CN110687457B

CN110687457B - 一种电池包异常的检测方法、装置、存储介质及电子设备

Info

Publication number: CN110687457B
Application number: CN201911107816.3A
Authority: CN
Inventors: 郭毅
Original assignee: Neusoft Reach Automotive Technology Shenyang Co Ltd
Current assignee: Neusoft Reach Automotive Technology Shenyang Co Ltd
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2021-12-03
Anticipated expiration: 2039-11-13
Also published as: CN110687457A

Abstract

本申请提供了一种电池包异常检测方法、装置、存储介质及电子设备，涉及电池安全检测技术领域。其中，所述方法包括：获取同时刻各单体电芯的同一项性能参数的最大值与最小值的差值；根据所述差值、所述差值随时间的变化率以及所述变化率的导数确定当前危险等级；当所述当前危险等级超过预设等级阈值时确定所述电动汽车存在起火爆炸危险。利用该方法，能够对可能发生的电池包爆炸起火事件进行提前预警以便于及时排除安全隐患，进而提升了电动汽车的安全性能。

Description

一种电池包异常的检测方法、装置、存储介质及电子设备

技术领域

本申请涉及电池安全检测技术领域，尤其涉及一种电池包异常的检测方法、装置、存储介质及电子设备。

背景技术

随着现代社会能源短缺和环境污染问题的加剧，电动汽车作为新能源汽车一经推出便受到了各界的广泛关注。电动汽车是一种依靠车载的动力电池包(以下简称电池包)提供的电源为动力，利用电机驱动车轮行驶，并符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。

但由于电池包在使用过程中可能存在本身温度不均匀、过充过放、外短路、内短路等容易造成电池包热失控的原因，以及可能存在进水、密封不好、碰撞等机械原因，可能造成电池包起火爆炸，进而引起电动汽车存在起火爆炸的安全隐患。

目前，电动汽车主要通过BMS(Battery Management System，电池管理系统)监控电池包的安全性能并进行安全告警，但BMS只能进行实时的安全性监控，而无法对起火爆炸事件进行预警，因此不能及时排除安全隐患。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述技术问题，本申请提供了一种电池包异常的检测方法、装置、存储介质及电子设备，能够对可能发生的电池包爆炸起火事件进行提前预警以便于及时排除安全隐患，进而提升了电动汽车的安全性能。

本申请提供了一种电池包异常的检测方法，该方法用于检测电动汽车的电池包是否存在起火爆炸危险，所述电池包至少包括两个单体电芯，所述方法包括：

获取同时刻各单体电芯的同一项性能参数的最大值与最小值的差值；

根据所述差值、所述差值随时间的变化率以及所述变化率的导数确定当前危险等级；

当所述当前危险等级超过预设等级阈值时确定所述电动汽车存在起火爆炸危险。

可选的，所述根据所述差值、所述差值随时间的变化率以及所述变化率的导数确定当前危险等级，具体包括：

通过指数变换确定所述当前危险等级，所述指数变换具体为：

其中，X为所述差值，Y为所述差值随时间的变化率，Z所述变化率的导数，k为预设规范参数，a为预设差值异常阈值，b为预设变化率异常阈值，c为预设导数异常阈值。

可选的，所述单体电芯的性能参数包括以下其中的至少一项：

电芯电压、电芯电流、电芯温度和电芯电阻。

可选的，所述获取同时刻各单体电芯的同一项性能参数的最大值与最小值的差值，具体包括：

获取同时刻各单体电芯的同一项性能参数，对所述性能参数进行低通滤波；

获取低通滤波后的性能参数的最大值与最小值的差值。

获取同时刻各单体电芯的同一项性能参数，对所述性能参数进行窗口平均，所述窗口平均为选定预设时间尺寸的窗口，获取所述窗口内的所有性能参数的算术平均值，将所述算术平均值作为所述窗口的性能参数；

获取窗口平均后的性能参数的最大值与最小值的差值。

本申请还提供了一种电池包异常的检测装置，用于检测电动汽车的电池包是否存在起火爆炸危险，所述电池包至少包括两个单体电芯，所述装置包括：获取单元、第一确定单元和第二确定单元；

所述获取单元，用于获取同时刻各单体电芯的同一项性能参数的最大值与最小值的差值；

所述第一确定单元，用于根据所述差值、所述差值随时间的变化率以及所述变化率的导数确定当前危险等级；

所述第二确定单元，用于当所述当前危险等级超过预设等级阈值时确定所述电动汽车存在起火爆炸危险。

可选的，所述第一确定单元，具体用于：

电芯电压、电芯电流、电芯温度和电芯电阻。

可选的，所述获取单元，具体用于：

获取低通滤波后的性能参数的最大值与最小值的差值。

可选的，所述获取单元，具体用于：

获取窗口平均后的性能参数的最大值与最小值的差值。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以上任意一项所述的电池包异常的检测方法。

本申请还提供了一种电子设备，所述电子设备用于运行程序，其中，所述程序运行时执行以上任意一项所述的电池包异常的检测方法。

本申请所述方法至少具有以下优点：

本申请实施例提供的方法首先获取同时刻各单体电芯的同一项性能参数的最大值与最小值的差值。然后根据所述差值、所述差值随时间的变化率以及所述变化率的导数确定当前危险等级。其中，差值能够反映出各个不同单体电芯之间的性能差异，当差值过大时，表明单体电芯之间的性能差异过大，存在单体电芯异常。差值随时间的变化率以及所述变化率的导数能够反映出单体电芯异常的变化速度进而可以根据所述变化速度预测是否存在起火爆炸危险以及起火爆炸危险的发生时间，差值随时间的变化率以及所述变化率的导数越大，对应起火爆炸危险的可能性越高，起火爆炸危险的发生时间越接近。再根据所述当前危险等级与所述电动汽车的历史告警信息确定所述电动汽车是否存在起火爆炸危险。

综上所述，利用该方法能够对可能发生的电池包爆炸起火事件进行提前预警以便于及时排除安全隐患，进而提升了电动汽车的安全性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电池包异常的检测方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种电池包异常的检测装置的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种电子设备的示意图。

具体实施方式

目前，电动汽车主要通过BMS监控电池包的安全性能并进行安全告警，例如可以监控电池包是否出现绝缘故障或温度异常等，但BMS只能进行实时的安全性监控，因此只能发现近期短时间内的安全故障，并不能对未来可能发生的起火爆炸事件进行提前预测，对于严重的起火爆炸时间，往往在事件即将发生或已经发生时才能进行车辆告警，留给处理该起火爆炸事件的时间裕量较少，因此不能及时排除安全隐患。

为了解决该技术问题，本申请提供了一种电池包异常的检测方法、装置、存储介质及电子设备，可以根据电池包各单体电芯的性能参数的最大值与最小值的差值、差值随时间的变化率以及变化率的导数确定可能出现起火爆炸事件的严重等级并结合车辆BMS的告警信息，对可能发生的电池包爆炸起火事件进行提前预警以便于及时排除安全隐患，进而提升了电动汽车的安全性能。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

可以理解的是，本申请实施例所述的“第一”、“第二”等词仅为了方便说明，并不构成对于本申请的限定。

实施例一：

本申请实施例一提供了一种电池包异常的检测方法。实际应用时，该方法可由电动汽车实现，例如由电动汽车的BMS实现，或者由远程的服务器实现，再将检测结果发送至电动汽车，本申请实施例对此不作具体限定。下面结合附图具体说明该检测方法。

参见图1，该图为本申请实施例提供的一种电池包异常的检测方法的流程图。

本申请实施例所述方法包括以下步骤：

S101：获取同时刻各单体电芯的同一项性能参数的最大值与最小值的差值。

电动汽车的电池包中通常包括多个单体电芯，随着电池包的使用，各单体电芯的性能参数会出现差异化，本申请实施例所述方法首先获取电池包内所有的单体电芯的同一项性能参数，进而获取该项性能参数的最大值和最小值的差值。

其中，单体电芯的性能参数可以为电芯电压、电芯电流、电芯温度和电芯电阻中的至少一项。

下面以电池包包括4个单体电芯，获取的性能参数为单体电芯的电压为例进行说明。

实际应用中，可以通过电压传感器采集各单体电芯的电压，例如实际采集到的各单体电芯的电压分别为11.5V、11.8V、11.9V和12.0V。此时性能参数的最大值为12.0V，最小值为11.5V，最大值和最小值的差值为0.5V。

同理，可以获取各单体电芯的电芯电流、电芯温度和电芯电阻等性能参数对应的差值。

进一步的，获取同时刻各单体电芯的同一项性能参数的最大值与最小值的差值时，可以获取同时刻各单体电芯的同一项性能参数，对所述性能参数进行低通滤波以去除干扰噪声信号，获取更加准确的性能参数，再获取低通滤波后的性能参数的最大值与最小值的差值。

此外，获取同时刻各单体电芯的同一项性能参数的最大值与最小值的差值时，还可以获取同时刻各单体电芯的同一项性能参数，对所述性能参数进行窗口平均，获取窗口平均后的性能参数的最大值与最小值的差值。

其中，窗口平均为选定预设时间尺寸的窗口，获取所述窗口内的所有性能参数的算术平均值，将所述算术平均值作为所述窗口的性能参数，能够降低噪声数据的影响，更准确的确定性能参数的最大值与最小值的差值。

S102：根据差值、差值随时间的变化率以及变化率的导数确定当前危险等级。

电池包的各单体电芯的同一项性能参数的最大值与最小值的差值能够表征同一电池包内的各个不同单体电芯之间的性能差异，当差值过大时，表明单体电芯之间的性能差异过大，存在单体电芯异常。

差值随时间的变化率和变化率的导数表征差值随时间变化的速度，具体的，变化率的导数越大，差值随时间的变化率会随时间推移而更快的增大，此时差值也会随时间推移而快速增大，即电池包各单体电芯的差异随时间推移迅速增大，表征此时电池包存在严重异常，可能存在起火爆炸的危险，下面举例具体说明。

以性能参数为单体电芯为例进行说明。

第一电池包的单体电芯电压差值△u1与时间t的关系满足△u1＝t²，差值随时间的变化率△’u1＝2t,变化率的导数△”u1＝2。

第二电池包的单体电芯电压差值△u2与时间t的关系满足△u2＝t³，差值随时间的变化率△’u2＝3t,变化率的导数△”u2＝3。

变化率的导数△”u2大于△”u1，△”u2会以更快的速度增大，随着时间的推移，△’u2与△’u1之间的差值会逐渐增大。同时，单体电芯电压差值△u2随着时间的推移会以更快的速度增大，此时第二电池包发生电池包爆炸起火事件的概率更大，并且起火爆炸危险的发生时间更接近当前时刻。

第三电池包的单体电芯电压差值△u3与时间t的关系满足△u2＝u0，u0为常数，差值随时间的变化率△’u2＝0,变化率的导数△”u2＝0。此时随着时间的推移△u3不发生变化，表征该电池包内的单体电芯的电压参数较为稳定，没有明显的波动，当u0自身位于正常范围内时，可以确定此时第三电池包的单体电芯电压参数无异常。

进一步的，实际应用中为了方便判断电池包是否存在起火爆炸的危险以及区分危险程度，可以根据差值、差值随时间的变化率以及变化率的导数确定当前危险等级，具体的，可以通过指数变换确定所述当前危险等级，所述指数变换具体为：

式(1)中X为所述差值，Y为所述差值随时间的变化率，Z所述变化率的导数，k为预设规范参数，a为预设差值异常阈值，b为预设变化率异常阈值，c为预设导数异常阈值。

实际应用中，差值X可以为压差的绝对值，即X大于等于0，可以对Y进行以下变换：f(y)＝max(0,y)；对Z进行以下变换：f(Z)＝max(0,Z),即如果Y和Z小于0则为0，大于0则不变。

其中，k、a、b和c的取值可以根据实际情况确定，本申请实施例在此不作具体限定。

危险等级越高，表征此时发生电池包爆炸起火事件的可能性越高，通过指数变换能够使确定的当前危险等级变化更加明显，以便于区分危险等级。

S103：当当前危险等级超过预设等级阈值时确定电动汽车存在起火爆炸危险。

在一种可能的实现方式中，确定当前危险等级后，可以确定当前危险等级是否处于预设等级阈值内，若超过预设等级阈值，表征可能发生电池包起火爆炸事件，可以控制提前发出告警信息。预设等级阈值可以根据实际情况设定，本申请实施例对此不作具体限定。

在另一种可能的实现方式中，确定当前危险等级后，还可以结合电动汽车的历史车辆告警信息进一步确认电动汽车的电池包是否存在起火爆炸危险，例如可以通过历史车辆告警信息中包括的电池包绝缘异常告警信息和电池包温度异常告警信息等告警信息进一步验证确定电动汽车的电池包是否存在起火爆炸危险。

可以理解的是，以上对于电池包异常的检测方法可以持续实时进行，也可以在电动汽车的BMS发出电池包的告警信息后在启动对于电池包的检测，以检测电池包是否在该告警信息发生后的时间内存在起火爆炸危险，本申请实施例对此不作具体限定。

综上所述，利用该方法能够对可能发生的电池包爆炸起火事件进行提前预警，为排除电池包异常提供充足的时间裕量，以便于及时排除安全隐患，进而提升了电动汽车的安全性能。

实施例二：

基于上述实施例提供的电池包异常的检测方法，本申请实施例二还提供了一种电池包异常的检测装置，下面结合附图具体说明。

参见图2，该图为本申请实施例提供的一种电池包异常的检测装置的示意图。

本申请实施例所述装置包括：获取单元201、第一确定单元202和第二确定单元203。

所述获取单元201用于获取同时刻各单体电芯的同一项性能参数的最大值与最小值的差值。

其中，所述单体电芯的性能参数包括以下其中的至少一项：

电芯电压、电芯电流、电芯温度和电芯电阻。

所述第一确定单元202用于根据所述差值、所述差值随时间的变化率以及所述变化率的导数确定当前危险等级。

进一步的，第一确定单元202获取同时刻各单体电芯的同一项性能参数的最大值与最小值的差值时，可以获取同时刻各单体电芯的同一项性能参数，对所述性能参数进行低通滤波以去除干扰噪声信号，获取更加准确的性能参数，再获取低通滤波后的性能参数的最大值与最小值的差值。

此外，第一确定单元202获取同时刻各单体电芯的同一项性能参数的最大值与最小值的差值时，还可以获取同时刻各单体电芯的同一项性能参数，对所述性能参数进行窗口平均，获取窗口平均后的性能参数的最大值与最小值的差值。

第一确定单元202可以通过指数变换确定所述当前危险等级，所述指数变换具体为可以参见式(1)，本申请实施例在此不再赘述。

所述第二确定单元203用于根据所述当前危险等级与所述电动汽车的历史告警信息确定所述电动汽车是否存在起火爆炸危险。

确定当前危险等级后，第二确定单元203可以确定当前危险等级是否处于预设等级阈值内，若超过预设等级阈值，表征可能发生电池包起火爆炸事件，可以控制提前发出告警信息。预设等级阈值可以根据实际情况设定，本申请实施例对此不作具体限定。

此外，第二确定单元203还可以结合电动汽车的历史车辆告警信息进一步确认电动汽车的电池包是否存在起火爆炸危险，例如可以通过历史车辆告警信息中包括的电池包绝缘异常告警信息和电池包温度异常告警信息等告警信息进一步验证确定电动汽车的电池包是否存在起火爆炸危险。

本申请实施例提供的装置通过获取单元获取同时刻各单体电芯的同一项性能参数的最大值与最小值的差值。通过第一确定单元根据所述差值、所述差值随时间的变化率以及所述变化率的导数确定当前危险等级。其中，差值能够反映出各个不同单体电芯之间的性能差异，当差值过大时，表明单体电芯之间的性能差异过大，存在单体电芯异常。差值随时间的变化率以及所述变化率的导数能够反映出单体电芯异常的变化速度进而可以根据所述变化速度预测是否存在起火爆炸危险以及起火爆炸危险的发生时间，差值随时间的变化率以及所述变化率的导数越大，对应起火爆炸危险的可能性越高，起火爆炸危险的发生时间越接近。通过第二确定单元根据当前危险等级与所述电动汽车的历史告警信息确定所述电动汽车是否存在起火爆炸危险。

综上所述，利用该装置能够对可能发生的电池包爆炸起火事件进行提前预警以便于及时排除安全隐患，进而提升了电动汽车的安全性能。

所述电池包异常的检测装置包括处理器和存储器，上述获取单元，第一确定单元和第二确定单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。

处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来对可能发生的电池包爆炸起火事件进行提前预警，进而提升电动汽车的安全性能。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述电池包异常的检测方法。

本发明实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述的电池包异常的检测方法。

本申请实施例还提供了一种电子设备，下面结合附图具体说明。

参见图3，该图为本申请实施例提供的一种电子设备的示意图。

该电子设备包括至少一个处理器301、以及与处理器301连接的至少一个存储器302、总线303。

其中，处理器301、存储器302通过总线303完成相互间的通信；处理器用于调用存储器302中的程序指令，以执行上述的电池包异常的检测方法。本文中的设备可以是服务器、PC、车机等，本申请实施例对此不作具体限定。

本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：

根据所述当前危险等级与所述电动汽车的历史告警信息确定所述电动汽车是否存在起火爆炸危险。

电芯电压、电芯电流、电芯温度和电芯电阻。

获取低通滤波后的性能参数的最大值与最小值的差值。

获取窗口平均后的性能参数的最大值与最小值的差值。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

在一个典型的配置中，设备包括一个或多个处理器(CPU)、存储器和总线。设备还可以包括输入/输出接口、网络接口等。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims

1.一种电池包异常的检测方法，其特征在于，用于检测电动汽车的电池包是否存在起火爆炸危险，所述电池包至少包括两个单体电芯，所述方法包括：

当所述当前危险等级超过预设等级阈值时确定所述电动汽车存在起火爆炸危险；

所述根据所述差值、所述差值随时间的变化率以及所述变化率的导数确定当前危险等级，具体包括：

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述单体电芯的性能参数包括以下其中的至少一项：

电芯电压、电芯电流、电芯温度和电芯电阻。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述获取同时刻各单体电芯的同一项性能参数的最大值与最小值的差值，具体包括：

获取低通滤波后的性能参数的最大值与最小值的差值。

4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述获取同时刻各单体电芯的同一项性能参数的最大值与最小值的差值，具体包括：

获取窗口平均后的性能参数的最大值与最小值的差值。

5.一种电池包异常的检测装置，其特征在于，用于检测电动汽车的电池包是否存在起火爆炸危险，所述电池包至少包括两个单体电芯，所述装置包括：获取单元、第一确定单元和第二确定单元；

所述第二确定单元，用于当所述当前危险等级超过预设等级阈值时确定所述电动汽车存在起火爆炸危险；

所述第一确定单元，具体用于：

6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述单体电芯的性能参数包括以下其中的至少一项：

电芯电压、电芯电流、电芯温度和电芯电阻。

7.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述获取单元，具体用于：

获取低通滤波后的性能参数的最大值与最小值的差值。

8.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述获取单元，具体用于：

获取窗口平均后的性能参数的最大值与最小值的差值。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1-4中任意一项所述的电池包异常的检测方法。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1-4中任意一项所述的电池包异常的检测方法。