技术领域
[0001] 本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池容量异常检测方法、装置、服务器及存储介质。
相关背景技术
[0002] 随着科技的不断进步，电池在日常生活、工业生产以及各种智能设备中发挥着至关重要的作用。然而，电池容量的短板往往影响设备的使用时间和性能。在相关技术中，检测电池容量是否存在异常大多采用手动方式(例如恒流放电法、恒压充电法、内阻测试法等都需要在停车情况下由专业人员手动操作)，然而该种检测方式存在检测效率低的问题，无法及时反映电池的实际状态。
具体实施方式
[0061] 为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例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作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。
[0062] 本申请的电池容量异常检测方法的执行设备可以为任意类型的服务器。在本专利中，服务器主要为云端服务器。图1是本申请一实施例示出的一种电池容量异常检测方法的流程图。参照图1，本申请的检测电池容量是否存在异常的方法包括如下步骤：
[0063] 步骤S11：获取电池包中各个电芯在目标充电时段内的电压数据和剩余电量数据。
[0064] 在本申请实施例中，服务器可以从云端电池管理系统(Battery Management System，BMS)中获取电池包的各个电芯在目标充电时段内的电压数据和剩余电量数据。云端电池管理系统中存储有车辆和电池包的多种信息，包括但不限于：电压、电流、电池荷电状态(SOC，也称剩余电量)、温度、电压列表、温度列表、车辆识别号(VIN)、时间戳、车辆行驶状态、速度、充电状态、报警码以及总电压等。
[0065] 目标充电时段可以是任意的充电时间段，目标充电时段的起始时刻为用户开始进行充电的时刻，目标充电时段的结束时刻为电池包达到满充状态的时刻。
[0066] 执行步骤S11，可以获得电池包中每一个电芯在目标充电时段的各个时刻的电压数据和剩余电量数据(SOC)。
[0067] 步骤S12：根据电压数据和剩余电量数据，确定各个电芯中是否存在目标电芯，目标电芯为各个电芯中存在电压变化异常，和/或剩余电量变化异常的电芯。
[0068] 在本实施例中，可以直接将各个电芯中存在电压变化异常的电芯作为目标电芯，或者将各个电芯中存在剩余电量变化异常的电芯作为目标电芯，又或者将各个电芯中存在电压变化异常和剩余电量变化异常的电芯作为目标电芯。具体可以根据实际需求设置。
[0069] 一般地，如果各个电芯容量正常，那么不会存在电压变化异常和剩余电量变化异常的情况。反之，如果存在某个电芯具备上述任何一种异常，表明该电芯存在容量异常的情况。
[0070] 具体地，如果各个电芯容量正常，那么各个电芯在目标充电时段内的电压变化规律应当是相似的，如果存在某个电芯的电压变化规律明显不同于其他电芯，那么可以将该电芯作为电压变化异常的电芯。电压变化规律的表现形式和确定电压变化规律的方法可以根据实际需求设置，本申请对此不作限制。
[0071] 同理，如果各个电芯容量正常，那么各个电芯在目标充电时段内的剩余电量变化规律应当是相似的，如果存在某个电芯的剩余电量变化规律明显不同于其他电芯，那么可以将该电芯作为剩余电量变化异常的电芯。剩余电量变化规律的表现形式和确定剩余电量变化规律的方法可以根据实际需求设置，本申请对此不作限制。
[0072] 步骤S13：若存在目标电芯，确定电池包容量异常。
[0073] 如果电池包中某个电芯存在电压变化异常，和/或剩余电量变化异常的现象，那么说明该电芯存在容量异常的现象，也即电池包存在容量异常现象。
[0074] 实施本申请的电池容量异常检测方法，首先，获取电池包中各个电芯在目标充电时段内的电压数据和剩余电量数据；接着，根据电压数据和剩余电量数据，确定各个电芯中是否存在目标电芯，目标电芯为各个电芯中存在电压变化异常和/或剩余电量变化异常的电芯；若存在目标电芯，确定电池包容量异常。本申请的方法由服务器自动执行，无需人工手动检测电池包容量是否异常，不仅可以快速地确定出电池包中存在容量异常的电芯，及时反映电池的实际状态，而且还能保证检测结果的准确度，具有较好的适用性。
[0075] 本申请的服务器与云端电池管理系统通信连接，可以实时地从云端电池管理系统中实时获得电池包最新的工作状态数据，并根据电池包最新的工作状态数据快速精准地检测电池包是否存在容量异常现象，并向用户展示异常检测结果，具备实时性、精确性及可视化等优点，能够帮助用户更好地管理和使用电池包。
[0076] 结合以上实施例，在一种实施方式中，为了保证检测结果的准确度，可以设定只有当某个电芯同时存在电压变化异常和剩余电量变化异常的情况时，才能作为目标电芯。此时，步骤S12可以包括：
[0077] 步骤S121：根据电压数据，确定各个电芯中存在电压变化异常的第一电芯。
[0078] 在本实施例中，针对每一个电芯，根据其在整个目标充电时段的各个时刻的电压数据，可以分析得到该电芯的电压变化规律。对所有的电芯的电压变化规律进行比较，可以得到电压变化规律明显存在异常的电芯，将此时异常程度最高的电芯作为第一电芯。
[0079] 在一种实施方式中，对于某一个电芯，可以根据目标充电时段的结束时刻的电压与起始时刻的电压的电压差值获得电压变化规律。相应地，如果某个电芯的电压差值明显大于其余电芯的电压差值，那么可以将该电芯作为第一电芯。
[0080] 步骤S122：根据剩余电量数据，确定各个电芯中存在剩余电量变化异常的第二电芯。
[0081] 在本实施例中，剩余电量数据即SOC值。针对每一个电芯，根据其在整个目标充电时段的各个时刻的SOC值，可以分析得到该电芯的剩余电量变化规律。对所有的电芯的剩余电量变化规律进行比较，可以得到剩余电量变化规律明显存在异常的电芯，将此时异常程度最高的电芯作为第二电芯。
[0082] 在一种实施方式中，对于某一个电芯，可以根据目标充电时段的结束时刻的SOC值与起始时刻的SOC值的SOC差值(SOC增量)获得剩余电量变化规律。相应地，如果某个电芯的SOC增量明显大于其余电芯的SOC增量，那么可以将该电芯作为第二电芯。
[0083] 步骤S123：若第一电芯与第二电芯为同一个电芯，确定各个电芯中存在目标电芯，且目标电芯为第一电芯或第二电芯。
[0084] 执行步骤S123，如果第一电芯与第二电芯为同一个电芯，那么确定第一电芯(或第二电芯)的容量存在异常，也即整个电池包的容量存在异常。
[0085] 本申请的方法由服务器自动执行，无需人工手动检测电池包容量是否异常，不仅可以快速地确定出电池包中存在容量异常的电芯，及时反映电池的实际状态，而且还能保证检测结果的准确度，具有较好的适用性。
[0086] 结合以上实施例，在一种实施方式中，在步骤S121中，根据电压数据，确定各个电芯中存在电压变化异常的第一电芯，可以包括：
[0087] 根据电压数据，确定各个电芯中存在冲高放低现象的电芯；
[0088] 将存在冲高放低现象的电芯确定为第一电芯。
[0089] 在本实施例中，电芯的充高放低是指在电池包中，某些电芯在充电过程中充电速度较快，而在放电过程中放电速度较慢，导致电芯之间的电压差异增大。单串电芯的充高放低是由于该串电芯的总容量低于其他串电芯导致的。
[0090] 在具体实施时，可以采用已有任意技术来确定电池包中是否存在冲高放低现象的电芯。
[0091] 结合以上实施例，在另一种实施方式中，在步骤S121中，根据电压数据，确定各个电芯中存在电压变化异常的第一电芯，可以包括：
[0092] 根据电压数据，在各个电芯中确定在目标充电时段内电压上升速率值最高的电芯；
[0093] 若电压上升速率值最高的电芯对应的电压上升速率值，与其余各个电芯对应的电压上升速率值之差均大于第四阈值，将电压上升速率值最高的电芯确定为第一电芯。
[0094] 在本实施例中，在目标充电时段内，如果某个电芯的电压上升速率明显大于其余电芯的电压上升速率(即该电芯的电压上升速率值与其余电芯的电压上升速率值之差均大于第四阈值)，那么说明该电芯存在电压变化异常的现象，此时可以将该电芯作为第一电芯。其中，第四阈值可以根据经验设定。
[0095] 结合以上实施例，在另一种实施方式中，在步骤S121中，根据电压数据，确定各个电芯中存在电压变化异常的第一电芯，可以包括：
[0096] 在各个电芯中，确定在目标充电时段的起始时刻处电压值最低的电芯，和在目标充电时段的结束时刻处电压值最高的电芯；
[0097] 若电压值最低的电芯和电压值最高的电芯为同一个电芯，确定电压值最低的电芯为电压变化异常的第一电芯。
[0098] 在本实施例中，在目标充电时段的起始时刻确定电压值最低的电芯，并在目标充电时段的结束时刻确定电压值最高的电芯，如果两个电芯为同一个电芯，表示该电芯存在电压变化异常的现象，可以将该电芯作为第一电芯。
[0099] 通常情况下，在充电过程中，如果各个电芯的容量均是正常的，那么各个电芯的电压增长幅度基本相同或者近似，即充电开始时电压值最低的电芯不可能在充电结束时成为电压值最高的电芯。因此，基于该原理，如果识别到充电开始时电压值最低的电芯，与充电结束时电压值最高的电芯为同一个电芯，则表明该电芯大概率存在容量异常的现象。
[0100] 结合以上实施例，在一种实施方式中，在步骤S122中，根据剩余电量数据，确定各个电芯中存在剩余电量变化异常的第二电芯，可以包括：
[0101] 步骤S1221：获取各个电芯对应于目标充电时段的剩余电量的增量值。
[0102] 在本实施例中，对于某个电芯而言，其对应于目标充电时段的剩余电量的增量值(SOC增量)是指：目标充电时段的结束时刻的剩余电量值SOC与目标充电时段的开始时刻的剩余电量值SOC的差值。
[0103] 执行步骤S1221，可以获得每一个电芯对应于目标充电时段的SOC增量，并在各个电芯中，确定剩余电量的增量值最高的电芯为第三电芯，且剩余电量的增量值最低的电芯为第四电芯。
[0104] 步骤S1222：若剩余电量的增量值最高的电芯对应的剩余电量的增量值，与其余各个电芯对应的剩余电量的增量值之差均大于第一阈值，且剩余电量的增量值最高的电芯，与剩余电量的增量值最低的电芯对应的剩余电量的增量值之差大于第二阈值，确定剩余电量的增量值最高的电芯为第二电芯。
[0105] 执行步骤S1222，若第三电芯对应的剩余电量的增量值，与其余各个电芯对应的剩余电量的增量值之差均大于第一阈值，且第三电芯对应的剩余电量的增量值与第四电芯对应的剩余电量的增量值之差大于第二阈值，确定第三电芯为第二电芯。也即，如果第三电芯的SOC增量明显大于其余电芯的SOC增量，即第三电芯的SOC增量与其余电芯的SOC增量的差值均大于第一阈值，同时，第三电芯的SOC增量与第四电芯的SOC增量的差值大于第二阈值，那么表明第三电芯的容量大概率也是存在异常的，此时可以确定第三电芯为第二电芯。
[0106] 由于SOC增量差会影响电池包容量，进而影响用户续航，一般地，5％对车辆续航的影响为50公里。因此，可以根据实际需求设置第一阈值和第二阈值，例如可以将第一阈值设置为3％，将第二阈值设置为5％。
[0107] 结合以上实施例，在一种实施方式中，在执行上述步骤S1221‑步骤S1222之前，本申请还可以先进行如下操作：
[0108] 根据电压数据和剩余电量数据，确定在目标充电时段的结束时刻时电压值最高的电芯所对应的剩余电量，与电压值最低的电芯所对应的剩余电量的差值。
[0109] 在本实施例中，可以根据电压数据，在各个电芯中，确定在目标充电时段的结束时刻处电压值最高的第五电芯和电压值最低的第六电芯，并根据剩余电量数据，确定第五电芯在结束时刻的剩余电量与第六电芯在结束时刻的剩余电量的差值。
[0110] 基于上述操作，如果差值大于第三阈值，那么再继续执行步骤S1221‑步骤S1222。
[0111] 在本实施例中，可以在目标充电时段的结束时刻，判断电压值最高的第五电芯的SOC，与电压值最低的第六电芯的SOC的差值，如果该差值大于第三阈值，说明电池包中电芯的容量存在异常的概率较高，需要进一步执行步骤S1221‑步骤S1222，从而实现精准判断。因此，通过本实施例，可以进一步提高电芯容量异常识别结果的精准度。
[0112] 其中，第三阈值可以根据经验设置，例如可以设置为5％。
[0113] 结合以上实施例，在一种实施方式中，在步骤S11中，获取电池包中各个电芯在目标充电时段内的电压数据和剩余电量数据，可以包括：
[0114] 从云端电池管理系统中获取电池包中各个电芯在目标充电时段内的电压数据；
[0115] 根据电压数据和预设的电压与剩余电量对应关系曲线，确定各个电芯在目标充电时段内的剩余电量数据。
[0116] 在一种实施方式中，如果云端电池管理系统中存储有电池包中各个电芯在目标充电时段内的电压数据和SOC数据，则直接从云端电池管理系统中获取电池包中各个电芯在目标充电时段内的电压数据和SOC数据。
[0117] 在另一种实施方式中，如果无法从云端电池管理系统中获取电池包中各个电芯在目标充电时段内的SOC数据，那么可以通过插值法，根据电压数据(OCV)和SOC‑OCV曲线(电压与剩余电量对应关系曲线)，映射得到各个电芯在目标充电时段内的SOC。通过电压数据OCV和SOC‑OCV曲线得到SOC的过程可以通过已有任意技术实现，本实施例对此不作具体限制。
[0118] 结合以上实施例，在一种实施方式中，在确定电池包容量异常之后，本申请的方法还可以包括：
[0119] 输出表示电池包容量异常的预警信息。
[0120] 本实施例中输出预警信息，可以及时提醒用户对电池包进行检查和维修，保证车辆正常工作。
[0121] 下面将以一个完整实施例对本申请的电池容量异常检测方法进行详细说明。该实施例包括如下多个步骤：
[0122] 步骤1：获取云端电池管理系统(BMS)的数据，筛选并提取出电压、电流、电池状态(SOC)、温度、电压列表、温度列表、车辆识别号(VIN)、时间戳、车辆行驶状态、速度、充电状态、报警码以及总电压等关键信息。接着，进行数据清洗工作，包括去除重复项、填补或删除缺失值，以及识别并剔除异常值，以确保数据集的准确性和完整性，得到清洗后的BMS数据。
[0123] 步骤2：根据清洗后的BMS数据，提取电池包在目标充电时段内的充电数据。根据提取的数据，确定电池包在充电开始时电压值最低的电芯cell_startmin，以及电池包在充电结束时电压值最高的电芯cell_endmax。如果cell_startmin＝cell_endmax，即两个为同一个电芯，确定该电芯存在电压变化异常现象，此时进入步骤3：
[0124] 步骤3：根据清洗后的BMS数据，获取充电开始时每个电芯的SOC值和充电结束时每个电芯的SOC值，然后计算充电结束时每个电芯电压的SOC值与充电开始时每个电芯电压的SOC值的差值，将该差值作为每个电芯对应于目标充电时段的SOC增量。
[0125] 步骤4：获取电池充电结束时每个电芯的电压值，将电压值最高的电芯的SOC值，与电压值最低的电芯的SOC值进行比较，如果两者的差值大于5％，确定该电池包大概率存在容量异常的现象，此时进入步骤5。
[0126] 步骤5：判断每个电芯的SOC增量，如果某个电芯X的SOC增量明显高于其他电芯(与其余各个电芯对应的SOC增量之差均大于第一阈值)，且SOC增量最高的电芯X所对应的SOC增量与SOC增量最低的电芯所对应的SOC增量的差值超过第二阈值(例如5％)，那么确定电芯X存在剩余电量变化异常现象。
[0127] 步骤6：判断步骤5中的电芯X，与步骤2中的cell_startmin(或cell_endmax)是否为同一个电芯，如果是，确定电芯X存在容量异常的现象，也即电池包存在容量异常的现象。
[0128] 步骤7：输出表示电池包容量异常的预警信息。
[0129] 在上述步骤1‑步骤7中，步骤4可以根据需求选择是否执行，如果执行，可以进一步提升最终的异常检测结果的准确度。步骤2也可以根据实际需求选用前文实施例中提供的其他方式。
[0130] 本申请提供了一种基于云平台监控数据(云端电池管理系统的数据)的电池包容量短板的计算方法，通过实时监控电池包的工作状态，结合云平台的大数据处理能力，可以实现对电池包容量异常的快速精确识别。该方法具有实时性、精确性和可视化等优点，能够帮助用户更好地管理和使用电池包。
[0131] 需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本申请实施例所必须的。
[0132] 基于同一发明构思，本申请一实施例提供了一种电池容量异常检测装置200，应用于服务器。参考图2，图2是本申请一实施例示出的一种电池容量异常检测装置的结构框图。如图2所示，该装置200包括：
[0133] 获取模块201，用于获取电池包中各个电芯在目标充电时段内的电压数据和剩余电量数据；
[0134] 第一确定模块202，用于根据所述电压数据和所述剩余电量数据，确定各个所述电芯中是否存在目标电芯，所述目标电芯为各个所述电芯中存在电压变化异常，和/或剩余电量变化异常的电芯；
[0135] 第二确定模块203，用于若存在所述目标电芯，确定所述电池包容量异常。
[0136] 可选地，所述所述目标电芯为各个所述电芯中存在电压变化异常和剩余电量变化异常的电芯；所述第一确定模块202包括：
[0137] 第一确定子模块，用于根据所述电压数据，确定各个所述电芯中存在电压变化异常的第一电芯；
[0138] 第二确定子模块，用于根据所述剩余电量数据，确定各个所述电芯中存在剩余电量变化异常的第二电芯；
[0139] 第三确定子模块，用于若所述第一电芯与所述第二电芯为同一个电芯，确定各个所述电芯中存在所述目标电芯，且所述目标电芯为所述第一电芯或所述第二电芯。
[0140] 可选地，所述第二确定子模块包括：
[0141] 第一获取子模块，用于获取各个所述电芯对应于所述目标充电时段的剩余电量的增量值；
[0142] 第四确定子模块，用于若所述剩余电量的增量值最高的电芯对应的剩余电量的增量值，与其余各个电芯对应的剩余电量的增量值之差均大于第一阈值，且所述剩余电量的增量值最高的电芯，与所述剩余电量的增量值最低的电芯对应的剩余电量的增量值之差大于第二阈值，确定所述剩余电量的增量值最高的电芯为所述第二电芯。
[0143] 可选地，所述第二确定子模块还包括：
[0144] 第五确定子模块，用于根据所述电压数据和所述剩余电量数据，确定在所述目标充电时段的结束时刻时电压值最高的电芯所对应的剩余电量，与电压值最低的电芯所对应的剩余电量的差值；
[0145] 所述第一获取子模块包括：
[0146] 第二获取子模块，用于在所述差值大于第三阈值的情况下，获取各个所述电芯在所述目标充电时段的剩余电量的增量值。
[0147] 可选地，所述第一确定子模块包括：
[0148] 第六确定子模块，用于根据所述电压数据，在各个所述电芯中确定在所述目标充电时段内电压上升速率值最高的电芯；
[0149] 第七确定子模块，用于若所述电压上升速率值最高的电芯对应的电压上升速率值，与其余各个电芯对应的电压上升速率值之差均大于第四阈值，将所述电压上升速率值最高的电芯确定为所述第一电芯。
[0150] 可选地，所述第一确定子模块包括：
[0151] 第八确定子模块，用于在各个所述电芯中，确定在所述目标充电时段的起始时刻处电压值最低的电芯，和在所述目标充电时段的结束时刻处电压值最高的电芯；
[0152] 第九确定子模块，用于若所述电压值最低的电芯和所述电压值最高的电芯为同一个电芯，确定所述电压值最低的电芯为所述电压变化异常的第一电芯。
[0153] 可选地，所述装置200还包括：
[0154] 输出模块，用于输出表示所述电池包容量异常的预警信息。
[0155] 对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0156] 本申请实施例还提供了一种服务器，图3是本申请一实施例提供的一种服务器的结构示意图。参照图3，该服务器300包括：
[0157] 处理器301；
[0158] 用于存储所述处理器可执行指令的存储器302；
[0159] 其中，所述处理器301被配置为执行以实现本申请实施例所述的一种电池容量异常检测方法。
[0160] 本申请中的服务器与云端电池管理系统通信连接，可以从云端电池管理系统中实时获得电池包的工作状态数据，并根据电池包的工作状态数据快速精准地检测电池包是否存在容量异常现象。
[0161] 本申请实施例还提供了一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由服务器的处理器执行时，使得服务器能够执行实现本申请实施例所述的一种电池容量异常检测方法。
[0162] 本领域内的技术人员应明白，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。
[0163] 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。
[0164] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置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。
[0165] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供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步骤。
[0166] 尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
[0167] 显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
