基于新能源汽車大數(shù)據(jù)的蓄電池虧電預(yù)警研究

張亮 桂康哲 王興月 程登 張森

摘 要：現(xiàn)有的新能源車蓄電池虧電預(yù)警主要基于蓄電池電壓值，存在判斷邏輯及要素單一，判斷準(zhǔn)確性不高，無法同時(shí)判定出蓄電池虧電的原因，使售后部門難以開展后續(xù)工作等問題?；谛履茉雌嚧髷?shù)據(jù)的蓄電池虧電預(yù)警，可以融合多維度的汽車實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合計(jì)算，再根據(jù)結(jié)果發(fā)出對應(yīng)的預(yù)警信息，可以有效解決上述問題，在完成高準(zhǔn)確度預(yù)警的同時(shí)，給出蓄電池虧電的原因。

關(guān)鍵詞：蓄電池 大數(shù)據(jù) 虧電預(yù)警

1 研究背景

隨著國內(nèi)新能源汽車市場的發(fā)展，國家補(bǔ)貼正逐步退出，新能源汽車的銷量也在承受著巨大的壓力，此時(shí)，增強(qiáng)產(chǎn)品競爭力，提升智能化服務(wù)的水平將成為各新能源汽車車企提升銷量的關(guān)鍵。而基于新能源汽車大數(shù)據(jù)的蓄電池虧電預(yù)警，一方面可以使車企更好的了解所開發(fā)、銷售的車輛在使用中的問題，方便在后續(xù)車型開發(fā)時(shí)進(jìn)行迭代改進(jìn)。另一方面，將預(yù)警信息推送給售后服務(wù)部門和用戶，讓售后服務(wù)部門能夠更有針對性的為用戶提供主動服務(wù)，能夠有效提升車企的智能化服務(wù)水平和用戶的滿意度，進(jìn)而提升車型和品牌在用戶群中的口碑傳播，從而助力銷量的提升。

2 基于新能源汽車大數(shù)據(jù)的蓄電池虧電預(yù)警流程

新能源汽車基于國家標(biāo)準(zhǔn)|GB/T 32960.3-2016的強(qiáng)制要求，需要車企在每臺車上安裝用于收集車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)并上傳到云端平臺的零件，相對于傳統(tǒng)汽車，新能源車天然具備了“網(wǎng)聯(lián)”的基因。因此，新能源車的蓄電池虧電預(yù)警就有了實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。本次研究的蓄電池虧電預(yù)警算法以云端平臺采集到的新能源汽車大數(shù)據(jù)為依據(jù)，預(yù)警服務(wù)器中運(yùn)行的算法模型通過對實(shí)時(shí)解析數(shù)據(jù)項(xiàng)中的各項(xiàng)參數(shù)（蓄電池電壓、車門開關(guān)信號、車燈開關(guān)信號、鑰匙狀態(tài)信號以及動力電池電量等CAN網(wǎng)絡(luò)上各節(jié)點(diǎn)的信號）進(jìn)行計(jì)算和判斷，當(dāng)各項(xiàng)參數(shù)滿足算法模型要求時(shí)，云端平臺將預(yù)警信息推送到售后服務(wù)部門和用戶APP端，及時(shí)提醒用戶前去處理。

當(dāng)用戶未關(guān)門或者未關(guān)燈時(shí)，整車無法休眠，蓄電池還在持續(xù)供電，此時(shí)其電壓值受用電器的影響，會存在不穩(wěn)定的現(xiàn)象，如果電壓值一下降到預(yù)警值范圍內(nèi)就發(fā)出預(yù)警，將會產(chǎn)生很多誤報(bào)警。為了提高系統(tǒng)的魯棒性，我們在算法中加入了“預(yù)警進(jìn)入時(shí)間”和“預(yù)警退出時(shí)間”的設(shè)置，當(dāng)檢測到蓄電池電壓進(jìn)入到預(yù)警值范圍內(nèi)時(shí)并不會馬上觸發(fā)預(yù)警，而是要求連續(xù)進(jìn)入20秒才會觸發(fā)，當(dāng)電壓值回到預(yù)警值以上，并且連續(xù)超過20秒本次預(yù)警才算結(jié)算，在一個(gè)預(yù)警周期內(nèi)，只對外發(fā)送一條預(yù)警信息。

同時(shí)，為了讓售后服務(wù)部門能更好的服務(wù)用戶，也讓用戶能更容易了解車輛的狀態(tài)，我們將蓄電池虧電預(yù)警分為三個(gè)等級：

第一個(gè)等級是當(dāng)電池剩余容量下降到總?cè)萘康?0%（蓄電池電壓為12伏），同時(shí)動力電池剩余電量大于15%時(shí)，將觸發(fā)預(yù)警，此時(shí)用戶可以通過車輛自帶的遠(yuǎn)程補(bǔ)電功能在APP上遠(yuǎn)程啟動車輛進(jìn)行補(bǔ)電，因此這條預(yù)警只發(fā)給用戶。

第二個(gè)等級是當(dāng)蓄電池剩余容量下降到總?cè)萘康?0%，但動力電池剩余電量小于15%時(shí)，將觸發(fā)預(yù)警，此時(shí)無法使用遠(yuǎn)程補(bǔ)電，需要用戶親自上車啟動車輛補(bǔ)電，該條預(yù)警也只發(fā)給用戶。

第三個(gè)等級是當(dāng)蓄電池剩余容量下降到總?cè)萘康?0%（蓄電池電壓為11伏）時(shí)，將觸發(fā)預(yù)警，此時(shí)車輛已經(jīng)無法啟動，需要用應(yīng)急啟動電源給車搭鐵啟動或者更換新的蓄電池才能啟動車輛。由于涉及到現(xiàn)場救援，該條預(yù)警將在發(fā)給用戶的同時(shí)，發(fā)給售后服務(wù)部門，以便其及時(shí)安排技師主動聯(lián)系用戶并根據(jù)用戶需求安排上門服務(wù)。蓄電池虧電預(yù)警的流程見圖1。

3 蓄電池虧電預(yù)警步驟

蓄電池虧電預(yù)警的步驟分解如下：

步驟一：數(shù)據(jù)采集：首先由數(shù)據(jù)采集終端將CAN上各節(jié)點(diǎn)的報(bào)文收集起來，為了能及時(shí)獲取車輛最新數(shù)據(jù)，設(shè)置在車輛運(yùn)行情況下，每隔2秒上傳一次數(shù)據(jù)到平臺，在車輛未使用的情況下，車載終端每隔6小時(shí)喚醒整車網(wǎng)絡(luò)60秒，經(jīng)測試整車平均靜態(tài)電流，該方案滿足車輛安全存放天數(shù)要求。

步驟二：數(shù)據(jù)解析：數(shù)據(jù)采集終端所采集的數(shù)據(jù)無法直接使用，需要根據(jù)通信協(xié)議對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。蓄電池虧電預(yù)警所需的信號項(xiàng)主要有以下5項(xiàng)：蓄電池電壓、車門開關(guān)信號、車燈開關(guān)信號、鑰匙所處位置信號和動力電池電量數(shù)據(jù)。其中蓄電池電壓是用于判定是否進(jìn)入預(yù)警規(guī)則的關(guān)鍵，車門開關(guān)信號和車燈開關(guān)信號以及鑰匙所處位置都是為了用于判定電池虧電的原因，動力電池電量數(shù)據(jù)是為了判定是否支持遠(yuǎn)程補(bǔ)電——為了保證車輛正常行駛，當(dāng)動力電池電量低于15%時(shí)，將不支持遠(yuǎn)程補(bǔ)電。

步驟三：預(yù)警算法模型計(jì)算并判定：由于CAN總線上的數(shù)據(jù)量非常大，一般超過1000條，對于已經(jīng)銷售超過10萬臺新能源車的車企來說，服務(wù)器每秒處理的數(shù)據(jù)最高將超過1億條，所以預(yù)警服務(wù)器需要通過負(fù)載均衡聯(lián)動多臺高性能計(jì)算服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析處理。由于新能源車只有在上高壓時(shí)，動力電池才會通過DC/DC給蓄電池充電，在ACC和ON檔時(shí)整車用電器均是使用蓄電池的電，所以在只要整車沒有上高壓，車上用電器均為蓄電池供電。因此當(dāng)監(jiān)測到蓄電池電壓下降到11.5伏時(shí)，需同步判斷車門是否關(guān)閉、車燈是否關(guān)閉、鑰匙是否在ACC/ON檔，整車是否上高壓，以便推送給用戶的信息中明確告知虧電原因和應(yīng)對方法。

預(yù)警算法如下：

[KyPstn]==0&&[LowBatVol]>11&&[LowBatVol]<12&&（[DDAjrSwAtv]==1||[PDAjrSwAtv]==1||[TDAjrSwAtv]==1||[PsDoorOpenSwAct]==1||[DrDoorOpenSwAct]==1&&（[RtTrnLmpAtv]==1||[LftTrnLmpAtv]==1||[TrnSwAct]==1||[LwBmIO]==1||[HhBmIO]==1||[PnLgtAtv]==1）

針對這條預(yù)警算法的說明如下：

[鑰匙狀態(tài)]==關(guān)&&[低壓蓄電池電壓]>11v&&[低壓蓄電池電壓]<12v&&（[駕駛員門碰狀態(tài)]==開||[副駕門碰狀態(tài)]==開||[尾門門碰狀態(tài)]==開||[駕駛員門鎖狀態(tài)]==開||[副駕門鎖狀態(tài)]==開&&（[右轉(zhuǎn)向燈狀態(tài)]==開||[左轉(zhuǎn)向燈狀態(tài)]==開||[轉(zhuǎn)向開關(guān)狀態(tài)]==開||[近光燈開關(guān)狀態(tài)]==開||[遠(yuǎn)光燈開關(guān)狀態(tài)]==開||[位置燈小燈]==開）

步驟四：輸出預(yù)警信息：本文使用的預(yù)警算法已經(jīng)正式掛接到預(yù)警服務(wù)器，經(jīng)過4天的運(yùn)行，監(jiān)控總計(jì)127150臺車，累計(jì)收到蓄電池虧電預(yù)警信息708條，按類別統(tǒng)計(jì)如表1所示：

我們以收到的一條預(yù)警信息進(jìn)行解讀：

{

"startAddiSignals"：{

"CollectTime"："2020-05-27 15：41：02"，

"ISBF"：0，

"Latitude"：35.756838，

"Longitude"：118.621112，

"PTID"：2，

"VIN"："LK6ADCE2XKB01xxxx"，

"VecOptMod"：0，

"VecSOC"：47，

"VehOdo"：2467，

"t0STime"："2020-05-27 15：41：02"，

"vehType"："E100"

}，

"startCondiSignals"：{

"DDAjrSwAtv"：1，

"DrDoorOpenSwAct"：1，

"KyPstn"：0，

"LowBatVol"：11.99，

"PDAjrSwAtv"：0，

"PsDoorOpenSwAct"：0，

"TDAjrSwAtv"：0，

"VecChrgStsIndOn"：0，

"VecStatRdy"：0

}

}

這條預(yù)警信息的意思是：在2020-5-27 15：41：02時(shí)采集到具體經(jīng)緯度為35.756838， 118.621112，車架號為LK6ADCE2XKB01xxxx的E100車輛，其動力電池剩余電量為47%，累計(jì)行駛里程為2467KM，這條信息傳到平臺的時(shí)間是2020-5-27 15：41：02，鑰匙在OFF檔，但由于主駕駛車門沒有關(guān)閉，導(dǎo)致整車沒有休眠，使蓄電池電壓值降到11.99伏，因此觸發(fā)了預(yù)警。

將該條預(yù)警信息會轉(zhuǎn)化成用戶能看懂的話術(shù)推送到用戶，內(nèi)容如下：“您的愛車車門未關(guān)，可能導(dǎo)致蓄電池虧電，請您關(guān)好車門或車輛上ready進(jìn)行補(bǔ)電”。當(dāng)用戶收到這條推送時(shí)即可知道虧電原因并采取措施（鎖閉車門）以阻止蓄電池電壓繼續(xù)下降。

4 結(jié)語

本文提出的基于新能源汽車大數(shù)據(jù)的蓄電池虧電預(yù)警研究，通過實(shí)時(shí)分析多個(gè)維度的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確判定出蓄電池虧電的根本原因，提高了虧電預(yù)警的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，再通過和下游部門聯(lián)動，及時(shí)將虧電預(yù)警信息發(fā)到售后服務(wù)部門，提升了服務(wù)的主動性，讓用戶對品牌和服務(wù)更加信任。

基金：微小型智能互聯(lián)純電動乘用車集成開發(fā)與應(yīng)用，柳州市科技計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目號：2019AD10202。

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