数据处理方法、数据处理装置、车辆和存储介质转让专利
申请号 : CN202211559671.2
文献号 : CN115863795B
文献日 : 2023-09-12
发明人 : 张睿 , 陈娟 , 郭凤刚 , 郭佳昕 , 徐琛琛 , 石强 , 艾名升 , 杜京杰 , 张敬贵 , 鹿政华 , 刘尹
申请人 : 北汽福田汽车股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种数据处理方法,其特征在于,所述数据处理方法包括:在车辆的动力电池处于恒流充电的状态下,获取所述动力电池中各单体电池的电压值及相关状态参数;所述的状态参数包括动力电池类型、动力电池每帧数据对应的荷电状态;
根据对应的电池类型及电池的荷电状态,选取动力电池各单体电压数据并清洗;
根据获取到的动力电池各单体电压数据的中位数,确定各单体电压数据中的本次电压值与所述中位数的差值;
根据所述中位数的差值,确定所述单体电压数据每帧的差分值,进而计算提取电压特征值;
基于动力电池各单体电压数据每帧的差分值,结合状态参数计算电压边界值;
通过分析各单体电池的电压特征值与电压边界值对比结果,从而确认是否存在人工干预行为、干预具体类型以及干预时刻;
所述根据所述中位数的差值,确定单体电压数据每帧的差分值,进而计算提取电压特征值,包括:排列所述单体电压数据以生成第一矩阵,其中,将处于同一帧的所述单体电压数据排在同一行,将同一单体电池的所述单体电压数据排在同一列;
计算所述第一矩阵的每一行所述单体电压数据的中位数;
将每一行所有所述单体电压数据与对应的所述中位数作差获得所述差分值;
排列所述差分值以生成第二矩阵;
对所述第二矩阵做数据平滑处理以获得电压平滑值矩阵;
处理所述电压平滑值矩阵以获得所述电压特征值;
所述对所述第二矩阵做数据平滑处理以获得电压平滑值矩阵,包括:在所述第二矩阵的每一列选取预定大小的第一滑动窗口;
对所述第一滑动窗口中的差分值进行均值或中值滤波以获得电压平滑值;
排列所述电压平滑值以生成所述电压平滑值矩阵;
所述处理所述电压平滑值矩阵以获得所述电压特征值,包括:对所述电压平滑值矩阵做差分处理以获得差分矩阵;
在所述差分矩阵中选取预定大小的第二滑动窗口;
根据所述第二滑动窗口,对所述差分矩阵进行滑动求和获得所述电压特征值;
所述电压边界值包括上边界值和下边界值,所述基于动力电池各单体电压数据每帧的差分值,结合状态参数计算电压边界值,包括:计算所述差分矩阵中每一行数据的均值;
在多个所述均值中提取75分位数和25分位数;
根据所述75分位数与所述25分位数计算得到四分位距;
根据所述四分位距计算得到所述电压边界值;
所述通过分析各单体电池的电压特征值与电压边界值对比结果,从而确认是否存在人工干预行为、干预具体类型以及干预时刻,包括:在数量小于数量阈值的单体电池的所述电压特征值在第一预设持续时间内小于所述下边界值、在第二预设持续时间内处于所述电压边界值范围内,或其中部分单体电压特征值在第三预设持续时间内出现大于所述上边界值的情况下,确认存在动力电池维修行为;
在数量大于或等于数量阈值的单体电池同时出现在第四预设持续时间内所述电压特征值超出所述电压边界值的情况下,确认存在动力电池更换行为;
其中,所述第一预设持续时间、所述第二预设持续时间与所述第三预设持续时间相加需要大于等于一次完整充电时间a;
所述第一预设持续时间、所述第二预设持续时间和所述第四预设持续时间需要大于等于a/10。
2.根据权利要求1所述的数据处理方法,其特征在于,所述根据对应的电池类型及电池的荷电状态,选取动力电池各单体电压数据并清洗,包括:基于动力电池类型确认电池电压阈值和荷电状态阈值;
在状态参数范围内提取单体电压数据;
剔除超出所述荷电状态阈值的所述荷电状态数据所对应的电压数据;
剔除在预定时长内超出所述电池电压阈值的部分单体电压数据;
在被剔除的单体电压数据处,填充相邻单体电池的单体电压数据。
3.一种数据处理装置,其特征在于,包括:获取模块,用于在车辆的动力电池处于恒流充电的状态下,获取所述动力电池中各单体电池的电压值及相关状态参数;所述的状态参数包括动力电池类型、动力电池每帧数据对应的荷电状态;
清洗模块,用于根据对应的电池类型及电池的荷电状态,选取动力电池各单体电压数据并清洗;
确定模块,用于根据获取到的动力电池各单体电压数据的中位数,确定各单体电压数据中的本次电压值与所述中位数的差值;
第一计算模块,用于根据所述中位数的差值,确定所述单体电压数据每帧的差分值,进而计算提取电压特征值;
第二计算模块,用于基于动力电池各单体电压数据每帧的差分值,结合状态参数计算电压边界值;
确认模块,用于通过分析各单体电池的电压特征值与电压边界值对比结果,从而确认是否存在人工干预行为、干预具体类型以及干预时刻;
所述根据所述中位数的差值,确定单体电压数据每帧的差分值,进而计算提取电压特征值,包括:排列所述单体电压数据以生成第一矩阵,其中,将处于同一帧的所述单体电压数据排在同一行,将同一单体电池的所述单体电压数据排在同一列;
计算所述第一矩阵的每一行所述单体电压数据的中位数;
将每一行所有所述单体电压数据与对应的所述中位数作差获得所述差分值;
排列所述差分值以生成第二矩阵;
对所述第二矩阵做数据平滑处理以获得电压平滑值矩阵;
处理所述电压平滑值矩阵以获得所述电压特征值;
所述对所述第二矩阵做数据平滑处理以获得电压平滑值矩阵,包括:在所述第二矩阵的每一列选取预定大小的第一滑动窗口;
对所述第一滑动窗口中的差分值进行均值或中值滤波以获得电压平滑值;
排列所述电压平滑值以生成所述电压平滑值矩阵;
所述处理所述电压平滑值矩阵以获得所述电压特征值,包括:对所述电压平滑值矩阵做差分处理以获得差分矩阵;
在所述差分矩阵中选取预定大小的第二滑动窗口;
根据所述第二滑动窗口,对所述差分矩阵进行滑动求和获得所述电压特征值;
所述电压边界值包括上边界值和下边界值,所述基于动力电池各单体电压数据每帧的差分值,结合状态参数计算电压边界值,包括:计算所述差分矩阵中每一行数据的均值;
在多个所述均值中提取75分位数和25分位数;
根据所述75分位数与所述25分位数计算得到四分位距;
根据所述四分位距计算得到所述电压边界值;
所述通过分析各单体电池的电压特征值与电压边界值对比结果,从而确认是否存在人工干预行为、干预具体类型以及干预时刻,包括:在数量小于数量阈值的单体电池的所述电压特征值在第一预设持续时间内小于所述下边界值、在第二预设持续时间内处于所述电压边界值范围内,或其中部分单体电压特征值在第三预设持续时间内出现大于所述上边界值的情况下,确认存在动力电池维修行为;
在数量大于或等于数量阈值的单体电池同时出现在第四预设持续时间内所述电压特征值超出所述电压边界值的情况下,确认存在动力电池更换行为;
其中,所述第一预设持续时间、所述第二预设持续时间与所述第三预设持续时间相加需要大于等于一次完整充电时间a;
所述第一预设持续时间、所述第二预设持续时间和所述第四预设持续时间需要大于等于a/10。
4.一种车辆,其特征在于,包括存储器和连接所述存储器的控制器,所述存储器用于存储计算机程序,所述控制器用于执行所述计算机程序以实现权利要求1‑2任一项所述的数据处理方法。
5.一种计算机可执行指令的非易失性计算机可读存储介质,其特征在于,当所述计算机可执行指令被一个或多个处理器执行时,使得所述处理器执行权利要求1‑2中任一项所述的数据处理方法。
说明书 :
数据处理方法、数据处理装置、车辆和存储介质
技术领域
背景技术
通过分析单体电池电压的非常态变化趋势来识别异常,提前进行安全预警。然而,在出现人
为干预行为的情况下,会造成数据的异常变化,对数据分析造成干扰,因此如何通过数据分
析确认干预行为的存在以及具体类型成为待解决的问题。
发明内容
状态;
分析技术中动力电池更换、修复等人工干预行为如何识别的问题,可由此排除因人工干预
行为干扰整体数据分析的技术问题,从而便于排除干预行为带来的干扰数据,避免影响对
动力电池充电过程的监控分析结果。
在第三持续时间内出现大于所述上边界值的情况下,确认存在动力电池维修行为;
数据对应的荷电状态;
据处理方法。
式所述的数据处理方法。
附图说明
具体实施方式
考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。
定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于
描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在
本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间
接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术
人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特
征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在
第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。
且目的不在于限制本申请。此外,本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,
这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的
关系。此外,本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以
意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
应的荷电状态;并根据对应的电池类型及电池的荷电状态,选取合适的动力电池各单体电
压数据并清洗;
模块21用于在车辆的动力电池处于恒流充电的状态下,获取所述动力电池中各单体电池的
电压值及相关状态参数;清洗模块22用于根据对应的电池类型及电池的荷电状态,选取合
适的动力电池各单体电压数据并清洗;确定模块201用于根据获取到的动力电池各单体电
压数据的中位数,确定各单体电压数据中的本次电压值与所述中位数的差值;第一计算模
块23用于根据所述中位数的差值,确定所述单体电压数据每帧的差分值,进而计算提取电
压特征值;第二计算模块24用于基于动力电池各单体电压数据每帧的差分值,结合状态参
数计算电压边界值;通过分析各单体电池的电压特征值与电压边界值对比结果,从而确认
是否存在人工干预行为、干预具体类型以及干预时刻。
状态下,获取所述动力电池中各单体电池的电压值及相关状态参数;所述的状态参数包括
动力电池类型、动力电池每帧数据对应的荷电状态;及用于根据对应的电池类型及电池的
荷电状态,选取合适的动力电池各单体电压数据并清洗;及用于根据获取到的动力电池各
单体电压数据的中位数,确定各单体电压数据中的本次电压值与所述中位数的差值;及用
于根据所述中位数的差值,确定所述单体电压数据每帧的差分值,进而计算提取电压特征
值;及用于基于动力电池各单体电压数据每帧的差分值,结合状态参数计算电压边界值;以
及用于通过分析各单体电池的电压特征值与电压边界值对比结果,从而确认是否存在人工
干预行为、干预具体类型以及干预时刻。
体类型,解决了动力电池状态分析技术中动力电池更换、修复等人工干预行为如何识别的
问题,可由此排除因人工干预行为干扰整体数据分析的技术问题,从而便于排除干预行为
带来的干扰数据,避免影响对动力电池充电过程的监控分析结果。
状态呈现规律性变化,因此可以通过分析单体电池电压的非常态变化趋势来识别异常,提
前进行安全预警。然而,在出现人为干预行为的情况下,会造成数据的异常变化,对数据分
析造成干扰,因此在对数据进行分析时,需要确认干预行为是否存在,以及干预行为的数据
起点等,从而得到有效数据范围,避免干扰数据分析。
否正常,而对动力电池进行人工干预操作后会造成数据的异常变化,对数据分析造成干扰,
产生前期标准数据的不真实及后期判定数据的异常等问题,导致数据分析结果失真。
电压特征值和电压边界值来识别动力电池在充电过程中是否受到干预行为的影响,达到识
别异常干扰情况、排除后续基于数据对动力电池进行异常分析的干扰。
Charge),为了排除无效数据的干扰,需要对状态参数进行清洗,例如排除明显超出正常单
体电池的电压范围的数据,保证参与后续步骤操作的数据为有效数据,从而提升后续各类
判定操作的精确度。
程,那么采集、清洗计算也为一个连续过程,因此基于实时更新的单体电压数据,电压特征
值与电压边界值的计算也是实时的、连续的。
通过比较电压特征值和电压边界值,识别出电压特征值产生异常变化,并且根据具体的变
化情况一确定干预行为的具体类型。
行分析时,干预行为带来的数据干扰。
荷电状态数据所对应的电压数据;及用于剔除在预定时长内超出电池电压阈值的部分单体
电压数据;及用于被剔除的单体电压数据处,填充相邻单体电池的单体电压数据。
电状态数据所对应的电压数据;及用于剔除在预定时长内超出电池电压阈值的部分单体电
压数据;及用于被剔除的单体电压数据处,填充相邻单体电池的单体电压数据。
和其对应的荷电状态数据,这样可以提供充分的数据基础。
除,这样设置,剔除了可能会对后续数据分析判定造成影响的数据,提高分析准确率。并且,
为了保证电压数据的连续性,在因为超出电池电压阈值而被剔除的电压数据处,填充相邻
单体电池的电压数据。
列;及用于计算第一矩阵的每一行单体电压数据的中位数;及用于将每一行所有单体电压
数据与对应的中位数作差获得所述差分值;及用于排列所述差分值以生成第二矩阵;及用
于对第二矩阵做数据平滑处理以获得电压平滑值矩阵;以及用于处理电压平滑值矩阵以获
得电压特征值。
于计算第一矩阵的每一行单体电压数据的中位数;及用于将每一行所有单体电压数据与对
应的中位数作差获得所述差分值;及用于排列所述差分值以生成第二矩阵;及用于对第二
矩阵做数据平滑处理以获得电压平滑值矩阵;以及用于处理电压平滑值矩阵以获得电压特
征值。
各个单体电池的序号。那么第一矩阵代表各个单体电池在充电过程中单体电池的电压数据
随充电过程而变化的过程。
个差分值,再将所述差分值按照原顺序排列即可得到第二矩阵。可以理解,中位数作为一个
相对稳定的数值,在动力电池系统的全生命周期内基本不会发生大的变化,因此稳定性较
好。采用中位数作差值基准也相对客观可靠。
值,还需要对电压平滑值矩阵进行差分、求和等处理。
值;以及用于排列电压平滑值以生成电压平滑值矩阵。
及用于排列电压平滑值以生成电压平滑值矩阵。
盖一次完整充电时间)。
所述差分值进行均值滤波或者中值滤波处理,从而获得多个电压平滑值,也即完成对第二
矩阵的数据平滑处理,最终按照处理顺序排列多个电压平滑值即可生成电压平滑值矩阵。
特别地,在生成的电压平滑值矩阵中,矩阵的行代表时间序列,行标以第一滑动窗口的中间
点的时间序列标记,列表示各个单体电池的序号,列标标记单体电池在动力电池系统中的
排序。
对差分矩阵进行滑动求和获得电压特征值。
分矩阵进行滑动求和获得电压特征值。
压平滑矩阵中的电压平滑值进行差分,即后一帧值减去前一帧值,或者说后一行的电压平
滑值减去前一行的电压平滑值,生成差分矩阵。控制器12根据第二滑动窗口对差分矩阵进
行滑动求和,这样针对每个单体电池可以计算得到多个电压特征值,可以分析每个单体电
池的电压特征值的变化情况来判断是否存在干预行为。
分位距;以及用于根据四分位距计算得到电压边界值。
距;以及用于根据四分位距计算得到电压边界值。
S41‑步骤S44中,控制器12计算差分矩阵中每一行数据的均值,然后控制器12根据四分位距
法在多个均值中提取75分位数与25分位数。
特征值在在第三预定持续时间内出现大于上边界值的情况下,确认存在动力电池维修行
为;
内,或其中部分单体电压特征值在在第三预定持续时间内出现大于上边界值的情况下,确
认存在动力电池维修行为;及用于在数量大于或等于数量阈值的单体电池基本同时出现在
第四预定持续时间内电压特征值超出电压边界值的情况下,确认存在动力电池更换行为。
内,或其中部分单体电压特征值在在第三预定持续时间内出现大于上边界值的情况下,确
认存在动力电池维修行为;及用于在数量大于或等于数量阈值的单体电池基本同时出现在
第四预定持续时间内电压特征值超出电压边界值的情况下,确认存在动力电池更换行为。
作a。另外,第一预定持续时间、第二预定持续时间和第四预定持续时间需要大于等于a/10,
数量阈值例如为5。
上边界值的情况。并且,在动力电池系统进行电池更换时,会出现多个单体电池同时出现电
压特征值超出电压边界值(大于上边界值或者小于下边界值)的情况。
标记为1,在处于正常边界范围时视为正常,标记为0。
于下边界值、在第二预定持续时间内处于电压边界值范围内并在第三预定持续时间内均大
于上边界值的情况下,确认存在动力电池维修行为。此时,还可以标记第二预定持续时间的
第五帧处为开始维修的时间。
续时间符合第四预定持续时间的条件(大于等于a/10),则确认出现动力电池更换行为。此
时,可以标记第四预定持续时间的中间时间点为更换时间。
各单体电池电压与中位数电压的差值来提取车辆100数据的抽象化特征,并利用异常检测
的方法来识别出各个单体电池的电压特征值出现反向变化或单体电池间相对性变化的情
况。并根据具体变化情况,确认干预行为的类型,进一步地,可以确认干预行为发生的时间
点,便于确认有效数据的起点,从而为动力电池安全预警及性能的在线分析提供有效数据
保证,排除外界干扰因素,有效提高风险预测准确性。
法。
DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门
阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶
体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片,或者上述各类芯片的组合。
的方法所对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令
以及模块,从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理,即实现上述方法实施例中的方
法。
中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,存储介质可为磁碟、光
盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory,
RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive,缩写:HDD)或固态硬盘
(Solid-State Drive,SSD)等;存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书
中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特
征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
型,本申请的范围由权利要求及其等同物限定。