CN112428872A - 车辆电池管理***、方法、存储介质以及服务器*** - Google Patents

车辆电池管理***、方法、存储介质以及服务器*** Download PDF

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Abstract

本申请涉及车辆电池管理***、方法、存储介质以及服务器***，所述车辆电池管理***包括：通信子***，其配置成以分布式消息队列接收电池信号数据；元数据管理子***，其配置成保存电池信息；以及分布式处理子***，其配置成根据所述电池信息解析所述电池信号数据得到解析数据和报警数据。以此方式可以实现对电池的集中管理，弥补了电池本地产生报警/预警的不足。

Description

车辆电池管理***、方法、存储介质以及服务器***
技术领域
本申请涉及车辆用电池的管理，具体而言，涉及车辆电池管理***、车辆电池管理方法、存储介质以及服务器***。
背景技术
电池是电动汽车的重要组成部分，为了及时监控其安全性及性能，车辆行驶中会定时向云端上报电池的信号状态和报警。充电设备在给电池充电时候，也会向云端周期性上报电池的信号状态。上报的数据有以下特点。一是数据量大，数据上报周期在秒级别。二是数据来源多，电池可能在车辆上，也可能在充电设备中，甚至在电池储存中心。这些场景均可能上报电池数据。三是格式复杂，字段有近千个，一般用二进制保存，原始数据需要专业工具解析。此外，上报的数据也可能来自于成千上万块电池。
由于电池硬件设备在工作时，自身也会产生报警。但通常电池设备上的软件功能开发、测试、部署周期长，报警的灵活性较差，不能很好的适应车辆外界环境变化。对于一些比较严重的问题，等到电池自己发出报警时候可能就已经晚了，无法给报警值班人员足够的时间去处理和定位具体问题，不能及时通知到车主和乘客。
发明内容
本申请的实施例提供了一种车辆电池管理***、车辆电池管理方法、存储介质以及服务器***，用于对车辆用电池进行集中管理。
根据本申请的一方面，提供一种车辆电池管理***，包括：通信子***，其配置成以分布式消息队列接收电池信号数据；元数据管理子***，其配置成保存电池信息；以及分布式处理子***，其配置成根据所述电池信息解析所述电池信号数据得到解析数据和报警数据。
在本申请的一些实施例中，可选地，所述***还包括存储子***，所述存储子***配置成分布式存储所述解析数据和所述报警数据。
在本申请的一些实施例中，可选地，所述电池信号数据包括以下项目中的至少一种：数据采集时刻、电池包电压、最大电芯电压、最小电芯电压、平均电芯电压、平均电流、电池绝缘阻抗、充电百分比、电池所属车辆的状态、电池剩余能量、最高电芯温度、最低电芯温度、平均电芯温度、电池类型、电池编号。
在本申请的一些实施例中，可选地，所述电池信息包括以下项目中的至少一种：电池编号信息、电池所属车辆编号信息、电池所属车辆位置、电池充电设备编号信息、电池信号数据名称、电池信号数据格式、电池信号数据来源。
在本申请的一些实施例中，可选地，所述分布式消息队列包括子队列，所述通信子***以同一个子队列接收来自同一块电池的电池信号数据。
在本申请的一些实施例中，可选地，所述分布式处理子***包括子节点，经同一个子队列接收的电池信号数据由同一个子节点优先解析。
在本申请的一些实施例中，可选地，若子节点发生故障，则所述分布式处理子***将通知另一可用子节点，并将故障前已解析数据发送至所述另一可用子节点。
在本申请的一些实施例中，可选地，所述分布式处理子***包括解析模块、缓存模块以及报警模块，其中：所述解析模块配置成解析所述电池信号数据得到所述解析数据；所述缓存模块配置成缓存最新解析的预定数量的解析数据；以及所述报警模块配置成根据所述预定数量的解析数据得到所述报警数据。
在本申请的一些实施例中，可选地，所述元数据管理子***还保存报警算法，所述报警模块配置成基于所述报警算法解析一块电池最新的解析数据得到报警数据。
在本申请的一些实施例中，可选地，若一时段内的解析数据中的异常值个数超过预定值则生成报警信号。
在本申请的一些实施例中，可选地，所述***还包括输出子***，所述输出子***配置成以分布式消息队列输出所述报警数据。
在本申请的一些实施例中，可选地，所述***还包括：数据仓库，其配置成接收来自所述通信子***的所述电池信号数据并保存；分布式数据处理和调度模块，其配置成读取所述数据仓库中的所述电池信号数据并基于所述电池信息生成预警数据和统计数据；在线存储子***，其配置成存储所述预警数据和所述统计数据；以及接口模块，其配置成调取所述在线存储子***中的数据。
根据本申请的另一方面，提供一种车辆电池管理方法，包括：以分布式消息队列接收电池信号数据；以及根据电池信息解析所述电池信号数据得到解析数据和报警数据。
在本申请的一些实施例中，可选地，所述方法还包括：存储所述电池信号数据；基于所述电池信息并根据存储的所述电池信号数据生成预警数据和统计数据；以及存储所述预警数据和所述统计数据供调取。
根据本申请的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，其特征在于，当所述指令由处理器执行时，使得所述处理器执行如上文所述的任意一种车辆电池管理方法。
根据本申请的另一方面，提供一种服务器***，其包括如上文所述的任意一种计算机可读存储介质。
附图说明
从结合附图的以下详细说明中，将会使本申请的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。
图1示出了根据本申请的一个实施例的车辆电池管理***。
图2示出了根据本申请的一个实施例的车辆电池管理***。
图3示出了根据本申请的一个实施例的车辆电池管理***。
图4示出了根据本申请的一个实施例的车辆电池管理方法。
图5示出了根据本申请的一个实施例的车辆电池管理方法。
具体实施方式
出于简洁和说明性目的，本文主要参考其示范实施例来描述本申请的原理。但是，本领域技术人员将容易地认识到相同的原理可等效地应用于所有类型的车辆电池管理***、车辆电池管理方法、存储介质以及服务器***，并且可以在其中实施这些相同或相似的原理，任何此类变化不背离本申请的真实精神和范围。
根据业界的传统做法，电池硬件设备在工作时，自身会产生报警，这些报警是实时通过车联网上报到云端。云端接收这些报警后，直接解析并存储到云端存储***上，并筛选出出其中有严重问题的报警统计通知值班人员。但是，这种做法至少有以下几个问题：电池自身产生报警后，给报警值班人员的反应时间不够。受限于车辆内部的软件存储空间，车辆上产生报警的依据的条件可能是持续时间很短的信号数据（如最近几分钟的数据），不容易对缓慢变化的电池信号数据（几小时、几天）进行跟踪、记忆并产生报警。电池设备上报警的开发、测试、配置、部署的周期较长，可能长达几周或几个月，及时性和灵活性不好，不能较好的适应车辆电池周围环境的变化。
根据本申请的一方面，提供一种车辆电池管理***。如图1所示，车辆电池管理***10包括通信子***102、元数据管理子***104、分布式处理子***106。其中，通信子***102被配置成以分布式消息队列接收电池信号数据。相比于传统的数据收发方式，分布式消息队列能够实时接收大量数据或者发送大量数据。来自车辆/充电设施的原始电池信号数据（或称为上游数据）经过外部***进入分布式消息处理队列，车辆电池管理***10由此实现对上游数据的收集。在一些示例中，例如可以采用Apache Kafka作为分布式消息队列。
相比于传统方案，车辆电池管理***10可以汇总各个数据源的数据，从而方便分析人员追踪单块电池的整个生命周期的状态（车辆行驶、车辆停止、车载电池充电、电池换离车辆、电池回收至储存站等）。
在本申请的一些实施例中，电池信号数据不仅指代电池本身的数据，还可以是与电池关联的车辆、充电设备等的数据，电池信号数据可以包括数据采集时刻、电池包电压、最大电芯电压、最小电芯电压、平均电芯电压、平均电流、电池绝缘阻抗、充电百分比、电池所属车辆的状态（包括行驶状态、充电状态）、电池剩余能量、最高电芯温度、最低电芯温度、平均电芯温度、电池类型、电池编号。
在本申请的一些实施例中，分布式消息队列包括多个子队列，通信子***102以同一个子队列接收来自同一块电池的电池信号数据。这样可以保证在正常情况下由同一个节点处理来自同一块电池的数据，避免了车辆电池管理***10内部的无意义的额外资源开销。
元数据管理子***104被配置成保存电池信息。元数据管理子***104中保存各类电池的基本信息（又称为电池的元数据），鉴于电池之间存在差异，其解析过程并不完全一致，因而解析工作需要根据电池的基本信息进行。元数据管理子***104中存储的电池信息被诸如下文详细描述的分布式处理子***106读取用于实现数据解析的目的。
在本申请的一些实施例中，电池信息（电池元数据）不仅指代电池本身的元数据（基本参数），还可以是与电池关联的车辆、充电设备等的元数据（基本参数），电池信息可以包括电池编号信息、电池所属车辆编号信息、电池所属车辆位置、电池充电设备编号信息、电池信号数据名称、电池信号数据格式、电池信号数据来源。在本申请中，除非列举了不同于以下定义的特殊情况，电池信息一般而言是出厂就已确定的，而电池信号数据一般是根据实际使用情况产生且变化的。
分布式处理子***106被配置成根据电池信息解析电池信号数据得到解析数据和报警数据。解析数据可用于供检索、分析；报警数据不但可以用于检索、分析，还可以用于发送至下游相关人员/设备等。
分布式处理子***106可以汇总同一块电池一小段时间的数据，调用多种云端报警算法产生需要的报警信息。因此，本发明的分布式处理子***106可以视为是实时或者准实时地工作的。例如，可以支持根据最新接收的电池信号数据并基于单点云端报警算法工作，还可以支持根据最近一段时间接收的电池信号数据并基于窗口云端存储报警算法工作。此外，云端报警算法是动态可配置的。在本申请的一些实施例中，元数据管理子***104还保存报警算法，分布式处理子***106配置成基于报警算法解析电池信号数据得到解析数据和报警数据。分布式处理子***106可以定期（例如，每隔1分钟）从元数据管理子***104拉取最新的云端报警算法配置。拉取的算法解析正确后，可以实时替换分布式处理子***106内的当前算法。
相比于传统方案，云端算法开发、配置、部署速度快，并且支持配置热更新，相较于电池设备自身产生的报警有更好的灵活性、可扩展性，且更便于不同类型报警统一管理。
在本申请的一些实施例中，分布式处理子***106包括多个子节点，经同一个子队列接收的电池信号数据由同一个子节点优先解析。上游消息队列中来自同一个子队列的数据，会全部进入处理***的同一个子节点中进行解析，这是分布式消息队列的特性决定的。一个子队列会和一个子节点绑定，将子队列中数据全部交由该子节点处理。只有子节点发生故障时候，该绑定关系才会改变。这个特性保证每个处理***子节点能够处理同一块电池的所有信号数据，避免了单块电池信息在不同子节点间传输的无谓开销，从而使得处理***能够快速统计汇总单块电池信息。
在本申请的一些实施例中，若子节点发生故障，则分布式处理子***106将通知另一可用子节点，并将故障前已解析数据发送至另一可用子节点。分布式处理子***106中的每个子节点会接收上游消息队列中的零个、一个或多个子队列中的数据，在某个子节点发生故障时候，其他子节点可以自动接手故障子节点之前负责的子队列数据，这保证了算法生成的数据处理的稳定性和可靠性。
分布式处理子***106的故障恢复是由分布式队列***保证的，每个子节点都会和分布式队列***相连，并从分布式队列***中拿到需要处理的数据流。当一台分布式解析节点故障时候，分布式队列***会检测到故障，并通知另一台可用的分布式解析节点来接收故障节点之前处理过的数据流，这可以避免不必要的重复计算。
在本申请的一些实施例中，继续参见图1，车辆电池管理***10还包括存储子***108，存储子***108配置成分布式存储解析数据和报警数据。例如，车辆电池管理***10（具体而言是分布式处理子***106）产生的报警数据会被实时写入存储子***108，例如KV存储***。其中，电池报警数据可以通过电池ID来索引。KV存储***中的电池信号可以被外部分析***检索。在一些示例中，可以采用Apache Cassandra作为KV存储***。相比于传统方案，车辆电池管理***10可以实时存储和查询报警数据。解析后的报警数据按照一定规则命名文件路径，可以很好的组织多块电池、多时间段的数据，方便工程师日后查看。
在一些示例中，检索查询***可以支持如下特征的电池报警的查询：支持指定电池编号的搜索；支持指定时间范围的检索；支持指定报警名称的检索；限制单次查询的最大返回数据条数；支持检索结果中展示与电池报警关联的电池信号。此外，检索查询***还可以支持对解析数据的查询。
在本申请的一些实施例中，***还包括输出子***（图中未示出），输出子***配置成以分布式消息队列输出报警数据。车辆电池管理***10（具体而言是分布式处理子***106）产生的报警数据可以额外写入另一个分布式消息队列。输出子***的消息队列中的数据例如可以被其他第三方下游外部***获取。例如，这些***可以是预警***，预警***可以提取消息队列中的报警信号并决定是否发送通知相关人员。该方案可以通过实时汇总一块电池的近期数据，在云端执行特定的报警生成的工作，并实时通知下游（展示或者通知下游相关人员）。
在一些示例中，输出子***的消息队列中的数据可以被周期性持久化服务接收，定时将增量数据存储到分布式对象存储***中。在一些示例中，周期性持久化服务可以通过使用Apache Spark实现，例如，可以每5分钟将增量数据持久化到分布式对象存储***，其中，分布式对象存储***可以诸如采用Amazon S3存储***实现。因而，相比于传统方案，车辆电池管理***10可以存储长时间跨度海量报警数据，从而方便审计。
在一些示例中，持久化后的电池报警数据可以被添加额外的元信息，以作为数据仓库的输入层。元数据可以包括数据库名、表名、分区信息（天、小时）、数据持久化存储路径等。
在本申请的一些实施例中，参见图3，分布式处理子***106（具体而言为其单个节点）可以包括解析模块3061、缓存模块3062以及报警模块3063。其中，解析模块3061配置成根据拉取的电池信息解析电池信号数据得到解析数据。解析模块3061处理各类原始数据（例如，从外部消息队列接收的原始二进制数据）。如果数据是压缩格式的，解析模块3061可以根据压缩类型先对数据进行解压缩。解析模块3061例如可以支持JSON（JavaScriptObject Notation）解析器、Google Protobuf解析器、CAN（Controller Area Network）解析器等。
缓存模块3062配置成缓存最新解析的预定数量的解析数据。缓存模块3062可以配置成保留最近收到的解析后的电池数据（如5分钟内的数据）并缓存，在一些示例中，可以按照如下方式具体配置。可以在内存中维护个M个数据池，每个数据池对应一个缓冲队列和一个独立读写线程。数据池之间无数据交互。电池信号的解析数据可以按照数据池ID = Hash(电池ID) % M划分到某个数据池中。每个数据池中的解析数据可以例如使用哈希表HashMap<String, LinkedList<BatteryData>>组织，该哈希表键为按照电池ID，值为一组解析数据组成的双向链表。其中，BatteryData表示一块电池在一个采样时刻中的所有类型的解析数据的集合。解析数据的链表中的元素按照数据可以到达时间排序：例如，链表表尾的元素最新，表头元素最老。链表中维护的最大元素数目是可配置的。每当表尾新进来一条电池数据，会根据需要从表头淘汰最老的数据。
缓存模块3062的数据中包含全部的字段，并且对于下游模块可以是只读的，也可以被多次复用，因而报警模块3063可以较为方便地扩展自己的报警算法。
报警模块3063配置成基于拉取的电池信息并根据预定数量的解析数据得到报警数据。报警模块3063使用缓存模块3062的数据进行分析，产生符合条件的云端报警数据。在本申请的一些实施例中，元数据管理子***104还保存报警算法，报警模块3063配置成基于报警算法解析一块电池最新的解析数据得到报警数据。在一些示例中，报警模块3063支持单点云端报警算法。单点报警指输入一块电池最新的采样点的一组信号值，如果各个信号值的组合满足某一类报警的触发条件，则生成一条报警信号（包括在报警数据中，下同）。生成报警信号所需要的解析数据的类型取决于具体算法定义。
在本申请的一些实施例中，若一时段内的解析数据中的异常值个数超过预定值则生成报警信号。在一些示例中，报警模块3063支持窗口云端报警算法。窗口报警指输入一块电池在最近一段时间的多个采样点数据（每个采样点包含一组信号值，各个采样点按照数据采样时间排序），对每个采样点分别进行异常点判断；如果在一个时间窗口中，有足够数目的采样点被判为异常点，则产生一条报警信号。生成报警需要的电池信号类型可以取决于具体算法定义。需要说明的是，根据上文的配置，缓存模块3062已经保证可以得到同一块电池按时间排好序的信号组。
此外，为优化窗口云端报警算法计算性能，在本申请的一些示例中可以采取增量处理方式。对于同一块电池，假设采样点按照时间顺序有序到达：维护该电池当前窗口所有采样点（正常点和异常点都存储），以及当前窗口异常点个数c。窗口前移后，首先，对新来的采样点进行判断，如果判断是异常点，令c = c+1。其次，对离开窗口的最老的采样点进行判断，如果是异常点，令c = c–1（如果有多个老的采样点要淘汰出窗口，则计算多次）。最后，对迁移后的窗口的c值和报警触发阈值进行t判断，如果c >= t，则生成报警信号。
在本发明的一些示例中，分布式处理子***106可以周期性（例如，每隔1分钟）读取全量云端报警算法配置参数，对所有配置进行解析，全部解析正确的话，会按需动态调整***内部算法实现，使之适配新的参数。如果发现配置没有变化，不会对内部算法进行调整，此外，还可以支持动态新增、修改、删除云端报警算法。在一些示例中，可以对以下项目进行配置：（1）算法类型，例如单点报警算法、窗口报警算法等。（2）单个采样点异常条件参数。可以使用JSON格式配置存储。还可以支持输入多种车辆和电池信号数据，如：电池包总电压、最大电芯电压、最小电芯电压、平均电芯电压、平均电流、绝缘阻抗、SOC（充电百分比）、车辆行驶状态、充电状态、电池剩余能量、最高电芯温度、最低电芯温度、平均温度电池类型等。可以支持多种运算和逻辑算子，如：加法、减法、乘法、除法、是否为空、是否非空、字符串前缀匹配、字符串后缀匹配；大于、小于、等于、不等于、大于等于、小于等于；逻辑与、逻辑非、逻辑或；支持多级条件嵌套，如：(a > 3) && (b < 2 || c = 1)，其中a、b、c是3个不同的信号数据。（3）对于窗口报警算法，还有窗口时间长度参数、窗口内异常点最小个数参数。
分布式处理子***106还可以包括存储异步发送模块（图中未示出），存储异步发送模块维护一个内部队列，接收来自各个子模块的电池解析/报警数据，并周期性（100ms左右）发送给存储子***108，例如，外部KV存储***。此外，还可以配置发送周期和内部线程数目，线程数越大，发送速度越快。
分布式处理子***106还可以包括消息队列异步发送模块（图中未示出），消息队列异步发送模块维护一个内部队列，接收来自各个子模块的电池解析/报警数据，并周期性（100ms左右）发送给外部（输出子***）消息队列***。此外，还可以配置发送周期和内部线程数目，线程数越大，发送速度越快。
分布式处理子***106还可以包括静态配置模块（图中未示出），其用于管理各个模块的静态配置参数。
分布式处理子***106还可以包括监控模块（图中未示出），监控模块监控分布式处理子***106内的其他各个模块的状态，并定期将监控结果上报给外部监控***。每个模块至少包括以下监控项：每个模块每秒/每分钟处理的信号数据量；每个模块或某个处理步骤中每秒/每分钟处理的平均耗时（单位一般为ms）；每个模块或某个处理步骤中每秒/每分钟处理数据的成功/失败次数；生成的各类报警的每秒/每分钟生成次数。
在本申请的一些实施例中，如图2所示，车辆电池管理***20还包括数据仓库202、分布式数据处理和调度模块204、在线存储子***206以及接口模块208。其中，数据仓库202被配置成接收来自通信子***102的电池信号数据并保存。离线的数据仓库202可以包含海量车辆历史上报数据，通常可以包含以下形式的电池信号数据（上文中各处的电池信号数据亦可据此增补）：电池自身信号数据（例如，采样时刻、上报到服务器时刻、车辆ID、电池电芯电压（包括最大、最小、平均）、电池电芯温度（包括最大、最小、平均）、电池包电压、电池绝缘阻值、电池充电百分比（SOC）、电池剩余能量（单位千瓦时）、其他电池信号、车辆行驶状态、车辆充电状态、车辆行驶速度、车辆所处位置的经纬度）；车辆电池静态数据（例如，电池ID、电池软件版本、车辆ID、车辆上各模块版本、车型）。数据仓库202中的数据通常可以保留一年以上。在一些示例中，数据仓库202中的数据可以存储在分布式文件***HDFS（HadoopDistributed File System）中。
分布式数据处理和调度模块204被配置成读取数据仓库202中的电池信号数据并基于电池信息生成预警数据和统计数据。分布式数据处理和调度模块204不旨在实时地产生预警数据和统计数据，而是根据一段时间内的历史信息生成预警数据和统计数据。
分布式数据处理和调度模块204可以读取数据仓库202中的电池信号数据，按照指定预警算法进行计算，输出符合要求的预警数据和其他电池统计分析数据并存入在线存储子***206中，并且所有类型的预警数据都可以以统一格式存储。由于处理的电池数据量非常大，需要多机器并行处理数据才能及时产生报警，因此用到了分布式数据处理***。
分布式数据处理和调度模块204中可能有多种预警算法，它们可能有不同的生成周期（小时级别/天级别/周级别）。分布式数据处理和调度模块204可以保证不同预警数据按照各自周期定期产生；对上游依赖信号数据完整性自动检验（防止预警算法在某一部分数据源缺失时候自动运行，导致生成预警不准确）；对计算所需资源（CPU、内存、网络、硬盘）进行合理分配，并对失败的预警计算任务进行重试。相比于传统方案，通过基于大数据和分布式方案的分布式数据处理和调度模块204生成的预警数据可以较早知道有潜在问题的电池，更早的通知值班人员和召回有问题电池，保护车主生命财产安全。其中，预警算法开发、测试、部署、配置灵活，迭代周期也远小于车辆电池报警相应周期。另外，预警是通过分析更长时间段的历史电池数据生成的，可以发现电池设备上产生的报警可能发现不了的问题。
在本发明的一些示例中，可以使用Apache Spark进行分布式数据处理，使用Apache Hadoop Yarn进行计算资源调度，使用Apache Oozie进行算法任务调度。预警的生成频率为小时、天、周级别。
在线存储子***206被配置成存储预警数据和统计数据。经过分布式数据处理和调度模块204生成的预警数据和其他电池分析数据会存储进入在线存储子***206。在一些示例中，各类预警数据和统计数据的存储格式如下：预警数据（例如，可以包括电池ID、预警算法名称、算法版本号、预警发生时刻、预警参数名列表、预警值列表）；电池统计信息（例如，可以包括电池ID、行驶里程（当日、历史累积）、耗电电量（当日、历史累积）、充电电量（当日、历史累积）、充电次数（当日、历史累积）、充电时长（当日、历史累积））；电池版本变更信息（例如，可以包括电池ID、电池软件/硬件版本号、当前版本号生效时间、开始版本号失效时间）；电池所处载体信息（例如，可以包括电池ID、电池所处载体（车辆/换电站/电池储能站）、当前版本号生效时间、开始版本号失效时间）；电池设备自身真实报警数据（例如，可以包括电池ID、车辆ID、报警产生时刻、报警信号名称、报警发生时车辆所处经纬度、报警发生时电池所处载体（车辆/换电站/电池储能站））。
在本发明的一些示例中，可以使用MySQL管理在线存储子***206。
接口模块208被配置成调取在线存储子***206中的数据，例如，接口模块208可以用于查询预警数据。当用户输入电池ID、预警算法名称、排序规则、查询时间段等搜索条件后，接口模块208可以返回符合要求的电池预警数据列表。预警算法可以包括：绝缘检测算法、绝缘下降检测算法、模组压差算法、压差预警-充电电芯电压离群算法、电芯内阻增大检测算法、NTC温度传感器故障排查算法。
接口模块208可以用于查询电池状态统计。在用户在收到预警时候，用户可以输入电池ID、查询时间段等，接口模块208可以返回某一块电池的各类统计信息，包括电池累计统计信息、电池每日统计信息、电池版本变动信息、电池设备变动信息、电池预警信息等等
接口模块208可以用于电池问题管理交互。值班人员可以关注具体某块电池或某种预警类型的预警信息，并记录对该特定问题的追踪过程，便于后期审计和追溯，交互的过程通过接口模块208进行。电池问题管理可以包括以下信息：问题电池ID、问题名称、问题类型、问题发生时间、问题追踪状态（是否已经完成最终）、问题追踪人。此外，用户可以新增、删除、修改、查询电池问题管理信息。
在一些示例中，接口模块208可以调取的数据还可以通过预警邮件发送给特定对象。例如，通过配置每种预警类型的接收人、接收组，相关值班人员可以定期收到最新发生的电池预警的电子邮件。在一些示例中，可以通过接口模块208实现对***内部进行配置。例如，可以通过接口模块208实现对预警配置进行管理，具体可以包括预警详细描述、预警显示名称、是否需要邮件通知、发送邮件组。此外，还可以通过接口模块208实现对接收邮件的用户信息进行配置，具体可以包括用户姓名、邮箱、部门、所属邮件组等。此外，前端展示模块（未示出）可以接收用户输入并调用接口模块208，将返回结果展示在浏览器上。
本领域技术人员应当领会，以上分布式***的各个组件都是分布式可扩展的，即，均能够通过增加机器来实现处理能力的近似线性的提升。
根据本申请的另一方面，提供一种车辆电池管理方法。如图4所示，车辆电池管理方法包括：在步骤S41中以分布式消息队列接收电池信号数据，在步骤S42中根据电池信息解析电池信号数据得到解析数据和报警数据。下面的示例中以具体的实体执行了方法的某些步骤，但是本领域技术人员应当明白，实体的引入仅是方便说明方法的原理，方法的执行可以不依赖于特定实体。
车辆电池管理方法在步骤S41中以分布式消息队列接收电池信号数据，相比于传统的数据收发方式，分布式消息队列能够实时接收大量数据或者发送大量数据。来自车辆/充电设施的原始电池信号数据（或称为上游数据）经过外部***进入分布式消息处理队列，车辆电池管理***由此实现对上游数据的收集。在一些示例中，例如可以采用ApacheKafka作为分布式消息队列。
在本申请的一些实施例中，电池信号数据不仅指代电池本身的数据，还可以是与电池关联的车辆、充电设备等的数据，电池信号数据可以包括数据采集时刻、电池包电压、最大电芯电压、最小电芯电压、平均电芯电压、平均电流、电池绝缘阻抗、充电百分比、电池所属车辆的状态（包括行驶状态、充电状态）、电池剩余能量、最高电芯温度、最低电芯温度、平均电芯温度、电池类型、电池编号。
在本申请的一些实施例中，分布式消息队列包括多个子队列，通信子***以同一个子队列接收来自同一块电池的电池信号数据。这样可以保证在正常情况下由同一个节点处理来自同一块电池的数据，避免了车辆电池管理***内部的无意义的额外资源开销。
诸如元数据管理子***可以用于保存电池信息。元数据管理子***中保存各类电池的基本信息（又称为电池的元数据），鉴于电池之间存在差异，其解析过程并不完全一致，因而解析工作需要根据电池的基本信息进行。
在本申请的一些实施例中，电池信息（电池元数据）不仅指代电池本身的元数据（基本参数），还可以是与电池关联的车辆、充电设备等的元数据（基本参数），电池信息可以包括电池编号信息、电池所属车辆编号信息、电池所属车辆位置、电池充电设备编号信息、电池信号数据名称、电池信号数据格式、电池信号数据来源。在本申请中，除非列举了不同于以下定义的特殊情况，电池信息一般而言是出厂就已确定的，而电池信号数据一般是根据实际使用情况产生且变化的。
车辆电池管理方法在步骤S42中根据电池信息解析电池信号数据得到解析数据和报警数据。解析数据可用于供检索、分析；报警数据不但可以用于检索、分析，还可以用于发送至下游相关人员/设备等。在本申请的一些实施例中，元数据管理子***还可保存报警算法，诸如分布式处理子***可以基于报警算法解析电池信号数据得到解析数据和报警数据。分布式处理子***可以定期（例如，每隔1分钟）从元数据管理子***拉取最新的云端报警算法配置。拉取的算法解析正确后，可以实时替换分布式处理子***内的当前算法。
在本申请的一些实施例中，分布式处理子***利用多个子节点处理电池信号数据，经同一个子队列接收的电池信号数据由同一个子节点优先解析。上游消息队列中来自同一个子队列的数据，会全部进入处理***的同一个子节点中进行解析，这是分布式消息队列的特性决定的。
在本申请的一些实施例中，若子节点发生故障，则分布式处理子***将通知另一可用子节点，并将故障前已解析数据发送至另一可用子节点。分布式处理子***中的每个子节点会接收上游消息队列中的零个、一个或多个子队列中的数据，在某个子节点发生故障时候，其他子节点可以自动接手故障子节点之前负责的子队列数据，这保证了算法生成的数据处理的稳定性和可靠性。
在本申请的一些实施例中，方法还包括以分布式方式存储解析数据和报警数据。此外，在本申请的一些实施例中，方法还包括以分布式消息队列输出报警数据。
在本申请的一些实施例中，方法还包括：根据拉取的电池信息解析电池信号数据得到解析数据；缓存最新解析的预定数量的解析数据；以及基于拉取的电池信息并根据预定数量的解析数据得到报警数据。如果数据是压缩格式的，诸如解析模块可以根据压缩类型先对数据进行解压缩。解析模块例如可以支持JSON（JavaScript Object Notation）解析器、Google Protobuf解析器、CAN（Controller Area Network）解析器等。诸如缓存模块可以用于保留最近收到的解析后的电池数据（如5分钟内的数据）并缓存，在一些示例中，可以按照如下方式具体配置。可以在内存中维护个M个数据池，每个数据池对应一个缓冲队列和一个独立读写线程。数据池之间无数据交互。电池信号的解析数据可以按照数据池ID =Hash(电池ID) % M划分到某个数据池中。每个数据池中的解析数据可以例如使用哈希表HashMap<String, LinkedList<BatteryData>>组织，该哈希表键为按照电池ID，值为一组解析数据组成的双向链表。其中，BatteryData表示一块电池在一个采样时刻中的所有类型的解析数据的集合。
诸如报警模块使用缓存模块的数据进行分析，产生符合条件的云端报警数据。在本申请的一些实施例中，元数据管理子***还保存报警算法，报警模块可以基于报警算法解析一块电池最新的解析数据得到报警数据。在一些示例中，报警模块支持单点云端报警算法。单点报警指输入一块电池最新的采样点的一组信号值，如果各个信号值的组合满足某一类报警的触发条件，则生成一条报警信号（包括在报警数据中，下同）。生成报警信号所需要的解析数据的类型取决于具体算法定义。
在本申请的一些实施例中，若一时段内的解析数据中的异常值个数超过预定值则生成报警信号。在一些示例中，报警模块支持窗口云端报警算法。窗口报警指输入一块电池在最近一段时间的多个采样点数据（每个采样点包含一组信号值，各个采样点按照数据采样时间排序），对每个采样点分别进行异常点判断；如果在一个时间窗口中，有足够数目的采样点被判为异常点，则产生一条报警信号。生成报警需要的电池信号类型可以取决于具体算法定义。需要说明的是，根据上文的配置，缓存模块已经保证可以得到同一块电池按时间排好序的信号组。
此外，为优化窗口云端报警算法计算性能，在本申请的一些示例中可以采取增量处理方式。对于同一块电池，假设采样点按照时间顺序有序到达：维护该电池当前窗口所有采样点（正常点和异常点都存储），以及当前窗口异常点个数c。窗口前移后，首先，对新来的采样点进行判断，如果判断是异常点，令c = c+1。其次，对离开窗口的最老的采样点进行判断，如果是异常点，令c = c–1（如果有多个老的采样点要淘汰出窗口，则计算多次）。最后，对迁移后的窗口的c值和报警触发阈值进行t判断，如果c >= t，则生成报警信号。
在本发明的一些示例中，分布式处理子***可以周期性（例如，每隔1分钟）读取全量云端报警算法配置参数，对所有配置进行解析，全部解析正确的话，会按需动态调整***内部算法实现，使之适配新的参数。如果发现配置没有变化，不会对内部算法进行调整，此外，还可以支持动态新增、修改、删除云端报警算法。在一些示例中，可以对以下项目进行配置：（1）算法类型，例如单点报警算法、窗口报警算法等。（2）单个采样点异常条件参数。可以使用JSON格式配置存储。还可以支持输入多种车辆和电池信号数据，如：电池包总电压、最大电芯电压、最小电芯电压、平均电芯电压、平均电流、绝缘阻抗、SOC（充电百分比）、车辆行驶状态、充电状态、电池剩余能量、最高电芯温度、最低电芯温度、平均温度电池类型等。可以支持多种运算和逻辑算子，如：加法、减法、乘法、除法、是否为空、是否非空、字符串前缀匹配、字符串后缀匹配；大于、小于、等于、不等于、大于等于、小于等于；逻辑与、逻辑非、逻辑或；支持多级条件嵌套，如：(a > 3) && (b < 2 || c = 1)，其中a、b、c是3个不同的信号数据。（3）对于窗口报警算法，还有窗口时间长度参数、窗口内异常点最小个数参数。
在本申请的一些实施例中，方法还包括通过异步发送方式向存储***发送电池解析/报警数据，例如周期性地发送给外部KV存储***。此外，还可以配置发送周期和内部线程数目，线程数越大，发送速度越快。
在本申请的一些实施例中，方法还包括通过异步发送方式向外部消息队列***发送电池解析/报警数据，例如周期性（100ms左右）发送给外部（输出子***）消息队列***。此外，还可以配置发送周期和内部线程数目，线程数越大，发送速度越快。
在本申请的一些实施例中，方法还包括管理各个模块的静态配置参数。
在本申请的一些实施例中，方法还包括监控分布式处理子***内的其他各个模块的状态，并定期将监控结果上报给外部监控***。每个模块至少包括以下监控项：每个模块每秒/每分钟处理的信号数据量；每个模块或某个处理步骤中每秒/每分钟处理的平均耗时（单位一般为ms）；每个模块或某个处理步骤中每秒/每分钟处理数据的成功/失败次数；生成的各类报警的每秒/每分钟生成次数。
在本申请的一些实施例中，参见图5，车辆电池管理方法包括：在步骤S51中存储电池信号数据，在步骤S52中基于电池信息并根据存储的电池信号数据生成预警数据和统计数据，在步骤S53中存储预警数据和统计数据供调取。
车辆电池管理方法在步骤S51中存储电池信号数据。诸如数据仓库被可以接收来自通信子***的电池信号数据并保存。离线的数据仓库可以包含海量车辆历史上报数据，通常可以包含以下形式的电池信号数据（上文中各处的电池信号数据亦可据此增补）：电池自身信号数据（例如，采样时刻、上报到服务器时刻、车辆ID、电池电芯电压（包括最大、最小、平均）、电池电芯温度（包括最大、最小、平均）、电池包电压、电池绝缘阻值、电池充电百分比（SOC）、电池剩余能量（单位千瓦时）、其他电池信号、车辆行驶状态、车辆充电状态、车辆行驶速度、车辆所处位置的经纬度）；车辆电池静态数据（例如，电池ID、电池软件版本、车辆ID、车辆上各模块版本、车型）。数据仓库中的数据通常可以保留一年以上。在一些示例中，数据仓库中的数据可以存储在分布式文件***HDFS（Hadoop Distributed FileSystem）中。
车辆电池管理方法在步骤S52中基于电池信息并根据存储的电池信号数据生成预警数据和统计数据。该步骤不旨在实时地产生预警数据和统计数据，而是根据一段时间内的历史信息生成预警数据和统计数据。
诸如分布式数据处理和调度模块可以读取数据仓库中的电池信号数据，按照指定预警算法进行计算，输出符合要求的预警数据和其他电池统计分析数据并存入诸如在线存储子***中，并且所有类型的预警数据都可以以统一格式存储。由于处理的电池数据量非常大，需要多机器并行处理数据才能及时产生报警，因此用到了分布式数据处理***。
分布式数据处理和调度模块中可能有多种预警算法，它们可能有不同的生成周期（小时级别/天级别/周级别）。分布式数据处理和调度模块可以保证不同预警数据按照各自周期定期产生；对上游依赖信号数据完整性自动检验（防止预警算法在某一部分数据源缺失时候自动运行，导致生成预警不准确）；对计算所需资源（CPU、内存、网络、硬盘）进行合理分配，并对失败的预警计算任务进行重试。
在本发明的一些示例中，可以使用Apache Spark进行分布式数据处理，使用Apache Hadoop Yarn进行计算资源调度，使用Apache Oozie进行算法任务调度。预警的生成频率为小时、天、周级别。
车辆电池管理方法在步骤S53中存储预警数据和统计数据供调取。经过分布式数据处理和调度模块生成的预警数据和其他电池分析数据会存储进入在线存储子***。在一些示例中，各类预警数据和统计数据的存储格式如下：预警数据（例如，可以包括电池ID、预警算法名称、算法版本号、预警发生时刻、预警参数名列表、预警值列表）；电池统计信息（例如，可以包括电池ID、行驶里程（当日、历史累积）、耗电电量（当日、历史累积）、充电电量（当日、历史累积）、充电次数（当日、历史累积）、充电时长（当日、历史累积））；电池版本变更信息（例如，可以包括电池ID、电池软件/硬件版本号、当前版本号生效时间、开始版本号失效时间）；电池所处载体信息（例如，可以包括电池ID、电池所处载体（车辆/换电站/电池储能站）、当前版本号生效时间、开始版本号失效时间）；电池设备自身真实报警数据（例如，可以包括电池ID、车辆ID、报警产生时刻、报警信号名称、报警发生时车辆所处经纬度、报警发生时电池所处载体（车辆/换电站/电池储能站））。
可以利用诸如接口模块调取在线存储子***中的数据，例如，接口模块可以用于查询预警数据。当用户输入电池ID、预警算法名称、排序规则、查询时间段等搜索条件后，接口模块可以返回符合要求的电池预警数据列表。预警算法可以包括：绝缘检测算法、绝缘下降检测算法、模组压差算法、压差预警-充电电芯电压离群算法、电芯内阻增大检测算法、NTC温度传感器故障排查算法。
诸如接口模块可以用于查询电池状态统计。在用户在收到预警时候，用户可以输入电池ID、查询时间段等，接口模块可以返回某一块电池的各类统计信息，包括电池累计统计信息、电池每日统计信息、电池版本变动信息、电池设备变动信息、电池预警信息等等。
诸如接口模块可以用于电池问题管理交互。值班人员可以关注具体某块电池或某种预警类型的预警信息，并记录对该特定问题的追踪过程，便于后期审计和追溯，交互的过程通过接口模块进行。电池问题管理可以包括以下信息：问题电池ID、问题名称、问题类型、问题发生时间、问题追踪状态（是否已经完成最终）、问题追踪人。此外，用户可以新增、删除、修改、查询电池问题管理信息。
在一些示例中，接口模块可以调取的数据还可以通过预警邮件发送给特定对象。例如，通过配置每种预警类型的接收人、接收组，相关值班人员可以定期收到最新发生的电池预警的电子邮件。在一些示例中，可以通过接口模块实现对***内部进行配置。例如，可以通过接口模块实现对预警配置进行管理，具体可以包括预警详细描述、预警显示名称、是否需要邮件通知、发送邮件组。此外，还可以通过接口模块对接收邮件的用户信息进行配置，具体可以包括用户姓名、邮箱、部门、所属邮件组等。此外，前端展示模块可以接收用户输入并调用接口模块，将返回结果展示在浏览器上。
根据本申请的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，其中存储有指令，当所述指令由处理器执行时，使得所述处理器执行如上文所述的任意一种车辆电池管理方法。本申请中所称的计算机可读介质包括各种类型的计算机存储介质，可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。举例而言，计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EPROM、E2PROM、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码单元并能够由通用或特定用途计算机、或者通用或特定用途处理器进行存取的任何其他临时性或者非临时性介质。如本文所使用的盘通常磁性地复制数据，而碟则用激光来光学地复制数据。上述的组合也应当包括在计算机可读介质的保护范围之内。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读写信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。
根据本申请的另一方面，提供一种服务器***，其包括如上文所述的任意一种计算机可读存储介质。
综上，本申请的车辆电池管理***、方法、存储介质以及服务器***可以实现对电池的集中管理，这是传统方案所不及的。以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此。本领域的技术人员可以根据本申请所披露的技术范围想到其他可行的变化或替换，此等变化或替换皆涵盖于本申请的保护范围之中。在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征还可以相互组合。本申请的保护范围以权利要求的记载为准。

Claims (16)

1.一种车辆电池管理***，其特征在于，所述***包括：
通信子***，其配置成以分布式消息队列接收电池信号数据；
元数据管理子***，其配置成保存电池信息；以及
分布式处理子***，其配置成根据所述电池信息解析所述电池信号数据得到解析数据和报警数据。
2.根据权利要求1所述的***，所述***还包括存储子***，所述存储子***配置成分布式存储所述解析数据和所述报警数据。
3.根据权利要求1所述的***，所述电池信号数据包括以下项目中的至少一种：数据采集时刻、电池包电压、最大电芯电压、最小电芯电压、平均电芯电压、平均电流、电池绝缘阻抗、充电百分比、电池所属车辆的状态、电池剩余能量、最高电芯温度、最低电芯温度、平均电芯温度、电池类型、电池编号。
4.根据权利要求1所述的***，所述电池信息包括以下项目中的至少一种：电池编号信息、电池所属车辆编号信息、电池所属车辆位置、电池充电设备编号信息、电池信号数据名称、电池信号数据格式、电池信号数据来源。
5.根据权利要求1所述的***，所述分布式消息队列包括子队列，所述通信子***以同一个子队列接收来自同一块电池的电池信号数据。
6.根据权利要求5所述的***，所述分布式处理子***包括子节点，经同一个子队列接收的电池信号数据由同一个子节点优先解析。
7.根据权利要求6所述的***，若子节点发生故障，则所述分布式处理子***将通知另一可用子节点，并将故障前已解析数据发送至所述另一可用子节点。
8.根据权利要求1所述的***，所述分布式处理子***包括解析模块、缓存模块以及报警模块，其中：
所述解析模块配置成解析所述电池信号数据得到所述解析数据；
所述缓存模块配置成缓存最新解析的预定数量的解析数据；以及
所述报警模块配置成根据所述预定数量的解析数据得到所述报警数据。
9.根据权利要求8所述的***，所述元数据管理子***还保存报警算法，所述报警模块配置成基于所述报警算法解析一块电池最新的解析数据得到报警数据。
10.根据权利要求8所述的***，若一时段内的解析数据中的异常值个数超过预定值则生成报警信号。
11.根据权利要求1所述的***，所述***还包括输出子***，所述输出子***配置成以分布式消息队列输出所述报警数据。
12.根据权利要求1所述的***，所述***还包括：
数据仓库，其配置成接收来自所述通信子***的所述电池信号数据并保存；
分布式数据处理和调度模块，其配置成读取所述数据仓库中的所述电池信号数据并基于所述电池信息生成预警数据和统计数据；
在线存储子***，其配置成存储所述预警数据和所述统计数据；以及
接口模块，其配置成调取所述在线存储子***中的数据。
13.一种车辆电池管理方法，其特征在于，所述方法包括：
以分布式消息队列接收电池信号数据；以及
根据电池信息解析所述电池信号数据得到解析数据和报警数据。
14.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括：
存储所述电池信号数据；
基于所述电池信息并根据存储的所述电池信号数据生成预警数据和统计数据；以及
存储所述预警数据和所述统计数据供调取。
15.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，其特征在于，当所述指令由处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求13-14中任一项所述的方法。
16.一种服务器***，其特征在于，所述服务器***包括如权利要求15所述的计算机可读存储介质。
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