TWI761083B - 動力電池內單體電池的短路監測方法、系統以及裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及電池短路監測技術領域，具體提供了一種動力電池內單體電池的短路監測方法、系統以及裝置，旨在解決如何準確監測動力電池內單體電池是否短路。本發明通過計算在一定時長內每個單體電壓相對於所有單體電壓總體分佈的偏離度，進而根據這些偏離度判斷單體電池是否短路，本發明能夠根據動力電池在小電流充電、大電流充電、電動汽車靜止以及電動汽車運行等各種情況下的長時間、大數量的單體電壓分析單體電池是否發生短路，提高了動力電池內單體電池短路監測的準確性，克服了現有技術不能在大電流充電與電動汽車運行時監測單體電池是否發生短路，致使監測結果的準確性降低的問題。

Description

動力電池內單體電池的短路監測方法、系統以及裝置
本發明涉及電池短路監測技術領域，具體涉及一種動力電池內單體電池的短路監測方法、系統以及裝置。
電動汽車內的動力電池在充放電過程中可能會由於短路發生熱失控，進而危及動力電池以及電動汽車內乘客的安全。例如：當動力電池處於過充、過放、高溫充電和過流等極端狀態時，動力電池內的單體電池（電芯）可能會產生枝晶，如果某個單體電池產生的枝晶與其他單體電池接觸，這幾個單體電池可能會發生短路，而發生短路的單體電池會由於短路電流過大致使其溫度升高。如果短路單體電池的溫度過大，還可能會導致周圍其他單體電池也發生短路以及溫度升高，從而致使動力電池發生熱失控的風險增加。此外，當存在動力電池內夾帶導電顆粒、隔膜破損和局部應力過大等情況時，也可能會導致單體電池發生短路，增加熱失控的風險。
目前，動力電池內單體電池的短路監測方法主要是在使用小電流對動力電池充電以及電動汽車靜止時，通過電動汽車中的電池管理系統監測動力電池是否發生短路，而在使用大電流動力電池充電以及電動汽車運行時，無法監測動力電池內的單體電池是否發生短路。
相應地，本領域需要一種新的動力電池短路測方案來解決上述問題。
為了克服上述缺陷，提出了本發明，以提供解決或至少部分地解決如何準確監測動力電池內單體電池是否短路的問題的動力電池內單體電池的短路監測方法、系統以及裝置。
第一方面，提供一種動力電池內單體電池的短路監測方法，該方法包括：
獲取在一定時長內接收到的動力電池中每個單體電池各自對應的單體電壓，分別計算在所述一定時長內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度；
根據所述每個單體電壓各自對應的偏離度，判斷所述動力電池是否發生單體電池短路；若是，則輸出報警信息。
其中，“獲取在一定時長內接收到的動力電池中每個單體電池各自對應的單體電壓，分別計算在所述一定時長內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度”的步驟具體包括：以預設的電池短路監測時刻為時間起點，獲取在所述預設的電池短路監測時刻之後的預設第一時長內接收到的所述動力電池中每個單體電池各自對應的第一單體電壓，分別計算每個第一單體電壓各自對應的相對於所有第一單體電壓總體分佈的第一偏離度。
其中，“根據所述每個單體電壓各自對應的偏離度，判斷所述動力電池是否發生單體電池短路”的步驟具體包括：判斷所有第一單體電壓對應的第一偏離度是否均小於或等於預設的偏離度閾值；若是，則判定所述動力電池中沒有發生單體電池短路。
其中，“根據所述每個單體電壓各自對應的偏離度，判斷所述動力電池是否發生單體電池短路”的步驟進一步包括：
當某個第一單體電壓對應的第一偏離度大於所述預設的偏離度閾值時，以所述預設的電池短路監測時刻為時間起點，獲取在所述預設的電池短路監測時刻之前的預設第二時長內接收到的所述動力電池中每個單體電池各自對應的第二單體電壓，分別計算每個第二單體電壓各自對應的相對於所有第二單體電壓總體分佈的第二偏離度；
根據所述第一偏離度以及第二偏離度，判斷所述動力電池是否發生單體電池短路；
所述預設第二時長大於所述預設第一時長。
其中，“根據所述第一偏離度以及第二偏離度，判斷所述動力電池是否發生單體電池短路”的步驟具體包括：
按照單體電壓接收時間由先至後的順序對第二偏離度與第一偏離度進行排列得到偏離度數組；
對所述偏離度數組中的偏離度進行線性回歸計算，得到線性回歸曲線方程式以及線性擬合度；
判斷所述線性擬合度是否大於預設的第一擬合度閾值；若是，則根據所述線性回歸曲線方程式獲取相應的線性回歸曲線的斜率值
判斷所述斜率值是否大於預設的斜率閾值；若是，則判定所述動力電池發生單體電池短路；若否，則判定所述動力電池沒有發生單體電池短路。
其中，還包括：若所述線性擬合度小於或等於預設的第一擬合度閾值，則對所述偏離度數組中的偏離度進行多項式擬合計算，得到2階多項式擬合曲線方程式以及多項式擬合度；
判斷所述多項式擬合度是否大於預設的第二擬合度閾值；
若所述多項式擬合度大於預設的第二擬合度閾值，則獲取多項式擬合曲線方程式中2階項對應的係數並判斷所述係數是否大於零；若是，則判定所述動力電池發生單體電池短路；若否，則判定所述動力電池沒有發生單體電池短路；
若所述多項式擬合度小於或等於預設的第二擬合度閾值，則判定所述動力電池沒有發生單體電池短路。
其中，“分別計算在所述一定時長內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度”的步驟具體包括：
根據下式所示的方法計算所述偏離度：
Figure 02_image001
所述
Figure 02_image003
是在所述一定時長內第i時刻接收到的所述動力電池中第j個單體電池的單體電壓，所述devi_i_j是所述單體電壓
Figure 02_image003
對應的偏離度，所述
Figure 02_image005
是在所述一定時長內第i時刻接收到的所有單體電壓的均值，所述
Figure 02_image007
是在所述一定時長內第i時刻接收到的所有單體電壓的標準差。
其中，在“分別計算在所述一定時長內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度”的步驟之前，所述方法還包括：
獲取在所述一定時長內接收到的所述動力電池的每個工作電流；
按照電流接收時間由先至後的順序對所述工作電流進行排列得到工作電流數組，對所述工作電流數組中的工作電流進行差分計算，得到每個工作電流各自對應的差分；
獲取所述差分大於預設差分閾值的工作電流以及所述工作電流對應的數據接收時間；
獲取在所述一定時長內所述數據接收時間前後一定時間範圍內接收到的每個單體電池各自對應的單體電壓並進行刪除，隨後根據剩下的單體電壓執行步驟“分別計算在所述一定時長內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度”。
第二方面，提供一種動力電池內單體電池的短路監測系統，該系統包括：
偏離度計算裝置，其被配置成獲取在一定時長內接收到的動力電池中每個單體電池各自對應的單體電壓，分別計算在所述一定時長內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度；
電池短路判斷裝置，其被配置成根據所述每個單體電壓各自對應的偏離度，判斷所述動力電池是否發生單體電池短路；若是，則輸出報警信息。
其中，所述偏離度計算裝置包括第一偏離度計算模塊，所述第一偏離度計算模塊被配置成執行以下操作：以預設的電池短路監測時刻為時間起點，獲取在所述預設的電池短路監測時刻之後的預設第一時長內接收到的所述動力電池中每個單體電池各自對應的第一單體電壓，分別計算每個第一單體電壓各自對應的相對於所有第一單體電壓總體分佈的第一偏離度。
其中，所述電池短路判斷裝置包括第一短路判斷模塊，所述第一短路判斷模塊被配置成執行以下操作：判斷所有第一單體電壓對應的第一偏離度是否均小於或等於預設的偏離度閾值；若是，則判定所述動力電池中沒有發生單體電池短路。
其中，所述偏離度計算裝置包括第二偏離度計算模塊，所述電池短路判斷裝置包括第二短路判斷模塊；
所述第二偏離度計算模塊被配置成以所述預設的電池短路監測時刻為時間起點，獲取在所述預設的電池短路監測時刻之前的預設第二時長內接收到的所述動力電池中每個單體電池各自對應的第二單體電壓，分別計算每個第二單體電壓各自對應的相對於所有第二單體電壓總體分佈的第二偏離度；其中，所述預設第二時長大於所述預設第一時長；
所述第二短路判斷模塊被配置成當所述第一短路判斷模塊判斷出某個第一單體電壓對應的第一偏離度大於所述預設的偏離度閾值時，根據所述第一偏離度以及第二偏離度，判斷所述動力電池是否發生單體電池短路。
其中，還包括所述第二短路判斷模塊被配置成執行以下操作：
按照單體電壓接收時間由先至後的順序對第二偏離度與第一偏離度進行排列得到偏離度數組；
對所述偏離度數組中的偏離度進行線性回歸計算，得到線性回歸曲線方程式以及線性擬合度；
判斷所述線性擬合度是否大於預設的第一擬合度閾值；若是，則根據線性回歸計算結果獲取相應的線性回歸曲線的斜率值；
判斷所述斜率值是否大於預設的斜率閾值；若是，則判定所述動力電池發生單體電池短路；若否，則判定所述動力電池沒有發生單體電池短路。
其中，還包括所述第二短路判斷模塊被配置成執行以下操作：
若所述線性擬合度小於或等於預設的第一擬合度閾值，則對所述偏離度數組中的偏離度進行多項式擬合計算，得到2階多項式擬合曲線方程式以及多項式擬合度；
判斷所述多項式擬合度是否大於預設的第二擬合度閾值；
若所述多項式擬合度大於預設的第二擬合度閾值，則獲取所述2階多項式擬合曲線方程式中2階項對應的係數並判斷所述係數是否大於零；若是，則判定所述動力電池發生單體電池短路；若否，則判定所述動力電池沒有發生單體電池短路；
若所述多項式擬合度小於或等於預設的第二擬合度閾值，則判定所述動力電池沒有發生單體電池短路。
其中，還包括所述偏離度計算裝置被配置成執行以下操作：
根據下式所示的方法計算所述偏離度：
Figure 02_image001
其中，所述
Figure 02_image003
是在所述一定時長內第i時刻接收到的所述動力電池中第j個單體電池的單體電壓，所述
Figure 02_image009
是所述單體電壓
Figure 02_image003
對應的偏離度，所述
Figure 02_image005
是在所述一定時長內第i時刻接收到的所有單體電壓的均值，所述
Figure 02_image007
是在所述一定時長內第i時刻接收到的所有單體電壓的標準差。
其中，還包括所述偏離度計算裝置被配置成執行以下操作：
獲取在所述一定時長內接收到的所述動力電池的每個工作電流；
按照電流接收時間由先至後的順序對所述工作電流進行排列得到工作電流數組，對所述工作電流數組中的工作電流進行差分計算，得到每個工作電流各自對應的差分；
獲取所述差分大於預設差分閾值的工作電流以及獲取所述工作電流對應的數據接收時間；
獲取在所述一定時長內所述數據接收時間前後一定時間範圍內接收到的每個單體電池各自對應的單體電壓並進行刪除，隨後根據剩下的單體電壓執行步驟“分別計算在所述一定時長內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度”。
第三方面，提供一種存儲裝置，該存儲裝置其中存儲有多條程序代碼，所述程序代碼適於由處理器加載並運行以執行上述任一項所述的動力電池內單體電池的短路監測方法。
第四方面，提供一種控制裝置，該控制裝置包括處理器和存儲裝置，所述存儲裝置適於存儲多條程序代碼，所述程序代碼適於由所述處理器加載並運行以執行上述任一項所述的動力電池內單體電池的短路監測方法。
本發明上述一個或多個技術方案，至少具有如下一種或多種有益效果：
在實施本發明的技術方案中，通過對長時間、大數據量的單體電壓進行統計分析，得出在一段較長時間範圍內每個單體電池的每個單體電壓相對於所有單體電池的單體電壓的均值的偏離度，如果所有單體電池的單體電壓的偏離度都小於或等於預設的偏離度閾值，則表示沒有單體電池發生短路。以所有單體電池的單體電壓均值為基準，分析每個單體電池的單體電壓偏離該均值的偏離度並以該偏離度表示每個單體電壓的電壓變化狀態，即使某些單體電池在較大的充電電流或放電電流作用下發生了短暫的歐姆極化（例如：一部分單體電池的單體電壓降低並且/或者一部分單體電池的單體電壓升高），但所有單體電池的單體電壓均值也會隨之發生改變，因而只要所有單體電壓仍處於該單體電壓均值附近，那麼就可以判斷出沒有發生單體電池短路。如果某個單體電池的一部分單體電壓相對於所有單體電池的單體電壓均值的偏離度大於預設的偏離度閾值，則表明這個單體電池可能發生了短路。對此，本發明進一步對更長時間、數據量更多的單體電壓的偏離度進行分析，得出在這段更長的時間範圍內這個單體電池的單體電壓偏離所有單體電壓的均值的變化趨勢，根據該變化趨勢判斷是否發生單體電池短路。由上述分析可知，單體電壓的偏離度僅與所有單體電池的單體電壓均值有關，而在根據偏離度分析是否發生單體電池短路時也僅考慮了偏離度與偏離度閾值的比較結果以及偏離度的變化趨勢，無論單體電池是否發生歐姆極化都不會影響短路監測結果的準確性，因而本發明不僅適用於對動力電池進行小電流充電以及車輛靜止時的單體電池短路監測，還適用於對動力電池進行大電流充電以及車輛行駛過程中的單體電池短路監測。
下面參照附圖來描述本發明的一些實施方式。本領域技術人員應當理解的是，這些實施方式僅僅用於解釋本發明的技術原理，並非旨在限制本發明的保護範圍。
在本發明的描述中，“模塊”、“處理器”可以包括硬件、軟件或者兩者的組合。一個模塊可以包括硬件電路，各種合適的感應器，通信端口，存儲器，也可以包括軟件部分，比如程序代碼，也可以是軟件和硬件的組合。處理器可以是中央處理器、微處理器、圖像處理器、數字信號處理器或者其他任何合適的處理器。處理器具有數據和/或信號處理功能。處理器可以以軟件方式實現、硬件方式實現或者二者結合方式實現。非暫時性的計算機可讀存儲介質包括任何合適的可存儲程序代碼的介質，比如磁碟、硬碟、光碟、快閃記憶體、唯讀存儲器、隨機存取存儲器等等。術語“A和/或B”表示所有可能的A與B的組合，比如只是A、只是B或者A和B。術語“至少一個A或B”或者“A和B中的至少一個”含義與“A和/或B”類似，可以包括只是A、只是B或者A和B。單數形式的術語“一個”、“這個”、“某個”也可以包含複數形式。
這裡先解釋本發明涉及到的一些術語。
單體電池指的是，構成動力電池的基本電池單元，多個單體電池經過串並聯構成動力電池。
單體電壓指的是，單體電池的電壓。
一個單體電壓相對於所有單體電壓總體分佈的偏離度指的是，這個單體電壓偏離所有單體電壓的均值的程度。如果一個單體電池對應的單體電壓的偏離度越小，表明這個單體電池發生短路的風險越低。
動力電池的工作電流指的是，動力電池在充放電過程中的工作電流（充電電流或放電電流）。
由於動力電池內每個單體電池的電阻值不盡相同，因而導致每個單體電池的單體電壓會存在一定差異（電壓偏差），對於沒有發生單體電池短路的動力電池而言，這些電壓偏差很小，即動力電池內的單體電池具有較高的電壓一致性。然而，當動力電池發生單體電池短路時，一部分單體電壓之間的電壓偏差會比較大，致使單體電池的電壓一致性較低。現有技術中的動力電池內單體電池的短路監測方法正是利用上述單體電池的電壓變化規律來監測動力電池是否發生單體電池短路，即檢測動力電池內單體電池的電壓一致性，根據檢測結果判斷動力電池是否發生單體電池短路。但是，在使用大電流對動力電池充電時，較大的充電電流會導致單體電池發生短暫的歐姆極化（由電池的歐姆電阻引起的電極電位偏離平衡電位的現象），而歐姆極化可能會使單體電池的電壓一致性降低（例如：一部分單體電池的單體電壓降低並且/或者一部分單體電池的單體電壓升高，從而致使單體電池的電壓一致性降低），如果仍以電壓一致性檢測結果判斷是否發生單體電池短路，將會造成誤判，因而這種方法並不適用於在對動力電池進行大電流充電時檢測動力電池是否發生單體電池短路。類似的，在車輛行駛過程中，由於車輛行駛工況複雜多變，動力電池的放電電流可能會比較大，而較大的放電電流同樣會導致單體電池發生短暫的歐姆極化，因而這種方法也不適用於在車輛行駛過程檢測動力電池是否發生單體電池短路。
在本發明實施例中，提取一定時長內動力電池中每個單體電池各自對應的單體電壓，分別計算在這段時間內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度，並且根據這些偏離度判斷動力電池是否發生單體電池短路並輸出報警信息。一個例子：電動汽車中的電池管理系統實時檢測動力電池中每個單體電池的單體電壓，以及向與電動汽車網絡連接的後台服務器發送檢測到的單體電壓，後台服務器接收並存儲每個動力電池中每個單體電池各自對應的單體電壓。後台服務器在通過執行上述操作判斷出動力電池發生單體電池短路之後，向電動汽車輸出報警信息，以提醒電動汽車用戶動力電池存在單體電池短路的風險，及時進行檢修。
本發明實施例通過對長時間、大數據量的單體電壓進行統計分析，得出在一段較長時間範圍內每個單體電池的每個單體電壓相對於所有單體電池的單體電壓的均值的偏離度，如果所有單體電池的單體電壓的偏離度都小於或等於預設的偏離度閾值，則表示沒有單體電池發生短路。以所有單體電池的單體電壓均值為基準，分析每個單體電池的單體電壓偏離該均值的偏離度並以該偏離度表示每個單體電壓的電壓變化狀態，即使某些單體電池在較大的充電電流或放電電流作用下發生了短暫的歐姆極化（例如：一部分單體電池的單體電壓降低並且/或者一部分單體電池的單體電壓升高），但所有單體電池的單體電壓均值也會隨之發生改變，因而只要所有單體電壓仍處於該單體電壓均值附近，那麼就可以判斷出沒有發生單體電池短路。
如果某個單體電池的一部分單體電壓相對於所有單體電池的單體電壓均值的偏離度大於預設的偏離度閾值，則表明這個單體電池可能發生了短路。但是，由於單體電池的單體電壓會在充放電過程中發生正常的波動，如果僅根據某些單體電壓的偏離度大於預設的偏離度閾值就判定單體電池發生了短路可能會造成誤判，因而本發明進一步對更長時間、數據量更多的單體電壓的偏離度進行分析，得出在這段更長的時間範圍內這個單體電池的單體電壓偏離所有單體電壓的均值的變化趨勢，根據該變化趨勢判斷是否發生單體電池短路。具體而言，可以分時段提取動力電池中每個單體電池各自對應的單體電壓，先根據第一時段內單體電壓的偏離度（較短時間範圍內的單體電壓的偏離度）判斷動力電池是否發生單體電池短路，如果某個單體電壓的偏離度大於預設的偏離度閾值，則同時獲取在第一時段與第二時段內單體電壓的偏離度（較長時間範圍內的單體電壓的偏離度），然後對在上述一段較長時間範圍內這個單體電池的所有偏離度進行線性回歸計算。若由線性回歸計算得出的線性回歸曲線的斜率值小於零（線性遞減函數），表示這個單體電池的單體電壓呈現逐漸接近所有單體電池的單體電壓均值的狀態，而上述一部分偏離度大於偏離度閾值的單體電壓僅是單體電池在充放電過程中的正常波動，這個單體電池沒有發生短路。若線性回歸曲線的斜率大於零（線性遞增函數），表示這個單體電池的單體電壓呈現逐漸遠離所有單體電池的單體電壓均值的狀態，在此情況下，可以根據斜率值與預設的斜率閾值的比較結果來進一步判斷單體電池是否發生短路。具體方法是，在短路監測之前，先對動力電池進行試驗得到某個單體電池短路時其對應的線性回歸曲線的斜率，根據該斜率設定斜率閾值（斜率閾值小於該斜率且斜率閾值大於零）。短路監測時，在獲取到某個單體電池對應的斜率後調取這個斜率閾值並進行斜率比較，如果這個單體電池對應的斜率大於或等於斜率閾值，表明這個單體電池呈現為短路狀態下的電壓變化狀態，這個單體電池已經發生了短路；如果這個單體電池對應的斜率小於斜率閾值，表明這個單體電池仍處於正常的電壓變化狀態，這個單體電池沒有發生短路。
由上述分析可知，單體電壓的偏離度僅與所有單體電池的單體電壓均值有關，而在根據偏離度分析是否發生單體電池短路時也僅考慮了偏離度與偏離度閾值的比較結果以及偏離度的變化趨勢（線性回歸曲線的斜率），無論單體電池是否發生歐姆極化都不會影響短路監測結果的準確性，因而本發明不僅適用於對動力電池進行小電流充電以及車輛靜止時的單體電池短路監測，還適用於對動力電池進行大電流充電以及車輛行駛過程中的單體電池短路監測。
參閱附圖4，圖4是本發明的技術方案涉及的一個實施例的應用場景示意圖。電動汽車21中設置有通信裝置、動力電池以及能夠檢測動力電池的電池參數（包括但不限於：動力電池的工作電流以及單體電池的單體電壓）的電池管理系統（Battery Management System，BMS），電動汽車21通過通信裝置（包括但不限於：WIFI通信裝置和4G通信裝置((基於***移動通信及其技術的通信裝置))）與後台服務器22建立通信連接。電池管理系統實時檢測動力電池中每個單體電池的單體電壓，電動汽車21通過通信裝置將檢測到的單體電壓實時發送至後台服務器22。後台服務器22對接收到的單體電壓進行數據分析，當分析出動力電池發生單體電池短路後，向電動汽車21發送報警信息（例如：當前動力電池發生單體電池短路），以提醒電動汽車21內的駕駛員及時檢修動力電池。
進一步，後台服務器22還可以與電動汽車21的用戶的終端（包括但不限於：手機和平板電腦）和/或電動汽車的服務商終端（包括但不限於：計算機設備）通信連接，在分析出動力電池發生單體電池短路後，向用戶的終端發送報警信息並且/或者根據當前動力電池的身份識別碼（包括但不限於：動力電池的ID號）向電動汽車的服務商終端報警信息（例如：ID號是“Battery111”的動力電池發生單體電池短路），以提醒電動汽車的服務商及時檢修動力電池。
參閱附圖1，圖1是根據本發明的一個實施例的動力電池內單體電池的短路監測方法主要步驟流程示意圖。如圖1所示，本發明實施例中動力電池內單體電池的短路監測方法主要包括以下步驟：
步驟S101：接收動力電池中每個單體電池各自對應的單體電壓。
在一個實施方式中，可以直接接收電池管理系統等單體電壓檢測裝置檢測並發送出的動力電池中每個單體電池各自對應的單體電壓，也可以接收其他與單體電壓檢測裝置網絡連接的裝置發送出的動力電池的單體電壓，這些裝置能夠接收/存儲單體電壓檢測裝置檢測到的動力電池的單體電壓。一個例子：直接接收電動汽車中電池管理系統發送的動力電池中每個單體電池各自對應的單體電壓；另一個例子：接收電動汽車的車載控制裝置發送的動力電池中每個單體電池各自對應的單體電壓，車載控制裝置與電池管理系統網絡連接並能夠接收/存儲電池管理系統檢測到的動力電池的單體電壓。
步驟S102：獲取在一定時長內接收到的動力電池中每個單體電池各自對應的單體電壓，分別計算在所述一定時長內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度。
在本發明實施例中，一個單體電壓相對於所有單體電壓總體分佈的偏離度指的是，這個單體電壓偏離所有單體電壓的均值的程度。
在一個實施方式中，可以採用根據下式（1）所示的方法計算在所述一定時長內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度：
Figure 02_image011
（1）
公式（1）中各參數含義是：
Figure 02_image003
是在所述一定時長內第i時刻接收到的一個動力電池中第j個單體電池的單體電壓，
Figure 02_image009
是單體電壓
Figure 02_image003
對應的偏離度，
Figure 02_image005
是在所述一定時長內第i時刻接收到的這個動力電池的所有單體電壓的均值，
Figure 02_image013
是在所述一定時長內接收到的這個動力電池的單體電壓的總數；
Figure 02_image007
是在所述一定時長內第i時刻接收到的所有單體電壓的標準差，
Figure 02_image015
。
本發明實施例通過上述公式（1）計算得到的偏離度
Figure 02_image009
的物理意義是以標準差
Figure 02_image007
為單位，單體電壓
Figure 02_image003
在均值
Figure 02_image005
之上有多少個標準差
Figure 02_image007
，或是在均值
Figure 02_image005
之下有多少個標準差
Figure 02_image007
，該偏離度
Figure 02_image009
能夠清楚表明單體電壓
Figure 02_image003
偏離所有單體電壓總體分佈的程度。
在一個實施方式中，在分別計算在所述一定時長內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度之前，還可以包括單體電壓篩選步驟，通過單體電壓篩選步驟可以刪除由於數據傳輸不同步、數據丟失或錯位等數據質量問題導致的非真實有效的單體電壓，從而提高短路監測的準確性。該步驟具體包括：
步驟1：獲取在所述一定時長內接收到的所動力電池的每個工作電流。要說明的是，本實施方式中的“所述一定時長”與前述實施方式中的“所述一定時長”相同。
步驟2：按照電流接收時間由先至後的順序對工作電流進行排列得到工作電流數組，對工作電流數組中的工作電流進行差分計算，得到每個工作電流各自對應的差分。
在本實施方式中，可以對工作電流數組中的工作電流進行一階差分計算或多階差分計算，得到每個工作電流各自對應的差分。
步驟3：獲取在步驟2得到的差分中大於預設差分閾值的差分對應的工作電流以及獲取該工作電流對應的數據接收時間。
步驟4：獲取在所述一定時長內所述數據接收時間前後一定時間範圍內接收到的每個單體電池各自對應的單體電壓並進行刪除，隨後根據剩下的單體電壓執行步驟“分別計算在所述一定時長內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度”。
一個例子：假設當前時刻是2020年01月01日下午8點，預設的電池短路監測時刻是以所述當前時刻為時間起點，在所述當前時刻之前的3小時（2020年01月01日下午5點），預設第一時長是2小時，則“在預設的電池短路監測時刻之後的預設第一時長”指的是下午5點-7點，獲取這段時間內接收到的動力電池A的工作電流
Figure 02_image017
，將這些工作電流按照接收時間由先至後的順序進行排列得到工作電流數組
Figure 02_image019
，對工作電流數組中的每個工作電流進行差分計算，得到每個工作電流各自對應的差分
Figure 02_image021
，其中，大於預設差分閾值的差分是
Figure 02_image023
，該差分
Figure 02_image023
對應的工作電流
Figure 02_image025
的數據接收時間是下午5點50分。若“數據接收時間前後一定時間範圍”是下午5點50分的前後10分鐘內，則獲取下午5點40分至下午6點之間的單體電壓並刪除這些單體電壓，隨後計算剩下的單體電壓（下午5點至5點39分之間以及下午6點01分至下午7點之間接收到的單體電壓）的偏離度。
數據傳輸不同步、數據丟失或錯位等數據質量問題會導致一些單體電壓與在其前後接收到的其他單體電壓相比，電壓值相差比較大，這些單體電壓不能真實的反映單體電池在相應接收時刻的電壓狀態，如果利用這些單體電壓判斷是否發生單體電池短路，可能會發生誤判，因而需要刪除這些單體電壓。考慮到差分能夠表示離散量之間的變化量，本發明實施例通過計算每個工作電流各自對應的差分，可以得到所有相鄰工作電流之間的變化量，根據差分值就可以確定出電流值波動異常（差分值大於預設差分閾值）的工作電流，這些工作電流與在其前後接收到的其他工作電流相比電流值相差比較大，而在這些工作電流的接收時間相應接收到的單體電壓就是需要刪除的上述不能真實反映單體電池電壓狀態的單體電壓。進一步，為了盡可能刪除所有潛在的不能真實的反映單體電池電壓狀態的單體電壓，提高短路監測的準確性，可以將上述工作電流的接收時間前後一定時間範圍內接收到的所有單體電壓都刪除。
進一步，在一個實施方式中，可以在單體電壓篩選步驟之後，對篩選後的單體電壓進行電壓濾波，對電壓濾波後的單體電壓進行偏離度計算，進一步提高短路監測的準確性。在一個實施方式中，可以在單體電壓篩選步驟之前先對單體電壓進行電壓濾波，再通過執行單體電壓篩選步驟對電壓濾波後的單體電壓進行篩選，對篩選後的單體電壓進行偏離度計算，進一步提高短路監測的準確性。
步驟S103：根據每個單體電壓各自對應的偏離度，判斷動力電池是否發生單體電池短路。具體地，若判定動力電池發生單體電池短路，則轉至步驟S104；若判定動力電池沒有發生單體電池短路，則轉至步驟S105。
在一個實施方式中，可以按照以下步驟判斷動力電池是否發生單體電池短路：
步驟1：以預設的電池短路監測時刻為時間起點，獲取在預設的電池短路監測時刻之後的預設第一時長內接收到的動力電池中每個單體電池各自對應的第一單體電壓，分別計算每個第一單體電壓各自對應的相對於所有第一單體電壓總體分佈的第一偏離度。
一個例子：假設當前時刻是2020年01月01日下午8點，預設的電池短路監測時刻是以所述當前時刻為時間起點，在所述當前時刻之前的3小時（2020年01月01日下午5點），預設第一時長是2小時，則“在預設的電池短路監測時刻之後的預設第一時長”指的是下午5點-7點，獲取這段時間內接收到的動力電池A中每個單體電池各自對應的第一單體電壓，然後根據公式（1）所示的方法計算動力電池A中每個第一單體電壓相對於接收到的所有第一單體電壓總體分佈的第一偏離度。
在預設的電池短路監測時刻之後的預設第一時長是，在當前時刻之前且比較接近當前時刻的一段時長，這段時間內接收到的單體電壓（第一單體電壓）能夠近似反映單體電池最新的電壓狀態，計算並使用這些單體電壓的偏離度（第一偏離度）能夠更為準確地判斷出是否發生單體電池短路。
步驟2：判斷步驟1計算得到的所有第一單體電壓對應的第一偏離度是否均小於或等於預設的偏離度閾值（預設的偏離度閾值的取值範圍可以是1.5至10）；如果所有第一單體電壓對應的第一偏離度均小於或等於預設的偏離度閾值，則判定動力電池沒有發生單體電池短路。如果某個第一單體電壓對應的第一偏離度大於預設的偏離度閾值，則可以判定動力電池發生單體電池短路。
本發明實施例通過對每個單體電池的單體電壓進行長時間、大數據量的偏離度統計分析，可以得出在一段時間內這個單體電池的單體電壓偏離所有單體電壓的均值的程度，如果這段時間內所有單體電壓的偏離度都小於或等於預設的偏離度閾值，表明在這段時間內這個單體電池的單體電壓沒有發生異常，處於正常工作狀態；如果這段時間內存在某些單體電壓的偏離度大於預設的偏離度閾值的情況，則表明單體電池可能發生了短路，也可能沒有發生短路。因此，需要在某些單體電壓的偏離度大於預設的偏離度閾值時，做進一步分析，以準確判斷是否發生單體電池短路。
進一步，在一個實施方式中，當步驟2判斷出某個第一單體電壓對應的第一偏離度大於預設的偏離度閾值時，還可以按照以下步驟判斷動力電池是否發生單體電池短路：
步驟21：以前述實施方式中的預設的電池短路監測時刻為時間起點，獲取在預設的電池短路監測時刻之前的預設第二時長內接收到的動力電池中每個單體電池各自對應的第二單體電壓，分別計算每個第二單體電壓各自對應的相對於所有第二單體電壓總體分佈的第二偏離度。其中，預設第二時長大於前述實施方式中的預設第一時長。一個例子：預設第二時長是預設第一時長的1-10倍。
一個例子：假設當前時刻是2020年01月01日下午8點，預設的電池短路監測時刻是以所述當前時刻為時間起點，在所述當前時刻之前的3小時（2020年01月01日下午5點），預設第二時長是3小時，則“在預設的電池短路監測時刻之前的預設第二時長”指的是下午2點-5點，獲取這段時間內接收到的動力電池A中每個單體電池各自對應的第二單體電壓，然後根據公式（1）所示的方法計算動力電池A中每個第二單體電壓相對於接收到的所有第二單體電壓總體分佈的第二偏離度。
步驟22：根據第一偏離度以及第二偏離度，判斷動力電池是否發生單體電池短路。
在根據第一時段內單體電壓的偏離度無法判斷出是否發生單體電池短路的情況下，本發明實施例根據一段更長的時間範圍（由第一時長與第二時長構成的時間範圍）內單體電壓（第一單體電壓與第二單體電壓）的偏離度（第一偏離度與第二偏離度），可以評估出單體電池在一個較長時間範圍內單體電壓偏離所有單體電壓的均值的變化趨勢，根據這個變化趨勢可以進一步分析出是否發生單體電池短路。
在一個實施方式中，上述步驟22可以具體包括：
步驟221：按照單體電壓接收時間由先至後的順序對第二偏離度與第一偏離度進行排列得到偏離度數組。
步驟222：對偏離度數組中的偏離度進行線性回歸計算，得到線性回歸曲線方程式以及線性擬合度。線性擬合度的大小能夠表示線性回歸計算結果的可信度，線性擬合度越大則表示對這些偏離度進行線性化表示的可能性越大，則線性回歸曲線方程式所表示的線性曲線能夠更加真實的反映出這些偏離度的變化趨勢；線性擬合度越小則表示對這些偏離度進行線性化表示的可能性越小，則線性回歸曲線方程式所表示的線性曲線不能更加真實的反映出這些偏離度的變化趨勢。在本實施方式中採用的線性回歸計算方法為本領域常規的線性回歸方法，為了描述簡潔，在此不再贅述。
一個例子：在2020年01月01日下午5點-7點之間接收到120個動力電池A中單體電池a的第一單體電壓，根據公式（1）所示的方法計算得到這120個第一單體電壓對應的第一偏離度；在下午2點-5點之間接收到180個動力電池A中單體電池a的第二單體電壓，根據公式（1）所示的方法計算得到這180個第二單體電壓對應的第二偏離度；根據單體電壓接收時間由先至後的順序，將上述計算得到的180個第二偏離度以及120個第一偏離度進行排列得到偏離度數組。對偏離度數組內的300個偏離度進行線性回歸計算，進而得到線性回歸方程式以及線性擬合度。
步驟223：判斷步驟222獲取到的線性擬合度是否大於預設的第一擬合度閾值（預設的第一擬合度閾值的取值範圍可以是0.3至1）。
如果線性擬合度大於預設的第一擬合度閾值，則表明步驟222中的線性歸回計算結果具有較高的可信度，線性回歸曲線方程式所表示的線性曲線能夠真實的反映出這些偏離度的變化趨勢，此時可以根據線性回歸曲線方程式獲取相應的線性回歸曲線的斜率值，進而判斷該斜率值是否大於預設的斜率閾值（預設的斜率閾值的取值範圍可以是0.01至10）；若是，則判定動力電池發生單體電池短路；若否，則判定動力電池沒有發生單體電池短路。
如果線性擬合度小於或等於預設的第一擬合度閾值，則表明步驟222中的線性歸回計算結果的可信度較低，為了簡化短路監測的處理邏輯以及降低相應的運算工作量，當線性擬合度小於或等於預設的第一擬合度閾值時，也可以根據線性回歸曲線的斜率值與預設的斜率閾值的比較結果來判斷動力電池是否發生單體電池短路。
由前述分析可知，由於在第一時長內單體電壓的偏離度存在大於預設的偏離度閾值的情況，不能再採用對單體電壓的偏離度與預設的偏離度閾值進行比較的方法來判斷是否發生單體電池短路。考慮到所有的單體電壓的偏離度都是離散的數量，本發明實施例對這些離散的單體電壓的偏離度進行線性回歸計算，得到能夠表徵這些單體電壓的偏離度變化趨勢的線性回歸曲線方程式以及線性擬合度，在線性擬合度大於預設第一擬合度閾值的條件下獲取線性回歸曲線方程式的斜率值，將這個斜率值作為表徵這些單體電壓的偏離度變化趨勢的量化指標，該斜率值越大表明在這段時間內這個單體電池的單體電壓偏離所有單體電壓的均值的程度越來越大，如果該斜率值大於這個單體電池發生短路時對應的斜率值（上述預設的斜率閾值），就可以立刻判斷出這個單體電池發生了短路故障。
進一步，在本實施方式中，當線性擬合度小於或等於預設的第一擬合度閾值時，為了更準確地判斷出動力電池是否發生單體電池短路，在步驟223之後還可以包括以下步驟：
步驟224：對步驟221得到的偏離度數組中的偏離度進行多項式擬合計算，得到2階多項式擬合曲線方程式以及多項式擬合度。2階多項式擬合曲線方程式指的是，多項式擬合曲線方程式中最高項是2次的方程式。與線性擬合度的作用類似，多項式擬合度的大小能夠表示多項式擬合計算結果的可信度，為了描述簡潔，在此不再贅述。此外，在本實施方式中採用的多項式擬合計算方法為本領域常規的多項式擬合方法，為了描述簡潔，也不再贅述。
步驟225：判斷步驟224得到的多項式擬合度是否大於預設的第二擬合度閾值（預設的第一擬合度閾值的取值範圍可以是0.3至1）；若是，則獲取2階多項式擬合曲線方程式中2階項對應的係數。
如果多項式擬合度大於預設的第二擬合度閾值，則表明步驟224中的多項式擬合計算結果具有較高的可信度，多項式擬合曲線能夠真實地反映出偏離度的變化趨勢。此時可以判斷2階項對應的係數（2階多項式擬合曲線方程式中最高項的係數）是否大於零；若是，則判定動力電池發生單體電池短路；若否，則判定動力電池沒有發生單體電池短路。
如果多項式擬合度小於或等於預設的第二擬合度閾值，則表明步驟224中的多項式擬合計算結果的可信度較低，同時由前述分析可知，這些偏離度的線性歸回計算結果的可信度也比較低，這種情況表示這些偏離度處於無規律的波動狀態，表明動力電池內單體電池的單體電壓可能處於正常的波動狀態，因而可以判定為動力電池沒有發生單體電池短路。
在線性回歸曲線方程式所表示的線性曲線不能真實的反映出這些偏離度的變化趨勢的情況下，本發明實施例同時結合線性回歸計算結果以及多項式計算結果進行分析，可以具體判斷出這些偏離度到底處於何種變化趨勢，進而根據判斷結果分析出動力電池是否發生單體電池短路，避免了在線性擬合度較低時造成的單體電池短路誤判。
下面結合圖2對本實施方式的方法以先判斷出第一單體電壓對應的第一偏離度大於預設的偏離度閾值，再同時根據第一偏離度以及根據第二單體電壓對應的第二偏離度判斷動力電池是否發生單體電池短路為例，做進一步詳細說明。
步驟S201：接收電動汽車中電池管理系統發送的動力電池中每個單體電池各自對應的單體電壓。
步驟S202：以預設的電池短路監測時刻為時間起點，獲取在預設的電池短路監測時刻之後的預設第一時長內接收到的動力電池中每個單體電池各自對應的第一單體電壓。
步驟S203：分別計算每個第一單體電壓各自對應的相對於所有第一單體電壓總體分佈的第一偏離度。
步驟S204：判斷所有第一單體電壓對應的第一偏離度是否均小於或等於預設的偏離度閾值。具體地，若所有第一偏離度均小於或等於預設的偏離度閾值，則轉至步驟S216；若存在某個第一偏離度大於預設的偏離度閾值，則轉至步驟S205。
步驟S205：以預設的電池短路監測時刻為時間起點，獲取在預設的電池短路監測時刻之前的預設第二時長內接收到的動力電池中每個單體電池各自對應的第二單體電壓。
步驟S206：分別計算每個第二單體電壓各自對應的相對於所有第二單體電壓總體分佈的第二偏離度。
步驟S207：按照單體電壓接收時間由先至後的順序對第二偏離度與第一偏離進行排列得到偏離度數組。
步驟S208：對偏離度數組中的偏離度進行線性回歸計算，得到線性回歸曲線方程式以及線性擬合度。
步驟S209：判斷線性擬合度是否大於預設的第一擬合度閾值；若是，則轉至步驟S210；若否，則轉至步驟S212。
步驟S210：根據線性回歸曲線方程式獲取相應的線性回歸曲線的斜率值。
步驟S211：判斷斜率值是否大於預設的斜率閾值；若是，則轉至步驟S215；若否，則轉至步驟S216。
步驟S212：對偏離度數組中的偏離度進行多項式擬合計算，得到2階多項式擬合曲線方程式以及多項式擬合度。
步驟S213：判斷多項式擬合度是否大於預設的第二擬合度閾值；若是，則轉至步驟S214；若否，則轉至步驟S216。
步驟S214：獲取2階多項式擬合曲線方程式中2階項對應的係數並判斷所述係數是否大於零；若是，則轉至步驟S215；若否，則轉至步驟S216。
步驟S215：發生單體電池短路並輸出報警信息。
步驟S216：沒有發生單體電池短路、不輸出報警信息。
需要指出的是，儘管上述實施例中將各個步驟按照特定的先後順序進行了描述，但是本領域技術人員可以理解，為了實現本發明的效果，不同的步驟之間並非必須按照這樣的順序執行，其可以同時（並行）執行或以其他順序執行，這些變化都在本發明的保護範圍之內。
參閱附圖3，圖3是根據本發明的一個實施例的動力電池內單體電池的短路監測系統的主要結構示意圖。如圖3所示，本發明實施例中動力電池內單體電池的短路監測系統主要包括偏離度計算裝置11和電池短路判斷裝置12。為了簡化起見，雖然處理器和存儲器沒有在圖3中示出，本領域人員可以理解，動力電池內單體電池的短路監測系統可以是處理器和/或存儲器的一部分。比如，在一些實施方式中，偏離度計算裝置11和電池短路判斷裝置12中的一個或多個模塊可以是處理器的一部分。在一些實施方式中，這些模塊可以分別對應處理器中的進行信號或數據處理的一部分電子電路，也可以對應相關的存儲在計算機可讀介質（比如存儲器）中的程序代碼。在一些實施方式中，偏離度計算裝置11和電池短路判斷裝置12中的一個或多個可以合併在一起成為一個模塊。在一些實施方式中，偏離度計算裝置11可以被配置成獲取在一定時長內接收到的動力電池中每個單體電池各自對應的單體電壓，分別計算在所述一定時長內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度。電池短路判斷裝置12可以被配置成根據每個單體電壓各自對應的偏離度，判斷動力電池是否發生單體電池短路；若是，則輸出報警信息。在一個實施方式中，具體實現功能的描述可以參見步驟S101至步驟S104所述。
在一個實施方式中，偏離度計算裝置11可以包括第一偏離度計算模塊，該實施方式中第一偏離度計算模塊可以被配置成執行以下操作：
以預設的電池短路監測時刻為時間起點，獲取在所述預設的電池短路監測時刻之後的預設第一時長內接收到的動力電池中每個單體電池各自對應的第一單體電壓，分別計算每個第一單體電壓各自對應的相對於所有第一單體電壓總體分佈的第一偏離度。在一個實施方式中，具體實現功能的描述可以參見步驟S103所述。
在一個實施方式中，電池短路判斷裝置12可以包括第一短路判斷模塊，該實施方式中第一短路判斷模塊可以被配置成執行以下操作：
判斷所有第一單體電壓對應的第一偏離度是否均小於或等於預設的偏離度閾值；若是，則判定動力電池中沒有發生單體電池短路。在一個實施方式中，具體實現功能的描述可以參見步驟S103所述。
在一個實施方式中，偏離度計算裝置11可以包括第二偏離度計算模塊，該實施方式中電池短路判斷裝置12可以包括第二短路判斷模塊。
第二偏離度計算模塊可以被配置成以所述預設的電池短路監測時刻為時間起點，獲取在所述預設的電池短路監測時刻之前的預設第二時長內接收到的動力電池中每個單體電池各自對應的第二單體電壓，分別計算每個第二單體電壓各自對應的相對於所有第二單體電壓總體分佈的第二偏離度；其中，預設第二時長大于預設第一時長。第二短路判斷模塊可以被配置成當第一短路判斷模塊判斷出某個第一單體電壓對應的第一偏離度大於預設的偏離度閾值時，根據第一偏離度以及第二偏離度，判斷動力電池是否發生單體電池短路。在一個實施方式中，具體實現功能的描述可以參見步驟S103所述。
進一步，在一個實施方式中，第二短路判斷模塊可以被配置成執行以下操作：按照單體電壓接收時間由先至後的順序對第二偏離度與第一偏離度進行排列得到偏離度數組；對偏離度數組中的偏離度進行線性回歸計算，得到線性回歸曲線方程式以及線性擬合度；判斷線性擬合度是否大於預設的第一擬合度閾值；若是，則根據線性回歸曲線方程式獲取相應的線性回歸曲線的斜率值；判斷斜率值是否大於預設的斜率閾值；若是，則判定動力電池發生單體電池短路。在一個實施方式中，具體實現功能的描述可以參見步驟S103所述。
進一步，在一個實施方式中，第二短路判斷模塊被配置成執行以下操作：若線性擬合度小於或等於預設的第一擬合度閾值，則對偏離度數組中的偏離度進行多項式擬合計算，得到2階多項式擬合曲線方程式以及多項式擬合度；判斷多項式擬合度是否大於預設的第二擬合度閾值；若是，則獲取2階多項式擬合曲線方程式中2階項對應的係數；判斷2階項對應的係數是否大於零；若是，則判定動力電池發生單體電池短路；若否，則判定動力電池沒有發生單體電池短路。在一個實施方式中，具體實現功能的描述可以參見步驟S103所述。
在一個實施方式中，偏離度計算裝置11可以被配置成執行公式（1）所示的方法計算每個單體電壓相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度。在一個實施方式中，具體實現功能的描述可以參見步驟S102所述。
在一個實施方式中，偏離度計算裝置12可以被配置成執行以下操作：
獲取在所述一定時長內接收到的所述動力電池的每個電流數據；
按照電流接收時間由先至後的順序對工作電流進行排列得到工作電流數組，對工作電流數組中的工作電流進行差分計算，得到每個工作電流各自對應的差分；獲取差分大於預設差分閾值的工作電流以及獲取工作電流對應的數據接收時間；獲取在所述一定時長內數據接收時間前後一定時間範圍內接收到的每個單體電池各自對應的單體電壓並進行刪除，隨後根據剩下的單體電壓執行步驟“分別計算在所述一定時長內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度”。在一個實施方式中，具體實現功能的描述可以參見步驟S102所述。
上述動力電池內單體電池的短路監測系統以用於執行圖1所示的動力電池內單體電池的短路監測方法實施例，兩者的技術原理、所解決的技術問題及產生的技術效果相似，本技術領域技術人員可以清楚地瞭解到，為了描述的方便和簡潔，動力電池內單體電池的短路監測系統的具體工作過程及有關說明，可以參考動力電池內單體電池的短路監測方法的實施例所描述的內容，此處不再贅述。
基於上述方法實施例，本發明還提供了一種存儲裝置實施例。在存儲裝置實施例中，存儲裝置存儲有多條程序代碼，所述程序代碼適於由處理器加載並運行以執行上述方法實施例的動力電池內單體電池的短路監測方法。為了便於說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分，具體技術細節未揭示的，請參照本發明實施例方法部分。
基於上述方法實施例，本發明還提供了一種控制裝置實施例。在控制裝置實施例中，該裝置包括處理器和存儲裝置，存儲裝置存儲有多條程序代碼，所述程序代碼適於由處理器加載並運行以執行上述方法實施例的動力電池內單體電池的短路監測方法。為了便於說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分，具體技術細節未揭示的，請參照本發明實施例方法部分。
本領域技術人員能夠理解的是，本發明實現上述一實施例的方法中的全部或部分流程，也可以通過計算機程序來指令相關的硬件來完成，所述的計算機程序可存儲於一計算機可讀存儲介質中，該計算機程序在被處理器執行時，可實現上述各個方法實施例的步驟。其中，所述計算機程序包括計算機程序代碼，所述計算機程序代碼可以為源代碼形式、對象代碼形式、可執行文件或某些中間形式等。所述計算機可讀介質可以包括：能夠攜帶所述計算機程序代碼的任何實體或裝置、介質、隨身碟、隨身硬碟、磁碟、光盤、計算機存儲器、唯讀存儲器、隨機存取存儲器、電載波信號、電信信號以及軟件分發介質等。需要說明的是，所述計算機可讀介質包含的內容可以根據司法管轄區內立法和專利實踐的要求進行適當的增減，例如在某些司法管轄區，根據立法和專利實踐，計算機可讀介質不包括電載波信號和電信信號。
進一步，應該理解的是，由於各個模塊的設定僅僅是為了說明本發明的系統的功能單元，這些模塊對應的物理器件可以是處理器本身，或者處理器中軟件的一部分，硬件的一部分，或者軟件和硬件結合的一部分。因此，圖中的各個模塊的數量僅僅是示意性的。
本領域技術人員能夠理解的是，可以對系統中的各個模塊進行適應性地拆分或合併。對具體模塊的這種拆分或合併並不會導致技術方案偏離本發明的原理，因此，拆分或合併之後的技術方案都將落入本發明的保護範圍內。
本發明實施例的動力電池內單體電池的短路監測方法，接收並存儲電動汽車中的電池管理系統發送的每個動力電池中每個單體電池各自對應的單體電壓，提取一定時長內動力電池中每個單體電池各自對應的單體電壓，分別計算在這段時間內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度，進而根據這些偏離度判斷動力電池是否發生單體電池短路並輸出報警信息。本發明實施例根據動力電池在小電流充電、大電流充電、電動汽車靜止以及電動汽車運行等各種情況下的長時間、大數量的單體電池的單體電壓分析動力電池是否發生短路，能夠提高動力電池短路監測的準確性，克服了現有技術中不能在大電流充電以及電動汽車運行時監測動力電池是否發生單體電池短路，致使監測結果的準確性降低的問題。
至此，已經結合附圖所示的一個實施方式描述了本發明的技術方案，但是，本領域技術人員容易理解的是，本發明的保護範圍顯然不局限於這些具體實施方式。在不偏離本發明的原理的前提下，本領域技術人員可以對相關技術特徵作出等同的更改或替換，這些更改或替換之後的技術方案都將落入本發明的保護範圍之內。
11:偏離度計算裝置 12:電池短路判斷裝置 21:電動汽車 22:後台服務器
下面參照附圖來描述本發明的具體實施方式，附圖中： 圖1是根據本發明的一個實施例的動力電池內單體電池的短路監測方法的主要步驟流程示意圖。 圖2是根據本發明的另一個實施例的動力電池內單體電池的短路監測方法的主要步驟流程示意圖。 圖3是根據本發明的一個實施例的動力電池內單體電池的短路監測系統的主要結構示意圖。 圖4是本發明的應用場景示意圖。

Claims (16)

  1. 一種動力電池內單體電池的短路監測方法，包括：獲取在一定時長內接收到的動力電池中每個單體電池各自對應的單體電壓，分別計算在所述一定時長內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度；根據所述每個單體電壓各自對應的偏離度，判斷所述動力電池是否發生單體電池短路；若是，則輸出報警信息；“分別計算在所述一定時長內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度”的步驟具體包括：根據下式所示的方法計算所述偏離度：
    Figure 110106027-A0305-02-0032-1
     其中，所述CellVolt i_j 是在所述一定時長內第i時刻接收到的所述動力電池中第j個單體電池的單體電壓，所述devi_i_j是所述單體電壓CellVolt i_j 對應的偏離度，所述AvgVolt i 是在所述一定時長內第i時刻接收到的所有單體電壓的均值，所述StdVolt i 是在所述一定時長內第i時刻接收到的所有單體電壓的標準差。
  2. 如請求項1所述的動力電池內單體電池的短路監測方法，其中，“獲取在一定時長內接收到的動力電池中每個單體電池各自對應的單體電壓，分別計算在所述一定時長內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度”的步驟具體包括：以預設的電池短路監測時刻為時間起點，獲取在所述預設的電池短路監測時刻之後的預設第一時長內接收到的所述動力電池中每個單體電池各自對應的第一單體電壓，分別計算每個第一單體電壓各自對應的相對於所有第一單體電壓總體分佈的第一偏離度。
  3. 如請求項2所述的動力電池內單體電池的短路監測方法，其中，“根據所述每個單體電壓各自對應的偏離度，判斷所述動力電池是否發生單體電池短路”的步驟具體包括：判斷所有第一單體電壓對應的第一偏離度是否均小於或等於預設的偏離度閾值；若是，則判定所述動力電池中沒有發生單體電池短路。
  4. 如請求項3所述的動力電池內單體電池的短路監測方法，其中，“根據所述每個單體電壓各自對應的偏離度，判斷所述動力電池是否發生單體電池短路”的步驟進一步包括：當某個第一單體電壓對應的第一偏離度大於所述預設的偏離度閾值時，以所述預設的電池短路監測時刻為時間起點，獲取在所述預設的電池短路監測時刻之前的預設第二時長內接收到的所述動力電池中每個單體電池各自對應的第二單體電壓，分別計算每個第二單體電壓各自對應的相對於所有第二單體電壓總體分佈的第二偏離度；根據所述第一偏離度以及第二偏離度，判斷所述動力電池是否發生單體電池短路；其中，所述預設第二時長大於所述預設第一時長。
  5. 如請求項4所述的動力電池內單體電池的短路監測方法，其中，“根據所述第一偏離度以及第二偏離度，判斷所述動力電池是否發生單體電池短路”的步驟具體包括：按照單體電壓接收時間由先至後的順序對第二偏離度與第一偏離度進行排列得到偏離度數組；對所述偏離度數組中的偏離度進行線性回歸計算，得到線性回歸曲線方程式以及線性擬合度； 判斷所述線性擬合度是否大於預設的第一擬合度閾值；若是，則根據所述線性回歸曲線方程式獲取相應的線性回歸曲線的斜率值；判斷所述斜率值是否大於預設的斜率閾值；若是，則判定所述動力電池發生單體電池短路；若否，則判定所述動力電池沒有發生單體電池短路。
  6. 如請求項5所述的動力電池內單體電池的短路監測方法，其還包括：若所述線性擬合度小於或等於預設的第一擬合度閾值，則對所述偏離度數組中的偏離度進行多項式擬合計算，得到2階多項式擬合曲線方程式以及多項式擬合度；判斷所述多項式擬合度是否大於預設的第二擬合度閾值；若所述多項式擬合度大於預設的第二擬合度閾值，則獲取所述2階多項式擬合曲線方程式中2階項對應的係數並判斷所述係數是否大於零；若是，則判定所述動力電池發生單體電池短路；若否，則判定所述動力電池沒有發生單體電池短路；若所述多項式擬合度小於或等於預設的第二擬合度閾值，則判定所述動力電池沒有發生單體電池短路。
  7. 如請求項1至5中任一項所述的動力電池內單體電池的短路監測方法，其中，在“分別計算在所述一定時長內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度”的步驟之前，所述的動力電池內單體電池的短路監測方法還包括：獲取在所述一定時長內接收到的所述動力電池的每個工作電流；按照電流接收時間由先至後的順序對所述工作電流進行排列得到工作電流數組，對所述工作電流數組中的工作電流進行差分計算，得到每個工作電流各自對應的差分； 獲取所述差分大於預設差分閾值的工作電流以及所述工作電流對應的數據接收時間；獲取在所述一定時長內所述數據接收時間前後一定時間範圍內接收到的每個單體電池各自對應的單體電壓並進行刪除，隨後根據剩下的單體電壓執行步驟“分別計算在所述一定時長內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度”。
  8. 一種動力電池內單體電池的短路監測系統，包括：一偏離度計算裝置，其被配置成獲取在一定時長內接收到的動力電池中每個單體電池各自對應的單體電壓，分別計算在所述一定時長內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度；一電池短路判斷裝置，其被配置成根據所述每個單體電壓各自對應的偏離度，判斷所述動力電池是否發生單體電池短路；若是，則輸出報警信息；所述偏離度計算裝置被配置成執行以下操作：根據下式所示的方法計算所述偏離度：
    Figure 110106027-A0305-02-0035-2
     其中，所述CellVolt i_j 是在所述一定時長內第i時刻接收到的所述動力電池中第j個單體電池的單體電壓，所述devi_i_j是所述單體電壓CellVolt i_j 對應的偏離度，所述AvgVolt i 是在所述一定時長內第i時刻接收到的所有單體電壓的均值，所述StdVolt i 是在所述一定時長內第i時刻接收到的所有單體電壓的標準差。
  9. 如請求項8所述的動力電池內單體電池的短路監測系統，其中，所述偏離度計算裝置包括一第一偏離度計算模塊，所述第一偏離度計算模塊被配置成執行以下操作： 以一預設的電池短路監測時刻為時間起點，獲取在所述預設的電池短路監測時刻之後的一預設第一時長內接收到的所述動力電池中每個單體電池各自對應的第一單體電壓，分別計算每個第一單體電壓各自對應的相對於所有第一單體電壓總體分佈的第一偏離度。
  10. 如請求項9所述的動力電池內單體電池的短路監測系統，其中，所述電池短路判斷裝置包括一第一短路判斷模塊，所述第一短路判斷模塊被配置成執行以下操作：判斷所有第一單體電壓對應的第一偏離度是否均小於或等於預設的偏離度閾值；若是，則判定所述動力電池中沒有發生單體電池短路。
  11. 如請求項10所述的動力電池內單體電池的短路監測系統，其中，所述偏離度計算裝置包括一第二偏離度計算模塊，所述電池短路判斷裝置包括一第二短路判斷模塊；所述第二偏離度計算模塊被配置成以所述預設的電池短路監測時刻為時間起點，獲取在所述預設的電池短路監測時刻之前的一預設第二時長內接收到的所述動力電池中每個單體電池各自對應的第二單體電壓，分別計算每個第二單體電壓各自對應的相對於所有第二單體電壓總體分佈的第二偏離度；其中，所述預設第二時長大於所述預設第一時長；所述第二短路判斷模塊被配置成當所述第一短路判斷模塊判斷出某個第一單體電壓對應的第一偏離度大於所述預設的偏離度閾值時，根據所述第一偏離度以及第二偏離度，判斷所述動力電池是否發生單體電池短路。
  12. 如請求項11所述的動力電池內單體電池的短路監測系統，其中，所述第二短路判斷模塊被配置成執行以下操作：按照單體電壓接收時間由先至後的順序對第二偏離度與第一偏離度進行排列得到偏離度數組； 對所述偏離度數組中的偏離度進行線性回歸計算，得到線性回歸曲線方程式以及線性擬合度；判斷所述線性擬合度是否大於預設的第一擬合度閾值；若是，則根據所述線性回歸曲線方程式獲取相應的線性回歸曲線的斜率值；判斷所述斜率值是否大於預設的斜率閾值；若是，則判定所述動力電池發生單體電池短路；若否，則判定所述動力電池沒有發生單體電池短路。
  13. 如請求項12所述的動力電池內單體電池的短路監測系統，其中，所述第二短路判斷模塊被配置成執行以下操作：若所述線性擬合度小於或等於預設的第一擬合度閾值，則對所述偏離度數組中的偏離度進行多項式擬合計算，得到2階多項式擬合曲線方程式以及多項式擬合度；判斷所述多項式擬合度是否大於預設的第二擬合度閾值；若所述多項式擬合度大於預設的第二擬合度閾值，則獲取所述2階多項式擬合曲線方程式中2階項對應的係數並判斷所述係數是否大於零；若是，則判定所述動力電池發生單體電池短路；若否，則判定所述動力電池沒有發生單體電池短路；若所述多項式擬合度小於或等於預設的第二擬合度閾值，則判定所述動力電池沒有發生單體電池短路。
  14. 如請求項8至13中任一項所述的動力電池內單體電池的短路監測系統，其中，所述偏離度計算裝置被配置成執行以下操作：獲取在所述一定時長內接收到的所述動力電池的每個工作電流；按照電流接收時間由先至後的順序對所述工作電流進行排列得到工作電流數組，對所述工作電流數組中的工作電流進行差分計算，得到每個工作電流各自對應的差分； 獲取所述差分大於預設差分閾值的工作電流以及獲取所述工作電流對應的數據接收時間；獲取在所述一定時長內所述數據接收時間前後一定時間範圍內接收到的每個單體電池各自對應的單體電壓並進行刪除，隨後根據剩下的單體電壓執行步驟“分別計算在所述一定時長內每個單體電壓各自對應的相對於接收到的所有單體電壓總體分佈的偏離度”。
  15. 一種存儲裝置，其中存儲有多條程序代碼，其特徵在於，所述程序代碼適於由處理器加載並運行以執行請求項1至7中任一項所述的動力電池內單體電池的短路監測方法。
  16. 一種控制裝置，包括處理器和存儲裝置，所述存儲裝置適於存儲多條程序代碼，其特徵在於，所述程序代碼適於由所述處理器加載並運行以執行請求項1至7中任一項所述的動力電池內單體電池的短路監測方法。
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