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基于云的锂离子电池异常检测、定位与分类
Cloud-Based Li-ion Battery Anomaly Detection, Localization and Classification
| 作者 | Aihua Tang · Zikang Wu · Yuchen Xu · Kailong Liu · Quanqing Yu |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Informatics |
| 出版日期 | 2024年12月 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 电池管理系统BMS |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 电池异常诊断 云平台 特征提取 风险分类 检测准确率 |
语言:
中文摘要
实现对电池异常的全面、准确检测对于电池管理系统至关重要。然而,电气结构的复杂性和有限的计算资源往往给直接的车载诊断带来巨大挑战。本文提出了一种部署在云平台上的多功能电池异常诊断方法,满足异常检测、定位和分类的需求。首先,该方法从放电电压中提取四个异常特征以指示电池异常。利用这些特征,通过风险筛查过程将车辆分为高、中、低风险类别。其次,在离线阶段利用这些分类和先前的异常标签来训练异常分类器。然后,通过专门开发的电压累积差分均值模型进一步细分故障类型,细化预警信息。最后,利用25辆真实车辆的数据对所提出的方法进行验证,异常检测准确率超过98%,证明了其准确的检测能力。本文提出了一种有效的多功能车辆异常检测方法,在可靠的云计算基础支持下,为辅助车载故障诊断提供了一种新途径。
English Abstract
Achieving comprehensive and accurate detection of battery anomalies is crucial for battery management systems. However, the complexity of electrical structures and limited computational resources often pose significant challenges for direct on-board diagnostics. A multifunctional battery anomaly diagnosis method deployed on a cloud platform is proposed, meeting the needs of anomaly detection, localization, and classification. First, the proposed method extracts four anomaly features from discharge voltage to indicate battery anomalies. A risk screening process is applied to classify vehicles into high, medium, and low-risk categories with these features. Next, these classifications and prior anomaly labels are utilized in the offline phase to train an anomaly classifier. Then, the types of faults are further segmented by a specially developed voltage cumulative difference mean model, the warning information is refined. Finally, the proposed method was validated on data from 25 real vehicles, achieving an anomaly detection accuracy rate that exceeded 98%, demonstrating its accurate detection capability. This article proffers an effective multifunctional vehicle anomaly detection method, providing a new approach to assist in-vehicle fault diagnosis with the support of a reliable cloud computing foundation.
S
SunView 深度解读
从阳光电源储能系统业务视角来看,这项基于云平台的锂电池异常检测技术具有重要的应用价值和借鉴意义。该技术通过提取放电电压的四个异常特征,实现了对电池异常的检测、定位和分类,在25辆实车数据验证中达到98%以上的检测准确率,展现出较高的技术成熟度。
对于阳光电源的储能系统产品线而言,该技术方案提供了三个关键启示。首先,云端诊断架构有效解决了车载端计算资源受限的问题,这与我们大规模储能电站面临的海量电池单元管理挑战高度契合。通过将复杂诊断算法部署在云端,可以显著提升储能BMS系统的智能化水平,降低本地硬件成本。其次,该方法建立的风险分级机制(高、中、低风险分类)为储能资产的预防性维护提供了可操作框架,有助于优化运维资源配置,延长电池系统使用寿命,这对提升储能项目全生命周期经济性至关重要。
从技术挑战角度,储能场景与电动汽车存在显著差异:储能系统的充放电工况更为复杂多变,电池簇规模更大,对实时性要求更高。因此需要针对性地优化特征提取算法和分类模型。此外,云端数据安全、通信延迟、以及与现有iSolarCloud平台的集成也是实施过程中需要重点考虑的问题。
建议阳光电源储能研究院深入评估该技术框架,特别是其电压累积差分均值模型在工商业储能和大型电站场景的适用性,探索与公司现有智慧能源管理平台的融合路径,进一步强化储能系统的安全性和智能化竞争优势。