[发明专利]基于两轮电动车的动力电池短板电芯检测算法

说明书

本发明一种基于两轮电动车的动力电池短板电芯检测算法，电芯检测从两个维度考虑电芯异常的检测，一是全局异常检测，即整个充电过程中的电芯数据，二是末端异常检测，即充电末端和放电末端的电芯数据；分别对磷酸铁锂、锰酸锂以及三元锂离子电池短板电芯进行了大量电池充放电数据分布统计和结果分析研究，找出离群点，再进行定位，进而找出脱离群体的电芯位置。本发明为提高电池系统运行性能和保证电池系统安全性，以便于系统快速诊断和维护。动力电池短板电芯检测算法可以有效缓解甚至消除电池组中各单体电池间的不一致性，进而提高电池组的性能、寿命和安全性。

技术领域

本发明涉及动力电池健康状态(SOH)检测评估技术领域，是基于两轮电动车的动力电池短板电芯检测算法。适用于磷酸铁锂电池短板电芯、锰酸锂电池短板电芯以及三元电池等短板电芯检测。本专利有利于电池管理系统，对锂离子电池短板电芯提供了一种可靠算法。

背景技术

随着科学技术的不断革新及化石能源的短缺，国家大力积极倡导发展新型清洁能源替代传统化石能源，从而缓解能源危机和环境污染所造成的压力。大到人口众多的现代化大城市，小到偏远落后的农村地区，电动自行车已经越来越成为人们短途出行的最佳选择。电动自行车以其经济、便捷的突出优势迅速占领着市场，在当前的电动车领域扮演着重要角色。而电动自行车的核心－动力电池，正越来越多地受到人们的关注。近些年动力电池的发展也是日新月异，人们对动力电池的要求也在不断提高，尤其是在功率、能量、安全、稳定以及使用寿命等方面。

作为电动自行车动力源的动力电池，并不是一个单独的个体，而是由许多电池个体以串并联的方式组合而成，进而满足不同电动车动力系统所需要的多种多样的电压等级、输出电流和最大输出功率等。

电芯指单个含有正、负极的电化学电芯，一般不直接使用。电芯和电池的本质区别在于电池含有保护电路和外壳，可以直接使用，而电芯则没有，不可以直接使用。充电电池去除保护电路板就是电芯了。通常我们所使用的锂离子电池电芯分为铝壳电芯、软包电芯(又称“聚合物电芯”)、圆柱电芯三种。电芯的主要特点是粒径小，比表面积大，颜色白，纯度高，电化学性能明显提高。

一般锂离子电池都是有多个单体电芯组成，由于制造工艺或使用方式的不同，可能造成各单体电芯之间的一致性变差，随着单体电芯的一致性变差，可能导致过充、过放、充电温度不均匀等损害，最后甚至导致热失控风险。所以我们需要一种检测锂离子电池电芯问题的方法，以便较早地发现问题电芯，做进一步的解决措施。

目前电池BMS的一些算法基本都是直接通过阈值来评估一致性，但是对于不同类型的电池、不同使用工况的电池，这些阈值很明显都是需要进行调整的，所以目前BMS的一致性评估还处于一个很初级的阶段，实用性并不高。

因此需要一种更科学、更可靠的方法来进行电芯问题的检测。

发明内容

本发明的方案主要是从大数据的角度出发，采用的是基于统计学+规则的方法，在大量电池充放电数据中，找出离群点，再进行定位，找出脱离群体的电芯位置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于两轮电动车的动力电池短板电芯检测算法，电芯检测从两个维度考虑电芯异常的检测，一是全局异常检测，即整个充电过程中的电芯数据，二是末端异常检测，即充电末端和放电末端的电芯数据。

一、全局异常检测的在线检测流程如下：

步骤1.计算每个电池充电数据中单体电芯的最大上偏移量和最大下偏移量；

步骤2.合并某一类电池数据的所有偏移量数值；

步骤3.计算某一类电池数据的上下偏移异常边界(温和异常和极端异常)；

步骤4.存储异常边界阈值到指定文件；

步骤5.计算需要检测的电池充电数据单体电芯的偏移量；