CN114705998A - 电池异常的识别方法、装置、存储介质和车辆 - Google Patents

电池异常的识别方法、装置、存储介质和车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电池异常的识别方法、装置、存储介质和车辆。其中，该方法包括：获取电池中多个电芯分别在多个时刻的一组电压数据，得到多组电压数据；分别确定每组电压数据中多个电压数据的排名，得到与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组；基于与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，确定在第一时间段中多个电芯的第二排名组，其中，第一时间段包括多个时刻中至少一个时刻，第二排名组包括在至少一第一排名组中每个电芯对应的排名，在第一时间段中排名的数量最大时对应的排名；基于第二排名组，确定多个电芯的状态。本发明解决了对电池状态进行判断的准确率低的技术问题。

Description

电池异常的识别方法、装置、存储介质和车辆
技术领域
本发明涉及车辆领域，具体而言，涉及一种电池异常的识别方法、装置、存储介质和车辆。
背景技术
目前，电池安全是制约新能源汽车发展的瓶颈之一，因此，在电池发生失效之前进行准确识别并进行安全预警是避免电池安全风险的有效手段也是当前的研究热点。
在相关技术中，是通过自放电率异常识别、内短路识别、外短路识别、容量短板识别、电压一致性识别、温度一致性识别等方式对电池的异常进行识别及预警，但是上述方法存在对电池状态判断准确率低的技术问题。
针对上述现有技术对电池状态判断准确率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种电池异常的识别方法、装置、存储介质和车辆，以至少解决对电池状态判断准确率低的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电池异常的识别方法，包括：获取电池中多个电芯分别在多个时刻的一组电压数据，得到多组电压数据，其中，每组电压数据包括多个电芯中每个电芯在对应时刻的电压数据；分别确定每组电压数据中多个电压数据的排名，得到与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，其中，多个电压数据与多个电芯一一对应，第一排名组包括对应的多个电芯的排名；基于与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，确定在第一时间段中多个电芯的第二排名组，其中，第一时间段包括多个时刻中至少一个时刻，第二排名组包括在至少一第一排名组中每个电芯对应的排名，在第一时间段中排名的数量最大时对应的排名；基于第二排名组，确定多个电芯的状态。
可选地，基于与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，确定在第一时间段中多个电芯的第二排名组，包括：基于与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，分别确定在第一时间段中每个电芯的至少一排名的数量，其中，至少一排名的数量包括对应的排名在至少一第一排名组中的数量；基于至少一排名的数量，分别确定每个电芯在至少一排名的概率，得到多个概率组，其中，多个概率组与多个电芯一一对应，每个概率组用于表征每个电芯在第一时间段中每个时刻上对应排名的可能性；确定每个概率组中的最大概率；将最大概率对应的排名确定为多个概率组对应的多个电芯的排名，得到第二排名组。
可选地，将最大概率对应的排名确定为多个概率组对应的多个电芯的排名，得到第二排名组，包括：响应于概率组中存在至少一最大概率相同，将至少一最大概率中第一个最大概率对应的排名确定为概率组对应电芯的排名。
可选地，基于与每组电压数据对应的第一排名组，确定在第二时间段中多个电芯的第三排名组，其中，第二时间段包括多个时刻中与第一时间段相邻的至少一时刻，第二时间段包含的时刻的数量与第一时间段包含的时刻的数量相同，第三排名组包括在至少一第一排名组中每个电芯对应的排名，在第二时间段中排名的数量最大时对应的排名。
可选地，基于第二排名组，确定多个电芯的状态包括：基于第二排名组和第三排名组，确定多个电芯在第一时间段的多个第一排名和在第二时间段的多个第二排名，其中，多个第一排名为多个电芯在第一时间段的排名，多个第二排名为多个电芯在第二时间段的排名；基于在多个第一排名和多个第二排名，分别确定多个电芯对应排名的变化数据；响应于变化数据单调，且多个概率组中存在概率大于概率阈值，确定电芯的状态为异常状态。
可选地，响应于电芯的状态为异常状态，触发提示信息，其中，提示信号用于提示电芯的状态为异常状态。
可选地，对多组电压数据中的电压异常数据进行过滤。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电池异常的识别装置，包括：获取单元，用于获取电池中多个电芯分别在多个时刻的一组电压数据，得到多组电压数据，其中，每组电压数据包括多个电芯中每个电芯在对应时刻的电压数据；处理单元，用于分别确定每组电压数据中多个电压数据的排名，得到与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，其中，多个电压数据与多个电芯一一对应，第一排名组包括对应的多个电芯的排名；第一确定单元，用于基于与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，确定在第一时间段中多个电芯的第二排名组，其中，第一时间段包括多个时刻中至少一个时刻，第二排名组包括在至少一第一排名组中每个电芯对应的排名，在第一时间段中排名的数量最大时对应的排名；第二确定单元，用于基于第二排名组，确定多个电芯的状态。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行本发明实施例的电池异常的识别方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器。该处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行本发明实施例的电池异常的识别方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种车辆。该车辆用于执行本发明实施例的电池异常的识别方法。
在本发明实施例中，获取电池中多个电芯分别在多个时刻的一组电压数据，得到多组电压数据；分别确定每组电压数据中多个电压数据的排名，得到与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组；基于与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，确定在第一时间段中多个电芯的第二排名组，其中，第一时间段包括多个时刻中至少一个时刻，第二排名组包括在至少一第一排名组中每个电芯对应的排名，在第一时间段中排名的数量最大时对应的排名；基于第二排名组，确定多个电芯的状态。也就是说，本发明对电池的电压数据进行采集，利用电压数据确定电芯的排名，确定在该排名下电芯出现的概率，从而确定电池的工作情况，进而解决对电池状态进行判断的准确率低的技术问题，实现了提高对电池状态进行判断的准确率的技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种电池异常的识别方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的一种电芯异常判定的方法的的流程图；
图3是根据本发明实施例的一种电芯排名变化的示意图；
图4是根据本发明实施例的一种电池异常识别系统的示意图；
图5是根据本发明实施例的一种电池异常的识别装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
根据本发明实施例，提供了一种电池异常的识别方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本发明实施例的一种电池异常的识别方法的流程图，如图1所示的控制设备的方法流程图，该方法包括如下步骤：
步骤S102，获取电池中多个电芯分别在多个时刻的一组电压数据，得到多组电压数据，其中，每组电压数据包括多个电芯中每个电芯在对应时刻的电压数据。
在本发明上述步骤S102提供的技术方案中，获取电池中多个电芯在每一时刻的电压数据，得到多组电压数据，其中，每一刻可以为一帧、一秒，一组电压数据可以包括在同一时刻上，每个电芯对应的电压数据。
可选地，对电池中电压数据进行采集，获取多个电芯在每一时刻的电压数据，得到多个电压组，其中，对电压数据进行采集的过程既可以是车端电池管理系统或模块实时在线采集得到，也可以是台架试验台的试验设备实时在线采集，也可以是云端服务器对车端信号的实时在线或离线采集，此处仅为举例，不对电压数据的采集方式做具体限制。
步骤S104，分别确定每组电压数据中多个电压数据的排名，得到与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，其中，多个电压数据与多个电芯一一对应，第一排名组包括对应的多个电芯的排名。
在本发明上述步骤S104提供的技术方案中，基于得到的电压数据，可以分别确定每组电压数据中多个电压数据的排名，得到与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，其中，第一排名组中可以包括对应的多个电芯的排名，可以为电池中每个电芯根据电压数据的大小进行排名得到的排名组，每一时刻对应的排名组可能相同也可能不相同。
可选地，对获取得到的电芯电压数据的每一时刻进行排序，并记录对应位置的电芯编号，以得到与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，其中，当存在多个电芯的电压数据相同时，取电芯对应的编号最小的电芯作为该排名位置对应的电芯。
可选地，对多个电芯每一时刻的电压数据进行处理，经历多个时刻后(一定时间后)，可以得到一个矩阵，可以由矩阵的行代表电芯编号，列代表电压数据的排名位置，从左到右代表从高到低，此处仅为举例说明，不对多个时刻得到的矩阵做具体限制。
步骤S106，基于与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，确定在第一时间段中多个电芯的第二排名组，其中，第一时间段包括多个时刻中至少一个时刻，第二排名组包括在至少一第一排名组中每个电芯对应的排名，在第一时间段中排名的数量最大时对应的排名。
在本发明上述步骤S106的技术方案中，第一时间段包括多个时刻中至少一个时刻，确定每个时刻对应的第一排名组，得到多个第一排名组，基于多个第一排名组，确定在第一时间段中每个电芯对应排名的次数，将电芯对应的多个排名中出现次数最多的排名，确定为在第一时间段中该电芯对应的排名，依次确定每个电芯在第一时间段对应的排名，从而得到第二排名组，其中，第一时间段可以为一个统计单元，可以为一小时、一个行驶/充电片段、一天等时间段，可以由多个时刻中至少一个时刻组成。
可选地，对电压数据的多个时刻中的每一时刻进行排序并记录对应位置的电芯编号，当一个排名对应多个电芯编号时，取最小电芯编号作为该排名对应的电芯，同时，统计任意电压排名位置r处电芯编号为i的次数nr,i，对于任意编号i的电芯，每出现在电压排名位置r一次，则计数增加1次。
可选地，可以对电压数据的多个时刻中每一时刻中获取到的多个电芯对应的电压数据进行排序，并记录对应位置的电芯编号，得到每一时刻的电芯编号与排名一一对饮的第一排名组，当排名与多个电芯对应时，取电芯对应的编号最小的电芯作为该排名对应的电芯，在第一时间段中，每个电芯可能对应不止一个排名，对每个电芯对应的排名在第一时间段中出现的次数进行统计，即，统计任意排名处电芯的出现次数。
举例而言，第一时间段中包含多个时刻中三个时刻，在第一个时刻时一号电芯在对应的第一排名组中的排名为第二名，在第二时刻时一号电芯在对应的第一排名组中的排名为第三名，在第三时刻时一号电芯在对应的第一排名组中的排名为第三名，则在第一时间段中一号电芯在第三名出现的次数为两次，在第二名出现的次数为一次，则在第一时间段中一号电芯在第二排名组中的排名为第三名。
举例而言，第一时间段中包含多个时刻中三个时刻，在第一个时刻时，在对应的第一排名组中一号电芯的排名为第二名，二号电芯的排名为第三名，三号电芯的排名为第一名；在第二时刻时，在对应的第一排名组中一号电芯的排名为第三名，二号电芯的排名为第一名，三号电芯的排名为第二名；在第三时刻时，在对应的第一排名组中，一号电芯的排名为第一名，二号电芯的排名为第二名，三号电芯的排名为第三名，则在第一时间段中，一号电芯在第一名、第二名和第三名出现的次数分别为一次；二号电芯在第一名、第二名和第三名出现的次数分别为一次；三号电芯在第一名、第二名和第三名出现的次数也分别为一次，则取电芯对应的编号最小的电芯作为该排名位置对应的电芯，即，首先确定一号电芯的排名，则一号电芯为第一名，然后确定二号电芯为第二名，最后确定三号电芯为第三名。
步骤S108，基于第二排名组，确定多个电芯的状态。
在本发明上述步骤S108技术方案中，基于第二排名组，确定每个电芯对应的排名，将每个电芯在第一时间段的排名与第一时间段的前一个时间段的排名进行对比，确定排名变化量，如果多个时间段中电芯对应的排名变化量单调，则确定电芯的状态为异常状态，如果多个时间段中电芯对应的排名变化量不单调，则确定电芯的状态为正常状态。
需要说明的是，排名变化量的计算方法可以是相邻统计单元任意一个电芯的排名直接相减，也可以是其他任意数学方法进行计算，此处不做具体限制。
本申请上述步骤S102至步骤S108，获取电池中多个电芯分别在多个时刻的一组电压数据，得到多组电压数据；分别确定每组电压数据中多个电压数据的排名，得到与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组；基于与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，确定在第一时间段中多个电芯的第二排名组，其中，第一时间段包括多个时刻中至少一个时刻，第二排名组包括在至少一第一排名组中每个电芯对应的排名，在第一时间段中排名的数量最大时对应的排名；基于第二排名组，确定多个电芯的状态。也就是说，本发明对电池的电压数据进行采集，利用电压数据确定电芯的排名，确定在该排名下电芯出现的概率，从而确定电池的工作情况，进而解决对电池状态进行判断的准确率低的技术问题，实现了提高对电池状态进行判断的准确率的技术效果。
下面对该实施例的上述方法进行进一步介绍。
作为一种可选的实施例方式，步骤S106，基于与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，确定在第一时间段中多个电芯的第二排名组，包括：基于与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，分别确定在第一时间段中每个电芯的至少一排名的数量，其中，至少一排名的数量包括对应的排名在至少一第一排名组中的数量；基于至少一排名的数量，分别确定每个电芯在至少一排名的概率，得到多个概率组，其中，多个概率组与多个电芯一一对应，每个概率组用于表征每个电芯在第一时间段中每个时刻上对应排名的可能性；确定每个概率组中的最大概率；将最大概率对应的排名确定为多个概率组对应的多个电芯的排名，得到第二排名组。
在该实施例中，基于与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，分别确定在第一时间段中每个电芯的至少一排名的数量，基于至少一排名的数量，分别确定每个电芯在至少一排名的概率，得到多个概率组，确定每个概率组中的最大概率；将最大概率对应的排名确定为多个概率组对应的多个电芯的排名，得到第二排名组，其中，多个概率组与多个电芯一一对应，每个概率组用于表征每个电芯在第一时间段中每个时刻上对应排名的可能性。
可选地，可以选择多个时刻中至少一个时刻，确定第一时间段，确定第一时间段中每个时刻的第一排名组，基于第一排名组，分别确定在第一时间段中每个电芯的至少一排名的数量，基于至少一排名的数量，分别确定每个电芯在至少一排名的概率，其中，至少一排名的概率可以用Pr,i(r指的是任意排名，i指的是r处对应的电芯编号)，可以为对应电芯在第一时间段在对应排名出现的次数(nr,i)除以第一时间段的时刻数(可以理解为采样帧μ)，即：
Figure BDA0003621975300000071
需要说明一点：任意排名r处电芯对应的编号为i的概率为Pr,i与电芯对应的编号为i对应的排名为r的概率Pi,r的值相等。
可选地，分别确定每个电芯在至少一排名的概率，得到多个概率组，其中，多个概率组与多个电芯一一对应，每个概率组用于表征每个电芯在第一时间段中每个时刻上对应排名的可能性；确定每个概率组中的最大概率，最大概率对应的排名确定为多个概率组对应的多个电芯的排名，得到第二排名组，比如，得到一号电芯对应的概率组，确定一号电芯对应的概率组中的最大概率，将最大概率对应的排名确定为一号电芯在第二排名组中的排名。
可选地，可以对每一电芯对应的排名数量的概率进行计算，得到一个CN×CN(CN是电芯数量)的概率矩阵，对概率分布矩阵取最大值，然后确定对应的电芯的编号及排名，去掉该行和该列，得到新的概率分布矩阵，重复上述步骤，直到所有电芯都有一个排名与之对应，即，得到了第二排名组。
作为一种可选的实施例方式，将最大概率对应的排名确定为多个概率组对应的多个电芯的排名，得到第二排名组，包括：响应于概率组中存在至少一最大概率相同，将至少一最大概率中第一个最大概率对应的排名确定为概率组对应电芯的排名。
在该实施例中，当在概率组中存在至少一最大概率相同，则将至少一最大概率中第一个最大概率对应的排名确定为概率组对应电芯的排名，比如，当一号电芯在第一排名的概率、第二排名的概率和第三排名的概率都为11％时，则第一排名为一号电芯的排名。
举例而言，当一号电芯的排名在第一的概率、第二的概率和第三的概率都为11％，二号电芯的排名在第一的概率、第二的概率和第三的概率也都为11％；三号电芯的排名在第一的概率、第二的概率和第三的概率也都为11％时；则第一为一号电芯的排名，第二为二号电芯的排名，第三为三号电芯的排名。
需要说明的是，本发明实施例为保证判断结果的准确性，会获取足够数量的电压数据，当数据足够多时，分布会想正态分布较为集中，概率组中存在概率相同的可能性较小。
作为一种可选的实施例方式，基于与每组电压数据对应的第一排名组，确定在第二时间段中多个电芯的第三排名组，其中，第二时间段包括多个时刻中与第一时间段相邻的至少一时刻，第二时间段包含的时刻的数量与第一时间段包含的时刻的数量相同，第三排名组包括在至少一第一排名组中每个电芯对应的排名，在第二时间段中排名的数量最大时对应的排名。
在该实施例中，确定与第一时间相邻的且选取时刻数量相同的第二时间段，基于与每组电压数据对应的第一排名组，通过与确定第一时间段的第二排名组相同的方法，可以确定第二时间段中多个电芯的第三排名组，以确定在第二时间段各个电芯对应的排名。
作为一种可选的实施例方式，基于第二排名组，确定多个电芯的状态包括：基于第二排名组和第三排名组，确定多个电芯在第一时间段的多个第一排名和在第二时间段的多个第二排名，其中，多个第一排名为多个电芯在第一时间段的排名，多个第二排名为多个电芯在第二时间段的排名；基于在多个第一排名和多个第二排名，分别确定多个电芯对应排名的变化数据；响应于变化数据单调，且多个概率组中存在概率大于概率阈值，确定电芯的状态为异常状态。
在该实施例中，基于第二排名组和第三排名组，确定电芯在第一时间段的第一排名和在第二时间段的第二排名，确定第一排名和第二排名的变化数据，如果变化数据单调，且多个概率组中存在概率大于概率阈值，则确定电芯的状态为异常状态，其中，变化数据可以为异常特征值，可以用ΔRi|j+1,j表示，用于表示当前时间段相较于上一时间段的电芯对应排名的变化量ΔRi|j+1,j(j是任意时间段)；概率阈值可以为1除以电芯数量的值，即
Figure BDA0003621975300000091
可选地，对任意电芯对应的概率Pr,j和变化量ΔRi|j+1,j进行判断，当ΔRi|j+1,j恒为正值或恒为负值次且在Ri|j单调区间内至少有一次概率
Figure BDA0003621975300000092
则可以判断该电芯出现异常。
举例而言，连续得到多个时间段(统计单元)的第二排名组，将排名进行比较，计算异常表征值，当一号电芯的ΔRi|j+1,j在第二个时间段之后持续为正值，则确定一号电芯的状态为异常状态，比如，发现一号电芯的ΔRi|j+1,j在第一个时间段之后持续为正值，且当j＝1时
Figure BDA0003621975300000093
则判断一号电芯异常。
需要说明的是，排名变化量的计算方法可以是相邻统计单元任意一个电芯的排名直接相减，也可以是其他任意数学方法进行计算，此处不做具体限制；在本发明实施例中，只有当获取的电压数据足够多的时候才可以充分保证排名结果的准确性，因此，通过确定存在概率大于概率阈值，以确定获取的电压数据组足够多，从而确保判断结果的准确性。
作为一种可选的实施例方式，响应于电芯的状态为异常状态，触发提示信息，其中，提示信号用于提示电芯的状态为异常状态。
在该实施例中，确定电芯的状态为异常，响应于电芯的状态为异常状态，则触发提示信息，其中，提示信号可以用于提示电芯的状态为异常状态，可以由电池中的安全预警机制发出，此处不对发出主题做具体限值。
举例而言，当提示信息由车端电池管理系统或模块实现时，安全预警机制的表现可以为降低电池的使用功率并在车辆仪表进行显示提醒；当提示信息由云端电池管理系统或模块实现时，安全预警机制的表现为将识别结果发送到车辆仪表或司机的手机软件，以实现对用户进行提醒，并同步到车辆售后质保系统、售后质保工程师的手机软件或是手机短信中，对质保及售后工程师进行提醒。
需要说明的是，此处不对提示方法和提示内容做具体限值，发挥相同功能的内容都应在本发明实施例的保护范围之内。
作为一种可选的实施例方式，对多组电压数据中的电压异常数据进行过滤。
在该实施例中，在采集电压数据的同时会对电池状态的相关信息进行采集，至少包括以下信息：信号采样时间和电池的电压采集信号，其中，电压采集信号内容包括：电流、荷电状态(state of charge，简称为SOC)、车辆的行驶里程等，可以通过对电压采集信号的有效性进行判断，以实现对多组电压数据中的电压异常数据进行过滤的目的。
可选地，表1是根据本发明实施例的信号准确性的判断规则，首先根据表1中内容对采集信号的阈值进行判断，当采集信号中的信号数据的阈值超过表1中的范围时，记为无效数据，剔除该帧的电压异常数据；然后，判断当电芯电压数据值存在一个或以上缺失情况，记为无效数据，剔除该帧的电压异常数据；最后，判断当电流值有效、SOC(或里程等)有变化，但电芯电压值不变化，认为该帧电芯电压数据可能存在采样异常或数据延时而导致的数据不可信问题，记为无效数据，同样剔除该帧的电压异常数据。
表1是根据本发明实施例的信号准确性的判断规则
信号类型 阈值判断条件
电芯电压 [0,5V]，超出范围的滤掉
电压默认值排除 所有单体电压均为0或设定默认值，本发明以3.65V为例
电流值 [-1500A，1500A]，超出范围的滤掉
SOC值 [0，100％]，超出范围的滤掉
车辆的行驶里程 [0,1000000km]，超出范围的滤掉
在该实施例中，获取电池中多个电芯分别在多个时刻的一组电压数据，得到多组电压数据；分别确定每组电压数据中多个电压数据的排名，得到与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组；基于与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，确定在第一时间段中多个电芯的第二排名组，其中，第一时间段包括多个时刻中至少一个时刻，第二排名组包括在至少一第一排名组中每个电芯对应的排名，在第一时间段中排名的数量最大时对应的排名；基于第二排名组，确定多个电芯的状态。也就是说，本发明对电池的电压数据进行采集，利用电压数据确定电芯的排名，确定在该排名下电芯出现的概率，从而确定电池的工作情况，进而解决对电池状态进行判断的准确率低的技术问题，实现了提高对电池状态进行判断的准确率的技术效果。
实施例2
下面结合优选的实施方式对本发明实施例的技术方案进行举例说明。
目前，为了营造绿色出行环境，将持续发展新能源汽车并提高其市场份额，但新能源汽车自燃事件频发，引发了大家对新能源汽车安全性的广泛关注，新能源汽车自燃主要是由于动力电池发生短路，当动力电池生热远远大于散热时，引发热失控，最终导致车辆自燃，因而，为了避免电池热失控的发生，需要对动力电池异常进行提前识别并进行准确的安全预警。
动力电池安全是制约新能源汽车发展的瓶颈之一，动力电池电芯的材料体系、生产工艺、成组设计、电池管理系统成熟度、热管理系统成熟度及动力电池的使用工况、充电桩的质量等是影响动力电池安全的关键因素，一般情况下，因此，在动力电池发生失效之前进行准确识别并进行安全预警是避免动力电池安全风险的有效手段也是当前的研究热点。
在相关技术中，由于动力电池失效可以表现为个别电芯的性能出现离群，比如，内阻离群、电压离群、容量离群、温度离群等等，因而，通常采用拉依达原理(3sigma)对上述变量进行离群判断，但上述方法在实际应用过程中误判率较高，仍存在无法准确识别离群场景并进行安全预警的问题。
按照方法的实时性可以将对动力电池的异常识别分为在线识别和离线识别，按照方法的对象可以分为自放电率异常识别、内短路识别、外短路识别、容量短板识别、电压一致性识别、温度一致性识别等；按照方法的类别可以分为数学统计、模型、机理及机器学习等，一种动力电池异常识别及安全预警往往是以上述三个维度的组合形式出现，如果明确要识别动力电池的哪种异常，则需要使用机理模型，且会依据模型的复杂程度及数据源的实时性，选择是离线识别还是在线识别。
在一种相关技术中，提出了一种基于电池充电电压排名变化的电池微故障诊断方法，该方法通过对电池充电段的电压数据进行去噪、排名及异常值判断来诊断电池微故障状态，但是，上述方法虽然有效的保证了诊断结果的准确性，但需要多个充电段的数据，存在对数据的需求量大的问题，同时，该方法只能利用充电数据进行诊断，也存在应用场景受限的问题。
在另一种相关技术中，通过利用电池电压排名以诊断电池包结构合理性，该方法针对同一车型的每辆车，获取该车的电池包内的每个位置的单体电芯的电压，对车辆每个位置的单体电芯的电压进行电压排名，针对电压排名中的一个排名位置，计算每个位置的单体电芯在电压排名中位于该排名位置的占比，以判断每个位置的单体电芯的占比是否均匀分布，如果每个位置的单体电芯的占比非均匀分布时，则判定电池包的结构不合理，该方法虽然可以对电池包结构的合理性进行判断，但仍存在对电池中电芯的异常识别不准确的问题。
在另一种相关技术中，提出了一种锂离子动力电池安全预警方法，该方法通过设计电池管理系统以及与电池管理系统通信连接的多个电池模组监测单元，每一电池模组对应一电池模组监测单元，通过硬件上的创新，实现利用无线网络进行电池温度数据和预警数据的传输，从而方便了电池系统内部的布置，免除了布线，实现电池的安全预警，该方法虽然可以对电池的异常进行识别，但仍存在无法对异常电芯进行准确确认的问题。
为解决上述问题，考虑到动力电池系统在生产下线时，一致性较好，因此动力电池系统内任意一个电芯电压排名位置处对应的电芯编号是随机的、无序的，当任一电芯编号对应的电压排名存在规律性递增或递减时，可以判断出该动力电池出现异常，本发明实施例通过对电池电压信号及电压位置信息进行清洗、特征获取及特征变化趋势，利用动力电池内任一电芯编号对应电压排名的规律性变化来识别动力电池异常，以实现对电池安全风险进行监控和预警。
下面对本发明实施例进行进一步的介绍。
图2是根据本发明实施例的一种电芯异常判定的方法的流程图，如图2所示，该方法可以包括：
步骤S202，对动力电池信号进行采集。
在该实施例中，对动力电池信号进行采集，采集过程既可以是车端电池管理系统或模块实时在线采集得到，也可以是台架试验台的试验设备实时在线采集，也可以是云端服务器对车端信号的实时在线或离线采集，此处不对采集方法进行具体限定。
可选地，动力电池信号可以为动力电池状态的相关信息，可以包括：信号采样时间和动力电池系统的电压采集信号，比如，电流、荷电状态、车辆的行驶里程等。
步骤S204，对动力电池信号进行预处理。
在该实施例中，可以对动力电池的电流、荷电状态、里程及电芯电压数据等进行有效值判定。
可选地，表1是根据本发明实施例的信号准确性的判断规则，根据表1数据对采集信号的阈值进行判断，当上述值超出阈值范围时，记为无效数据，剔除该帧数据。
可选地，当电芯电压数据值存在一个或以上缺失情况，记为无效数据，剔除该帧数据，再进一步地，对每帧数据进行如下判断：当电流值有效、荷电状态或里程等有变化，但电芯电压值不变化，认为该帧电芯电压数据可能存在采样异常或数据延时而导致的数据不可信问题，记为无效数据并剔除该帧数据。
步骤S206，对电压进行排名并统计对应的电芯编号的出现次数。
在步骤S204的基础上，对有效的电芯电压数据的每一帧进行排序并记录对应位置的电芯编号，当一个电压排名位置对应多个电芯编号时，取最小电芯编号作为该排名位置对应的电芯编号，并可以统计任意电压排名位置r处电芯编号为i的次数nr,i，对于任意编号i的电芯，每出现在电压排名位置r一次，则计数增加1次。
可选地，表3是根据本发明实施例的一种经过电压排名及计数的电芯编号及排名的统计次数示意图，如表3所示，对动力电池每一帧的电芯电压数据按照步骤S206进行处理，经历一定时间后，可以得到一个矩阵，矩阵的行代表每个电芯电压的排名位置，列代表电芯编号，从左到右代表从高到低，表中数据表示出现次数，需要说明的是表中的数字仅为举例说明，比如，第一行第一列的290表示：一号电芯在排名第一的位置出现的次数为290次。
表3是根据本发明实施例的一种经过电压排名及计数的电芯编号及排名的统计次数示意图
Figure BDA0003621975300000141
步骤S208，对排名对应的电芯编号的概率进行计算。
在该实施例中，可以以一小时、一个行驶/充电片段、一天等作为一个时间统计单元，当单元内的采样帧数为μ时，可以通过用任意电压排名位置r处电芯编号为i的次数nr,i除以帧率，以计算动力电池系统内任意电压排名位置r处电芯编号为i的概率为Pr,i，即：
Figure BDA0003621975300000142
需要说明的是，任意电压排名位置r处电芯编号为i的概率为Pr,i与电芯编号为i电压排名为r的概率Pi,r的值相等。
可选地，表4是根据本发明实施例的一种经过电压排名及计数的电芯编号及排名的概率示意图，如表4所示，对表3的数据进行每一电压排名位置每一电芯编号出现次数的概率进行计算，可以得到如表4所示的概率分布矩阵，表中数据表示与排名位置对应的电芯编号的概率，需要说明的是表中的数字仅为举例说明，比如，第一行第一列的9.91453表示：一号电芯在排名第一的位置出现的概率为9.91453％。
表4是根据本发明实施例的一种经过电压排名及计数的电芯编号及排名的概率示意图
Figure BDA0003621975300000151
步骤S210，计算时间统计单元的电芯电压的排名。
在该实施例中，可以将时间统计单元的概率的计算结果组成一个概率矩阵，可以为电芯数量乘以电芯数量(即，CN×CN)的概率矩阵，按照矩阵行与列同时取最大值的原则依次对统计单元的概率矩阵进行电芯电压排名，得到一个电芯编号与电压排名的对应关系。
可选地，第一步，对概率分布矩阵取最大值，然后确定对应的电芯编号及电压排名；第二步，去掉该行和该列，得到新的概率分布矩阵；第三步，对新矩阵重复执行第一步和第二步，直到所有电芯编号都有一个电压排名与之对应，表5是根据本发明实施例的一种电压的电压排名与对应概率示意图，如表5所示，得到了统计单元的电芯电压排名。
表5是根据本发明实施例的一种电压的电压排名与对应概率示意图
电芯编号 电压排名 概率/％
#1 4 11.0
#2 3 11.0
#3 2 11.0
#4 1 10.9
#5 11 6.1
#6 12 6.5
#7 13 7.2
#8 15 8.0
#9 14 8.3
#10 10 4.4
#11 16 6.7
#12 17 7.4
#13 18 7.8
#14 9 11.0
#15 8 11.0
#16 7 11.0
#17 6 11.0
#18 5 11.1
步骤S212，计算异常表征值。
在该实施例中，计算当前统计单元相较于上一统计单元电芯编号对应排名的变化量，可以用ΔRi|j+1,j，其中，j是任意统计单元。
需要说明的是，异常表征值的计算方法可以是相邻统计单元任意一个电芯的排名直接相减，也可以是通过其他任意数学方法对电芯的变化情况进行分析，此处不做具体限值。
步骤S214，对动力电池的异常进行判断，并发出安全风险预警信号。
在该实施例中，对概率Pr,j和变化量ΔRi|j+1,j进行判断，当ΔRi|j+1,j恒为正值或恒为负值，且在Ri|j单调区间内至少有一次概率
Figure BDA0003621975300000161
则可以判断该动力电池出现异常。
可选地，按照步骤S210的计算方法，连续得到一组统计单元的电芯电压排名结果，如图5所示，按照步骤S212进行异常表征值计算，可以发现1号电芯的ΔRi|j+1,j在第2个统计单元之后持续为正值，且当j＝1是
Figure BDA0003621975300000162
满足异常判定的条件。
可选地，当触发动力电池的安全预警机制时，可以通过车端电池管理系统或模块实现安全预警，比如，可以为降低电池的使用功率并在车辆仪表进行显示提醒；也可以通过云端电池管理系统或模块实现，比如，可以将识别结果发送到车辆仪表或终端的软件中对客户端进行提醒，同时，可以同步到车辆售后质保系统、售后质保工程师的终端的软件中、手机短信中等，对质保及售后工程师进行提醒。
在本发明实施例中，一种动力电池异常识别及预警方法的实现载体，可以是车端电池管理系统或模块，也可以是云端电池管理系统或模块，图4是根据本发明实施例的一种电池异常识别系统的示意图，如图4所示，动力电池异常识别系统400可以包括以下模块，数据获取模块401，可以是动力电池信号的采集模块，也可以是云端动力电池数据的接收模块，用于获取动力电池信号的电芯电压及相关辅助判断信号；信号数据预处理模块402，用于判断相关信号的有效性；异常表征的计算模块403，用于计算动力电池的异常表征指标；异常的识别模块404，用于识别动力电池异常并对异常进行分级；异常的安全预警模块405，用于通知司乘或售后工程师。
在本发明实施例中，提出了一种利用电压排名变化来表征动力电池发生异常的识别方法，利用一个统计单元内各电压排名处对应电芯编号的概率建立电芯编号与电压排名的对应关系，降低了电池特殊电流工况、统计单元的采样数量以及采样精度不足等各种因素对异常表征结果的干扰，提高了识别的准确率；通过追踪电芯电压排名位置的变化趋势，利用任意电芯电压排名有序增加或降低来识别动力电池的异常，从而解决对电池状态进行判断的准确率低的技术问题，实现了提高对电池状态进行判断的准确率的技术效果。
实施例3
根据本发明实施例，还提供了一种电池异常的识别装置。需要说明的是，该电池异常的识别装置可以用于执行实施例1中的电池异常的识别方法。
图5是根据本发明实施例的一种车辆控制装置的示意图。如图5所示，该电池异常的识别装置500可以包括：获取单元502、处理单元504、第一确定单元506和第二确定单元508。
获取单元502，用于获取电池中多个电芯分别在多个时刻的一组电压数据，得到多组电压数据，其中，每组电压数据包括多个电芯中每个电芯在对应时刻的电压数据。
处理单元504，用于分别确定每组电压数据中多个电压数据的排名，得到与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，其中，多个电压数据与多个电芯一一对应，第一排名组包括对应的多个电芯的排名。
第一确定单元506，用于基于与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，确定在第一时间段中多个电芯的第二排名组，其中，第一时间段包括多个时刻中至少一个时刻，第二排名组包括在至少一第一排名组中每个电芯对应的排名，在第一时间段中排名的数量最大时对应的排名。
第二确定单元508，用于基于第二排名组，确定多个电芯的状态。
可选地，第一确定单元506包括：第一确定模块，用于基于与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，分别确定在第一时间段中每个电芯的至少一排名的数量，其中，至少一排名的数量包括对应的排名在至少一第一排名组中的数量；基于至少一排名的数量，分别确定每个电芯在至少一排名的概率，得到多个概率组，其中，多个概率组与多个电芯一一对应，每个概率组用于表征每个电芯在第一时间段中每个时刻上对应排名的可能性；确定每个概率组中的最大概率；将最大概率对应的排名确定为多个概率组对应的多个电芯的排名，得到第二排名组。
可选地，第一确定模块包括：第一确定子模块，用于，包括：响应于概率组中存在至少一最大概率相同，将至少一最大概率中第一个最大概率对应的排名确定为概率组对应电芯的排名。
可选地，该装置还包括：第三确定单元，用于基于与每组电压数据对应的第一排名组，确定在第二时间段中多个电芯的第三排名组，其中，第二时间段包括多个时刻中与第一时间段相邻的至少一时刻，第二时间段包含的时刻的数量与第一时间段包含的时刻的数量相同，第三排名组包括在至少一第一排名组中每个电芯对应的排名，在第二时间段中排名的数量最大时对应的排名。
可选地，第三确定单元还包括：第二确定模块，用于基于第二排名组和第三排名组，确定多个电芯在第一时间段的多个第一排名和在第二时间段的多个第二排名，其中，多个第一排名为多个电芯在第一时间段的排名，多个第二排名为多个电芯在第二时间段的排名；基于在多个第一排名和多个第二排名，分别确定多个电芯对应排名的变化数据；响应于变化数据单调，且多个概率组中存在概率大于概率阈值，确定电芯的状态为异常状态。
可选地，第二确定模块还包括：触发子模块，用于响应于电芯的状态为异常状态，触发提示信息，其中，提示信号用于提示电芯的状态为异常状态。
可选地，该装置还包括：过滤单元，用于对多组电压数据中的电压异常数据进行过滤。
在本发明实施例中，获取电池中多个电芯分别在多个时刻的一组电压数据，得到多组电压数据；分别确定每组电压数据中多个电压数据的排名，得到与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组；基于与每组电压数据对应的多个电芯的第一排名组，确定在第一时间段中多个电芯的第二排名组，其中，第一时间段包括多个时刻中至少一个时刻，第二排名组包括在至少一第一排名组中每个电芯对应的排名，在第一时间段中排名的数量最大时对应的排名；基于第二排名组，确定多个电芯的状态。也就是说，本发明对电池的电压数据进行采集，利用电压数据确定电芯的排名，确定在该排名下电芯出现的概率，从而确定电池的工作情况，进而解决对电池状态进行判断的准确率低的技术问题，实现了提高对电池状态进行判断的准确率的技术效果。
实施例4
根据本发明实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行实施例1中所述的电池异常的识别方法。
实施例5
根据本发明实施例，还提供了一种处理器，该处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行实施例1中所述的电池异常的识别方法。
实施例6
根据本发明实施例，还提供了一种车辆，该车辆用于执行本发明实施例的电池异常的识别方法。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池异常的识别方法，其特征在于，包括：
获取电池中多个电芯分别在多个时刻的一组电压数据，得到多组电压数据，其中，每组电压数据包括所述多个电芯中每个电芯在对应时刻的电压数据；
分别确定所述每组电压数据中多个电压数据的排名，得到与所述每组电压数据对应的所述多个电芯的第一排名组，其中，所述多个电压数据与所述多个电芯一一对应，所述第一排名组包括对应的所述多个电芯的排名；
基于与所述每组电压数据对应的所述多个电芯的第一排名组，确定在第一时间段中所述多个电芯的第二排名组，其中，所述第一时间段包括所述多个时刻中至少一个时刻，所述第二排名组包括在至少一第一排名组中所述每个电芯对应的排名，在所述第一时间段中所述排名的数量最大时对应的排名；
基于所述第二排名组，确定所述多个电芯的状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于与所述每组电压数据对应的所述多个电芯的第一排名组，确定在第一时间段中所述多个电芯的第二排名组，包括：
基于与所述每组电压数据对应的所述多个电芯的第一排名组，分别确定在所述第一时间段中所述每个电芯的至少一排名的数量，其中，所述至少一排名的数量包括对应的所述排名在所述至少一第一排名组中的数量；
基于所述至少一排名的数量，分别确定所述每个电芯在所述至少一排名的概率，得到多个概率组，其中，所述多个概率组与所述多个电芯一一对应，每个概率组用于表征所述每个电芯在所述第一时间段中每个时刻上对应排名的可能性；
确定每个所述概率组中的最大概率；
将所述最大概率对应的排名确定为所述多个概率组对应的所述多个电芯的排名，得到所述第二排名组。
3.根据权利要求2中所述的方法，将所述最大概率对应的排名确定为所述多个概率组对应的所述多个电芯的排名，得到所述第二排名组，包括：
响应于所述概率组中存在至少一所述最大概率相同，将所述至少一最大概率中第一个所述最大概率对应的排名确定为所述概率组对应电芯的排名。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于与所述每组电压数据对应的所述第一排名组，确定在第二时间段中所述多个电芯的第三排名组，其中，所述第二时间段包括所述多个时刻中与所述第一时间段相邻的至少一时刻，所述第二时间段包含的时刻的数量与所述第一时间段包含的时刻的数量相同，所述第三排名组包括在至少一第一排名组中所述每个电芯对应的排名，在所述第二时间段中所述排名的数量最大时对应的排名。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述第二排名组，确定所述多个电芯的状态包括：
基于所述第二排名组和所述第三排名组，确定所述多个电芯在所述第一时间段的多个第一排名和在所述第二时间段的多个第二排名，其中，所述多个第一排名为所述多个电芯在所述第一时间段的排名，所述多个第二排名为所述多个电芯在所述第二时间段的排名；
基于在所述多个第一排名和所述多个第二排名，分别确定所述多个电芯对应排名的变化数据；
响应于所述变化数据单调，且所述多个概率组中存在概率大于概率阈值，确定所述电芯的状态为异常状态。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
响应于所述电芯的状态为异常状态，触发提示信息，其中，所述提示信号用于提示所述电芯的状态为异常状态。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述多组电压数据中的电压异常数据进行过滤。
8.一种电池异常的识别装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取电池中多个电芯分别在多个时刻的一组电压数据，得到多组电压数据，其中，每组电压数据包括所述多个电芯中每个电芯在对应时刻的电压数据；
处理单元，用于分别确定所述每组电压数据中多个电压数据的排名，得到与所述每组电压数据对应的所述多个电芯的第一排名组，其中，所述多个电压数据与所述多个电芯一一对应，所述第一排名组包括对应的所述多个电芯的排名；
第一确定单元，用于基于与所述每组电压数据对应的所述多个电芯的第一排名组，确定在第一时间段中所述多个电芯的第二排名组，其中，所述第一时间段包括所述多个时刻中至少一个时刻，所述第二排名组包括在至少一第一排名组中所述每个电芯对应的排名，在所述第一时间段中所述排名的数量最大时对应的排名；
第二确定单元，用于基于所述第二排名组，确定所述多个电芯的状态。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述的方法。
10.一种车辆，其特征在于，用于执行权利要求1至7中任意一项所述的方法。
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