2020年12月23日，中國(guó)汽研成功舉辦《2020第三屆新能源汽車(chē)測(cè)試評(píng)價(jià)技術(shù)國(guó)際論壇》。中國(guó)汽研將持續(xù)為大家推送精彩演講實(shí)錄，本文為特來(lái)電大數(shù)據(jù)技術(shù)部部長(zhǎng)潘博存帶來(lái)的《基于大數(shù)據(jù)的電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)安全評(píng)估》。

1 安全防護(hù)體系及思路之轉(zhuǎn)變

特來(lái)電對(duì)于充電安全的思考，主要在于數(shù)據(jù)與系統(tǒng)邊界，充電量較少時(shí)，充電安全邊界特征并不明顯，隨著充電量的增加，比如達(dá)到100萬(wàn)次，系統(tǒng)的安全邊界將會(huì)逐漸顯現(xiàn)，當(dāng)充電量達(dá)到1000萬(wàn)次，基于數(shù)據(jù)得到邊界和特征從而建立專(zhuān)家?guī)?，?dāng)充電量達(dá)到1億次時(shí)，基于工業(yè)大數(shù)據(jù)可以建立充電大數(shù)據(jù)，基于充電大數(shù)據(jù)可在車(chē)輛充電時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)防護(hù)，提前檢測(cè)車(chē)輛的安全狀況，并告知用戶(hù)維修，保證車(chē)輛充電安全。

目前已在充電網(wǎng)上建立了兩層安全防護(hù)技術(shù)體系。下圖較形象的展示了車(chē)輛充電過(guò)程，相當(dāng)于一個(gè)運(yùn)行的充電安全防護(hù)過(guò)程，整個(gè)充電網(wǎng)規(guī)模大約40萬(wàn)筆訂單。車(chē)輛每次充電時(shí) ，CMS設(shè)備防護(hù)模型和大數(shù)據(jù)防護(hù)模型會(huì)對(duì)包含了BMS、充電樁及車(chē)輛之間的信息流和能量流同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到異常時(shí)，將會(huì)及時(shí)終止訂單，進(jìn)入異常訂單庫(kù)。

兩層安全防護(hù)架構(gòu)，首先基于充電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如BMS數(shù)據(jù)、充電樁數(shù)據(jù)、用戶(hù)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)建立充電大數(shù)據(jù)，并結(jié)合充電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)，包含車(chē)輛檔案（安全評(píng)分、電池健康評(píng)分、使用習(xí)慣評(píng)分）及車(chē)型檔案（安全評(píng)分、電池健康評(píng)分、使用習(xí)慣評(píng)分）建立兩層安全防護(hù)架構(gòu)：在設(shè)備側(cè)建立CMS主動(dòng)防護(hù)層，包含單體過(guò)壓防護(hù)模型、電池過(guò)溫防護(hù)模型、溫差過(guò)大防護(hù)模型、溫升異常防護(hù)模型等；在大數(shù)據(jù)側(cè)建立大數(shù)據(jù)防護(hù)層，包含動(dòng)力電池不均衡性模型、車(chē)輛電池壽命預(yù)測(cè)模型、充電行為模型和電池安全評(píng)分模型等。經(jīng)兩層安全防護(hù)檢測(cè)后將會(huì)對(duì)車(chē)輛做出安全決策，比如阻斷充電、報(bào)警通知、監(jiān)控評(píng)估等。安全決策完成后，運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)會(huì)持續(xù)跟蹤該筆訂單，并將整個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋到模型，及時(shí)修正模型，保證模型的準(zhǔn)確度。

充電安全全生命周期管理流程為：充電時(shí)，兩層防護(hù)模型進(jìn)行防護(hù)，存在異常訂單時(shí)，一方面通過(guò)APP報(bào)警，或通過(guò)短信微信通知C端用戶(hù)、B端用戶(hù)、特來(lái)電運(yùn)營(yíng)、主機(jī)廠、電池廠進(jìn)行車(chē)輛的維修，維修反饋結(jié)果同時(shí)反饋到防護(hù)模型；另一方面異常訂單發(fā)生后會(huì)更新到車(chē)輛、車(chē)型檔案，通過(guò)安全評(píng)價(jià)模型評(píng)價(jià)，識(shí)別高危車(chē)輛，進(jìn)行工單處理，以工單為抓手持續(xù)跟蹤車(chē)輛，發(fā)送安全防護(hù)報(bào)告至客戶(hù)端，維修完成后工單關(guān)閉，工單信息同樣會(huì)反饋到防護(hù)模型，建成了一個(gè)正向充電安全防護(hù)良性循環(huán)機(jī)制。

充電安全防護(hù)思路為：通過(guò)安全防護(hù)模型識(shí)別高危車(chē)輛，告知車(chē)輛維修。防護(hù)概括為雙軸兩側(cè)，即為時(shí)間軸空間軸，設(shè)備側(cè)平臺(tái)側(cè)，時(shí)間軸利用大數(shù)據(jù)云端的算力，關(guān)注變化趨勢(shì)；空間軸找不同；設(shè)備側(cè)接收充電參數(shù)、實(shí)時(shí)防護(hù)；平臺(tái)側(cè)下發(fā)充電曲線、長(zhǎng)時(shí)間防護(hù)。防護(hù)的分類(lèi)，比如從乘用車(chē)、商用客車(chē)、商用貨車(chē)，不同充電倍率，磷酸鐵鋰、三元、錳酸鋰、鈦酸鋰，老車(chē)和新車(chē)，不同地區(qū)這些維度去分析。

2 安全防護(hù)框架、模型及數(shù)據(jù)

安全防護(hù)的整體架構(gòu)如下圖，理論依據(jù)分為規(guī)模化電動(dòng)汽車(chē)安全充電關(guān)鍵技術(shù)及裝備研究，智能充電網(wǎng)與配電網(wǎng)，分布式能源的融合技術(shù)研究，基于云技術(shù)的充電網(wǎng)互聯(lián)互通數(shù)據(jù)平臺(tái)的研究。系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)分為充電設(shè)備，充電管理，協(xié)同調(diào)度，平臺(tái)服務(wù)?；诔潆姲踩矫娴妮敵?，有特來(lái)電主導(dǎo)或參與的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

基于充電過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)充電安全風(fēng)險(xiǎn)分析，數(shù)據(jù)的范圍包括縱向時(shí)間維度、橫向同車(chē)型擴(kuò)展數(shù)據(jù)范圍；數(shù)據(jù)的變化包括過(guò)程數(shù)據(jù)的梯度變化、過(guò)程數(shù)據(jù)的變差；數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)是數(shù)據(jù)間的相關(guān)約束關(guān)系。

基于正態(tài)分布的充電指標(biāo)異常檢測(cè)方法：在正態(tài)分布中，區(qū)間（μ-3σ,μ+3σ）是隨機(jī)變量X實(shí)際可能的取值區(qū)間，X落在該區(qū)間以外的概率小于千分之三，在實(shí)際問(wèn)題中一般認(rèn)為這種事件是不會(huì)發(fā)生的，如果變量屬于這千分之三，即是異常點(diǎn)。在基于正態(tài)分布的充電異常檢測(cè)中，“變量”可以是最高溫度、最大溫差、溫升速率、SOC速率、單體最大壓差等指標(biāo)，樣本數(shù)據(jù)來(lái)自相同地區(qū)信息、相同車(chē)輛型號(hào)信息、相同時(shí)間信息的充電記錄。

異常檢測(cè)舉例：大數(shù)據(jù)分析指標(biāo)的變量，可以是最高溫度、最大溫差、最大溫升速率、電池壓差、最大SOC速率等指標(biāo)，樣本數(shù)據(jù)來(lái)自相同地區(qū)信息、相同車(chē)輛型號(hào)信息、相同時(shí)間信息（每天或每月）的充電記錄。正態(tài)分布N(μ，σ2)由均值μ和標(biāo)準(zhǔn)差σ唯一決定的分布。根據(jù)樣本數(shù)據(jù)估算出均值u和標(biāo)準(zhǔn)差σ，樣本數(shù)為n，公式如下。

3 安全防護(hù)應(yīng)用

安全評(píng)價(jià)，目前已實(shí)現(xiàn)平臺(tái)下每輛車(chē)的各個(gè)電池指標(biāo)評(píng)分，形成了車(chē)輛得分檔案，為車(chē)輛的定性和定量評(píng)價(jià)提供依據(jù)：平臺(tái)根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)得分識(shí)別高危車(chē)輛；根據(jù)車(chē)輛得分可以協(xié)助客戶(hù)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行分類(lèi)管理、分批次更新；車(chē)輛得分可以讓用戶(hù)簡(jiǎn)單直觀感受車(chē)輛安全狀況。

安全防護(hù)產(chǎn)品，比如公交專(zhuān)屬安全報(bào)告；充電防火墻，客戶(hù)可按照城市、充電站、品牌、車(chē)型、車(chē)牌號(hào)、賬號(hào)、VIN等維度，在不同范圍內(nèi)限制不同車(chē)輛充電，限制SOC值可自由設(shè)置。利用“安全防火墻”功能可以限制/禁止高危車(chē)輛充電，限制/禁止某車(chē)型車(chē)輛充電，子公司自行設(shè)置本城市限制策略，限制/禁止某高危電站所有車(chē)輛充電。目前已經(jīng)做出的要求包括已統(tǒng)一對(duì)全國(guó)經(jīng)常燒車(chē)的5個(gè)高危車(chē)型和3個(gè)品牌全系車(chē)型進(jìn)行限制；對(duì)加油加氣站周?chē)?0米電站進(jìn)行充電限制。

平臺(tái)可為C端用戶(hù)進(jìn)行車(chē)輛故障的彈窗和亮燈預(yù)警，同樣，可以為C端用戶(hù)展示車(chē)輛安全檔案、車(chē)輛近期的關(guān)鍵指標(biāo)表現(xiàn)情況，用戶(hù)可以實(shí)時(shí)查看車(chē)輛安全狀態(tài)分析。

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