一种电池系统安全状态的预警方法、预警装置及控制设备与流程

1.本发明涉及汽车领域，特别涉及一种电池系统安全状态的预警方法、预警装置及控制设备。


背景技术：

2.动力电池系统安全是自动力电池系统应用以来，客户及生产厂家最为关注的问题。然而，锂离子电池等电池系统的批量应用之后已发生过多起动力电池系统引发起火的事件，存在一定的安全隐患。另外，随着电动汽车行业的飞速发展形势，动力电池系统不断向高电量高能量密度方向发展，市场对电池系统的安全性要求越来越高。
3.现在业内已普遍设定了动力电池安全阈值，如达到阈值则采取限制动力电池的使用或报警断电等措施。但由于动力电池存在一致性差异、车辆使用历史差异以及行车状态差异等问题，导致阈值设定过高将造成漏报，过低将容易发生误报。此外，车辆运行状态不同以及动力电池状态不同时，特征值变化较大，因此相同动力电池阈值无法准确识别动力电池安全隐患。如何准确的识别动力电池系统潜在的安全隐患，避免漏报及误报，且能够更早的识别动力电池安全风险，及时对动力电池进行维修及排查，成为了新能源汽车行业面临的重要问题。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种电池系统安全状态的预警方法、预警装置及控制设备，用以解决现有技术中无法快速准确识别动力电池安全隐患的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.依据本发明的一个方面，提供了一种电池系统安全状态的预警方法，包括：
7.采集目标车辆的车辆状态数据和动力电池状态数据；
8.将所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据与预警数据库中的多个热失控故障分别对应的特征参数进行对比；
9.在所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据中的至少一个，与目标热失控故障类型的特征参数相匹配时，判定所述目标车辆的动力电池出现故障；
10.向所述目标车辆发送报警信号。
11.可选地，所述预警方法还包括：
12.每间隔预设时长分别获取多个电动汽车的车辆状态数据和动力电池状态数据；
13.分析所获取的所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据，获得所述预警数据库，所述预警数据库中包括多个热失控故障分别对应的特征参数。
14.可选地，分析所获取的所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据，获得所述预警数据库，包括：
15.根据所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据，建立多个整车数据库，其中每一所述整车数据库中包括具有同一车型和同一电池型号的电动汽车的所述车辆状态数据
和所述动力电池状态数据；
16.分析每一所述整车数据库中的所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据中的故障信息，建立故障数据库；
17.对所述故障数据库中的热失控故障进行分类，并分析每一所述热失控故障的特征参数，建立所述预警数据库。
18.可选地，所述车辆状态数据包括车辆识别信息、行驶速度、加速度、制动速度、电机转速和空调输出功率中的至少一种。
19.可选地，所述动力电池状态数据包括电压、电流、直流内阻、温度、电池身份信息和荷电状态中的至少一种。
20.依据本发明的另一个方面，提供了一种电池系统安全状态的预警装置，包括：
21.数据采集模块，用于采集目标车辆的车辆状态数据和动力电池状态数据；
22.数据对比模块，用于将所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据与预警数据库中的多个热失控故障分别对应的特征参数进行对比；
23.故障判定模块，用于在所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据中的至少一个，与目标热失控故障类型的特征参数相匹配时，判定所述目标车辆的动力电池出现故障；
24.信号发送模块，用于向所述目标车辆发送报警信号。
25.可选地，所述预警装置还包括：
26.数据获取模块，用于每间隔预设时长分别获取多个电动汽车的车辆状态数据和动力电池状态数据；
27.数据处理模块，用于分析所获取的所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据，获得所述预警数据库，所述预警数据库中包括多个热失控故障分别对应的特征参数。
28.可选地，所述数据处理模块包括：
29.第一处理单元，用于根据所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据，建立多个整车数据库，其中每一所述整车数据库中包括具有同一车型和同一电池型号的电动汽车的所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据；
30.第二处理单元，用于分析每一所述整车数据库中的所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据中的故障信息，建立故障数据库；
31.第三处理单元，用于对所述故障数据库中的热失控故障进行分类，并分析每一所述热失控故障的特征参数，建立所述预警数据库。
32.可选地，所述车辆状态数据包括车辆识别信息、行驶速度、加速度、制动速度、电机转速和空调输出功率中的至少一种。
33.可选地，所述动力电池状态数据包括电压、电流、直流内阻、温度、电池身份信息和荷电状态中的至少一种。
34.依据本发明的另一个方面，提供了一种控制设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；所述处理器执行所述程序时实现如上所述的预警方法。
35.本发明的有益效果是：
36.上述方案，通过故障数据库，对同款车型同款动力电池的故障数据进行收集，分析所有故障动力电池的特征项，逆向故障动力电池模型，并随着动力电池故障数量的增加不
断完善该模型。基于整车监控数据对动力电池制定合理的动态阈值，可准确判定动力电池安全状态。相比阈值判定方法，能更早地识别动力电池安全风险，并减少风险误报以及漏报。此外，本方案可普遍适用于电动汽车动力电池安全状态，不受电池体系及应用车型等约束。
附图说明
37.图1表示本发明实施例提供的电池系统安全状态的预警方法示意图；
38.图2表示本发明实施例提供的电池系统安全状态的预警装置示意图；
39.图3表示本发明实施例提供的电池系统安全状态的预警数据库示意图。
具体实施方式
40.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
41.本发明针对现有技术中无法快速准确识别动力电池安全隐患的问题，提供一种电池系统安全状态的预警方法、预警装置及控制设备。
42.如图1所示，本发明其中一实施例提供一种电池系统安全状态的预警方法，包括：
43.s11：采集目标车辆的车辆状态数据和动力电池状态数据。
44.需要说明的是，所述目标车辆在动力电池在运行过程中，可通过智能车载终端(telematics box，简称t-box)将所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据上传至监控平台。根据本发明其中一实施例，所述监控平台采集到所述车辆状态数据和动力电池状态数据后，可用于分析目标车辆动力电池的运行情况，以便检测到异常情况时及时向目标车辆发出报警信号。所述车辆状态数据包括车辆识别信息、行驶速度、加速度、制动速度、电机转速和空调输出功率等，所述动力电池状态数据电池身份信息、荷电状态(state of charge，简称soc)、电压、充放电电流、直流内阻和温度等。
45.s12：将所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据与预警数据库中的多个热失控故障分别对应的特征参数进行对比；
46.s13：在所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据中的至少一个，与目标热失控故障类型的特征参数相匹配时，判定所述目标车辆的动力电池出现故障。
47.需要说明的是，所述监控平台可根据车辆监控数据，即所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据，判断目标车辆运行状态。具体的，是将所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据与预警数据库中的多个热失控故障分别对应的特征参数进行对比。当检测到所述目标车辆的动力电池特征值的变化趋势与此运行状态下动力电池风险数据库(即预警数据库)中的特征参数相符，如其中一项或多项异常参数项与故障电池模型曲线相符，则判定动力电池异常。所述运行状态包括静置状态、快充状态和行驶状态等，根据本发明其中一实施例，车辆静置过程某一电芯单体电压下降速率＞5mv/s时，判定该车辆动力电池异常。
48.s14：向所述目标车辆发送报警信号。
49.需要说明的是，当判定所述目标车辆的动力电池出现故障时，会触发所述监控平台的车辆安全预警流程，所述监控平台向所述目标车辆的t-box发出安全报警信号，所述t-box将动力电池状态上报整车控制器，整车控制器控制车辆发出预警提示，以便驾驶员能及
时采取应变措施，避免发生事故。
50.可选地，所述预警方法还包括：
51.每间隔预设时长分别获取多个电动汽车的车辆状态数据和动力电池状态数据。
52.分析所获取的所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据，获得所述预警数据库，所述预警数据库中包括多个热失控故障分别对应的特征参数。
53.需要说明的是，所述监控平台每间隔预定时间采集同款车型所有车辆的车辆状态数据和动力电池状态数据，存入数据库形成多个整车数据库，通过层层分析可得到所述预警数据库。
54.可选地，分析所获取的所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据，获得所述预警数据库，包括：
55.根据所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据，建立多个整车数据库，其中每一所述整车数据库中包括具有同一车型和同一电池型号的电动汽车的所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据。
56.需要说明的是，不同动力电池型号的动力电池，其基本安全阈值也会有差别，故将相同整车配置及相同动力电池型号的车辆历史数据，即具有相同车型的电动汽车的所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据归入同一数据库，可分别建立多个不同车型的整车数据库。
57.分析每一所述整车数据库中的所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据中的故障信息，建立故障数据库。
58.需要说明的是，通过筛选所述整车数据库中所有车辆报警及故障数据，可建立所述故障数据库。如图3所示，根据本发明其中一实施例，通过对整车数据库进行分析建立故障数据库后，还可以对所述故障数据库中的数据进一步分析，对所有车辆动力电池系统出现的事故车辆状态进行标注，找到其中的热失控故障的数据，建立热失控数据库。识别所述热失控数据库中车辆状态，分类建立不同状态热失控数据库。
59.对所述故障数据库中的热失控故障进行分类，并分析每一所述热失控故障的特征参数，建立所述预警数据库。
60.需要说明的是，如图3所示，根据故障类型可对故障车辆进行分类，如车辆a1、a2、
……
、an出现行驶过程中动力电池热失控故障；车辆b1、b2、
……
、bn出现充电过程动力电池热失控故障；车辆c1、c2、
……
、cn出现静置过程动力电池热失控故障等。分析热失控数据簇中发生热失控前特定时间段所述动力电池状态数据中动力电池特征值的变化趋势，识别特征变化量。根据本发明其中一实施例，所述特征变化量为车辆静置过程中，热失控故障发生前5s，车辆某一电芯单体电压下降速率均出现＞5mv/s陡降。根据本发明其中又一实施例，所述特征变化量为车辆快速充电过程中，热失控故障发生前10s，其中一个单体电芯电压停止上升。识别不同状态热失控数据库中特征参数变化阈值，将特征变化趋势定义为此车辆状态的动力电池热失控预警触发值，即所述热失控故障的特征参数，建立预警数据库。
61.可选地，所述车辆状态数据包括车辆识别信息、行驶速度、加速度、制动速度、电机转速和空调输出功率中的至少一种。
62.可选地，所述动力电池状态数据包括电压、电流、直流内阻、温度、电池身份信息和荷电状态中的至少一种。
63.需要说明的是，在整车下线时可以输入动力电池各项关键参数项的基本安全阈值，由电池管理系统(battery management system，简称bms)根据所述基本安全阈值表判定动力电池安全状态；结合本发明实施例的动态阈值，即所述预警数据库中的多个热失控故障分别对应的特征参数，可以快速有效地识别动力电池故障。本发明实施例基于实车监控数据识别动力电池安全状态，相比动力电池阈值报警的方式，可以提前识别安全风险；值得一提的是，计算数据基于数据库的整车实际数据对整车进行安全计算，样本数量庞大，可以识别更多的电池系统安全影响因素，判断更为准确；此外，随着同款车型同款动力电池数量使用增多，数据库信息量增大，计算结果将更加准确。
64.本发明实施例中，通过故障数据库，对同款车型同款动力电池的故障数据进行收集，分析所有故障动力电池的特征项，逆向故障动力电池模型，并随着动力电池故障数量的增加不断完善该模型。基于整车监控数据对动力电池制定合理的动态阈值，可准确判定动力电池安全状态。相比阈值判定方法，能更早地识别动力电池安全风险，并减少风险误报以及漏报。此外，本方案可普遍适用于电动汽车动力电池安全状态，不受电池体系及应用车型等约束。
65.如图2所示，本发明实施例还提供一种电池系统安全状态的预警装置，包括：
66.数据采集模块21，用于采集目标车辆的车辆状态数据和动力电池状态数据。
67.需要说明的是，所述目标车辆在动力电池在运行过程中，可通过t-box将所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据上传至监控平台。根据本发明其中一实施例，所述监控平台采集到所述车辆状态数据和动力电池状态数据后，可用于分析目标车辆动力电池的运行情况，以便检测到异常情况时及时向目标车辆发出报警信号。所述车辆状态数据包括车辆识别信息、行驶速度、加速度、制动速度、电机转速和空调输出功率等，所述动力电池状态数据电池身份信息、soc、电压、充放电电流、直流内阻和温度等。
68.数据对比模块22，用于将所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据与预警数据库中的多个热失控故障分别对应的特征参数进行对比；
69.故障判定模块23，用于在所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据中的至少一个，与目标热失控故障类型的特征参数相匹配时，判定所述目标车辆的动力电池出现故障。
70.需要说明的是，所述监控平台可根据车辆监控数据，即所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据，判断目标车辆运行状态。具体的，是将所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据与预警数据库中的多个热失控故障分别对应的特征参数进行对比。当检测到所述目标车辆的动力电池特征值的变化趋势与此运行状态下动力电池风险数据库(即预警数据库)中的特征参数相符，如其中一项或多项异常参数项与故障电池模型曲线相符，则判定动力电池异常。所述运行状态包括静置状态、快充状态和行驶状态等，根据本发明其中一实施例，车辆静置过程某一电芯单体电压下降速率＞5mv/s时，判定该车辆动力电池异常。
71.信号发送模块24，用于向所述目标车辆发送报警信号。
72.需要说明的是，当判定所述目标车辆的动力电池出现故障时，会触发所述监控平台的车辆安全预警流程，所述监控平台向所述目标车辆的t-box发出安全报警信号，所述t-box将动力电池状态上报整车控制器，整车控制器控制车辆发出预警提示，以便驾驶员能及时采取应变措施，避免发生事故。
73.可选地，所述预警装置还包括：
74.数据获取模块，用于每间隔预设时长分别获取多个电动汽车的车辆状态数据和动力电池状态数据；
75.数据处理模块，用于分析所获取的所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据，获得所述预警数据库，所述预警数据库中包括多个热失控故障分别对应的特征参数。
76.需要说明的是，所述监控平台每间隔预定时间采集同款车型所有车辆的车辆状态数据和动力电池状态数据，存入数据库形成多个整车数据库，通过层层分析可得到所述预警数据库。
77.可选地，所述数据处理模块包括：
78.第一处理单元，用于根据所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据，建立多个整车数据库，其中每一所述整车数据库中包括具有同一车型和同一电池型号的电动汽车的所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据。
79.需要说明的是，不同动力电池型号的动力电池，其基本安全阈值也会有差别，故将相同整车配置及相同动力电池型号的车辆历史数据，即具有相同车型的电动汽车的所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据归入同一数据库，可分别建立多个不同车型的整车数据库。
80.第二处理单元，用于分析每一所述整车数据库中的所述车辆状态数据和所述动力电池状态数据中的故障信息，建立故障数据库。
81.需要说明的是，通过筛选所述整车数据库中所有车辆报警及故障数据，可建立所述故障数据库。根据本发明其中一实施例，还可以对所述故障数据库中的数据进一步分析，对所有车辆动力电池系统出现的事故车辆状态进行标注，找到其中的热失控故障的数据，建立热失控数据库。识别所述热失控数据库中车辆状态，分类建立不同状态热失控数据库。
82.第三处理单元，用于对所述故障数据库中的热失控故障进行分类，并分析每一所述热失控故障的特征参数，建立所述预警数据库。
83.需要说明的是，根据故障类型可对故障车辆进行分类，如车辆a1、a2、
……
、an出现行驶过程中动力电池热失控故障；车辆b1、b2、
……
、bn出现充电过程动力电池热失控故障；车辆c1、c2、
……
、cn出现静置过程动力电池热失控故障等。分析热失控数据簇中发生热失控前特定时间段所述动力电池状态数据中动力电池特征值的变化趋势，识别特征变化量。根据本发明其中一实施例，所述特征变化量为车辆静置过程中，热失控故障发生前5s，车辆某一电芯单体电压下降速率均出现＞5mv/s陡降。根据本发明其中又一实施例，所述特征变化量为车辆快速充电过程中，热失控故障发生前10s，其中一个单体电芯电压停止上升。识别不同状态热失控数据库中特征参数变化阈值，将特征变化趋势定义为此车辆状态的动力电池热失控预警触发值，即所述热失控故障的特征参数，建立预警数据库。
84.可选地，所述车辆状态数据包括车辆识别信息、行驶速度、加速度、制动速度、电机转速和空调输出功率中的至少一种。
85.可选地，所述动力电池状态数据包括电压、电流、直流内阻、温度、电池身份信息和荷电状态中的至少一种。
86.本发明实施例中，通过故障数据库，对同款车型同款动力电池的故障数据进行收集，分析所有故障动力电池的特征项，逆向故障动力电池模型，并随着动力电池故障数量的增加不断完善该模型。基于整车监控数据对动力电池制定合理的动态阈值，可准确判定动
力电池安全状态。相比阈值判定方法，能更早地识别动力电池安全风险，并减少风险误报以及漏报。此外，本方案可普遍适用于电动汽车动力电池安全状态，不受电池体系及应用车型等约束。
87.本发明实施例还提供一种控制设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；所述处理器执行所述程序时实现如上所述的预警方法。
88.以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。