本发明涉及电动汽车用动力电池安全预警领域，具体地说是一种基于云平台和电池管理系统的电动汽车用动力电池的在线安全预警方法。
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背景技术：
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随着国家对新能源汽车和锂离子动力电池的重视，近几年新能源汽车(尤其是电动汽车)的产销量迅猛发展。然而，随着电动汽车的爆发式增长，由动力电池引起的安全事故频发，使人们越来越重视电动汽车的安全性。
电动汽车的核心部件主要为三电系统，即电池、电机和电控。而电动汽车的安全性尤以动力电池的安全性为核心，电动汽车用动力电池的安全性主要包括三类：第一，温度异常；第二，漏液起火爆炸；第三，位置异常及失窃。而温度异常又包括在充放电状态下的电流和/或电压超过其极限值情况下的温度异常，以及在非充电状态下的温度异常。而引起上述问题的可供检测的数据主要包括电压、电流、电阻、温度和gps信息等。
现有技术中，主要是单独对温度信息或电压信息等监控，以防止电池安全性异常的发生，例如，专利公开号为cn104880676a和cn105742729a等。然而，单纯的监控电压或温度等信息，是不足以预测安全性异常的发生。在单纯监控电压信息的时候，动力电池的电压近似，但其内阻差值较大，也会发生安全性异常甚至安全性事故。另外，单纯的检测动力电池的电压和温度并不能将所有的动力电池安全性异常的可能性都包含，因此，需要开发一款能够在线实时检测电压、电流、电阻、温度和gps信息等并发出预警信息的方法就至为重要了。
近几年来，随着对大数据的需求和人工智能的发展，基于大数据和人工智能的云计算在智慧能源领域的作用已显得尤为重要，若可以将云计算应用于电动汽车而构建的云平台在电动汽车用动力电池的安全预警方面的实施，将能够极大的催动该预警技术的发展和运行可靠性。
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技术实现要素：
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本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种基于云平台和电池管理系统的电动汽车用动力电池的在线安全预警方法，将基于大数据和人工智能的云计算在电动汽车上搭建的云平台和电池管理系统有机结合在一起，具有在线预警和防护功能，避免了电池安全性异常的发生。
为实现上述目的设计一种基于云平台和电池管理系统的电动汽车用动力电池的在线安全预警方法，所述方法基于电池管理系统bms采集的电动汽车用动力电池单体电芯的电流、电压和温度、内阻信息，以及电动汽车整车控制器采集的动力电池包的gps信息，通过云平台对大数据的分析和预测，建立相关安全模型，并根据人为设定的极限条件进行实时的在线安全预警提示，所述安全预警包括温度异常预警，漏液、起火、爆炸现象预警，位置异常及失窃预警；所述云平台为基于大数据和人工智能的云计算在电动汽车上搭建的云平台；所述温度异常预警包括超过限制电流的充放电的温度异常预警、超过电压限制的充放电的温度异常预警、非充放电状态下的温度异常预警；所述位置异常包括动力电池包位置的移动、部件的损坏、胀包。
所述超过限制电流的充放电的温度异常预警，为通过bms采集动力电池单体电芯的电流、电压和温度、电阻信息，并检测充放电的瞬态的电流、电压和温度值及其增长率，保证充电电压或放电电压均不超过规定的最大或最小极限电压，且保证温度不超过规定的动力电池正常温度工作范围的最大值，使动力电池在正常工作状态下长期健康运行。
进一步地，当检测到充放电的瞬态电流值没有超过最大极限电流值时，若充放电电压和温度均没有超过极限值，且通过云平台分析充放电电压和温度的增长率并不会使充放电电压和温度在10s内超过其极限值，并且电池的内阻一致性好，则维持该充放电电流；若充放电电压和温度均没有超过极限值，且通过云平台分析充放电电压和温度的增长率使充放电电压和温度在10s内超过其极限值，并且电池的内阻一致性好，则将充放电电流分别以该电流值的90％、80％、70％、60％、50％的梯级电流进行充放电，每梯级充放电时间为10s；若只有充放电电压超过极限值，且电池的内阻一致性好，则充放电电流降为该电流值的50％；若温度超过极限值或者充放电电压和温度两者均超过极限值，且电池的内阻一致性好，则停止充放电；若电池的内阻一致性不好，则停止充放电，并将一致性不好的电芯隔离，更换或修复动力电池包；当上述措施使电流、电压和温度、内阻指标达到正常范围值后，重新恢复原有充放电机制；
当检测到充放电的瞬态电流值超过最大极限电流值时，若充放电电压和温度均没有超过极限值，且通过云平台分析充放电电压和温度的增长率并不会使充放电电压和温度在10s内超过其极限值，并且电池的内阻一致性好，则将充放电电流降低至最大极限电流的90％继续进行充放电；若充放电电压和温度均没有超过极限值，且通过云平台分析充放电电压和温度的增长率可使充放电电压和温度在10s内超过其极限值，并且电池的内阻一致性好，则将充放电电流分别以最大极限电流的90％、80％、70％、60％、50％的梯级电流进行充放电，每梯级充放电时间为10s；若只有充放电电压超过极限值，且电池的内阻一致性好，则充放电电流降为50％的最大极限电流；若温度超过极限值或者充放电电压和温度两者均超过极限值，且电池的内阻一致性好，则停止充放电；若电池的内阻一致性不好，则停止充放电，并将一致性不好的电芯隔离，更换或修复动力电池包；当上述措施使电流、电压和温度指标达到正常范围值后，重新恢复原有充放电机制。
所述超过电压限制的充放电的温度异常预警，为通过bms采集动力电池单体电芯的电流、电压和温度、内阻信息，并检测充放电的瞬态的电流、电压和温度值及其增长率，保证充电电流或放电电流均不超过规定的最大极限电流，且保证温度不超过规定的动力电池正常温度工作范围的最大值，使动力电池在正常工作状态下长期健康运行。
进一步地，当检测到充放电电压没有超过最大或最小极限电压值时，若充放电电流和温度均没有超过极限值，且通过云平台分析充放电电流和温度的增长率并不会使充放电电压和温度在10s内超过其极限值，并且电池的内阻一致性好，则维持该充放电电压；若充放电电压和温度均没有超过极限值，且通过云平台分析充放电电流和温度的增长率使充放电电流和温度在10s内超过其极限值，并且电池的内阻一致性好，则将充放电电流分别以该电流值的90％、80％、70％、60％、50％的梯级电流进行充放电，每梯级充放电时间为10s；若只有充放电电流超过极限值，且电池的内阻一致性好，则充放电电流降为最大极限电流的50％；若温度超过极限值或者充放电电流和温度两者均超过极限值，且电池的内阻一致性好，则停止充放电；若电池的内阻一致性不好，则停止充放电，并将一致性不好的电芯隔离，更换或修复动力电池包；当上述措施使电流、电压和温度指标达到正常范围值后，重新恢复原有充放电机制；
当检测到充电的瞬态电压值超过最大极限电压值时，若充放电电流和温度均没有超过极限值，且通过云平台分析温度的增长率并不会使温度在10s内超过其极限值，并且电池的内阻一致性好，则以该瞬态电压对应的充电电流值对动力电池进行放电；若温度没有超过极限值，且通过云平台分析温度的增长率可使温度在10s内超过其极限值，并且电池的内阻一致性好，则停止充电；若温度超过极限值，且电池的内阻一致性好，则停止充放电；若电池的内阻一致性不好，则停止充电，并将一致性不好的电芯隔离，更换或修复动力电池包；当上述措施使电流、电压和温度指标达到正常范围值后，重新恢复原有充放电机制；
当检测到放电的瞬态电压值超过最小极限电压值时，若温度没有超过极限值，且通过云平台分析温度的增长率并不会使温度在10s内超过其极限值，并且电池的内阻一致性好，则以该瞬态电压对应的放电电流值对动力电池进行充电；若温度没有超过极限值，且通过云平台分析温度的增长率可使温度在10s内超过其极限值，并且电池的内阻一致性好，则停止充放电；若温度超过极限值，且电池的内阻一致性好，则停止充放电；若电池的内阻一致性不好，则停止充放电，并将一致性不好的电芯隔离，更换或修复动力电池包；当上述措施使电流、电压和温度指标达到正常范围值后，重新恢复原有充放电机制。
所述非充放电状态下的温度异常预警，为通过bms采集动力电池单体电芯的温度、内阻信息，并检测瞬态的温度值及其增长率，保证温度不超过规定的动力电池正常温度工作范围的最大值，使动力电池在正常工作状态下长期健康运行。
进一步地，当检测到瞬态温度值未超过动力电池正常温度工作范围的最大值，若通过云平台分析温度的增长率并不会使温度在10s内超过其极限值，且电池的内阻一致性好，则使该动力电池包继续处在现有状态下；若通过云平台分析温度的增长率会使温度在10s内超过其极限值，且电池的内阻一致性好，则切断该动力电池包与整车之间的线路连接；若电池的内阻一致性不好，则将一致性不好的电芯隔离，更换或修复动力电池包。
所述漏液、起火、爆炸现象预警，为通过bms采集动力电池单体电芯的温度、内阻信息，检测瞬态的温度值及其增长率，尽可能的防止电芯发生漏液、起火、爆炸现象的发生，使动力电池能够在正常工作状态下长期健康运行。
进一步地，当检测到温度未超过其极限值，通过云平台分析温度的增长率并不会使温度在10s内超过其极限值，若电池的内阻一致性好，且电池包内的气体探头检测到有气体挥发时，则该电池包已发生轻微漏液现象，停止充放电，隔离动力电池包与整车的线路连接，更换动力电池包；若电池的内阻一致性好，且电池包内的烟尘探头检测到有烟尘散发时，则该电池包已发生着火现象，停止充放电，隔离动力电池包与整车的线路连接，开启灭火装置；若电池的内阻一致性差，则停止充放电，并将一致性不好的电芯隔离，更换或修复动力电池包；
当检测到温度未超过其极限值，通过云平台分析温度的增长率会使温度在5s内迅速超过其极限值，则停止充放电，隔离动力电池包与整车的线路连接，开启灭火装置；
当检测到温度超过其极限值，通过云平台分析电池的内阻一致性好，若温度的增长率低，且气体探头和烟尘探头均没有异常报警，则停止充放电，隔离动力电池包与整车的线路连接；若温度的增长率低，且气体探头出现异常报警，则停止充放电，隔离动力电池包与整车的线路连接，更换动力电池包；若温度的增长率低，且烟尘探头出现异常报警，则停止充放电，隔离动力电池包与整车的线路连接，开启灭火装置；若温度的增长率大，则停止充放电，隔离动力电池包与整车的线路连接，开启灭火装置；
当检测到温度超过其极限值，通过云平台分析电池的内阻一致性差，若气体探头和烟尘探头均没有异常报警，则停止充放电，并将一致性不好的电芯隔离，更换或修复动力电池包；若气体探头出现异常报警，则停止充放电，隔离动力电池包与整车的线路连接，更换动力电池包；若烟尘探头出现异常报警，则停止充放电，隔离动力电池包与整车的线路连接，开启灭火装置。
所述位置异常及失窃预警，为通过动力电池包固定位置的传感器信息，确定动力电池包是否有位置的移动或者部件的损坏或者胀包异常现象，以及通过gps定位信息确定动力电池包是否在整车附近或者是否在车企规定的售后地址，如果gps信息显示动力电池包不在上述两者区域范围内，则表示该动力电池包已失窃。
本发明同现有技术相比，具有如下优点：
(1)将基于大数据和人工智能的云计算在电动汽车上搭建的云平台和电池管理系统有机结合在一起；
(2)能够在线实时检测电压、电流、电阻、温度和gps信息等，并发出预警信息，具有在线预警和防护功能，有效防止电动汽车用动力电池安全性异常的发生；
(3)充分挖掘和分析安全异常的影响因素，实用性强，极大的催动预警技术的发展和运行可靠性，值得推广应用。
[具体实施方式]
本发明提供了一种基于云平台和电池管理系统的电动汽车用动力电池的在线安全预警方法，该方法主要是基于电池管理系统(bms)采集的动力电池单体电芯的电流、电压和温度、内阻信息，以及整车控制器采集的动力电池包的gps信息等，通过云平台对大数据的分析和预测，建立相关安全模型，根据人为设定的极限条件进行实时的在线安全预警提示，主要的安全预警包括以下三个方面：第一，温度异常预警；第二，漏液、起火、爆炸等现象预警；第三，位置异常及失窃预警。所述云平台为基于大数据和人工智能的云计算在电动汽车上搭建的云平台；所述温度异常预警包括超过限制电流的充放电的温度异常预警、超过电压限制的充放电的温度异常预警、非充放电状态下的温度异常预警；所述位置异常包括动力电池包位置的移动、部件的损坏、胀包等异常。其中，超过限制电流的充放电的温度异常预警，超过电压限制的充放电的温度异常预警，非充放电状态下的温度异常预警，漏液、起火、爆炸等现象预警，位置异常及失窃预警等5类安全预警，其相辅相成，共同为电动汽车用动力电池进行在线的安全预警。
下面结合具体实施例对本发明作以下进一步说明：
实施例1
超过限制电流的充放电的温度异常预警方法
所述的超过限制电流的充放电的温度异常预警，通过bms采集动力电池单体电芯的电流、电压和温度、电阻信息，检测充放电的瞬态的电流、电压和温度值及其增长率，尽可能的保证充电电压或放电电压均不超过规定的最大或最小极限电压，且保证温度不超过规定的动力电池正常温度工作范围的最大值，使动力电池能够在正常工作状态下长期健康运行。
当检测到充放电的瞬态电流值没有超过最大极限电流值时，若充放电电压和温度均没有超过极限值，且通过云平台分析充放电电压和温度的增长率并不会使充放电电压和温度在10s内超过其极限值，且电池的内阻一致性好，则维持该充放电电流；若充放电电压和温度均没有超过极限值，且通过云平台分析充放电电压和温度的增长率可使充放电电压和温度在10s内超过其极限值，且电池的内阻一致性好，则将充放电电流分别以该电流值的90％、80％、70％、60％、50％的梯级电流进行充放电，每梯级充放电时间为10s；若只有充放电电压超过极限值，且电池的内阻一致性好，则充放电电流降为该电流值的50％；若温度超过极限值或者充放电电压和温度两者均超过极限值，且电池的内阻一致性好，则停止充放电；若电池的内阻一致性不好，则停止充放电，并将一致性不好的电芯隔离，更换或修复动力电池包；当上述措施使电流、电压和温度、内阻指标达到正常范围值后，重新恢复原有充放电机制。
当检测到充放电的瞬态电流值超过最大极限电流值时，若充放电电压和温度均没有超过极限值，且通过云平台分析充放电电压和温度的增长率并不会使充放电电压和温度在10s内超过其极限值，且电池的内阻一致性好，则将充放电电流降低至最大极限电流的90％继续进行充放电；若充放电电压和温度均没有超过极限值，且通过云平台分析充放电电压和温度的增长率可使充放电电压和温度在10s内超过其极限值，且电池的内阻一致性好，则将充放电电流分别以最大极限电流的90％、80％、70％、60％、50％的梯级电流进行充放电，每梯级充放电时间为10s；若只有充放电电压超过极限值，且电池的内阻一致性好，则充放电电流降为50％的最大极限电流；若温度超过极限值或者充放电电压和温度两者均超过极限值，且电池的内阻一致性好，则停止充放电；若电池的内阻一致性不好，则停止充放电，并将一致性不好的电芯隔离，更换或修复动力电池包；当上述措施使电流、电压和温度指标达到正常范围值后，重新恢复原有充放电机制。
实施例2
超过电压限制的充放电的温度异常预警方法
所述的超过电压限制的充放电的温度异常预警，通过bms采集动力电池单体电芯的电流、电压和温度、内阻信息，检测充放电的瞬态的电流、电压和温度值及其增长率，尽可能的保证充电电流或放电电流均不超过规定的最大极限电流，且保证温度不超过规定的动力电池正常温度工作范围的最大值，使动力电池能够在正常工作状态下长期健康运行。
当检测到充放电电压没有超过最大或最小极限电压值时，若充放电电流和温度均没有超过极限值，且通过云平台分析充放电电流和温度的增长率并不会使充放电电压和温度在10s内超过其极限值，且电池的内阻一致性好，则维持该充放电电压；若充放电电压和温度均没有超过极限值，且通过云平台分析充放电电流和温度的增长率可使充放电电流和温度在10s内超过其极限值，且电池的内阻一致性好，则将充放电电流分别以该电流值的90％、80％、70％、60％、50％的梯级电流进行充放电，每梯级充放电时间为10s；若只有充放电电流超过极限值，且电池的内阻一致性好，则充放电电流降为最大极限电流的50％；若温度超过极限值或者充放电电流和温度两者均超过极限值，且电池的内阻一致性好，则停止充放电；若电池的内阻一致性不好，则停止充放电，并将一致性不好的电芯隔离，更换或修复动力电池包；当上述措施使电流、电压和温度指标达到正常范围值后，重新恢复原有充放电机制。
当检测到充电的瞬态电压值超过最大极限电压值时，若充放电电流和温度均没有超过极限值，且通过云平台分析温度的增长率并不会使温度在10s内超过其极限值，且电池的内阻一致性好，则以该瞬态电压对应的充电电流值对动力电池进行放电；若温度没有超过极限值，且通过云平台分析温度的增长率可使温度在10s内超过其极限值，且电池的内阻一致性好，则停止充电；若温度超过极限值，且电池的内阻一致性好，则停止充放电；若电池的内阻一致性不好，则停止充电，并将一致性不好的电芯隔离，更换或修复动力电池包；当上述措施使电流、电压和温度指标达到正常范围值后，重新恢复原有充放电机制。
当检测到放电的瞬态电压值超过最小极限电压值时，若温度没有超过极限值，且通过云平台分析温度的增长率并不会使温度在10s内超过其极限值，且电池的内阻一致性好，则以该瞬态电压对应的放电电流值对动力电池进行充电；若温度没有超过极限值，且通过云平台分析温度的增长率可使温度在10s内超过其极限值，且电池的内阻一致性好，则停止充放电；若温度超过极限值，且电池的内阻一致性好，则停止充放电；若电池的内阻一致性不好，则停止充放电，并将一致性不好的电芯隔离，更换或修复动力电池包；当上述措施使电流、电压和温度指标达到正常范围值后，重新恢复原有充放电机制。
实施例3
非充放电状态下的温度异常预警方法
所述的非充放电状态下的温度异常预警，通过bms采集动力电池单体电芯的温度、内阻等信息，检测瞬态的温度值及其增长率，尽可能的保证温度不超过规定的动力电池正常温度工作范围的最大值，使动力电池能够在正常工作状态下长期健康运行。
当检测到瞬态温度值未超过动力电池正常温度工作范围的最大值，若通过云平台分析温度的增长率并不会使温度在10s内超过其极限值，且电池的内阻一致性好，则使该动力电池包继续处在现有状态下；若通过云平台分析温度的增长率会使温度在10s内超过其极限值，且电池的内阻一致性好，则切断该动力电池包与整车之间的线路连接；若电池的内阻一致性不好，则将一致性不好的电芯隔离，更换或修复动力电池包。
实施例4
漏液、起火、爆炸等现象预警方法
所述的漏液、起火、爆炸等现象预警，通过bms采集动力电池单体电芯的温度、内阻等信息，检测瞬态的温度值及其增长率，尽可能的防止电芯发生漏液、起火、爆炸等现象的发生，使动力电池能够在正常工作状态下长期健康运行。
当检测到温度未超过其极限值，通过云平台分析温度的增长率并不会使温度在10s内超过其极限值，若电池的内阻一致性好，且电池包内的气体探头检测到有气体挥发时，则该电池包已发生轻微漏液现象，停止充放电，隔离动力电池包与整车的线路连接，更换动力电池包；若电池的内阻一致性好，且电池包内的烟尘探头检测到有烟尘散发时，则该电池包已发生着火现象，停止充放电，隔离动力电池包与整车的线路连接，开启灭火装置；若电池的内阻一致性差，则停止充放电，并将一致性不好的电芯隔离，更换或修复动力电池包；
当检测到温度未超过其极限值，通过云平台分析温度的增长率会使温度在5s内迅速超过其极限值，则停止充放电，隔离动力电池包与整车的线路连接，开启灭火装置；
当检测到温度超过其极限值，通过云平台分析电池的内阻一致性好，若温度的增长率低，且气体探头和烟尘探头均没有异常报警，则停止充放电，隔离动力电池包与整车的线路连接；若温度的增长率低，且气体探头出现异常报警，则停止充放电，隔离动力电池包与整车的线路连接，更换动力电池包；若温度的增长率低，且烟尘探头出现异常报警，则停止充放电，隔离动力电池包与整车的线路连接，开启灭火装置；若温度的增长率大，则停止充放电，隔离动力电池包与整车的线路连接，开启灭火装置；
当检测到温度超过其极限值，通过云平台分析电池的内阻一致性差，若气体探头和烟尘探头均没有异常报警，则停止充放电，并将一致性不好的电芯隔离，更换或修复动力电池包；若气体探头出现异常报警，则停止充放电，隔离动力电池包与整车的线路连接，更换动力电池包；若烟尘探头出现异常报警，则停止充放电，隔离动力电池包与整车的线路连接，开启灭火装置。
实施例5
位置异常及失窃预警方法
所述的位置异常及失窃预警，通过动力电池包固定位置的传感器信息可以确定动力电池包是否有位置的移动或者部件的损坏或者胀包等异常现象，通过gps定位信息可以确定动力电池包是否在整车附近或者是否在车企规定的售后地址，如果gps信息显示动力电池包不在上述两者区域范围内，则表示该动力电池包已失窃。
本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。