สถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์ทั่วไป
ภาพประกอบโดยสถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์ BMS แบบแบ่งชั้น: จากบนลงล่าง ประกอบด้วย Application Layer, Middle Service Layer, Base Support Modules และ Hardware Drivers ที่ด้านล่าง ในขณะเดียวกัน RTOS ทางด้านซ้ายจะรองรับการกำหนดเวลางาน
ส่วนที่ 1: ฟังก์ชั่นเลเยอร์โดยละเอียด
1. เลเยอร์แอปพลิเคชัน
Application Layer สามารถพัฒนาได้โดยอิงตามโมเดล-กระบวนการพัฒนาซอฟต์แวร์ (MBD) โดยที่ฟังก์ชัน BMS (เช่น กลยุทธ์การควบคุมและอัลกอริธึม) ได้รับการสร้างแบบจำลองและตรวจสอบเป็นครั้งแรกผ่านฮาร์ดแวร์-ใน-การทดสอบ-Loop (HiL) หลังจากนั้นโค้ดจะถูกสร้างขึ้นโดยอัตโนมัติและรวมเข้ากับสถาปัตยกรรม
ในฐานะแกนหลักของ BMS นั้น Application Layer จะใช้อัลกอริธึมและกลยุทธ์การจัดการแบตเตอรี่ที่หลากหลาย ซึ่งรวมถึง:
การวัด: รวบรวมพารามิเตอร์ที่สำคัญ เช่น แรงดันแบตเตอรี่ กระแส และอุณหภูมิ
การควบคุมรีเลย์: การควบคุม-การเปิดและปิด-รีเลย์วงจรหลักเพื่อให้ได้พลังงานแบตเตอรี่-ขึ้น ปิด- และการป้องกัน
กลยุทธ์การสร้างสมดุล: ปรับสมดุลสถานะ-ของ-ความแตกต่างประจุ (SoC) ในแต่ละเซลล์ผ่านการปรับสมดุลแบบแอคทีฟหรือพาสซีฟเพื่อยืดอายุแบตเตอรี่
กลยุทธ์การชาร์จ: การควบคุมขั้นตอนการชาร์จ เช่น กระแสคงที่ (CC) และแรงดันไฟฟ้าคงที่ (CV) เพื่อให้มั่นใจว่าการชาร์จแบตเตอรี่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ
การวินิจฉัย: การตรวจสอบความผิดปกติของแบตเตอรี่ (เช่น แรงดันไฟเกิน แรงดันไฟตก กระแสเกิน การหนีความร้อน) และกลไกการป้องกันการกระตุ้น
การตรวจจับฉนวน: การตรวจจับความต้านทานของฉนวนระหว่างระบบแบตเตอรี่และแชสซีของยานพาหนะเพื่อป้องกัน-ความเสี่ยงจากแรงดันไฟฟ้ารั่วไหลสูง
การประมาณค่า SOC/SOH: การประมาณสถานะการชาร์จ (SOC) และสถานะสุขภาพ (SOH) ของแบตเตอรี่เพื่อเป็นพื้นฐานสำหรับการแสดงผลของผู้ใช้และการควบคุมยานพาหนะ
ทำนายพลังสูงสุด: คาดการณ์กำลังส่งออกสูงสุดหรือกำลังรับตามสถานะปัจจุบันของแบตเตอรี่เพื่อรองรับการตัดสินใจด้านไดนามิกของยานพาหนะและระบบส่งกำลัง
การจัดการความร้อน: การควบคุมระบบทำความเย็นหรือทำความร้อนเพื่อรักษาอุณหภูมิของแบตเตอรี่ให้อยู่ในช่วงการทำงานที่เหมาะสมที่สุด
2. ชั้นบริการระดับกลาง
เลเยอร์แบบโต้ตอบ: การจัดการการโต้ตอบคำสั่งสำหรับอินเทอร์เฟซของมนุษย์- (HMI) หรืออุปกรณ์ภายนอก (เช่น เครื่องมือวินิจฉัย)
วินิจฉัย ชั้น (ชั้นการวินิจฉัย): ร่วมมือกับฟังก์ชันการวินิจฉัยของ Application Layer เพื่อจัดการกระบวนการวินิจฉัย เช่น การจัดเก็บและการอัพโหลดรหัสข้อผิดพลาด (DTC)
เลเยอร์เครือข่าย: รับผิดชอบในการแยกวิเคราะห์โปรโตคอลการสื่อสาร การส่งข้อมูล และการรับใน-เครือข่ายยานพาหนะ (เช่น CAN และอีเทอร์เน็ต) ช่วยให้เกิดการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่าง BMS และหน่วยควบคุมยานพาหนะ (VCU) ที่ชาร์จ และส่วนประกอบอื่นๆ
นิวเม็กซิโก (การจัดการเครือข่าย): การจัดการสถานะโหนดของ-เครือข่ายในยานพาหนะเพื่อใช้กลยุทธ์การประหยัดพลังงาน- เช่น การปลุกเครือข่าย-และโหมดสลีป
วัด & คาล. (การวัดและสอบเทียบ): การกรองและการสอบเทียบพารามิเตอร์แบตเตอรี่ที่รวบรวมเพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการวัด
3. โมดูลสนับสนุนฐาน
ให้การสนับสนุนการทำงานชั้นล่างสุด-สำหรับระบบ:
แฟลชบูตโหลดเดอร์: เปิดใช้งานฟังก์ชันการอัปเกรดซอฟต์แวร์ รองรับการอัปเดต-ทางอากาศ-หรือผ่านสายของโปรแกรม BMS ที่ส่วนท้ายของยานพาหนะ
ไดรเวอร์ที่ซับซ้อน (CDD): การจัดการลอจิกไดรเวอร์สำหรับฮาร์ดแวร์พิเศษ (เช่น ADC ที่มีความแม่นยำสูง-หรืออินเทอร์เฟซการสื่อสารพิเศษ) เพื่อชดเชยข้อจำกัดของไดรเวอร์ฮาร์ดแวร์มาตรฐาน
4. ไดรเวอร์ฮาร์ดแวร์
เลเยอร์นี้ทำหน้าที่เป็นเลเยอร์อินเทอร์เฟซระหว่างซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ โดยจะแปลง-คำสั่งซอฟต์แวร์ระดับสูงเป็น-การดำเนินการที่ปฏิบัติการได้ของฮาร์ดแวร์- เช่น การควบคุมการได้มาของเซ็นเซอร์ การเคลื่อนไหวของตัวกระตุ้น และการกำหนดค่าการลงทะเบียนชิป- เพื่อให้มั่นใจว่าฟังก์ชันพื้นฐานของฮาร์ดแวร์ได้รับการเรียกใช้อย่างถูกต้อง
ระบบปฏิบัติการแบบเรียลไทม์ (RTOS)
RTOS มีฟังก์ชันต่างๆ เช่น การตั้งเวลามัลติทาสกิ้ง การจัดการเวลา และการจัดการหน่วยความจำ ช่วยให้มั่นใจได้ว่างาน BMS ต่างๆ (เช่น การได้มาซึ่งข้อมูลความถี่สูง- และการป้องกันข้อผิดพลาดแบบเรียลไทม์ -) ได้รับการดำเนินการอย่างมีประสิทธิภาพตามลำดับความสำคัญและเวลา ซึ่งตอบสนองความต้องการ- แบบเรียลไทม์ที่เข้มงวดของการจัดการแบตเตอรี่
ส่วนที่ 2: โครงสร้างอัลกอริธึมหลัก
คุณลักษณะหลักที่กำหนดของระบบการจัดการแบตเตอรี่อยู่ที่ความสามารถในการพึ่งพาชุดพารามิเตอร์ที่วัดได้โดยตรงจำนวนจำกัด (เช่น แรงดัน กระแส และอุณหภูมิ) และผ่านอัลกอริธึมแบบจำลองและการวิเคราะห์ข้อมูล จะอนุมานช่วงที่กว้างกว่าของตัวแปรสถานะภายในที่สำคัญซึ่งหาได้ยากโดยตรง (เช่น สถานะประจุ [SOC] สภาวะสุขภาพ [SOH] สถานะกำลังไฟฟ้า [SOP] และการกระจายอุณหภูมิภายใน)
