一种串联结构电池组的一致性评价方法及装置

摘要

本发明实施例公开了一种串联结构电池组的一致性评价方法及装置，用于解决现有一致性在线评测技术存在较难真实刻画电池组内单体电池本征参数(如开路电压、可用容量、内阻等)差异性、且评测指标不够全面，适用性较差的缺点，本发明以测量得到的单体电池电压曲线为基础，开发了基于动态时间规整策略的距离相似性指标计算方法，能自适应剔除因SOC不同导致单体电压差异的影响因素，实现单体电池间在充放电过程中的运行特性差异估计，相比现有基于各离散时刻电压差异的一致性提取方法，更有助于挖掘出电池本征信息；在此基础上，开发了基于逐步迭代策略的异常电池统计识别方法，实现了串联结构电池组的一致性评价，为运营维护提供了有效的技术支持。

权利要求

1.一种串联结构电池组的一致性评价方法，其特征在于，包括：

S1：获取串联结构电池组内各单体电池的电压曲线；

S2：通过动态时间规整策略计算串联结构电池组内不同单体电池的电压曲线之间的距离相似性指标，获得串联结构电池组内各单体电池间的距离相似性指标矩阵；

S3：通过串联结构电池组内各单体电池间的距离相似性指标矩阵[Dmn]N×N和预置的第一公式，计算串联结构电池组内第m个单体电池与其余N-1个单体电池间的平均距离相似性指标 通过预置的第二公式，计算N个单体电池间的平均距离相似性指标 通过对第m个单体电池与其余的单体电池间的平均距离相似性指标 和所有单体电池间的平均距离相似性指标 进行作差并取绝对值运算并按从大到小进行排序后，获取单体电池第一集合P＝{m1，…，mN}，获取计数器k的值，从单体电池第一集合P＝{m1，…，mN}中移除第mk个单体电池更新单体电池第一集合P＝P\{mk}，分别通过预置的第三公式和预置的第四公式计算更新后的单体电池第一集合P＝P\{mk}中所有单体电池平均距离相似性指标的均值和标准差，通过第mk个单体电池、所述均值和所述标准差的预定的条件，对串联结构电池组进行一致性评价；

所述第一公式为：

所述第二公式为：

所述第三公式为：

所述第四公式为：

其中 为串联结构电池组内第m个单体电池与其余N-1个单体电池间的平均距离相似性指标，N为串联结构电池组内单体电池的个数，Dmn即D(Vm，Vn)为第m个单体电池的电压曲线Vm与第n个单体电池的电压曲线Vn之间的距离相似性指标，为N个单体电池间的平均距离相似性指标，P为单体电池第一集合，k为计数器，μ为更新后的单体电池第一集合中所有单体电池平均距离相似性指标的均值，σ为更新后的单体电池第一集合中所有单体电池平均距离相似性指标的标准差。

2.根据权利要求1所述的串联结构电池组的一致性评价方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：在串联结构电池组内各单体电池充电或放电时，采集不同时刻各单体电池的电压值，获取各单体电池在充电或放电时的电压曲线其中Vi表示第i个单体电池在充电或放电时的电压曲线，Vi＝[Vi1 … ViT]T，T表示第i个单体电池在充电或放电时的时刻采样点个数，Vij表示第i个单体电池在第j个时刻采样点的电压值，N表示串联结构电池组内单体电池的个数。

3.根据权利要求2所述的串联结构电池组的一致性评价方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：通过对称形式的动态时间规整策略，通过各单体电池的电压曲线的预定的优化公式和所述优化公式的预定的单调性约束、连续性约束、边界性约束和规整窗口约束条件，计算串联结构电池组内不同单体电池的电压曲线之间的距离相似性指标，获取串联结构电池组内各单体电池间的距离相似性指标矩阵[Dmn]N×N，其中Dmn即D(Vm，Vn)为第m个单体电池的电压曲线Vm与第n个单体电池的电压曲线Vn之间的距离相似性指标，N表示串联结构电池组内单体电池的个数。

4.一种串联结构电池组的一致性评价装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取串联结构电池组内各单体电池的电压曲线；

计算单元，用于通过动态时间规整策略计算串联结构电池组内不同单体电池的电压曲线之间的距离相似性指标，获得串联结构电池组内各单体电池间的距离相似性指标矩阵；

评价单元，包括：第二计算子单元，具体用于通过串联结构电池组内各单体电池间的距离相似性指标矩阵[Dmn]N×N和预置的第一公式，计算串联结构电池组内第m个单体电池与其余N-1个单体电池间的平均距离相似性指标第三计算子单元，具体用于通过预置的第二公式，计算N个单体电池间的平均距离相似性指标第三获取子单元，具体用于通过对第m个单体电池与其余的单体电池间的平均距离相似性指标 和所有单体电池间的平均距离相似性指标 进行作差并取绝对值运算并按从大到小进行排序后，获取单体电池第一集合P＝{m1，…，mN}；

更新子单元，具体用于获取计数器k的值，从单体电池第一集合P＝{m1，…，mN}中移除第mk个单体电池更新单体电池第一集合P＝P\{mk}；

第四计算子单元，具体用于分别通过预置的第三公式和预置的第四公式计算更新后的单体电池第一集合P＝P\{mk}中所有单体电池平均距离相似性指标的均值和标准差；

评价子单元，具体用于通过第mk个单体电池、所述均值和所述标准差的预定的条件，对串联结构电池组进行一致性评价；

所述第一公式为：

所述第二公式为：

所述第三公式为：

所述第四公式为：

其中 为串联结构电池组内第m个单体电池与其余N-1个单体电池间的平均距离相似性指标，N为串联结构电池组内单体电池的个数，Dmn即D(Vm，Vn)为第m个单体电池的电压曲线Vm与第n个单体电池的电压曲线Vn之间的距离相似性指标，为N个单体电池间的平均距离相似性指标，P为单体电池第一集合，k为计数器，μ为更新后的单体电池第一集合中所有单体电池平均距离相似性指标的均值，σ为更新后的单体电池第一集合中所有单体电池平均距离相似性指标的标准差。

5.根据权利要求4所述的串联结构电池组的一致性评价装置，其特征在于，所述获取单元具体包括：采集子单元，具体用于在串联结构电池组内各单体电池充电或放电时，采集不同时刻各单体电池的电压值；

第一获取子单元，具体用于获取各单体电池在充电或放电时的电压曲线

其中Vi表示第i个单体电池在充电或放电时的电压曲线，Vi＝[Vi1 … ViT]T，T表示第i个单体电池在充电或放电时的时刻采样点个数，Vij表示第t个单体电池在第j个时刻采样点的电压值，N表示串联结构电池组内单体电池的个数。

6.根据权利要求5所述的串联结构电池组的一致性评价装置，其特征在于，所述计算单元具体包括：第一计算子单元，具体用于通过对称形式的动态时间规整策略，通过各单体电池的电压曲线的预定的优化公式和所述优化公式的预定的单调性约束、连续性约束、边界性约束和规整窗口约束条件，计算串联结构电池组内不同单体电池的电压曲线之间的距离相似性指标；

第二获取子单元，具体用于获取串联结构电池组内各单体电池间的距离相似性指标矩阵[Dmn]N×N，其中Dmn即D(Vm，Vn)为第m个单体电池的电压曲线Vm与第n个单体电池的电压曲线Vn之间的距离相似性指标，N表示串联结构电池组内单体电池的个数。

说明书

一种串联结构电池组的一致性评价方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及串联结构电池组领域，尤其涉及一种串联结构电池组的一致性评价方法及装置。

背景技术

[0002] 锂离子电池因具有高能量密度、长循环寿命、低自放电率、无记忆效应和无污染等优点，已开始广泛地应用于新能源汽车和规模储能等领域。锂离子电池的使用环境、使用时间和使用工况等因素会显著影响电池性能，随充放电循环过程，单体电池间的不一致性会增大，电池组性能将随之衰退，进而降低整体使用寿命。因此，开发实时在线的一致性评测技术，是确保电池组使用过程中保持良好一致性的关键，对提高电池组运行性能与安全性，延长使用寿命，有重要作用。

[0003] 从电池组测得的单体电池电流、电压、温度运行数据，是电池内部电化学反应/传递耦合作用的外在表现，蕴含了丰富的电池内部机理信息，但如何从中挖掘有用信息，为电池组一致评测提供支持，还有待研究。现有的电池组一致性评价指标可分为两大类，其一是静态评价指标，包括开路电压、可用容量和内阻等参数；其二是动态评价指标，包括充放电特性曲线、温度、电化学阻抗谱等参数。但是，应该注意到，对实际运行的电池组，仅可测量单体电池的电流、电压和温度数据，以此为基础，要实现电池组一致性评价，需要精确估计开路电压、可用容量、内阻等参数，进而结合统计分析，获得一致性评价指标。现有技术往往仅简单评价各单体电池间的电压、温度差异，提取均值、方差、斜度等统计指标，虽可在一定程度上表征各单体电池间的一致性，但无法体现电池组内单体本征参数(如开路电压、可用容量、内阻等)的差异性。同时，在实际使用中，电池组内各单体电池的荷电状态(State of Charge,SOC)往往存在差异，现有技术直接通过比较各单体电池在各离散时刻的电压差异，提取一致性指标，无法表征电池组内各单体电池本征参数之间的差异性。

发明内容

[0004] 本发明实施例提供了一种串联结构电池组的一致性评价方法及装置，解决了现有的一致性在线评测技术，往往仅简单评价各单体电池间在各离散时刻的电压差异，提取均值、方差、斜度等统计指标，虽可在一定程度上表征各单体电池间的一致性，但受SOC的不一致影响较大，导致难以真实刻画电池组内单体电池本征参数(如开路电压、可用容量、内阻等)的差异性，计算得到的一致性评测指标不够全面，误差较大，适用性较差的的技术问题。

[0005] 本发明实施例提供的一种串联结构电池组的一致性评价方法，包括：

[0006] S1：获取串联结构电池组内各单体电池的电压曲线；

[0007] S2：通过动态时间规整策略计算串联结构电池组内不同单体电池的电压曲线之间的距离相似性指标，获得串联结构电池组内各单体电池间的距离相似性指标矩阵；

[0008] S3：通过所述距离相似性指标矩阵和逐步迭代策略的异常电池识别方法，对串联结构电池组进行一致性评价。

[0009] 优选地，所述步骤S1具体包括：

[0010] 在串联结构电池组内各单体电池充电或放电时，采集不同时刻各单体电池的电压值，获取各单体电池在充电或放电时的电压曲线

[0011]

[0012] 其中Vi表示第i个单体电池在充电或放电时的电压曲线，Vi＝[Vi1 … ViT]T，T表示第i个单体电池在充电或放电时的时刻采样点个数，Vij表示第i个单体电池在第j个时刻采样点的电压值，N表示串联结构电池组内单体电池的个数。

[0013] 优选地，所述步骤S2具体包括：

[0014] 通过对称形式的动态时间规整策略，通过各单体电池的电压曲线的预定的优化公式和所述优化公式的预定的单调性约束、连续性约束、边界性约束和规整窗口约束条件，计算串联结构电池组内不同单体电池的电压曲线之间的距离相似性指标，获取串联结构电池组内各单体电池间的距离相似性指标矩阵[Dmn]N×N，其中Dmm即D(Vm，Vn)为第m个单体电池的电压曲线Vm与第n个单体电池的电压曲线Vn之间的距离相似性指标，N表示串联结构电池组内单体电池的个数。

[0015] 优选地，所述步骤S3具体包括：

[0016] 通过串联结构电池组内各单体电池间的距离相似性指标矩阵[Dmn]N×N和预置的第一公式，计算串联结构电池组内第m个单体电池与其余N-1个单体电池间的平均距离相似性指标 通过预置的第二公式，计算N个单体电池间的平均距离相似性指标 通过对第m个单体电池与其余的单体电池间的平均距离相似性指标 和所有单体电池间的平均距离相似性指标 进行作差并取绝对值运算并按从大到小进行排序后，获取单体电池第一集合P＝{m1，…，mN}，获取计数器k的值，从单体电池第一集合P＝{m1，…，mN}中移除第mk个单体电池更新单体电池第一集合P=P\{mk}，分别通过预置的第三公式和预置的第四公式计算更新后的单体电池第一集合P=P\{mk}中所有单体电池平均距离相似性指标的均值和标准差，通过第mk个单体电池、所述均值和所述标准差的预定的条件，对串联结构电池组进行一致性评价。

[0017] 优选地，所述第一公式为：

[0018]

[0019] 所述第二公式为：

[0020]

[0021] 所述第三公式为：

[0022]

[0023] 所述第四公式为：

[0024]

[0025] 其中 为串联结构电池组内第m个单体电池与其余N-1个单体电池间的平均距离相似性指标，N为串联结构电池组内单体电池的个数，Dmn即D(Vm，Vn)为第m个单体电池的电压曲线Vm与第n个单体电池的电压曲线Vn之间的距离相似性指标， 为N个单体电池间的平均距离相似性指标，P为单体电池第一集合，k为计数器，μ为更新后的单体电池第一集合中所有单体电池平均距离相似性指标的均值，σ为更新后的单体电池第一集合中所有单体电池平均距离相似性指标的标准差。

[0026] 本发明实施例中提供的一种串联结构电池组的一致性评价装置，包括：

[0027] 获取单元，用于获取串联结构电池组内各单体电池的电压曲线；

[0028] 计算单元，用于通过动态时间规整策略计算串联结构电池组内不同单体电池的电压曲线之间的距离相似性指标，获得串联结构电池组内各单体电池间的距离相似性指标矩阵；

[0029] 评价单元，用于通过所述距离相似性指标矩阵和逐步迭代策略的异常电池识别方法，对串联结构电池组进行一致性评价。

[0030] 优选地，所述获取单元具体包括：

[0031] 采集子单元，具体用于在串联结构电池组内各单体电池充电或放电时，采集不同时刻各单体电池的电压值；

[0032] 第一获取子单元，具体用于获取各单体电池在充电或放电时的电压曲线[0033]

[0034] 其中Vi表示第i个单体电池在充电或放电时的电压曲线，Vi=[Vi1…ViT]T，T表示第i个单体电池在充电或放电时的时刻采样点个数，Vij表示第i个单体电池在第j个时刻采样点的电压值，N表示串联结构电池组内单体电池的个数。

[0035] 优选地，所述计算单元具体包括：

[0036] 第一计算子单元，具体用于通过对称形式的动态时间规整策略，通过各单体电池的电压曲线的预定的优化公式和所述优化公式的预定的单调性约束、连续性约束、边界性约束和规整窗口约束条件，计算串联结构电池组内不同单体电池的电压曲线之间的距离相似性指标；

[0037] 第二获取子单元，具体用于获取串联结构电池组内各单体电池间的距离相似性指标矩阵[Dmn]N×N，其中Dmn即D(Vm，Vn)为第m个单体电池的电压曲线Vm与第n个单体电池的电压曲线Vn之间的距离相似性指标，N表示串联结构电池组内单体电池的个数。

[0038] 优选地，所述评价单元具体包括：

[0039] 第二计算子单元，具体用于通过串联结构电池组内各单体电池间的距离相似性指标矩阵[Dmn]N×N和预置的第一公式，计算串联结构电池组内第m个单体电池与其余N-1个单体电池间的平均距离相似性指标

[0040] 第三计算子单元，具体用于通过预置的第二公式，计算N个单体电池间的平均距离相似性指标

[0041] 第三获取子单元，具体用于通过对第m个单体电池与其余的单体电池间的平均距离相似性指标 和所有单体电池间的平均距离相似性指标 进行作差并取绝对值运算并按从大到小进行排序后，获取单体电池第一集合P＝{m1，…，mN}；

[0042] 更新子单元，具体用于获取计数器k的值，从单体电池第一集合P＝{m1，…，mN}中移除第mk个单体电池更新单体电池第一集合P＝P\{mk}；

[0043] 第四计算子单元，具体用于分别通过预置的第三公式和预置的第四公式计算更新后的单体电池第一集合P＝P\{mk}中所有单体电池平均距离相似性指标的均值和标准差；

[0044] 评价子单元，具体用于通过第mk个单体电池、所述均值和所述标准差的预定的条件，对串联结构电池组进行一致性评价。

[0045] 优选地，所述第一公式为：

[0046]

[0047] 所述第二公式为：

[0048]

[0049] 所述第三公式为：

[0050]

[0051] 所述第四公式为：

[0052]

[0053] 其中 为串联结构电池组内第m个单体电池与其余N-1个单体电池间的平均距离相似性指标，N为串联结构电池组内单体电池的个数，Dmn即D(Vm，Vn)为第m个单体电池的电压曲线Vm与第n个单体电池的电压曲线Vn之间的距离相似性指标， 为N个单体电池间的平均距离相似性指标，P为单体电池第一集合，k为计数器，μ为更新后的单体电池第一集合中所有单体电池平均距离相似性指标的均值，σ为更新后的单体电池第一集合中所有单体电池平均距离相似性指标的标准差。

[0054] 从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

[0055] 本发明实施例中提供的一种串联结构电池组的一致性评价方法及装置，其中，一种串联结构电池组的一致性评价方法包括：S1：获取串联结构电池组内各单体电池的电压曲线；S2：通过动态时间规整策略计算串联结构电池组内不同单体电池的电压曲线之间的距离相似性指标，获得串联结构电池组内各单体电池间的距离相似性指标矩阵；S3：通过所述距离相似性指标矩阵和逐步迭代策略的异常电池识别方法，对串联结构电池组进行一致性评价。本实施例中，通过测量得到的单体电池电压曲线，开发了基于动态时间规整策略的距离相似性指标计算方法，能自适应剔除因SOC不同导致单体电压差异的影响因素，实现单体电池间在充放电过程中的运行特性差异估计，相比现有基于各离散时刻电压差异的一致性提取方法，更有助于挖掘出电池本征信息，在此基础上，开发了基于逐步迭代策略的异常电池统计识别方法，实现了电池组的一致性评价，为运营维护提供了有效的技术支持，解决了现有的一致性在线评测技术，往往仅简单评价各单体电池间在各离散时刻的电压差异，提取均值、方差、斜度等统计指标，虽可在一定程度上表征各单体电池间的一致性，但受SOC的不一致影响较大，导致难以真实刻画电池组内单体电池本征参数(如开路电压、可用容量、内阻等)的差异性，计算得到的一致性评测指标不够全面，误差较大，适用性较差的技术问题。

附图说明

[0056] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

[0057] 图1本发明实施例中提供的一种串联结构电池组的一致性评价方法的一个实施例的流程示意图；

[0058] 图2本发明实施例中提供的一种串联结构电池组的一致性评价装置的一个实施例的结构示意图；

[0059] 图3本发明实施例中提供的一种串联结构电池组的一致性评价装置的另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

[0060] 本发明实施例提供了一种串联结构电池组的一致性评价方法及装置，用于解决现有的一致性在线评测技术，往往仅简单评价各单体电池间在各离散时刻的电压差异，提取均值、方差、斜度等统计指标，虽可在一定程度上表征各单体电池间的一致性，但受SOC的不一致影响较大，导致难以真实刻画电池组内单体电池本征参数(如开路电压、可用容量、内阻等)的差异性，计算得到的一致性评测指标不够全面，误差较大，适用性较差的技术问题。

[0061] 为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0062] 请参阅图1，本发明实施例中提供的一种串联结构电池组的一致性评价方法的一个实施例包括：

[0063] 101、获取串联结构电池组内各单体电池的电压曲线；

[0064] 对串联结构电池组内各单体电池的电压进行在线检测。

[0065] 102、通过动态时间规整策略计算串联结构电池组内不同单体电池的电压曲线之间的距离相似性指标，获得串联结构电池组内各单体电池间的距离相似性指标矩阵；

[0066] 103、通过所述距离相似性指标矩阵和逐步迭代策略的异常电池识别方法，对串联结构电池组进行一致性评价。

[0067] 本实施例中，提出了基于动态时间规整策略的距离相似性计算方法，它可以剔除SOC不一致影响，有助于挖掘出电池本征信息，以此评价单体间的一致性更为完善、可靠；提出了基于逐步迭代策略的异常电池识别方法，能实现电池一致性的可靠评价，并从统计意义上辨识出存在显著差异的异常电池，为后续的运营维护提供了有效的技术支持，解决了现有的一致性在线评测技术，往往仅简单评价各单体电池间在各离散时刻的电压差异，提取均值、方差、斜度等统计指标，虽可在一定程度上表征各单体电池间的一致性，但受SOC的不一致影响较大，导致难以真实刻画电池组内单体电池本征参数(如开路电压、可用容量、内阻等)的差异性，计算得到的一致性评测指标不够全面，误差较大，适用性较差的技术问题。

[0068] 上面是对一种串联结构电池组的一致性评价方法进行详细的描述，下面将对一种串联结构电池组的一致性评价方法的过程进行详细的描述，本发明实施例中提供的一种串联结构电池组的一致性评价方法的另一个实施例包括：

[0069] 201、在串联结构电池组内各单体电池充电或放电时，采集不同时刻各单体电池的电压值，获取各单体电池在充电或放电时的电压曲线

[0070]

[0071] 其中Vi表示第i个单体电池在充电或放电时的电压曲线，Vi=[Vi1…ViT]T，T表示第i个单体电池在充电或放电时的时刻采样点个数，Vij表示第i个单体电池在第j个时刻采样点的电压值，N表示串联结构电池组内单体电池的个数；

[0072] 在每次充电或放电阶段，通过电池管理系统采集并记录不同时刻的各单体电池电压值，第i个电池在第j个时刻采样点的电压值为Vij，那么，第i个电池在每次充电或放电阶段的电压曲线可表示为Vi＝[Vi1 … ViT]T，其中T是在充电或放电阶段的采样点个数(右上角的“T”是表示转置)。因此，由N个单体电池串联组成的电池组在每次充电或放电阶段的电压测量值可表述为如下矩阵形式：

[0073]

[0074] 202、通过对称形式的动态时间规整策略，通过各单体电池的电压曲线的预定的优化公式和所述优化公式的预定的单调性约束、连续性约束、边界性约束和规整窗口约束条件，计算串联结构电池组内不同单体电池的电压曲线之间的距离相似性指标，获取串联结构电池组内各单体电池间的距离相似性指标矩阵[Dmn]N×N，其中Dmn即D(Vm，Vn)为第m个单体电池的电压曲线Vm与第n个单体电池的电压曲线Vn之间的距离相似性指标，N表示串联结构电池组内单体电池的个数；

[0075] 通过得到的每个单体电池电压曲线，计算不同单体电池电压曲线之间的距离相似性指标Dmn=D(Vm,Vn)，其中1≤m，n≤N，m≠n，此距离相似性指标可通过采用动态时间规整策略，求解下述优化模型获得，其中优化模型为：

[0076]

[0077] 上式中D(Vm，Vn)为第m个电池电压曲线Vm与第n个电池电压曲线Vn之间的距离相似性指标，qt＝(it，jt)为规整路径在t时刻的匹配点，d(qt)为 和 间的欧拉距离，wt为权重系数。求解上述模型分别需要满足如下的单调性约束、连续性约束、边界条件约束和规整窗口约束：

[0078] it-1≤it，jt-1≤jt

[0079] it-it-1≤1，jt-jt-1≤1i1＝1，iT＝T，j1＝1，jT＝T

[0080] |it-jt|≤r,r为规整窗口大小

[0081] 其中1≤t≤T，it和jt分别为t时刻规整路径匹配点所对应的第m个和第n个电池电压曲线的索引。本实施例中采用对称形式的动态时间规整方法，则权重wt＝(it-it-1)+(jt-jt-1)，那么 同时，在本实施例中，规整窗口大小r设置为T/2。运用动态规划方法求解上述计算模型，可获得如下距离相似性指标矩阵[Dmn]N×N，此矩阵为对称矩阵，且其对角线值均为0。因此，仅需求解N(N-1)/2个动态规划模型，即可获得各个单体电池间的距离相似性指标矩阵。

[0082] 203、通过串联结构电池组内各单体电池间的距离相似性指标矩阵[Dmn]N×N和预置的第一公式，计算串联结构电池组内第m个单体电池与其余N-1个单体电池间的平均距离相似性指标 通过预置的第二公式，计算N个单体电池间的平均距离相似性指标 通过对第m个单体电池与其余的单体电池间的平均距离相似性指标 和所有单体电池间的平均距离相似性指标 进行作差并取绝对值运算并按从大到小进行排序后，获取单体电池第一集合P＝{m1，…，mN}，获取计数器k的值，从单体电池第一集合P＝{m1，…，mN}中移除第mk个单体电池更新单体电池第一集合P＝P\{mk}，分别通过预置的第三公式和预置的第四公式计算更新后的单体电池第一集合P＝P\{mk}中所有单体电池平均距离相似性指标的均值和标准差，通过第mk个单体电池、所述均值和所述标准差的预定的条件，对串联结构电池组进行一致性评价，所述第一公式为：

[0083]

[0084] 所述第二公式为：

[0085]

[0086] 所述第三公式为：

[0087]

[0088] 所述第四公式为：

[0089]

[0090] 其中 为串联结构电池组内第m个单体电池与其余N-1个单体电池间的平均距离相似性指标，N为串联结构电池组内单体电池的个数，Dmn即D(Vm，Vn)为第m个单体电池的电压曲线Vm与第n个单体电池的电压曲线Vn之间的距离相似性指标， 为N个单体电池间的平均距离相似性指标，P为单体电池第一集合，k为计数器，μ为更新后的单体电池第一集合中所有单体电池平均距离相似性指标的均值，σ为更新后的单体电池第一集合中所有单体电池平均距离相似性指标的标准差。

[0091] 通过获得的距离相似性指标矩阵，基于逐步迭代策略的异常电池识别方法(注：所谓异常电池是指与串联结构电池组中其他单体电池本征参数存在概率意义上显著差异的电池)，实现了电池组一致性评价，具体步骤如下：

[0092] (1)计算每个单体电池与其他单体间的平均距离相似性指标

[0093]

[0094] (2)计算所有单体电池间的平均距离相似性指标

[0095]

[0096] (3)对每个单体电池，计算 值，并按从大到小进行排序后的单体电池集合记为{m1，…，mN}，那么记正常电池集合P＝{m1，…，mN}，异常电池集合S＝{Ф}(空集)；

[0097] (4)设置计数器k＝1，其中k仅作为一个计数器，其用作mk的下标，以作为电池索引；

[0098] (5)从正常电池集合P中移除第mk个电池单体，即P=P\{mk}；

[0099] (6)按如下公式分别计算正常电池集合P中所有电池平均距离相似性指标的均值和标准差：

[0100]

[0101]

[0102] (7)若 则表明第mk个电池单体与其他电池存在显著差异，将其加入异常电池集合，即S＝S∪{mk}，设置k＝k+1，若k≤N，返回第(5)步；

[0103] (8)若S为空集，表明电池组一致性良好；否则，电池组内存在本征参数显著差异的异常电池集S，它将为后续的一致性运营维护提供了支持。

[0104] 本实施例中，针对具有串联结构的电池组系统，提出了一种通用、灵活的电池组一致性评价方法，它可以在各单体电池存在SOC不一致的情况下，通过采用动态时间规整策略，可靠地辨识出各单体电池间本征参数的差异性，提出了距离相似度计算方法；以此为基础，本实施例还提出了基于逐步迭代策略的异常电池识别方法，可以快速、可靠地辨识出存在显著统计差异的异常电池，为实现电池组的针对性运营维护提供有效的技术支持，解决了现有的一致性在线评测技术，往往仅简单评价各单体电池间在各离散时刻的电压差异，提取均值、方差、斜度等统计指标，虽可在一定程度上表征各单体电池间的一致性，但受SOC的不一致影响较大，导致难以真实刻画电池组内单体电池本征参数(如开路电压、可用容量、内阻等)的差异性，计算得到的一致性评测指标不够全面，误差较大，适用性较差的技术问题。

[0105] 请参阅图2，本发明实施例中提供的一种串联结构电池组的一致性评价装置一个实施例，包括：

[0106] 获取单元301，用于获取串联结构电池组内各单体电池的电压曲线；

[0107] 计算单元302，用于通过动态时间规整策略计算串联结构电池组内不同单体电池的电压曲线之间的距离相似性指标，获得串联结构电池组内各单体电池间的距离相似性指标矩阵；

[0108] 评价单元303，用于通过所述距离相似性指标矩阵和逐步迭代策略的异常电池识别方法，对串联结构电池组进行一致性评价。

[0109] 本实施例中，通过获取单元301获取各单体电池的电压变化曲线，通过计算单元302采用基于动态时间规整策略的距离相似性计算方法，自适应估计单体电池间在充放电过程中的运行特性差异，有助于挖掘出电池本征信息，以此评价单体间的一致性更为完善、可靠；在此基础上，评价单元303开发了基于逐步迭代策略的异常电池识别方法，从统计上可辨识出存在显著差异的异常电池，为后续的运营维护提供了有效的技术支持，解决了现有的一致性在线评测技术，往往仅简单评价各单体电池间在各离散时刻的电压差异，提取均值、方差、斜度等统计指标，虽可在一定程度上表征各单体电池间的一致性，但受SOC的不一致影响较大，导致难以真实刻画电池组内单体电池本征参数(如开路电压、可用容量、内阻等)的差异性，计算得到的一致性评测指标不够全面，误差较大，适用性较差的技术问题。

[0110] 上面是对一种串联结构电池组的一致性评价装置各单元进行详细的描述，下面将对一种串联结构电池组的一致性评价装置各附加单元进行更详细的描述，请参阅图3，本发明实施例中提供的一种串联结构电池组的一致性评价装置另一个实施例，包括：

[0111] 获取单元401，用于获取串联结构电池组内各单体电池的电压曲线；

[0112] 所述获取单元401具体包括：

[0113] 采集子单元4011，具体用于在串联结构电池组内各单体电池充电或放电时，采集不同时刻各单体电池的电压值；

[0114] 第一获取子单元4012，具体用于获取各单体电池在充电或放电时的电压曲线[0115]

[0116] 其中Vi表示第i个单体电池在充电或放电时的电压曲线，Vi＝[Vi1…ViT]T，T表示第i个单体电池在充电或放电时的时刻采样点个数，Vij表示第i个单体电池在第j个时刻采样点的电压值，N表示串联结构电池组内单体电池的个数。

[0117] 计算单元402，用于通过动态时间规整策略计算串联结构电池组内不同单体电池的电压曲线之间的距离相似性指标，获得串联结构电池组内各单体电池间的距离相似性指标矩阵；

[0118] 所述计算单元402具体包括：

[0119] 第一计算子单元4021，具体用于通过对称形式的动态时间规整策略，通过各单体电池的电压曲线的预定的优化公式和所述优化公式的预定的单调性约束、连续性约束、边界性约束和规整窗口约束条件，计算串联结构电池组内不同单体电池的电压曲线之间的距离相似性指标；

[0120] 第二获取子单元4022，具体用于获取串联结构电池组内各单体电池间的距离相似性指标矩阵[Dmn]N×N，其中Dmn即D(Vm，Vn)为第m个单体电池的电压曲线Vm与第n个单体电池的电压曲线Vn之间的距离相似性指标，N表示串联结构电池组内单体电池的个数。

[0121] 评价单元403，用于通过所述距离相似性指标矩阵和逐步迭代策略的异常电池识别方法，对串联结构电池组进行一致性评价。

[0122] 所述评价单元403具体包括：

[0123] 第二计算子单元4031，具体用于通过串联结构电池组内各单体电池间的距离相似性指标矩阵[Dmn]N×N和预置的第一公式，计算串联结构电池组内第m个单体电池与其余N-1个单体电池间的平均距离相似性指标

[0124] 第三计算子单元4032，具体用于通过预置的第二公式，计算N个单体电池间的平均距离相似性指标

[0125] 第三获取子单元4033，具体用于通过对第m个单体电池与其余的单体电池间的平均距离相似性指标 和所有单体电池间的平均距离相似性指标 进行作差并取绝对值运算并按从大到小进行排序后，获取单体电池第一集合P＝{m1，…，mN}；

[0126] 更新子单元4034，具体用于获取计数器k的值，从单体电池第一集合P＝{m1，…，mN}中移除第mk个单体电池更新单体电池第一集合P＝P\{mk}；

[0127] 第四计算子单元4035，具体用于分别通过预置的第三公式和预置的第四公式计算更新后的单体电池第一集合P=P\{mk}中所有单体电池平均距离相似性指标的均值和标准差；

[0128] 评价子单元4036，具体用于通过第mk个单体电池、所述均值和所述标准差的预定的条件，对串联结构电池组进行一致性评价。

[0129] 进一步地，

[0130] 所述第一公式为：

[0131]

[0132] 所述第二公式为：

[0133]

[0134] 所述第三公式为：

[0135]

[0136] 所述第四公式为：

[0137]

[0138] 其中 为串联结构电池组内第m个单体电池与其余N-1个单体电池间的平均距离相似性指标，N为串联结构电池组内单体电池的个数，Dmn即D(Vm，Vn)为第m个单体电池的电压曲线Vm与第n个单体电池的电压曲线Vn之间的距离相似性指标， 为N个单体电池间的平均距离相似性指标，P为单体电池第一集合，k为计数器，μ为更新后的单体电池第一集合中所有单体电池平均距离相似性指标的均值，σ为更新后的单体电池第一集合中所有单体电池平均距离相似性指标的标准差。

[0139] 本实施例中，针对串联结构的电池组系统，以获取单元401测量得到的单体电池电压曲线为基础，计算单元402开发了基于动态时间规整策略的距离相似性指标计算方法，它能自适应剔除因SOC不同导致单体电压差异的影响因素，实现单体电池间在充放电过程中的运行特性差异估计，相比现有基于各离散时刻电压差异的一致性提取方法，更有助于挖掘出电池本征信息；在此基础上，评价单元403开发了基于逐步迭代策略的异常电池统计识别方法，实现了电池组的一致性评价，为运营维护提供了有效的技术支持，解决了现有的一致性在线评测技术，往往仅简单评价各单体电池间在各离散时刻的电压差异，提取均值、方差、斜度等统计指标，虽可在一定程度上表征各单体电池间的一致性，但受SOC的不一致影响较大，导致难以真实刻画电池组内单体电池本征参数(如开路电压、可用容量、内阻等)的差异性，计算得到的一致性评测指标不够全面，误差较大，适用性较差的技术问题。

[0140] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

[0141] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，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，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，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

[0142] 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网络单元上。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。

[0143] 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。

[0144] 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(可以是个人计算机，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、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0145] 以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。