阅读说明：本技术 一种使用车辆充电数据对充电桩健康状态的监测方法 (Method for monitoring health state of charging pile by using vehicle charging data ) 是由 周科松 于 2020-07-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及电气技术领域,具体涉及一种使用车辆充电数据对充电桩健康状态的检测方法,包括如下步骤；S1、获取车辆一次完整充电时段的报文数据,所述报文数据包括时间信息、总电压信息、总电流信息和充电桩信息；S2、通过设定时间参数,并根据时间参数将报文数据依次划分为若干条报文子数据,生成多组前后两帧报文子数据；S3、计算各组前后两帧报文子数据的总电压信息的变化量的绝对值,并根据预设的第一阈值判断绝对值,若绝对值大于第一阈值,则判定为电压跳变；反之,则判定为电压正常；得到总次数；采用本方案能够利用已有的数据资源,有效完成充电桩的健康状态监测。(The invention relates to the technical field of electricity, in particular to a method for detecting the health state of a charging pile by using vehicle charging data, which comprises the following steps of; s1, obtaining message data of a one-time complete charging period of the vehicle, wherein the message data comprise time information, total voltage information, total current information and charging pile information; s2, sequentially dividing the message data into a plurality of message subdata by setting time parameters and according to the time parameters, and generating a plurality of groups of front and rear two-frame message subdata; s3, calculating the absolute value of the variation of the total voltage information of each group of front and back frame message sub-data, judging the absolute value according to a preset first threshold, and if the absolute value is greater than the first threshold, judging that the voltage jumps; otherwise, judging that the voltage is normal; obtaining the total times; by adopting the scheme, the existing data resources can be utilized, and the health state monitoring of the charging pile can be effectively completed.)

一种使用车辆充电数据对充电桩健康状态的监测方法

技术领域

本发明涉及电气技术领域，具体涉及一种使用车辆充电数据对充电桩健康状态的监测方法。

背景技术

在环保呼声越来越高的条件下，新能源汽车越来越受欢迎。新能源汽车是采用非常规的车用燃料作为动力源的环保代步工具，新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、燃料电池电动汽车和氢动力汽车等。新能源汽车相较于现有的燃油汽车，具有污染物零排放、能源利用率高、结构简单和噪声小等的特点，社会方面也因新能源汽车的特点在大力倡导新能源汽车的使用。

目前大多数新能源汽车以电源部分作为储能部件，关系到新能源汽车行驶过程中的续航能力。而电源部分包括多个电池单元，电源部分作为车辆行驶的供能部件，电池一直在运转使用，当新能源汽车的某个电池单元发生故障时，新能源汽车极容易因电池单元的故障引起整车的安全事故。

为了新能源汽车安全性能的改进，基于新能源汽车的大数据收集非常重要，为此，国家还设定相关的国家标准，以新能源汽车企业为基础收集新能源汽车行驶过程中的各项运行数据，包括电池和发动机等，将收集到的运行数据发送至地方平台，由地方平台将本地的运行数据汇总后发送至国家平台上进行监控和分析。

且现目前，随着电动汽车的日益普及，与之配套的充电站也逐渐增多，并投入运营。充电站中有大量的充电车位及充电桩，电动汽车可以利用充电桩充电。但是，在实际运营和使用过程中，充电桩可能会出现一些故障，导致故障的原因种类较多：电力线路故障、电池模块异常、散热问题、人为误操作、信号干扰等。一旦出现充电桩故障，若不能快速有效排除，轻则会导致充电桩的利用率降低，充电桩运营单位经济利益受损；重则威胁到电动汽车的寿命和使用安全。

因此，针对相关技术中的存在问题，亟需提供一种能够利用车辆充电数据对充电桩健康状态的监测技术。

发明内容

本发明意在于提供一种使用车辆充电数据对充电桩健康状态的监测方法，能够解决相关技术无法有效监测充电桩健康状态的问题。

本发明提供的基础方案为：一种使用车辆充电数据对充电桩健康状态的监测方法，包括以下步骤：

S1、获取车辆一次完整充电时段的报文数据，所述报文数据包括时间信息、总电压信息、总电流信息和充电桩信息；

S2、通过设定时间参数，并根据时间参数将报文数据依次划分为若干条报文子数据，生成多组前后两帧报文子数据；

S3、计算各组前后两帧报文子数据的总电压信息的变化量的绝对值，并根据预设的第一阈值判断绝对值，若绝对值大于第一阈值，则判定为电压跳变；反之，则判定为电压正常；

S4、统计电压跳变次数和电压正常次数，并将电压跳变次数和电压正常次数相加，得到总次数；

S5、通过计算电压跳变次数与总次数的比值，如果比值大于预设的第二阈值，则标记该充电桩疑似损坏；并建立总电流时序图，将充电时段的各条总电流信息输入电流时序图中，检测电流跳变次数；如果电流跳变次数大于预设的第三阈值，则确定该充电桩损坏，生成并输出告警信息。

本发明的工作原理及优点在于：

本方案特别适用于对大区域范围，特别是对全国范围所有在用充电桩的健康状态做实时监测；由于当前情况下，充电桩的经营主要是由众多公司各自经营，相互之间信息难以共享，而且充电桩本身的质量也参差不齐。但是新能源汽车由国家平台统一建立和统一运营，同时，众多地方政府，车厂也都建立有自己的车辆数据平台，所有这些条件都有利于跨充电桩企业对充电桩做实时的健康状态监控。

采用电动汽车在充电时产生的BMS数据能够直观反映充电桩的状态，将新能源汽车运行数据应用到充电桩健康状态检测中，能够更好的利用已有数据资源对充电桩健康状态进行有效检测，无需再分别针对于每一台充电桩加装检测设备，避免成本浪费；针对具体的充电桩的检测来说，本方案首先从电压波动入手，若在充电过程中电压跳变次数大于正常次数，会判定充电桩为疑似损坏，再对疑似损坏的充电桩的电流跳变次数进行分析，从而明确充电桩是否损坏；既能够避免电压、电流同时检测而导致的系统运算量偏大的问题，又能够迅速定位出损坏的充电桩，检测方式更加科学有效，且检测结果的准确性更高。

综上，采用本方案能够利用已有的数据资源，有效完成充电桩的健康状态监测，具备成本低，实用性强的效果，以及较高的经济价值和社会价值。

进一步，所述步骤S1中，报文数据还包括充电状态信息，充电状态信息包括停车充电和非停车充电；充电时段的截取具体方法为：S10、获取车辆一天内的全部报文数据，并将全部报文数据按时间先后依次排序，生成标准报文数据；S11、根据充电状态信息处理标准报文数据，从第一条充电状态信息为停车充电的报文子数据开始，到充电状态信息为非停车充电的报文子数据为止，生成充电时段的报文数据。

有益效果：由于BMS充电数据中记录了电动汽车在各个时间节点的工作状态，对于充电来说，通常是从一个时间点开始到后续的另一个时间点结束，所以需要按时间排序遍历，便于后续截取充电时段的报文数据；并且，在充电过程中，报文数据中记录了相应的充电状态，从第一条“停车充电”开始依次筛选，到“非停车充电”截止，即为逻辑上的一次充电过程。

进一步，所述步骤S1中，充电桩信息包括充电桩位置信息；所述步骤S5之后还包括步骤S6、将充电桩位置信息发送至后台终端和用户端。

有益效果：采用本方案，在明确充电桩损坏后，将该充电桩位置信息分别发送到后台终端和用户端，能够提示工作人员对充电桩进行检修，并及时通知用户避免使用该充电桩。

进一步，所述充电桩位置信息包括经度和纬度；所述步骤S6具体包括步骤S60、通过建立电子地图，并根据经度和纬度在电子地图上生成坐标点；S61、将新生成的电子地图发送至后台终端和用户端进行可视化显示。

有益效果：由集成的电子地图系统，在检测出充电桩故障后，根据定位信息，将经纬度输入到电子地图中，即可在电子地图中标注出具体的坐标，进行可视化的展示更加直观，便于工作人员和用户查看和知晓故障充电桩的具***置。

进一步，所述停车状态信息中停车充电采用1表示，非停车充电采用0表示；充电时段的截取方法具体还包括步骤S12、根据充电状态信息处理标准报文数据，从第一条充电状态信息为1开始，至充电状态信息为0为止，截取得到充电时段的报文数据。

有益效果：由于停车状态信息需要存储在系统数据库中，且截取充电时段还需要根据具体的充电状态信息进行筛选，数字和文字相比，不仅在后台中的占用空间较小；还能够便于后续根据数字配置出相应的筛选指令。

进一步，所述步骤S5中具体还包括步骤S50、分别计算电压跳变次数和电压正常次数与总次数的比值，得到第一比值和第二比值；S51、预先设定第四阈值，如果第一比值减第二比值的差大于第四阈值，则判断该充电桩疑似损坏。

有益效果：本方案意在提供另一种判断充电桩疑似损坏的方式；相较于单独判断电压跳变次数与总次数的比值，本方案还将计算正常次数与总次数比值，再判断两者之间的关系，能够使检测结果更加客观、准确。

进一步，时间参数选用30秒；所述各组前后两帧报文子数据的间隔时间均相同，且数值上与时间参数相同。

有益效果：本方案以30秒为一个更新周期，更新的频次相对适中，能够在保证运算速度的基础上有效反应充电段的相关数据信息。

进一步，所述第一阈值为0.2伏。

有益效果：由于电压波动的原因很多，包括产电入网、输电损耗和电涌产生等；为排除非充电桩因素导致的电压波动，本方案以0.2伏判断前后两帧报文子数据的总电压信息的变化量的绝对值，从而确定出符合条件的电压跳变情况。

进一步，所述第二阈值为1/2。

有益效果：本方案中，由于判断各组前后两帧报文子数据的总电压信息变化量后，除了电压跳变，还有电压正常的情况；为避免再针对于电压正常次数所占比例进行计算，可以根据设定的第二阈值来判断电压跳变次数是否显著大于正常比例，从而节省运算量。

进一步，所述步骤S5中还包括步骤S52、建立总电流时序图，将充电时段的各条总电流信息输入电流时序图中，检测各组前后两帧报文子数据的总电流信息跳变情况，如果电流跳变连续且连续次数大于2，则判定充电桩损坏。

有益效果：一般来说，若充电桩在充电过程中总电流出现明显的连续跳变，则说明违背了恒流充电规则；本方案依据这个逻辑对报文数据进行合理的筛查和判断，在排除车辆BMS本身故障的前提下(试验证明为小概率事件)，即可直接判定该充电桩存在问题，需要及时维修。

说明(名称解释)：BMS(Battery Management System)电池管理系统单元包括BMS电池管理系统、控制模组、显示模组、无线通信模组、电气设备、用于为电气设备供电的电池组以及用于采集电池组的电池信息的采集模组，BMS电池管理系统通过通信接口分别与无线通信模组及显示模组连接，采集模组的输出端与BMS电池管理系统的输入端连接，BMS电池管理系统的输出端与控制模组的输入端连接，控制模组分别与电池组及电气设备连接，BMS电池管理系统通过无线通信模块与Server服务器端连接。

附图说明

图1为本发明一种使用车辆充电数据对充电桩健康状态的监测方法实施例一的流程图。

图2为本发明一种使用车辆充电数据对充电桩健康状态的监测方法实施例一的系统框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例一

如图1所示，一种使用车辆充电数据对充电桩健康状态的监测方法，包括以下步骤：

S1、获取车辆一次完整充电时段的报文数据，报文数据包括时间信息、总电压信息、总电流信息和充电桩信息，充电桩信息包括充电桩位置信息；

S2、通过设定时间参数，并根据时间参数将报文数据依次划分为若干条报文子数据，生成多组前后两帧报文子数据；

S3、计算各组前后两帧报文子数据的总电压信息的变化量的绝对值，并根据预设的第一阈值判断绝对值，若绝对值大于第一阈值，则判定为电压跳变；反之，则判定为电压正常；

S4、统计电压跳变次数和电压正常次数，并将电压跳变次数和电压正常次数相加，得到总次数；

S5、通过计算电压跳变次数与总次数的比值，如果比值大于预设的第二阈值，则标记该充电桩疑似损坏；并建立总电流时序图，将充电时段的各条总电流信息输入电流时序图中，检测电流跳变次数；如果电流跳变次数大于预设的第三阈值，则确定该充电桩损坏，生成并输出告警信息；

S6、将充电桩位置信息发送至后台终端和用户端。

具体的，步骤S1中，报文数据还包括充电状态信息，且充电状态信息包括停车充电和非停车充电；其中，充电时间的截取具体方法为：S10、获取车辆一天内的全部报文数据，并将全部报文数据按时间先后依次排序，生成标准报文数据；S11、根据充电状态信息处理标准报文数据，从第一条充电状态信息为“停车充电”的报文子数据开始，到充电状态信息为“非停车充电”的报文子数据为止，生成充电时段的报文数据；在其他实施例中，为了便于根据数字配置相应的筛选指令，停车状态信息中停车充电采用1表示，非停车充电采用0表示，则充电时段的截取方法为：根据充电状态信息处理标准报文数据，从第一条充电状态信息为“1”开始，至充电状态信息为“0”为止，截取得到充电时段的报文数据；截取到车辆采用充电桩A在充电时段的标准报文数据如表一所示：

表一

在表一中，包括30条报文子数据，对应划分为31组前后两帧报文子数据，步骤S1中设定的时间参数具体为30秒，各组前后两帧报文子数据的间隔时间均相同，且数值上与时间参数相同；从上表中可以得出总电流信息存在跳变，除此之外，本方案中预先设定的第一阈值为0.2伏，以表中的第一组和第二组前后两帧报文子数据为例说明，总电压信息的变化量的绝对值分别为：|368.8-368.8|＝0,|368.8-368.3|＝0.5，由于0.5＞0.2，则判断第二组为电压跳变，按照这个逻辑，计算得到表中电压跳变次数为26次，与总次数比值为26/31，由于预先设定的第二阈值为1/2，26/31＞1/2，判断充电桩A疑似损坏；通过建立总电流时序图，将各条总电流信息输入电流时序图中，通过检测各组前后两帧报文子数据的总电流信息的变化量的绝对值，再将电流变化量的绝对值与预设电流阈值(2A)比较，即可检测出电流跳变次数为29次，次数大于预设的第三阈值(15次)，则确定该充电桩损坏，生成并输出告警信息“充电桩A故障”。

其中，充电桩位置信息包括充电桩的经度和纬度，步骤S6具体包括步骤S60、通过建立电子地图，并根据经度和纬度在电子地图上生成坐标点；S61、将新生成的电子地图发送至后台终端和用户端进行可视化显示；具体的，为节约开发成本，电子地图采用现有的高德地图，通过坐标拾取器中输入经纬度信息(106.5398，29.61916)，即可在地图上看到经纬度对应的地点，该技术为现有技术，在此不再赘述。

如图2所示，一种使用车辆充电数据对充电桩健康状态的监测系统，上述方法基于本系统，该系统搭载在戴尔易安信PowerEdgeT30微塔式服务器上，具体包括采集模块、第一处理模块、第一判断模块、第二处理模块、第二判断模块和输出模块；还包括用户端(采用华为P40手机)和后台终端(采用联想一体机电脑)，其中：

采集模块，用于获取车辆一次完整充电时段的报文数据，报文数据包括时间信息、总电压信息、总电流信息和充电桩信息；

第一处理模块，用于设定时间参数，并根据时间参数将报文数据依次划分为若干条报文子数据，生成多组前后两帧报文子数据；

第一判断模块，用于计算各组前后两帧报文子数据的总电压信息的变化量的绝对值，并根据预设的第一阈值判断绝对值，若绝对值大于预设阈值，则判定为电压跳变，反之，则判定为电压正常；

第二处理模块，用于统计电压跳变次数和电压正常次数，并将电压跳变次数和电压正常次数相加，得到总次数；

第二判断模块，用于计算电压跳变次数与总次数的比值，如果比值大于预设的第二阈值，则标记该充电桩疑似损坏；并建立总电流时序图，将充电时段的各条总电流信息输入电流时序图中，检测电流跳变次数；如果电流跳变次数大于预设的第三阈值，则确定该充电桩损坏，生成告警信息；

输出模块，用于接收并输出告警信息。

实施例二

与实施例一相比，不同之处仅在于，步骤S5中具体还包括步骤S50、分别计算电压跳变次数和电压正常次数与总次数的比值，得到第一比值和第二比值；S51、预先设定第四阈值，如果第一比值减第二比值的差大于第四阈值，则判断该充电桩疑似损坏；具体的，以表一为例说明，由于电压跳变次数为26次，并计算得到电压正常次数为5次，分别得到第一比值和第二比值为26/31和5/31，第一比值和第二比值的差值为21/31，经比较，该差值大于预设的第四阈值(1/4)，判断充电桩疑似损坏；通过比较电压跳变次数比例和电压正常次数比例关系，能够使检测结果更加客观、准确；

在其他实施例中，步骤S5中还包括步骤S52、建立总电流时序图，将充电时段的各条总电流信息输入电流时序图中，检测各组前后两帧报文子数据的总电流信息跳变情况，如果电流跳变连续且连续次数大于2，则判定充电桩损坏；同样，以表一中的报文数据为例说明，其中，从23时28分59秒开始，到23时30分59秒，这2分钟内，存在连续的电压跳变情况，即170→53,53→169，169→47,47→170，所以该时段内连续跳变的次数为4次，在数值上4大于2，则判定该充电桩损坏；除此以外，从23时31分29秒开始，到23时33分29秒止，又存在4次连续电压跳变情况；并且，往后还存在连续跳变次数大于2的电压跳变情况，即在充电的报文数据中存在多处连续的电压跳变情况，明显违背了恒流充电规则，可以判定充电桩故障。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。