传感器故障诊断方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种传感器故障诊断方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：获取电流传感器的电流检测信号以及每一电压传感器的单体电压检测信号；将各单体电压检测信号之和以及电流检测信号导入预设的观测器中，得到目标电池组的荷电状态估计值；若荷电状态估计值表征目标电池组存在传感器故障，则计算目标电池组中每两个相邻的电池单体的单体电压检测信号之间的相关系数；根据各相关系数进行故障诊断。本申请通过构建一个观测器结合相关系数的传感器故障诊断方法，大大降低了计算量，减轻了计算负荷，从而提高了计算效率和故障诊断的灵敏度，确保了电池管理系统的可靠性。确保了电池管理系统的可靠性。确保了电池管理系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
传感器故障诊断方法、装置、设备及存储介质


[0001]本申请涉及电池管理
，具体涉及一种传感器故障诊断方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]动力电池是电动汽车、电动自行车等工具的主要能量来源，动力电池的运行性能直接关系到工具的运行。目前，电池系统包括电池模块以及电池管理系统(Battery Management System，BMS)，收集所需要的数据是电池管理系统实现其功能的基础，所有植入电池管理系统的算法和有效控制均是依赖于传感器所完成的数据采集工作。传感器采样的速率、精度是衡量传感器优劣的重要指标，同时也是影响电池系统性能的重要指标，因此，传感器及其性能在电池系统中有着极其重要的地位。
[0003]相关技术中，主要是采用构建观测器的方式来对传感器进行故障诊断，例如为电池模块中的每个电池单体都构建一个观测器，每个观测器的输入为电流传感器测量值与对应电池单体的电压传感器测量值，每个观测器的输出为对应电池单体的电压估计值与电压传感器测量值构成的残差。可见，残差受电流传感器测量值与电压传感器测量值共同影响。因此，当电流传感器发生故障，每个观测器生成的残差均会受到影响，而某一个电池单体的电压传感器出现故障时，只有故障单体对应的观测器输出的残差会受到影响，根据残差的组合响应情况便可以实现对传感器的故障诊断。
[0004]但是，由于相关技术中为每个电池单体都构建一个观测器，若电池单体较多，则计算量非常大，导致计算效率较低，从而降低了故障诊断的灵敏度。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种传感器故障诊断方法、装置、设备及存储介质，旨在解决相关技术中通过为每个电池单体构建观测器的方式来对电池系统的传感器进行故障诊断，存在计算效率低、故障诊断灵敏度低的问题。
[0006]第一方面，本申请提供一种传感器故障诊断方法，该方法用于对目标电池组中的电流传感器以及与目标电池组中串联的每一电池单体对应的电压传感器进行故障诊断，电流传感器用于采样目标电池组的总电流，电压传感器用于采样对应的电池单体的单体电压；方法包括：
[0007]获取电流传感器采样目标电池组的总电流得到的电流检测信号以及每一电压传感器采样对应的电池单体的单体电压得到的单体电压检测信号；
[0008]将各单体电压检测信号之和以及电流检测信号导入预设的观测器中，得到目标电池组的荷电状态估计值；
[0009]若荷电状态估计值表征目标电池组存在传感器故障，则计算目标电池组中每两个相邻的电池单体的单体电压检测信号之间的相关系数；
[0010]根据各相关系数对电流传感器和每一电压传感器进行故障诊断。
[0011]在本申请一种可能的实现方式中，根据各相关系数对电流传感器和每一电压传感器进行故障诊断，包括：
[0012]若各相关系数无异常，则确定各电压传感器无故障且电流传感器故障；
[0013]若各相关系数中存在相邻的两个相关系数异常，则确定同时与该相邻的两个相关系数关联的电池单体对应的电压传感器故障且电流传感器以及目标电池组中的其他电压传感器无故障。
[0014]在本申请一种可能的实现方式中，计算目标电池组中每两个相邻的电池单体的单体电压检测信号之间的相关系数，包括：
[0015]利用预设的滑动窗口对每两个相邻的电池单体的单体电压检测信号进行滤波处理，计算滑动窗口内的两单体电压检测信号之间的相关系数。
[0016]在本申请一种可能的实现方式中，将各单体电压检测信号之和以及电流检测信号导入预设的观测器中，得到目标电池组的荷电状态估计值，之前，方法还包括：
[0017]根据目标电池组的性能参数构建目标电池组的等效模型；
[0018]对目标电池组进行开路电压测试，得到目标电池组的开路电压，并建立开路电压与目标电池组的荷电状态间的关系；
[0019]对目标电池组进行模拟动态应力工况测试，得到模拟动态应力工况测试下的电压与电流对应关系，并根据电压与电流对应关系对等效模型中的模型参数进行辨识，确定模型参数与荷电状态间的定量关系；
[0020]根据开路电压与目标电池组的荷电状态间的关系以及模型参数与荷电状态间的定量关系建立观测器。
[0021]在本申请一种可能的实现方式中，对目标电池组进行开路电压测试，得到目标电池组的开路电压，包括：
[0022]对目标电池组中的每一电池单体进行涓流放电试验，得到每一电池单体对应的单体开路电压；
[0023]根据各单体开路电压之和，得到目标电池组的开路电压。
[0024]在本申请一种可能的实现方式中，根据电压与电流对应关系对等效模型中的模型参数进行辨识，包括：
[0025]根据电压与电流对应关系基于带遗传因子的递归最小二乘法、粒子群算法和遗传算法中的一种或多种算法对等效模型中的模型参数进行辨识。
[0026]在本申请一种可能的实现方式中，观测器基于扩展卡尔曼滤波算法、状态估计算法和数据驱动算法中的一种或多种算法对目标电池组的荷电状态进行估计，以得到目标电池组的荷电状态估计值。
[0027]第二方面，本申请还提供一种传感器故障诊断装置，该装置用于对目标电池组中的电流传感器以及与目标电池组中串联的每一电池单体对应的电压传感器进行故障诊断，电流传感器用于采样目标电池组的总电流，电压传感器用于采样对应的电池单体的单体电压；装置包括：
[0028]获取模块，用于获取电流传感器采样目标电池组的总电流得到的电流检测信号以及每一电压传感器采样对应的电池单体的单体电压得到的单体电压检测信号；
[0029]荷电状态估计模块，用于将各单体电压检测信号之和以及电流检测信号导入预设
的观测器中，得到目标电池组的荷电状态估计值；
[0030]相关系数计算模块，用于若荷电状态估计值表征目标电池组存在传感器故障，则计算目标电池组中每两个相邻的电池单体的单体电压检测信号之间的相关系数；
[0031]诊断模块，用于根据各相关系数对电流传感器和每一电压传感器进行故障诊断。
[0032]在本申请一种可能的实现方式中，诊断模块具体用于：
[0033]若各相关系数无异常，则确定各电压传感器无故障且电流传感器故障；
[0034]若各相关系数中存在相邻的两个相关系数异常，则确定同时与该相邻的两个相关系数关联的电池单体对应的电压传感器故障且电流传感器以及目标电池组中的其他电压传感器无故障。
[0035]在本申请一种可能的实现方式中，相关系数计算模块具体用于：
[0036]利用预设的滑动窗口对每两个相邻的电池单体的单体电压检测信号进行滤波处理，计算滑动窗口内的两单体电压检测信号之间的相关系数。
[0037]在本申请一种可能的实现方式中，传感器故障诊断装置还包括构建模块，在荷电状态估计模块将各单体电压检测信号之和以及电流检测信号导入预设的观测器中，得到目标电池组的荷电状态估计值，之前，构建模块用于：
[0038]根据目标电池组的性能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传感器故障诊断方法，其特征在于，用于对目标电池组中的电流传感器以及与所述目标电池组中串联的每一电池单体对应的电压传感器进行故障诊断，所述电流传感器用于采样所述目标电池组的总电流，所述电压传感器用于采样对应的电池单体的单体电压；所述方法包括：获取所述电流传感器采样所述目标电池组的总电流得到的电流检测信号以及每一所述电压传感器采样对应的电池单体的单体电压得到的单体电压检测信号；将各所述单体电压检测信号之和以及所述电流检测信号导入预设的观测器中，得到所述目标电池组的荷电状态估计值；若所述荷电状态估计值表征所述目标电池组存在传感器故障，则计算所述目标电池组中每两个相邻的电池单体的单体电压检测信号之间的相关系数；根据各所述相关系数对所述电流传感器和每一所述电压传感器进行故障诊断。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各所述相关系数对所述电流传感器和每一所述电压传感器进行故障诊断，包括：若各所述相关系数无异常，则确定各所述电压传感器无故障且所述电流传感器故障；若各所述相关系数中存在相邻的两个相关系数异常，则确定同时与该相邻的两个相关系数关联的电池单体对应的所述电压传感器故障且所述电流传感器以及所述目标电池组中的其他电压传感器无故障。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述目标电池组中每两个相邻的电池单体的单体电压检测信号之间的相关系数，包括：利用预设的滑动窗口对每两个相邻的电池单体的所述单体电压检测信号进行滤波处理，计算所述滑动窗口内的两单体电压检测信号之间的相关系数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将各所述单体电压检测信号之和以及所述电流检测信号导入预设的观测器中，得到所述目标电池组的荷电状态估计值，之前，所述方法还包括：根据所述目标电池组的性能参数构建所述目标电池组的等效模型；对所述目标电池组进行开路电压测试，得到所述目标电池组的开路电压，并建立所述开路电压与所述目标电池组的荷电状态间的关系；对所述目标电池组进行模拟动态应力工况测试，得到模拟动态应力工况测试下的电压与电流对应关系，并根据所述电压与电流对应关系对所述等效模型中的模型参数进行辨识，确定所述模型参数与所述荷电状态间的定量关系；根据所述开路电压与所述目标电池组的荷电状态间的关系以及所述模型参数与所述荷电状态间的定量...

【专利技术属性】
技术研发人员：许俊雄，孟超，李玩幽，
申请(专利权)人：嘉庚创新实验室，
类型：发明
国别省市：