[發(fā)明專利]基于孤立森林算法的新能源汽車電池異常檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011343531.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-26
• 公開（公告）號(hào): CN112505549B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常建濤;陳改革;馬洪波;孔憲光;沈明磊;程帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/367
• 分類號(hào): G01R31/367;G01R31/3842;G06K9/62
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 陳宏社;楊春崗

1.一種基于孤立森林IForest的新能源汽車電池異常檢測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)獲取訓(xùn)練樣本集X₁和測(cè)試樣本集X₂；

(1a)選取數(shù)據(jù)庫中一輛新能源汽車運(yùn)行過程中的M條維度為14的電池模組運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)集其中，M≥5000，x_m表示第m條包括14個(gè)特征的電池模組運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)：電池模組運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)間、單體電池電壓最高值、單體電池電壓最低值、單體電池最高溫度值、單體電池最低溫度值、總電壓、總電流、剩余電量SOC、電池充電狀態(tài)、車速、電池模組累計(jì)運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)、DC-DC狀態(tài)、檔位和絕緣電阻；

(1b)對(duì)x_m中的每個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行缺失值填充后再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到預(yù)處理后的數(shù)據(jù)集并將X″中的H條數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本集X₁，將其余的M-H條數(shù)據(jù)作為測(cè)試樣本集X₂，其中x_m″表示x_m的預(yù)處理結(jié)果，H＞M/2；

(2)構(gòu)建孤立森林IForest模型：

(2a)設(shè)孤立森林IForest模型包括T棵孤立樹iTree＝{iTree_t|1≤t≤T}，其中，iTree_t表示第t棵孤立樹，10≤T≤50，iTree_t的高度為c_t，最大高度為C_t，C_t≤ln(H)，ln(H)表示H的對(duì)數(shù)，并令t＝1，c_t＝1；

(2b)從訓(xùn)練樣本集X₁中無放回地隨機(jī)選取n個(gè)樣本作為孤立樹iTree_t的根結(jié)點(diǎn)，其中，n≥200；

(2c)隨機(jī)選取iTree_t根結(jié)點(diǎn)中維度為k的樣本，并比較該樣本的值p與其余n-1個(gè)相同維度的樣本的值q，若q＞p，將q所在的樣本作為iTree_t的根結(jié)點(diǎn)的左子結(jié)點(diǎn)，若q＜p，將q所在的樣本作為iTree_t的根結(jié)點(diǎn)的右子結(jié)點(diǎn)，否則，q所在的樣本不劃分到任何子結(jié)點(diǎn)，得到包含l個(gè)樣本的左子結(jié)點(diǎn)和包含r個(gè)樣本的右子結(jié)點(diǎn)，其中l(wèi)＜n，r＜n；

(2d)判斷c_t＝C_t是否成立，若是，得到構(gòu)建好的孤立樹iTree_t，并執(zhí)行步驟(2e)，否則，分別將左子結(jié)點(diǎn)和右子結(jié)點(diǎn)作為根結(jié)點(diǎn)，并令c_t＝c_t+1，并執(zhí)行步驟(2c)；

(2e)判斷t＝T是否成立，若是，得到由T棵孤立樹iTree構(gòu)成的孤立森林IForest模型，否則，令t＝t+1，并執(zhí)行步驟(2b)；

(3)獲取新能源汽車的電池異常檢測(cè)結(jié)果：

(3a)估算每個(gè)測(cè)試樣本中的數(shù)據(jù)s在孤立森林IForest模型中每一棵孤立樹iTree_t中的路徑長(zhǎng)度h(s_t)，h(s_t)＝e_t+C_t(n)，其中e_t表示s_t從iTree_t的根結(jié)點(diǎn)到葉子結(jié)點(diǎn)過程中經(jīng)過的邊的數(shù)目，C_t(n)表示iTree_t中從根結(jié)點(diǎn)到葉子結(jié)點(diǎn)的平均路徑長(zhǎng)度，H(n-1)表示調(diào)和數(shù)，H(n-1)＝ln(n-1)+ξ，ξ表示歐拉常數(shù)，ξ＝0.5772156649；

(3b)計(jì)算s在T棵孤立樹iTree中的平均路徑長(zhǎng)度E(h(s_t))，并根據(jù)E(h(s_t))計(jì)算s_t的異常得分Score(s,n)，Score(s,n)∈[0,1]；

(3c)判斷Score0.5是否成立，若是，則s為異常數(shù)據(jù)，否則，則s為正常。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于孤立森林IForest的新能源汽車電池異常檢測(cè)方法，其特征在于，步驟(1b)中所述的對(duì)x_m中的每個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行缺失值填充后再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，其中缺失值填充采用均值法，標(biāo)準(zhǔn)化處理采用max-min標(biāo)準(zhǔn)化方法，標(biāo)準(zhǔn)化處理的公式為：

其中，x″為x_m中的每個(gè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果，x_max和x_min分別為x_m中所有數(shù)據(jù)的最大值和最小值。