CN106058987B - 基于蓄电池组监控与故障诊断的电动汽车充电方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于蓄电池组监控与故障诊断的电动汽车充电方法，解决了现有技术的不足，包括以下步骤：在电动汽车运行过程中，监测蓄电池组的放电电压和电流出现波动或突变，采集放电过程中的电压信号和电流信号并存储，每次充电时向充电装置上传存储的数据；充电装置对上传的数据进行处理和分类，同时删除电动汽车中的存储数据，空置存储空间；经过状态数据处理处理和分类的数据分别进行故障诊断分析和电池寿命预测；完成对电池寿命进行预测和对故障状态进行诊断，并反馈至给使用者；若电池组存在重大安全隐患时，一方面向使用者发出故障预警，同时终止电池组供电；在存在潜在故障风险时，向用户发出预警，使用者获取电池寿命和故障预测信息。

Description

基于蓄电池组监控与故障诊断的电动汽车充电方法及装置
技术领域
本发明涉及一种基于蓄电池组监控与故障诊断充电方法及装置，特别涉及一种基于蓄电池组监控与故障诊断的电动汽车充电方法及装置。
背景技术
随着电动汽车技术的不断发展，目前已经有越来越多的消费者开始认可并选择购买电动汽车。而影响电动汽车最为关键的因素就是电动汽车的电池寿命，而随着电动汽车的使用其电池会发生退化现象，其整个电池大约将会丢失20％的电容量。蓄电池组是电动汽车的核心，其性能决定了电动汽车的品质和使用体验，其运行环境复杂多变，蓄电池组受温度影响电池寿命将大打折扣。所以，对电动汽车蓄电池组的监控和故障诊断是亟待突破的技术障碍。对于一辆电动汽车而言，电池续航里程越大就意味着充电的频率就越低，也将直接影响建设充电装置的数量和成本。
电动汽车的系统能力和现代化水平日益提高。与此同时，蓄电池的工作环境也日趋复杂，对蓄电池的可靠性和安全性提出了更高的要求，以减少重大事故的发生，保障用户的人身和财产安全。随着对电动汽车安全性和可靠性要求的进一步提高，人们不仅希望在电动汽车发生故障后能够对故障进行诊断，更加希望在只有微小异常征兆出现时就能够对故障的发展进行预测，即根据系统过去和现在的运行状态预测故障发生的时间或者判断未来的某个时刻电动汽车是否会发生故障。因此结合蓄电池组监控与故障诊断的电动汽车交流充电装置是提高电动汽车安全性和蓄电池工作可靠性并降低事故风险的有效手段。
发明内容
本发明目的是针对电动汽车用蓄电池工作环境复杂，蓄电池寿命受温度等因素影响大，故障易发，危害用户人身和财产安全等问题。提出了一种基于蓄电池组监控与故障诊断的电动汽车充电方法及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于蓄电池组监控与故障诊断的电动汽车充电方法，适用于电动汽车蓄电池组的监控和检测，包括以下步骤：
步骤一，在电动汽车运行过程中，监测蓄电池组的放电电压和电流出现波动或突变，采集放电过程中的电压信号和电流信号并存储，每次充电时向充电装置上传存储的数据；
步骤二，充电装置对上传的数据进行处理和分类，同时删除电动汽车中的存储数据，空置存储空间；
步骤三，经过状态数据处理处理和分类的数据分别进行故障诊断分析和电池寿命预测；
步骤四，完成对电池寿命进行预测和对故障状态进行诊断，并反馈至给使用者；
步骤五，若电池组存在重大安全隐患时，一方面向使用者发出故障预警，同时终止电池组供电；
步骤六，在存在潜在故障风险时，向用户发出故障预警，使用者获取电池寿命和故障预测信息。
在电动汽车运行过程中，蓄电池组的放电电压和电流会出现波动、甚至突变。电池组分析模块采集放电过程中的电压信号和电流信号，并存储在数据存储模块中，每次充电时向充电装置上传存储的数据。充电装置的状态数据处理模块对上传的数据进行处理和分类。同时删除电池组监控系统中数据存储模块的存储数据，空置存储空间。经过状态数据处理模块处理和分类的数据分别传送至故障诊断分析模块和电池寿命预测模块，对电池寿命进行预测和对故障状态进行诊断，并及时反馈至人机交互系统。人机交互系统集成人机交互接口，用户可以通过人机交互接口读取电池寿命和故障预测信息。并在存在潜在故障风险时，及时向用户发出故障预警。经过电池寿命模块和故障诊断分析模块分析之后，若电池组存在重大安全隐患时，一方面向用户发出故障预警，同时向电源管理系统发出信号，通过充电控制模块终止电池组供电。避免发生蓄电池组过充，保障电动汽车安全。本发明具有显著的技术效果和实际使用价值，能够实现在电动车充电同时分析蓄电池状态和预测寿命，并将故障和寿命状态实时反馈给用户，提高电动汽车运行安全和及时故障预警。
作为优选，在步骤三中，
根据故障诊断分析的分析结果给出电池组维护建议，反馈给用户，给出蓄电池维护策略的同时，调节充电电流和电压，保障蓄电池组的使用安全。
作为优选，在蓄电池组充放电时，每10分钟对电池组计算一次同一单位时间内的电压变化量u，和电流变化量a，同时进行一次评估和存储，将电压变化量和电流变化量作为寿命预测评估的依据。
作为优选，在步骤一中记录电压和电流突变，单位时间内电压电流发生突变的次数，并将单位时间内电压电流发生突变的次数上传至充电装置。
作为优选，在充电装置中记录每次充电时间及续航里程数、环境温度和充电次数，建立历史数据信息库，根据每次充电时间及续航里程数、环境温度和充电次数、单位时间内电压电流发生突变的次数、电压变化量和电流变化量对蓄电池组进行故障诊断分析和电池寿命预测。
作为优选，在一次充满电量中，续航里程降低30％以上时，应发出蓄电池组寿命终止的预警，提示用户更换新蓄电池组。
作为优选，若单位时间内电压电流发生突变的次数、电压变化量和电流变化量任一数值超出设定阈值则判定蓄电池组故障命令，若单位时间内电压电流发生突变的次数、电压变化量和电流变化量数值均低于设定阈值，则根据之前的充电时间及续航里程数并根据环境温度和充电次数的加权值计算出修正后的充电时间及续航里程数，并根据修正后的充电时间及续航里程数在信息数据库中查询对应的预测电池寿命预测值，根据修正后的充电时间及续航里程数在信息数据库中查询对应的单位时间内电压电流发生突变的标准次数、标准电压变化量和标准电流变化量数值，并计算相互之间的差值，根据差值查询得到蓄电池组故障。
一种基于蓄电池组监控与故障诊断的电动汽车充电装置，其特征在于：适用于电动汽车蓄电池组的监控和检测，包括以下装置：
由电池组分析模块和数据存储模块构成的电池组监控系统，在电动汽车运行过程中，电池组分析模块监测蓄电池组的放电电压和电流出现波动或突变，采集放电过程中的电压信号和电流信号并存储在数据存储模块，每次充电时向充电装置上传存储的数据；
状态数据处理模块，充电装置对上传的数据进行处理和分类，同时删除电动汽车中数据存储模块的存储数据，空置存储空间；
故障诊断分析模块，使用经过状态数据处理处理和分类的数据进行故障诊断分析，完成对对故障状态进行诊断，并反馈至给使用者；
电池寿命预测模块，使用经过状态数据处理处理和分类的数据进行电池寿命预测，完成对电池寿命进行预测，并反馈至给使用者；
充电控制模块，若电池组存在重大安全隐患时，一方面向使用者发出故障预警，同时终止电池组供电；
人机交互系统，在存在潜在故障风险时，向用户发出故障预警，使用者获取电池寿命和故障预测信息。
作为优选，还包括电池监控管理模块，
电池监控管理模块根据故障诊断分析模块的分析结果给出电池组维护建议，通过人机交互系统反馈给用户，给出蓄电池维护策略的同时，发送控制命令至充电控制模块调节充电电流和电压，保障蓄电池组的使用安全。
本发明的实质性效果是：本发明具有显著的技术效果和实际使用价值，能够实现在电动车充电同时分析蓄电池状态和预测寿命，并将故障和寿命状态实时反馈给用户，提高电动汽车运行安全和及时故障预警。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例：
一种基于蓄电池组监控与故障诊断的电动汽车充电方法，适用于电动汽车蓄电池组的监控和检测，包括以下步骤：
步骤一，在电动汽车运行过程中，监测蓄电池组的放电电压和电流出现波动或突变，采集放电过程中的电压信号和电流信号并存储，每次充电时向充电装置上传存储的数据；
步骤二，充电装置对上传的数据进行处理和分类，同时删除电动汽车中的存储数据，空置存储空间；
步骤三，经过状态数据处理处理和分类的数据分别进行故障诊断分析和电池寿命预测；
步骤四，完成对电池寿命进行预测和对故障状态进行诊断，并反馈至给使用者；
步骤五，若电池组存在重大安全隐患时，一方面向使用者发出故障预警，同时终止电池组供电；
步骤六，在存在潜在故障风险时，向用户发出故障预警，使用者获取电池寿命和故障预测信息。
在步骤三中，
根据故障诊断分析的分析结果给出电池组维护建议，反馈给用户，给出蓄电池维护策略的同时，调节充电电流和电压，保障蓄电池组的使用安全。
在蓄电池组充放电时，每10分钟对电池组计算一次同一单位时间内的电压变化量u，和电流变化量a，同时进行一次评估和存储，将电压变化量和电流变化量作为寿命预测评估的依据。
在步骤一中记录电压和电流突变，单位时间内电压电流发生突变的次数，并将单位时间内电压电流发生突变的次数上传至充电装置。
在充电装置中记录每次充电时间及续航里程数、环境温度和充电次数，建立历史数据信息库，根据每次充电时间及续航里程数、环境温度和充电次数、单位时间内电压电流发生突变的次数、电压变化量和电流变化量对蓄电池组进行故障诊断分析和电池寿命预测。
在一次充满电量中，续航里程降低30％以上时，应发出蓄电池组寿命终止的预警，提示用户更换新蓄电池组。
若单位时间内电压电流发生突变的次数、电压变化量和电流变化量任一数值超出设定阈值则判定蓄电池组故障命令，若单位时间内电压电流发生突变的次数、电压变化量和电流变化量数值均低于设定阈值，则根据之前的充电时间及续航里程数并根据环境温度和充电次数的加权值计算出修正后的充电时间及续航里程数，并根据修正后的充电时间及续航里程数在信息数据库中查询对应的预测电池寿命预测值，根据修正后的充电时间及续航里程数在信息数据库中查询对应的单位时间内电压电流发生突变的标准次数、标准电压变化量和标准电流变化量数值，并计算相互之间的差值，根据差值查询得到蓄电池组故障。
在电动汽车运行过程中，蓄电池组的放电电压和电流会出现波动、甚至突变。电池组分析模块采集放电过程中的电压信号和电流信号，并存储在数据存储模块中，每次充电时向充电装置上传存储的数据。充电装置的状态数据处理模块对上传的数据进行处理和分类。同时删除电池组监控系统中数据存储模块的存储数据，空置存储空间。经过状态数据处理模块处理和分类的数据分别传送至故障诊断分析模块和电池寿命预测模块，对电池寿命进行预测和对故障状态进行诊断，并及时反馈至人机交互系统。人机交互系统集成人机交互接口，用户可以通过人机交互接口读取电池寿命和故障预测信息。并在存在潜在故障风险时，及时向用户发出故障预警。经过电池寿命模块和故障诊断分析模块分析之后，若电池组存在重大安全隐患时，一方面向用户发出故障预警，同时向电源管理系统发出信号，通过充电控制模块终止电池组供电。避免发生蓄电池组过充，保障电动汽车安全。本发明具有显著的技术效果和实际使用价值，能够实现在电动车充电同时分析蓄电池状态和预测寿命，并将故障和寿命状态实时反馈给用户，提高电动汽车运行安全和及时故障预警。
一种基于蓄电池组监控与故障诊断的电动汽车充电装置，适用于电动汽车蓄电池组的监控和检测，包括以下装置：
由电池组分析模块和数据存储模块构成的电池组监控系统，在电动汽车运行过程中，电池组分析模块监测蓄电池组的放电电压和电流出现波动或突变，采集放电过程中的电压信号和电流信号并存储在数据存储模块，每次充电时向充电装置上传存储的数据；
状态数据处理模块，充电装置对上传的数据进行处理和分类，同时删除电动汽车中数据存储模块的存储数据，空置存储空间；
故障诊断分析模块，使用经过状态数据处理处理和分类的数据进行故障诊断分析，完成对对故障状态进行诊断，并反馈至给使用者；
电池寿命预测模块，使用经过状态数据处理处理和分类的数据进行电池寿命预测，完成对电池寿命进行预测，并反馈至给使用者；
充电控制模块，若电池组存在重大安全隐患时，一方面向使用者发出故障预警，同时终止电池组供电；
人机交互系统，在存在潜在故障风险时，及时向用户发出故障预警，使用者获取电池寿命和故障预测信息。
实施例2：
还包括电池监控管理模块，
电池监控管理模块根据故障诊断分析模块的分析结果给出电池组维护建议，通过人机交互系统反馈给用户，给出蓄电池维护策略的同时，发送控制命令至充电控制模块调节充电电流和电压，保障蓄电池组的使用安全。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (5)

1.一种基于蓄电池组监控与故障诊断的电动汽车充电方法，其特征在于：适用于电动汽车蓄电池组的监控和检测，包括以下步骤：
步骤一，在电动汽车运行过程中，监测蓄电池组的放电电压和电流出现的波动或突变，采集放电过程中的电压信号和电流信号并存储，记录电压和电流突变，单位时间内电压电流发生突变的次数，每次充电时向充电装置上传存储的数据；
步骤二，充电装置对上传的数据进行处理和分类，同时删除电动汽车中的存储数据，空置存储空间；
步骤三，充电装置对经过状态数据处理和分类的数据分别进行故障诊断分析和电池寿命预测；
步骤四，完成对电池寿命进行预测和故障诊断，并反馈至给用户；
步骤五，若蓄电池组存在重大安全隐患时，一方面向用户发出故障预警，同时终止蓄电池组供电；
步骤六，在存在潜在故障风险时，向用户发出故障预警，用户获取电池寿命和故障预测信息；
在蓄电池组充放电时，每10分钟对蓄电池组计算一次同一单位时间内的电压变化量u，和电流变化量a，同时进行一次评估和存储，将电压变化量和电流变化量作为寿命预测评估的依据；
在充电装置中记录每次充电时间及续航里程数、环境温度和充电次数，建立历史数据信息库，根据每次充电时间及续航里程数、环境温度和充电次数、单位时间内电压电流发生突变的次数、电压变化量和电流变化量对蓄电池组进行故障诊断分析和电池寿命预测；
若单位时间内电压电流发生突变的次数、电压变化量和电流变化量任一数值超出设定阈值则判定蓄电池组故障，若单位时间内电压电流发生突变的次数、电压变化量和电流变化量数值均低于设定阈值，则根据之前的充电时间及续航里程数并根据环境温度和充电次数的加权值计算出修正后的充电时间及续航里程数，并根据修正后的充电时间及续航里程数在信息数据库中查询对应的预测电池寿命预测值，根据修正后的充电时间及续航里程数在信息数据库中查询对应的单位时间内电压电流发生突变的标准次数、标准电压变化量和标准电流变化量数值，并计算单位时间内电压电流发生突变的次数与单位时间内电压电流发生突变的标准次数之间的差值、电压变化量与标准电压变化量之间的差值以及电流变化量与标准电流变化量数值之间的差值，根据差值查询得到蓄电池组故障。
2.根据权利要求1所述的基于蓄电池组监控与故障诊断的电动汽车充电方法，其特征在于：在步骤四中，根据故障诊断分析的分析结果给出蓄电池组维护建议，反馈给用户，给出蓄电池组维护策略的同时，调节充电电流和电压，保障蓄电池组的使用安全。
3.根据权利要求1所述的基于蓄电池组监控与故障诊断的电动汽车充电方法，其特征在于：在一次充满电量中，续航里程降低30％以上时，应发出蓄电池组寿命终止的预警，提示用户更换新蓄电池组。
4.一种基于蓄电池组监控与故障诊断的电动汽车充电装置，其特征在于：
适用于电动汽车蓄电池组的监控和检测，包括以下装置：
由蓄电池组分析模块和数据存储模块构成的蓄电池组监控系统，在电动汽车运行过程中，蓄电池组分析模块监测蓄电池组的放电电压和电流出现波动或突变，采集放电过程中的电压信号和电流信号并存储在数据存储模块，每次充电时向充电装置上传存储的数据；
状态数据处理模块，用于充电装置对上传的数据进行处理和分类，同时删除电动汽车中数据存储模块的存储数据，空置存储空间；
故障诊断分析模块，用于使用经过状态数据处理和分类的数据进行故障诊断分析，完成对故障状态进行诊断，并反馈至给用户；
电池寿命预测模块，用于使用经过状态数据处理和分类的数据进行电池寿命预测，完成对电池寿命进行预测，并反馈至给用户；
充电控制模块，监控蓄电池组，若蓄电池组存在重大安全隐患时，一方面向用户发出故障预警，同时终止蓄电池组供电；
人机交互系统，用于在存在潜在故障风险时，向用户发出故障预警，用户获取电池寿命和故障预测信息；
所述基于蓄电池组监控与故障诊断的电动汽车充电装置为执行以下步骤的基于蓄电池组监控与故障诊断的电动汽车充电装置：
步骤一，在电动汽车运行过程中，监测蓄电池组的放电电压和电流出现的波动或突变，采集放电过程中的电压信号和电流信号并存储，记录电压和电流突变，单位时间内电压电流发生突变的次数，每次充电时向充电装置上传存储的数据；
步骤二，充电装置对上传的数据进行处理和分类，同时删除电动汽车中的存储数据，空置存储空间；
步骤三，充电装置对经过状态数据处理和分类的数据分别进行故障诊断分析和电池寿命预测；
步骤四，完成对电池寿命进行预测和故障诊断，并反馈至给用户；
步骤五，若蓄电池组存在重大安全隐患时，一方面向用户发出故障预警，同时终止蓄电池组供电；
步骤六，在存在潜在故障风险时，向用户发出故障预警，用户获取电池寿命和故障预测信息；
在蓄电池组充放电时，每10分钟对蓄电池组计算一次同一单位时间内的电压变化量u，和电流变化量a，同时进行一次评估和存储，将电压变化量和电流变化量作为寿命预测评估的依据；
在充电装置中记录每次充电时间及续航里程数、环境温度和充电次数，建立历史数据信息库，根据每次充电时间及续航里程数、环境温度和充电次数、单位时间内电压电流发生突变的次数、电压变化量和电流变化量对蓄电池组进行故障诊断分析和电池寿命预测；
若单位时间内电压电流发生突变的次数、电压变化量和电流变化量任一数值超出设定阈值则判定蓄电池组故障，若单位时间内电压电流发生突变的次数、电压变化量和电流变化量数值均低于设定阈值，则根据之前的充电时间及续航里程数并根据环境温度和充电次数的加权值计算出修正后的充电时间及续航里程数，并根据修正后的充电时间及续航里程数在信息数据库中查询对应的预测电池寿命预测值，根据修正后的充电时间及续航里程数在信息数据库中查询对应的单位时间内电压电流发生突变的标准次数、标准电压变化量和标准电流变化量数值，并计算单位时间内电压电流发生突变的次数与单位时间内电压电流发生突变的标准次数之间的差值、电压变化量与标准电压变化量之间的差值以及电流变化量与标准电流变化量数值之间的差值，根据差值查询得到蓄电池组故障。
5.根据权利要求4所述的基于蓄电池组监控与故障诊断的电动汽车充电装置，其特征在于：还包括电池监控管理模块，电池监控管理模块根据故障诊断分析模块的分析结果给出蓄电池组维护建议，通过人机交互系统反馈给用户，给出蓄电池组维护策略的同时，发送控制命令至充电控制模块调节充电电流和电压，保障蓄电池组的使用安全。
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