机场电动车辆动力系统的健康监控系统技术方案

本发明专利技术属于机场运行保障技术领域，提供了一种机场电动车辆动力系统的健康监测系统，其包括：车载数据采集终端、微气象站、数据传输网路和云数据平台；车载数据采集终端与机场电动车辆动力系统连接，用于采集机场电动车辆动力系统的动力电池包信息；微气象站设置于机场电动车辆的运行环境中，采集运行环境的气象要素；云数据平台分别与车载数据采集终端和微气象站通过数据传输网络连接，存储有经过训练的健康评估模型，该模型根据动力电池包信息和气象要素得到动力电池包的健康状况。实现了不同运行环境下对动力电池包的健康预测，能提高动力电池包的健康监测水平，对于防范由于动力电池包的健康水平下降带来的热失控隐患具有重要价值。

【技术实现步骤摘要】
机场电动车辆动力系统的健康监控系统
本专利技术属于机场运行保障
，具体而言，本专利技术提供了一种机场电动车辆动力系统的健康监控系统。
技术介绍
机场电动车辆是机场运行的重要保障设备，其锂电池动力系统(或称机场电动车辆动力系统)的健康状况直接关系到机场安全运行水平。现有技术中的电动车辆动力系统健康监测系统主要针对的是普通社会车辆，而机场电动车辆与普通社会车辆在运行环境和车辆结构特征方面区别很大，例如：机场电动车辆在机坪作业，机坪具有无遮挡、大面积硬化道面，在高温、强光照情况下，地面温度远高于普通社会道路等特点；同时，部分机场电动车辆电池动力系统的电池包安装在车辆顶部，光照对电池包温度影响很大。由于前述因素在车辆实际运行中未予以充分考虑，所以目前的电动车辆动力系统健康监测系统若应用于机场电动车辆的健康监测，会使得健康状况不准确，影响机场电动车辆的正常使用。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种机场电动车辆动力系统的健康监测系统，其包括：车载数据采集终端、微气象站、数据传输网路和云数据平台；所述车载数据采集终端与所述机场电动车辆动力系统连接，用于采集所述机场电动车辆动力系统的动力电池包信息；所述微气象站设置于机场电动车辆的运行环境中，用于采集所述运行环境的气象要素；所述云数据平台分别与所述车载数据采集终端和所述微气象站通过数据传输网络连接，存储有经过训练的健康评估模型，经过训练的健康评估模型根据所述机场电动车辆动力系统的动力电池包信息和所述运行环境的气象要素得到所述动力电池包的健康状况。可选地，所述气象要素包括：温度；或温度、风速和/或光照；所述动力电池包信息包括：已执行的充放电循环次数。可选地，构建初始健康评估模型；获取样本集，所述样本集包括多个数据组，每个数据组包括：动力电池包的电容量指数、已执行的充放电循环次数、所述运行环境的气象要素；使用所述样本集对所述初始健康评估模型进行训练，得到经过训练的健康评估模型；其中，所述动力电池包的电容量指数用于表征健康状况，为预设放电深度下的动力电池包的实际输出电容量与动力电池包的额定电容量的百分比。可选地，所述预设放电深度下的动力电池包的实际输出电容量Coutput为：其中，Ioutput为动力电池包的输出电流，Uoutput为所述动力电池包的输出电压，t为所述机场电动车辆动力系统的工作时间，t(Uhigh)为所述动力电池包充满电后的起始放电时间，t(Ulow)为所述动力电池包充满电后的终止放电时间；Uhigh为所述动力电池包充满电后的起始电压，Ulow为所述动力电池包充满电后的放电终止电压；所述动力电池包的电容量指数SOHC：其中，Crated为动力电池包的额定电容量。可选地，经过训练的健康评估模型为：其中SOHC为动力电池包的电容量指数，b0为系数，b0∈(-0.5，1.2)，b1为系数，b1∈(0，2)，b2为系数，b2∈(0，0.6)，b3为系数，b3∈(0，0.2)，b4为系数，b4∈(0，0.2)，b5为系数，b5∈[一4，-1]，n为已执行充放电循环次数，n为正整数，1≤n≤999，T为温度，-25℃≤T≤45℃，L为光照，1000lux≤L≤12000lux，v为风速，0m/s≤v≤20m/s，μ为随机扰动因子，取值在(0，1)之间。可选地，所述动力电池包的健康状况分为四类，依次为健康状态、亚健康状态、失效前驱状态和亚健康状态；若所述动力电池包的电容量指数大于第一阈值，则表明所述动力电池包处于健康状态；若所述动力电池包的电容量指数小于等于所述第一阈值且大于第二阈值，则表明所述动力电池包处于亚健康状态；若所述动力电池包的电容量指数小于等于所述第二阈值且大于第三阈值，则表明所述动力电池包处于失效前驱状态；若所述动力电池包的电容量指数小于等于所述第三阈值，则表明所述动力电池包处于亚健康状态。可选地，所述第一阈值为0.95，所述第二阈值为0.9，所述第三阈值为0.8。可选地，所述云数据平台还用于将所述动力电池包的健康状况发送给用户监控终端。可选地，所述微气象站包括：本体和气象要素采集单元；所述本体具有：底座、支架和安装板，所述支架设置于所述底座上，所述支架的顶端安装有所述气象要素采集单元，，所述安装板与所述底座连接，安装于所述机场电动车辆的运行环境中的机坪地面；所述气象要素采集单元，与所述云数据平台通过所述数据传输网络连接。可选地，所述安装板包括：相对间隔设置的第一支板和第二支板，所述第一支板和所述第二支板均具有：第一L板和第二L板，所述第一L板的竖直部位于所述第二L板的竖直部的内侧，并可拆卸连接，所述第一L板的水平部位于所述第一L板的竖直部的外侧，并与机坪地面可拆卸连接，所述第二L板的水平部位于所述第二L板的竖直板的内侧，并与所述底座可拆卸连接。分析可知，与现有技术相比，本专利技术的优点和有益效果在于：通过实时采集动力电池包输出电压、电流，利用积分算法，计算预设放电深度下的实际输出电量；并与电池包额定电容量进行比较，得出动力电池包电容量指数。然后结合采集到的环境参数，建立多元线性回归的机器学习模型，实现对动力电池包在不同环境条件下的放电能力的估算，以及动力电池系统的健康预测，能提高动力电池包健康监测水平，对于防范由于动力电池包健康水平下降带来的热失控隐患具有重要价值，还可以提高机场电动车辆运行可靠性和安全性。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种机场电动车辆动力系统的健康监测系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的输出电压随时间(单位：秒)变化示意图；图3为本专利技术实施例提供的输出电流随时间(单位：秒)变化的示意图；图中符号说明如下：1车载数据采集终端、2微气象站、3数据传输网络、4云数据平台、5机场电动车辆动力系统、51电机、52电机控制器、53整车控制器、54电池管理系统、6用户监控终端。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。通常机场电动车辆动力系统由动力电池包、电机51、电机控制器52、整车控制器(VCU，VehicleControlUnit)53组成。整车控制器53作为机场电动车辆的中央控制单元，分别与电机控制器52和动力电池包连接，用于采集数据以保证机场电动车辆的正常稳定的工作。电机控制器52与电机51连接，用于控制电机51的运转，电机51与机场电动车辆的车轮连接，用于驱动车轮转动。动力电池包包括：锂电池单元和电池管理系统(BMS，BatteryManagementSystem)54。电池管理系统54与整车控制器53连接，还与锂电池单元连接，用于控制锂电池单元的正常运行，可以采集到动力电池包信息。现有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机场电动车辆动力系统的健康监测系统，其特征在于，所述健康监测系统包括：车载数据采集终端、微气象站、数据传输网路和云数据平台；/n所述车载数据采集终端与所述机场电动车辆动力系统连接，用于采集所述机场电动车辆动力系统的动力电池包信息；/n所述微气象站设置于机场电动车辆的运行环境中，用于采集所述运行环境的气象要素；/n所述云数据平台分别与所述车载数据采集终端和所述微气象站通过数据传输网络连接，存储有经过训练的健康评估模型，经过训练的健康评估模型根据所述机场电动车辆动力系统的动力电池包信息和所述运行环境的气象要素得到所述动力电池包的健康状况。/n

【技术特征摘要】
1.一种机场电动车辆动力系统的健康监测系统，其特征在于，所述健康监测系统包括：车载数据采集终端、微气象站、数据传输网路和云数据平台；
所述车载数据采集终端与所述机场电动车辆动力系统连接，用于采集所述机场电动车辆动力系统的动力电池包信息；
所述微气象站设置于机场电动车辆的运行环境中，用于采集所述运行环境的气象要素；
所述云数据平台分别与所述车载数据采集终端和所述微气象站通过数据传输网络连接，存储有经过训练的健康评估模型，经过训练的健康评估模型根据所述机场电动车辆动力系统的动力电池包信息和所述运行环境的气象要素得到所述动力电池包的健康状况。


2.根据权利要求1所述的健康监测系统，其特征在于，所述气象要素包括：温度；或
温度、风速和/或光照；
所述动力电池包信息包括：已执行的充放电循环次数。


3.根据权利要求1所述的健康监测系统，其特征在于，
构建初始健康评估模型；
获取样本集，所述样本集包括多个数据组，每个数据组包括：动力电池包的电容量指数、已执行的充放电循环次数、所述运行环境的气象要素；
使用所述样本集对所述初始健康评估模型进行训练，得到经过训练的健康评估模型；
其中，所述动力电池包的电容量指数用于表征健康状况，为预设放电深度下的动力电池包的实际输出电容量与动力电池包的额定电容量的百分比。


4.根据权利要求3所述的健康监测系统，其特征在于，所述预设放电深度下的动力电池包的实际输出电容量Coutput为：



其中，Ioutput为动力电池包的输出电流，Uoutput为所述动力电池包的输出电压，t为所述机场电动车辆动力系统的工作时间，t(Uhigh)为所述动力电池包充满电后的起始放电时间，t(Ulow)为所述动力电池包充满电后的终止放电时间；Uhigh为所述动力电池包充满电后的起始电压，Ulow为所述动力电池包充满电后的放电终止电压；
所述动力电池包的电容量指数SOHC：



其中，Crated为动力电池包的额定电容量。


5.根据权利要求1所述的健康监测系统，其特征在于，经过训练的健康评估模型为：



其中SOHC为动力电池包的电容量指数，b0为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，朱文欣，贾治国，李成阳，陈忱，刘杰，单绪宝，李经强，杜明洹，
申请(专利权)人：首都机场集团公司北京大兴国际机场，
类型：发明
国别省市：北京;11