CN104972926A - 一种电动汽车电池故障检测与定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车电池故障检测与定位方法，包括如下步骤：采集各种传感器的数据，并发送到数据判决器；数据判决器对传感器数据进行判定，通过与阈值数据库中的阈值进行比较，然后，把传感器数据通过卡尔曼滤波方法进行处理，以获取精确的故障估计，并把各传感器的数据转化为监测信息进行输出；再通过监测信息数据建立与汽车电池安装位置对应的映射关系，当监测信息数据出现异常时，通过对应的映射关系，快速追踪到电池故障的位置。本发明能实时准确的发现汽车电池是否出现了故障及故障的位置，从而避免了电池故障引起的汽车自燃、行进中失去动力等故障；不仅提高了电动汽车的安全性还能有效的提高电动汽车的电池寿命，实用性强。

Description

一种电动汽车电池故障检测与定位方法
技术领域
本发明涉及一种电动汽车电池故障检测与定位方法，该方法利用信息融合技术对多源信息进行处理，可以把传感器采集的不同时间和空间的电压、电流、温度数据进行综合处理，从而得到汽车电池故障种类和故障位置，并能给出更为精确和可靠的结果，属于汽车电池检测领域，尤其涉及电动汽车动力电池故障检测及故障定位的领域。
背景技术
电动汽车以车载电源为动力，用电机驱动车辆行驶；作为一种新能源汽车，由于其对环境的影响相对于传统的燃油汽车小，而且能源具有再生性，因此电动汽车的前景被广泛看好，并且在国内外都得到良好的发展。
随着近年来电动汽车研究和使用的不断升温，同时电动汽车的安全问题也越来越受到关注。经研究发现，电动汽车的安全问题主要是汽车电池的安全问题。
对于纯电动汽车来说，当作为电动汽车的动力源的蓄电池组出现故障时，由于蓄电池组不能输出电机所需的电压及电流，由于电动汽车的电机工作电压都是额定的，因此，蓄电池组出现故障时，电机往往不能工作；尤其在车辆爬坡时，当在爬坡中途突然蓄电池组发生故障而导致电机工作停止，而驾驶者在故障瞬间不能立即作出相应对策，从而为驾乘人员的人身安全带来严重的隐患。
而且，汽车电池出现问题还可能会导致汽车自燃、在行进过程中失去动力、电动汽车的续航能力下降等。由于电动汽车电池用户难以检查和维修，所以实时发现故障和确定故障电池的具体位置是电动汽车用户的一项基本需求，也成为了业界研发人员亟待解决的技术难题。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电动汽车电池故障检测与定位方法，其能够实时的检测电动汽车电池出现的故障并确定故障位置，避免自燃、行进中失去动力并具有保护电池的功能，同时方便故障诊断和维修。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种电动汽车电池故障检测与定位方法，用于检测汽车电池的故障与故障位置，电动汽车内设置有各种传感器，该方法包括如下步骤：
(1)采集各种传感器的数据，把各种传感器数据发送到数据判决器；
(2)数据判决器对传感器数据进行判定，通过与阈值数据库中的阈值进行比较，判定是否高于或低于各种传感器的阈值，对传感器数据进行一个初始的故障判定；
然后，把传感器数据通过卡尔曼滤波方法进行处理，以获取精确的故障估计，并把各传感器的数据转化为监测信息进行输出；
(3)通过监测信息数据建立与汽车电池安装位置对应的映射关系，当监测信息数据出现异常时，通过对应的映射关系，快速追踪到电池故障的位置。
其中，汽车电池由i个电池组串联而成，每个电池组由j个电池单元串联而成，i和j是大于1的整数。
优选的，在步骤(1)中，所述传感器的数据包括电池组的电压值电池单元电压值汽车电池总电压值Va、电池组的电流值总电流值Ia及温度Ti。
优选的，在步骤(2)中，所述监测信息数据包括电池单元电压数据V(i，j)、电池组电压数据G(i)、电池组电流数据I(i)及温度数据T(i)。
优选的，在步骤(3)中，汽车电池组的安装位置为P(x，y，z)。
更优选的，在步骤(3)中，当采集数据出现异常时，先由判决器进行判决分析，再把判决后的监测信息数据发送到故障定位单元对判决数据和电池位置数据库进行故障定位，通过映射关系，快速追踪到电池故障的位置。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供的电池故障检测与定位方法能实时准确的发现汽车电池是否出现了故障及故障的位置，从而避免了电池故障引起的汽车自燃、行进中失去动力等故障；不仅提高了电动汽车的安全性还能有效的提高电动汽车的电池寿命，实用性强，应用前景广泛。
附图说明
为了更清楚地说明本发明结构特征和技术要点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
图1为本发明一优选实施例中的电动汽车电池故障检测与定位方法的系统原理框图；
图2为本发明电压故障判定流程图‘
图3为本发明电流故障判定流程图；
图4为本发明温度故障判定流程图；
图5为本发明系统故障判定示意图。
具体实施方式
基于本发明的目的是检测电动汽车电池是否出现了故障并快速定位故障电池的位置，便于维修和更换。为了更详尽的阐述本发明实施的技术方案，以下我们结合附图做进一步说明，对实施例中的技术方案进行具体、清楚、完整地描述。
本发明的方法包括如下步骤：
(1)采集各种传感器的数据，把各种传感器数据发送到数据判决器；
(2)数据判决器对传感器数据进行判定，通过与阈值数据库中的阈值进行比较，判定是否高于或低于各种传感器的阈值，对传感器数据进行一个初始的故障判定；
然后，把传感器数据通过卡尔曼滤波方法进行处理，以获取精确的故障估计，并把各传感器的数据转化为监测信息进行输出；
(3)通过监测信息数据建立与汽车电池安装位置对应的映射关系，当监测信息数据出现异常时，通过对应的映射关系，快速追踪到电池故障的位置。
其中，汽车电池由i个电池组串联而成，每个电池组由j个电池单元串联而成，i和j是大于1的整数。
在步骤(1)中，所述传感器的数据包括电池组的电压值电池单元电压值汽车电池总电压值Va、电池组的电流值总电流值Ia及温度Ti。
在步骤(2)中，所述监测信息数据包括电池单元电压数据V(i，j)、电池组电压数据G(i)、电池组电流数据I(i)及温度数据T(i)。
在步骤(3)中，汽车电池组的安装位置为P(x，y，z)。
在步骤(3)中，当采集数据出现异常时，先由判决器进行判决分析，再把判决后的监测信息数据发送到故障定位单元对判决数据和电池位置数据库进行故障定位，通过映射关系，快速追踪到电池故障的位置。
参见图1所示，为本发明系统原理框图。电动汽车内设置有各种传感器，汽车电池由i个电池组串联而成，每个电池组由j个电池单元串联而成，i和j是大于1的整数。在汽车电池充放电、车辆行驶、熄火状态下，采集电池组电压电池单元电压及汽车电池总电压Va，其中，i表示所述的电池组编号，1≤i，j表示所述的电池单元的单元的编号，1≤j≤12。
1.监测电压值判定出故障
如图2所示，为本发明电压故障判定流程图，图示了电压的故障诊断过程，通过判断电池组电压电池单元电压及汽车电池总电压Va是否低于电池组电压最低安全阈值电池单元电压最低安全阈值及汽车电池总电压最低安全阈值或高于电池组电压最高安全阈值电池单元电压最高安全阈值及汽车电池总电压最高安全阈值从而判定第i个电池组、第j个电池单元出现电压故障，再结合同步采集电池组电流值总电流值Ia及温度值Ti及其变化量等信息辅助确定第i个电池组、第j个电池单元出现了电压故障。
2.监测电流值判定出故障
在汽车电池充放电、运行、熄车状态下，采集电池组电流值和汽车电池总电流值Ia，其中，i表示所述的电池组的单元的编号1≤i。如图3所示，为本发明电流故障判定流程图，图示了电流的故障诊断过程，通过判断电池组电流及汽车电池总电流Ia是否低于电池组最低安全电流阈值及汽车电池总电流最低安全电流阈值或高于电池组最高安全电流阈值及汽车电池总电流最高安全电流阈值从而判定第i个电池组出现了电流故障，再结合同步采集电池组电压值总电压值Va及温度传感器采集的温度值Ti及其变化量等信息辅助确定第i个电池组出现了电流故障。
3.监测温度值判定出故障
在汽车电池充放电、运行、熄车状态下，监测安装在电动汽车电池组的相应位置的温度传感器采集的温度值Ti，其中，i表示所述的电池组的单元的编号1≤i。如图4所示，为本发明温度故障判定流程图，图示了温度的故障诊断过程，通过判断温度Ti是否低于于电池组最低安全温度的阈值TL，或高于电池组最高安全温度的阈值TH，判定第i组电池组电池出现故障的概率较高，再结合同步采集电池组电压值总电压值Va、电池组电流值及汽车电池总电流值Ia及其变化量等信息辅助确定第i个电池组出现了温度故障。
4.通过监测的电压、电流及温度信息数据判定故障位置
首先建立汽车电池单元、电池组和传感器位置的数学模型，如图5所示，为本发明系统故障判定示意图。通过转化后的监测信息数据：电池单元电压数据V(i，j)、电池组电压数据G(i)、电池组电流数据I(i)及温度数据T(i)建立与汽车电池组安装位置P(x，y，z)的对应的映射关系。当采集数据出现异常时，先由判决器D进行判决分析，再把判决后的监测数据发送到故障定位单元对判决数据和电池位置数据库进行故障定位，通过映射关系，快速追踪到电池故障的位置。如此，通过本定位方法，即可快速、精确定位到具体的电池组及电池单元。
上述具体实施方式，仅为说明本发明的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上内容并不限制本发明的保护范围，凡是依据本发明的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电动汽车电池故障检测与定位方法，用于检测汽车电池的故障与故障位置，电动汽车内设置有各种传感器，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)采集各种传感器的数据，把各种传感器数据发送到数据判决器；
(2)数据判决器对传感器数据进行判定，通过与阈值数据库中的阈值进行比较，判定是否高于或低于各种传感器的阈值，对传感器数据进行一个初始的故障判定；
然后，把传感器数据通过卡尔曼滤波方法进行处理，以获取精确的故障估计，并把各传感器的数据转化为监测信息进行输出；
(3)通过监测信息数据建立与汽车电池安装位置对应的映射关系，当监测信息数据出现异常时，通过对应的映射关系，快速追踪到电池故障的位置。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车电池故障检测与定位方法，其特征在于，汽车电池由i个电池组串联而成，每个电池组由j个电池单元串联而成，i和j是大于1的整数。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车电池故障检测与定位方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述传感器的数据包括电池组的电压值电池单元电压值汽车电池总电压值Va、电池组的电流值总电流值Ia及温度Tl。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车电池故障检测与定位方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述监测信息、数据包括电池单元电压数据V(i，j)、电池组电压数据G(i)、电池组电流数据I(i)及温度数据T(i)。
5.根据权利要求2所述的一种电动汽车电池故障检测与定位方法，其特征在于，在步骤(3)中，汽车电池组的安装位置为P(x，y，z)。
6.根据权利要求1或5所述的一种电动汽车电池故障检测与定位方法，其特征在于，在步骤(3)中，当采集数据出现异常时，先由判决器进行判决分析，再把判决后的监测信息数据发送到故障定位单元对判决数据和电池位置数据库进行故障定位，通过映射关系，快速追踪到电池故障的位置。
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