电池电压采集故障预警方法及系统与流程

1.本发明涉及电池安全领域，特别涉及一种电池电压采集故障预警方法及系统。


背景技术：

2.电池的安全近年来越来越成为社会关注的问题，而电池管理系统bms作为电池保姆或电池管家，主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。如果电池管理系统bms采集到的电池电压信息是错的，将严重影响电池管理系统的正常作用，因此电池处于安全隐患之下。
3.现有电池管理系统bms判断电池的电压采样出现故障，一般仅仅判断电池的电压采样丢失或超出量程的数值，对于在量程内的数值无法判断其真实性，是否存在电压采样异常数据无法得知。


技术实现要素：

4.本发明的提供一种电池电压采集故障预警方法及系统，能及时获取异常电芯，发出采样故障预警信号，使电池处于安全运营状态。
5.第一方面，提供一种电池电压采集故障预警方法，包括以下步骤：
6.在预设监控时间内获取每帧时间的电池系统总电压及每个电芯有效电压；
7.根据预设监控时间、每帧时间内的所述电池系统总电压及每个所述电芯有效电压，获取电压数据异常帧数；
8.当检测到所述电压数据异常帧数与预设监控时间的总帧数的比值大于等于预设占比阈值时，获取异常电芯，并发出采样故障预警信号。
9.根据第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述“根据预设监控时间、每帧时间内的所述电池系统总电压及每个所述电芯有效电压，获取电压数据异常帧数”步骤，具体包括以下步骤：
10.在单帧时间内；
11.根据每个所述电芯有效电压，获取所有电芯有效电压的电压基准值；
12.根据每个电芯有效电压及所述电压基准值，获取电芯有效电压与电压基准值之间的差值大于预设差值的电芯数量；
13.当检测到所述电池系统总电压与所有电芯有效电压总和之间的差值、与所述电芯数量的比值大于等于预设差值时，则判断单帧时间内的电压数据异常；
14.根据预设监控时间及单帧时间内的电压数据异常，获取电压数据异常帧数。
15.根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述“根据每个所述电芯有效电压，获取所有电芯有效电压的电压基准值；根据每个电芯有效电压及所述电压基准值，获取电芯有效电压与电压基准值之间的差值大于预设差值的电芯数量”步骤，具体包括以下步骤：
16.根据每个所述电芯有效电压，获取所有电芯有效电压的电压中位数；并获取电芯
有效电压与所述电压中位数之间的中位差大于预设差值的电芯数量；或者，
17.根据每个所述电芯有效电压，获取所有电芯有效电压的电压平均数；并获取电芯有效电压与所述电压平均数之间的平均差大于预设差值的电芯数量。
18.根据第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述“当检测到所述电池系统总电压与所有电芯有效电压总和的差值、与所述电芯数量的比值大于等于预设差值时，则判断单帧时间内的电压数据异常”步骤，具体包括以下步骤：
19.根据所述电池系统总电压volt
total
，所有电芯有效电压总和volt1
total
，获取所述电池系统总电压与所有电芯有效电压总和的差值volt
off
：
[0020][0021]
当检测到所述差值volt
off
与所述电芯数量n的比值大于等于预设差值volt
thr
时，
[0022]
则判断单帧时间内的电压数据异常；
[0023]
式(1)中，celli为第i个电芯电压，n为电芯的总数量。
[0024]
根据第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述“当检测到所述电压数据异常帧数与预设监控时间的总帧数的比值大于等于预设占比阈值时，获取异常电芯”步骤，具体包括以下步骤：
[0025]
当检测到所述电压数据异常帧数与预设监控时间的总帧数的比值大于等于预设占比阈值时，则判断单帧时间的最大中位差或最大平均差在预设监控时间内出现次数最多的电芯为异常电芯。
[0026]
根据第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述“在预设监控时间内获取每个电芯有效电压”步骤，具体包括以下步骤：
[0027]
在预设监控时间内获取每个电芯初始电压；
[0028]
当检测到所述电芯初始电压在预设电压范围内时，则判断所述电芯初始电压为电芯有效电压；
[0029]
当检测到所述电芯初始电压不在预设电压范围内时，则发出采样故障预警信号。
[0030]
根据第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述预设差值设为0.2v，所述预设占比阈值设为10％。
[0031]
第二方面，提供了一种电池电压采集故障预警系统，包括：
[0032]
电压获取模块，用于在预设监控时间内获取每帧时间的电池系统总电压及每个电芯有效电压；
[0033]
异常帧数获取模块，与所述电压获取模块通信连接，用于根据预设监控时间、每帧时间内的所述电池系统总电压及每个所述电芯有效电压，获取电压数据异常帧数；以及，
[0034]
异常电芯模块，与所述电压获取模块及所述异常帧数获取模块通信连接，用于当检测到所述电压数据异常帧数与预设监控时间的总帧数的比值大于等于预设占比阈值时，获取异常电芯，并发出采样故障预警信号。
[0035]
根据第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述异常帧数获取模块，
用于在单帧时间内；根据每个所述电芯有效电压，获取所有电芯有效电压的电压基准值；根据每个电芯有效电压及所述电压基准值，获取电芯有效电压与电压基准值之间的差值大于预设差值的电芯数量；当检测到所述电池系统总电压与所有电芯有效电压总和之间的差值、与所述电芯数量的比值大于等于预设差值时，则判断单帧时间内的电压数据异常；根据预设监控时间及单帧时间内的电压数据异常，获取电压数据异常帧数。
[0036]
根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述异常电芯模块，用于当检测到所述电压数据异常帧数与预设监控时间的总帧数的比值大于等于预设占比阈值时，则判断单帧时间的最大中位差或最大平均差在预设监控时间内出现次数最多的电芯为异常电芯。
[0037]
与现有技术相比，本发明的优点如下：本发明首先在预设监控时间内获取每帧时间的电池系统总电压及每个电芯有效电压；再根据预设监控时间、每帧时间内的所述电池系统总电压及每个所述电芯有效电压，获取电压数据异常帧数；最后当检测到所述电压数据异常帧数与预设监控时间的总帧数的比值大于等于预设占比阈值时，获取异常电芯，并发出采样故障预警信号；因此能及时获取异常电芯，发出采样故障预警信号，使电池处于安全运营状态。
附图说明
[0038]
图1是本发明一种电池电压采集故障预警方法的一实施例的流程示意图；
[0039]
图2是本发明一种电池电压采集故障预警方法的又一实施例的流程示意图；
[0040]
图3是本发明一种电池电压采集故障预警方法的又一实施例的流程示意图；
[0041]
图4是本发明一种电池电压采集故障预警系统的结构示意图。
[0042]
附图说明：
[0043]
100、电池电压采集故障预警系统；110、电压获取模块；120、异常帧数获取模块；130、异常电芯模块。
具体实施方式
[0044]
现在将详细参照本发明的具体实施例，在附图中例示了本发明的例子。尽管将结合具体实施例描述本发明，但将理解，不是想要将本发明限于所述的实施例。相反，想要覆盖由所附权利要求限定的在本发明的精神和范围内包括的变更、修改和等价物。应注意，这里描述的方法步骤都可以由任何功能块或功能布置来实现，且任何功能块或功能布置可被实现为物理实体或逻辑实体、或者两者的组合。
[0045]
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
[0046]
注意：接下来要介绍的示例仅是一个具体的例子，而不作为限制本发明的实施例必须为如下具体的步骤、数值、条件、数据、顺序等等。本领域技术人员可以通过阅读本说明书来运用本发明的构思来构造本说明书中未提到的更多实施例。
[0047]
参见图1所示，本发明实施例提供一种电池电压采集故障预警方法，包括以下步骤：
[0048]
s100，在预设监控时间内获取每帧时间的电池系统总电压及每个电芯有效电压；
bms采集每个电芯电压，同时bms在电池系统的总正、总负之间直接采集电池系统的总压；
[0049]
s200，根据预设监控时间、每帧时间内的所述电池系统总电压及每个所述电芯有效电压，获取电压数据异常帧数；若存在车辆当日监控数据持续时间大于一定阈值，即监控数据持续时间为预设监控时间(目的是消除监控数据量太少产生的准确性波动)，如10分钟(如果监控数据频率是10秒钟/帧，则合计60帧)；
[0050]
s300，当检测到所述电压数据异常帧数与预设监控时间的总帧数的比值大于等于预设占比阈值时，获取异常电芯，并发出采样故障预警信号。
[0051]
具体地，本实施例中，现有电池管理系统bms判断电池的电压采样出现故障，一般仅仅判断电池的电压采样丢失或超出量程的数值，对于在量程内的数值无法判断其真实性，是否存在电压采样异常数据无法得知。因此本发明首先在预设监控时间内获取每帧时间的电池系统总电压及每个电芯有效电压；再根据预设监控时间、每帧时间内的所述电池系统总电压及每个所述电芯有效电压，获取电压数据异常帧数；最后当检测到所述电压数据异常帧数与预设监控时间的总帧数的比值大于等于预设占比阈值时，获取异常电芯，并发出采样故障预警信号；因此能及时获取异常电芯，发出采样故障预警信号，使电池处于安全运营状态。
[0052]
同时参见图2所示，优选地，在本技术另外的实施例中，所述“s200，根据预设监控时间、每帧时间内的所述电池系统总电压及每个所述电芯有效电压，获取电压数据异常帧数”步骤，具体包括以下步骤：
[0053]
s210，在单帧时间内，根据每个所述电芯有效电压，获取所有电芯有效电压的电压基准值；
[0054]
s220，根据每个电芯有效电压及所述电压基准值，获取电芯有效电压与电压基准值之间的差值大于预设差值的电芯数量；
[0055]
s230，当检测到所述电池系统总电压与所有电芯有效电压总和之间的差值、与所述电芯数量的比值大于等于预设差值时，则判断单帧时间内的电压数据异常；
[0056]
s240，根据预设监控时间及单帧时间内的电压数据异常，获取电压数据异常帧数。
[0057]
具体地，本实施例中，只要得到单帧时间内的电压数据异常，那么在预设监控时间10分钟内，总共60帧，那么就能得到预设监控时间60帧的电压数据异常帧数。
[0058]
优选地，在本技术另外的实施例中，所述“s210，根据每个所述电芯有效电压，获取所有电芯有效电压的电压基准值；s220，根据每个电芯有效电压及所述电压基准值，获取电芯有效电压与电压基准值之间的差值大于预设差值的电芯数量”步骤，具体包括以下步骤：
[0059]
根据每个所述电芯有效电压，获取所有电芯有效电压的电压中位数；并获取电芯有效电压与所述电压中位数之间的中位差大于预设差值的电芯数量；或者，
[0060]
根据每个所述电芯有效电压，获取所有电芯有效电压的电压平均数；并获取电芯有效电压与所述电压平均数之间的平均差大于预设差值的电芯数量。
[0061]
具体地，本实施例中，对于电压基准值的定义可以分为两种情况：电压中位数和电压平均数；预设差值设定为0.2v，可根据大数据生产环境表现调整预设差值直至稳定，控制预警的误报率和漏报率在一定水平。中位差：一组数据，每个数据与这组数据的中位数的差。平均值差：一组数据，每个数据与这组数据的平均值的差。
[0062]
优选地，在本技术另外的实施例中，所述“s230，当检测到所述电池系统总电压与
所有电芯有效电压总和的差值、与所述电芯数量的比值大于等于预设差值时，则判断单帧时间内的电压数据异常”步骤，具体包括以下步骤：
[0063]
根据所述电池系统总电压volt
total
，所有电芯有效电压总和volt1
total
，获取所述电池系统总电压与所有电芯有效电压总和的差值volt
off
：
[0064][0065]
当检测到所述差值volt
off
与所述电芯数量n的比值大于等于预设差值volt
thr
时，
[0066]
则判断单帧时间内的电压数据异常；
[0067]
式(1)中，celli为第i个电芯电压，n为电芯的总数量。
[0068]
优选地，在本技术另外的实施例中，所述“s300，当检测到所述电压数据异常帧数与预设监控时间的总帧数的比值大于等于预设占比阈值时，获取异常电芯”步骤，具体包括以下步骤：
[0069]
当检测到所述电压数据异常帧数与预设监控时间的总帧数的比值大于等于预设占比阈值时，则判断单帧时间的最大中位差或最大平均差在预设监控时间内出现次数最多的电芯为异常电芯。
[0070]
具体地，本实施例中，预设占比阈值设定为10％，根据根据大数据生产环境表现调整阈值直至稳定，控制预警的误报率和漏报率在一定水平。
[0071]
同时参见图3所示，优选地，在本技术另外的实施例中，所述“s100，在预设监控时间内获取每个电芯有效电压”步骤，具体包括以下步骤：
[0072]
s110，在预设监控时间内获取每个电芯初始电压；
[0073]
s120，当检测到所述电芯初始电压在预设电压范围内时，则判断所述电芯初始电压为电芯有效电压；
[0074]
s130，当检测到所述电芯初始电压不在预设电压范围内时，则发出采样故障预警信号。
[0075]
具体地，本实施例中，由于单个电芯电压的合理有效取值范围一般是(0v，5v)，所以一般在0-5v以内的电压为电芯有效电压，如果单体电芯电压出现0v或≥5v的情况，直接判定电压采集有故障。
[0076]
本发明提供的一种电池电压采集故障预警方法，
[0077]
1、在预设监控时间内获取每帧时间的电池系统总电压及每个电芯有效电压；当检测到所述电芯初始电压在预设电压范围内时，则判断所述电芯初始电压为电芯有效电压；
[0078]
2、在单帧时间内，根据每个所述电芯有效电压，获取所有电芯有效电压的电压基准值；根据每个电芯有效电压及所述电压基准值，获取电芯有效电压与电压基准值之间的差值大于预设差值的电芯数量n；
[0079]
3、根据所述电池系统总电压volt
total
，所有电芯有效电压总和volt1
total
，获取所述电池系统总电压与所有电芯有效电压总和的差值volt
off
：
[0080]
4、当检测到所述差值volt
off
与所述电芯数量n的比值大于等于预设差值volt
thr
时，则判断单帧时间内的电压数据异常；
[0081]
5、当检测到所述电压数据异常帧数与预设监控时间的总帧数的比值大于等于预设占比阈值时，则判断单帧时间的最大中位差或最大平均差在预设监控时间内出现次数最多的电芯为异常电芯。
[0082]
同时参见图4所示，本发明实施例还提供了一种电池电压采集故障预警系统100，包括：电压获取模块110、异常帧数获取模块120及异常电芯模块130；
[0083]
电压获取模块110，用于在预设监控时间内获取每帧时间的电池系统总电压及每个电芯有效电压；
[0084]
异常帧数获取模块120，与所述电压获取模块110通信连接，用于根据预设监控时间、每帧时间内的所述电池系统总电压及每个所述电芯有效电压，获取电压数据异常帧数；以及，
[0085]
异常电芯模块130，与所述电压获取模块110及所述异常帧数获取模块120通信连接，用于当检测到所述电压数据异常帧数与预设监控时间的总帧数的比值大于等于预设占比阈值时，获取异常电芯，并发出采样故障预警信号。
[0086]
所述异常帧数获取模块120，用于在单帧时间内；根据每个所述电芯有效电压，获取所有电芯有效电压的电压基准值；根据每个电芯有效电压及所述电压基准值，获取电芯有效电压与电压基准值之间的差值大于预设差值的电芯数量；当检测到所述电池系统总电压与所有电芯有效电压总和之间的差值、与所述电芯数量的比值大于等于预设差值时，则判断单帧时间内的电压数据异常；根据预设监控时间及单帧时间内的电压数据异常，获取电压数据异常帧数。
[0087]
所述异常电芯模块130，用于当检测到所述电压数据异常帧数与预设监控时间的总帧数的比值大于等于预设占比阈值时，则判断单帧时间的最大中位差或最大平均差在预设监控时间内出现次数最多的电芯为异常电芯。
[0088]
因此本发明首先在预设监控时间内获取每帧时间的电池系统总电压及每个电芯有效电压；再根据预设监控时间、每帧时间内的所述电池系统总电压及每个所述电芯有效电压，获取电压数据异常帧数；最后当检测到所述电压数据异常帧数与预设监控时间的总帧数的比值大于等于预设占比阈值时，获取异常电芯，并发出采样故障预警信号；因此能及时获取异常电芯，发出采样故障预警信号，使电池处于安全运营状态。
[0089]
具体的，本实施例与上述方法实施例一一对应，各个模块的功能在相应的方法实施例中已经进行详细说明，因此不再一一赘述。
[0090]
基于同一发明构思，本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的所有方法步骤或部分方法步骤。
[0091]
本发明实现上述方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介
质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
[0092]
基于同一发明构思，本技术实施例还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器上储存有在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法中的所有方法步骤或部分方法步骤。
[0093]
所称处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。
[0094]
存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机装置的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(例如声音播放功能、图像播放功能等)；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(例如音频数据、视频数据等)。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0095]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、服务器或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0096]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、服务器和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0097]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0098]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0099]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。