CN111413629B - 动力电池内单体电池的短路监测方法、系统以及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池短路监测技术领域，具体提供了一种动力电池内单体电池的短路监测方法、系统以及装置，旨在解决如何准确监测动力电池内单体电池是否短路。本发明通过计算在一定时长内每个单体电压相对于所有单体电压总体分布的偏离度，进而根据这些偏离度判断单体电池是否短路，本发明能够根据动力电池在小电流充电、大电流充电、电动汽车静止以及电动汽车运行等各种情况下的长时间、大数量的单体电压分析单体电池是否发生短路，提高了动力电池内单体电池短路监测的准确性，克服了现有技术不能在大电流充电与电动汽车运行时监测单体电池是否发生短路，致使监测结果的准确性降低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电池短路监测技术领域，具体涉及一种动力电池内单体电池的短路监测方法、系统以及装置。
背景技术
电动汽车内的动力电池在充放电过程中可能会由于短路发生热失控，进而危及动力电池以及电动汽车内乘客的安全。例如：当动力电池处于过充、过放、高温充电和过流等极端状态时，动力电池内的单体电池(电芯)可能会产生枝晶，如果某个单体电池产生的枝晶与其他单体电池接触，这几个单体电池可能会发生短路，而发生短路的单体电池会由于短路电流过大致使其温度升高。如果短路单体电池的温度过大，还可能会导致周围其他单体电池也发生短路以及温度升高，从而致使动力电池发生热失控的风险增加。此外，当存在动力电池内夹带导电颗粒、隔膜破损和局部应力过大等情况时，也可能会导致单体电池发生短路，增加热失控的风险。
目前，动力电池内单体电池的短路监测方法主要是在使用小电流对动力电池充电以及电动汽车静止时，通过电动汽车中的电池管理系统监测动力电池是否发生短路，而在使用大电流动力电池充电以及电动汽车运行时，无法监测动力电池内的单体电池是否发生短路。
相应地，本领域需要一种新的动力电池短路测方案来解决上述问题。
发明内容
为了克服上述缺陷，提出了本发明，以提供解决或至少部分地解决如何准确监测动力电池内单体电池是否短路的问题的动力电池内单体电池的短路监测方法、系统以及装置。
第一方面，提供一种动力电池内单体电池的短路监测方法，该方法包括：
获取在一定时长内接收到的动力电池中每个单体电池各自对应的单体电压，分别计算在所述一定时长内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度；
根据所述每个单体电压各自对应的偏离度，判断所述动力电池是否发生单体电池短路；若是，则输出报警信息。
其中，“获取在一定时长内接收到的动力电池中每个单体电池各自对应的单体电压，分别计算在所述一定时长内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度”的步骤具体包括：以预设的电池短路监测时刻为时间起点，获取在所述预设的电池短路监测时刻之后的预设第一时长内接收到的所述动力电池中每个单体电池各自对应的第一单体电压，分别计算每个第一单体电压各自对应的相对于所有第一单体电压总体分布的第一偏离度。
其中，“根据所述每个单体电压各自对应的偏离度，判断所述动力电池是否发生单体电池短路”的步骤具体包括：判断所有第一单体电压对应的第一偏离度是否均小于或等于预设的偏离度阈值；若是，则判定所述动力电池中没有发生单体电池短路。
其中，“根据所述每个单体电压各自对应的偏离度，判断所述动力电池是否发生单体电池短路”的步骤进一步包括：
当某个第一单体电压对应的第一偏离度大于所述预设的偏离度阈值时，以所述预设的电池短路监测时刻为时间起点，获取在所述预设的电池短路监测时刻之前的预设第二时长内接收到的所述动力电池中每个单体电池各自对应的第二单体电压，分别计算每个第二单体电压各自对应的相对于所有第二单体电压总体分布的第二偏离度；
根据所述第一偏离度以及第二偏离度，判断所述动力电池是否发生单体电池短路；
所述预设第二时长大于所述预设第一时长。
其中，“根据所述第一偏离度以及第二偏离度，判断所述动力电池是否发生单体电池短路”的步骤具体包括：
按照单体电压接收时间由先至后的顺序对第二偏离度与第一偏离度进行排列得到偏离度数组；
对所述偏离度数组中的偏离度进行线性回归计算，得到线性回归曲线方程以及线性拟合度；
判断所述线性拟合度是否大于预设的第一拟合度阈值；若是，则根据所述线性回归曲线方程获取相应的线性回归曲线的斜率值
判断所述斜率值是否大于预设的斜率阈值；若是，则判定所述动力电池发生单体电池短路；若否，则判定所述动力电池没有发生单体电池短路。
其中，还包括：若所述线性拟合度小于或等于预设的第一拟合度阈值，则对所述偏离度数组中的偏离度进行多项式拟合计算，得到2阶多项式拟合曲线方程以及多项式拟合度；
判断所述多项式拟合度是否大于预设的第二拟合度阈值；
项式拟合曲线方程中2阶项对应的系数并判断所述系数是否大于零；若是，则判定所述动力电池发生单体电池短路；若否，则判定所述动力电池没有发生单体电池短路；
若所述多项式拟合度小于或等于预设的第二拟合度阈值，则判定所述动力电池没有发生单体电池短路。
其中，“分别计算在所述一定时长内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度”的步骤具体包括：
根据下式所示的方法计算所述偏离度：
所述CellVolti_j是在所述一定时长内第i时刻接收到的所述动力电池中第j个单体电池的单体电压，所述devi_i_j是所述单体电压CellVolti_j对应的偏离度，所述AvgVolti是在所述一定时长内第i时刻接收到的所有单体电压的均值，所述StdVolti是在所述一定时长内第i时刻接收到的所有单体电压的标准差。
其中，在“分别计算在所述一定时长内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度”的步骤之前，所述方法还包括：
获取在所述一定时长内接收到的所述动力电池的每个工作电流；
按照电流接收时间由先至后的顺序对所述工作电流进行排列得到工作电流数组，对所述工作电流数组中的工作电流进行差分计算，得到每个工作电流各自对应的差分；
获取所述差分大于预设差分阈值的工作电流以及所述工作电流对应的数据接收时间；
获取在所述一定时长内所述数据接收时间前后一定时间范围内接收到的每个单体电池各自对应的单体电压并进行删除，随后根据剩下的单体电压执行步骤“分别计算在所述一定时长内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度”。
第二方面，提供一种动力电池内单体电池的短路监测系统，该系统包括：
偏离度计算装置，其被配置成获取在一定时长内接收到的动力电池中每个单体电池各自对应的单体电压，分别计算在所述一定时长内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度；
电池短路判断装置，其被配置成根据所述每个单体电压各自对应的偏离度，判断所述动力电池是否发生单体电池短路；若是，则输出报警信息。
其中，所述偏离度计算装置包括第一偏离度计算模块，所述第一偏离度计算模块被配置成执行以下操作：以预设的电池短路监测时刻为时间起点，获取在所述预设的电池短路监测时刻之后的预设第一时长内接收到的所述动力电池中每个单体电池各自对应的第一单体电压，分别计算每个第一单体电压各自对应的相对于所有第一单体电压总体分布的第一偏离度。
其中，所述电池短路判断装置包括第一短路判断模块，所述第一短路判断模块被配置成执行以下操作：判断所有第一单体电压对应的第一偏离度是否均小于或等于预设的偏离度阈值；若是，则判定所述动力电池中没有发生单体电池短路。
其中，所述偏离度计算装置包括第二偏离度计算模块，所述电池短路判断装置包括第二短路判断模块；
所述第二偏离度计算模块被配置成以所述预设的电池短路监测时刻为时间起点，获取在所述预设的电池短路监测时刻之前的预设第二时长内接收到的所述动力电池中每个单体电池各自对应的第二单体电压，分别计算每个第二单体电压各自对应的相对于所有第二单体电压总体分布的第二偏离度；其中，所述预设第二时长大于所述预设第一时长；
所述第二短路判断模块被配置成当所述第一短路判断模块判断出某个第一单体电压对应的第一偏离度大于所述预设的偏离度阈值时，根据所述第一偏离度以及第二偏离度，判断所述动力电池是否发生单体电池短路。
其中，还包括所述第二短路判断模块被配置成执行以下操作：
按照单体电压接收时间由先至后的顺序对第二偏离度与第一偏离度进行排列得到偏离度数组；
对所述偏离度数组中的偏离度进行线性回归计算，得到线性回归曲线方程以及线性拟合度；
判断所述线性拟合度是否大于预设的第一拟合度阈值；若是，则根据线性回归计算结果获取相应的线性回归曲线的斜率值；
判断所述斜率值是否大于预设的斜率阈值；若是，则判定所述动力电池发生单体电池短路；若否，则判定所述动力电池没有发生单体电池短路。
其中，还包括所述第二短路判断模块被配置成执行以下操作：
若所述线性拟合度小于或等于预设的第一拟合度阈值，则对所述偏离度数组中的偏离度进行多项式拟合计算，得到2阶多项式拟合曲线方程以及多项式拟合度；
判断所述多项式拟合度是否大于预设的第二拟合度阈值；
若所述多项式拟合度大于预设的第二拟合度阈值，则获取所述2阶多项式拟合曲线方程中2阶项对应的系数并判断所述系数是否大于零；若是，则判定所述动力电池发生单体电池短路；若否，则判定所述动力电池没有发生单体电池短路；
若所述多项式拟合度小于或等于预设的第二拟合度阈值，则判定所述动力电池没有发生单体电池短路。
其中，还包括所述偏离度计算装置被配置成执行以下操作：
根据下式所示的方法计算所述偏离度：
其中，所述CellVolti_j是在所述一定时长内第i时刻接收到的所述动力电池中第j个单体电池的单体电压，所述devi_i_j是所述单体电压CellVolti_j对应的偏离度，所述AvgVolti是在所述一定时长内第i时刻接收到的所有单体电压的均值，所述StdVolti是在所述一定时长内第i时刻接收到的所有单体电压的标准差。
其中，还包括所述偏离度计算装置被配置成执行以下操作：
获取在所述一定时长内接收到的所述动力电池的每个工作电流；
按照电流接收时间由先至后的顺序对所述工作电流进行排列得到工作电流数组，对所述工作电流数组中的工作电流进行差分计算，得到每个工作电流各自对应的差分；
获取所述差分大于预设差分阈值的工作电流以及获取所述工作电流对应的数据接收时间；
获取在所述一定时长内所述数据接收时间前后一定时间范围内接收到的每个单体电池各自对应的单体电压并进行删除，随后根据剩下的单体电压执行步骤“分别计算在所述一定时长内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度”。
第三方面，提供一种存储装置，该存储装置其中存储有多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行上述任一项所述的动力电池内单体电池的短路监测方法。
第四方面，提供一种控制装置，该控制装置包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行上述任一项所述的动力电池内单体电池的短路监测方法。
方案1、一种动力电池内单体电池的短路监测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取在一定时长内接收到的动力电池中每个单体电池各自对应的单体电压，分别计算在所述一定时长内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度；
根据所述每个单体电压各自对应的偏离度，判断所述动力电池是否发生单体电池短路；若是，则输出报警信息。
方案2、根据方案1所述的动力电池内单体电池的短路监测方法，其特征在于，“获取在一定时长内接收到的动力电池中每个单体电池各自对应的单体电压，分别计算在所述一定时长内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度”的步骤具体包括：
以预设的电池短路监测时刻为时间起点，获取在所述预设的电池短路监测时刻之后的预设第一时长内接收到的所述动力电池中每个单体电池各自对应的第一单体电压，分别计算每个第一单体电压各自对应的相对于所有第一单体电压总体分布的第一偏离度。
方案3、根据方案2所述的动力电池内单体电池的短路监测方法，其特征在于，“根据所述每个单体电压各自对应的偏离度，判断所述动力电池是否发生单体电池短路”的步骤具体包括：
判断所有第一单体电压对应的第一偏离度是否均小于或等于预设的偏离度阈值；若是，则判定所述动力电池中没有发生单体电池短路。
方案4、根据方案3所述的动力电池内单体电池的短路监测方法，其特征在于，“根据所述每个单体电压各自对应的偏离度，判断所述动力电池是否发生单体电池短路”的步骤进一步包括：
当某个第一单体电压对应的第一偏离度大于所述预设的偏离度阈值时，以所述预设的电池短路监测时刻为时间起点，获取在所述预设的电池短路监测时刻之前的预设第二时长内接收到的所述动力电池中每个单体电池各自对应的第二单体电压，分别计算每个第二单体电压各自对应的相对于所有第二单体电压总体分布的第二偏离度；
根据所述第一偏离度以及第二偏离度，判断所述动力电池是否发生单体电池短路；
其中，所述预设第二时长大于所述预设第一时长。
方案5、根据方案4所述的动力电池内单体电池的短路监测方法，其特征在于，“根据所述第一偏离度以及第二偏离度，判断所述动力电池是否发生单体电池短路”的步骤具体包括：
按照单体电压接收时间由先至后的顺序对第二偏离度与第一偏离度进行排列得到偏离度数组；
对所述偏离度数组中的偏离度进行线性回归计算，得到线性回归曲线方程以及线性拟合度；
判断所述线性拟合度是否大于预设的第一拟合度阈值；若是，则根据所述线性回归曲线方程获取相应的线性回归曲线的斜率值；
判断所述斜率值是否大于预设的斜率阈值；若是，则判定所述动力电池发生单体电池短路；若否，则判定所述动力电池没有发生单体电池短路。
方案6、根据方案5所述的动力电池内单体电池的短路监测方法，其特征在于，还包括：
若所述线性拟合度小于或等于预设的第一拟合度阈值，则对所述偏离度数组中的偏离度进行多项式拟合计算，得到2阶多项式拟合曲线方程以及多项式拟合度；
判断所述多项式拟合度是否大于预设的第二拟合度阈值；
若所述多项式拟合度大于预设的第二拟合度阈值，则获取所述2阶多项式拟合曲线方程中2阶项对应的系数并判断所述系数是否大于零；若是，则判定所述动力电池发生单体电池短路；若否，则判定所述动力电池没有发生单体电池短路；
若所述多项式拟合度小于或等于预设的第二拟合度阈值，则判定所述动力电池没有发生单体电池短路。
方案7、根据方案1至6中任一项所述的动力电池内单体电池的短路监测方法，其特征在于，“分别计算在所述一定时长内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度”的步骤具体包括：
根据下式所示的方法计算所述偏离度：
其中，所述CellVolti_j是在所述一定时长内第i时刻接收到的所述动力电池中第j个单体电池的单体电压，所述devi_i_j是所述单体电压CellVolti_j对应的偏离度，所述AvgVolti是在所述一定时长内第i时刻接收到的所有单体电压的均值，所述StdVolti是在所述一定时长内第i时刻接收到的所有单体电压的标准差。
方案8、根据方案1至6中任一项所述的动力电池内单体电池的短路监测方法，其特征在于，在“分别计算在所述一定时长内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度”的步骤之前，所述方法还包括：
获取在所述一定时长内接收到的所述动力电池的每个工作电流；
按照电流接收时间由先至后的顺序对所述工作电流进行排列得到工作电流数组，对所述工作电流数组中的工作电流进行差分计算，得到每个工作电流各自对应的差分；
获取所述差分大于预设差分阈值的工作电流以及所述工作电流对应的数据接收时间；
获取在所述一定时长内所述数据接收时间前后一定时间范围内接收到的每个单体电池各自对应的单体电压并进行删除，随后根据剩下的单体电压执行步骤“分别计算在所述一定时长内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度”。
方案9、一种动力电池内单体电池的短路监测系统，其特征在于，所述系统包括：
偏离度计算装置，其被配置成获取在一定时长内接收到的动力电池中每个单体电池各自对应的单体电压，分别计算在所述一定时长内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度；
电池短路判断装置，其被配置成根据所述每个单体电压各自对应的偏离度，判断所述动力电池是否发生单体电池短路；若是，则输出报警信息。
方案10、根据方案9所述的动力电池内单体电池的短路监测系统，其特征在于，所述偏离度计算装置包括第一偏离度计算模块，所述第一偏离度计算模块被配置成执行以下操作：
以预设的电池短路监测时刻为时间起点，获取在所述预设的电池短路监测时刻之后的预设第一时长内接收到的所述动力电池中每个单体电池各自对应的第一单体电压，分别计算每个第一单体电压各自对应的相对于所有第一单体电压总体分布的第一偏离度。
方案11、根据方案10所述的动力电池内单体电池的短路监测系统，其特征在于，所述电池短路判断装置包括第一短路判断模块，所述第一短路判断模块被配置成执行以下操作：
判断所有第一单体电压对应的第一偏离度是否均小于或等于预设的偏离度阈值；若是，则判定所述动力电池中没有发生单体电池短路。
方案12、根据方案11所述的动力电池内单体电池的短路监测系统，其特征在于，所述偏离度计算装置包括第二偏离度计算模块，所述电池短路判断装置包括第二短路判断模块；
所述第二偏离度计算模块被配置成以所述预设的电池短路监测时刻为时间起点，获取在所述预设的电池短路监测时刻之前的预设第二时长内接收到的所述动力电池中每个单体电池各自对应的第二单体电压，分别计算每个第二单体电压各自对应的相对于所有第二单体电压总体分布的第二偏离度；其中，所述预设第二时长大于所述预设第一时长；
所述第二短路判断模块被配置成当所述第一短路判断模块判断出某个第一单体电压对应的第一偏离度大于所述预设的偏离度阈值时，根据所述第一偏离度以及第二偏离度，判断所述动力电池是否发生单体电池短路。
方案13、根据方案12所述的动力电池内单体电池的短路监测系统，其特征在于，还包括所述第二短路判断模块被配置成执行以下操作：
按照单体电压接收时间由先至后的顺序对第二偏离度与第一偏离度进行排列得到偏离度数组；
对所述偏离度数组中的偏离度进行线性回归计算，得到线性回归曲线方程以及线性拟合度；
判断所述线性拟合度是否大于预设的第一拟合度阈值；若是，则根据所述线性回归曲线方程获取相应的线性回归曲线的斜率值；
判断所述斜率值是否大于预设的斜率阈值；若是，则判定所述动力电池发生单体电池短路；若否，则判定所述动力电池没有发生单体电池短路。
方案14、根据方案13所述的动力电池内单体电池的短路监测系统，其特征在于，还包括所述第二短路判断模块被配置成执行以下操作：
若所述线性拟合度小于或等于预设的第一拟合度阈值，则对所述偏离度数组中的偏离度进行多项式拟合计算，得到2阶多项式拟合曲线方程以及多项式拟合度；
判断所述多项式拟合度是否大于预设的第二拟合度阈值；
若所述多项式拟合度大于预设的第二拟合度阈值，则获取所述2阶多项式拟合曲线方程中2阶项对应的系数并判断所述系数是否大于零；若是，则判定所述动力电池发生单体电池短路；若否，则判定所述动力电池没有发生单体电池短路；
若所述多项式拟合度小于或等于预设的第二拟合度阈值，则判定所述动力电池没有发生单体电池短路。
方案15、根据方案9至14中任一项所述的动力电池内单体电池的短路监测系统，其特征在于，还包括所述偏离度计算装置被配置成执行以下操作：
根据下式所示的方法计算所述偏离度：
其中，所述CellVolti_j是在所述一定时长内第i时刻接收到的所述动力电池中第j个单体电池的单体电压，所述devi_i_j是所述单体电压CellVolti_j对应的偏离度，所述AvgVolti是在所述一定时长内第i时刻接收到的所有单体电压的均值，所述StdVolti是在所述一定时长内第i时刻接收到的所有单体电压的标准差。
方案16、根据方案9至14中任一项所述的动力电池内单体电池的短路监测系统，其特征在于，还包括所述偏离度计算装置被配置成执行以下操作：
获取在所述一定时长内接收到的所述动力电池的每个工作电流；
按照电流接收时间由先至后的顺序对所述工作电流进行排列得到工作电流数组，对所述工作电流数组中的工作电流进行差分计算，得到每个工作电流各自对应的差分；
获取所述差分大于预设差分阈值的工作电流以及获取所述工作电流对应的数据接收时间；
获取在所述一定时长内所述数据接收时间前后一定时间范围内接收到的每个单体电池各自对应的单体电压并进行删除，随后根据剩下的单体电压执行步骤“分别计算在所述一定时长内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度”。
方案17、一种存储装置，其中存储有多条程序代码，其特征在于，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行方案1至8中任一项所述的动力电池内单体电池的短路监测方法。
方案18、一种控制装置，包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条程序代码，其特征在于，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行方案1至8中任一项所述的动力电池内单体电池的短路监测方法。
本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：
在实施本发明的技术方案中，通过对长时间、大数据量的单体电压进行统计分析，得出在一段较长时间范围内每个单体电池的每个单体电压相对于所有单体电池的单体电压的均值的偏离度，如果所有单体电池的单体电压的偏离度都小于或等于预设的偏离度阈值，则表示没有单体电池发生短路。以所有单体电池的单体电压均值为基准，分析每个单体电池的单体电压偏离该均值的偏离度并以该偏离度表示每个单体电压的电压变化状态，即使某些单体电池在较大的充电电流或放电电流作用下发生了短暂的欧姆极化(例如：一部分单体电池的单体电压降低并且/或者一部分单体电池的单体电压升高)，但所有单体电池的单体电压均值也会随之发生改变，因而只要所有单体电压仍处于该单体电压均值附近，那么就可以判断出没有发生单体电池短路。如果某个单体电池的一部分单体电压相对于所有单体电池的单体电压均值的偏离度大于预设的偏离度阈值，则表明这个单体电池可能发生了短路。对此，本发明进一步对更长时间、数据量更多的单体电压的偏离度进行分析，得出在这段更长的时间范围内这个单体电池的单体电压偏离所有单体电压的均值的变化趋势，根据该变化趋势判断是否发生单体电池短路。由上述分析可知，单体电压的偏离度仅与所有单体电池的单体电压均值有关，而在根据偏离度分析是否发生单体电池短路时也仅考虑了偏离度与偏离度阈值的比较结果以及偏离度的变化趋势，无论单体电池是否发生欧姆极化都不会影响短路监测结果的准确性，因而本发明不仅适用于对动力电池进行小电流充电以及车辆静止时的单体电池短路监测，还适用于对动力电池进行大电流充电以及车辆行驶过程中的单体电池短路监测。
附图说明
下面参照附图来描述本发明的具体实施方式，附图中：
图1是根据本发明的一个实施例的动力电池内单体电池的短路监测方法的主要步骤流程示意图；
图2是根据本发明的另一个实施例的动力电池内单体电池的短路监测方法的主要步骤流程示意图；
图3是根据本发明的一个实施例的动力电池内单体电池的短路监测系统的主要结构示意图；
图4是本发明的应用场景示意图；
附图标记列表：
11：偏离度计算装置；12：电池短路判断装置；21：电动汽车；22：后台服务器。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的一些实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，“模块”、“处理器”可以包括硬件、软件或者两者的组合。一个模块可以包括硬件电路，各种合适的感应器，通信端口，存储器，也可以包括软件部分，比如程序代码，也可以是软件和硬件的组合。处理器可以是中央处理器、微处理器、图像处理器、数字信号处理器或者其他任何合适的处理器。处理器具有数据和/或信号处理功能。处理器可以以软件方式实现、硬件方式实现或者二者结合方式实现。非暂时性的计算机可读存储介质包括任何合适的可存储程序代码的介质，比如磁碟、硬盘、光碟、闪存、只读存储器、随机存取存储器等等。术语“A和/或B”表示所有可能的A与B的组合，比如只是A、只是B或者A和B。术语“至少一个A或B”或者“A和B中的至少一个”含义与“A和/或B”类似，可以包括只是A、只是B或者A和B。单数形式的术语“一个”、“这个”、“某个”也可以包含复数形式。
这里先解释本发明涉及到的一些术语。
单体电池指的是，构成动力电池的基本电池单元，多个单体电池经过串并联构成动力电池。
单体电压指的是，单体电池的电压。
一个单体电压相对于所有单体电压总体分布的偏离度指的是，这个单体电压偏离所有单体电压的均值的程度。如果一个单体电池对应的单体电压的偏离度越小，表明这个单体电池发生短路的风险越低。
动力电池的工作电流指的是，动力电池在充放电过程中的工作电流(充电电流或放电电流)。
由于动力电池内每个单体电池的电阻值不尽相同，因而导致每个单体电池的单体电压会存在一定差异(电压偏差)，对于没有发生单体电池短路的动力电池而言，这些电压偏差很小，即动力电池内的单体电池具有较高的电压一致性。然而，当动力电池发生单体电池短路时，一部分单体电压之间的电压偏差会比较大，致使单体电池的电压一致性较低。现有技术中的动力电池内单体电池的短路监测方法正是利用上述单体电池的电压变化规律来监测动力电池是否发生单体电池短路，即检测动力电池内单体电池的电压一致性，根据检测结果判断动力电池是否发生单体电池短路。但是，在使用大电流对动力电池充电时，较大的充电电流会导致单体电池发生短暂的欧姆极化(由电池的欧姆电阻引起的电极电位偏离平衡电位的现象)，而欧姆极化可能会使单体电池的电压一致性降低(例如：一部分单体电池的单体电压降低并且/或者一部分单体电池的单体电压升高，从而致使单体电池的电压一致性降低)，如果仍以电压一致性检测结果判断是否发生单体电池短路，将会造成误判，因而这种方法并不适用于在对动力电池进行大电流充电时检测动力电池是否发生单体电池短路。类似的，在车辆行驶过程中，由于车辆行驶工况复杂多变，动力电池的放电电流可能会比较大，而较大的放电电流同样会导致单体电池发生短暂的欧姆极化，因而这种方法也不适用于在车辆行驶过程检测动力电池是否发生单体电池短路。
在本发明实施例中，提取一定时长内动力电池中每个单体电池各自对应的单体电压，分别计算在这段时间内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度，并且根据这些偏离度判断动力电池是否发生单体电池短路并输出报警信息。一个例子：电动汽车中的电池管理系统实时检测动力电池中每个单体电池的单体电压，以及向与电动汽车网络连接的后台服务器发送检测到的单体电压，后台服务器接收并存储每个动力电池中每个单体电池各自对应的单体电压。后台服务器在通过执行上述操作判断出动力电池发生单体电池短路之后，向电动汽车输出报警信息，以提醒电动汽车用户动力电池存在单体电池短路的风险，及时进行检修。
本发明实施例通过对长时间、大数据量的单体电压进行统计分析，得出在一段较长时间范围内每个单体电池的每个单体电压相对于所有单体电池的单体电压的均值的偏离度，如果所有单体电池的单体电压的偏离度都小于或等于预设的偏离度阈值，则表示没有单体电池发生短路。以所有单体电池的单体电压均值为基准，分析每个单体电池的单体电压偏离该均值的偏离度并以该偏离度表示每个单体电压的电压变化状态，即使某些单体电池在较大的充电电流或放电电流作用下发生了短暂的欧姆极化(例如：一部分单体电池的单体电压降低并且/或者一部分单体电池的单体电压升高)，但所有单体电池的单体电压均值也会随之发生改变，因而只要所有单体电压仍处于该单体电压均值附近，那么就可以判断出没有发生单体电池短路。
如果某个单体电池的一部分单体电压相对于所有单体电池的单体电压均值的偏离度大于预设的偏离度阈值，则表明这个单体电池可能发生了短路。但是，由于单体电池的单体电压会在充放电过程中发生正常的波动，如果仅根据某些单体电压的偏离度大于预设的偏离度阈值就判定单体电池发生了短路可能会造成误判，因而本发明进一步对更长时间、数据量更多的单体电压的偏离度进行分析，得出在这段更长的时间范围内这个单体电池的单体电压偏离所有单体电压的均值的变化趋势，根据该变化趋势判断是否发生单体电池短路。具体而言，可以分时段提取动力电池中每个单体电池各自对应的单体电压，先根据第一时段内单体电压的偏离度(较短时间范围内的单体电压的偏离度)判断动力电池是否发生单体电池短路，如果某个单体电压的偏离度大于预设的偏离度阈值，则同时获取在第一时段与第二时段内单体电压的偏离度(较长时间范围内的单体电压的偏离度)，然后对在上述一段较长时间范围内这个单体电池的所有偏离度进行线性回归计算。若由线性回归计算得出的线性回归曲线的斜率值小于零(线性递减函数)，表示这个单体电池的单体电压呈现逐渐接近所有单体电池的单体电压均值的状态，而上述一部分偏离度大于偏离度阈值的单体电压仅是单体电池在充放电过程中的正常波动，这个单体电池没有发生短路。若线性回归曲线的斜率大于零(线性递增函数)，表示这个单体电池的单体电压呈现逐渐远离所有单体电池的单体电压均值的状态，在此情况下，可以根据斜率值与预设的斜率阈值的比较结果来进一步判断单体电池是否发生短路。具体方法是，在短路监测之前，先对动力电池进行试验得到某个单体电池短路时其对应的线性回归曲线的斜率，根据该斜率设定斜率阈值(斜率阈值小于该斜率且斜率阈值大于零)。短路监测时，在获取到某个单体电池对应的斜率后调取这个斜率阈值并进行斜率比较，如果这个单体电池对应的斜率大于或等于斜率阈值，表明这个单体电池呈现为短路状态下的电压变化状态，这个单体电池已经发生了短路；如果这个单体电池对应的斜率小于斜率阈值，表明这个单体电池仍处于正常的电压变化状态，这个单体电池没有发生短路。
由上述分析可知，单体电压的偏离度仅与所有单体电池的单体电压均值有关，而在根据偏离度分析是否发生单体电池短路时也仅考虑了偏离度与偏离度阈值的比较结果以及偏离度的变化趋势(线性回归曲线的斜率)，无论单体电池是否发生欧姆极化都不会影响短路监测结果的准确性，因而本发明不仅适用于对动力电池进行小电流充电以及车辆静止时的单体电池短路监测，还适用于对动力电池进行大电流充电以及车辆行驶过程中的单体电池短路监测。
参阅附图4，图4是本发明的技术方案涉及的一个实施例的应用场景示意图。电动汽车21中设置有通信装置、动力电池以及能够检测动力电池的电池参数(包括但不限于：动力电池的工作电流以及单体电池的单体电压)的电池管理系统(Battery ManagementSystem，BMS)，电动汽车21通过通信装置(包括但不限于：WIFI通信装置和4G通信装置(基于第四代移动通信及其技术的通信装置))与后台服务器22建立通信连接。电池管理系统实时检测动力电池中每个单体电池的单体电压，电动汽车21通过通信装置将检测到的单体电压实时发送至后台服务器22。后台服务器22对接收到的单体电压进行数据分析，当分析出动力电池发生单体电池短路后，向电动汽车21发送报警信息(例如：当前动力电池发生单体电池短路)，以提醒电动汽车21内的驾驶员及时检修动力电池。
进一步，后台服务器22还可以与电动汽车21的用户的终端(包括但不限于：手机和平板电脑)和/或电动汽车的服务商终端(包括但不限于：计算机设备)通信连接，在分析出动力电池发生单体电池短路后，向用户的终端发送报警信息并且/或者根据当前动力电池的身份识别码(包括但不限于：动力电池的ID号)向电动汽车的服务商终端报警信息(例如：ID号是“Battery111”的动力电池发生单体电池短路)，以提醒电动汽车的服务商及时检修动力电池。
参阅附图1，图1是根据本发明的一个实施例的动力电池内单体电池的短路监测方法主要步骤流程示意图。如图1所示，本发明实施例中动力电池内单体电池的短路监测方法主要包括以下步骤：
步骤S101：接收动力电池中每个单体电池各自对应的单体电压。
在一个实施方式中，可以直接接收电池管理系统等单体电压检测装置检测并发送出的动力电池中每个单体电池各自对应的单体电压，也可以接收其他与单体电压检测装置网络连接的装置发送出的动力电池的单体电压，这些装置能够接收/存储单体电压检测装置检测到的动力电池的单体电压。一个例子：直接接收电动汽车中电池管理系统发送的动力电池中每个单体电池各自对应的单体电压；另一个例子：接收电动汽车的车载控制装置发送的动力电池中每个单体电池各自对应的单体电压，车载控制装置与电池管理系统网络连接并能够接收/存储电池管理系统检测到的动力电池的单体电压。
步骤S102：获取在一定时长内接收到的动力电池中每个单体电池各自对应的单体电压，分别计算在所述一定时长内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度。
在本发明实施例中，一个单体电压相对于所有单体电压总体分布的偏离度指的是，这个单体电压偏离所有单体电压的均值的程度。
在一个实施方式中，可以采用根据下式(1)所示的方法计算在所述一定时长内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度：
公式(1)中各参数含义是：
CellVolti_j是在所述一定时长内第i时刻接收到的一个动力电池中第j个单体电池的单体电压，devi_i_j是单体电压CellVolti_j对应的偏离度，AvgVolti是在所述一定时长内第i时刻接收到的这个动力电池的所有单体电压的均值，m是在所述一定时长内接收到的这个动力电池的单体电压的总数；StdVolti是在所述一定时长内第i时刻接收到的所有单体电压的标准差，/>
本发明实施例通过上述公式(1)计算得到的偏离度devi_i_j的物理意义是以标准差StdVolti为单位，单体电压CellVolti_j在均值AvgVolti之上有多少个标准差StdVolti，或是在均值AvgVolti之下有多少个标准差StdVolti，该偏离度devi_i_j能够清楚表明单体电压CellVolti_j偏离所有单体电压总体分布的程度。
在一个实施方式中，在分别计算在所述一定时长内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度之前，还可以包括单体电压筛选步骤，通过单体电压筛选步骤可以删除由于数据传输不同步、数据丢失或错位等数据质量问题导致的非真实有效的单体电压，从而提高短路监测的准确性。该步骤具体包括：
步骤1：获取在所述一定时长内接收到的所动力电池的每个工作电流。要说明的是，本实施方式中的“所述一定时长”与前述实施方式中的“所述一定时长”相同。
步骤2：按照电流接收时间由先至后的顺序对工作电流进行排列得到工作电流数组，对工作电流数组中的工作电流进行差分计算，得到每个工作电流各自对应的差分。
在本实施方式中，可以对工作电流数组中的工作电流进行一阶差分计算或多阶差分计算，得到每个工作电流各自对应的差分。
步骤3：获取在步骤2得到的差分中大于预设差分阈值的差分对应的工作电流以及获取该工作电流对应的数据接收时间。
步骤4：获取在所述一定时长内所述数据接收时间前后一定时间范围内接收到的每个单体电池各自对应的单体电压并进行删除，随后根据剩下的单体电压执行步骤“分别计算在所述一定时长内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度”。
一个例子：假设当前时刻是2020年01月01日下午8点，预设的电池短路监测时刻是以所述当前时刻为时间起点，在所述当前时刻之前的3小时(2020年01月01日下午5点)，预设第一时长是2小时，则“在预设的电池短路监测时刻之后的预设第一时长”指的是下午5点-7点，获取这段时间内接收到的动力电池A的工作电流I1、I2、…I120，将这些工作电流按照接收时间由先至后的顺序进行排列得到工作电流数组{I1、I2、…I120}，对工作电流数组中的每个工作电流进行差分计算，得到每个工作电流各自对应的差分{ΔI1、ΔI2、…ΔI120}，其中，大于预设差分阈值的差分是ΔI50，该差分ΔI50对应的工作电流I50的数据接收时间是下午5点50分。若“数据接收时间前后一定时间范围”是下午5点50分的前后10分钟内，则获取下午5点40分至下午6点之间的单体电压并删除这些单体电压，随后计算剩下的单体电压(下午5点至5点39分之间以及下午6点01分至下午7点之间接收到的单体电压)的偏离度。
数据传输不同步、数据丢失或错位等数据质量问题会导致一些单体电压与在其前后接收到的其他单体电压相比，电压值相差比较大，这些单体电压不能真实的反映单体电池在相应接收时刻的电压状态，如果利用这些单体电压判断是否发生单体电池短路，可能会发生误判，因而需要删除这些单体电压。考虑到差分能够表示离散量之间的变化量，本发明实施例通过计算每个工作电流各自对应的差分，可以得到所有相邻工作电流之间的变化量，根据差分值就可以确定出电流值波动异常(差分值大于预设差分阈值)的工作电流，这些工作电流与在其前后接收到的其他工作电流相比电流值相差比较大，而在这些工作电流的接收时间相应接收到的单体电压就是需要删除的上述不能真实反映单体电池电压状态的单体电压。进一步，为了尽可能删除所有潜在的不能真实的反映单体电池电压状态的单体电压，提高短路监测的准确性，可以将上述工作电流的接收时间前后一定时间范围内接收到的所有单体电压都删除。
进一步，在一个实施方式中，可以在单体电压筛选步骤之后，对筛选后的单体电压进行电压滤波，对电压滤波后的单体电压进行偏离度计算，进一步提高短路监测的准确性。在一个实施方式中，可以在单体电压筛选步骤之前先对单体电压进行电压滤波，再通过执行单体电压筛选步骤对电压滤波后的单体电压进行筛选，对筛选后的单体电压进行偏离度计算，进一步提高短路监测的准确性。
步骤S103：根据每个单体电压各自对应的偏离度，判断动力电池是否发生单体电池短路。具体地，若判定动力电池发生单体电池短路，则转至步骤S104；若判定动力电池没有发生单体电池短路，则转至步骤S105。
在一个实施方式中，可以按照以下步骤判断动力电池是否发生单体电池短路：
步骤1：以预设的电池短路监测时刻为时间起点，获取在预设的电池短路监测时刻之后的预设第一时长内接收到的动力电池中每个单体电池各自对应的第一单体电压，分别计算每个第一单体电压各自对应的相对于所有第一单体电压总体分布的第一偏离度。
一个例子：假设当前时刻是2020年01月01日下午8点，预设的电池短路监测时刻是以所述当前时刻为时间起点，在所述当前时刻之前的3小时(2020年01月01日下午5点)，预设第一时长是2小时，则“在预设的电池短路监测时刻之后的预设第一时长”指的是下午5点-7点，获取这段时间内接收到的动力电池A中每个单体电池各自对应的第一单体电压，然后根据公式(1)所示的方法计算动力电池A中每个第一单体电压相对于接收到的所有第一单体电压总体分布的第一偏离度。
在预设的电池短路监测时刻之后的预设第一时长是，在当前时刻之前且比较接近当前时刻的一段时长，这段时间内接收到的单体电压(第一单体电压)能够近似反映单体电池最新的电压状态，计算并使用这些单体电压的偏离度(第一偏离度)能够更为准确地判断出是否发生单体电池短路。
步骤2：判断步骤1计算得到的所有第一单体电压对应的第一偏离度是否均小于或等于预设的偏离度阈值(预设的偏离度阈值的取值范围可以是1.5至10)；如果所有第一单体电压对应的第一偏离度均小于或等于预设的偏离度阈值，则判定动力电池没有发生单体电池短路。如果某个第一单体电压对应的第一偏离度大于预设的偏离度阈值，则可以判定动力电池发生单体电池短路。
本发明实施例通过对每个单体电池的单体电压进行长时间、大数据量的偏离度统计分析，可以得出在一段时间内这个单体电池的单体电压偏离所有单体电压的均值的程度，如果这段时间内所有单体电压的偏离度都小于或等于预设的偏离度阈值，表明在这段时间内这个单体电池的单体电压没有发生异常，处于正常工作状态；如果这段时间内存在某些单体电压的偏离度大于预设的偏离度阈值的情况，则表明单体电池可能发生了短路，也可能没有发生短路。因此，需要在某些单体电压的偏离度大于预设的偏离度阈值时，做进一步分析，以准确判断是否发生单体电池短路。
进一步，在一个实施方式中，当步骤2判断出某个第一单体电压对应的第一偏离度大于预设的偏离度阈值时，还可以按照以下步骤判断动力电池是否发生单体电池短路：
步骤21：以前述实施方式中的预设的电池短路监测时刻为时间起点，获取在预设的电池短路监测时刻之前的预设第二时长内接收到的动力电池中每个单体电池各自对应的第二单体电压，分别计算每个第二单体电压各自对应的相对于所有第二单体电压总体分布的第二偏离度。其中，预设第二时长大于前述实施方式中的预设第一时长。一个例子：预设第二时长是预设第一时长的1-10倍。
一个例子：假设当前时刻是2020年01月01日下午8点，预设的电池短路监测时刻是以所述当前时刻为时间起点，在所述当前时刻之前的3小时(2020年01月01日下午5点)，预设第二时长是3小时，则“在预设的电池短路监测时刻之前的预设第二时长”指的是下午2点-5点，获取这段时间内接收到的动力电池A中每个单体电池各自对应的第二单体电压，然后根据公式(1)所示的方法计算动力电池A中每个第二单体电压相对于接收到的所有第二单体电压总体分布的第二偏离度。
步骤22：根据第一偏离度以及第二偏离度，判断动力电池是否发生单体电池短路。
在根据第一时段内单体电压的偏离度无法判断出是否发生单体电池短路的情况下，本发明实施例根据一段更长的时间范围(由第一时长与第二时长构成的时间范围)内单体电压(第一单体电压与第二单体电压)的偏离度(第一偏离度与第二偏离度)，可以评估出单体电池在一个较长时间范围内单体电压偏离所有单体电压的均值的变化趋势，根据这个变化趋势可以进一步分析出是否发生单体电池短路。
在一个实施方式中，上述步骤22可以具体包括：
步骤221：按照单体电压接收时间由先至后的顺序对第二偏离度与第一偏离度进行排列得到偏离度数组。
步骤222：对偏离度数组中的偏离度进行线性回归计算，得到线性回归曲线方程以及线性拟合度。线性拟合度的大小能够表示线性回归计算结果的可信度，线性拟合度越大则表示对这些偏离度进行线性化表示的可能性越大，则线性回归曲线方程所表示的线性曲线能够更加真实的反映出这些偏离度的变化趋势；线性拟合度越小则表示对这些偏离度进行线性化表示的可能性越小，则线性回归曲线方程所表示的线性曲线不能更加真实的反映出这些偏离度的变化趋势。在本实施方式中采用的线性回归计算方法为本领域常规的线性回归方法，为了描述简洁，在此不再赘述。
一个例子：在2020年01月01日下午5点-7点之间接收到120个动力电池A中单体电池a的第一单体电压，根据公式(1)所示的方法计算得到这120个第一单体电压对应的第一偏离度；在下午2点-5点之间接收到180个动力电池A中单体电池a的第二单体电压，根据公式(1)所示的方法计算得到这180个第二单体电压对应的第二偏离度；根据单体电压接收时间由先至后的顺序，将上述计算得到的180个第二偏离度以及120个第一偏离度进行排列得到偏离度数组。对偏离度数组内的300个偏离度进行线性回归计算，进而得到线性回归方程以及线性拟合度。
步骤223：判断步骤222获取到的线性拟合度是否大于预设的第一拟合度阈值(预设的第一拟合度阈值的取值范围可以是0.3至1)。
如果线性拟合度大于预设的第一拟合度阈值，则表明步骤222中的线性归回计算结果具有较高的可信度，线性回归曲线方程所表示的线性曲线能够真实的反映出这些偏离度的变化趋势，此时可以根据线性回归曲线方程获取相应的线性回归曲线的斜率值，进而判断该斜率值是否大于预设的斜率阈值(预设的斜率阈值的取值范围可以是0.01至10)；若是，则判定动力电池发生单体电池短路；若否，则判定动力电池没有发生单体电池短路。
如果线性拟合度小于或等于预设的第一拟合度阈值，则表明步骤222中的线性归回计算结果的可信度较低，为了简化短路监测的处理逻辑以及降低相应的运算工作量，当线性拟合度小于或等于预设的第一拟合度阈值时，也可以根据线性回归曲线的斜率值与预设的斜率阈值的比较结果来判断动力电池是否发生单体电池短路。
由前述分析可知，由于在第一时长内单体电压的偏离度存在大于预设的偏离度阈值的情况，不能再采用对单体电压的偏离度与预设的偏离度阈值进行比较的方法来判断是否发生单体电池短路。考虑到所有的单体电压的偏离度都是离散的数量，本发明实施例对这些离散的单体电压的偏离度进行线性回归计算，得到能够表征这些单体电压的偏离度变化趋势的线性回归曲线方程以及线性拟合度，在线性拟合度大于预设第一拟合度阈值的条件下获取线性回归曲线方程的斜率值，将这个斜率值作为表征这些单体电压的偏离度变化趋势的量化指标，该斜率值越大表明在这段时间内这个单体电池的单体电压偏离所有单体电压的均值的程度越来越大，如果该斜率值大于这个单体电池发生短路时对应的斜率值(上述预设的斜率阈值)，就可以立刻判断出这个单体电池发生了短路故障。
进一步，在本实施方式中，当线性拟合度小于或等于预设的第一拟合度阈值时，为了更准确地判断出动力电池是否发生单体电池短路，在步骤223之后还可以包括以下步骤：
步骤224：对步骤221得到的偏离度数组中的偏离度进行多项式拟合计算，得到2阶多项式拟合曲线方程以及多项式拟合度。2阶多项式拟合曲线方程指的是，多项式拟合曲线方程中最高项是2次的方程。与线性拟合度的作用类似，多项式拟合度的大小能够表示多项式拟合计算结果的可信度，为了描述简洁，在此不再赘述。此外，在本实施方式中采用的多项式拟合计算方法为本领域常规的多项式拟合方法，为了描述简洁，也不再赘述。
步骤225：判断步骤224得到的多项式拟合度是否大于预设的第二拟合度阈值(预设的第一拟合度阈值的取值范围可以是0.3至1)；若是，则获取2阶多项式拟合曲线方程中2阶项对应的系数。
如果多项式拟合度大于预设的第二拟合度阈值，则表明步骤224中的多项式拟合计算结果具有较高的可信度，多项式拟合曲线能够真实地反映出偏离度的变化趋势。此时可以判断2阶项对应的系数(2阶多项式拟合曲线方程中最高项的系数)是否大于零；若是，则判定动力电池发生单体电池短路；若否，则判定动力电池没有发生单体电池短路。
如果多项式拟合度小于或等于预设的第二拟合度阈值，则表明步骤224中的多项式拟合计算结果的可信度较低，同时由前述分析可知，这些偏离度的线性归回计算结果的可信度也比较低，这种情况表示这些偏离度处于无规律的波动状态，表明动力电池内单体电池的单体电压可能处于正常的波动状态，因而可以判定为动力电池没有发生单体电池短路。
在线性回归曲线方程所表示的线性曲线不能真实的反映出这些偏离度的变化趋势的情况下，本发明实施例同时结合线性回归计算结果以及多项式计算结果进行分析，可以具体判断出这些偏离度到底处于何种变化趋势，进而根据判断结果分析出动力电池是否发生单体电池短路，避免了在线性拟合度较低时造成的单体电池短路误判。
下面结合图2对本实施方式的方法以先判断出第一单体电压对应的第一偏离度大于预设的偏离度阈值，再同时根据第一偏离度以及根据第二单体电压对应的第二偏离度判断动力电池是否发生单体电池短路为例，做进一步详细说明。
步骤S201：接收电动汽车中电池管理系统发送的动力电池中每个单体电池各自对应的单体电压。
步骤S202：以预设的电池短路监测时刻为时间起点，获取在预设的电池短路监测时刻之后的预设第一时长内接收到的动力电池中每个单体电池各自对应的第一单体电压。
步骤S203：分别计算每个第一单体电压各自对应的相对于所有第一单体电压总体分布的第一偏离度。
步骤S204：判断所有第一单体电压对应的第一偏离度是否均小于或等于预设的偏离度阈值。具体地，若所有第一偏离度均小于或等于预设的偏离度阈值，则转至步骤S216；若存在某个第一偏离度大于预设的偏离度阈值，则转至步骤S205。
步骤S205：以预设的电池短路监测时刻为时间起点，获取在预设的电池短路监测时刻之前的预设第二时长内接收到的动力电池中每个单体电池各自对应的第二单体电压。
步骤S206：分别计算每个第二单体电压各自对应的相对于所有第二单体电压总体分布的第二偏离度。
步骤S207：按照单体电压接收时间由先至后的顺序对第二偏离度与第一偏离进行排列得到偏离度数组。
步骤S208：对偏离度数组中的偏离度进行线性回归计算，得到线性回归曲线方程以及线性拟合度。
步骤S209：判断线性拟合度是否大于预设的第一拟合度阈值；若是，则转至步骤S210；若否，则转至步骤S212。
步骤S210：根据线性回归曲线方程获取相应的线性回归曲线的斜率值。
步骤S211：判断斜率值是否大于预设的斜率阈值；若是，则转至步骤S215；若否，则转至步骤S216。
步骤S212：对偏离度数组中的偏离度进行多项式拟合计算，得到2阶多项式拟合曲线方程以及多项式拟合度。
步骤S213：判断多项式拟合度是否大于预设的第二拟合度阈值；若是，则转至步骤S214；若否，则转至步骤S216。
步骤S214：获取2阶多项式拟合曲线方程中2阶项对应的系数并判断所述系数是否大于零；若是，则转至步骤S215；若否，则转至步骤S216。
步骤S215：发生单体电池短路并输出报警信息。
步骤S216：没有发生单体电池短路、不输出报警信息。
需要指出的是，尽管上述实施例中将各个步骤按照特定的先后顺序进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本发明的效果，不同的步骤之间并非必须按照这样的顺序执行，其可以同时(并行)执行或以其他顺序执行，这些变化都在本发明的保护范围之内。
参阅附图3，图3是根据本发明的一个实施例的动力电池内单体电池的短路监测系统的主要结构示意图。如图3所示，本发明实施例中动力电池内单体电池的短路监测系统主要包括偏离度计算装置11和电池短路判断装置12。为了简化起见，虽然处理器和存储器没有在图3中示出，本领域人员可以理解，动力电池内单体电池的短路监测系统可以是处理器和/或存储器的一部分。比如，在一些实施方式中，偏离度计算装置11和电池短路判断装置12中的一个或多个模块可以是处理器的一部分。在一些实施方式中，这些模块可以分别对应处理器中的进行信号或数据处理的一部分电子电路，也可以对应相关的存储在计算机可读介质(比如存储器)中的程序代码。在一些实施方式中，偏离度计算装置11和电池短路判断装置12中的一个或多个可以合并在一起成为一个模块。在一些实施方式中，偏离度计算装置11可以被配置成获取在一定时长内接收到的动力电池中每个单体电池各自对应的单体电压，分别计算在所述一定时长内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度。电池短路判断装置12可以被配置成根据每个单体电压各自对应的偏离度，判断动力电池是否发生单体电池短路；若是，则输出报警信息。在一个实施方式中，具体实现功能的描述可以参见步骤S101至步骤S104所述。
在一个实施方式中，偏离度计算装置11可以包括第一偏离度计算模块，该实施方式中第一偏离度计算模块可以被配置成执行以下操作：
以预设的电池短路监测时刻为时间起点，获取在所述预设的电池短路监测时刻之后的预设第一时长内接收到的动力电池中每个单体电池各自对应的第一单体电压，分别计算每个第一单体电压各自对应的相对于所有第一单体电压总体分布的第一偏离度。在一个实施方式中，具体实现功能的描述可以参见步骤S103所述。
在一个实施方式中，电池短路判断装置12可以包括第一短路判断模块，该实施方式中第一短路判断模块可以被配置成执行以下操作：
判断所有第一单体电压对应的第一偏离度是否均小于或等于预设的偏离度阈值；若是，则判定动力电池中没有发生单体电池短路。在一个实施方式中，具体实现功能的描述可以参见步骤S103所述。
在一个实施方式中，偏离度计算装置11可以包括第二偏离度计算模块，该实施方式中电池短路判断装置12可以包括第二短路判断模块。
第二偏离度计算模块可以被配置成以所述预设的电池短路监测时刻为时间起点，获取在所述预设的电池短路监测时刻之前的预设第二时长内接收到的动力电池中每个单体电池各自对应的第二单体电压，分别计算每个第二单体电压各自对应的相对于所有第二单体电压总体分布的第二偏离度；其中，预设第二时长大于预设第一时长。第二短路判断模块可以被配置成当第一短路判断模块判断出某个第一单体电压对应的第一偏离度大于预设的偏离度阈值时，根据第一偏离度以及第二偏离度，判断动力电池是否发生单体电池短路。在一个实施方式中，具体实现功能的描述可以参见步骤S103所述。
进一步，在一个实施方式中，第二短路判断模块可以被配置成执行以下操作：按照单体电压接收时间由先至后的顺序对第二偏离度与第一偏离度进行排列得到偏离度数组；对偏离度数组中的偏离度进行线性回归计算，得到线性回归曲线方程以及线性拟合度；判断线性拟合度是否大于预设的第一拟合度阈值；若是，则根据线性回归曲线方程获取相应的线性回归曲线的斜率值；判断斜率值是否大于预设的斜率阈值；若是，则判定动力电池发生单体电池短路。在一个实施方式中，具体实现功能的描述可以参见步骤S103所述。
进一步，在一个实施方式中，第二短路判断模块被配置成执行以下操作：若线性拟合度小于或等于预设的第一拟合度阈值，则对偏离度数组中的偏离度进行多项式拟合计算，得到2阶多项式拟合曲线方程以及多项式拟合度；判断多项式拟合度是否大于预设的第二拟合度阈值；若是，则获取2阶多项式拟合曲线方程中2阶项对应的系数；判断2阶项对应的系数是否大于零；若是，则判定动力电池发生单体电池短路；若否，则判定动力电池没有发生单体电池短路。在一个实施方式中，具体实现功能的描述可以参见步骤S103所述。
在一个实施方式中，偏离度计算装置11可以被配置成执行公式(1)所示的方法计算每个单体电压相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度。在一个实施方式中，具体实现功能的描述可以参见步骤S102所述。
在一个实施方式中，偏离度计算装置12可以被配置成执行以下操作：
获取在所述一定时长内接收到的所述动力电池的每个电流数据；
按照电流接收时间由先至后的顺序对工作电流进行排列得到工作电流数组，对工作电流数组中的工作电流进行差分计算，得到每个工作电流各自对应的差分；获取差分大于预设差分阈值的工作电流以及获取工作电流对应的数据接收时间；获取在所述一定时长内数据接收时间前后一定时间范围内接收到的每个单体电池各自对应的单体电压并进行删除，随后根据剩下的单体电压执行步骤“分别计算在所述一定时长内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度”。在一个实施方式中，具体实现功能的描述可以参见步骤S102所述。
上述动力电池内单体电池的短路监测系统以用于执行图1所示的动力电池内单体电池的短路监测方法实施例，两者的技术原理、所解决的技术问题及产生的技术效果相似，本技术领域技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，动力电池内单体电池的短路监测系统的具体工作过程及有关说明，可以参考动力电池内单体电池的短路监测方法的实施例所描述的内容，此处不再赘述。
基于上述方法实施例，本发明还提供了一种存储装置实施例。在存储装置实施例中，存储装置存储有多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行上述方法实施例的动力电池内单体电池的短路监测方法。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。
基于上述方法实施例，本发明还提供了一种控制装置实施例。在控制装置实施例中，该装置包括处理器和存储装置，存储装置存储有多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行上述方法实施例的动力电池内单体电池的短路监测方法。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。
本领域技术人员能够理解的是，本发明实现上述一实施例的方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存取存储器、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
进一步，应该理解的是，由于各个模块的设定仅仅是为了说明本发明的系统的功能单元，这些模块对应的物理器件可以是处理器本身，或者处理器中软件的一部分，硬件的一部分，或者软件和硬件结合的一部分。因此，图中的各个模块的数量仅仅是示意性的。
本领域技术人员能够理解的是，可以对系统中的各个模块进行适应性地拆分或合并。对具体模块的这种拆分或合并并不会导致技术方案偏离本发明的原理，因此，拆分或合并之后的技术方案都将落入本发明的保护范围内。
本发明实施例的动力电池内单体电池的短路监测方法，接收并存储电动汽车中的电池管理系统发送的每个动力电池中每个单体电池各自对应的单体电压，提取一定时长内动力电池中每个单体电池各自对应的单体电压，分别计算在这段时间内每个单体电压各自对应的相对于接收到的所有单体电压总体分布的偏离度，进而根据这些偏离度判断动力电池是否发生单体电池短路并输出报警信息。本发明实施例根据动力电池在小电流充电、大电流充电、电动汽车静止以及电动汽车运行等各种情况下的长时间、大数量的单体电池的单体电压分析动力电池是否发生短路，能够提高动力电池短路监测的准确性，克服了现有技术中不能在大电流充电以及电动汽车运行时监测动力电池是否发生单体电池短路，致使监测结果的准确性降低的问题。
至此，已经结合附图所示的一个实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种动力电池内单体电池的短路监测方法，其特征在于，所述方法包括：
以预设的电池短路监测时刻为时间起点，获取在预设第一时长内接收到的动力电池中每个单体电池各自对应的第一单体电压，分别计算在所述预设第一时长内每个第一单体电压各自对应的相对于接收到的所有第一单体电压总体分布的第一偏离度，以及当某个第一单体电压对应的第一偏离度大于预设的偏离度阈值时以预设的电池短路监测时刻为时间起点，获取在所述预设的电池短路监测时刻之前的预设第二时长内接收到的动力电池中每个单体电池各自对应的第二单体电压，分别计算在所述预设第二时长内每个第二单体电压各自对应的相对于接收到的所有第二单体电压总体分布的第二偏离度，其中，所述预设第二时长大于所述预设第一时长；
按照单体电压接收时间由先至后的顺序对第二偏离度与第一偏离度进行排列得到偏离度数组；
对所述偏离度数组中的偏离度进行线性回归计算，得到线性回归曲线方程；
根据所述线性回归曲线方程获取相应的线性回归曲线的斜率值；
判断所述斜率值是否大于预设的斜率阈值；
若是，则判定所述动力电池发生单体电池短路，输出报警信息；若否，则判定所述动力电池没有发生单体电池短路；
其中，在预设的电池短路监测时刻之后的预设第一时长是，在当前时刻之前且比较接近当前时刻的一段时长。
2.根据权利要求1所述的动力电池内单体电池的短路监测方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所有第一单体电压对应的第一偏离度均小于或等于所述预设的偏离度阈值时，判定所述动力电池中没有发生单体电池短路，并不再同时根据第一偏离度与第二偏离度，判断所述动力电池是否发生单体电池电路。
3.根据权利要求1所述的动力电池内单体电池的短路监测方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述偏离度数组中的偏离度进行线性回归计算，得到线性拟合度；
判断所述线性拟合度是否大于预设的第一拟合度阈值；若是，则根据所述线性回归曲线方程获取相应的线性回归曲线的斜率值。
4.根据权利要求3所述的动力电池内单体电池的短路监测方法，其特征在于，还包括：
若所述线性拟合度小于或等于预设的第一拟合度阈值，则对所述偏离度数组中的偏离度进行多项式拟合计算，得到2阶多项式拟合曲线方程以及多项式拟合度；
判断所述多项式拟合度是否大于预设的第二拟合度阈值；
若所述多项式拟合度大于预设的第二拟合度阈值，则获取所述2阶多项式拟合曲线方程中2阶项对应的系数并判断所述系数是否大于零；若是，则判定所述动力电池发生单体电池短路；若否，则判定所述动力电池没有发生单体电池短路；
若所述多项式拟合度小于或等于预设的第二拟合度阈值，则判定所述动力电池没有发生单体电池短路。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的动力电池内单体电池的短路监测方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据下式所示的方法计算所述第一偏离度与所述第二偏离度：
其中，所述CekkVolti_j是在一定时长内第i时刻接收到的所述动力电池中第j个单体电池的第一单体电压或第二单体电压，所述devi_i_j是所述单体电压CellVolti_j对应的第一偏离度或第二偏离度，所述AvgVolti是在所述预设第一时长内第i时刻接收到的所有第一单体电压的均值或在所述预设第二时长内第i时刻接收到的所有第二单体电压的均值，所述StdVolti是在所述预设第一时长内第i时刻接收到的所有第一单体电压的标准差或在所述预设第二时长内第i时刻接收到的所有第二单体电压的标准差。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的动力电池内单体电池的短路监测方法，其特征在于，在获取第一偏离度与第二偏离度之前，所述方法还包括：
获取在所述预设第一时长或预设第二时长内接收到的所述动力电池的每个工作电流；
按照电流接收时间由先至后的顺序对所述工作电流进行排列得到工作电流数组，对所述工作电流数组中的工作电流进行差分计算，得到每个工作电流各自对应的差分；
获取所述差分大于预设差分阈值的工作电流以及所述工作电流对应的数据接收时间；
获取在所述预设第一时长或预设第二时长内所述数据接收时间前后一定时间范围内接收到的每个单体电池各自对应的第一单体电压或第二单体电压并进行删除，随后根据剩下的第一单体电压或第二单体电压，获取第一偏离度或第二偏离度。
7.一种动力电池内单体电池的短路监测系统，其特征在于，所述系统包括：
偏离度计算装置，其被配置成以预设的电池短路监测时刻为时间起点，获取在预设第一时长内接收到的动力电池中每个单体电池各自对应的第一单体电压，分别计算在所述预设第一时长内每个第一单体电压各自对应的相对于接收到的所有第一单体电压总体分布的第一偏离度，以及当某个第一单体电压对应的第一偏离度大于预设的偏离度阈值时以预设的电池短路监测时刻为时间起点，获取在所述预设的电池短路监测时刻之前的预设第二时长内接收到的动力电池中每个单体电池各自对应的第二单体电压，分别计算在所述预设第二时长内每个第二单体电压各自对应的相对于接收到的所有第二单体电压总体分布的第二偏离度，其中，所述预设第二时长大于所述预设第一时长；
电池短路判断装置，其被配置成按照单体电压接收时间由先至后的顺序对第二偏离度与第一偏离度进行排列得到偏离度数组；
对所述偏离度数组中的偏离度进行线性回归计算，得到线性回归曲线方程；
根据所述线性回归曲线方程获取相应的线性回归曲线的斜率值；
判断所述斜率值是否大于预设的斜率阈值；
若是，则判定所述动力电池发生单体电池短路，输出报警信息；若否，则判定所述动力电池没有发生单体电池短路。
8.根据权利要求7所述的动力电池内单体电池的短路监测系统，其特征在于，所述电池短路判断装置包括第一短路判断模块，所述第一短路判断模块被配置成执行以下操作：
当所有第一单体电压对应的第一偏离度均小于或等于所述预设的偏离度阈值时，判定所述动力电池中没有发生单体电池短路。
9.根据权利要求7所述的动力电池内单体电池的短路监测系统，其特征在于，所述电池短路判断装置还包括第二短路判断模块，所述第二短路判断模块被配置成执行以下操作：
对所述偏离度数组中的偏离度进行线性回归计算，得到线性拟合度；
判断所述线性拟合度是否大于预设的第一拟合度阈值；若是，则根据所述线性回归曲线方程获取相应的线性回归曲线的斜率值。
10.根据权利要求9所述的动力电池内单体电池的短路监测系统，其特征在于，所述第二短路判断模块被配置成执行以下操作：
若所述线性拟合度小于或等于预设的第一拟合度阈值，则对所述偏离度数组中的偏离度进行多项式拟合计算，得到2阶多项式拟合曲线方程以及多项式拟合度；
判断所述多项式拟合度是否大于预设的第二拟合度阈值；
若所述多项式拟合度大于预设的第二拟合度阈值，则获取所述2阶多项式拟合曲线方程中2阶项对应的系数并判断所述系数是否大于零；若是，则判定所述动力电池发生单体电池短路；若否，则判定所述动力电池没有发生单体电池短路；
若所述多项式拟合度小于或等于预设的第二拟合度阈值，则判定所述动力电池没有发生单体电池短路。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的动力电池内单体电池的短路监测系统，其特征在于，所述偏离度计算装置被配置成执行以下操作：
根据下式所示的方法计算所述第一偏离度与所述第二偏离度：
其中，所述CellVolti_j是在一定时长内第i时刻接收到的所述动力电池中第j个单体电池的第一单体电压或第二单体电压，所述devi_i_j是所述单体电压CellVolti_j对应的第一偏离度或第二偏离度，所述AvgVolti是在所述预设第一时长内第i时刻接收到的所有第一单单体电压的均值或在所述预设第二时长内第i时刻接收到的所有第二单体电压的均值，所述StdVolti是在所述预设第一时长内第i时刻接收到的所有第一单体电压的标准差或在所述预设第二时长内第i时刻接收到的所有第二单体电压的标准差。
12.根据权利要求7至10中任一项所述的动力电池内单体电池的短路监测系统，其特征在于，所述偏离度计算装置被配置成执行以下操作：
获取在所述预设第一时长或预设第二时长内接收到的所述动力电池的每个工作电流；
按照电流接收时间由先至后的顺序对所述工作电流进行排列得到工作电流数组，对所述工作电流数组中的工作电流进行差分计算，得到每个工作电流各自对应的差分；
获取所述差分大于预设差分阈值的工作电流以及获取所述工作电流对应的数据接收时间；
获取在所述预设第一时长或预设第二时长内所述数据接收时间前后一定时间范围内接收到的每个单体电池各自对应的第一单体电压或第二单体电压并进行删除，随后根据剩下的第一单体电压或第二单体电压，获取第一偏离度或第二偏离度。
13.一种存储装置，其中存储有多条程序代码，其特征在于，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行权利要求1至6中任一项所述的动力电池内单体电池的短路监测方法。
14.一种控制装置，包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条程序代码，其特征在于，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行权利要求1至6中任一项所述的动力电池内单体电池的短路监测方法。
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