CN116165549A - 一种电池安全预警方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池安全预测方法、装置及电子设备，该方法包括：确定问题单体电芯在每次循环中的目标SOC值处所对应的压差；计算生成问题单体电芯在每次循环中的目标SOC值处的压差变化速度，确定压差变化速度的变化趋势；拟合得到能够表示问题单体电芯的压差变化速度的变化趋势的经验公式，根据经验公式确定待测电池组的预警时刻。通过本发明实施例提供的电池安全预测方法、装置及电子设备，可以通过计算问题单体电芯的压差变化速度，确定其压差变化速度的变化趋势，实现对待测电池组的不一致程度的量化与预估，预测出现安全问题的时间点，在BMS告警之前提前实现预警，能够避免电池进一步恶化为热失控，造成巨大的安全问题和经济损失。

Description

一种电池安全预警方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及电池安全检测技术领域，具体而言，涉及一种电池安全方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。

背景技术

传统的BMS(Battery Management System，电池管理系统)告警仅通过简单计算单体电芯的电压极差，设定阈值作为判断基准。但是电芯出现问题是一个长期的过程，单体电芯的电压极差达到BMS告警阈值时，电池的外特征表现已经到达严重衰减状态，对于实际电池安全状态监测并没有什么帮助；因此，我们急需一种可以提前预测出电池可能出现安全问题的时间点的方法，以避免当电池达到BMS告警时，留给系统维护的操作时间过少的情况发生。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种电池安全预测方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。

第一方面，本发明实施例提供了一种电池安全预测方法，包括：在待测电池组的多次充放电循环中，获取同一状态下所述待测电池组中问题单体电芯在每次充放电循环中的目标SOC值处所对应的电压数据，并确定所述问题单体电芯在每次循环中的所述目标SOC值处所对应的压差；所述问题单体电芯在所述目标SOC值处所对应的压差表示在一次循环的目标SOC值处，所述待测电池组中全部单体电芯的电压数据的中位值与所述问题单体电芯的电压数据的差值；计算生成所述问题单体电芯在每次循环中的所述目标SOC值处的压差变化速度，确定所述压差变化速度的变化趋势；对所述问题单体电芯的所述压差变化速度的变化趋势进行拟合，得到能够表示所述问题单体电芯的所述压差变化速度的变化趋势的经验公式，根据所述经验公式确定所述待测电池组的预警时刻。

可选地，状态包括充电状态或者放电状态。

可选地，在所述状态为充电状态的情况下，所述目标SOC值大于或等于80％；在所述状态为放电状态的情况下，所述目标SOC值小于或等于40％。

可选地，在待测电池组的多次充放电循环中，获取同一状态下所述待测电池组中问题单体电芯在每次充放电循环中的目标SOC值处所对应的电压数据，并确定所述问题单体电芯在每次循环中的所述目标SOC值处所对应的压差，包括：在待测电池组的多次充放电循环中，按照预设的采样频率，获取同一状态下所述全部单体电芯在多个采样点处所对应的电压数据；一个循环中的一个采样点对应的SOC值是目标SOC值；分别确定所述全部单体电芯在多个采样点处所对应的压差；基于所述全部单体电芯在多个采样点处所对应的压差，确定所述问题单体电芯。

可选地，基于所述全部单体电芯在多个采样点处所对应的压差，确定所述问题单体电芯，包括：从所述全部单体电芯在每个采样点处所对应的压差中，选取最大压差对应的单体电芯作为所述问题单体电芯。

可选地，计算生成所述问题单体电芯在每次循环中的所述目标SOC值处的压差变化速度，确定所述压差变化速度的变化趋势，包括：在所述问题单体电芯的每次循环中，令预设采样间隔两端点处的采样点分别对应的压差之间的差值除以所述采样间隔，得到所述问题单体电芯在所述采样间隔两端点之间的压差变化速度；令所述采样间隔两端点中的前一端点依次递增，每递增一次计算一次所述采样间隔当前的两端点之间的压差变化速度；直至所述采样间隔两端点中的后一端点没有相应的采样点时，得到与采样点相关的所述问题单体电芯在每次循环中的压差变化速度；基于所述与采样点相关的所述问题单体电芯在每次循环中的压差变化速度，生成所述问题单体电芯在每次循环中的目标SOC值处的压差变化速度的变化趋势。

可选地，拟合包括：指数拟合。

可选地，经验公式为：

其中，ΔV_velocity表示所述问题单体电芯的压差变化速度；a、b和c均表示拟合系数。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电池安全预测装置，包括：处理模块、计算模块和拟合模块；所述处理模块用于在待测电池组的多次充放电循环中，获取同一状态下所述待测电池组中问题单体电芯在每次充放电循环中的目标SOC值处所对应的电压数据，并确定所述问题单体电芯在每次循环中的所述目标SOC值处所对应的压差；所述问题单体电芯在所述目标SOC值处所对应的压差表示在一次循环的目标SOC值处，所述待测电池组中全部单体电芯的电压数据的中位值与所述问题单体电芯的电压数据的差值；所述计算模块用于计算生成所述问题单体电芯在每次循环中的所述目标SOC值处的压差变化速度，确定所述压差变化速度的变化趋势；所述拟合模块用于对所述问题单体电芯的所述压差变化速度的变化趋势进行拟合，得到能够表示所述问题单体电芯的所述压差变化速度的变化趋势的经验公式，根据所述经验公式确定所述待测电池组的预警时刻。

第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述存储器中存储的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述第一方面所述的电池安全预测方法。

第四方面，本发明实施例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，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的电池安全预测方法。

第五方面，本申请还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，当计算机程序被执行时，可以实现上述第一方面或者第一方面的任一种可能的设计方式所述的电池安全预测方法。

本发明实施例提供的电池安全预测方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，可以通过计算问题单体电芯的压差变化速度，确定问题单体电芯的压差变化速度的变化趋势，找出问题单体电芯与正常单体电芯的不一致性特征，实现对待测电池组的不一致程度(也即劣化程度)的量化与预估，从而对电池每个阶段的安全稳定状态有一定的把握，更能进一步预测电池可能出现安全问题的时间点，也就可以在传统BMS告警之前提前实现预警，能够避免当电池达到BMS告警时，留给系统维护的操作时间过少的情况发生，且能够避免该电池进一步恶化为热失控造成巨大的安全问题和经济损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。

图1示出了本发明实施例所提供的一种电池安全预测方法的流程图；

图2示出了本发明实施例所提供的电池安全预测方法中，待测电池组的结构示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的电池安全预测方法中，问题单体电芯压差变化速度的变化趋势的拟合结果示意图；

图4示出了本发明实施例所提供的电池安全预测方法中，在待测电池组的多次充放电循环中，获取同一状态下待测电池组中问题单体电芯在每次充放电循环中的目标SOC值处所对应的电压数据，并确定问题单体电芯在每次循环中的目标SOC值处所对应的压差的具体流程图；

图5示出了本发明实施例所提供的电池安全预测方法中，待测电池组中24个单体电芯在17次充放电循环中所获取到的多个采样点处对应的电压数据的示意图；

图6示出了本发明实施例所提供的电池安全预测方法中，全部24个单体电芯在第4次充电状态下对应的电压数据的示意图；

图7示出了本发明实施例所提供的电池安全预测方法中，计算生成问题单体电芯在每次循环中的目标SOC值处的压差变化速度，确定压差变化速度的变化趋势的具体流程图；

图8示出了本发明实施例所提供的电池安全预测方法中，问题单体电芯在每一次循环过程中压差变化速度随SOC值变化而改变的关系示意图；

图9示出了本发明实施例所提供的电池安全预测方法中，问题单体电芯在每次循环中目标SOC值处所对应的压差变化速度的变化趋势曲线的示意图；

图10示出了本发明实施例所提供的一个详细实施例的具体流程图；

图11示出了本发明实施例所提供的一种电池安全预测装置的结构示意图；

图12示出了本发明实施例所提供的一种用于执行电池安全预测方法的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图对本发明实施例进行描述。

图1示出了本发明实施例所提供的一种电池安全预测方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤101-103。

步骤101：在待测电池组的多次充放电循环中，获取同一状态下待测电池组中问题单体电芯在每次充放电循环中的目标SOC值处所对应的电压数据，并确定问题单体电芯在每次循环中的目标SOC值处所对应的压差；问题单体电芯在目标SOC值处所对应的压差表示在一次循环的目标SOC值处，待测电池组中全部单体电芯的电压数据的中位值与问题单体电芯的电压数据的差值。

如图2所示，待测电池组是本发明实施例中需要被监测何时将会发生衰变的电池组，如锂电池组，待测电池组包括多个单体电芯(如图2所示，包括3个单体电芯，如Cell1、Cell2和Cell3)，本发明实施例可以通过多种方法从待测电池组中找出哪一个单体电芯是问题单体电芯，即通过对采集到的每个单体电芯的外特征数据(如电流、电压、剩余容量等)进行统计学分析，例如，在对待测电池组进行多次充放电循环的过程中，通过获取每个单体电芯相应的外特征数据，进而从多个单体电芯中找出与其他单体电芯相比具有不一致特性的问题单体电芯。具体地，例如，可以在充电过程中判断哪一个单体电芯是最先到达充电截止电压的电芯，以确定该最先到达充电截止电压的单体电芯为问题单体电芯；或者也可以采用其他数据处理方法，例如，通过计算单体电芯的压差变化速度，从而找出问题单体电芯。

在确定了哪一个单体电芯是问题单体电芯的情况下，可以在待测电池组多次充放电循环中的相同状态下，获取问题单体电芯的电压数据。可选地，该状态可以包括充电状态或者放电状态，例如，本发明实施例可以在多次充电状态下获取相应的电压数据，或者，也可以在多次放电状态下获取相应的电压数据，只要每个充放电循环中均获取同一种状态下的电压数据即可。本发明实施例为方便理解选择在多次充放电循环中的充电状态下对问题单体电芯的电压数据进行获取，且下述内容均针对充电状态进行具体描述，放电状态与充电状态类似，则不再赘述。

具体地，可以在多次循环的充电状态下，获取问题单体电芯在目标SOC(state ofcharge，剩余容量)值处对应的电压数据，该目标SOC值可以是从预设的SOC区间中所选取的任意一个SOC值，该SOC区间是单体电芯的电压数据随该区间内SOC值的变化具有比较明显和规律变化的区间；可选地，在状态为充电状态的情况下，目标SOC值大于或等于80％，可以理解，充电状态下预设的SOC区间可以为[80％，100％]，例如，本发明实施例可以将目标SOC值确定为81％；在状态为放电状态的情况下，目标SOC值小于或等于40％，可以理解，放电状态下预设的SOC区间可以为[0％，40％]。本发明实施例之所以这样设置是因为常见的磷酸铁锂电池在SOC值的中间区间(如40％～80％)具有平台期，即电压随SOC值的变化很不明显，计算误差较大，因此，可以通过选取合适的SOC区间，从SOC区间中直接获取目标SOC值处问题单体电芯的电压数据，基于问题单体电芯的电压数据在该目标SOC值处的变化具有比较明显且规律的特点，可以更好地计算该问题单体电芯变差的时刻，且计算误差较小。

在获取到多次充电过程中问题单体电芯在目标SOC值处的电压数据之后，计算该问题单体电芯在每次充电循环过程中该目标SOC值处对应的压差；其中，在计算问题单体电芯的目标SOC值处的压差的过程中，需要利用该待测电池组的全部单体电芯在目标SOC值处的电压数据。具体地，在一次充电过程中，可以利用待测电池组中全部单体电芯(包括问题单体电芯)在该目标SOC值处的电压数据的中位值与该问题单体电芯的电压数据作差，得到这一次充电过程中，该问题单体电芯在目标SOC值处的压差，以相同的计算方法遍历多次充电过程，直至得到多次充电状态下问题单体电芯在目标SOC值处对应的压差。

例如，待测电池组共有24个单体电芯，目标SOC值为81％，已知问题单体电芯为03号单体电芯，获取03号单体电芯在多次充电状态的SOC值为81％处的电压数据，并利用其余23个单体电芯(默认是正常的单体电芯)在多次充电状态的SOC值为81％处分别对应的电压数据，计算全部24个单体电芯在每次充电状态的SOC值为81％处的电压数据的中位值，即在每次充电状态的SOC值为81％处分别得到全部24个单体电芯的电压数据的中位值与03号单体电芯(问题单体电芯)的电压数据，计算二者之间的差值，得到在每次充电状态下SOC值为81％处03号单体电芯的压差。

步骤102：计算生成问题单体电芯在每次循环中的目标SOC值处的压差变化速度，确定压差变化速度的变化趋势。

基于上述步骤101所确定的问题单体电芯在多次充电过程中的目标SOC值处所对应的压差(每个充电过程均对应一个相应的压差)，可以进一步计算出该问题单体电芯在每一次充电过程中的目标SOC值处对应的压差变化速度，例如，一次充电状态下目标SOC值处对应的压差变化速度可以是：在一次充电过程中，该目标SOC值对应时刻的后一时刻所对应的SOC值的压差减去该目标SOC值处的压差，并除以两时刻所间距的时间间隔。本发明实施例在确定了问题单体电芯在每一次充电过程中目标SOC值处的压差变化速度之后，即可得到该问题单体电芯随充电次数的增加，目标SOC值处的压差变化速度的变化趋势。

步骤103：对问题单体电芯的压差变化速度的变化趋势进行拟合，得到能够表示问题单体电芯的压差变化速度的变化趋势的经验公式，根据经验公式确定待测电池组的预警时刻。

其中，可以通过拟合问题单体电芯在每次充电过程中目标SOC值处对应的压差变化速度的变化趋势，得到一个经验公式，该经验公式是能够表示问题单体电芯压差变化速度的变化趋势的公式；例如，可以拟合一条压差变化速度的变化趋势曲线，如图3所示，基于该曲线确定经验公式。

可选地，拟合包括：指数拟合，也就是说，也可以直接通过指数拟合的方式得到经验公式；可选地，该经验公式可以表示为：

其中，ΔV_velocity表示问题单体电芯的压差变化速度；a、b和c均表示拟合系数；一般情况下，b＜0。例如，拟合系数a可以是152.37；拟合系数b可以是-47.24；拟合系数c可以是0.57。

由此，可根据经验公式预测在经过一定的充电循环次数之后，目标SOC值处对应的压差变化速度；而压差变化速度越大，说明此目标SOC值处全部单体电芯的电压不一致性(如劣化性)趋势就越明显；进而也可以根据该经验公式，确定在充放电循环中的具体哪一次循环进行预警，该循环次数即为预警时刻；或者，也可以进一步设定合适的阈值，在压差变化速度达到阈值时表示到达预警时刻，可以进行安全预警。

本发明实施例所提供的电池安全预测方法，可以通过计算问题单体电芯的压差变化速度，确定问题单体电芯的压差变化速度的变化趋势，找出问题单体电芯与正常单体电芯的不一致性特征，实现对待测电池组的不一致程度(也即劣化程度)的量化与预估，从而对电池每个阶段的安全稳定状态有一定的把握，更能进一步预测电池可能出现安全问题的时间点，也就可以在传统BMS告警之前提前实现预警，能够避免当电池达到BMS告警时，留给系统维护的操作时间过少的情况发生，且能够避免该电池进一步恶化为热失控造成巨大的安全问题和经济损失。

可选地，参见图4所示，上述步骤101“在待测电池组的多次充放电循环中，获取同一状态下待测电池组中问题单体电芯在每次充放电循环中的目标SOC值处所对应的电压数据，并确定问题单体电芯在每次循环中的目标SOC值处所对应的压差”，可以包括以下步骤1011-1013。

步骤1011：在待测电池组的多次充放电循环中，按照预设的采样频率，获取同一状态下全部单体电芯在多个采样点处所对应的电压数据；一个循环中的一个采样点对应的SOC值是目标SOC值。

其中，可以在待测电池组的多次充电(或放电)状态下，以相同的采样时间间隔，对每一个单体电芯分别获取多个采样点处对应的电压数据；例如，采样时间间隔可以为1s，在每一个充电状态下每1s便对全部单体电芯均获取一次电压数据，即得到在每一个充电状态下、每个单体电芯在采样时间间隔为1s的多个采样点处分别所对应的电压数据。需要说明的是，本发明实施例还可以在每个采样点处获取到单体电芯的SOC值，因此，在一个充放电循环的充电状态下，每个单体电芯均可以在某个采样点处对应有目标SOC值，例如，03号单体电芯在一次充电状态下以1s的采样时间间隔获取到10个采样点处对应的电压数据以及SOC值，其中，第8个采样点所对应的SOC值为81％，可以将第8个采样点对应的SOC值作为目标SOC值，即可以在一个循环中的某一个采样点对应的SOC值作为目标SOC值。

例如，可以参见图5所示，图5示出了待测电池组中24个单体电芯在17次充放电循环中所获取到的多个采样点处对应的电压数据，此外，图5也示出了每个采样点处的电流数据(图5中以虚线表示)，其中，采样点处的电压数据可以是由BMS记录的数据，且电流为负的时间段对应的单体电芯的电压为充电电压，即对应充电状态；电流为正的时间段对应的单体电芯的电压为放电电压，即对应放电状态；电流为零的时间段对应的单体电芯的电压为静置电压。

步骤1012：分别确定全部单体电芯在多个采样点处所对应的压差。

其中，可以针对每一个单体电芯均计算该单体电芯在多个采样点处所对应的压差，例如，可以采用与上述步骤101所描述的针对问题单体电芯计算其在目标SOC值处的压差的相似方法，对全部单体电芯均计算每一个单体电芯在每一个采样点所对应的压差，即在每一个采样点用全部单体电芯的电压数据的中位值减所针对的某一单体电芯的在此采样点的电压数据，得到所针对的某一单体电芯在该采样点处的压差。

步骤1013：基于全部单体电芯在多个采样点处所对应的压差，确定问题单体电芯。

可以通过比较上述步骤1012所得到的全部单体电芯在多个采样点处对应的压差，选择符合问题单体电芯条件的压差所对应的单体电芯，即可从全部单体电芯中筛选出问题单体电芯。

可选地，上述步骤1013“基于全部单体电芯在多个采样点处所对应的压差，确定问题单体电芯”，可以包括以下步骤A。

步骤A：从全部单体电芯在每个采样点处所对应的压差中，选取最大压差对应的单体电芯作为问题单体电芯。

其中，可以通过比较全部单体电芯在多个采样点处所对应的压差的大小关系，从中选取压差的最大值(即最大压差)所对应的单体电芯，将具有最大压差的单体电芯确定为问题单体电芯。例如，假设有24条单体电芯，每个单体电芯采集1000个采样点，那么每条单体电芯就会得到1000个压差，从每条单体电芯的1000个压差中选取出各个单体电芯对应的压差的最大值，再从这24个压差的最大值中选取出最大压差，该最大压差对应的单体电芯即为问题单体电芯。如图6所示，图6示出了全部24个单体电芯在第4次充电状态下对应的电压数据，且图6示中较粗且离群较严重的曲线表示03号单体电芯，即问题单体电芯。

可选地，参见图7所示，上述步骤102“计算生成问题单体电芯在每次循环中的目标SOC值处的压差变化速度，确定压差变化速度的变化趋势”，可以包括以下步骤1021-1024。

步骤1021：在问题单体电芯的每次循环中，令预设采样间隔两端点处的采样点分别对应的压差之间的差值除以采样间隔，得到问题单体电芯在采样间隔两端点之间的压差变化速度。

其中，可以采用同样的数据处理方法对问题单体电芯每一次循环的充电过程均计算其在目标SOC值处的压差变化速度。具体地，以一次循环为例，在一次循环充电过程中，虽然获取每个采样点的电压数据时是按照某采样时间间隔进行采样的，如采样时间间隔为1s等，但是，由于通常的采样时间间隔较小，因此，在待测电池组进行多次充放电循环过程中会出现电压平台，而当直接基于采样时间间隔对每个相邻的采样点进行压差变化速度的计算时，会导致出现很多0值；基于此，本发明实施例预设一个采样间隔，且该采样间隔大于实际的采样时间间隔，例如，实际的采样时间间隔为1s对应一个采样点，而预设的采样间隔则为100s，即以间隔100个采样点的时间间隔作为计算一次压差的时间间隔；例如，用问题单体电芯在一次循环的第100个采样点的电压数据减去该问题单体电芯在该次循环的第0个采样点的电压数据，再除以预设的采样间隔100s，即可得到问题单体电芯在以100s为预设采样间隔的情况下，该采样间隔两端点(如第0个采样点与第100个采样点)之间的压差变化速度，例如，该压差变化速度可以作为前一端点的压差变化速度。

步骤1022：令采样间隔两端点中的前一端点依次递增，每递增一次计算一次采样间隔当前的两端点之间的压差变化速度。

每当计算得到间隔上述预设的采样间隔的两端点(采样点)之间的压差，可以以挪动该采样间隔所对应的两端点的位置的方式，如将该采样间隔的前一端点(前一采样点)沿采样点的顺序向后移动，使得采样间隔的前一端点对应的采样点的序号递增，如令前一端点的对应的采样点的序号加1，相应地，该采样间隔两端点中的后一端点也将与前一端点相同，以同样的递增程度增大后一端点对应的采样点的序号；在确定了该采样间隔所对应的新的两个端点的情况下，针对这两个新的端点计算二者之间的压差变化速度。

例如，当计算得到第0个采样点与第100个采样点之间的压差变化速度之后，可以将前一端点(第0个采样点)对应的采样点的序号加1，即得到新的前一端点(第1个采样点)，相应地，确定与新的前一端点(第1个采样点)间隔预设采样间隔100s的新的后一端点(第101个采样点)，按照上述步骤1021所描述的方式，计算新的前一端点(第1个采样点)与后一端点(第101个采样点)之间的压差变化速度。

步骤1023：直至采样间隔两端点中的后一端点没有相应的采样点时，得到与采样点相关的问题单体电芯在每次循环中的压差变化速度。

按照上述步骤1021与步骤1022所描述的方式，依次以相同的预设采样间隔计算多个压差变化速度，直至采样间隔的后一端点在执行完采样点序号递增的步骤后，并无对应的采样点的序号，且无法获取到能够与递增后的采样点序号相对应的采样点的压差，例如，本次循环共获取1000个采样点，而后一端点对应的采样点的序号为1001，并未存在该采样点也无法获取相应地压差；在此情况下，可以确定该循环对应的压差变化速度的计算已经完成，可以基于当前所计算得到的该问题单体电芯的多个压差变化速度，生成问题单体电芯的压差变化速度随采样点变化而改变的关系，即与采样点相关的问题单体电芯在该次循环中的压差变化速度，可以以相同的方法求得该问题单体电芯在每一次循环中的压差变化速度随采样点变化而改变的关系。

步骤1024：基于与采样点相关的问题单体电芯在每次循环中的压差变化速度，生成问题单体电芯在每次循环中的目标SOC值处的压差变化速度的变化趋势。

由于在每个采样点还可以对应获取到问题单体电芯的SOC值，因此，可以将上述步骤1023所生成的问题单体电芯在每一次循环中的压差变化速度随采样点变化而改变的关系，对应地转换为问题单体电芯在每一次循环中的压差变化速度随SOC值变化而改变的关系，如图8所示，图8示出了问题单体电芯在每一次循环过程中压差变化速度随SOC值变化而改变的关系示意图，基于图8也可以看出在充电快结束(即SOC值大于或等于80％的区间范围内)压差变化速度在充电次数上的变化比较规律，故从SOC值大于或等于80％的区间范围内选取目标SOC值，生成问题单体电芯在每次循环中目标SOC值处所对应的压差变化速度的变化趋势，可以参见图9所示，图9示出了问题单体电芯在每次循环中目标SOC值处所对应的压差变化速度的变化趋势曲线，由图9可知，在目标SOC值处(即81％处)问题单体电芯的压差变化速度会随着充放电次数的增加而呈现指数型增长的趋势。

下面通过一个实施例详细介绍该电池安全预测方法流程。参见图10所示，该方法包括以下步骤201-步骤208。

步骤201：获取多次充放电循环的充电状态下待测电池组中每个单体电芯在每个采样点对应的电压数据。

步骤202：基于所获取的电压数据，分别计算每个单体电芯在每个循环的充电状态下、每一个采样点处对应的压差。

步骤203：从每个单体电芯在每个循环的充电状态下、每一个采样点处对应的压差中选出最大压差，将最大压差对应的单体电芯作为问题单体电芯。

步骤204：预设采样间隔，计算问题单体电芯在每次循环的充电状态下对应的多个压差变化速度。

其中，每个压差变化速度均可通过上述步骤1021至步骤1023所描述的方法计算得到，此处不再赘述。

步骤205：将问题单体电芯在每次循环中与采样点相关的压差变化速度转换为问题单体电芯在每次循环中与SOC值相关的压差变化速度。

其中，可以在步骤201一并获取到每个采样点处对应的SOC值。

步骤206：确定目标SOC值，生成问题单体电芯在每次循环中的目标SOC值处的压差变化速度的变化趋势。

步骤207：基于问题单体电芯在每次循环中的目标SOC值处的压差变化速度的变化趋势，进行指数拟合，得到经验公式。

步骤208：根据经验公式的计算，确定在第几次充放电循环时，该问题单体电芯会出现压差变化过大的情况，即可在该充放电循环次数之前实现提前预警。

上文详细描述了本发明实施例提供的电池安全预测方法，该方法也可以通过相应的装置实现，下面详细描述本发明实施例提供的电池安全预测装置。

图11示出了本发明实施例所提供的一种电池安全预测装置的结构示意图。如图11所示，该电池安全预测装置包括处理器。所述处理器包括：处理模块11、计算模块12和拟合模块13。

处理模块11用于在待测电池组的多次充放电循环中，获取同一状态下所述待测电池组中问题单体电芯在每次充放电循环中的目标SOC值处所对应的电压数据，并确定所述问题单体电芯在每次循环中的所述目标SOC值处所对应的压差；所述问题单体电芯在所述目标SOC值处所对应的压差表示在一次循环的目标SOC值处，所述待测电池组中全部单体电芯的电压数据的中位值与所述问题单体电芯的电压数据的差值。

计算模块12用于计算生成所述问题单体电芯在每次循环中的所述目标SOC值处的压差变化速度，确定所述压差变化速度的变化趋势。

拟合模块13用于对所述问题单体电芯的所述压差变化速度的变化趋势进行拟合，得到能够表示所述问题单体电芯的所述压差变化速度的变化趋势的经验公式，根据所述经验公式确定所述待测电池组的预警时刻。

可选地，状态包括充电状态或者放电状态。

可选地，在所述状态为充电状态的情况下，所述目标SOC值大于或等于80％；在所述状态为放电状态的情况下，所述目标SOC值小于或等于40％。

可选地，处理模块11，包括：获取子模块、压差计算子模块和确定子模块。

获取子模块用于在待测电池组的多次充放电循环中，按照预设的采样频率，获取同一状态下所述全部单体电芯在多个采样点处所对应的电压数据；一个循环中的一个采样点对应的SOC值是目标SOC值。

压差计算子模块用于分别确定所述全部单体电芯在多个采样点处所对应的压差。

确定子模块用于基于所述全部单体电芯在多个采样点处所对应的压差，确定所述问题单体电芯。

可选地，确定子模块，包括：确定单元。

确定单元用于从所述全部单体电芯在每个采样点处所对应的压差中，选取最大压差对应的单体电芯作为所述问题单体电芯。

可选地，计算模块12，包括：第一计算子模块、第二计算子模块、第一关系生成子模块和第二关系生成子模块。

第一计算子模块用于在所述问题单体电芯的每次循环中，令预设采样间隔两端点处的采样点分别对应的压差之间的差值除以所述采样间隔，得到所述问题单体电芯在所述采样间隔两端点之间的压差变化速度。

第二计算子模块用于令所述采样间隔两端点中的前一端点依次递增，每递增一次计算一次所述采样间隔当前的两端点之间的压差变化速度。

第一关系生成子模块用于直至所述采样间隔两端点中的后一端点没有相应的采样点时，得到与采样点相关的所述问题单体电芯在每次循环中的压差变化速度。

第二关系生成子模块用于基于所述与采样点相关的所述问题单体电芯在每次循环中的压差变化速度，生成所述问题单体电芯在每次循环中的目标SOC值处的压差变化速度的变化趋势。

可选地，拟合包括：指数拟合。

可选地，经验公式为：

其中，ΔV_velocity表示所述问题单体电芯的压差变化速度；a、b和c均表示拟合系数。

本发明实施例所提供的装置，可以通过计算问题单体电芯的压差变化速度，确定问题单体电芯的压差变化速度的变化趋势，找出问题单体电芯与正常单体电芯的不一致性特征，实现对待测电池组的不一致程度(也即劣化程度)的量化与预估，从而对电池每个阶段的安全稳定状态有一定的把握，更能进一步预测电池可能出现安全问题的时间点，也就可以在传统BMS告警之前提前实现预警，能够避免当电池达到BMS告警时，留给系统维护的操作时间过少的情况发生，且能够避免该电池进一步恶化为热失控造成巨大的安全问题和经济损失。

需要说明的是，上述实施例提供的电池安全预测装置在实现相应的功能时，仅以上述各功能模块的划分举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的电池安全预测装置与电池安全预测方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

根据本申请的一个方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装。在该计算机程序被处理器执行时，执行本申请实施例提供的电池安全预测方法。

此外，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括总线、收发器、存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该收发器、该存储器和处理器分别通过总线相连，计算机程序被处理器执行时实现上述电池安全预测方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

具体的，参见图12所示，该电子设备包括总线1110、处理器1120、收发器1130、总线接口1140、存储器1150和用户接口1160。

在本发明实施例中，该电子设备还包括：存储在存储器1150上并可在处理器1120上运行的计算机程序，计算机程序被处理器1120执行时实现上述电池安全预测方法实施例的各个过程。

收发器1130，用于在处理器1120的控制下接收和发送数据。

本发明实施例中，总线架构(用总线1110来代表)，总线1110可以包括任意数量互联的总线和桥，总线1110将包括由处理器1120代表的一个或多个处理器与存储器1150代表的存储器的各种电路连接在一起。

总线1110表示若干类型的总线结构中的任何一种总线结构中的一个或多个，包括存储器总线以及存储器控制器、外围总线、加速图形端口(Accelerate Graphical Port，AGP)、处理器或使用各种总线体系结构中的任意总线结构的局域总线。作为示例而非限制，这样的体系结构包括：工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，ISA)总线、微通道体系结构(Micro Channel Architecture，MCA)总线、扩展ISA(Enhanced ISA，EISA)总线、视频电子标准协会(Video Electronics Standards Association，VESA)、外围部件互连(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线。

处理器1120可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。在实现过程中，上述方法实施例的各步骤可以通过处理器中硬件的集成逻辑电路或软件形式的指令完成。上述的处理器包括：通用处理器、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)、复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable LogicDevice，CPLD)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)、微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)或其他可编程逻辑器件、分立门、晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或执行本发明实施例中公开的各方法、步骤及逻辑框图。例如，处理器可以是单核处理器或多核处理器，处理器可以集成于单颗芯片或位于多颗不同的芯片。

处理器1120可以是微处理器或任何常规的处理器。结合本发明实施例所公开的方法步骤可以直接由硬件译码处理器执行完成，或者由译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、闪存(FlashMemory)、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、寄存器等本领域公知的可读存储介质中。所述可读存储介质位于存储器中，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

总线1110还可以将，例如外围设备、稳压器或功率管理电路等各种其他电路连接在一起，总线接口1140在总线1110和收发器1130之间提供接口，这些都是本领域所公知的。因此，本发明实施例不再对其进行进一步描述。

收发器1130可以是一个元件，也可以是多个元件，例如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。例如：收发器1130从其他设备接收外部数据，收发器1130用于将处理器1120处理后的数据发送给其他设备。取决于计算机系统的性质，还可以提供用户接口1160，例如：触摸屏、物理键盘、显示器、鼠标、扬声器、麦克风、轨迹球、操纵杆、触控笔。

应理解，在本发明实施例中，存储器1150可进一步包括相对于处理器1120远程设置的存储器，这些远程设置的存储器可以通过网络连接至服务器。上述网络的一个或多个部分可以是自组织网络(ad hoc network)、内联网(intranet)、外联网(extranet)、虚拟专用网(VPN)、局域网(LAN)、无线局域网(WLAN)、广域网(WAN)、无线广域网(WWAN)、城域网(MAN)、互联网(Internet)、公共交换电话网(PSTN)、普通老式电话业务网(POTS)、蜂窝电话网、无线网络、无线保真(Wi-Fi)网络以及两个或更多个上述网络的组合。例如，蜂窝电话网和无线网络可以是全球移动通信(GSM)系统、码分多址(CDMA)系统、全球微波互联接入(WiMAX)系统、通用分组无线业务(GPRS)系统、宽带码分多址(WCDMA)系统、长期演进(LTE)系统、LTE频分双工(FDD)系统、LTE时分双工(TDD)系统、先进长期演进(LTE-A)系统、通用移动通信(UMTS)系统、增强移动宽带(Enhance Mobile Broadband，eMBB)系统、海量机器类通信(massive Machine Type of Communication，mMTC)系统、超可靠低时延通信(UltraReliable Low Latency Communications，uRLLC)系统等。

应理解，本发明实施例中的存储器1150可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性存储器和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器包括：只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存(Flash Memory)。

易失性存储器包括：随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如：静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，DRRAM)。本发明实施例描述的电子设备的存储器1150包括但不限于上述和任意其他适合类型的存储器。

在本发明实施例中，存储器1150存储了操作系统1151和应用程序1152的如下元素：可执行模块、数据结构，或者其子集，或者其扩展集。

具体而言，操作系统1151包含各种系统程序，例如：框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序1152包含各种应用程序，例如：媒体播放器(Media Player)、浏览器(Browser)，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序1152中。应用程序1152包括：小程序、对象、组件、逻辑、数据结构以及其他执行特定任务或实现特定抽象数据类型的计算机系统可执行指令。

此外，本发明实施例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，所述计算机程序被处理器执行时实现上述电池安全预测方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

计算机可读存储介质包括：永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，是可以保留和存储供指令执行设备所使用指令的有形设备。计算机可读存储介质包括：电子存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备以及上述任意合适的组合。计算机可读存储介质包括：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)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、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、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带存储、磁带磁盘存储或其他磁性存储设备、记忆棒、机械编码装置(例如在其上记录有指令的凹槽中的穿孔卡或凸起结构)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。按照本发明实施例中的界定，计算机可读存储介质不包括暂时信号本身，例如无线电波或其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输介质传播的电磁波(例如穿过光纤电缆的光脉冲)或通过导线传输的电信号。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所披露的装置、电子设备和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅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可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，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、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的、机械的或其他的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或也可以不是物理单元，既可以位于一个位置，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来解决本发明实施例方案要解决的问题。

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，也可以是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存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术作出贡献的部分，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(包括：个人计算机、服务器、数据中心或其他网络设备)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而上述存储介质包括如前述所列举的各种可以存储程序代码的介质。

在本发明实施例的描述中，所属技术领域的技术人员应当知道，本发明实施例可以实现为方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。因此，本发明实施例可以具体实现为以下形式：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)、硬件和软件结合的形式。此外，在一些实施例中，本发明实施例还可以实现为在一个或多个计算机可读存储介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读存储介质中包含计算机程序代码。

上述计算机可读存储介质可以采用一个或多个计算机可读存储介质的任意组合。计算机可读存储介质包括：电、磁、光、电磁、红外或半导体的系统、装置或器件，或者以上任意的组合。计算机可读存储介质更具体的例子包括：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、闪存(Flash Memory)、光纤、光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件或以上任意组合。在本发明实施例中，计算机可读存储介质可以是任意包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置、器件使用或与其结合使用。

上述计算机可读存储介质包含的计算机程序代码可以用任意适当的介质传输，包括：无线、电线、光缆、射频(Radio Frequency，RF)或者以上任意合适的组合。

可以以汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、集成电路配置数据或以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明实施例操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，例如：Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言，例如：C语言或类似的程序设计语言。计算机程序代码可以完全的在用户计算机上执行、部分的在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行以及完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括：局域网(LAN)或广域网(WAN)，可以连接到用户计算机，也可以连接到外部计算机。

本发明实施例通过流程图和/或方框图描述所提供的方法、装置、电子设备。

应当理解，流程图和/或方框图的每个方框以及流程图和/或方框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，这些计算机可读程序指令通过计算机或其他可编程数据处理装置执行，产生了实现流程图和/或方框图中的方框规定的功能/操作的装置。

也可以将这些计算机可读程序指令存储在能使得计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读存储介质中。这样，存储在计算机可读存储介质中的指令就产生出一个包括实现流程图和/或方框图中的方框规定的功能/操作的指令装置产品。

也可以将计算机可读程序指令加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，使得在计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其他可编程数据处理装置上执行的指令能够提供实现流程图和/或方框图中的方框规定的功能/操作的过程。

以上所述，仅为本发明实施例的具体实施方式，但本发明实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例披露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明实施例的保护范围之内。因此，本发明实施例的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种电池安全预测方法，其特征在于，包括：

在待测电池组的多次充放电循环中，获取同一状态下所述待测电池组中问题单体电芯在每次充放电循环中的目标SOC值处所对应的电压数据，并确定所述问题单体电芯在每次循环中的所述目标SOC值处所对应的压差；所述问题单体电芯在所述目标SOC值处所对应的压差表示在一次循环的目标SOC值处，所述待测电池组中全部单体电芯的电压数据的中位值与所述问题单体电芯的电压数据的差值；

计算生成所述问题单体电芯在每次循环中的所述目标SOC值处的压差变化速度，确定所述压差变化速度的变化趋势；

对所述问题单体电芯的所述压差变化速度的变化趋势进行拟合，得到能够表示所述问题单体电芯的所述压差变化速度的变化趋势的经验公式，根据所述经验公式确定所述待测电池组的预警时刻。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述状态包括充电状态或者放电状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述状态为充电状态的情况下，所述目标SOC值大于或等于80％；

在所述状态为放电状态的情况下，所述目标SOC值小于或等于40％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在待测电池组的多次充放电循环中，获取同一状态下所述待测电池组中问题单体电芯在每次充放电循环中的目标SOC值处所对应的电压数据，并确定所述问题单体电芯在每次循环中的所述目标SOC值处所对应的压差，包括：

在待测电池组的多次充放电循环中，按照预设的采样频率，获取同一状态下所述全部单体电芯在多个采样点处所对应的电压数据；一个循环中的一个采样点对应的SOC值是目标SOC值；

分别确定所述全部单体电芯在多个采样点处所对应的压差；

基于所述全部单体电芯在多个采样点处所对应的压差，确定所述问题单体电芯。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述全部单体电芯在多个采样点处所对应的压差，确定所述问题单体电芯，包括：

从所述全部单体电芯在每个采样点处所对应的压差中，选取最大压差对应的单体电芯作为所述问题单体电芯。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算生成所述问题单体电芯在每次循环中的所述目标SOC值处的压差变化速度，确定所述压差变化速度的变化趋势，包括：

在所述问题单体电芯的每次循环中，令预设采样间隔两端点处的采样点分别对应的压差之间的差值除以所述采样间隔，得到所述问题单体电芯在所述采样间隔两端点之间的压差变化速度；

令所述采样间隔两端点中的前一端点依次递增，每递增一次计算一次所述采样间隔当前的两端点之间的压差变化速度；

直至所述采样间隔两端点中的后一端点没有相应的采样点时，得到与采样点相关的所述问题单体电芯在每次循环中的压差变化速度；

基于所述与采样点相关的所述问题单体电芯在每次循环中的压差变化速度，生成所述问题单体电芯在每次循环中的目标SOC值处的压差变化速度的变化趋势。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拟合包括：指数拟合。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述经验公式为：

其中，ΔV_velocity表示所述问题单体电芯的压差变化速度；a、b和c均表示拟合系数。

9.一种电池安全预测装置，其特征在于，包括：处理模块、计算模块和拟合模块；

所述处理模块用于在待测电池组的多次充放电循环中，获取同一状态下所述待测电池组中问题单体电芯在每次充放电循环中的目标SOC值处所对应的电压数据，并确定所述问题单体电芯在每次循环中的所述目标SOC值处所对应的压差；所述问题单体电芯在所述目标SOC值处所对应的压差表示在一次循环的目标SOC值处，所述待测电池组中全部单体电芯的电压数据的中位值与所述问题单体电芯的电压数据的差值；

所述计算模块用于计算生成所述问题单体电芯在每次循环中的所述目标SOC值处的压差变化速度，确定所述压差变化速度的变化趋势；

所述拟合模块用于对所述问题单体电芯的所述压差变化速度的变化趋势进行拟合，得到能够表示所述问题单体电芯的所述压差变化速度的变化趋势的经验公式，根据所述经验公式确定所述待测电池组的预警时刻。

10.一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述存储器中存储的计算机程序，以实现如权利要求1至8中任一项所述的电池安全预测方法中的步骤。

11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的电池安全预测方法中的步骤。

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