【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及動力電池系統(tǒng)多故障評估及預(yù)警，具體是指一種電動汽車動力電池多故障風(fēng)險評估及預(yù)警方法。
技術(shù)介紹
1、隨著新能源汽車成交量的攀升，其安全問題日益顯現(xiàn)，尤其是車載動力電池起煙、自燃、爆炸等問題，不僅加重了車主及乘員的行程焦慮，還嚴(yán)重威脅著公共生命財產(chǎn)安全，限制了新能源汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，動力電池的故障評估和預(yù)警對車主和車企尤為重要。
2、目前，關(guān)于動力電池故障診斷的方法主要基于模型驅(qū)動和數(shù)據(jù)驅(qū)動兩大類。基于模型驅(qū)動的方法在理想化的近似條件下能穩(wěn)定追蹤故障信號，但難以適應(yīng)真實使用環(huán)境中的復(fù)雜狀況。另一方面，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法雖然是目前的主流方案，但仍然難以處理實際情況中所存在的多類并發(fā)故障。因此，亟待提出一種動力電池多故障風(fēng)險評估及預(yù)警方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是為了解決上述技術(shù)中存在的不足，提供了一種動力電池多故障風(fēng)險評估及預(yù)警方法。基于云端數(shù)據(jù)中心的動力電池近期生命周期數(shù)據(jù)，計算動力電池內(nèi)各電池單體電壓值和溫度值的中值差分?jǐn)?shù)以揭示不同的故障特征。在中值差分?jǐn)?shù)據(jù)空間下，故障程度不同的電池單體數(shù)據(jù)統(tǒng)計特征差異顯著，因此可依據(jù)統(tǒng)計特征構(gòu)建動力電池的多故障風(fēng)險判別模型，實現(xiàn)動力電池內(nèi)任意電池單體的多故障風(fēng)險評估及預(yù)警。
2、本專利技術(shù)的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達到：
3、一種電動汽車動力電池多故障風(fēng)險評估及預(yù)警方法，所述風(fēng)險評估及預(yù)警方法包括：
4、s1、向云端服務(wù)器請求在役電動汽車動力電池近期生命周期
5、s2、對動力電池系統(tǒng)內(nèi)任意電池單體的電壓值和溫度值進行差分化得到故障判別信號；
6、s3、基于故障判別信號構(gòu)建多故障風(fēng)險判別模型，對電池故障進行綜合評估，電池故障包括動力電池系統(tǒng)的電池間連接異常、電壓采樣失真、電池自放電異常、突發(fā)內(nèi)短路故障、電壓不一致性、溫度不一致性，并計算上述電池故障對應(yīng)的絕對故障程度分?jǐn)?shù)；
7、s4、統(tǒng)計不同電池故障及其絕對故障程度分?jǐn)?shù)的數(shù)據(jù)分布，由分布結(jié)果確定預(yù)警等級和故障等級，并繪制多故障風(fēng)險預(yù)警圖；
8、s5、按照預(yù)設(shè)的方式，提示車主多故障風(fēng)險預(yù)警圖中位于不同預(yù)警等級和故障等級的情況及處理辦法，實現(xiàn)動力電池的多故障預(yù)警目標(biāo)。
9、進一步地，所述步驟s1過程如下：
10、s101、從云端大數(shù)據(jù)中心請求動力電池生命周期數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)字段包括：采集時間、車輛狀態(tài)、充電狀態(tài)、運行模式、車速、總電壓、總電流、累計里程、荷電狀態(tài)、電池單體電壓值、電池單體電壓最高值、最高電壓電池單體代號、電池單體電壓最低值、最低電壓電池單體代號、最高溫度值、最高溫度子系統(tǒng)號、最高溫度探針序號、最高報警等級、探針溫度、通用報警標(biāo)志；
11、s102、按照采集時間對數(shù)據(jù)進行先后排序，分離不同數(shù)據(jù)字段的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)采用均值濾波、中值濾波過濾數(shù)據(jù)中存在的脈沖噪聲，再使用最小二乘法插補缺失的數(shù)據(jù)；
12、s103、根據(jù)動力電池系統(tǒng)中有限溫度探針的布局，采用插值法加權(quán)融合已知的溫度探針數(shù)據(jù)得到動力電池系統(tǒng)內(nèi)任意電池單體的溫度值，彌補動力電池系統(tǒng)內(nèi)溫度數(shù)據(jù)的稀疏性。
13、進一步地，所述步驟s2過程如下：
14、s201、加載動力電池系統(tǒng)中所有電池單體電壓值并計算中值差分電壓，依據(jù)電池單體溫度值計算中值差分溫度，生成故障判別信號。故障判別信號突出電池單體在數(shù)據(jù)方面的差異化，形成高辨析度的數(shù)據(jù)模態(tài)，有助于提取不同電池故障的數(shù)據(jù)特征。通過如下方法計算：
15、在時刻下，動力電池系統(tǒng)內(nèi)個電池單體的電壓值和溫度值構(gòu)成電池單體電壓序列和電池單體溫度序列，并將第個電池單體的電壓值與電池單體電壓序列的中位數(shù)作差得到中值差分電壓，讓第個電池單體的溫度值與電池單體溫度序列的中位數(shù)作差，得到中值差分溫度。當(dāng)被測電池單體的數(shù)據(jù)正常時，和的數(shù)值越接近0值線；反之則存在數(shù)據(jù)異常，和的數(shù)值遠離0值線；
16、s202、分析故障判別信號在充電和放電區(qū)間的數(shù)據(jù)表現(xiàn)，并在中值差分?jǐn)?shù)據(jù)空間下提取不同電池故障的數(shù)據(jù)特征。
17、進一步地，所述步驟s3過程如下：
18、s301、針對電池電壓采樣失真和電池間連接異常，進行邏輯互斥判別：在一次充放電段中切分出充電區(qū)間和放電區(qū)間，依據(jù)切片出充電區(qū)間內(nèi)第個電池單體的中值差分電壓和放電區(qū)間內(nèi)第個電池單體的中值差分電壓，并計算去極值算術(shù)平均數(shù)與和去極值時序差分統(tǒng)計方差與，去極值算術(shù)平均數(shù)與的計算過程如下：
19、
20、
21、上式中和分別表示第個電池單體充電區(qū)間內(nèi)的最大中值差分電壓和最小中值差分電壓，和分別表示第個電池單體放電區(qū)間內(nèi)的最大中值差分電壓和最小中值差分電壓，和分別是單次連續(xù)充放電過程中充電開始和結(jié)束的時刻，和分別是放電開始和結(jié)束的時刻。則去極值時序差分統(tǒng)計方差的計算過程如下：
22、
23、上式中和分別表示第個電池單體從時間維度對和進行差分后的序列，運算符表示將和排序后去掉首尾兩個極值樣本，得到去極值時序差分序列和，最后計算兩個序列的統(tǒng)計方差和。上述統(tǒng)計描述性分析結(jié)果用于表征不同電池故障在充放電區(qū)間下的集中趨勢和離散程度，對區(qū)間內(nèi)數(shù)據(jù)模態(tài)進行抽取、量化，增強了故障分析的透明度。
24、若發(fā)生電壓采樣失真則同一模組內(nèi)的多數(shù)電池單體均會存在數(shù)據(jù)失真，而電池間連接異常則為模組內(nèi)少數(shù)電池單體的數(shù)據(jù)失真并在充電過程存在差異，針對此特點，設(shè)計互斥邏輯判別流程。同一電池模組內(nèi)，電池單體的大于充電失真判斷閾值，或超過放電失真判斷閾值的電池單體個數(shù)大于1，并且低于充電超限閾值，則發(fā)生電壓采樣失真。電池單體的超過的個數(shù)等于1，則電池間連接異常，否則未發(fā)生故障。若發(fā)生電壓采樣失真則令互斥符號為-1，若發(fā)生電池間連接異常則令互斥符號為+1；
25、為了擴大電壓采樣異常和電池間連接異常在數(shù)據(jù)空間的距離，從而更有效的實現(xiàn)故障分離，定義第個電池單體的放大因子，通過下式計算：
26、
27、定義第個電池單體的數(shù)據(jù)失真分?jǐn)?shù)為，通過下式計算：
28、
29、上式中，表示函數(shù)，由于值域為[-1,?+1]，憑借該函數(shù)將數(shù)據(jù)失真分?jǐn)?shù)規(guī)范至[-1,+1]區(qū)間；
30、數(shù)據(jù)失真分?jǐn)?shù)表征電壓采樣失真和電池間連接異常的故障程度。若電池單體健康則數(shù)據(jù)失真分?jǐn)?shù)趨近于0，若發(fā)生電壓采樣失真則會發(fā)散至-1邊緣，若發(fā)生電池間連接異常則會發(fā)散至+1邊緣；
31、s302、針對電池自放電異常和突發(fā)內(nèi)短路故障，進行特征對抗判別：電池單體自放電異常在數(shù)據(jù)中表現(xiàn)為電壓降落程度變大，這存在于整個充放電過程，并且中值差分電壓向負數(shù)域擴大，逐漸離群，一致性差異明顯。因此，利用與計算第個電池單體的差異分?jǐn)?shù)進行表征，并設(shè)計衰減因子來削弱健康電池數(shù)據(jù)的干擾，計算公式如下：
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【技術(shù)保護點】
1.一種動力電池多故障風(fēng)險評估及預(yù)警方法，其特征在于，所述風(fēng)險評估及預(yù)警方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力電池多故障風(fēng)險評估及預(yù)警方法，其特征在于，所述步驟S1過程如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種動力電池多故障風(fēng)險評估及預(yù)警方法，其特征在于，所述步驟S2過程如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種動力電池多故障風(fēng)險評估及預(yù)警方法，其特征在于，所述步驟S3過程如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種動力電池多故障風(fēng)險評估及預(yù)警方法，其特征在于，所述步驟S4過程如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種動力電池多故障風(fēng)險評估及預(yù)警方法，其特征在于，所述步驟S5過程如下：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種動力電池多故障風(fēng)險評估及預(yù)警方法，其特征在于，所述風(fēng)險評估及預(yù)警方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力電池多故障風(fēng)險評估及預(yù)警方法，其特征在于，所述步驟s1過程如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種動力電池多故障風(fēng)險評估及預(yù)警方法，其特征在于，所述步驟s2過程如下：
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉永桂，趙昕煒，
申請(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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