基于新能源汽車大數據的蓄電池虧電預警研究

張亮 桂康哲 王興月 程登 張森

摘 要：現有的新能源車蓄電池虧電預警主要基于蓄電池電壓值，存在判斷邏輯及要素單一，判斷準確性不高，無法同時判定出蓄電池虧電的原因，使售后部門難以開展后續工作等問題。基于新能源汽車大數據的蓄電池虧電預警，可以融合多維度的汽車實時數據進行綜合計算，再根據結果發出對應的預警信息，可以有效解決上述問題，在完成高準確度預警的同時，給出蓄電池虧電的原因。

關鍵詞：蓄電池 大數據 虧電預警

1 研究背景

隨著國內新能源汽車市場的發展，國家補貼正逐步退出，新能源汽車的銷量也在承受著巨大的壓力，此時，增強產品競爭力，提升智能化服務的水平將成為各新能源汽車車企提升銷量的關鍵。而基于新能源汽車大數據的蓄電池虧電預警，一方面可以使車企更好的了解所開發、銷售的車輛在使用中的問題，方便在后續車型開發時進行迭代改進。另一方面，將預警信息推送給售后服務部門和用戶，讓售后服務部門能夠更有針對性的為用戶提供主動服務，能夠有效提升車企的智能化服務水平和用戶的滿意度，進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據的蓄電池虧電預警流程

新能源汽車基于國家標準|GB/T 32960.3-2016的強制要求，需要車企在每臺車上安裝用于收集車輛運行數據并上傳到云端平臺的零件，相對于傳統汽車，新能源車天然具備了“網聯”的基因。因此，新能源車的蓄電池虧電預警就有了實現的基礎。本次研究的蓄電池虧電預警算法以云端平臺采集到的新能源汽車大數據為依據，預警服務器中運行的算法模型通過對實時解析數據項中的各項參數（蓄電池電壓、車門開關信號、車燈開關信號、鑰匙狀態信號以及動力電池電量等CAN網絡上各節點的信號）進行計算和判斷，當各項參數滿足算法模型要求時，云端平臺將預警信息推送到售后服務部門和用戶APP端，及時提醒用戶前去處理。

當用戶未關門或者未關燈時，整車無法休眠，蓄電池還在持續供電，此時其電壓值受用電器的影響，會存在不穩定的現象，如果電壓值一下降到預警值范圍內就發出預警，將會產生很多誤報警。為了提高系統的魯棒性，我們在算法中加入了“預警進入時間”和“預警退出時間”的設置，當檢測到蓄電池電壓進入到預警值范圍內時并不會馬上觸發預警，而是要求連續進入20秒才會觸發，當電壓值回到預警值以上，并且連續超過20秒本次預警才算結算，在一個預警周期內，只對外發送一條預警信息。

同時，為了讓售后服務部門能更好的服務用戶，也讓用戶能更容易了解車輛的狀態，我們將蓄電池虧電預警分為三個等級：

第一個等級是當電池剩余容量下降到總容量的30%（蓄電池電壓為12伏），同時動力電池剩余電量大于15%時，將觸發預警，此時用戶可以通過車輛自帶的遠程補電功能在APP上遠程啟動車輛進行補電，因此這條預警只發給用戶。

第二個等級是當蓄電池剩余容量下降到總容量的30%，但動力電池剩余電量小于15%時，將觸發預警，此時無法使用遠程補電，需要用戶親自上車啟動車輛補電，該條預警也只發給用戶。

第三個等級是當蓄電池剩余容量下降到總容量的10%（蓄電池電壓為11伏）時，將觸發預警，此時車輛已經無法啟動，需要用應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。由于涉及到現場救援，該條預警將在發給用戶的同時，發給售后服務部門，以便其及時安排技師主動聯系用戶并根據用戶需求安排上門服務。蓄電池虧電預警的流程見圖1。

3 蓄電池虧電預警步驟

蓄電池虧電預警的步驟分解如下：

步驟一：數據采集：首先由數據采集終端將CAN上各節點的報文收集起來，為了能及時獲取車輛最新數據，設置在車輛運行情況下，每隔2秒上傳一次數據到平臺，在車輛未使用的情況下，車載終端每隔6小時喚醒整車網絡60秒，經測試整車平均靜態電流，該方案滿足車輛安全存放天數要求。

步驟二：數據解析：數據采集終端所采集的數據無法直接使用，需要根據通信協議對數據進行解析。蓄電池虧電預警所需的信號項主要有以下5項：蓄電池電壓、車門開關信號、車燈開關信號、鑰匙所處位置信號和動力電池電量數據。其中蓄電池電壓是用于判定是否進入預警規則的關鍵，車門開關信號和車燈開關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，動力電池電量數據是為了判定是否支持遠程補電——為了保證車輛正常行駛，當動力電池電量低于15%時，將不支持遠程補電。

步驟三：預警算法模型計算并判定：由于CAN總線上的數據量非常大，一般超過1000條，對于已經銷售超過10萬臺新能源車的車企來說，服務器每秒處理的數據最高將超過1億條，所以預警服務器需要通過負載均衡聯動多臺高性能計算服務器進行實時數據分析處理。由于新能源車只有在上高壓時，動力電池才會通過DC/DC給蓄電池充電，在ACC和ON檔時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。因此當監測到蓄電池電壓下降到11.5伏時，需同步判斷車門是否關閉、車燈是否關閉、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對方法。

預警算法如下：

[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）

針對這條預警算法的說明如下：

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

步驟四：輸出預警信息：本文使用的預警算法已經正式掛接到預警服務器，經過4天的運行，監控總計127150臺車，累計收到蓄電池虧電預警信息708條，按類別統計如表1所示：

我們以收到的一條預警信息進行解讀：

{

"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

}

}

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

將該條預警信息會轉化成用戶能看懂的話術推送到用戶，內容如下：“您的愛車車門未關，可能導致蓄電池虧電，請您關好車門或車輛上ready進行補電”。當用戶收到這條推送時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下降。

4 結語

本文提出的基于新能源汽車大數據的蓄電池虧電預警研究，通過實時分析多個維度的數據，準確判定出蓄電池虧電的根本原因，提高了虧電預警的準確性和及時性，再通過和下游部門聯動，及時將虧電預警信息發到售后服務部門，提升了服務的主動性，讓用戶對品牌和服務更加信任。

基金：微小型智能互聯純電動乘用車集成開發與應用，柳州市科技計劃項目，項目號：2019AD10202。

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