一种基于电压排序的电池安全监控方法及系统技术方案

本发明专利技术提出一种基于电压排序的电池安全监控的方法及系统，所述方法包括S1：实时采集车辆电池每个单体电压、单体编号数据。S2：电池单体数据预处理。S3：单体电压分布式实时计算和电压数据滤波处理。S4：滤波处理后的电压排序。S5：电池异常条件判断。S6：根据S5的异常判断结果，找出电池异常的车辆。本发明专利技术利用了大数据实时流处理和分布式计算技术，实时监控和计算分析电池热安全相关的特征表现，并通过电池单体电压排序异常判断策略，实时发现将要出现异常的电池单体，并在电池单体出现热安全问题异常前，提前发出预警信息，实现了实时对电池各个单体的热安全的监控和提前预警。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电压排序的电池安全监控方法及系统
本专利技术涉及电池安全监控技术，具体涉及基于电压排序的电池安全监控技术。
技术介绍
电动汽车的核心动力源来自电池，锂离子电池由于能量密度高、循环寿命长等因素成为电动汽车的首选电池。但是高的能量密度，也带来了显著的热安全问题，通常表现为热失控。锂离子电池发生热失控主要是由于内部产热远高于散热速率，在电池的内部积攒了大量的热量，从而引起了连锁反应，导致电池起火和爆炸。近年来发生多起电动汽车起火的问题，大多数都与电池的热安全相关。由于影响电池热安全性的因素很多，电池内部因素和外部因素都可能产生影响。目前针对电动汽车已有的热安全监控系统，没有实时监控电池单体的数据情况，导致普遍存在对电池热安全问题的预警延迟。而此时的电池已经处于较危险状态，极有可能发生电动汽车的起火等安全事故。因此电池热安全的早期快速、准确预警对于安全事故、人身财产安全有着重要意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种基于电压排序的电池安全监控的方法及系统，利用大数据实时流处理和分布式计算技术，实时监控和计算分析电池热安全相关的特征表现，并通过电池单体电压排序异常判断策略，实时发现将要出现异常的电池单体，并在电池单体出现热安全问题异常前，提前发出预警信息，实现实时对电池各个单体的热安全的监控和提前预警。为了实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案。本专利技术提出一种基于电压排序的电池安全监控的方法，所述方法包括如下步骤：S1：实时采集车辆电池每个单体电压、单体编号数据。S2：电池单体数据预处理。S3：单体电压分布式实时计算和电压数据滤波处理。S4：滤波处理后的电压排序。S5：电池异常条件判断。S6：根据S5的异常判断结果，找出电池异常的车辆。进一步地，所述步骤S2又包括如下步骤：S2-1：检查电池单体电压数据的有效性，检查是否存在空值、超出正常区间、重复冗余等异常数据。S2-2：检验单体电压值是否存在跳变，如果电压值存在跳变，则标记成异常数据。S2-3：对步骤S2-1、S2-2过程出现的异常数据进行清洗和过滤。S2-4：按时间顺序，对清洗和过滤后的数据进行升序排序。进一步地，所述步骤S3又包括如下步骤：S3-1：读入经步骤S2处理后的电池单体电压实时数据。S3-2：分析电池单体电压数据，设定电池单体电压数据条数的临界值。S3-3：检查每辆车电池单体电压数据条数是否超过S3-2中的临界值。S3-4：若S3-3的结果成立，即超过所述临界值，则对单体电压值进行移动均值滤波处理。进一步地，所述步骤S4又包括如下步骤：S4-1：对电池单体移动均值后的电压值进行升序排序。S4-2：根据S4-1排序结果，对每个电池单体进行顺序编号。进一步地，所述步骤S5又包括如下步骤：S5-1：分析每个电池单体电压排序变化，计算出排序编号值连续下降为1的次数的临界值，标记为Ф。S5-2：检查每次每个电池单体的顺序编号值，是否存在某个单体的编号值下降为1。S5-3：若S5-2的条件成立，则检查这个单体后续的排序编号值是否连续Ф次下降为1。S5-4：若S5-2和S5-3同时成立，则进行电池单体电压排序异常条件判断。本专利技术利用大数据实时流处理技术，实时采集车辆中T-BOX上的信号数据监控车辆电池单体的电压，并利用分布式实时计算技术，对电池单体电压数据滤波处理和排序。通过电池单体电压排序判断异常策略，实时提前发现车辆电池单体将要发生的异常，避免导致车辆电池的热失控和其他电池安全事故。附图说明图1是本专利技术实施例中基于电压排序的电池安全监控方法示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术进行进一步的描述：参见图1，显示了基于电压排序的电池安全监控方法的一种实施例，具体步骤如下：S1：实时采集车辆电池每个单体电压、单体编号数据。在本步骤中，通过大数据分布式数据流读取方法，实时采集车辆的T-BOX传来的数据。读取数据流方法可使用Flink、SparkStreaming等技术框架实现。采集的车辆信号如车架号、总电压、个电池单体电压、电池单体编号、SOC等。S2：电池单体数据预处理。步骤S2具体包括如下步骤：S2-1：检查采集到的电池单体电压数据的有效性，具体是检查是否存在空值、超出正常区间、重复冗余等异常数据。例如，在某时刻采集到的单体电池电压值不在电压值的区间范围内，这属于超出正常区间。又例如10秒内采集到的数据都是相同的，这属于重复冗余数据。这些异常数据会对判断电池单体电压异常产生干扰，最终会导致判断结果准确率下降，因此需要检查出这些异常数据。S2-2：检验单体电压值是否存在跳变，如果电压值存在跳变，则标记成异常数据。跳变表示在短时间内某信号数据值变化差异过大，例如SOC值1秒内从70％下降到40％，这样的数据也属于异常情况。S2-3：对S2-1、S2-2过程出现的异常数据进行剔除。S2-4：按时间顺序，将S2-3步骤中处理后的数据进行升序排序。这个排序是针对每辆车单独进行排序的。S3：单体电压分布式实时计算和电压数据滤波处理。本步骤是利用分布式实时计算技术，对电池单体电压数据进行滤波处理。以减小噪声数据对电池判异结果的干扰。具体包括如下步骤：S3-1：读入S2-4步骤中排序好的电池单体电压实时数据。S3-2：分析电池单体电压数据，设定电池单体电压数据条数的临界值。本步骤中，通过分析历史数据中发生电池单体异常时的电池单体电压数据条数的分布，并从分布中找出最容易出现电池单体电压异常时的条数作为临界值。例如：电池单体电压数据条数在2万条左右时，电池单体电压发生异常概率最高，那么临界值就可以设定为2万。S3-3：检查每辆车电池单体电压数据条数是否超过所述临界值；S3-4：若S3-3的结果成立，则对单体电压值进行移动均值滤波处理。在本专利技术进一步的实施中，具体的滤波处理可采用简单移动均值法，公式如下：其中，Vavg表示简单移动均值后的值。t表示时刻，Vt、Vt-1…Vt-i表示车辆电池某个单体在t、t-1…t-i时刻的电压值。N表示移动窗口的大小。例如，在实际实施过程中，移动窗口大小N＝30，移动步长等于1。对电池每个单体分别进行移动均值计算。S4：对滤波处理后的电池单体电压进行排序。本步骤使用经过滤波处理降噪后的数据，根据单体的电压值进行排序并对电池单体进行编号，为电池单体异常条件判断做准备。步骤S4具体包括如下步骤。S4-1：对电池单体滤波处理后的电压值从小到大进行升序排序。S4-2：根据S4-1排序结果，对每个电池单体进行顺序编号，顺序编号从1开始。S5：电池单体异常条件判断。所述步骤S5具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电压排序的电池安全监控的方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：实时采集车辆电池每个单体电压、单体编号数据；/nS2：电池单体数据预处理；/nS3：对单体电压进行分布式实时计算和电压数据滤波处理；/nS4：对滤波处理后的电压排序；/nS5：电池异常条件判断；/nS6：根据S5的异常判断结果，找出电池异常的车辆。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电压排序的电池安全监控的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：实时采集车辆电池每个单体电压、单体编号数据；
S2：电池单体数据预处理；
S3：对单体电压进行分布式实时计算和电压数据滤波处理；
S4：对滤波处理后的电压排序；
S5：电池异常条件判断；
S6：根据S5的异常判断结果，找出电池异常的车辆。


2.根据权利要求1所述的基于电压排序的电池安全监控的方法，其特征在于，所述步骤S1是通过大数据分布式数据流读取方法，实时采集车辆的T-BOX传来的数据。读取数据流方法使用Flink、SparkStreaming等技术。


3.根据权利要求1所述的基于电压排序的电池安全监控的方法，其特征在于，所述步骤S2包括如下步骤：
S2-1：检查电池单体电压数据的有效性，是否存在空值、超出正常区间、重复冗余等异常数据；
S2-2：检验单体电压值是否存在跳变，如果电压值存在跳变，则标记成异常数据；
S2-3：对S2-1、S2-2过程出现的异常数据进行清洗和过滤；
S2-4：按时间顺序，对采集的数据进行升序排序。


4.根据权利要求3所述的基于电压排序的电池安全监控的方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤：
S3-1：读入步骤S2处理过后的电池单体电压实时数据；
S3-2：分析电池单体电压数据，设定电池单体电压数据条数的临界值；
S3-3：检查每辆车电池单体电压数据条数是否超过所述临界值；
S3-4：若超过临界值，则对单体电压值进行移动均值滤波处理；若未超过，则等待电池单体电压数据条数超过临界值后，再进行后续步骤。


5.根据权利要求4所述的基于电压排序的电池安全监控的方法，其特征在于，所述步骤S3-2中，通过分析历史数据中发生电池单体异常时的电池单体电压数据条数的分布，从分布中找出最容易出现电池单体电压异常时的条数作为临界值。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的基于电压排序的电池安全监控的方法，其特征在于，所述步骤S4包括如下步骤：
S4-1：对电池单体移动均值后的电压值进行升序排序；
S4-2：根据排序结果，对每个电池单体进行顺序编号。


7.根据权利要求1-5之任一项所述的基于电压排序的电池安全监控的方法，其特征在于，所述步骤S5包括如下步骤：
S5-1：分析每个电池单体电压排序变化，计...

【专利技术属性】
技术研发人员：王贤军，李宗华，刁冠通，万毓森，贺小栩，马明泽，
申请(专利权)人：重庆长安新能源汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50