CN114037098A - 电动车辆运营安全与维保智慧管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动车辆运营安全与维保智慧管理系统，其针对电动车辆的使用与运营特点，整合了动力电池健康状态评估、安全风险分析、线下检验和电池信息溯源管理核心功能，能够实现电动车辆动力电池无损诊断和评估功能，以及时发现异常、预警提示、采取措施消除安全隐患，通过线上客户电池溯源信息管理制度与线下售后维修维保机制有机结合，能够促进多方面、一体式的电动车辆安全监管与高效运营。

Description

电动车辆运营安全与维保智慧管理系统

技术领域

本发明属于电动车辆运营安全管理技术领域，具体涉及一种基于电动车辆大数据分析与应用技术实现的运营安全与维保智慧管理系统。

背景技术

电动车辆以动力电池作为能量与动力来源，储存了巨大能量，其安全性与性能很大程度上取决于动力电池本身。锂离子动力电池系统集成搭载整车使用后，经受繁杂工况、多样温湿度环境、系统部件差异性老化等多因素影响，导致电芯在出厂后本身存在的微小的一致性差异问题因素，在电池衰退阶段容易被不断放大，同时时间尺度变化不一致性和空间尺度变化随机性较强，容量、内阻等参数差异性变化极易导致电池健康状态非线性衰减等问题也较为突出，都会严重影响电池系统性能发挥和增加安全隐患。动力电池一旦发生热失控等安全事故，将严重威胁乘客的生命财产安全。

目前针对存在问题的动力电池，本领域中尚缺乏完整且有效的安全状态监管体系，导致车企、运营企业等等不能及时对电动车辆的动力电池进行诊断，使得监管机构缺乏及时的风险识别能力，不能对有问题的车辆及时采取“干预”措施，同时车辆维修养护服务商由于掌握电池状态信息少，缺乏完善的检验装备，使得电池问题排查效率低下且难以准确定位故障，导致检测时间长、人力和资源投入成本高，严重影响客户便捷、安全的使用体验。

发明内容

针对上述本领域中存在的技术问题，本发明提供了一种电动车辆运营安全与维保智慧管理系统，由电动车辆信息化综合管控线上云平台、车桩云智能检验子系统以及线下的电池故障排查、保养及维护系统组成；

其中，所述云平台具体包括：动力电池健康评估模块、动力电池安全感知和风险预警模块、动力电池溯源信息管理模块；

所述动力电池健康评估模块用于对收集的车辆运行大数据进行包括解析、清洗、切分、重组、分类、聚合的预处理，提取电池内阻和容量两项健康特征；将这两项健康特征与在线下通过对新车动力电池进行测试实验所得到的内阻和容量标准特征数据库进行对比，输出动力电池的健康评估分析结果；

所述动力电池安全感知和风险预警模块包括与电池值率阈值、特征参数、波动一致性、熵值诊断、压降一致性、风险累计、相关性、安全风险量化等相关的多模型融合算法，用于识别充放电过程中由于电池容量和内阻衰减差异性和不稳定性而导致的电池单体电压变化的离散异常场景以及电池系统子部件老化、异常失效场景；结合收集的车辆运行数据、事故车辆致因分析结果经验库以及车辆核心零部件静态信息，实现车辆的安全状态风险评估并在必要时生成预警信息；

所述动力电池溯源信息管理模块用于对车辆全生命周期使用过程中，所涉及到的车辆及电池基础信息、使用信息、诊断信息、故障信息、保养记录、维修记录、报废信息等，实现车辆全生命周期信息的记录、溯源查询以及分析处理；

所述车桩云智能检验子系统由线上、线下两部分构成；其中，线下部分由充电桩处设置的电池充电与检测控制模块、数据采集模块和平板电脑组成，用于对车辆执行充电控制以及对各物理参数进行测定；

线上部分为脉冲充电数据分析模块，用于与平板电脑控制器和数据采集模块进行网络连接与数据通信，实现对电池实时状态的分析与故障识别，生成相应的诊断报告与维修建议；

所述动力电池健康评估模块与所述脉冲充电数据分析模块，对发现电池存在问题的车辆进行定期检验获取相应的数据，并综合数据检验结果形成检测报告，为问题车辆提供维修与保养建议；通过可视化管理系统对所述动力电池健康评估模块进行控制与查询操作；

所述电池故障排查、保养及维护系统用于根据所述云平台与车桩云智能检验子系统的分析结果与维修保养建议，对可能需要更换或修理的电池及车辆零部件进行排查与分析，确定最终更换或修理的零件并向所述动力电池溯源信息管理模块上传排查分析报告，用于对车辆全生命周期信息以及所述经验库进行更新。

进一步地，所述动力电池溯源信息管理模块分析处理的车辆全生命周期信息具体包括：

所述基础信息包含由车辆VIN、车辆型号、配置号、车辆名称、车辆制造日期、购买日期、主机厂信息等构成的车辆基础信息。以及由电池包类型、电池厂商等构成的电池包基础信息；

所述使用信息包括车辆使用日期、使用人及相关责任人信息，实现使用信息透明化，提高事故调查效率，确保车辆使用的责任可究。

所述诊断信息包括线上云平台产生的云端分析报告、车桩云智能检验子系统产生的诊断报告，线下产生的排查分析报告、开箱验证报告、维修保养复诊报告、针对未识别故障维修后诊断和排查分析报告；实现诊断信息在时间维度、问题类型维度等多维度信息记录，为后续车辆的维保工作，提供重要参考；

所述故障信息为车辆在日常使用过程中，无法通过电池数据分析提前诊断的车辆故障，包括无法启停、突然熄火，展开故障记录程序，采集故障发生时间、故障名称及故障后续维修结果等信息，为云端数据诊断及车桩云智能诊断系统提供特性参考，以便对系统的适应性进行优化升级；

所述保养记录为根据车辆运营企业管理制度及数据诊断结果等各方面因素综合考虑，所制定的符合运营企业特性需求的车辆保养计划，已经计划执行中的保养过程、保养结果信息，用于实现对车辆保养信息的可靠性参考；

所述维修记录为车辆维修时所涉及的车辆信息、维修时间、维修机构、维修地址、维修人员等信息，用于使管理人员对车辆安全及健康状态及时掌握，避免因延误维修导致安全事故与影响正常运营；

所述报废信息为车辆完成服役周期后进行报废管理中所涉及的报废车辆信息、电池信息、报废时间、使用年限、运行里程等静态数据，确保全生命周期信息数据的完整；

基于以上全生命周期信息，可通过条件筛选，选择进行自主查询目标车辆，系统会以时间维度，显示使用信息、诊断信息、故障信息、保养记录、维修记录、报废信息等环节信息，实现全生命周期信息的可视化展示与分析。

上述本发明所提供的系统，针对电动车辆的使用与运营特点，整合了动力电池健康状态评估、安全风险分析、线下检验和电池信息溯源管理核心功能，能够实现电动车辆动力电池无损诊断和评估功能，以及时发现异常、预警提示、采取措施消除安全隐患，通过线上客户电池溯源信息管理制度与线下售后维修维保机制有机结合，能够促进多方面、一体式的电动车辆安全监管与高效运营。相对于现有技术，本发明所提供的系统至少能够实现以下有益效果：

(1)具有完善的安全评价体系的模型算法，通过精确的感知算法模型体系，可以实现对动力电池全生命周期全天候24小时的安全状态监管，及时发现异常车辆，提示风险；

(2)安全状态监管机构可准确实时监管动力电池健康状态，以便车企和运营企业提前调整电动车辆安全运营和电池管理策略；

(3)可实现多维度车辆及核心零部件的故障统计，从广度上挖掘和识别“问题”电池的致因要素，帮助企业全方位了解电池健康状态影响因素；

(4)线上、线下协同实现“精细化”装备检验、多维度“指向性”排查，大幅度降低“问题车辆”维保时间成本和人力成本、提升运营管理效率；

(5)电池排查、维修、保养定制化操作规范、指导手册制定，专用装备支持，技术人员培训等，实现“线上和线下一体化”技术服务保障；

(6)电动车辆运营安全与维保智慧管理系统前端界面，实现车辆及核心零部件状态实时可视化展示，支持自动化报表生成和信息提醒功能，支持多源信息自定义录入功能，支持全生命周期溯源信息管理，界面操作和处置灵活便捷、简单易用。

附图说明

图1为本发明所提供系统整体架构图；

图2为系统线上云平台框架图；

图3为动力电池健康评估模块框架图；

图4为动力电池安全感知和风险预警模块框架图；

图5为动力电池溯源信息管理模块框架图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明所提供的一种电动车辆运营安全与维保智慧管理系统，由电动车辆信息化综合管控线上云平台、车桩云智能检验子系统以及线下的电池故障排查、保养及维护系统组成，系统架构如图1所示；

其中，所述系统线上云平台框架如图2所示，具体包括：动力电池健康评估模块、动力电池安全感知和风险预警模块、动力电池溯源信息管理模块；

所述动力电池健康评估模块框架如图3所示，用于对收集的车辆运行大数据进行包括解析、清洗、切分、重组、分类、聚合的预处理，提取电池内阻和容量两项健康特征；将这两项健康特征与在线下通过对新车动力电池进行测试实验所得到的内阻和容量标准特征数据库进行对比，输出动力电池的健康评估分析结果；

所述动力电池安全感知和风险预警模块框架如图4所示，包括与电池值率阈值、特征参数、波动一致性、熵值诊断、压降一致性、风险累计、相关性、安全风险量化等相关的多模型融合数据驱动算法，用于识别充放电过程中由于电池容量和内阻衰减差异性和不稳定性而导致的电池单体电压变化的离散异常场景以及电池系统子部件老化、异常失效场景；结合收集的车辆运行数据、事故车辆致因分析结果经验库以及车辆核心零部件静态信息，实现车辆的安全状态风险评估并在必要时生成预警信息，实现动力电池全天候7*24小时安全状态感知，事前预警以及实时事中报警；

所述动力电池溯源信息管理模块框架如图5所示，用于对车辆全生命周期使用过程中，所涉及到的车辆及电池基础信息、使用信息、诊断信息、故障信息、保养记录、维修记录、报废信息等，实现车辆全生命周期信息的记录、溯源查询以及分析处理；

所述车桩云智能检验子系统由线上、线下两部分构成；其中，线下部分由充电桩处设置的电池充电与检测控制模块、数据采集模块和平板电脑组成，用于对车辆执行充电控制以及对各物理参数进行测定；通过各设备wifi互联以及4G云端网联实现信息交互通讯，对电动汽车进行直流充电和脉冲电流施加，采集高颗粒度、高质量脉冲和充电数据，经过云端“长时域”数据深度挖掘和特征失效算法协同分析，最终实现电池系统状态参数辨识和诊断分析，输出车桩云智能诊断报告，指导用户进行维修、维保和拆箱排查核查。而针对直接使用初诊结果进行问题判定且线下装备检验无法识别的问题(例如微短路失效下自放电电压表征等)，则用户可基于云端意见进行相应维修保养措施。最后针对云端-长时域数据进行风险识别但无法精细化定位问题并且线下装备检验无法识别的车辆(例如猜测可能存在BMS功能控制、BMS策略因素、电气件老化、电池外结构损伤、气密性因素等)，则建议客户协调资源进行其他维度的问题排查。

线上部分为脉冲充电数据分析模块，用于与平板电脑控制器和数据采集模块进行网络连接与数据通信，实现对电池实时状态的分析与故障识别，生成相应的诊断报告与维修建议；

所述动力电池健康评估模块与所述脉冲充电数据分析模块，对发现电池存在问题的车辆进行定期检验获取相应的数据，并综合数据检验结果形成检测报告，为问题车辆提供维修与保养建议；通过可视化管理系统对所述动力电池健康评估模块进行控制与查询操作；

具体地，车桩云智能检验系统线下部分由电池充电-检测控制模块、数据采集模块和平板电脑控制器。其中电池充电-检测控制模块(简称控制模块)通过CAN总线与充电桩CAN总线连接。控制模块发送指令控制充电桩发送脉冲电流。数据采集模块通过OBD接口与车辆的OBD口连接，读取车辆电池相关诊断数据，包括电池包的总电压、模组温度和各个单体的端电压值，同时通过其自带的4G模块将数据推送到云端，实现从线上云端识别到线下“精细化”诊断的目的。

所述电池故障排查、保养及维护系统用于根据所述云平台与车桩云智能检验子系统的分析结果与维修保养建议，对可能需要更换或修理的电池及车辆零部件进行排查与分析，确定最终更换或修理的零件并向所述动力电池溯源信息管理模块上传排查分析报告，用于对车辆全生命周期信息以及所述经验库进行更新。

在本发明的一个优选实施方式中，所述动力电池溯源信息管理模块分析处理的车辆全生命周期信息具体包括：

所述基础信息包含由车辆VIN、车辆型号、配置号、车辆名称、车辆制造日期、购买日期、主机厂信息等构成的车辆基础信息。以及由电池包类型、电池厂商等构成的电池包基础信息；

所述使用信息包括车辆使用日期、使用人及相关责任人信息，实现使用信息透明化，提高事故调查效率，确保车辆使用的责任可究。

所述诊断信息包括线上云平台产生的云端分析报告、车桩云智能检验子系统产生的诊断报告，线下产生的排查分析报告、开箱验证报告、维修保养复诊报告、针对未识别故障维修后诊断和排查分析报告；实现诊断信息在时间维度、问题类型维度等多维度信息记录，为后续车辆的维保工作，提供重要参考；

所述故障信息为车辆在日常使用过程中，无法通过电池数据分析提前诊断的车辆故障，包括无法启停、突然熄火，展开故障记录程序，采集故障发生时间、故障名称及故障后续维修结果等信息，为云端数据诊断及车桩云智能诊断系统提供特性参考，以便对系统的适应性进行优化升级；

所述保养记录为根据车辆运营企业管理制度及数据诊断结果等各方面因素综合考虑，所制定的符合运营企业特性需求的车辆保养计划，已经计划执行中的保养过程、保养结果信息，用于实现对车辆保养信息的可靠性参考；

所述维修记录为车辆维修时所涉及的车辆信息、维修时间、维修机构、维修地址、维修人员等信息，用于使管理人员对车辆安全及健康状态及时掌握，避免因延误维修导致安全事故与影响正常运营；对由于均衡能力不足导致的电池系统压差问题，可基于线上线下诊断分析报告，进行主动均衡保养和维修措施。

所述报废信息为车辆完成服役周期后进行报废管理中所涉及的报废车辆信息、电池信息、报废时间、使用年限、运行里程等静态数据，确保全生命周期信息数据的完整；

基于以上全生命周期信息，可通过条件筛选，选择进行自主查询目标车辆，系统会以时间维度，显示使用信息、诊断信息、故障信息、保养记录、维修记录、报废信息等环节信息，实现全生命周期信息的可视化展示与分析。

在本发明的一个具体实例中，依托北京理工新源信息科技有限公司前沿的信息传输通讯加密技术、多源数据通讯高并发技术、数据真实性和有效性检验技术、大数据压缩存储及快速检索技术、新能源汽车数据可视化技术和高可靠网联大数据平台构建技术等核心能力，构建联网平台、动力电池健康状态评估模块、动力电池安全预警模块、动力电池溯源信息管理模块和车桩云智能检验分析模块，从而形成上述本发明所提供的系统。

应理解，本发明实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.电动车辆运营安全与维保智慧管理系统，其特征在于：由电动车辆信息化综合管控线上云平台、车桩云智能检验子系统以及线下的电池故障排查、保养及维护系统组成；

其中，所述云平台具体包括：动力电池健康评估模块、动力电池安全感知和风险预警模块、动力电池溯源信息管理模块；

所述动力电池健康评估模块用于对收集的车辆运行大数据进行包括解析、清洗、切分、重组、分类、聚合的预处理，提取电池内阻和容量两项健康特征；将这两项健康特征与在线下通过对新车动力电池进行测试实验所得到的内阻和容量标准特征数据库进行对比，输出动力电池的健康评估分析结果；

所述动力电池安全感知和风险预警模块包括电池值率阈值、特征参数、波动一致性、熵值诊断、压降一致性、风险累计、相关性、安全风险量化相关的多模型融合算法，用于识别充放电过程中由于电池容量和内阻衰减差异性和不稳定性而导致的电池单体电压变化的离散异常场景以及电池系统子部件老化、异常失效场景；结合收集的车辆运行数据、事故车辆致因分析结果经验库以及车辆核心零部件静态信息，实现车辆的安全状态风险评估并在必要时生成预警信息；

所述动力电池溯源信息管理模块用于对车辆全生命周期使用过程中，所涉及到的车辆及电池基础信息、使用信息、诊断信息、故障信息、保养记录、维修记录、报废信息，实现车辆全生命周期信息的记录、溯源查询以及分析处理；

所述车桩云智能检验子系统由线上、线下两部分构成；其中，线下部分由充电桩处设置的电池充电与检测控制模块、数据采集模块和平板电脑组成，用于对车辆执行充电控制以及对各物理参数进行测定；

线上部分为脉冲充电数据分析模块，用于与平板电脑控制器和数据采集模块进行网络连接与数据通信，实现对电池实时状态的分析与故障识别，生成相应的诊断报告与维修建议；

所述动力电池健康评估模块与所述脉冲充电数据分析模块，对发现电池存在问题的车辆进行定期检验获取相应的数据，并综合数据检验结果形成检测报告，为问题车辆提供维修与保养建议；通过可视化管理系统对所述动力电池健康评估模块进行控制与查询操作；

所述电池故障排查、保养及维护系统用于根据所述云平台与车桩云智能检验子系统的分析结果与维修保养建议，对可能需要更换或修理的电池及车辆零部件进行排查与分析，确定最终更换或修理的零件并向所述动力电池溯源信息管理模块上传排查分析报告，用于对车辆全生命周期信息以及所述经验库进行更新。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述动力电池溯源信息管理模块分析处理的车辆全生命周期信息具体包括：

所述基础信息包含由车辆VIN、车辆型号、配置号、车辆名称、车辆制造日期、购买日期、主机厂信息构成的车辆基础信息，以及由电池包类型、电池厂商构成的电池包基础信息；

所述使用信息包括车辆使用日期、使用人及相关责任人信息，实现使用信息透明化，提高事故调查效率，确保车辆使用的责任可究；

所述诊断信息包括线上云平台产生的云端分析报告、车桩云智能检验子系统产生的诊断报告，线下产生的排查分析报告、开箱验证报告、维修保养复诊报告、针对未识别故障维修后诊断和排查分析报告；实现诊断信息在时间维度、问题类型维度多维度信息记录，为后续车辆的维保工作提供重要参考；

所述故障信息为车辆在日常使用过程中，无法通过电池数据分析提前诊断的车辆故障，包括无法启停、突然熄火，展开故障记录程序，采集故障发生时间、故障名称及故障后续维修结果信息，为云端数据诊断及车桩云智能诊断系统提供特性参考，以便对系统的适应性进行优化升级；

所述保养记录为根据车辆运营企业管理制度及数据诊断结果各方面因素综合考虑，所制定的符合运营企业特性需求的车辆保养计划，已经计划执行中的保养过程、保养结果信息，用于实现对车辆保养信息的可靠性参考；

所述维修记录为车辆维修时所涉及的车辆信息、维修时间、维修机构、维修地址、维修人员信息，用于使管理人员对车辆安全及健康状态及时掌握，避免因延误维修导致安全事故与影响正常运营；

所述报废信息为车辆完成服役周期后进行报废管理中所涉及的包括报废车辆信息、电池信息、报废时间、使用年限、运行里程的静态数据，确保全生命周期信息数据的完整。

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