[发明专利]一种电动汽车电池多级故障预警方法及系统

权利要求书

1.一种电动汽车电池多级故障预警方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，从电动汽车的行驶数据中提取与电池相关的各种信号指标，其中，每种信号指标包括该信号指标各时间点的信号值，即该信号指标的时间序列序列值；

步骤2，将各种信号指标用时间序列模型进行预测，得到各种信号指标的信号预测值，

步骤3，设定每种信号指标的异常检测模型和阈值，基于所述异常检测模型和阈值，对每种信号指标的信号预测值进行异常检测，得到每种信号指标的预警检测结果；

步骤4，基于各种信号指标的预警检测结果组合计算得到电池的多级故障预警等级。

2.根据权利要求1所述的电动汽车电池多级故障预警方法，其特征在于，步骤1中，从电动汽车的行驶数据中提取与电池相关的各信号指标包括电池温度、电池电压和SOC值。

3.根据权利要求1所述的电动汽车电池多级故障预警方法，其特征在于，步骤2中，基于差分整合移动平均自回归模型ARIMA构建时间序列模型，数学形式表示为如下公式一：

公式一：

其中，φ表示自回归AR的系数，θ表示移动平均MA的系数，p表示预测模型中采用的时序数据本身的滞后数，q表示预测模型中采用的预测误差的滞后数，e_t是误差项，μ是一个常量；

公式一中，利用每种信号指标过去最近的p个时间点的信号值的自回归项和q个时间点的信号值的移动平均项预测下一个时间点的信号值，即信号预测值。

4.根据权利要求3所述的电动汽车电池多级故障预警方法，其特征在于，步骤2还包括：

步骤2.1，对每种信号指标过去最近时间段的时间序列值进行平稳性检验，检测通过则直接进入步骤2.1，如果不通过，对时间序列值进行差分，直到差分后的时间序列值满足平稳性检验，则进入步骤2.1；

步骤2.2，确定ARIMA模型的差分阶数d；以AIC赤池信息准则为准，限定p和q的范围，将(p，q)组合遍历，找出具有最小AIC值的(p，q)组合；

步骤2.3，将步骤2.2确定的p，d，q应用于ARIMA模型，基于ARIMA模型对每种信号指标的时间数据进行预测，得到每种信号指标的信号预测值。

5.根据权利要求1所述的电动汽车电池多级故障预警方法，其特征在于，步骤3具体为，构建预测结果的置性区间，判断信号预测值是否在置性区间中，若在，则判断为正常值，否则，判定为异常值。

6.根据权利要求1所述的电动汽车电池多级故障预警方法，其特征在于，步骤3具体为，针对某种信号指标，对于其信号预测值超过允许范围或信号跳变超出允许范围的预警，利用如下公式二进行判断，并给出预警等级，即某种信号指标的预警检测结果；

公式二：

其中，为时间序列模型得到t时刻的信号预测值，α为信号告警边界阈值，f表示信号异常激活函数，β为一阶差分告警阈值，h为信号跳变激活函数，表示逻辑或操作；

其中，为信号异常激活函数，具体表示为如下公式三：

公式三：

公式三中，当信号预测值超出边界阈值α后，信号异常激活函数输出为1级告警，否则输出0，即无告警；

其中，为信号跳变激活函数，具体表示为如下公式四：

公式四：

公式四中，对于信号跳变情况，如果给定了连续两个信号差分的边界值β，那么利用t和t-1时刻的信号之差就可以直接判断是否大于等于β，判断若大于β，则信号跳变激活函数输出1，如果差分边界阈值未知，则查看t时刻的信号预测值是否在预测值的95％置信区间内，如果不在该区间内，则判断对应信号预测值存在异常跳变，信号跳变激活函数输出1级告警，否则输出0，即无告警。

7.根据权利要求1所述的电动汽车电池多级故障预警方法，其特征在于，步骤4具体为：将各种信号指标同一未来时刻的预警检测结果相加，从而得到电池的多级故障预警等级。

8.一种电动汽车电池多级故障预警系统，其特征在于，所述系统包括数据提取模块、信号预测模块、预警检测模块和组合计算模块；

所述数据提取模块用于从电动汽车的行驶数据中提取与电池相关的各种信号指标，其中，每种信号指标包括该信号指标各时间点的信号值，即该信号指标的时间序列序列值；

所述信号预测模块用于将各种信号指标用时间序列模型进行预测，得到各种信号指标的信号预测值；

所述预警检测模块用于设定每种信号指标的异常检测模型和阈值，基于所述异常检测模型和阈值，对每种信号指标的信号预测值进行异常检测，得到每种信号指标的预警检测结果；

所述组合计算模块用于基于各种信号指标的预警检测结果组合计算得到电池的多级故障预警等级。