，对于数字孪生电板的辩论还处于起步阶段，辩论东说念主员建造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终了电板SOC/SOH连络揣摸，该瑕疵与传统有谋略访佛；辩论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，该模子不易于终了参数的全生命周期自符合和更新。因此，对于数字孪生电板的瑕疵表面、基础模子、参数自符划算法等仍不解晰，进而在要领化接口、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建造，仍需进一步辩论和冲破，为云表电板陆续提供更紧密、更准确的模子。

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（2）AI赋能为云表电板陆续提供新的陆续形态和搁置瑕疵。AI智能算法的发展为电板的辩论提供了新想路，传统的能源电板机理需要依靠精密的实验开发、复杂的样品制备等式样才可终了，并难以与实验的电板充放电数据特征进行匹配。AI智能算法通过执意的揣摸打算架构、复杂的建形态样、数据特征索要/分析和拿获等材干，辨识惯例机理、数据辩论瑕疵难以握取的电板宏不雅、微不雅特征干系，况且不错通过AI智能算法建造数据运行的模子和方程，为机理辩论提供新的想路。这将为能源电板的云表陆续提供新的技巧有谋略，以能源电板上传的云表数据为基础，通过执意的AI智能算法为其赋能，以获取电板里面的特征和构效干系，终了电板的全生命周期数据运行的管控。

（3）端云会通式电板陆续架构。云表电板陆续技巧虽具有执意的揣摸打算和存储材干，不错终了能源电板的及时性管控等，但云平台的数据传输和辅导下发现在仍存在较大的蔓延。端云会通式电板陆续通过优化车端BMS系统以终了及时搁置、给与云平台优化车端BMS模子、算法等进步陆续搁置材干，将车端和云表有机的诱骗在悉数，终明晰更好的电板陆续材干。现在，端云会通式已成为下一代能源电板陆续技巧的庞杂发展标的，宁德时间、比亚迪、国轩高科等均已在端云会通式电板陆续进行技巧储备、冲破和期骗 。

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论断

动 力电板的云表陆续技巧是下一代电板陆续瑕疵，通过构建端-云会通的电板陆续系统，在车端采集电板多源信息并上传至云表，在云表通过高性能揣摸打算平台终了先进算法、模子等部署，将搁置战略响应下行至车端进行搁置，从而终了高效、高精度的电板陆续。 可是现在云表电板陆续技巧仍存在较多的技巧难点，包括云表的高效高精度模子构建、云表微处事期骗于性能评价，以及当作陆续瑕疵基础的端-云会通架构，亟需开展技巧攻关与冲破。 本文概述梳理了能源电板云表陆续瑕疵的瑕疵技巧与难点挑战，系 统性分析了现在在电板建模、情景评价、端云架构等方面的辩论近况与优瑕玷对比分析，针对贫穷挑战提供了惩办想路，对过去的能源电板云表陆续技巧进行了预测。

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[1]杨世春. 电动汽车能源电板建模与陆续系统瞎想[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瞎想与制造技巧[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瞎想[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、老师、博士生导师，入选国度级领军东说念主才经营、世界优秀科技使命者、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巧辩论，初度提议了基于赛博链的能源电板端云会通陆续瑕疵，主理研发了5代20余款车用电板陆续系统，技巧期骗于华为、比亚迪、宁德时间等领军企业，效果获国度级/省部级科研、涵养奖励十余项，其中，以第一完成东说念主获国度科学技巧向上二等奖、国度涵养效果一等奖、中国汽车工程学会技巧发明零碎奖、教诲部科技向上一等奖、中国汽车工业技巧发明一等奖。

陈飞， 北京航空航天大学交通科学与工程学院助理辩论员，主要从事新能源汽车能源能源系统优化搁置与检测技巧辩论。主理国度要点研发规小船课题2项，参与国度要点研发经营、国度当然科学基金要点神情等神情10项，发表SCI/EI论文10余篇，授权发明专利20余项，获国度科学技巧向上二等奖1项，教诲部科学技巧向上一等奖/二等奖各1项、北京市科学技巧向上二等奖1项。

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主创作家团队主要辩论标的

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巧辩论，连年来在关联规模承担了国度要点研发经营神情/课题、国度当然科学基金连络基金要点神情等国度级神情30余项，提议了基于赛博链的能源电板端云会通陆续瑕疵，技巧期骗于华为、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，关联辩论效果获国度科技向上二等奖2项、中国汽车工程学会技巧发明零碎奖1项、教诲部科技向上一等奖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

牵累剪辑：杜蔚杰

牵累校对：张 强

审 核：张 强

经过几代人的努力，如今的贵州，一座座大桥拔地而起，连高山、越峡谷、跨江河，让天堑变通途。“云端高路，大道出黔”让“无路去中原”成为历史，贵州实现了从“千沟万壑”到“高速平原”的巨变。

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