CN103176138B - 一种电池组维护检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池组维护检测方法，该方法依次包括以下步骤：（1）首先根据电池组额定容量C、健康状态SOH、自放电率SDisR、内阻R对电池组进行维护分析；（2）对a个电压数据整理成矩阵；（3）得到电压数据矩阵V1；（4）得到电池组的距离矩阵D；（5）得到电池组的相关系数矩阵r；（6）得到电池组性能系数矩阵W；（7）得到相对于电压的电池单元分类集合Q，遍历电池单元分类集合。本发明提出的电池组维护检测方法综合评估了影响电池性能的各种因素，改善了电池组性能一致性，同时也有效的降低了电池后期使用过程中电池性能突变的概率，提高了电池单元使用效率，同时延长了成组电池单元的使用寿命。

Description

一种电池组维护检测方法

技术领域

本发明涉及一种电池组维护检测方法。

背景技术

目前，电池作为一种理想的电源广泛应用于储能电站。同时为了在合适的电流范围内获得更高的功率必须把电池串联组合以获得更高的工作电压。电池组中各单体电池之间存在的初始性能不一致性，电池组中性能较差的单体电池会影响性能较好的电池，最终影响电池组的整体性能，从而使电池组过早失效。所以在电池组使用过程中，需要对电池组进行监控，尽早检测出异常电池并进行维护更换，提高成组电池的性能一致性，进而提高成组电池系统的寿命与使用效率。

单体锂电池性能差异包括以下主要方面：初始性能一致性的差异；使用过程中导致电池性能差异性的扩大。

单体锂电池初始性能一致性的差异通常来源于制造过程中积累的误差。解决方法：一是提高制造工艺的水平；二是通过电池配组将性能一致性好的电池分选出来再组合使用。

使用过程中导致电池性能差异性的扩大，解决方法主要通过电源管理系统对电池组进行均衡等功能的管理来抑制电池性能差异的扩大，同时为了保持整个系统的整体性能，必须根据各单体电池性能差异排查筛选电池组内的需要维护更换的电池，并实施更换维护。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种准确判断与挑选电池组中性能较差电池单元的电池组维护检测方法，该方法能快速有效挑选出电池组中异常的电池单元，便于对电池组进行替换维护。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种电池组维护检测方法，电池组由若干电池单元串联组成，该方法依次包括以下步骤：

（1）电池组B={B₁，B₂，…，B_s}，s是电池组中电池单元个数,s＞1；电池单元由一个以上单体电池并联或串联而成，首先根据电池组额定容量C、健康状态SOH、自放电率sDisR、内阻R对电池组进行维护分析，挑选出异常的单体电池，当电池单元信息满足以下任一条件时，则认为该电池单元为异常电池单元，需要进行替换维护：

①　电池单元i(i=1,…,s)的电池类型T_i≠T；

②　电池单元i(i=1,…,s)的额定容量C_i≠C；

③　电池单元i(i=1,…,s)的健康状态；

④　电池单元i(i=1,…,s)的自放电率；

⑤　电池单元i(i=1,…,s)的内阻；

其中的计算公式为；

的计算公式为；

的计算公式为；

其中，阈值d₁取值范围为0%-10%，d₂取值范围为0%-5%，d₃取值范围为1-1.5；

（2）排除掉步骤（1）中需要替换维护的电池单元后，得到的电池单元集合B＇={B＇₁，B＇₂，…，B＇_m}，1＜m≤s；选取电池组充放电过程中a个不同时刻的电压数据作为进一步的分析数据，a为大于1的整数；任意一个时刻的电压数据都包括m个电压值，将检测所得的电压数据整理成如下矩阵：

$V=\left[\begin{array}{ccccc}{\mathrm{vol}}_{11}& {\mathrm{vol}}_{12}& ....& {\mathrm{vol}}_{1(a-1)}& {\mathrm{vol}}_{1a}\\ {\mathrm{vol}}_{21}& {\mathrm{vol}}_{22}& ....& {\mathrm{vol}}_{2(a-1)}& {\mathrm{vol}}_{2a}\\ ....& ....& & ....& ....\\ {\mathrm{vol}}_{(m-1)1}& {\mathrm{vol}}_{(m-1)2}& ....& {\mathrm{vol}}_{(m-1)(a-1)}& {\mathrm{vol}}_{(m-1)a}\\ {\mathrm{vol}}_{m1}& {\mathrm{vol}}_{m2}& ....& {\mathrm{vol}}_{m(a-1)}& {\mathrm{vol}}_{\mathrm{ma}}\end{array}\right]$

vol_ij为第i个电池单元第i时刻的电压值，1≤i≤m，1≤j≤a；

（3）对步骤（2）中的电压数据矩阵V进行归一化处理，得到电压数据矩阵V1，如下：

$V1=\left[\begin{array}{ccccc}{v}_{11}& v_{12}& ....& v_{1(a-1)}& v_{1a}\\ v_{21}& v_{22}& ....& v_{2(a-1)}& v_{2a}\\ ....& ....& ....& ....& ....\\ v_{(m-1)1}& v_{(m-1)2}& ....& v_{(m-1)(a-1)}& v_{(m-1)a}\\ v_{m1}& v_{m2}& ....& v_{m(a-1)}& v_{\mathrm{ma}}\end{array}\right]$

v_ij为第i个电池单元第j时刻的一种相对电压值，1≤i≤m，1≤j≤a；

（4）计算任意两个电池单元间相对电压值的欧氏距离，欧式距离公式如下：

$d_{\mathrm{ij}}=\sqrt{\underset{k=1}{\overset{a}{\mathrm{\Σ}}}{(v_{\mathrm{ik}}-v_{\mathrm{jk}})}^2}$

d_ij为第i个电池单元与第j个电池单元间的相对电压差值，1≤i≤m，1≤j≤m；

根据步骤（3）中的电压数据矩阵V1和欧氏距离公式，得到电池组的距离矩阵D：

$D=\left[\begin{array}{ccccc}0& d_{12}& ....& d_{1(m-1)}& d_{1m}\\ d_{21}& 0& ....& d_{2(m-1)}& d_{2m}\\ ....& ....& & ....& ....\\ d_{(m-1)1}& d_{(m-1)2}& ....& 0& d_{(m-1)m}\\ d_{m1}& d_{m2}& ....& d_{m(m-1)}& 0\end{array}\right]$ ；

（5）计算任意两个电池单元间相对电压值的相关系数，相关系数计算公式如下：

$r_{\mathrm{ij}}=\frac{\frac{1}{a}\underset{k=1}{\overset{a}{\mathrm{\Σ}}}\left\{\right|[v_{\mathrm{ik}}-\stackrel{\‾}{v_i}]|\×[v_{\mathrm{jk}}-\stackrel{\‾}{v_j}\left]\right|\}}{\sqrt{\frac{1}{a}\underset{k=1}{\overset{a}{\mathrm{\Σ}}}{[v_{\mathrm{ik}}-\stackrel{\‾}{v_i}]}^2}\×\sqrt{\frac{1}{a}\underset{j=1}{\overset{a}{\mathrm{\Σ}}}{[v_{\mathrm{jk}}-\stackrel{\‾}{v_j}]}^2}}$

为第i个电池单元相对电压值的平均值，为第j个电池单元相对电压值的平均值；

根据步骤（3）中的电压数据矩阵V1和相关系数计算公式，得到电池组的相关系数矩阵r：

$r=\left[\begin{array}{ccccc}1& r_{12}& ....& r_{1(m-1)}& r_{1m}\\ r_{21}& 1& ....& r_{2(m-1)}& r_{2m}\\ ....& ....& & ....& ....\\ r_{(m-1)1}& r_{(m-1)2}& ....& 1& r_{(m-1)m}\\ r_{m1}& r_{m2}& ....& r_{m(m-1)}& 1\end{array}\right]$ ；

r_ij为第i个电池单元与第j个电池单元间的相关系数，-1≤r_ij≤1；

（6）计算任意两个电池单元间的性能系数，性能系数计算公式如下：

$w_{\mathrm{ij}}=l_1\×(d_{\max }-d_{\mathrm{ij}})+l_2\×r_{\mathrm{ij}}$ ， $d_{\max }=\underset{1\≤j\≤m}{\underset{1\≤i\≤m}{\max }\left\{d_{\mathrm{ij}}\right\}}$ ；

 所述的l₁，l₂为两电池单元间欧氏距离与相关系数的权重值，同时满足0≤l₁≤1，0≤l₂≤1，l₁+l₂=1；

根据步骤（4）和（5）得到的距离矩阵D和相关系数矩阵r，并结合性能系数计算公式，得到电池组性能系数矩阵W：

$W=\left[\begin{array}{ccccc}{w}_{11}& w_{12}& ....& w_{1m-1)}& w_{1m}\\ w_{21}& w_{22}& ....& w_{2(m-1)}& w_{2m}\\ ....& ....& ....& ....& ....\\ w_{(m-1)1}& w_{(m-1)2}& ....& w_{(m-1)(m-1)}& w_{(m-1)m}\\ w_{m1}& w_{m2}& ....& w_{m(m-1)}& w_{\mathrm{mm}}\end{array}\right]$ ；

（7）设定每个电池单元为一个类，即类的个数为m，同时设定一个性能系数阈值d₄，，遍历电池组性能系数矩阵W的上三角形部分或下三角形部分；若w_ij＞d₄，将第i个电池单元和第j个电池单元归为一类，即类的个数减一，若w_ij＞d₄且w_jk＞d₄时，将第i个电池单元、第j个电池单元和第k个电池单元归为一类。

最终得到相对于电压的电池单元分类集合Q={Q₁,Q₂…Q_x}，1≤x≤m；即对任意一个电池单元B＇_i,i=1,…,m，有且仅有一个Q_j,1≤j≤x，使得B＇_i∈Q_j；

设定阈值d₅，d₅为正整数且1＜d₅＜s/2，遍历电池单元分类集合Q，若Q_j的电池单元个数小于d₅时，则将Q_j中所有的电池单元都认为是异常电池单元，需要进行替换维护，反之，不需要替换维护。

优选的，步骤（2）中a的取值范围为30-60。

优选的，所述电池单元属性一致；所述电池单元属性包括电池基本属性和电池串并联结构，所述电池基本属性包括电池类型、电池标称容量和电池标称电压，所述的电池串并联结构包括电池并联数量和电池串联级数。

优选的，步骤（2）中的a个采样时间点的时间间隔相同，且在该时间间隔内电池组的容量变化大于1%。

优选的，步骤（7）中d₅=[s/10]。

本发明提出的电池组维护检测方法，首先根据电池类型、额定容量、健康状态、自放电率、内阻因素分析，挑选出需要替换的电池；再通过计算电池组充放电过程中电压数据的欧氏距离及相关系数进一步综合分析各电池单元间的性能系数，进一步挑选出电池组中需要进行替换维护的电池。该方法综合评估了影响电池性能的各种因素，快速有效地挑选出了电池组中的异常电池单元，改善了电池组性能一致性，同时也有效的降低了电池后期使用过程中电池性能突变的概率，提高了电池单元使用效率，同时延长了成组电池单元的使用寿命。

具体实施方式

下面结合实施例进一步详细说明本发明，但本发明的保护范围并不限于此。

一种电池组维护检测方法，电池组由若干电池单元串联组成，该方法依此包括以下步骤：

（1）电池组B={B₁，B₂，…，B_s}，s是电池组中电池单元个数,s＞1；电池单元由一个以上单体电池并联或串联而成，首先根据电池组额定容量C、健康状态SOH、自放电率SDisR、内阻R对电池组进行维护分析，挑选出异常的单体电池，当电池单元信息满足以下任一条件时，则认为该电池单元为异常电池单元，需要进行替换维护：

①　电池单元i(i=1,…,s)的电池类型T_i≠T；

②　电池单元i(i=1,…,s)的额定容量C_i≠C；

③　电池单元i(i=1,…,s)的健康状态；

④　电池单元i(i=1,…,s)的自放电率；

⑤　电池单元i(i=1,…,s)的内阻；

其中的计算公式为；

的计算公式为；

的计算公式为；

所述d₁取值范围为0%-10%；

所述d₂取值范围为0%-5%；

所述d₃取值范围为1-1.5；

所述电池单元属性一致；所述电池单元属性包括电池基本属性和电池串并联结构，所述电池基本属性包括电池类型、电池标称容量和电池标称电压，所述的电池串并联结构包括电池并联数量和电池串联级数。

（2）排除掉步骤（1）中需要替换维护的电池单元后，得到的电池单元集合B＇={B＇₁，B＇₂，…，B＇_m}，1＜m≤s；选取电池组充放电过程中a个不同时刻的电压数据作为进一步的分析数据，a的取值为30-60的整数；a个采样时间点的时间间隔相同，且在该时间间隔内电池组的容量变化大于1%；任意一个时刻的电压数据都包括m个电压值，将检测所得的电压数据整理成如下矩阵：

$V=\left[\begin{array}{ccccc}{\mathrm{vol}}_{11}& {\mathrm{vol}}_{12}& ....& {\mathrm{vol}}_{1(a-1)}& {\mathrm{vol}}_{1a}\\ {\mathrm{vol}}_{21}& {\mathrm{vol}}_{22}& ....& {\mathrm{vol}}_{2(a-1)}& {\mathrm{vol}}_{2a}\\ ....& ....& & ....& ....\\ {\mathrm{vol}}_{(m-1)1}& {\mathrm{vol}}_{(m-1)2}& ....& {\mathrm{vol}}_{(m-1)(a-1)}& {\mathrm{vol}}_{(m-1)a}\\ {\mathrm{vol}}_{m1}& {\mathrm{vol}}_{m2}& ....& {\mathrm{vol}}_{m(a-1)}& {\mathrm{vol}}_{\mathrm{ma}}\end{array}\right]$

vol_ij为第i个电池单元第j时刻的电压值，1≤i≤m，1≤j≤a；

（3）对步骤（2）中的电压数据矩阵V进行归一化处理，得到电压数据矩阵V1，如下：

$V1=\left[\begin{array}{ccccc}{v}_{11}& v_{12}& ....& v_{1(a-1)}& v_{1a}\\ v_{21}& v_{22}& ....& v_{2(a-1)}& v_{2a}\\ ....& ....& ....& ....& ....\\ v_{(m-1)1}& v_{(m-1)2}& ....& v_{(m-1)(a-1)}& v_{(m-1)a}\\ v_{m1}& v_{m2}& ....& v_{m(a-1)}& v_{\mathrm{ma}}\end{array}\right]$

v_ij为第i个电池单元第j时刻的一种相对电压值，1≤i≤m，1≤j≤a；

（4）计算任意两个电池单元间相对电压值的欧氏距离，欧式距离公式如下：

$d_{\mathrm{ij}}=\sqrt{\underset{k=1}{\overset{a}{\mathrm{\Σ}}}{(v_{\mathrm{ik}}-v_{\mathrm{jk}})}^2}$

d_ij为第i个电池单元与第j个电池单元间的相对电压差值，1≤i≤m，1≤j≤m；

根据步骤（3）中的电压数据矩阵V1和欧氏距离公式，得到电池组的距离矩阵D：

$D=\left[\begin{array}{ccccc}0& d_{12}& ....& d_{1(m-1)}& d_{1m}\\ d_{21}& 0& ....& d_{2(m-1)}& d_{2m}\\ ....& ....& & ....& ....\\ d_{(m-1)1}& d_{(m-1)2}& ....& 0& d_{(m-1)m}\\ d_{m1}& d_{m2}& ....& d_{m(m-1)}& 0\end{array}\right]$ ；

（5）计算任意两个电池单元间相对电压值的相关系数，相关系数计算公式如下：

$r_{\mathrm{ij}}=\frac{\frac{1}{a}\underset{k=1}{\overset{a}{\mathrm{\Σ}}}\left\{\right|[v_{\mathrm{ik}}-\stackrel{\‾}{v_i}]|\×[v_{\mathrm{jk}}-\stackrel{\‾}{v_j}\left]\right|\}}{\sqrt{\frac{1}{a}\underset{k=1}{\overset{a}{\mathrm{\Σ}}}{[v_{\mathrm{ik}}-\stackrel{\‾}{v_i}]}^2}\×\sqrt{\frac{1}{a}\underset{j=1}{\overset{a}{\mathrm{\Σ}}}{[v_{\mathrm{jk}}-\stackrel{\‾}{v_j}]}^2}}$

为第i个电池单元相对电压值的平均值，为第j个电池单元相对电压值的平均值；

根据步骤（3）中的电压数据矩阵V1和相关系数计算公式，得到电池组的相关系数矩阵r：

$r=\left[\begin{array}{ccccc}1& r_{12}& ....& r_{1(m-1)}& r_{1m}\\ r_{21}& 1& ....& r_{2(m-1)}& r_{2m}\\ ....& ....& & ....& ....\\ r_{(m-1)1}& r_{(m-1)2}& ....& 1& r_{(m-1)m}\\ r_{m1}& r_{m2}& ....& r_{m(m-1)}& 1\end{array}\right]$ ；

r_ij为第i个电池单元与第j个电池单元间的相关系数，0≤r_ij≤1；两个电池单元间的相关系数又称线性相关系数。它是衡量变量之间线性相关程度的指标。本实施例中相关系数的取值范围为[0,1]。这里r值越接近1说明两电池单元之间的线性相关程度越高；r值越接近0说明两电池单元之间的线性相关程度越低。

（6）计算任意两个电池单元间的性能系数，性能系数计算公式如下：

$w_{\mathrm{ij}}=l_1\×(d_{\max }-d_{\mathrm{ij}})+l_2\×r_{\mathrm{ij}}$ ， $d_{\max }=\underset{1\≤j\≤m}{\underset{1\≤i\≤m}{\max }\left\{d_{\mathrm{ij}}\right\}}$ ；

所述的l₁，l₂为两电池单元间欧氏距离与相关系数的权重值，同时满足0≤l₁≤1，0≤l₂≤1，l₁+l₂=1；

根据步骤（4）和（5）得到的距离矩阵D和相关系数矩阵r，并结合性能系数计算公式，得到电池组性能系数矩阵W：

$W=\left[\begin{array}{ccccc}{w}_{11}& w_{12}& ....& w_{1m-1)}& w_{1m}\\ w_{21}& w_{22}& ....& w_{2(m-1)}& w_{2m}\\ ....& ....& ....& ....& ....\\ w_{(m-1)1}& w_{(m-1)2}& ....& w_{(m-1)(m-1)}& w_{(m-1)m}\\ w_{m1}& w_{m2}& ....& w_{m(m-1)}& w_{\mathrm{mm}}\end{array}\right]$ ；

（7）设定每个电池单元为一个类，即类的个数为m，同时设定一个性能系数阈值d₄，，遍历电池组性能系数矩阵W的上三角形部分或下三角形部分；若w_ij＞d₄，将第i个电池单元和第j个电池单元归为一类，即类的个数减一，若w_ij＞d₄且w_jk＞d₄时，将第i个电池单元、第j个电池单元和第k个电池单元归为一类。

最终得到相对于电压的电池单元分类集合Q={Q₁,Q₂…Q_x}，1≤x≤m；即对任意一个电池单元B＇_i,i=1,…,m，有且仅有一个Q_j,1≤j≤x，使得B＇_i∈Q_j；

设定阈值d₅，d₅为正整数且1＜d₅＜s/2，遍历电池单元分类集合Q，若Q_j的电池单元个数小于d₅时，则将Q_j中所有的电池单元都认为是异常电池单元，需要进行替换维护，反之，不需要替换维护。

本发明首先在步骤（1）中对电池组中各电池单元的常规参数进行判断，找出其中具有明显差异的电池单元；然后通过步骤（2）（3）对单位时间内的各单体电池电压数据进行多次采样，并建立电压数据矩阵V1，矩阵V1中的电压数据是电池组在充放电过程中各电池单元的相对电压值，通过矩阵V1可以体现各电池单元的运行状态；再通过步骤（3）和（4）分别计算出池组的距离矩阵D和相关系数矩阵r，距离矩阵D体现了各电池单元相对电压值序列之间的距离，相关系数矩阵r体现了各电池单元相对电压值序列的相互关联关系；再通过步骤（6）得出最终的电池组性能系数矩阵，性能系数矩阵体现了电池组中各电池单元之间的一致性情况，数值越大则表示数值对应的两个电池单元一致性越好；步骤（7）将性能系数矩阵中各数值与阈值比较，将电池单元归类，将一致性在一定范围内的电池单元归为一类，若某一个类别中的电池数量少，则说明该类别内的电池单元与其他电池单元的一致性较差，该类别内的所有电池单元均需要做替换维护。

Claims (5)

1.一种电池组维护检测方法，电池组由若干电池单元串联组成，该方法依次包括以下步骤：

(1)电池组B＝{B₁,B₂...B_s}，s是电池组中电池单元个数,s>1；电池单元为一个单体电池或由两个以上单体电池并联或串联而成，首先根据电池组额定容量C、健康状态SOH、自放电率SDisR、内阻R对电池组进行维护分析，挑选出异常的单体电池，当电池单元信息满足以下任一条件时，则认为该电池单元为异常电池单元，需要进行替换维护：

①电池单元i的电池类型T_i≠T，i＝1,...,s；

②电池单元i的额定容量C_i≠C，i＝1,...,s；

③电池单元i的健康状态i＝1,...,s；

④电池单元i的自放电率i＝1,...,s；

⑤电池单元i的内阻i＝1,...,s；

其中的计算公式为 $\stackrel{\‾}{\mathrm{SOH}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{s}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{SOH}}_i}{s};$

的计算公式为 $\stackrel{\‾}{\mathrm{SDisR}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{s}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{SDisR}}_i}{s};$

的计算公式为 $\stackrel{\‾}{R}=\frac{\underset{i=1}{\overset{s}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i}{s};$

其中，阈值d₁取值范围为0％-10％，d₂取值范围为0％-5％，d₃取值范围为1-1.5；

(2)排除掉步骤(1)中需要替换维护的电池单元后，得到的电池单元集合B'＝{B₁',B'₂....B'_m}，1<m≤s；选取电池组充放电过程中a个不同时刻的电压数据作为进一步的分析数据，a为大于1的整数；任意一个时刻的电压数据都包括m个电压值，将检测所得的电压数据整理成如下矩阵：

$V=\left[\begin{array}{ccccc}{\mathrm{vol}}_{11}& {\mathrm{vol}}_{12}& ....& {\mathrm{vol}}_{1(a-1)}& {\mathrm{vol}}_{1a}\\ {\mathrm{vol}}_{21}& {\mathrm{vol}}_{22}& ....& {\mathrm{vol}}_{2(a-1)}& {\mathrm{vol}}_{2a}\\ ....& ....& & ....& ....\\ {\mathrm{vol}}_{(m-1)1}& {\mathrm{vol}}_{(m-1)2}& ....& {\mathrm{vol}}_{(m-1)(a-1)}& {\mathrm{vol}}_{(m-1)a}\\ {\mathrm{vol}}_{m1}& {\mathrm{vol}}_{m2}& ....& {\mathrm{vol}}_{m(a-1)}& {\mathrm{vol}}_{\mathrm{ma}}\end{array}\right]$

vol_ij为第i个电池单元第j时刻的电压值，1≤i≤m，1≤j≤a；

(3)对步骤(2)中的电压数据矩阵V进行归一化处理，得到电压数据矩阵V1，如下：

$V1=\left[\begin{array}{ccccc}{v}_{11}& v_{12}& ....& v_{1(z-1)}& v_{1a}\\ v_{21}& v_{22}& ....& v_{2(a-1)}& v_{2a}\\ ....& ....& & ....& ....\\ v_{(m-1)1}& v_{(m-1)2}& ....& v_{(m-1)(a-1)}& v_{(m-1)a}\\ v_{m1}& v_{m2}& ....& v_{m(a-1)}& v_{\mathrm{ma}}\end{array}\right]$

v_ij为第i个电池单元第j时刻的一种相对电压值，1≤i≤m，1≤j≤a；

(4)计算任意两个电池单元间相对电压值的欧氏距离，欧式距离公式如下：

$d_{\mathrm{ij}}=\sqrt{\underset{k=1}{\overset{a}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(v_{\mathrm{ik}}-v_{\mathrm{jk}})}^2}$

d_ij为第i个电池单元与第j个电池单元间的相对电压差值，

1≤i≤m，1≤j≤m；

根据步骤(3)中的电压数据矩阵V1和欧氏距离公式，得到电池组的距离矩阵D：

$D=\left[\begin{array}{ccccc}0& d_{12}& ....& d_{1(m-1)}& d_{1m}\\ d_{21}& 0& ....& d_{2(m-1)}& d_{2m}\\ ....& ....& & ....& ....\\ d_{(m-1)1}& d_{(m-1)2}& ....& 0& d_{(m-1)m}\\ d_{m1}& d_{m2}& .....& d_{m(m-1)}& 0\end{array}\right];$

(5)计算任意两个电池单元间相对电压值的相关系数，相关系数计算公式如下：

$r_{\mathrm{ij}}=\frac{\frac{1}{a}\underset{k=1}{\overset{a}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left\{\right|[v_{\mathrm{ik}}-\stackrel{\&OverBar;}{v_i}]|\&times;|\left[v_{\mathrm{ik}}\stackrel{\&OverBar;}{-v_j}\right]\left|\right\}}{\sqrt{\frac{1}{a}\underset{k=1}{\overset{a}{\mathrm{\&Sigma;}}}{[v_{\mathrm{ik}}-\stackrel{\&OverBar;}{v_i}]}^2}\&times;\sqrt{\frac{1}{a}\underset{j=1}{\overset{a}{\mathrm{\&Sigma;}}}{[v_{\mathrm{ik}}-\stackrel{\&OverBar;}{v_j}]}^2}}$

为第i个电池单元相对电压值的平均值，为第j个电池单元相对电压值的平均值；

根据步骤(3)中的电压数据矩阵V1和相关系数计算公式，得到电池组的相关系数矩阵r：

$r=\left[\begin{array}{ccccc}1& r_{12}& ....& r_1(m-1)& r_{1m}\\ r_{21}& 1& ....& r_{2(m-1)}& r_{2m}\\ ....& ....& & ....& ....\\ r_{(m-1)1}& r_{(m-1)2}& ....& 1& r_{(m-1)m}\\ r_{m1}& r_{m2}& ....& r_{m(n-1)}& 1\end{array}\right];$

r_ij为第_i个电池单元与第_j个电池单元间的相关系数，

0≤r_ij≤1；

(6)计算任意两个电池单元间的性能系数，性能系数计算公式如下：

w_ij＝l₁×(d_max-d_ij)+l₂×r_ij，

所述的l₁，l₂为两电池单元间欧氏距离与相关系数的权重值，同时满足0≤l₁≤1，0≤l₂≤1，l₁+l₂＝1；

根据步骤(4)和(5)得到的距离矩阵D和相关系数矩阵r，并结合性能系数计算公式，得到电池组性能系数矩阵W：

$W=\left[\begin{array}{ccccc}{w}_{11}& w_{12}& ....& w_{1(m-1)}& w_{1m}\\ w_{21}& w_{22}& ....& w_{2(m-1)}& w_{2m}\\ ....& ....& & ....& ....\\ w_{(m-1)1}& w_{(m-1)2}& ....& w_{(m-1)(m-1)}& w_{(m-1)m}\\ w_{m1}& w_{m2}& ....& w_{m(m-1)}& w_{\mathrm{mm}}\end{array}\right];$

(7)设定每个电池单元为一个类，即类的个数为m，同时设定一个性能系数阈值d₄，遍历电池组性能系数矩阵W的上三角形部分或下三角形部分；若w_ij>d₄，将第i个电池单元和第j个电池单元归为一类，即类的个数减一，若w_ij>d₄且w_jk>d₄时，将第i个电池单元、第j个电池单元和第k个电池单元归为一类；

最终得到相对于电压的电池单元分类集合Q＝{Q₁,Q₂...Q_x}，1≤x≤m；即对任意一个电池单元B′_i，i＝1,...,m，有且仅有一个Q_j，1≤j≤x，使得B′_i∈Q_j；

设定阈值d₅，d₅为正整数且1<d₅<s/2，遍历电池单元分类集合Q，若Q_j的电池单元个数小于d₅时，则将Q_j中所有的电池单元都认为是异常电池单元，需要进行替换维护，反之，不需要替换维护。

2.根据权利要求1所述的电池组维护检测方法，其特征在于：步骤(2)中a的取值范围为30-60。

3.根据权利要求1所述的电池组维护检测方法，其特征在于：所述电池单元属性一致；所述电池单元属性包括电池基本属性和电池串并联结构，所述电池基本属性包括电池类型、电池标称容量和电池标称电压，所述的电池串并联结构包括电池并联数量和电池串联级数。

4.根据权利要求1所述的电池组维护检测方法，其特征在于：步骤(2)中的a个采样时间点的时间间隔相同，且在该时间间隔内电池组的容量变化大于1％。

5.根据权利要求1所述的电池组维护检测方法，其特征在于：步骤(7)中d₅＝[s/10]。