CN115384311A - 诊断动力电池绝缘故障方法、系统、车辆及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种诊断动力电池绝缘故障方法、系统、车辆及存储介质，包括：步骤1.获取车辆终端时间和各时刻的绝缘电阻；步骤2.按时间序列划分行程和工况，并分别提取非充电工况数据和充电工况数据；步骤3.提取充电工况数据，判断是否充电绝缘电阻异常；提取非充电工况数据；判断是否非充电绝缘电阻异常；步骤4.根据判异规则进行系统报警。本发明能够对因电芯外部原因引起的热失控进行诊断。

Description

诊断动力电池绝缘故障方法、系统、车辆及存储介质
技术领域
本发明属于动力锂电池或锂电池储能系统的故障诊断技术领域，具体涉及一种诊断动力电池绝缘故障方法、系统、车辆及存储介质。
背景技术
锂离子电池由于能量密度高、循环寿命长等因素成为电动汽车的首选电池。但动力电池的安全性能一直都是行业内关注的焦点，当前判定动力电池是否有安全风险的方案，通常是通过采集电池静态单体电压，通过静态单体电压来判定电池是否出现内短路、析锂等异常，如果电池出现内短路或析锂等现象，那么电池则具有热失控风险。但是，动力电池热失控的起因不仅仅表现在电芯内部，也有可能电芯外部原因引起，比如电芯漏液，线束老化破皮等现象，依然会导致电池包热失控，但该现象通过电池电压则无法有效的判定。电芯漏液，线束老化破皮等现象如果不提前识别并预警，可能会导致电池热失控，从而造成严重的事故。
因此，有必要开发一种诊断动力电池绝缘故障方法、系统、车辆及存储介质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种诊断动力电池绝缘故障方法、系统、车辆及存储介质，能对因电芯外部原因引起的热失控进行诊断。
第一方面，本发明所述的一种诊断动力电池绝缘故障方法，包括以下步骤：
步骤1.获取车辆终端时间和各时刻的绝缘电阻；
步骤2.按时间序列划分行程和工况，并分别提取非充电工况数据和充电工况数据；
步骤3.提取充电工况数据，并设计一个滑窗，统计滑窗内绝缘电阻小于等于预设电阻阈值R0的数量，并计算绝缘电阻小于R0占滑窗总数的比例M，如果M大于等于预设阈值M0，则记录充电绝缘异常信息；
提取非充电工况数据，并设计一个滑窗，统计滑窗内绝缘电阻小于等于预设电阻阈值R0的数量，并计算绝缘电阻小于R0占滑窗总数的比例M，如果M大于等于预设阈值M0，则对非充电工况数据中的绝缘电阻进行编号，即绝缘电阻R1的编号为X1,绝缘电阻R2的编号为X2,绝缘电阻R3的编号为X3,依次类推，绝缘电阻Rn的编号为Xn，并计算编号的均值
Figure BDA0003814260910000011
并根据绝缘电阻Ri和Xi计算绝缘电阻变化趋势W，其中，1≤i≤n且i为整数，判断W的大小，如果W≤W0时，则记录非充电绝缘电阻异常信息，否则结束该行程的计算；
步骤4.如果同一个行程，有充电绝缘异常信息，且有非充电绝缘异常信息，则判定为动力电池绝缘故障，并发出动力电池绝缘电阻故障警告。
可选地，所述步骤4中，还包括：如果同一个行程，只有充电绝缘异常信息，无非充电绝缘异常信息，则判定为充电桩绝缘故障，并发出充电桩绝缘电阻故障警告。本发明还能够根据充电绝缘异常信息和无非充电绝缘异常信息判定是否为充电桩的绝缘故障，并进行对应的故障提醒。
可选地，所述步骤4中，还包括：如果同一个行程，只有非充电绝缘电阻异常信息，无充电绝缘异常信息，则判定为非电池绝缘故障，并发出关于整车除动力电池外的绝缘电阻故障警告。本发明还能够根据充电绝缘异常信息和无非充电绝缘异常信息判定是否为整车除动力电池外的绝缘电阻故障，并进行对应的故障提醒。
可选地，所述步骤1中，还包括对数据进行清洗，剔除明显错误的数据、空值、默认值，去除超出正常区间、重复、冗余的异常数据；剔除异常数据，减少数据的运算量和提高数据计算的精度。
可选地，将数据划分成若干个行程，将从开始充电到下一次开始充电定义为一个行程，再对每个行程划分出充电工况和非充电工况；分别提取单个行程的充电工况的绝缘电阻数据和非充电工况的绝缘电阻数据。本发明按照行程和工况来对数据进行分类处理，以便准确判断出故障原因。
可选地，所述步骤1中，车端采用GBT32960标准要求上传数据至云端服务端。将本发明布置在云端，计算数据来源是车辆根据GBT32960要求上传的数据，车辆无需增加额外设备或其他要求。云端收到车辆上传数据后，按照本方法的步骤执行即可，实现远程诊断功能。
可选地，所述R0为200kΩ；所述M0为50％；所述W0为-4，以上数据的取值均通过实验验证所得，能够确保故障判断的准确性。
第二方面，本发明所述的一种诊断动力电池绝缘故障系统，包括存储器和控制器，所述存储器内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被控制器调用时能执行如本发明所述的诊断动力电池绝缘故障方法的步骤。
第三方面，本发明所述的一种存储介质，其内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被调用时能执行如本发明所述的诊断动力电池绝缘故障方法的步骤。
本发明具有以下优点：
(1)本发明能够对因电芯外部原因(比如：电芯漏液，线束老化破皮等现象，这些现象通过现有的电池电压的方法是无法有效判定出的)引起的动力电池热失控情况进行诊断，故能够更好地识别出动力锂电池的绝缘故障。
(2)本发明根据各时刻的绝缘电阻值得到充电绝缘异常信息和非充电绝缘异常信息的情况，然后结合充电绝缘异常信息和非充电绝缘异常信息的情况来判断故障类型，能够实现对动力电池绝缘故障、充电桩绝缘故障、整车(除动力电池外)绝缘电阻故障的诊断，并发出对应的故障警告。
(3)本发明布置在云端，计算数据来源是车辆根据GBT32960要求上传的数据，车辆无需增加额外设备或其他要求。云端收到车辆端上传的数据后，按照本发明的步骤执行即可实现远程故障诊断的功能。
附图说明
图1是本实施例的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细的说明。
如图1所示，本实施例中，一种诊断动力电池绝缘故障方法，包括以下步骤：
步骤1.数据清洗：剔除明显错误的数据、空值、默认值，去除超出正常区间、重复、冗余等异常数据。并将数据按车辆终端生产的时间进行排序，剔除异常数据，减少数据的运算量和提高数据计算的精度。提取车辆终端时间，各时刻的绝缘电阻，单位kΩ。
步骤2.按时间序列划分行程和工况，并分别提取非充电工况数据和充电工况数据，具体为：
将数据划分成若干个行程(从开始充电到下一次开始充电定义为一个行程)，再对每个行程将数据划分成若干个行程，将从开始充电到下一次开始充电定义为一个行程，再对每个行程划分出充电工况和非充电工况；分别提取单个行程的充电工况的绝缘电阻数据和非充电工况的绝缘电阻数据。
步骤3.提取充电工况数据，设计一个滑窗，滑窗长度为k(本实施例中，k＝50，单位为帧，k为一阈值，可预设，也可以通过大数据计算结果按需调整),滑窗的步长小于等于k。统计滑窗内绝缘电阻小于等于预设电阻阈值R0(R0＝200kΩ)的数量，并计算绝缘电阻小于R0占滑窗总数的比例M，如果M大于等于M0＝50％，则记录充电绝缘异常信息；其中，R0＝200kΩ和M0＝50％通过实验验证所得。
提取非充电工况数据，设计一个滑窗，滑窗长度为k(本实施例中，k＝50，k为一阈值，可预设，也可以通过大数据计算结果按需调整),滑窗的步长小于等于k。统计滑窗内绝缘电阻小于等于预设电阻阈值R0的数量，并计算绝缘电阻小于R0占滑窗总数的比例M，如果M大于等于预设阈值M0，则对非充电工况数据中的绝缘电阻进行编号，即绝缘电阻R1的编号为X1,绝缘电阻R2的编号为X2,绝缘电阻R3的编号为X3,依次类推，绝缘电阻Rn的编号为Xn，并计算编号的均值
Figure BDA0003814260910000031
并根据绝缘电阻Ri和Xi计算绝缘电阻变化趋势W，其中，1≤i≤n且i为整数，判断W的大小，如果W≤W0时，则记录非充电绝缘电阻异常信息，否则结束该行程的计算。
本实施例中，计算编号的均值
Figure BDA0003814260910000032
具体为：
Figure BDA0003814260910000033
本实施例中，Ri∈[R1,R2,R3,...,Rn]，Xi∈[X1,X2,X3,...,Xn]＝[1,2,3,...,n]，1≤i≤n且i为整数，根据Ri和Xi计算出绝缘电阻变化趋势W，具体为：
Figure BDA0003814260910000041
当某一行程内W≤W0时，则记录非充电绝缘异常信息。本实施例中，W0为-4，W0通过实验验证所得。
步骤4、判异规则：
如果同一个行程，只有充电绝缘异常信息，无非充电绝缘异常信息，则判定为充电桩绝缘故障，系统发出关于充电桩绝缘电阻故障警告；
如果同一个行程，无充电绝缘异常信息，只有非充电绝缘异常信息，则判定为非电池绝缘故障，系统发出关于整车(除动力电池外)绝缘电阻故障警告；
如果同一个行程，有充电绝缘异常信息，且有非充电绝缘异常信息，则判定为电池绝缘故障，系统发出关于动力电池绝缘电阻故障警告。
本发明可以布置在云端，计算数据来源是车辆根据GBT32960要求上传的数据，车辆无需增加额外设备或其他要求。云端收到车辆上传数据后，按照本方法的步骤执行。
本实施例中，一种诊断动力电池绝缘故障系统，包括存储器和控制器，所述存储器内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被控制器调用时能执行如本实施例中所述的诊断动力电池绝缘故障方法的步骤。
本实施例中，一种存储介质，其内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被控制器调用时能执行如本实施例中所述的诊断动力电池绝缘故障方法的步骤。
本发明中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤也可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种诊断动力电池绝缘故障方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.获取车辆终端时间和各时刻的绝缘电阻；
步骤2.按时间序列划分行程和工况，并分别提取非充电工况数据和充电工况数据；
步骤3.提取充电工况数据，并设计一个滑窗，统计滑窗内绝缘电阻小于等于预设电阻阈值R0的数量，并计算绝缘电阻小于R0占滑窗总数的比例M，如果M大于等于预设阈值M0，则记录充电绝缘异常信息；
提取非充电工况数据，并设计一个滑窗，统计滑窗内绝缘电阻小于等于预设电阻阈值R0的数量，并计算绝缘电阻小于R0占滑窗总数的比例M，如果M大于等于预设阈值M0，则对非充电工况数据中的绝缘电阻进行编号，即绝缘电阻R1的编号为X1,绝缘电阻R2的编号为X2,绝缘电阻R3的编号为X3,依次类推，绝缘电阻Rn的编号为Xn，并计算编号的均值
Figure FDA0003814260900000012
并根据绝缘电阻Ri和Xi计算绝缘电阻变化趋势W，其中，1≤i≤n且i为整数，判断W的大小，如果W≤W0时，则记录非充电绝缘电阻异常信息，否则结束该行程的计算；
步骤4.如果同一个行程，有充电绝缘异常信息，且有非充电绝缘异常信息，则判定为动力电池绝缘故障，并发出动力电池绝缘电阻故障警告。
2.根据权利要求1所述的诊断动力电池绝缘故障方法，其特征在于：所述步骤4中，还包括：如果同一个行程，只有充电绝缘异常信息，无非充电绝缘异常信息，则判定为充电桩绝缘故障，并发出充电桩绝缘电阻故障警告。
3.根据权利要求2所述的诊断动力电池绝缘故障方法，其特征在于：所述步骤4中，还包括：如果同一个行程，只有非充电绝缘电阻异常信息，无充电绝缘异常信息，则判定为非电池绝缘故障，并发出关于整车除动力电池外的绝缘电阻故障警告。
4.根据权利要求1至3任一所述的诊断动力电池绝缘故障方法，其特征在于：所述步骤1中，还包括对数据进行清洗，剔除明显错误的数据、空值、默认值，去除超出正常区间、重复、冗余的异常数据。
5.根据权利要求4所述的诊断动力电池绝缘故障方法，其特征在于：所述步骤3中，根据绝缘电阻Ri和Xi计算绝缘电阻变化趋势W，具体为：
Figure FDA0003814260900000011
6.根据权利要求1或2或3或5所述的诊断动力电池绝缘故障方法，其特征在于：所述步骤2中，将数据划分成若干个行程，将从开始充电到下一次开始充电定义为一个行程，再对每个行程划分出充电工况和非充电工况；分别提取单个行程的充电工况的绝缘电阻数据和非充电工况的绝缘电阻数据。
7.根据权利要求6所述的诊断动力电池绝缘故障方法，其特征在于：所述步骤1中，车端采用GBT32960标准要求上传数据至云端服务端。
8.根据权利要求1或2或3或5或7所述的诊断动力电池绝缘故障方法，其特征在于：所述R0为200kΩ；所述M0为50％；所述W0为-4。
9.一种诊断动力电池绝缘故障系统，其特征在于：包括存储器和控制器，所述存储器内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被控制器调用时能执行如权利要求1至8任一所述的诊断动力电池绝缘故障方法的步骤。
10.一种存储介质，其特征在于：其内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被调用时能执行如权利要求1至8任一所述的诊断动力电池绝缘故障方法的步骤。
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