1.一种新能源汽车电池的安全监测系统,其特征在于,包括:
常规振动监测模块,所述常规振动监测模块用于在车辆行驶过程中采集电池固定结构处的背景振动数据,并对所述背景振动数据进行趋势分析;
冲击捕捉模块,所述冲击捕捉模块用于捕捉瞬时产生的冲击并在检测到瞬时冲击信号时提取瞬时冲击信号产生时刻前后预设时段内的瞬态振动数据,将瞬态振动数据与背景振动趋势相结合进行松动风险的初步判断;
交叉验证模块,所述交叉验证模块包括交叉采集子模块和综合判断子模块,所述交叉采集子模块用于在松动风险的初步判断结果为存在松动风险时采集电池固定结构处的交叉判断数据,所述综合判断子模块根据交叉判断数据综合判断是否产生实质松动;
累积影响模块,所述累积影响模块用于在综合判断结果为未产生实质松动时,计算得到剩余影响值,并将剩余影响值转换为累积影响参数,所述累积影响参数用于在后续松动风险的初步判断时添加历史产生的多次冲击造成的叠加效应的影响;
预警模块,所述预警模块用于在综合判断为产生实质松动或累积影响参数超过实质风险阈值时出发预警信号;
存储与学习模块,所述存储与学习模块用于存储各次瞬时冲击信号产生时的背景振动数据、瞬时冲击信号、综合判断结果、及累积影响参数的演变情况,并通过数据分析或自学习算法优化实质风险阈值得到新的实质风险阈值;
所述常规振动监测模块包括多尺度振动分析单元和特征基线生成单元;
所述多尺度振动分析单元对行驶过程中的背景振动数据进行分段采集并采用小波变换或短时傅里叶变换分解分别获取低频平稳振动分量与中高频随机振动分量,并对各分量的均方根值及能量分布指标进行提取;
所述特征基线生成单元根据提取的各分量的均方根值及能量分布指标和车辆行驶信息计算当前振动等级,形成用于初步判断的振动特征基线,所述振动特征基线为随时间更新的用于表征车辆行驶状态;
所述冲击捕捉模块包括加速度传感器单元与短时能量检测单元,
所述加速度传感器单元以预设的高采样频率实时获取电池固定结构处的瞬态振动数据,并在检测到冲击能量突变时产生瞬时冲击信号并将该时刻及其前后预设时段内的瞬态振动数据存储于缓存;
所述短时能量检测单元对存储的瞬态振动数据进行短窗分段处理或小波局部分析,提取冲击峰值、持续时间及能量集中度作为关键特征信息,并与常规振动监测模块所提供的振动特征基线进行对比,以综合评估该瞬态冲击产生的松动风险;
所述冲击能量突变时产生瞬时冲击信号包括单次大幅度的瞬态振动数据和在预设时间窗口内连续检测多次幅度低于单次判定阈值的瞬态振动数据,所述预设时间窗口内连续检测多次幅度低于单次判定阈值的瞬态振动数据归属于同一次瞬时冲击信号。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池的安全监测系统,其特征在于,所述与常规振动监测模块所提供的振动特征基线进行对比,以综合评估该瞬态冲击产生的松动风险具体包括:从常规振动监测模块处获取当前车辆行驶下的振动特征基线,根据振动特征基线的等级设定相应的冲击风险阈值;
将提取到的关键特征信息与该等级下的冲击风险阈值比较,若超过冲击风险阈值则判断结果为存在松动风险,若未超过冲击风险阈值则判断为不存在松动风险。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池的安全监测系统,其特征在于,所述交叉验证模块包括电磁干扰检测单元、声学监测单元与温度传感单元;在冲击捕捉模块判定存在松动风险时,电磁干扰检测单元获取电池固定结构处的电磁场变化信息,声学监测单元获取固定结构处产生的摩擦或撞击声音信号,温度传感单元检测固定结构处的热量异常信号;
根据热量异常信号、声音信号和电磁场变化信息综合判断是否产生实质松动。
4.根据权利要求2所述的一种新能源汽车电池的安全监测系统,其特征在于,所述累积影响模块包括影响计算单元和累积计算单元,所述影响计算单元用于根据瞬态振动数据、振动特征基线和车辆行驶信息计算得到剩余影响值;
所述累积计算单元用于存储和更新累积影响参数,根据剩余影响值对累积影响参数进行更新得到新的累积影响参数。
5.根据权利要求4所述的一种新能源汽车电池的安全监测系统,其特征在于,所述累积影响模块还包括衰减单元,所述衰减单元获取振动特征基线,并在振动特征基线表征车辆处于平稳行驶状态时,每间隔一个衰减周期根据衰减参数对累积影响参数进行衰减更新得到新的累积影响参数。
6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池的安全监测系统,其特征在于,所述预警模块与车辆整车控制系统或电池管理系统(BMS)连接,当产生实质松动或累积影响参数超过实质风险阈值时,触发车辆功率限制或安全保护策略。
7.一种新能源汽车电池的安全监测方法,应用于权利要求1至6任一项所述的一种新能源汽车电池的安全监测系统,其特征在于,所述方法包括以下步骤:背景振动监测:利用常规振动监测模块对车辆行驶过程中的背景振动数据进行分段采集和多尺度分析,获取低频平稳振动分量与中高频随机振动分量,并形成振动特征基线用于表征当前行驶状态;
瞬时冲击捕捉:在侦测到加速度或能量突变时,记录该突变时刻及其前后预设时段内的瞬态振动数据,并将提取到的峰值、持续时间、能量集中度关键特征与所述振动特征基线比较,进行松动风险的初步判断;
多物理信号交叉验证:当所述初步判断结果为存在松动风险时,分别获取电磁干扰信号、声学监测信号及温度信号,综合分析热量异常、电磁场变化和摩擦撞击声指标,以确认是否已产生实质松动;
累积影响管理:若综合判断结果为尚未产生实质松动,则根据本次瞬态冲击的强度、车辆行驶信息及振动特征基线计算剩余影响值,并将其累加至累积影响参数;在车辆处于平稳行驶或完成紧固操作后,对所述累积影响参数进行衰减或重置;
风险预警或紧固:若所述综合判断结果表明已产生实质松动,或当累积影响参数超过预设的实质风险阈值,则触发预警模块或向整车控制系统输出控制信号,执行车辆功率限制或安全保护策略;
存储与学习:将各次瞬时冲击信号、背景振动数据、综合判断结果及累积影响参数的演变情况存储于存储与学习模块,通过数据分析或自学习算法动态优化实质风险阈值,以便在后续车辆行驶中持续更新风险评估精度。