CN117104073B - 一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统，涉及电池管理领域，其技术方案要点包括：识别层包括数据预处理模块和监测模块，数据预处理模块从电池工作的实际混合环境中提取多个影响因素进而构建多个支路，监测模块用于监测各个支路中影响因素产生的数据信息，分析层基于识别层传输过来的监测数据对电池工作时发生故障的情况进行预测，驱动层根据分析层传输过来的各项监测数据分析情况，对电池实施动态管理和调控；分析模块用于预测和分析电池在各个测量周期的工作情况，分析模块包括分析单元，分析单元通过将识别层中各个支路的实时数据信息进行联立分析，获取电池的发生故障的情况。
Description
技术领域
本发明涉及电池管理领域，更具体地说，它涉及一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统。
背景技术
随着新能源技术的飞速发展，各个行业的企业公司和工厂纷纷建立相关的产业，而新能源电池也随着新能源技术的日新月异而蓬勃发展，新能源电池作为新兴产业，受到了各行各业的青睐，而新能源汽车电池应运而生，为汽车行业带来了新的革命和发展。
在新能源汽车电池的使用过程中，由于汽车行驶环境复杂多样，导致汽车显示设施与电池的连接存在故障或者波动的情况，基于物联网的新能源汽车电池管理系统中的电池容量数据可能会因为各种原因出现异常，如电池的放电、充电过程以及电池的外部环境等，如果这些异常情况没有得到及时处理，可能会导致电池的错误使用，产生电池故障工作，缩短电池的使用寿命或者使电池损坏，从而影响电池管理系统对电池状态的判断，而电池使用环境的复杂性也会增加电池故障判定的困难。
专利号为CN109606200B的发明公开了一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统，包括电池管理单元和电池控制单元，所述电池管理单元用于采集电池砖信息，并将信息上传至与其通信的电池控制单元，所述电池控制单元接收与其通信连接的电池管理单元上传的电池砖信息，并进行SOC估测及均衡控制运算，该设计涉及电池组SOC状态的在线估算，但对于电池的故障监测却未曾涉及，因此，基于上述问题，本发明对电池的安全问题进行防控。
发明内容
针对现有技术存在的用电设备故障和电力输送有问题的情况下对电力分配的问题，本发明的目的在于提供一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统，实现公司在电力使用过程中的安全防护和示警。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统，所述电池管理系统包括识别层、分析层和驱动层：
识别层包括数据预处理模块和监测模块，数据预处理模块从电池工作的实际混合环境中提取多个影响因素进而构建多个支路，监测模块用于监测各个支路中影响因素产生的数据信息，分析层基于识别层传输过来的监测数据对电池工作时发生故障的情况进行预测，驱动层根据分析层传输过来的各项监测数据分析情况，对电池实施动态管理和调控；
分析层包括分析模块，分析模块用于预测和分析电池在各个测量周期的工作情况，分析模块包括分析单元和处理单元，分析单元通过将识别层中各个支路的实时数据信息进行联立分析，获取电池的发生故障的情况，分析单元通过分析公式对电池的故障情况进行分析，分析公式如下：
；
式中，为混合环境中电池的预测故障值，/>为各个支路的约束故障值，/>为各个支路的权重占比值，/>设定为支路总数量，/>设定为支路的标号；
分析单元用于分析各个支路中影响因素在混合环境中对电池的影响程度，即支路中各个影响因素在混合环境中所占的比重，分析单元的工作过程具体包括以下步骤：
步骤S61：数据预处理模块还包括模拟单元，模拟单元用于构建一个电池故障工作场景，在一个测量周期内，监测模块对混合环境中各个影响因素的波动程度进行多次获取，设定监测模块对个影响因素获取次数为/>；
步骤S62：分析单元根据分析公式对监测模块中的数据进行处理，公式如下：
；
式中，表示支路的权重占比值，/>表示监测模块在电池故障工作过程中第/>次获取到的实时波动值，/>表示监测模块在电池故障工作过程中第/>次获取到的实时波动值，/>为监测模的获取次数，/>为影响因素数量，下标/>表示一个监测周期时长内监测模块获取实时波动值的次数标号，上标/>表示混合环境中影响因素的标号；
所述处理单元通过分析各支路实时故障值对电池的影响，进行各个影响因素对电池干涉程度的初步判定，分析单元还包括约束单元，约束单元的具体过程工作过程如下：
获取各个支路的实时故障值，根据公式
；
获取各个支路的故障约束值；
式中，为修正系数，/>为影响因素的重叠影响值，下标/>表示混合环境中影响因素的标号；
预测故障值求取后，驱动层对各个测量周期内的电池实施连续性动态管理和调控。
优选的，所述数据预处理模块包括构建单元，构建单元用于电池的测量周期构建，测量周期应用于电池的连续性监测，构建单元还用于各个支路的构建，用于观测混合环境中单个影响因素对电池发生故障的影响情况，构建单元的具体过程工作过程包括如下步骤：
步骤S21：设定一个时间段为测量周期，监测模块在测量周期内对电池进行多次监测数据获取，并进行连续测量周期内的监测；
步骤S22：构建单元获取电池运行过程中的实际混合环境，并对实际混合环境中的各个影响因素进行分层，提取每一个影响电池运行的环境因素，将提取到的各个影响因素建立支路；
其中，设定混合环境中的影响电池运行的影响因素总共有个，则构建单元建立条支路，设定/>为支路的标号，且/>也为影响因素的标号；
步骤S23：各个支路中构建一个模拟环境，模拟环境中包括电池工作时的一个实时变量的影响因素和其余个处于安全标准的影响因素，形成每个支路中只有一个影响因素为单一变量。
优选的，所述各支路中设置有相同的监测模块，监测模块用于捕获各支路中影响因素产生的数据信息，并对数据信息中特征数据进行提取，监测模块的具体过程工作过程如下：
监测模块识别和获取各个支路中的故障特征数据，得到电池受各个影响因素干涉而产生的原始特征数据，通过对原始特征数据的优化和标准化处理，使每一个优化后的原始特征数据在具有故障特征值的同时，也具有相似的尺度和范围，记各个优化后的原始特征数据为特优数据，设定特优数据为，且特优数据数量和支路数量相同，则共/>有个特优数据，且特优数据的标号与支路的标号相同，则/>表示在标号/>的支路中影响因素数据集产生的特优数据。
通过对各个支路的构建，便于分析单一影响因素对电池的影响情况和影响权重占比，通过监测模块对原始特征数据进行优化和标准化处理，使每一个优化后的原始特征数据在具有故障特征值的同时，也具有相似的尺度和范围，为分析层的故障处理提供详实可靠的数据支持。
优选的，所述分析模块还包括处理单元，处理单元用于分析各个支路中影响因素在混合环境中对电池进行故障干涉的影响，处理单元的工作过程具体包括以下步骤：
步骤S41：在测量周期内，监测模块对各个支路中各个影响因素产生的特优数据进行获取，每一个特优数据都代表相关影响因素对电池发生故障工作时的干涉情况，每个特优数据编码生成为一个支路特征值/>,支路特征值/>代表影响因素使电池产生故障时所显示出来的数据，支路特征值的标号与特优数据的标号相同；
步骤S42：根据公式
；
获取各个支路的实时故障值，实时故障值/>用于判断各个支路中影响因素对电池的影响程度，其中，/>设定为支路的标号。
优选的，所述实时故障值用于判断影响因素对电池的干涉情况，驱动层包括判定模块，判定模块包括第一判定单元，第一判定单元通过实时故障值/>对电池进行一级判定，通过判断实时故障值/>是否超出故障阈值/>,第一判定单元生成两个指令，第一判定单元的具体工作过程包括以下步骤：
步骤S51：根据公式
；
式中，和/>为一级影响符号，/>为故障阈值，/>为一级判定符号；
步骤S52：若=/>，表示实时故障值/>小于或者等于故障阈值/>，标号为/>的支路中，其影响因素对电池的影响在安全范围内，判定此标号为/>的影响因素对电池的影响不会发生故障，表示电池可继续安全运行，第一判定单元输出安全指令给第二判定单元；
步骤S53：若=/>，表示实时故障值/>大于故障阈值/>，标号为/>的支路中，其影响因素对电池的影响超出安全范围，判定此标号为/>的影响因素对电池的故障影响程度较高，代表标号为/>的影响因素存在使电池发生故障的隐患，第一判定单元输出警示指令，提醒运维人员对标号为/>的影响因素进行危险排查。
通过监测模块对各个支路的实时故障值的计算，并将实时故障值/>传输给第一判定单元，第一判定单元通过判断实时故障值/>是否超出故障阈值/>，分析各个支路中影响因素对电池的影响程度，进而使第一判定单元输出安全指令或者警示指令，使导致电池故障工作的影响因素被重点关注和排查。
优选的，所述预测故障值用于判断混合环境中电池工作发生故障的情况，判定模块包括第二判定单元，第二判定单元通过预测故障值/>对电池进行二级判定，通过判断预测故障值/>是否超出安全阈值/>,第二判定单元生成两个指令，第二判定单元通过判断公式进行判断，公式如下：
；
式中，和/>为二级影响符号，/>为二级判定符号。
优选的，所述第二判定单元通过判断预测故障值是否超出安全阈值/>生成两个指令，第二判定单元的具体判断过程如下：
若=/>，表示预测故障值/>小于或者等于安全阈值/>，判定混合环境中不会使电池发生故障，表示电池在混合环境中可正常运行，第二判定单元输出安全指令，并进行下一个测量周期的监测；
若=/>，表示预测故障值/>大于安全阈值/>，判定混合环境中存在使电池发生故障的隐患，表示电池不可继续正常运行，第二判定单元输出警示指令，终止电池的运行，并提醒运维人员对混合环境进行危险排查。
通过分析单元对各个支路的权重占比值的获取，进而判断各个支路中影响因素对电池运行的影响程度，单独分析各个影响因素对电池故障产生的影响，通过约束单元对实时故障值进行约束，对各个影响因素相互影响的作用范围进行优化，通过将各个支路的故障约束值和各个支路的权重占比值进行联立分析，对混合环境中电池的故障运行情况进行分析，第二判定单元判断预测故障值是否超出安全阈值/>生成两个指令，第二判定单元输出安全指令，并进行下一个测量周期的检测；第二判定单元输出警示指令，终止电池的运行，并提醒运维人员对混合环境进行危险排查。
优选的，所述监测模块对各个支路中影响因素产生的数据信息进行捕获和收集，并将其上传到云端，云端对上传的数据进行优化处理，云端上的计算机程序算法先对各个影响因素进行一级判定，对超过安全值且会对电池造成故障的单个影响因素进行判定，便于对不安全的影响因素进行快速定位和响应，其次，云端上的计算机程序算法对单个影响因素均在安全标准范围内的混合环境进行分析，判断混合环境中电池发生故障的情况，并通过用户界面显示警示或者指令信息，用户界面包括故障预警指令、故障详细信息以及其他相关信息，方便运维人员快速地查看和操作。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
1、本发明中，通过对各个支路的构建，便于分析单一影响因素对电池的影响情况和影响权重占比，通过监测模块对原始特征数据进行优化和标准化处理，使每一个优化后的原始特征数据在具有故障特征值的同时，也具有相似的尺度和范围，为分析层的故障处理提供详实可靠的数据支持。
2、本发明中，通过监测模块对各个支路的实时故障值的计算，并将实时故障值传输给第一判定单元，第一判定单元通过判断实时故障值/>是否超出故障阈值/>，分析各个支路中影响因素对电池的影响程度，进而使第一判定单元输出安全指令或者警示指令，使导致电池故障工作的影响因素被重点关注和排查。
3、在发明中，通过分析单元对各个支路的权重占比值的获取，进而判断各个支路中影响因素对电池运行的影响程度，单独分析各个影响因素对电池故障产生的影响，通过约束单元对实时故障值进行约束，对各个影响因素相互影响的作用范围进行优化，通过将各个支路的故障约束值和各个支路的权重占比值进行联立分析，对混合环境中电池的故障运行情况进行分析，第二判定单元判断预测故障值是否超出安全阈值/>生成两个指令，第二判定单元输出安全指令，并进行下一个测量周期的检测；第二判定单元输出警示指令，终止电池的运行，并提醒运维人员对混合环境进行危险排查。
附图说明
图1为本发明提出一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统的结构示意图；
图2为本发明中流程和方法的示意图；
图3为本发明中应用场景的示意图。
具体实施方式
下面，将参考附图详细地描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。
在新能源汽车电池的使用过程中，由于汽车行驶环境复杂多样，导致汽车显示设施与电池的连接存在故障或者波动的情况，基于物联网的新能源汽车电池管理系统中的电池容量数据可能会因为各种原因出现异常，如电池的放电、充电过程以及电池的外部环境等，如果这些异常情况没有得到及时处理，可能会导致电池的错误使用，产生电池故障工作，缩短电池的使用寿命或者使电池损坏，从而影响电池管理系统对电池状态的判断，而电池使用环境的复杂性也会增加电池故障判定的困难。
在对电池运行过程中的故障数据和性能数据进行获取和分析时，会收集到大量的数据信息，这些信息因为是由不同的环境因素造成，所以获取到的信息值也具有不同的尺度，导致数据的尺度和标准各不相同，而数据的快速响应对于数据的处理过程极为重要，且数据的质量对于故障的预测至关重要。因此，需要对数据进行预处理。这包括数据清洗、数据标准化和数据分割等。数据预处理可以提高数据的质量和可靠性，从而提高分析过程中的快速响应能力和预测能力。
实施例一
参照图1和图3，实施例一对本发明提出的一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统做进一步说明。
一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统，电池管理系统包括识别层：识别层包括数据预处理模块和监测模块，数据预处理模块从电池工作的实际混合环境中提取多个影响因素进而构建多个支路，监测模块用于监测各个支路中影响因素产生的数据信息，分析层基于识别层传输过来的监测数据对电池工作时发生故障的情况进行预测，驱动层根据分析层传输过来的各项监测数据分析情况，对电池实施动态管理和调控。
数据预处理模块包括构建单元，构建单元用于电池的测量周期构建，测量周期应用于电池的连续性监测，构建单元还用于各个支路的构建，用于观测混合环境中单个影响因素对电池发生故障的影响情况，构建单元的具体过程工作过程包括如下步骤：
步骤S21：设定一个时间段为测量周期，监测模块在测量周期内对电池进行多次监测数据获取，并进行连续测量周期内的监测；
步骤S22：构建单元获取电池运行过程中的实际混合环境，并对实际混合环境中的各个影响因素进行分层，提取每一个影响电池运行的环境因素，将提取到的各个影响因素建立支路；
其中，设定混合环境中的影响电池运行的影响因素总共有个，则构建单元建立条支路，设定/>为支路的标号，且/>也为影响因素的标号；
步骤S23：各个支路中构建一个模拟环境，模拟环境中包括电池工作时的一个实时变量的影响因素和其余个处于安全标准的影响因素，形成每个支路中只有一个影响因素为单一变量。
通过将混合环境中的各个影响因素分层且提取出来，并放置在支路中，通过观察单一影响因素对电池故障产生的影响，包括电池各个影响因素对电池造成的波动和变化，便于分析单一影响因素对电池的影响情况和影响权重占比，通过多条支路的构建，则将直接分析电池故障时遇到的风险降低，同时也是对数据分流，加速数据的处理速度和减少数据一次响应量，提高处理速度和处理质量，对故障影响因素进行快速定位。
各支路中设置有相同的监测模块，监测模块用于捕获各支路中影响因素产生的数据信息，并对数据信息中特征数据进行提取，监测模块的具体过程工作过程如下：
监测模块识别和获取各个支路中的故障特征数据，得到电池受各个影响因素干涉而产生的原始特征数据，通过对原始特征数据的优化和标准化处理，使每一个优化后的原始特征数据在具有故障特征值的同时，也具有相似的尺度和范围，记各个优化后的原始特征数据为特优数据，设定特优数据为，且特优数据数量和支路数量相同，则共有/>个特优数据，且特优数据的标号与支路的标号相同，则/>表示在标号/>的支路中影响因素数据集产生的特优数据。
本发明中的各个支路可以表示混合环境中各个单个的影响因素，包括但不限于温度、湿度和粉尘密度，以及电源的充放电状态，各个单个影响因素不仅会独立影响电源的工作状态，而且还会互相影响，当电源的温度较高时，如果湿度也较高，会对温度的升高以及故障的发生起到抑制作用，电源在充放电时产生的静电强度不同，进而对空气中粉尘粒子的吸引程度也不同，导致电源的降温散热传导能力也有所差异，甚至漏电的概率也各不相同，因此，在混合环境中，各个因素对电池的影响需要联立分析。
本实施例中，通过对各个支路的构建，便于分析单一影响因素对电池的影响情况和影响权重占比，通过监测模块对原始特征数据进行优化和标准化处理，使每一个优化后的原始特征数据在具有故障特征值的同时，也具有相似的尺度和范围，为分析层的故障处理提供详实可靠的数据支持。
实施例二
参照图1和图2，实施例二对本发明提出的一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统做进一步说明。
由于电池出现故障运行时，而造成这些故障的原因是多种运行因素共同作用造成的，这些因素共同形成电池工作的复杂环境，在电池工作过程中，每一种运行因素对其故障的影响程度不同，而影响程度较深的或者比较关键的运行因素甚至会起到故障发生的主要导火索，此外，在混合环境中，对导致电池运行故障的影响因素会相互纠缠而分不清，因此，需要对混合环境中的影响因素进行分层，单独分析各个影响因素对电池故障产生的影响，用于电池故障的排除。
一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统，分析模块还包括处理单元，处理单元用于分析各个支路中影响因素在混合环境中对电池进行故障干涉的影响，处理单元的工作过程具体包括以下步骤：
步骤S41：在测量周期内，监测模块对各个支路中各个影响因素产生的特优数据进行获取，每一个特优数据都代表相关影响因素对电池发生故障工作时的干涉情况，每个特优数据编码生成为一个支路特征值/>,支路特征值/>代表影响因素使电池产生故障时所显示出来的数据，支路特征值的标号与特优数据的标号相同；
步骤S42：根据公式
；
获取各个支路的实时故障值，实时故障值/>用于判断各个支路中影响因素对电池的影响程度，其中，/>设定为支路的标号。
监测模块通过各个支路的实时故障值判断各个支路中影响因素对电池的影响程度，为第一判定单元的故障分析提供数据支持。
实时故障值用于判断影响因素对电池的干涉情况，驱动层包括判定模块，判定模块包括第一判定单元，第一判定单元通过实时故障值/>对电池进行一级判定，通过判断实时故障值/>是否超出故障阈值/>,第一判定单元生成两个指令，第一判定单元的具体工作过程包括以下步骤：
步骤S51：根据公式
；
式中，和/>为一级影响符号，/>为故障阈值，/>为一级判定符号；
步骤S52：若=/>，表示实时故障值/>小于或者等于故障阈值/>，标号为/>的支路中，其影响因素对电池的影响在安全范围内，判定此标号为/>的影响因素对电池的影响不会发生故障，表示电池可继续安全运行，第一判定单元输出安全指令给第二判定单元；
步骤S53：若=/>，表示实时故障值/>大于故障阈值/>，标号为/>的支路中，其影响因素对电池的影响超出安全范围，判定此标号为/>的影响因素对电池的故障影响程度较高，代表标号为/>的影响因素存在使电池发生故障的隐患，第一判定单元输出警示指令，提醒运维人员对标号为/>的影响因素进行危险排查。
第一判定单元通过一级判定符号所对应的一级影响符号对实时故障值一级判定，进而通过判断实时故障值/>是否超出故障阈值/>,第一判定单元生成两个指令，若=/>，判定此标号为/>的影响因素对电池的影响不会发生故障，第一判定单元输出安全指令给第二判定单元；若/>=/>，判定标号为/>的影响因素存在使电池发生故障的隐患，第一判定单元输出警示指令，提醒运维人员对标号为/>的影响因素进行危险排查。
在本实施例中，通过监测模块对各个支路的实时故障值的计算，并将实时故障值/>传输给第一判定单元，第一判定单元通过判断实时故障值/>是否超出故障阈值/>，分析各个支路中影响因素对电池的影响程度，进而使第一判定单元输出安全指令或者警示指令，使导致电池故障工作的影响因素被重点关注和排查。
实施例三
参照图1和图2，实施例三对本发明提出的一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统做进一步说明。
由于在电池的实际运行环境中，即混合环境中，电池发生故障的原因受多种环境因素的干扰，有时候并不是单一的环境因素没有风险就不会出现故障，当多个环境因素共同作用组成混合环境时，多个环境因素之间会相互影响，进而使每个环境因素对计算机的故障影响放大，而仅仅监测单项环境因素影响情况，会出现监测结果片面的局面，因此，在这种情况下，需要对混合环境进行联立分析。
一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统，分析模块还包括分析单元，分析单元用于分析各个支路中影响因素在混合环境中对电池的影响程度，即支路中各个影响因素在混合环境中所占的比重，分析单元的工作过程具体包括以下步骤：
步骤S61：数据预处理模块还包括模拟单元，模拟单元用于构建一个电池故障工作场景，在一个测量周期内，监测模块对混合环境中各个影响因素的波动程度进行多次获取，设定监测模块对个影响因素获取次数为/>；
步骤S62：分析单元根据分析公式对监测模块中的数据进行处理，公式如下：
；
式中，表示支路的权重占比值，/>表示监测模块在电池故障工作过程中获取到的实时波动值，/>为监测模的获取次数，/>为影响因素数量，下标/>表示一个监测周期时长内监测模块获取实时波动值的次数标号，上标/>表示混合环境中影响因素的标号。
通过分析单元对各个支路的权重占比值的获取，进而得到各个支路的实时故障值，根据实时故障值判断各个支路中影响因素对电池运行的影响程度，单独分析各个影响因素对电池故障产生的影响，用于电池故障的排除，减少故障排除过程中环境因素过多造成的主因识别错误，通过对观察电池在各支路中的运行情况，实现电池运行过程中的规律性且有效性监测。
处理单元通过分析各支路实时故障值对电池的影响，进行各个影响因素对电池干涉程度的初步判定，但当各个影响因素融合在一起形成实际混合环境时，由于各个影响因素相互影响作用，各个实时故障值也会相互交错粘连失去一定量信息，因此，对实时故障值的约束显得尤为重要，分析单元还包括约束单元，约束单元不仅实时故障值所占权重进一步约束和弥补信息丢失，而且对其进行优化，约束单元的具体过程工作过程如下：
获取各个支路的实时故障值，根据公式
；
获取各个支路的故障约束值，
式中，为修正系数，/>为影响因素的重叠影响值，且/>的赋值由管理员输入，管理员可以根据实际情况进行相应调整和赋值，下标/>表示混合环境中影响因素的标号。
通过约束单元对实时故障值进行约束，不仅进一步约束和弥补各支路的实时故障值在融合过程中的信息丢失，而且对各个影响因素相互影响的作用范围进行优化，提高数值的准确性和科学性。
分析层包括分析模块，分析模块用于预测和分析电池在各个测量周期的工作情况，分析模块包括分析单元，分析单元通过将识别层中各个支路的实时数据信息进行联立分析，获取电池的发生故障的情况，分析单元通过分析公式对电池的故障情况进行，分析公式如下：
；
式中，为混合环境中电池的预测故障值，/>为各个支路的约束故障值，/>为各个支路的权重占比值，/>设定为支路总数量，/>设定为支路的标号；
预测故障值求取后，驱动层对各个测量周期内的电池实施连续性动态管理和调控。
通过将各个支路的故障约束值和各个支路的权重占比值进行联立分析，获取各个影响因素均在安全范围内时，相互联合产生的混合环境中，电池运行所受的实际影响值，便于对混合环境中，电池的故障运行情况进行分析。
预测故障值用于判断混合环境中电池工作发生故障的情况，判定模块包括第二判定单元，第二判定单元通过预测故障值/>对电池进行二级判定，通过判断预测故障值/>是否超出安全阈值/>,第二判定单元生成两个指令，第二判定单元通过判断公式进行判断，公式如下：
；
式中，和/>为二级影响符号，/>为二级判定符号。
第二判定单元通过判断预测故障值是否超出安全阈值/>生成两个指令，第二判定单元的具体判断过程如下：
若=/>，表示预测故障值/>小于或者等于安全阈值/>，判定混合环境中不会使电池发生故障，表示电池在混合环境中可正常运行，第二判定单元输出安全指令，并进行下一个测量周期的监测；
若=/>，表示预测故障值/>大于安全阈值/>，判定混合环境中存在使电池发生故障的隐患，表示电池不可继续正常运行，第二判定单元输出警示指令，终止电池的运行，并提醒运维人员对混合环境进行危险排查。
第二判定单元通过二级判定符号所对应的二级影响符号对预测故障值进行二级判定，进而通过判断预测故障值是否超出安全阈值/>生成两个指令，若/>=/>，判定混合环境中不会使电池发生故障，第二判定单元输出安全指令，并进行下一个测量周期的监测；若/>=/>，判定混合环境中存在使电池发生故障的隐患，第二判定单元输出警示指令，终止电池的运行，并提醒运维人员对混合环境进行危险排查。
监测模块对各个支路中影响因素产生的数据信息进行捕获和收集，并将其上传到云端，云端对上传的数据进行优化处理，云端上的计算机程序算法先对各个影响因素进行一级判定，对超过安全值且会对电池造成故障的单个影响因素进行判定，便于对不安全的影响因素进行快速定位和响应，其次，云端上的计算机程序算法对单个影响因素均在安全标准范围内的混合环境进行分析，判断混合环境中电池发生故障的情况，并通过用户界面显示警示或者指令信息，用户界面包括故障预警指令、故障详细信息以及其他相关信息，方便运维人员快速地查看和操作。
在本实施例中，通过分析单元对各个支路的权重占比值的获取，进而判断各个支路中影响因素对电池运行的影响程度，单独分析各个影响因素对电池故障产生的影响，通过约束单元对实时故障值进行约束，对各个影响因素相互影响的作用范围进行优化，通过将各个支路的故障约束值和各个支路的权重占比值进行联立分析，对混合环境中电池的故障运行情况进行分析，第二判定单元判断预测故障值是否超出安全阈值/>生成两个指令，第二判定单元输出安全指令，并进行下一个测量周期的检测；第二判定单元输出警示指令，终止电池的运行，并提醒运维人员对混合环境进行危险排查。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统包括识别层、分析层和驱动层：
识别层包括数据预处理模块和监测模块，数据预处理模块从电池工作的实际混合环境中提取多个影响因素进而构建多个支路，监测模块用于监测各个支路中影响因素产生的数据信息，分析层基于识别层传输过来的监测数据对电池工作时发生故障的情况进行预测，驱动层根据分析层传输过来的各项监测数据分析情况，对电池实施动态管理和调控；
分析层包括分析模块，分析模块用于预测和分析电池在各个测量周期的工作情况，分析模块包括分析单元和处理单元，分析单元通过将识别层中各个支路的实时数据信息进行联立分析，获取电池的发生故障的情况，分析单元通过分析公式对电池的故障情况进行分析，分析公式如下：
；
式中，为混合环境中电池的预测故障值，/>为各个支路的约束故障值，/>为各个支路的权重占比值，/>设定为支路总数量，/>设定为支路的标号；
分析单元用于分析各个支路中影响因素在混合环境中对电池的影响程度，即支路中各个影响因素在混合环境中所占的比重，分析单元的工作过程具体包括以下步骤：
步骤S61：数据预处理模块还包括模拟单元，模拟单元用于构建一个电池故障工作场景，在一个测量周期内，监测模块对混合环境中各个影响因素的波动程度进行多次获取，设定监测模块对个影响因素获取次数为/>；
步骤S62：分析单元根据分析公式对监测模块中的数据进行处理，公式如下：
；
式中，表示支路的权重占比值，/>表示监测模块在电池故障工作过程中第/>次获取到的实时波动值，/>表示监测模块在电池故障工作过程中第/>次获取到的实时波动值，/>为监测模的获取次数，/>为影响因素数量，下标/>表示一个监测周期时长内监测模块获取实时波动值的次数标号，上标/>表示混合环境中影响因素的标号；
所述处理单元通过分析各支路实时故障值对电池的影响，进行各个影响因素对电池干涉程度的初步判定，分析单元还包括约束单元，约束单元的具体过程工作过程如下：
获取各个支路的实时故障值，根据公式
；
获取各个支路的故障约束值；
式中，为修正系数，/>为影响因素的重叠影响值，下标/>表示混合环境中影响因素的标号；
预测故障值求取后，驱动层对各个测量周期内的电池实施连续性动态管理和调控。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统，其特征在于，所述数据预处理模块包括构建单元，构建单元用于电池的测量周期构建，测量周期应用于电池的连续性监测，构建单元还用于各个支路的构建，用于观测混合环境中单个影响因素对电池发生故障的影响情况，构建单元的具体过程工作过程包括如下步骤：
步骤S21：设定一个时间段为测量周期，监测模块在测量周期内对电池进行多次监测数据获取，并进行连续测量周期内的监测；
步骤S22：构建单元获取电池运行过程中的实际混合环境，并对实际混合环境中的各个影响因素进行分层，提取每一个影响电池运行的环境因素，将提取到的各个影响因素建立支路；
其中，设定混合环境中的影响电池运行的影响因素总共有个，则构建单元建立/>条支路，设定/>为支路的标号，且/>也为影响因素的标号；
步骤S23：各个支路中构建一个模拟环境，模拟环境中包括电池工作时的一个实时变量的影响因素和其余个处于安全标准的影响因素，形成每个支路中只有一个影响因素为单一变量。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统，其特征在于，所述各支路中设置有相同的监测模块，监测模块用于捕获各支路中影响因素产生的数据信息，并对数据信息中特征数据进行提取，监测模块的具体过程工作过程如下：
监测模块识别和获取各个支路中的故障特征数据，得到电池受各个影响因素干涉而产生的原始特征数据，通过对原始特征数据的优化和标准化处理，使每一个优化后的原始特征数据在具有故障特征值的同时，也具有相似的尺度和范围，记各个优化后的原始特征数据为特优数据，设定特优数据为，且特优数据数量和支路数量相同，则共有/>个特优数据，且特优数据的标号与支路的标号相同，则/>表示在标号/>的支路中影响因素数据集产生的特优数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统，其特征在于，所述处理单元用于分析各个支路中影响因素在混合环境中对电池进行故障干涉的影响，处理单元的工作过程具体包括以下步骤：
步骤S41：在测量周期内，监测模块对各个支路中各个影响因素产生的特优数据进行获取，每一个特优数据都代表相关影响因素对电池发生故障工作时的干涉情况，每个特优数据编码生成为一个支路特征值/>,支路特征值/>代表影响因素使电池产生故障时所显示出来的数据，支路特征值的标号与特优数据的标号相同；
步骤S42：根据公式获取各个支路的实时故障值/>，实时故障值/>用于判断各个支路中影响因素对电池的影响程度，其中，/>设定为支路的标号。
5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统，其特征在于，所述实时故障值用于判断影响因素对电池的干涉情况，驱动层包括判定模块，判定模块包括第一判定单元，第一判定单元通过实时故障值/>对电池进行一级判定，通过判断实时故障值/>是否超出故障阈值/>,第一判定单元生成两个指令，第一判定单元的具体工作过程包括以下步骤：
步骤S51：根据公式
；
式中，和/>为一级影响符号，/>为故障阈值，/>为一级判定符号；
步骤S52：若=/>，表示实时故障值/>小于或者等于故障阈值/>，标号为/>的支路中，其影响因素对电池的影响在安全范围内，判定此标号为/>的影响因素对电池的影响不会发生故障，表示电池可继续安全运行，第一判定单元输出安全指令给第二判定单元；
步骤S53：若=/>，表示实时故障值/>大于故障阈值/>，标号为/>的支路中，其影响因素对电池的影响超出安全范围，判定此标号为/>的影响因素因素对电池的故障影响程度较高，代表标号为/>的影响因素存在使电池发生故障的隐患，第一判定单元输出警示指令，提醒运维人员对标号为/>的影响因素进行危险排查。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统，其特征在于，所述预测故障值用于判断混合环境中电池工作发生故障的情况，判定模块包括第二判定单元，第二判定单元通过预测故障值/>对电池进行二级判定，通过判断预测故障值/>是否超出安全阈值/>,第二判定单元生成两个指令，第二判定单元通过判断公式进行判断，公式如下：
；
式中，和/>为二级影响符号，/>为二级判定符号。
7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统，其特征在于，所述第二判定单元通过判断预测故障值是否超出安全阈值/>生成两个指令，第二判定单元的具体判断过程如下：
若=/>，表示预测故障值/>小于或者等于安全阈值/>，判定混合环境中不会使电池发生故障，表示电池在混合环境中可正常运行，第二判定单元输出安全指令，并进行下一个测量周期的监测；
若=/>，表示预测故障值/>大于安全阈值/>，判定混合环境中存在使电池发生故障的隐患，表示电池不可继续正常运行，第二判定单元输出警示指令，终止电池的运行，并提醒运维人员对混合环境进行危险排查。
8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统，应用于智能网联平台，所述监测模块对各个支路中影响因素产生的数据信息进行捕获和收集，并将其上传到云端，云端对上传的数据进行优化处理，云端上的计算机程序算法先对各个影响因素进行一级判定，对超过安全值且会对电池造成故障的单个影响因素进行判定，便于对不安全的影响因素进行快速定位和响应，其次，云端上的计算机程序算法对单个影响因素均在安全标准范围内的混合环境进行分析，判断混合环境中电池发生故障的情况，并通过用户界面显示警示或者指令信息，用户界面包括故障预警指令、故障详细信息以及其他相关信息，方便运维人员快速地查看和操作。
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| CN202311353911.8A CN117104073B (zh) | 2023-10-19 | 2023-10-19 | 一种基于物联网的新能源汽车电池管理系统 |
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2023
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