提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断方法及系统与流程

本发明涉及故障诊断领域，尤其涉及一种提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断方法及系统。
背景技术：
：动力电池系统是各类电驱动汽车的主动力或辅助动力源，其正常工作需要依靠电池管理系统准确估计动力电池的当前soc/soh状态。而动力电池管理系统则必须依靠其系统中的温度传感器的数据来估计电池的状态。因此，温度传感器所获取的数据的可靠程度直接影响动力电池状态的准确估计。当前许多电池管理系统为了确保温度传感器所获取的数据的可靠程度，大多采用多传感器冗余布置的方式，即采用两个或更多个温度传感器测量同一组信号，根据测量结果进行相互验证。这是一种有效的方法，但是也无疑增加了硬件体积和成本。因此，有必要使用一种能够提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断的方法及系统，以避免错误判断电池状态发生。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是：提供一种提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断的方法及系统。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断方法，包括：步骤1、预设测试次数和异常次数；所述测试次数的阈值为第一测试次数；所述异常次数的阈值为第一异常次数；所述测试次数和异常次数初始化；步骤2、通过待测试的温度传感器获取单体电池外壳的第一温度数据；步骤3、根据最小二乘算法和单体电池的热模型计算得到单体电池外壳的第二温度数据；步骤4、计算得到第一温度数据与第二温度数据的差值；步骤5、若所述差值在预设阈值范围内，所述测试次数记录一次；若所述差值在预设阈值范围外，所述测试次数和异常次数分别记录一次；判断所述测试次数记录的次数是否等于第一测试次数，若是，进入步骤6；步骤6、判断异常次数记录的次数是否大于第一异常次数，若是，进入步骤7；步骤7、判断异常数据库是否存储有异常信息，若无，确认所述待测试的温度传感器出现故障。本发明提供的另一技术方案为：一种提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断系统，包括：初始化模块、获取模块、第一计算模块、第二计算模块、第一判断模块、第二判断模块和第三判断模块；所述初始化模块，用于预设测试次数和异常次数；所述测试次数的阈值为第一测试次数；所述异常次数的阈值为第一异常次数；所述测试次数和异常次数初始化；所述获取模块，用于通过待测试的温度传感器获取单体电池外壳的第一温度数据；所述第一计算模块，用于根据最小二乘算法和单体电池的热模型计算得到单体电池外壳的第二温度数据；所述第二计算模块，用于计算得到第一温度数据与第二温度数据的差值；所述第一判断模块，用于若所述差值在预设阈值范围内，所述测试次数记录一次；若所述差值在预设阈值范围外，所述测试次数和异常次数分别记录一次；判断所述测试次数记录的次数是否等于第一测试次数，若是，进入第二判断模块；所述第二判断模块，用于判断异常次数记录的次数是否大于第一异常次数，若是，进入第三判断模块；所述第三判断模块，用于判断异常数据库是否存储有异常信息，若无，确认所述待测试的温度传感器出现故障。本发明的有益效果在于：提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断方法采用软件和硬件两种方式分别获取单体电池外壳的温度数据，并通过两种方式所获取的温度数据进行对比，若在多次获取(即为达到第一测试次数)过程中超出合理次数(即为大于第一异常次数)范围，则认定出现故障情况，再结合异常数据库中存储的异常信息进行分析，若该异常数据库中未存储有异常信息，则确认是待测试的温度传感器出现故障。本发明提供的提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断方法，不仅能够避免因温度传感器故障而导致错误判断电池状态发生，也可大大减少温度传感器的冗余数量。通过本发明的提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断方法无需实时获取异常数据库数据，只有当初步认定出现故障情况时才需要获取，可大大提高系统资源的有效利用率。附图说明图1为本发明的提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断方法的步骤流程图；图2为本发明的提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断系统的结构示意图；图3为本发明的单体电池的示意图；图4为本发明的单体电池的热模型的示意图；图5为本发明实施例一的提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断方法的步骤流程图；标号说明：1、初始化模块；2、获取模块；3、第一计算模块；4、第二计算模块；5、第一判断模块；6、第二判断模块；7、第三判断模块。具体实施方式为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。本发明最关键的构思在于：提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断方法采用软件和硬件两种方式分别获取单体电池外壳的温度数据，若在多次获取过程中超出合理次数范围，再结合异常数据库，若异常数据库中未存储有异常信息，则确认是待测试的温度传感器出现故障。本发明涉及的技术术语解释：技术术语解释soc充电状态soh健康状态请参照图1，本发明提供的一种提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断方法，包括：步骤1、预设测试次数和异常次数；所述测试次数的阈值为第一测试次数；所述异常次数的阈值为第一异常次数；所述测试次数和异常次数初始化；步骤2、通过待测试的温度传感器获取单体电池外壳的第一温度数据；步骤3、根据最小二乘算法和单体电池的热模型计算得到单体电池外壳的第二温度数据；步骤4、计算得到第一温度数据与第二温度数据的差值；步骤5、若所述差值在预设阈值范围内，所述测试次数记录一次；若所述差值在预设阈值范围外，所述测试次数和异常次数分别记录一次；判断所述测试次数记录的次数是否等于第一测试次数，若是，进入步骤6；步骤6、判断异常次数记录的次数是否大于第一异常次数，若是，进入步骤7；步骤7、判断异常数据库是否存储有异常信息，若无，确认所述待测试的温度传感器出现故障。从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断方法采用软件和硬件两种方式分别获取单体电池外壳的温度数据，并通过两种方式所获取的温度数据进行对比，若在多次获取(即为达到第一测试次数)过程中超出合理次数(即为大于第一异常次数)范围，则认定出现故障情况，再结合异常数据库中存储的异常信息进行分析，若该异常数据库中未存储有异常信息，则确认是待测试的温度传感器出现故障。本发明提供的提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断方法，不仅能够避免因温度传感器故障而导致错误判断电池状态发生，也可大大减少温度传感器的冗余数量。通过本发明的提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断方法无需实时获取异常数据库数据，只有当初步认定出现故障情况时才需要获取，可大大提高系统资源的有效利用率。进一步的，所述步骤1中的“测试次数和异常次数初始化”具体为：将测试次数和异常次数记录的次数清零。由上述描述可知，在执行步骤时，先将测试次数和异常次数记录的次数清零，计算得到一次差值就等于测试了一次，此时测试次数记录一次(即为加1)，当差值超出预设阈值范围时，此时异常次数记录一次(即为加1)。进一步的，所述步骤3具体为：创建单体电池的热模型；所述热模型为：其中rc为所述单体电池的热阻的阻值，ru为换热界面热阻的阻值，cc为所述单体电池的热容的参数，cs为换热界面热容的参数，re为所述单体电池的内阻的阻值，tc为所述单体电池的轴心处的温度值，ts为所述单体电池的侧壁上的温度值，tf为所述换热界面热阻的远离单体电池一端处的温度值；为单体电池的外壳温度；查表得到所述单体电池的热阻的阻值、换热界面热阻的阻值、单体电池的热容的参数、换热界面热容的参数和单体电池的内阻的阻值；将查表得到的所述单体电池的热阻的阻值、换热界面热阻的阻值、单体电池的热容的参数、换热界面热容的参数和单体电池的内阻的阻值代入热模型；根据最小二乘算法，由热模型计算得到单体电池的外壳温度，所述单体电池的外壳温度为单体电池外壳的第二温度数据。由上述描述可知，根据最小二乘算法结合热模型，通过软件的方式计算得到单体电池外壳的第二温度数据，用来与待测试的温度传感器获取的第一温度数据做对比，能够影响由软件方式所得的温度数据的精确度的因素只有单体电池出现故障，在现有技术中通过电池管理系统(bms)可以使单体电池出现故障时自动反馈异常数据。因此通过异常数据库存储异常数据，若无存储异常数据，则说明单体电池无故障，则可认为软件方式所得的温度数据是可靠的，可用来检验待测试的温度传感器是否出现故障。进一步的，所述步骤5还包括：若所述测试次数记录的次数不等于第一测试次数，返回步骤2。由上述描述可知，测试次数越多，测试结果越精确，然而测试次数太多会导致故障发现不及时，容易引起单体电池损坏，因此经过多次的试验证明，当第一测试次数取值为50-100次时，效果最优。当测试次数记录的次数还未达到第一测试次数时，返回步骤2，继续测试过程。进一步的，所述步骤6还包括：若异常次数记录的次数小于或等于第一异常次数，返回步骤1。由上述描述可知，在试验过程中发现，一些环境的瞬时变化是会影响温度传感器获取温度数据的精确度，因此若将第一异常次数设置为过小(例如1次或2次)，常常出现误判的情况。经过多次的试验结果，当第一测试次数设置为50次时，第一异常次数设置为5次。第一测试次数为第一异常次数的10倍。当异常次数记录的次数小于或等于第一异常次数时，认为是温度传感器受环境影响，可重新一个测试周期(测试周期指测试次数由0次达到第一测试次数)的统计。进一步的，所述异常数据库用于存储单体电池的电芯、风机和水泵的异常信息；当单体电池的电芯、风机和水泵出现异常情况时，发送异常信息至异常数据库存储。由上述描述可知，当认定出现异常情况，此时单体电池的电芯、风机和水泵均未出现异常情况时，则确认为待测试的温度传感器出现故障。请参阅图2，本发明还提供了一种提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断系统，包括：初始化模块1、获取模块2、第一计算模块3、第二计算模块4、第一判断模块5、第二判断模块6和第三判断模块7；所述初始化模块1，用于预设测试次数和异常次数；所述测试次数的阈值为第一测试次数；所述异常次数的阈值为第一异常次数；所述测试次数和异常次数初始化；所述获取模块2，用于通过待测试的温度传感器获取单体电池外壳的第一温度数据；所述第一计算模块3，用于根据最小二乘算法和单体电池的热模型计算得到单体电池外壳的第二温度数据；所述第二计算模块4，用于计算得到第一温度数据与第二温度数据的差值；所述第一判断模块5，用于若所述差值在预设阈值范围内，所述测试次数记录一次；若所述差值在预设阈值范围外，所述测试次数和异常次数分别记录一次；判断所述测试次数记录的次数是否等于第一测试次数，若是，进入第二判断模块6；所述第二判断模块6，用于判断异常次数记录的次数是否大于第一异常次数，若是，进入第三判断模块7；所述第三判断模块7，用于判断异常数据库是否存储有异常信息，若无，确认所述待测试的温度传感器出现故障。从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断系统采用软件和硬件两种方式分别获取单体电池外壳的温度数据，并通过两种方式所获取的温度数据进行对比，若在多次获取(即为达到第一测试次数)过程中超出合理次数(即为大于第一异常次数)范围，则认定出现故障情况，再结合异常数据库中存储的异常信息进行分析，若该异常数据库中未存储有异常信息，则确认是待测试的温度传感器出现故障。本发明提供的提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断系统，不仅能够避免因温度传感器故障而导致错误判断电池状态发生，也可大大减少温度传感器的冗余数量。通过本发明的提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断系统无需实时获取异常数据库数据，只有当初步认定出现故障情况时才需要获取，可大大提高系统资源的有效利用率。进一步的，所述第一计算模块3包括创建单元、查询单元、代入单元和计算单元；所述创建单元，用于创建单体电池的热模型；所述热模型为：其中rc为所述单体电池的热阻的阻值，ru为换热界面热阻的阻值，cc为所述单体电池的热容的参数，cs为换热界面热容的参数，re为所述单体电池的内阻的阻值，tc为所述单体电池的轴心处的温度值，ts为所述单体电池的侧壁上的温度值，tf为所述换热界面热阻的远离单体电池一端处的温度值；为单体电池的外壳温度；所述查询单元，用于查表得到所述单体电池的热阻的阻值、换热界面热阻的阻值、单体电池的热容的参数、换热界面热容的参数和单体电池的内阻的阻值；所述代入单元，用于将查表得到的所述单体电池的热阻的阻值、换热界面热阻的阻值、单体电池的热容的参数、换热界面热容的参数和单体电池的内阻的阻值代入热模型；所述计算单元，用于根据最小二乘算法，由热模型计算得到单体电池的外壳温度，所述单体电池的外壳温度为单体电池外壳的第二温度数据。由上述描述可知，根据递推最小二乘算法结合热模型，通过软件的方式计算得到单体电池外壳的第二温度数据，用来与待测试的温度传感器获取的第一温度数据做对比，能够影响由软件方式所得的温度数据的精确度的因素只有单体电池出现故障，在现有技术中通过电池管理系统(bms)可以使单体电池出现故障时自动反馈异常数据。因此通过异常数据库存储异常数据，若无存储异常数据，则说明单体电池无故障，则可认为软件方式所得的温度数据是可靠的，可用来检验待测试的温度传感器是否出现故障。进一步的，所述第一判断模块5还包括第一返回单元，用于若所述测试次数记录的次数不等于第一测试次数，返回获取模块2。由上述描述可知，测试次数越多，测试结果越精确，然而测试次数太多会导致故障发现不及时，容易引起单体电池损坏，因此经过多次的试验证明，当第一测试次数取值为50-100次时，效果最优。当测试次数记录的次数还未达到第一测试次数时，返回获取模块，继续测试过程。进一步的，所述第二判断模块6还包括第二返回单元，用于若异常次数记录的次数小于或等于第一异常次数，返回初始化模块1。由上述描述可知，在试验过程中发现，一些环境的瞬时变化是会影响温度传感器获取温度数据的精确度，因此若将第一异常次数设置为过小(例如1次或2次)，常常出现误判的情况。经过多次的试验结果，当第一测试次数设置为50次时，第一异常次数设置为5次。第一测试次数为第一异常次数的10倍。当异常次数记录的次数小于或等于第一异常次数时，认为是温度传感器受环境影响，可重新一个测试周期(测试周期指测试次数由0次达到第一测试次数)的统计。请参照图1-5，本发明的实施例一为：本发明提供的一种提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断方法，包括：步骤1、预设测试次数和异常次数；所述测试次数的阈值为第一测试次数；所述异常次数的阈值为第一异常次数；所述测试次数和异常次数初始化，具体为：将测试次数ky和异常次数kx记录的次数清零(ky＝0，kx＝0)。第一测试次数设置为50次，第一异常次数设置为5次。步骤2、通过待测试的温度传感器获取单体电池外壳的第一温度数据ts；步骤3、根据最小二乘算法和单体电池的热模型计算得到单体电池的外壳温度，所述单体电池的外壳温度为单体电池外壳的第二温度数据具体为：参阅图3-4，创建单体电池的热模型；所述热模型为：上述公式1中的rc为所述单体电池的热阻的阻值，ru为换热界面热阻的阻值，cc为所述单体电池的热容的参数，cs为换热界面热容的参数，re为所述单体电池的内阻的阻值，tc为所述单体电池的轴心处的温度值，ts为所述单体电池的侧壁上的温度值，tf为所述换热界面热阻的远离单体电池一端处的温度值；为单体电池的外壳温度；其中的换热界面的介质可为空气或者液体，换热界面为流动的换热介质接触的面；其中，rc和cc基本为常数；ru和cs的数值与换热介质类型及流体速度有关，实际应用时可通过查表获得；re和电池的soc状态及温度有关，也可以通过查表获得，如下表1。表1通过查表得到所述单体电池的热阻的阻值、换热界面热阻的阻值、单体电池的热容的参数、换热界面热容的参数和单体电池的内阻的阻值；将查表得到的所述单体电池的热阻的阻值、换热界面热阻的阻值、单体电池的热容的参数、换热界面热容的参数和单体电池的内阻的阻值代入热模型；根据递推最小二乘算法，由热模型计算得到单体电池外壳的第二温度数据。步骤4、计算得到第一温度数据与第二温度数据的差值△t；△t的计算方法如公式2；步骤5、若所述差值在预设阈值范围内，即为δt＜tth，tth表示预设阈值；所述测试次数ky记录一次(ky++)；若所述差值在预设阈值范围外，即为δt＞tth，所述测试次数ky和异常次数kx分别记录一次(ky++，kx++)；判断所述测试次数记录的次数ky是否等于50次，若是，进入步骤6；若所述测试次数记录的次数不等于50次，返回步骤2。测试次数越多，测试结果越精确，然而测试次数太多会导致故障发现不及时，容易引起单体电池损坏，因此经过多次的试验证明，当第一测试次数取值为50-100次时，效果最优。当测试次数记录的次数还未达到第一测试次数时，返回步骤2，继续测试过程。步骤6、判断异常次数记录的次数kx是否大于5次，若是，进入步骤7；若异常次数记录的次数kx小于或等于5次，返回步骤1。在试验过程中发现，一些环境的瞬时变化是会影响温度传感器获取温度数据的精确度，因此若将第一异常次数设置为过小(例如1次或2次)，常常出现误判的情况。经过多次的试验结果，当第一测试次数设置为50次时，第一异常次数设置为5次。第一测试次数为第一异常次数的10倍。当异常次数记录的次数小于或等于第一异常次数时，认为是温度传感器受环境影响，可重新一个测试周期(测试周期指测试次数由0次达到第一测试次数)的统计。步骤7、判断异常数据库是否存储有异常信息，若无，确认所述待测试的温度传感器出现故障。所述异常数据库用于存储单体电池的电芯、风机和水泵的异常信息；当单体电池的电芯、风机和水泵出现异常情况时，发送异常信息至异常数据库存储。当认定出现异常情况，此时单体电池的电芯、风机和水泵均未出现异常情况时，则确认为待测试的温度传感器出现故障。综上所述，本发明提供的一种提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断方法及系统，采用软件和硬件两种方式分别获取单体电池外壳的温度数据，并通过两种方式所获取的温度数据进行对比，若在多次获取(即为达到第一测试次数)过程中超出合理次数(即为大于第一异常次数)范围，则认定出现故障情况，再结合异常数据库中存储的异常信息进行分析，若该异常数据库中未存储有异常信息，则确认是待测试的温度传感器出现故障。本发明提供的提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断方法及系统，不仅能够避免因温度传感器故障而导致错误判断电池状态发生，也可大大减少温度传感器的冗余数量。通过本发明的提高资源有效利用率的温度传感器的故障诊断方法及系统无需实时获取异常数据库数据，只有当初步认定出现故障情况时才需要获取，可大大提高系统资源的有效利用率。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12