電池系統(tǒng)故障診斷方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的電池系統(tǒng)故障診斷方法及系統(tǒng)，屬于電池系統(tǒng)故障診斷領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]作為未來汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，電動汽車的時代即將到來。
[0003]對于電動汽車，電池系統(tǒng)是為其提供動力的能量源，因此，電池系統(tǒng)的正常供電是至關(guān)重要的。一般地，電池系統(tǒng)由電池、冷卻電路、加熱電路、電池管理電路、各傳感器、電池箱、高壓電路及用于連接其之間的信號線路等構(gòu)成。電池系統(tǒng)是一種結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，因此，其故障現(xiàn)象呈現(xiàn)多樣性，且很多復(fù)雜的故障產(chǎn)生的原因又往往呈現(xiàn)模糊性、隨機(jī)性、組合性等特點(diǎn)。
[0004]目前，電池系統(tǒng)所采用的診斷方法為面向元件的診斷方法，該方法根據(jù)局部信息得出局部結(jié)論，很難對發(fā)生故障的根本原因做出準(zhǔn)確的判定。而若通過建立基于診斷對象的精確數(shù)學(xué)模型進(jìn)行故障診斷，則又會由于電池系統(tǒng)的復(fù)雜性、非線性特征而很難達(dá)到實(shí)用效果。
[0005]由此可見，設(shè)計(jì)出一種可準(zhǔn)確、快速對電池系統(tǒng)故障做出診斷的技術(shù)方案是目前急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種電池系統(tǒng)故障診斷方法及系統(tǒng)，該電池系統(tǒng)故障診斷方法及系統(tǒng)將模糊理論與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，融合電池系統(tǒng)多元件信號信息，以簡便的方式實(shí)現(xiàn)了對復(fù)雜電池系統(tǒng)的故障診斷，故障診斷結(jié)果準(zhǔn)確率高、診斷效率高，且具備自適應(yīng)修正功能。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0008]一種電池系統(tǒng)故障診斷方法，其特征在于它包括:基于采集電池系統(tǒng)的溫度信號、濕度信號、電池電流信號和電池電壓信號，利用多輸入多輸出結(jié)構(gòu)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)完成電池系統(tǒng)的故障診斷。所述濕度信號為所述電池系統(tǒng)的電池箱內(nèi)的濕度信號。
[0009]優(yōu)選地，將采集的所述溫度信號、所述濕度信號、所述電池電流信號和所述電池電壓信號進(jìn)行模糊化處理，轉(zhuǎn)化為[0，1]范圍內(nèi)的數(shù)值，以得到作為所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入變量的故障征兆；所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出變量為故障原因及其故障可能性。所述故障征兆為溫度過高、溫度過低、濕度過高、電池電流過大、電池電壓過高、電池電壓過低，所述故障原因?yàn)轱L(fēng)扇故障、風(fēng)道堵塞、電池短路、電池漏液、電池過充、電池過放、加熱器件損壞、加熱器件進(jìn)水。
[0010]優(yōu)選地，存儲采集的所述電池系統(tǒng)的所述溫度信號、所述濕度信號、所述電池電流信號和所述電池電壓信號，存儲所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的故障診斷結(jié)果，基于存儲的所述溫度信號、所述濕度信號、所述電池電流信號、所述電池電壓信號以及所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的故障診斷結(jié)果，對所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閥值進(jìn)行自適應(yīng)修正，以提高所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的故障診斷結(jié)果的準(zhǔn)確率和診斷效率。
[0011]一種電池系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)，其特征在于:它包括數(shù)據(jù)采集模塊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷模塊，其中:該數(shù)據(jù)采集模塊用于采集電池系統(tǒng)的溫度信號、濕度信號、電池電流信號、電池電壓信號，該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷模塊用于基于采集的該溫度信號、該濕度信號、該電池電流信號和該電池電壓信號，利用多輸入多輸出結(jié)構(gòu)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)完成電池系統(tǒng)的故障診斷。所述濕度信號為所述電池系統(tǒng)的電池箱內(nèi)的濕度信號。
[0012]優(yōu)選地，所述電池系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)還包括模糊化處理模塊，該模糊化處理模塊用于將采集的所述溫度信號、所述濕度信號、所述電池電流信號和所述電池電壓信號進(jìn)行模糊化處理，轉(zhuǎn)化為[0，1]范圍內(nèi)的數(shù)值，以得到作為所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入變量的故障征兆；所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出變量為故障原因及其故障可能性。
[0013]所述故障征兆為溫度過高、溫度過低、濕度過高、電池電流過大、電池電壓過高、電池電壓過低，所述故障原因?yàn)轱L(fēng)扇故障、風(fēng)道堵塞、電池短路、電池漏液、電池過充、電池過放、加熱器件損壞、加熱器件進(jìn)水。
[0014]優(yōu)選地，所述電池系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)庫管理模塊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)模塊，該數(shù)據(jù)庫管理模塊包括檢測值歷史數(shù)據(jù)庫、故障信息數(shù)據(jù)庫、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識庫，其中:該檢測值歷史數(shù)據(jù)庫用于存儲所述數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時采集的所述電池系統(tǒng)的所述溫度信號、所述濕度信號、所述電池電流信號和所述電池電壓信號；該故障信息數(shù)據(jù)庫用于存儲所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的故障診斷結(jié)果；該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識庫用于存儲預(yù)先訓(xùn)練好的所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閥值；該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)模塊用于基于該檢測值歷史數(shù)據(jù)庫存儲的所述溫度信號、所述濕度信號、所述電池電流信號、所述電池電壓信號以及該故障信息數(shù)據(jù)庫存儲的所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的故障診斷結(jié)果，對該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識庫存儲的所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閥值進(jìn)行自適應(yīng)修正，以提高所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷模塊的所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的故障診斷結(jié)果的準(zhǔn)確率和診斷效率。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0016]本發(fā)明將模糊理論與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，融合電池系統(tǒng)多元件信號信息，以簡便的方式實(shí)現(xiàn)了對復(fù)雜電池系統(tǒng)的故障診斷，與已有電池系統(tǒng)診斷方法相比，本發(fā)明具有故障診斷結(jié)果準(zhǔn)確率高、診斷效率高的優(yōu)點(diǎn)，且具備自適應(yīng)修正的功能。
[0017]本發(fā)明可用于電動汽車動力電池系統(tǒng)的故障診斷，對電動汽車安全性的改善起到了很大的幫助，本發(fā)明也可用于儲能電池系統(tǒng)的故障診斷。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的一實(shí)施例的組成框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明電池系統(tǒng)故障診斷方法及系統(tǒng)用于對電池系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，該電池系統(tǒng)包括電池、冷卻電路、加熱電路、電池管理電路、各傳感器(包括溫度傳感器、濕度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器)、電池箱和高壓電路。該電池系統(tǒng)可為電動汽車的動力電池系統(tǒng)、儲能電池系統(tǒng)等，其為本領(lǐng)域的熟知設(shè)備，故其具體構(gòu)成不在這里詳述。
[0020]本發(fā)明提出了一種電池系統(tǒng)故障診斷方法，它包括步驟:基于采集電池系統(tǒng)的溫度信號、濕度信號、電池電流信號和電池電壓信號(這些信號均為波形信號)，利用多輸入多輸出結(jié)構(gòu)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)完成電池系統(tǒng)的故障診斷。
[0021]優(yōu)選地，采集的濕度信號可為電池系統(tǒng)的電池箱內(nèi)的濕度信號。
[0022]在實(shí)際應(yīng)用中，溫度信號可由溫度傳感器實(shí)現(xiàn)采集，濕度信號可由濕度傳感器實(shí)現(xiàn)采集，電池電流信號可由電流傳感器實(shí)現(xiàn)采集，電池電壓信號可由電壓傳感器實(shí)現(xiàn)采集，并且，溫度傳感器、濕度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器的設(shè)置位置可根據(jù)實(shí)際需求而定，屬于本領(lǐng)域的熟知技術(shù)，不在這里詳述。
[0023]在實(shí)際設(shè)計(jì)中，優(yōu)選地，可將采集的溫度信號、濕度信號、電池電流信號和電池電壓信號進(jìn)行模糊化處理，轉(zhuǎn)化為[0，1]范圍內(nèi)的數(shù)值，從而得到作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入變量的故障征兆，該故障征兆為溫度過高、溫度過低、濕度過高、電池電流過大、電池電壓過高、電池電壓過低。而BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出變量為故障原因及其故障可能性，其中，故障原因?yàn)轱L(fēng)扇故障、風(fēng)道堵塞、電池短路、電池漏液、電池過充、電池過放、加熱器件損壞、加熱器件進(jìn)水，各個故障原因的故障可能性為一個百分比數(shù)值。
[0024]在實(shí)際應(yīng)用時，首先需要對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。在本發(fā)明中，根據(jù)電池系統(tǒng)工作過程的理論分析及實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，確定電池系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障原因(見上述)及各故障原因的故障可能性作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出變量，同時確定用于區(qū)別各種故障原因的故障征兆(見上述)作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入變量。訓(xùn)練時，將各故障征兆、各故障原因的歷史數(shù)據(jù)分別作為輸入變量樣本、輸出變量樣本來對該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，直至訓(xùn)練好，于是，訓(xùn)練好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即可投入本發(fā)明進(jìn)行故障診斷使用。需要說明的是，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、關(guān)于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練為本領(lǐng)域的熟知技術(shù)，其具體構(gòu)建及訓(xùn)練過程不再詳述。
[0025]在實(shí)際應(yīng)用時，優(yōu)選地，存儲采集的電池系統(tǒng)的溫度信號、濕度信號、電池電流信號和電池電壓信號，存儲BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的故障診斷結(jié)果(即故障原因及其故障可能性大小)，并且基于存儲的溫度信號、濕度信號、電池電流信號、電池電壓信號以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的故障診斷結(jié)果，可對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閥值進(jìn)行自適應(yīng)修正，以提高BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的故障診斷結(jié)果的準(zhǔn)確率和診斷效率。在本發(fā)明中，自適應(yīng)修正過程為本領(lǐng)域的熟知技術(shù)，不在這里詳述。
[0026]如圖1，本發(fā)明還提出了一種電池系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)，它包括數(shù)據(jù)采集模塊1、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷模塊3，其中:該數(shù)據(jù)采集模塊I用于采集電池系統(tǒng)的溫度信號、濕度信號、電池電流信號、電池電壓信號，該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷模塊3用于基于采集的該溫度信號、該濕度信號、該電池電流信號和該電池電壓信號，利用多輸入多輸出結(jié)構(gòu)的BP神