CN105808164B - 低频信号变频存储方法及电池组低频数据变频存储方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低频信号变频存储方法，其特征在于，包括以下步骤：设置计数器i、j、k，且赋予初始值i＝1,j＝1,k＝0；读取当前信号S(j)；记录信号R(i)，令R(i)＝S(j)；计数器j自加，j＝j+1；读取下一信号S(j)；比较读取的S(j)和s3记录的R(i)；当两者差异值大于或等于设定的阈值θ时计数器k自加，k＝k+1，进一步判断k是否为1，当k为1时将信号S(j)记录到缓存B和ID中，记录B＝S(j)，ID＝j同时进入步骤s4；当k不为1时，定义p为判断次数阈值，再进一步判断k是否为p，当k不为p时，进行步骤s4，当k为p时进入下一步；当k为p时，计数器i自加，i＝i+1，计数器j赋值为ID，计数器k置0，保存信号R(i)＝B，同时运行第四不；保存缓存B和ID中的数据存储到储存介质中。

Description

低频信号变频存储方法及电池组低频数据变频存储方法
技术领域
本发明涉及数据存储领域，特别涉及一种低频信号变频存储方法及其在电池组低频信号存储中的应用。
背景技术
电池管理系统(battery management system,BMS)对电池组的运行至关重要，良好的BMS具有如下功能：电池参数检测；电池状态估计；在线故障诊断；电池安全控制与报警；充电控制；电池均衡；热管理；以及信息存储。
在上述功能中，电池参数检测是其他功能的基础，其他所有功能的良好运行都必须依靠电池参数检测功能。而参数检测功能中总电压、总电流和单体电压检测是BMS运行的基础。电池参数检测所得到的温度、荷电状态(State of Charge,SOC)、电压和电流等信号可以通过信息存储功能进行存储，以进行离线分析。离线数据的存储有利于了解实际工况下的电池组性能与衰减、电池组工况和充电策略等一系列问题。特别地，存储数据的分析可以为电动汽车或其他储能设备的开发提供较准确的运行情况，并以期改进，同时对故障的处理提供数据支持。
然而，电池数据的存储通常需要占用大量的存储空间，原因主要有以下几方面：(1)从数据存储量看，对于成千上万个串联单体组成的电池组，除了总电压总电流外，每节单体的电压都需要分别测存储，甚至每节单体的温度也需要存储；(2)从存储时间看，即使是调试开发阶段也至少以月计算，而对于实车，存储时间长度可能需要以年来计算；(3)从数据存储频率上看，电池组数据信号主要分低频和高频两种，数据存储必须通过网络通讯进行，因受限于网络通讯速率，即使采用专有的通讯网络进行数据存储，也不能采用过高的频率进行存储。
由于存储信号的数量和存储的时间是电池组的系统需求，所以无法改变，因此只能通过调整数据存储方法来减少空间的占用。对于低频数据，包括温度、SOC、稳态充电或搁置状态下的电压和电流等，其特点是随着时间变化比较缓慢。当采用固定频率的记录方法时，选取的频率较时，的确可以减小记录量，但是容易造成信号失真；反之，采用较高的频率时，信号失真较小，但记录量却大大增加。因此本发明专利在保证存储信号不失真和减少存储空间的前提下，对低频信号存储提出了一种变频存储方法。
发明内容
本发明是为解决上述问题而提出的，提供了一种低频信号变频存储方法及应用该方法的电池组低频数据变频存储方法。
本发明提供一种低频信号变频存储方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1.设置计数器i、j、k，且赋予初始值i＝1,j＝1,k＝0；
s2.读取当前信号S(j)；
s3.记录信号R(i)，令R(i)＝S(j)；
s4.计数器j自加，j＝j+1；
s5.读取下一信号S(j)；
s6.比较s5步骤读取的S(j)和s3记录的R(i)：当两者差异值小于设定的阈值θ时，计数器j自加，j＝j+1，同时计数器k置0，k＝0，同时返回运行s5，否则当两者差异值大于或等于设定的阈值θ时进入下一步；
s7.当两者差异值大于或等于设定的阈值θ时计数器k自加，k＝k+1，进一步判断k是否为1，当k为1时将信号S(j)记录到缓存B和ID中，记录B＝S(j)，ID＝j同时进入步骤s4，否则当k是不为1时进入下一步；
s8.当k不为1时，定义p为判断次数阈值，再进一步判断k是否为p，当k不为p时，进行步骤s4，当k为p时进入下一步；
s9.当k为p时，计数器i自加，i＝i+1，计数器j赋值为ID，计数器k置0，保存信号R(i)＝B，同时运行步骤s4；
s10.保存缓存B和ID中的数据存储到储存介质中。
本发明提供的低频信号变频存储方法，还可以具有这样的特征：其中，p为大于或等于1的正整数。
本发明提供的低频信号变频存储方法，还可以具有这样的特征：其中，p为1或2或3。
本发明还提供一种电池组低频数据变频存储方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，确定电池组信号是否适于使用低频信号变频存储方法，
根据电池组信号类型，检测判断电池组信号中荷电状态、温度、电流、电压信号是否处于特定状态，当判断处于特定状态时进入下一步，否则对电池组信号使用固定频率存储方法来存储记录；
步骤二，当步骤一判断为是时，即荷电状态、温度、电流、电压信号中任意一项处于特定状态时，对该信号使用低频信号变频存储方法进行信号数据记录；
步骤三，重复步骤一，直至结束；
其中，低频信号变频存储方法为上述的低频信号变频存储方法。
本发明提供的电池组低频数据变频存储方法，还可以具有这样的特征：其中，特定状态为低频信号状态。
本发明提供的电池组低频数据变频存储方法，还可以具有这样的特征：其中，低频信号状态包括荷电状态全过程、温度全过程、电压的稳态充电过程、电压的搁置状态过程、电流的稳态充电过程、电流的搁置状态过程。
发明作用与效果
本发明提供的低频信号变频存储方法，具有比较读取判断步骤s6，通过该步骤的比较读取判断来决定是否将读取的数据储存，从而采用该方法可以在保证存储信号不失真的情况下确定最优的存储频率，最大程度地减少存储空间。
附图说明
图1是本发明的电池组低频数据变频存储方法的流程图；
图2是一种典型低频信号示意图；
图3是本发明的电池组温度变化图；
图4是本发明的电池组SOC变化图；
图5是本发明的电池组总电流和平均电压变化图；
图6是本发明的低频信号变频存储程序流程图；
图7是本发明对温度信号采用变频存储方法的记录图
图8是本发明的变频方法记录信号数据SOC、充电电压和充电电流的结果图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的电池组低频数据变频存储方法作具体阐述。
图1是本实施例的电池组低频数据变频存储方法的流程图。
如图1所示，本实施例的电池组低频数据变频存储方法包括以下步骤：
步骤S-1，确定电池组信号是否适于使用低频信号变频存储方法，即寻找确定低频信号的起始点。
根据电池组信号类型，检测判断电池组信号中荷电状态、温度、电流、电压信号是否处于特定状态，当判断处于特定状态时进入下一步，否则对电池组信号使用固定频率存储方法来存储记录。
本实施例中，电池组运行，使BMS检测数据信号确定低频信号起始点。在本实施例中，低频信号主要有SOC、温度以及稳态充电或搁置状态时的电压和电流。
图2是一种典型低频信号示意图。
图2所示的为一个典型的低频信号。图中虚线部为信号的分辨率，红色点即为理想的记录时刻。由于信号是缓变的且无周期的，所以记录的信号的频率是变化的，因此称为变频存储方法。
图3是本实施例的电池组温度变化图，图4是本实施例的电池组SOC变化图，图5是本实施例的电池组总电流和平均电压变化图。
如图3中所示，其表示的是通过检测得到的电池组温度变化图；如图4所示，其表示通过检测到的电池组SOC变化图；如图5所示，其表示通过检测到的电池组总电流和平均电压的变化图，整个过程电池组主要经过了一个动态放电和稳态充电两个过程，以上信号数据表现出两个阶段的变化。
如图3所示，温度包括两个阶段，先是由15℃-22℃的温度上升阶段，然后是温度值保持基本不变的阶段。温度在这整个10小时的过程中变化不大。故可认为是稳态信号采用变频存储方法存储。如图4所表示，SOC的变化也包括两个阶段，首先是SOC由100％到10％的下降的动态放电过程，之后是经历一个SOC再次上升回到100％的过程。整个过程SOC数据同样认为是低频信号，采用变频存储方法存储。图5所示的总电流和平均电压在第一个阶段变化程度很大，然后在第二个恒定充电阶段变化程度很小，变化缓慢。因此在第二个阶段的总电流和平均电压被认为是低频信号。
步骤S-2，当步骤S-1判断为是时，即荷电状态、温度、电流、电压信号中任意一项处于特定状态时，对该信号使用低频信号变频存储方法进行信号存储。
图6是本实施例的低频信号变频存储程序流程图，其中，A是当判断次数阈值p＝1时对低频信号变频存储程序流程图，B是判断次数阈值p不为1时对低频信号变频存储程序流程图。
如图6(A)所示，当判断次数阈值p＝1时对低频信号变频存储程序流程图，其流程如下：
s1.设置计数器i、j、k，且赋予初始值i＝1,j＝1,k＝0；
s2.读取当前信号S(j)；
s3.记录信号R(i)，令R(i)＝S(j)；
s4.计数器j自加，j＝j+1；
s5.读取下一信号S(j)；
s6.比较s5步骤读取的S(j)和s3记录的R(i)：当两者差异值小于设定的阈值θ时，计数器j自加，j＝j+1，同时计数器k置0，k＝0，同时返回运行s5，否则当两者差异值大于或等于设定的阈值θ时进入下一步；
s7.当两者差异值大于或等于设定的阈值θ时计数器k自加，k＝k+1，进一步判断k是否为1，当k为1时将信号S(j)记录到缓存B和ID中，记录B＝S(j)，ID＝j同时进入步骤s4。
如图6(B)所示，当判断次数阈值p不为1时对低频信号变频存储程序流程图，其流程如下：
s1.设置计数器i、j、k，且赋予初始值i＝1,j＝1,k＝0；
s2.读取当前信号S(j)；
s3.记录信号R(i)，令R(i)＝S(j)；
s4.计数器j自加，j＝j+1；
s5.读取下一信号S(j)；
s6.比较s5步骤读取的S(j)和s3记录的R(i)：当两者差异值小于设定的阈值θ时，计数器j自加，j＝j+1，同时计数器k置0，k＝0，同时返回运行s5，否则当两者差异值大于或等于设定的阈值θ时进入下一步；
s7.当两者差异值大于或等于设定的阈值θ时计数器k自加，k＝k+1，进一步判断k是否为1，当k为1时将信号S(j)记录到缓存B和ID中，记录B＝S(j)，ID＝j同时进入步骤s4，否则当k是不为1时进入下一步；
s8.当k不为1时，定义p为判断次数阈值，再进一步判断k是否为p，当k不为p时，进行步骤s4，当k为p时进入下一步；
s9.当k为p时，计数器i自加，i＝i+1，计数器j赋值为ID，计数器k置0，保存信号R(i)＝B，同时运行步骤s4；
s10.保存缓存B和ID中的数据存储到储存介质中。
图7是本实施例对温度信号采用变频存储方法的记录图，其中，A为p＝1时对温度信号变频存储方法的记录图，B是p＝3时对温度信号的变频存储的记录图。
如图7(A)所示为p＝1时对温度信号变频存储，称其为方法A。图7(B)为p＝3时对温度信号的变频存储，称其为方法B，温度的阈值θ为1℃，与其精度是一致的。图7(A)和(B)红色的结果表明温度信号不仅没有失真，而且大大减少存储空间。然而测量误差的产生增加了方法A的信号记录长度，而方法B，在其数据发生变化p次后才进行数据记录，这里取p＝3。很明显的结果是，方法B减少了由于测量误差而产生的存储信号长度增加，降低了存储空间，而精度并不减少。在表1中可以看出，以一分一个点的记录的方法无论是长度上还是精度上都劣于方法B，方法A虽然不存在失真，但其存储信号长度仍大于方法B。因此采用方法B的低频信号变频存储更合适。
表1方法A和方法B记录信号长度与精度
信号长度 失真(RMSE/℃)
原始信号 25752 0
固定频率(1min) 601 0.1092
方法A 142 0
方法B 22 0.0540
图8是本实施例的变频方法记录信号数据SOC、充电电压和充电电流的结果图。
电池组其他低频数据信号，例如SOC、稳态充电电压和充电电流通过方法B存储得到的结果如图8所示。可以看到方法B在失真和信号长度上取得了很好的平衡，由表2可知，除了SOC的记录长度大于固定频率外，其余数据无论失真和信号长度上都具有很大优势，而对SOC而言，达到相同的失真，方法B的变频存储记录数将远小于固定频率存储方法。
表2方法B记录其他信号长度与精度
步骤S-3，电流和电压信号在动态充电状态结束使用低频信号变频存储程序记录，而使用一般方法进行信号存储。
步骤S-3仅针对电流和电压，当电流和电压信号进入动态放电工况时，结束低频信号变频存储程序记录，使用一般方法记录电压和电流。
实施例的作用和有益效果
本实施例提供的低频信号变频存储方法，具有比较读取判断步骤s6，通过该步骤的比较读取判断来决定是否将读取的数据储存，从而采用该方法可以在保证存储信号不失真的情况下确定最优的存储频率，最大程度地减少存储空间：因为BMS对电池组运行信号进行检测，确定低频数据信号起始点，低频信号主要有SOC、温度以及稳态充电或搁置状态时的电压和电流，然后对低频信号采用变频存储程序记录。最后仅针对电压和电流信号。当电流和电压信号进入动态放电工况时，结束低频信号变频存储程序记录，使用一般方法记录电压和电流。该方法可以存储电池组的SOC、温度以及稳态充电和搁置时候电池平均电压、总电流，既保证了存储信号精度，又能够最大程度地减少BMS存储空间。

Claims (6)

1.一种低频信号变频存储方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1.设置计数器i、j、k，且赋予初始值i＝1,j＝1,k＝0；
s2.读取当前信号S(j)；
s3.记录信号R(i)，令R(i)＝S(j)；
s4.所述计数器j自加，j＝j+1；
s5.读取下一信号S(j)；
s6.比较s5步骤读取的S(j)和s3记录的R(i)：当两者差异值小于设定的阈值θ时，所述计数器j自加，j＝j+1，同时所述计数器k置0，k＝0，同时返回运行s5，否则当两者差异值大于或等于设定的阈值θ时进入下一步；
s7.当两者差异值大于或等于设定的阈值θ时所述计数器k自加，k＝k+1，进一步判断k是否为1，当k为1时将信号S(j)记录到缓存B和ID中，记录B＝S(j)，ID＝j同时进入步骤s4，否则当k是不为1时进入下一步；
s8.当k不为1时，定义p为判断次数阈值，再进一步判断k是否为p，当k不为p时，进行步骤s4，当k为p时进入下一步；
s9.当k为p时，所述计数器i自加，i＝i+1，计数器j赋值为ID，计数器k置0，保存信号R(i)＝B，同时运行步骤s4；
s10.保存缓存B和ID中的数据存储到储存介质中。
2.根据权利要求1所述的低频信号变频存储方法，其特征在于：
其中，所述p为大于或等于1的正整数。
3.根据权利要求1所述的低频信号变频存储方法，其特征在于：
其中，所述p为1或2或3。
4.一种电池组低频数据变频存储方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，确定所述电池组信号是否适于使用低频信号变频存储方法，
根据所述电池组信号类型，检测判断所述电池组信号中荷电状态、温度、电流、电压信号是否处于特定状态，当判断处于所述特定状态时进入下一步，否则对所述电池组信号使用固定频率存储方法来存储记录；
步骤二，当步骤一判断为是时，即所述荷电状态、温度、电流、电压信号中任意一项处于所述特定状态时，对该信号使用所述低频信号变频存储方法进行信号数据记录；
步骤三，重复所述步骤一，直至结束；
其中，所述低频信号变频存储方法为权利要求1-3中任意一项所述的低频信号变频存储方法。
5.根据权利要求4的电池组低频数据变频存储方法，其特征在于：
其中，所述特定状态为低频信号状态。
6.根据权利要求5的电池组低频数据变频存储方法，其特征在于：
其中，所述低频信号状态包括荷电状态全过程、温度全过程、电压的稳态充电过程、电压的搁置状态过程、电流的稳态充电过程、电流的搁置状态过程。
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