CN115091981A - 一种电动汽车充检实时安全监测方法及装置 - Google Patents

一种电动汽车充检实时安全监测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车充检实时安全监测方法及装置，涉及新能源汽车充电技术领域，包括充电连接检测步骤、充电判断步骤、模型建立步骤、实时数据采集步骤和监测步骤。本发明实现了：1)待充电动汽车与充电设施通信检测充电枪连接状态、充电故障实时监测，提高充电安全性；2)可提前侦测出各类新能源电动汽车动力电池的安全状态，进而真正达到预防动力电池安全事故的目的，该方式要比通过对比安全阈值和接收电池管理系统故障告警方式更加及时和有效。

Description

一种电动汽车充检实时安全监测方法及装置
技术领域
本发明涉及新能源汽车充电技术领域，尤其涉及一种电动汽车充检实时安全监测方法及装置。
背景技术
为了减少碳排放，降低化石能源消耗加速开发和推广应用新能源车辆已成为全球共识，新能源汽车成为了新兴产业。针对当前新能源汽车的大力推广，作为新能源车辆的关键技术，动力电池及其应用是各国竞相占领的技术制高点，对自主突破新能源车辆技术瓶颈至关重要。动力电池作为新能源汽车的关键技术之一，更是其发展的技术瓶颈。通过多年来的努力，动力电池技术不断进步，电池单体性能也得到较大提升。铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等已在电动汽车和电池储能领域得到批量应用。其中锂离子电池由于具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应、低自放电率等优点而得到广泛应用。对此，需要研究电动汽车充电安全预警方法，保证充电过程安全性，而且实现电池充电时间的最小化。
当下最为普遍的保护策略是，充电桩被动的根据电池管理系统的开关机指令报文进行充电、停机，根据电池的需求报文调整输出电压，电流等。接收电池管理系统的故障报文进行告警停机等，以上类似都是通过实时电池参数进行相关的保护策略和启停控制。针对于这种根据电池实时数据超过告警阈值，来进行充电安全事故规避的方法比较被动，而且告警不及时，一旦发生触发参数阈值的告警后，有很大概率这种安全事故已不可避免。
因此，提出一种电动汽车充检实时安全监测方法及装置，来解决现有技术存在的困难，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电动汽车充检实时安全监测方法及装置，有解决了上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电动汽车充检实时安全监测方法，包括以下步骤：
S101.充电连接检测步骤：车载智能充电系统与充电设施智能充电系统双向沟通，判断待充电动汽车与充电设施建立物理连接是否满足要求，如若满足进行下一步待充电动汽车启动自身低压启动电源，并激活电池充电控制系统BMS工作，进入充电准备状态；不满足则报警提示驾驶员，驾驶员检测充电枪插入状态或者拔出重新插入；
S201.充电判断步骤：待充电动汽车启动低压电源、激活电池充电控制系统BMS工作之后，检测待充电动汽车是否满足充电条件；不满足充电条件，BMS保存充电数据后下低压电结束此次充电过程；满足充电条件则闭合电池正/负端继电器，进入初始充电控制流程；
S301.模型建立步骤：获取电池的历史充电数据，利用电池的历史充电数据训练生成安全监测模型；
S401.实时数据采集步骤：定时采集待充电动汽车充电电池的实时电池参数；
S501.监测步骤：将实时电池参数输入S301的安全监测模型中，以监测待充电动汽车充电电池的安全状态。
可选的，S301.模型建立步骤中获取历史充电数据的步骤，包括：充电桩向LVS集群发送历史充电数据；LVS集群在获得历史充电数据之后，通过负载均衡方式向Flume集群发送历史充电数据；Flume集群将所述历史充电数据保存至HDFS集群中。
可选的，历史充电数据包括：电池参数、充电状态信息以及电池型号。
可选的，S301.模型建立步骤中利用电池的历史充电数据训练生成安全监测模型的步骤，包括：按照电池型号对历史充电数据进行分类；利用分类好的历史充电数据训练生成各型号电池的安全监测模型。
可选的，利用分类好的历史充电数据训练生成各型号电池的安全监测模型的步骤，包括：利用所述历史充电数据中的电池参数确定特征值；利用所述历史充电数据中的充电状态信息确定标签；利用所述特征值和所述标签训练各型号电池的安全监测模型。
可选的，S401.实时数据采集步骤中定时采集充电电池的实时电池参数的步骤，包括：充电桩向LVS集群发送充电电池的实时电池参数；LVS集群在获取充电电池的实时电池参数之后，通过负载均衡方式将所获取的实时电池参数发送至Flume集群进行过滤；Flume集群将过滤之后的实时电池参数缓存至Kafka集群；Flink集群从Kafka集群中获取实时电池参数，以进行监测。
一种电动汽车充检实时安全监测装置，利用上述的一种电动汽车充检实时安全监测方法，包括依次连接的充电连接检测模块、充电判断模块、模型建立模块、实时数据采集模块和监测模块；
充电连接检测模块，用于车载智能充电系统与充电设施智能充电系统双向沟通，判断待充电动汽车与充电设施建立物理连接是否满足要求，如若满足进行下一步待充电动汽车启动自身低压启动电源，并激活电池充电控制系统BMS工作，进入充电准备状态；不满足则报警提示驾驶员，驾驶员检测充电枪插入状态或者拔出重新插入；
充电判断模块，用于待充电动汽车启动低压电源、激活电池充电控制系统BMS工作之后，检测待充电动汽车是否满足充电条件；不满足充电条件，BMS保存充电数据后下低压电结束此次充电过程；满足充电条件则闭合电池正/负端继电器，进入初始充电控制流程；
模型建立模块，用于获取电池的历史充电数据，利用电池的历史充电数据训练生成安全监测模型；
实时数据采集模块，用于定时采集充电电池的实时电池参数；
监测模块，用于将实时电池参数输入安全监测模型中，以监测充电电池的安全状态。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种电动汽车充检实时安全监测方法及装置：1)待充电动汽车与充电设施通信检测充电枪连接状态、充电故障实时监测，提高充电安全性；2)可提前侦测出各类新能源电动汽车动力电池的安全状态，进而真正达到预防动力电池安全事故的目的，该方式要比通过对比安全阈值和接收电池管理系统故障告警方式更加及时和有效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种电动汽车充检实时安全监测方法流程图；
图2为本发明提供的一种电动汽车充检实时安全监测装置结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
在生产过程中，由于工艺上的问题和材质的不均匀，使得电池极板的活性物质活化程度、厚度等存在微小的差别，导致对于同一批次出厂的同一型号电池来说，其内部结构和材质不完全一致，从而使得容量、内阻等并不完全一致。
在使用过程中，由于电池组中各个电池的电解液密度、温度和通风条件、自放电程度、放电深度及充放电过程等存在差异，使得各个电池的衰退速度各不相同，使用过程中的差异具有累积性，进一步扩散了出厂电池的不一致性，导致电池容量、内阻各不相同，另外，初始SOC差异随着库伦效率的存在及差异将会进一步放大，导致放电深度差异不断扩大，从而使得容量和内阻差异不断扩大
参照图1所示，本发明公开了一种电动汽车充检实时安全监测方法，包括以下步骤：
S101.充电连接检测步骤：车载智能充电系统与充电设施智能充电系统双向沟通，判断待充电动汽车与充电设施建立物理连接是否满足要求，如若满足进行下一步待充电动汽车启动自身低压启动电源，并激活电池充电控制系统BMS工作，进入充电准备状态；不满足则报警提示驾驶员，驾驶员检测充电枪插入状态或者拔出重新插入；
S201.充电判断步骤：待充电动汽车启动低压电源、激活电池充电控制系统BMS工作之后，检测待充电动汽车是否满足充电条件；不满足充电条件，BMS保存充电数据后下低压电结束此次充电过程；满足充电条件则闭合电池正/负端继电器，进入初始充电控制流程；
S301.模型建立步骤：获取电池的历史充电数据，利用电池的历史充电数据训练生成安全监测模型；
S401.实时数据采集步骤：定时采集待充电动汽车充电电池的实时电池参数；
S501.监测步骤：将实时电池参数输入S301的安全监测模型中，以监测待充电动汽车充电电池的安全状态。
进一步的，S101的具体内容为：
充电枪插入待充电动汽车充电口，车载智能充电系统检测到充电枪与充电口建立物理连接。此时，物理连接并不一定满足充电要求，可能存在接触不良的现象，需要与充电设施沟通后判断物理连接是否满足要求；因此车载智能充电系统与充电设施智能充电系统双向沟通，判断待充电动汽车与充电设施建立物理连接是否满足要求。如若满足进行下一步待充电动汽车启动自身低压启动电源，并激活电池充电控制系统BMS工作，进入充电准备状态；不满足则报警提示驾驶员，驾驶员检测充电枪插入状态或者拔出重新插入。检测电动汽车是否满足充电条件。
进一步的，在S201和S301之间还包括：
车载智能充电系统根据检测信息判断是交流充电还是直流充电，交流充电选择合适的相位启动充电，直流充电给定初始充电电流，以削弱启动冲击。
进一步的，S301.模型建立步骤中获取历史充电数据的步骤，包括：充电桩向LVS集群发送历史充电数据；LVS集群在获得历史充电数据之后，通过负载均衡方式向Flume集群发送历史充电数据；Flume集群将所述历史充电数据保存至HDFS集群中。
更进一步的，历史充电数据包括：电池参数、充电状态信息以及电池型号。
具体的，各地充电桩在为新能源汽车充电时，均会生成以及保存电池的历史充电数据(充电日志)，经过日积月累，能够形成用以训练安全监测模型大数据。历史充电数据可以包括电池参数、充电状态信息以及电池型号。其中电池参数可以包括电池的最高温度值、最高单体电压值、当前电压值、当前电流值、需求电压、需求电流、最低单体电压值、电池最低温度、环境温度、充电时长、已充电量以及当前荷电状态(State of Charge，SOC)中的一种或多种。
其中，荷电状态又叫剩余电量，是反应电池当前电量占总体可用容量百分比的一个参数，其可以替代时间用于表示电池参数中各个维度数据的走势情况。充电状态信息可以包括电池状态信息、告警信息、电池中止充电信息、电池终止充电故障原因、终止充电错误原因等用于说明电池充电结果的信息。
再进一步的，S301.模型建立步骤中利用电池的历史充电数据训练生成安全监测模型的步骤，包括：按照电池型号对历史充电数据进行分类；利用分类好的历史充电数据训练生成各型号电池的安全监测模型。
再进一步的，利用分类好的历史充电数据训练生成各型号电池的安全监测模型的步骤，包括：利用所述历史充电数据中的电池参数确定特征值；利用所述历史充电数据中的充电状态信息确定标签；利用所述特征值和所述标签训练各型号电池的安全监测模型。
进一步的，S401.实时数据采集步骤中定时采集充电电池的实时电池参数的步骤，包括：充电桩向LVS集群发送充电电池的实时电池参数；LVS集群在获取充电电池的实时电池参数之后，通过负载均衡方式将所获取的实时电池参数发送至Flume集群进行过滤；Flume集群将过滤之后的实时电池参数缓存至Kafka集群；Flink集群从Kafka集群中获取实时电池参数，以进行监测。
一种电动汽车充检实时安全监测装置，利用上述的一种电动汽车充检实时安全监测方法，包括依次连接的充电连接检测模块、充电判断模块、模型建立模块、实时数据采集模块和监测模块；
充电连接检测模块，用于车载智能充电系统与充电设施智能充电系统双向沟通，判断待充电动汽车与充电设施建立物理连接是否满足要求，如若满足进行下一步待充电动汽车启动自身低压启动电源，并激活电池充电控制系统BMS工作，进入充电准备状态；不满足则报警提示驾驶员，驾驶员检测充电枪插入状态或者拔出重新插入；
充电判断模块，用于待充电动汽车启动低压电源、激活电池充电控制系统BMS工作之后，检测待充电动汽车是否满足充电条件；不满足充电条件，BMS保存充电数据后下低压电结束此次充电过程；满足充电条件则闭合电池正/负端继电器，进入初始充电控制流程；
模型建立模块，用于获取电池的历史充电数据，利用电池的历史充电数据训练生成安全监测模型；
实时数据采集模块，用于定时采集充电电池的实时电池参数；
监测模块，用于将实时电池参数输入安全监测模型中，以监测充电电池的安全状态。
进一步的，还包括报警模块，充电连接检测模块、充电判断模块和监测模块的输出端均与报警模块连接，用于物理连接不满足要求时报警提示、充电条件不满足要求时报警提示以及充电电池充电故障报警提示。
对所公开的实施例的上述说明，按照递进的方式进行，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种电动汽车充检实时安全监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101.充电连接检测步骤：车载智能充电系统与充电设施智能充电系统双向沟通，判断待充电动汽车与充电设施建立物理连接是否满足要求，如若满足进行下一步待充电动汽车启动自身低压启动电源，并激活电池充电控制系统BMS工作，进入充电准备状态；不满足则报警提示驾驶员，驾驶员检测充电枪插入状态或者拔出重新插入；
S201.充电判断步骤：待充电动汽车启动低压电源、激活电池充电控制系统BMS工作之后，检测待充电动汽车是否满足充电条件；不满足充电条件，BMS保存充电数据后下低压电结束此次充电过程；满足充电条件则闭合电池正/负端继电器，进入初始充电控制流程；
S301.模型建立步骤：获取电池的历史充电数据，利用电池的历史充电数据训练生成安全监测模型；
S401.实时数据采集步骤：定时采集待充电动汽车充电电池的实时电池参数；
S501.监测步骤：将实时电池参数输入S301的安全监测模型中，以监测待充电动汽车充电电池的安全状态。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车充检实时安全监测方法，其特征在于，
S301.模型建立步骤中获取历史充电数据的步骤，包括：充电桩向LVS集群发送历史充电数据；LVS集群在获得历史充电数据之后，通过负载均衡方式向Flume集群发送历史充电数据；Flume集群将所述历史充电数据保存至HDFS集群中。
3.根据权利要求2所述的一种电动汽车充检实时安全监测方法，其特征在于，
历史充电数据包括：电池参数、充电状态信息以及电池型号。
4.根据权利要求3所述的一种电动汽车充检实时安全监测方法，其特征在于，
S301.模型建立步骤中利用电池的历史充电数据训练生成安全监测模型的步骤，包括：按照电池型号对历史充电数据进行分类；利用分类好的历史充电数据训练生成各型号电池的安全监测模型。
5.根据权利要求4所述的一种电动汽车充检实时安全监测方法，其特征在于，
利用分类好的历史充电数据训练生成各型号电池的安全监测模型的步骤，包括：利用所述历史充电数据中的电池参数确定特征值；利用所述历史充电数据中的充电状态信息确定标签；利用所述特征值和所述标签训练各型号电池的安全监测模型。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车充检实时安全监测方法，其特征在于，
S401.实时数据采集步骤中定时采集充电电池的实时电池参数的步骤，包括：充电桩向LVS集群发送充电电池的实时电池参数；LVS集群在获取充电电池的实时电池参数之后，通过负载均衡方式将所获取的实时电池参数发送至Flume集群进行过滤；Flume集群将过滤之后的实时电池参数缓存至Kafka集群；Flink集群从Kafka集群中获取实时电池参数，以进行监测。
7.一种电动汽车充检实时安全监测装置，其特征在于利用权利要求1-6任一项所述的一种电动汽车充检实时安全监测方法，包括依次连接的充电连接检测模块、充电判断模块、模型建立模块、实时数据采集模块和监测模块；
充电连接检测模块，用于车载智能充电系统与充电设施智能充电系统双向沟通，判断待充电动汽车与充电设施建立物理连接是否满足要求，如若满足进行下一步待充电动汽车启动自身低压启动电源，并激活电池充电控制系统BMS工作，进入充电准备状态；不满足则报警提示驾驶员，驾驶员检测充电枪插入状态或者拔出重新插入；
充电判断模块，用于待充电动汽车启动低压电源、激活电池充电控制系统BMS工作之后，检测待充电动汽车是否满足充电条件；不满足充电条件，BMS保存充电数据后下低压电结束此次充电过程；满足充电条件则闭合电池正/负端继电器，进入初始充电控制流程；
模型建立模块，用于获取电池的历史充电数据，利用电池的历史充电数据训练生成安全监测模型；
实时数据采集模块，用于定时采集充电电池的实时电池参数；
监测模块，用于将实时电池参数输入安全监测模型中，以监测充电电池的安全状态。
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