电动汽车动力电池故障诊断方案

电动汽车动力电池故障诊断方案

报告人： 指导老师：

目录 背景及意义 动力电池故障诊断系统总体方案

系统硬件方案 系统软件方案

结论

背景及意义当前，随着社会的飞速发展，能源变得日益短缺，环境污染变得 越来越严重。为了降低废气排放量及追求更高的燃油经济性，替代以 石油为动力来源的电动汽车得到快速发展。动力电池作为电动汽车中 重要的能源存储装置，在电动汽车的使用过程中发挥着重要的作用。 为了实时检测动力电池的故障状态，避免动力电池重大故障的发生， 研究开发动力电池故障诊断系统具有重要意义和工程应用价值。 电池管理系统(EMS)能够检测动力电池的充放电电流、总电压、 单体电压。温度等状态量，进而估算动力电池荷电状态(SOC)以及最 大充放电功率，使动力电池工作于最佳状态以最大限度地发挥动力电 池的储能作用。 动力电池故障诊断系统通过分析电池管理系统的电池状态参数， 对动力电池故障状态做出判断，对动力电池可能出现的故障进行预测， 给出动力电池使用的合理建议，避免电池重大故障的发生。

动力电池故障诊断系统总体方案应用于电动汽车中的动力电池通常是由数十个甚至上 百个单体电池串联成动力电池组。动力电池组故障主要包 括动力电池自身故障和动力电池应用故障。 动力电池故障诊断系统通过对EMS采集的数据分析来 进行故障诊断，基于已有的实际工程经验进行故障预测， 给出合理的预处理建议。动力电池故障诊断分为在线诊断 和离线诊断两个诊断状态。动力电池故障诊断系统总体方 案如图1所示。

系统硬件方案本方案的动力电池故障诊断系统以电池管理系统 硬件结构作为基础，在已有电池管理系统硬件结构基 础上增加用于故障诊断的CAN总线通信接口。电池管 理系统部分电路图如图2所示。数据记录仪作为离线 故障诊断中的重要的数据存储设备，其硬件结构如图 3所示。

BMS 核心 处理 模块 CAN收发器

核心处理模块

独立CAN控制器

系统软件方案动力电池故障诊断系统的功能目标是: 1)在电动汽车运行时诊断动力电池的状态，为整车主控制 器提供必要的参数信息，满足整车对动力电池故障状态的 诊断需求，即对动力电池进行在线诊断。 2)通过上位机软件读取数据记录仪中记录的动力电池运行 状态数据，分析动力电池在电动汽车运行中的工作状态是 否有故障，动力电池各项参数的变化趋势，动力电池在整 车中的应用是否处于最佳状态等。 依据上述功能要求，将动力电池故障诊断系统的软件 设计为两部分:下位机故障诊断系统软件设计和上

位机系统 软件设计。

(1) 下位机软件部分使用具有较强的可移植特性的 C语言进行编写，按照整车主控制器的要求，将对 动力电池特征参数诊断功能部分写入下位机。此部 分对动力电池状态进行基本的特征状态诊断，诊断 这些状态特征参数是否在正常值范围内，并将诊断 结果上传给整车主控制器。数据记录仪按照协议格 式将BMS上传的数据保存在SD卡中。下位机故障 诊断系统软件设计流程图如图4所示。

(2) 上位机软件对动力电池进行全面的诊断，如对 每个电池单体的运行状态、继电器吸合状态、总电 压总电流变化状态、SOC值变化速率是否正常、充 放电功率是否在动力电池的可承受范围内等。 上位机经过初始化配置后判断是否进行离线诊 断，若为离线诊断将读取存储于SD卡中的数据，然 后根据需要将指定的数据搜索出来供绘图分析。若 为在线诊断则启动数据接收函数进行实时数据接收， 然后执行相应的故障诊断处理。程序功能执行流程 图如图5所示。

结论(1)动力电池故障诊断系统借助电池管理系统数据采集模块， 可以对动力电池的实时状态进行故障诊断，并能结合动力 电池运行状态，做出相应的故障变化预测，通过显示系统 警示驾驶员对整车的运行状态做出判断，提高了动力电池 和电动汽车整车的运行可靠性和安全性。 (2)通过对记录的动力电池状态参数分析，对电动汽车运行 期间的动力电池及电池管理系统的工作状态做出评估。例 如通过对SOC值变化曲线的分析，结合动力电池本身特性， 可以判断动力电池充放电运行是否工作在最佳状态;通过对 动力电池温度曲线的分析，可以评价动力电池的设计。如 散热是否合理，散热效果能否保证动力电池运行于最佳状 态区间等。

谢谢！