CN113553542A - 一种基于数据分析的新能源汽车动力电池状态评估方法 - Google Patents

一种基于数据分析的新能源汽车动力电池状态评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于数据分析的新能源汽车动力电池状态评估方法，包括步骤一，获取新能源汽车动力电池电压数据和温度数据；步骤二，数据去噪，删除无效数据；步骤三，提取新能源汽车动力电池状态指标，所述新能源汽车动力电池状态指标包括第一状态指标和第二状态指标；步骤四，进行新能源汽车动力电池状态评估；步骤五，将电池状态评估信息通知用户，提示用户提前进行电池维护与保养。该方法实现了对新能源汽车电池工作状态的评估，可以提前辨别电池不良状态，实现早期预警，提示用户提前做好应对措施，避免发生新能源汽车动力电池安全事故。

Description

一种基于数据分析的新能源汽车动力电池状态评估方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种基于数据分析的新能源汽车动力电池状态评估方法。
背景技术
随着新能源汽车行业的快速发展，新能源汽车产品技术取得较大的突破与提升，但是依然存在一些不容忽视的问题，其中安全性已经成为整个新能源汽车行业的关注重点。尤其是近年来，新能源汽车自燃事件频发，使得动力电池的安全性成为市场关注的重点，也成为制约新能源汽车发展的主要障碍之一。为了提高动力电池的安全性能，相关部门制定了一系列的强制性标准来规范动力电池安全性能，同时要求建立三级新能源汽车监测平台来监测和管理动力电池的运行安全状态。虽然这些标准与要求极大的提高了动力电池的安全性能，但是也无法避免安全事故不会发生。
新能源汽车自燃的根本原因是动力电池热失控。造成电池热失控的原因很多，主要是电池的过热、过充、机械力破坏等滥用。为了能准确识别动力电池的热失控工况，避免对乘员舱乘员造成危险，动力电池管理***一般设计合适的热事件参数(压降、温度、温升速率和电流等)来对电池热失控与否进行判定，且聚焦点都放在热失控要发生时能有效预警，无法提前一段时间识别即将到来的故障。
公布号为CN 110690513A的中国发明专利申请文件公开了一种电池热失控状态检测控制装置及方法，包括采集电池箱布置温度传感器、烟雾传感器和可燃气体传感器和火焰传感器，实时采集传感器数据并发送给监测控制单元，监测控制单元根据传感器数值和其变化率来判断电池箱是否处于热失控状态。当最终判断为火灾时，发送报警报文并执行灭火器喷射指令。
公布号为CN 111267618 A的中国发明专利申请文件公开了一种汽车电池热失控预警控制方法及***。该***包括获取电池的温度回路和两路电压回路上的两类状态信息。首先通过比较电芯的温度变化率与温度变化率的阈值进行比较来判断电池所处的工作状态。当电池处于非正常工作状态时，进一步获取两路电压检测回路上的电压分别与预设的阈值进行比较，从而判断电池是否处于热失控的状态。
上述文献反映出当前动力电池安全监控的问题是，仅管控电池热失控要发生时能有效预警，不能提前辨别出来，无法早期预警，从而无法提前提示驾驶员或者企业相关人员提前做好应对措施，以避免故障的发生或减小故障带来的后果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种能够持续监测新能源汽车动力电池的健康状态，在动力电池出现健康隐患给出早期预警，提示用户提前做好应对措施以避免动力电池发生安全事故的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于数据分析的新能源汽车动力电池状态评估方法，包括以下步骤：
步骤一，获取新能源汽车动力电池电压数据和温度数据；
步骤二，数据去噪，删除无效数据；
步骤三，提取新能源汽车动力电池状态指标，所述新能源汽车动力电池状态指标包括第一状态指标和第二状态指标；
步骤四，进行新能源汽车动力电池状态评估；
步骤五，将电池状态评估信息通知用户，提示用户提前进行电池维护与保养。
更进一步，在步骤一中，通过数据采集单元、整车***和电动汽车远程服务与管理平台服务器远程采集新能源汽车动力电池电压数据和温度数据；所述数据采集单元的输出与整车***的输入端连接，所述整车***与电动汽车远程服务与管理平台服务器通信连接；所述采集单元用于采集新能源汽车动力电池的温度和电压信息；所述整车***将采集到的数据发送至电动汽车远程服务与管理平台服务器；所述电动汽车远程服务与管理平台服务器接收车并存储整车***发送的数据。
更进一步，步骤二中所述无效数据为GB/T32960.3-2016中规定的无效数据。
更进一步，所述步骤三中提取新能源汽车动力电池第一状态指标的步骤如下：
S311，按照
Figure BDA0003105389680000021
计算在第k采样时刻预先设定时间窗口T内的m个瞬时采样值Xi的平均值
Figure BDA0003105389680000022
S312，按照
Figure BDA0003105389680000023
计算在第k+1采样时刻预先设定时间窗口T内的m个瞬时采样值Xi的平均值
Figure BDA0003105389680000024
S313，按照
Figure BDA0003105389680000025
计算在第k+1时刻采样数据的变化值
Figure BDA0003105389680000026
S314，按照
Figure BDA0003105389680000027
计算第一状态指标
Figure BDA0003105389680000028
所述第一状态指标
Figure BDA0003105389680000031
为第i个电芯在第k+1时刻采样数据变化值
Figure BDA0003105389680000032
的变异系数，所述N为电芯的总数量。
更进一步，所述步骤三中提取新能源汽车动力电池第二状态指标的步骤如下：
S321，按照
Figure BDA0003105389680000033
计算第i个电芯采样数据变化值的平均值μi，所述N为电芯的总数量；
S322，按照
Figure BDA0003105389680000034
计算第二状态指标σ(i)，所述第二状态指标σ(i)为动力电池第i个电芯在预设时间窗口T内电池状态采样数据变化值的标准差。
更进一步，所述步骤S311和/或所述步骤S312中，所述预先设定时间窗口T内的瞬时采样值数量m取10。
更进一步，所述步骤四进行新能源汽车动力电池状态评估还包括以下步骤：
S41，将所述第一状态指标与预设的判别条件进行比较，当第一状态指标均小于预设判别条件时，车辆风险低，不需要进行电池保养维护。
S42，当第一状态指标不均小于预设判别条件时，将所述动力电池的第二状态指标与所述判别条件进行比较，根据比较结果判断动力电池状态。
更进一步，所述第一状态指标包括第一电压状态指标和第一温度状态指标。
更进一步，所述第二状态指标包括第二电压状态指标和第二温度状态指标，所述步骤S42包括：
S421，当所述第二温度状态指标不小于预设判别条件时，判定汽车动力电池状态欠佳，车辆存在一定的风险，需进行电池保养维护；当所述第二温度状态指标小于预设判别条件时，继续将所述第二电压状态指标与预设判别条件进行比较，根据比较结果判断动力电池状态；
S422，当所述第二电压状态指标不小于预设判别条件时，判定汽车动力电池状态欠佳，车辆存在一定的风险，需进行电池保养维护；
S423，当所述第二电压状态指标小于预设判别条件时，判定汽车动力电池状态良好，车辆风险低，不需要进行电池保养维护。
本发明的有益效果在于：
本发明公开的基于数据分析的新能源汽车动力电池状态评估方法，是从已有的电动汽车远程服务与管理平台服务器中获取汽车动力电池电压和温度数据，不需新建数据监控***，节省了大量的人力物力财力。该方法通过对汽车动力电池电压数据和温度数据进行分析处理，计算提取的汽车动力电池第一状态指标和第二状态指标，并根据动力电池第一状态指标和第二状态指标对汽车动力电池运行状态和健康状态进行评估，实现了对新能源汽车电池工作状态的评估，可以提前辨别电池不良状态，实现早期预警，提示用户提前做好应对措施，避免发生新能源汽车动力电池安全事故。
附图说明
图1是本发明实施方式的流程图。
图2是图1中步骤S104进行新能源汽车动力电池状态评估的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如图1所示，本实施例提供一种基于数据分析的新能源汽车动力电池状态评估方法，包括以下步骤：
步骤S101，获取新能源汽车动力电池电压数据和温度数据。
在步骤S101中，通过数据采集单元、整车***和电动汽车远程服务与管理平台服务器远程采集新能源汽车动力电池电压数据和温度数据；所述数据采集单元的输出与整车***的输入端连接，所述整车***与电动汽车远程服务与管理平台服务器通信连接；所述采集单元用于采集新能源汽车动力电池的温度和电压信息；所述整车***将采集到的数据发送至电动汽车远程服务与管理平台服务器；所述电动汽车远程服务与管理平台服务器接收车并存储整车***发送的数据。
步骤S102，数据去噪，删除无效数据，所述无效数据为GB/T32960.3-2016中规定的无效数据。
步骤S103，提取新能源汽车动力电池状态指标，包括第一状态指标和第二状态指标。
其中，提取新能源汽车动力电池第一状态指标的步骤如下：
S311，按照
Figure BDA0003105389680000051
计算在第k采样时刻预先设定时间窗口T内的m个瞬时采样值Xi的平均值
Figure BDA0003105389680000052
S312，按照
Figure BDA0003105389680000053
计算在第k+1采样时刻预先设定时间窗口T内的m个瞬时采样值Xi的平均值
Figure BDA0003105389680000054
S313，按照
Figure BDA0003105389680000055
计算在第k+1时刻采样数据的变化值
Figure BDA0003105389680000056
S314，按照
Figure BDA0003105389680000057
计算第一状态指标
Figure BDA0003105389680000058
所述第一状态指标
Figure BDA0003105389680000059
为第i个电芯在第k+1时刻采样数据变化值
Figure BDA00031053896800000510
的变异系数，所述N为电芯的总数量。
作为更优化的方案，上述步骤中，所述预先设定时间窗口T内的瞬时采样值数量m取10。
提取新能源汽车动力电池第二状态指标的步骤如下：
S321，按照
Figure BDA00031053896800000511
计算第i个电芯采样数据变化值的平均值μi，所述N为电芯的总数量；
S322，按照
Figure BDA00031053896800000512
计算第二状态指标σ(i)，所述第二状态指标σ(i)为动力电池第i个电芯在预设时间窗口T内电池状态采样数据变化值的标准差。
步骤S104，进行新能源汽车动力电池状态评估。
如图2所示，在步骤S104中，进行新能源汽车动力电池状态评估的步骤如下：
步骤S201，将第一状态指标与预设的判别条件进行比较，所述第一状态指标包括第一电压状态指标和第一温度状态指标；
步骤S202，当第一状态指标均小于预设判别条件时，车辆风险低，不需要进行电池保养维护。
步骤S203，当第一状态指标不均小于预设判别条件时，将所述动力电池的第二状态指标与所述判别条件进行比较，所述第二状态指标包括第二电压状态指标和第二温度状态指标。
步骤S204，将第二温度状态指标与预设判别条件进行比较，当第二温度状态指标小于预设判别条件时，进行步骤S205；当第二温度状态指标不小于预设判别条件时，判定汽车动力电池状态欠佳，车辆存在一定的风险，需进行电池保养维护。
步骤S205，将第二电压状态指标与预设判别条件进行比较，当第二电压状态指标小于预设判别条件时，判定汽车动力电池状态良好，车辆风险低，不需要进行电池保养维护；当第二电压状态指标不小于预设判别条件时，判定汽车动力电池状态欠佳，车辆存在一定的风险，需进行电池保养维护。
步骤S105，将电池状态评估信息通知用户，提示用户提前进行电池维护与保养。
本发明实施例可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
实施例对本方案进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种基于数据分析的新能源汽车动力电池状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，获取新能源汽车动力电池电压数据和温度数据；
步骤二，数据去噪，删除无效数据；
步骤三，提取新能源汽车动力电池状态指标，所述新能源汽车动力电池状态指标包括第一状态指标和第二状态指标；
步骤四，进行新能源汽车动力电池状态评估；
步骤五，将电池状态评估信息通知用户，提示用户提前进行电池维护与保养。
2.根据权利要求1所述的基于数据分析的新能源汽车动力电池状态评估方法，其特征在于，在步骤一中，通过数据采集单元、整车***和电动汽车远程服务与管理平台服务器远程采集新能源汽车动力电池电压数据和温度数据；所述数据采集单元的输出与整车***的输入端连接，所述整车***与电动汽车远程服务与管理平台服务器通信连接；所述采集单元用于采集新能源汽车动力电池的温度和电压信息；所述整车***将采集到的数据发送至电动汽车远程服务与管理平台服务器；所述电动汽车远程服务与管理平台服务器接收车并存储整车***发送的数据。
3.根据权利要求1所述的基于数据分析的新能源汽车动力电池状态评估方法，其特征在于，步骤二中所述无效数据为GB/T32960.3-2016中规定的无效数据。
4.根据权利要求1所述的基于数据分析的新能源汽车动力电池状态评估方法，其特征在于，所述步骤三中提取新能源汽车动力电池第一状态指标的步骤如下：
S311，按照
Figure FDA0003105389670000011
计算在第k采样时刻预先设定时间窗口T内的m个瞬时采样值Xi的平均值
Figure FDA0003105389670000012
S312，按照
Figure FDA0003105389670000013
计算在第k+1采样时刻预先设定时间窗口T内的m个瞬时采样值Xi的平均值
Figure FDA0003105389670000014
S313，按照
Figure FDA0003105389670000015
计算在第k+1时刻采样数据的变化值
Figure FDA0003105389670000016
S314，按照
Figure FDA0003105389670000017
计算第一状态指标
Figure FDA0003105389670000018
所述第一状态指标
Figure FDA0003105389670000019
为第i个电芯在第k+1时刻采样数据变化值
Figure FDA00031053896700000110
的变异系数，所述N为电芯的总数量。
5.根据权利要求1所述的基于数据分析的新能源汽车动力电池状态评估方法，其特征在于，所述步骤三中提取新能源汽车动力电池第二状态指标的步骤如下：
S321，按照
Figure FDA0003105389670000021
计算第i个电芯采样数据变化值的平均值μi，所述N为电芯的总数量；
S322，按照
Figure FDA0003105389670000022
计算第二状态指标σ(i)，所述第二状态指标σ(i)为动力电池第i个电芯在预设时间窗口T内电池状态采样数据变化值的标准差。
6.根据权利要求4所述的基于数据分析的新能源汽车动力电池状态评估方法，其特征在于，所述步骤S311和/或所述步骤S312中，所述预先设定时间窗口T内的瞬时采样值数量m取10。
7.根据权利要求1所述的基于数据分析的新能源汽车动力电池状态评估方法，其特征在于，所述步骤四进行新能源汽车动力电池状态评估还包括以下步骤：
S41，将所述第一状态指标与预设的判别条件进行比较，当第一状态指标均小于预设判别条件时，车辆风险低，不需要进行电池保养维护；
S42，当第一状态指标不均小于预设判别条件时，将所述动力电池的第二状态指标与所述判别条件进行比较，根据比较结果判断动力电池状态。
8.根据权利要求7所述的基于数据分析的新能源汽车动力电池状态评估方法，其特征在于，所述第一状态指标包括第一电压状态指标和第一温度状态指标。
9.根据权利要求7所述的基于数据分析的新能源汽车动力电池状态评估方法，其特征在于，所述第二状态指标包括第二电压状态指标和第二温度状态指标，所述步骤S42包括：
S421，当所述第二温度状态指标不小于预设判别条件时，判定汽车动力电池状态欠佳，车辆存在一定的风险，需进行电池保养维护；当所述第二温度状态指标小于预设判别条件时，继续将所述第二电压状态指标与预设判别条件进行比较，根据比较结果判断动力电池状态；
S422，当所述第二电压状态指标不小于预设判别条件时，判定汽车动力电池状态欠佳，车辆存在一定的风险，需进行电池保养维护；
S423，当所述第二电压状态指标小于预设判别条件时，判定汽车动力电池状态良好，车辆风险低，不需要进行电池保养维护。
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