電動(dòng)汽車動(dòng)力電池故障診斷方案第1頁(yè)/共16頁(yè)目錄背景及意義動(dòng)力電池故障診斷系統(tǒng)總體方案系統(tǒng)硬件方案系統(tǒng)軟件方案結(jié)論第2頁(yè)/共16頁(yè)背景及意義

當(dāng)前，隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，能源變得日益短缺，環(huán)境污染變得越來(lái)越嚴(yán)重。為了降低廢氣排放量及追求更高的燃油經(jīng)濟(jì)性，替代以石油為動(dòng)力來(lái)源的電動(dòng)汽車得到快速發(fā)展。動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車中重要的能源存儲(chǔ)裝置，在電動(dòng)汽車的使用過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。為了實(shí)時(shí)檢測(cè)動(dòng)力電池的故障狀態(tài)，避免動(dòng)力電池重大故障的發(fā)生，研究開發(fā)動(dòng)力電池故障診斷系統(tǒng)具有重要意義和工程應(yīng)用價(jià)值。

電池管理系統(tǒng)(EMS)能夠檢測(cè)動(dòng)力電池的充放電電流、總電壓、單體電壓。溫度等狀態(tài)量，進(jìn)而估算動(dòng)力電池荷電狀態(tài)(SOC)以及最大充放電功率，使動(dòng)力電池工作于最佳狀態(tài)以最大限度地發(fā)揮動(dòng)力電池的儲(chǔ)能作用。

動(dòng)力電池故障診斷系統(tǒng)通過(guò)分析電池管理系統(tǒng)的電池狀態(tài)參數(shù)，對(duì)動(dòng)力電池故障狀態(tài)做出判斷，對(duì)動(dòng)力電池可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，給出動(dòng)力電池使用的合理建議，避免電池重大故障的發(fā)生。第3頁(yè)/共16頁(yè)動(dòng)力電池故障診斷系統(tǒng)總體方案

應(yīng)用于電動(dòng)汽車中的動(dòng)力電池通常是由數(shù)十個(gè)甚至上百個(gè)單體電池串聯(lián)成動(dòng)力電池組。動(dòng)力電池組故障主要包括動(dòng)力電池自身故障和動(dòng)力電池應(yīng)用故障。

動(dòng)力電池故障診斷系統(tǒng)通過(guò)對(duì)EMS采集的數(shù)據(jù)分析來(lái)進(jìn)行故障診斷，基于已有的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行故障預(yù)測(cè)，給出合理的預(yù)處理建議。動(dòng)力電池故障診斷分為在線診斷和離線診斷兩個(gè)診斷狀態(tài)。動(dòng)力電池故障診斷系統(tǒng)總體方案如圖1所示。第4頁(yè)/共16頁(yè)第5頁(yè)/共16頁(yè)系統(tǒng)硬件方案本方案的動(dòng)力電池故障診斷系統(tǒng)以電池管理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)，在已有電池管理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加用于故障診斷的CAN總線通信接口。電池管理系統(tǒng)部分電路圖如圖2所示。數(shù)據(jù)記錄儀作為離線故障診斷中的重要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，其硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示。第6頁(yè)/共16頁(yè)BMS核心處理模塊CAN收發(fā)器第7頁(yè)/共16頁(yè)獨(dú)立CAN控制器核心處理模塊第8頁(yè)/共16頁(yè)系統(tǒng)軟件方案

動(dòng)力電池故障診斷系統(tǒng)的功能目標(biāo)是:1)在電動(dòng)汽車運(yùn)行時(shí)診斷動(dòng)力電池的狀態(tài)，為整車主控制器提供必要的參數(shù)信息，滿足整車對(duì)動(dòng)力電池故障狀態(tài)的診斷需求，即對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行在線診斷。

2)通過(guò)上位機(jī)軟件讀取數(shù)據(jù)記錄儀中記錄的動(dòng)力電池運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，分析動(dòng)力電池在電動(dòng)汽車運(yùn)行中的工作狀態(tài)是否有故障，動(dòng)力電池各項(xiàng)參數(shù)的變化趨勢(shì)，動(dòng)力電池在整車中的應(yīng)用是否處于最佳狀態(tài)等。依據(jù)上述功能要求，將動(dòng)力電池故障診斷系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)為兩部分:下位機(jī)故障診斷系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和上位機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。第9頁(yè)/共16頁(yè)

(1)下位機(jī)軟件部分使用具有較強(qiáng)的可移植特性的C語(yǔ)言進(jìn)行編寫，按照整車主控制器的要求，將對(duì)動(dòng)力電池特征參數(shù)診斷功能部分寫入下位機(jī)。此部分對(duì)動(dòng)力電池狀態(tài)進(jìn)行基本的特征狀態(tài)診斷，診斷這些狀態(tài)特征參數(shù)是否在正常值范圍內(nèi)，并將診斷結(jié)果上傳給整車主控制器。數(shù)據(jù)記錄儀按照協(xié)議格式將BMS上傳的數(shù)據(jù)保存在SD卡中。下位機(jī)故障診斷系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖4所示。第10頁(yè)/共16頁(yè)第11頁(yè)/共16頁(yè)(2)上位機(jī)軟件對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行全面的診斷，如對(duì)每個(gè)電池單體的運(yùn)行狀態(tài)、繼電器吸合狀態(tài)、總電壓總電流變化狀態(tài)、SOC值變化速率是否正常、充放電功率是否在動(dòng)力電池的可承受范圍內(nèi)等。上位機(jī)經(jīng)過(guò)初始化配置后判斷是否進(jìn)行離線診斷，若為離線診斷將讀取存儲(chǔ)于SD卡中的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)需要將指定的數(shù)據(jù)搜索出來(lái)供繪圖分析。若為在線診斷則啟動(dòng)數(shù)據(jù)接收函數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收，然后執(zhí)行相應(yīng)的故障診斷處理。程序功能執(zhí)行流程圖如圖5所示。第12頁(yè)/共16頁(yè)第13頁(yè)/共16頁(yè)結(jié)論(1)動(dòng)力電池故障診斷系統(tǒng)借助電池管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊，可以對(duì)動(dòng)力電池的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行故障診斷，并能結(jié)合動(dòng)力電池運(yùn)行狀態(tài)，做出相應(yīng)的故障變化預(yù)測(cè)，通過(guò)顯示系統(tǒng)警示駕駛員對(duì)整車的運(yùn)行狀態(tài)做出判斷，提高了動(dòng)力電池和電動(dòng)汽車整車的運(yùn)行可靠性和安全性。

(2)通過(guò)對(duì)記錄的動(dòng)力電池狀態(tài)參數(shù)分析，對(duì)電動(dòng)汽車運(yùn)行期間的動(dòng)力電池及電池管理系統(tǒng)的工作狀態(tài)做出評(píng)估。例如通過(guò)對(duì)SOC值變化曲線的分析，結(jié)合動(dòng)力電池本身特性，可以判斷動(dòng)力電池充放電運(yùn)行是否工作在最佳狀態(tài);通過(guò)對(duì)動(dòng)力電池溫度曲線的分析，可以評(píng)價(jià)動(dòng)力電池的設(shè)計(jì)。如散熱是否合理，散熱效果能否保證動(dòng)力電池運(yùn)行于最佳狀態(tài)區(qū)間等。第14頁(yè)/共16頁(yè)謝謝！