第六届中国智能交通年会暨第七届国际节能与
新能源汽车创新发展论坛优秀论文集（新能源汽车）
电动汽车动力电池故障诊断系统设计
许宝立，齐铂金，郑敏信，杜晓伟
（北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京１００１９１）
摘要：研制开发了一套基于ＰＣ机的电动汽车动力电池故障诊断系统，该系统
具有在线诊断和离线诊断两种诊断模式，可以对动力电池进行状态监测和故障的识
别、判断及预测。通过在线数据诊断和离线存储数据的分析，可以对动力电池的运行
状态做出更准确的状态监测和故障判断，对动力电池的使用性能做出合理的评价，为
进一步改善提高动力电池性能、改善电池管理系统设计提供必要的数据和理论支持，
提高了电动汽车运行的可靠性和安全性。
关键词：电动汽车；动力电池；电池管理系统；故障诊断；数据存储
ＤｅｓｉｇｎｏｆＰｏｗｅｒＢａｔｔｅｒｙＦａｕｌｔＤｉａｇｎｏｓｉｓ
ＵｓｅｄｉｎＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅＳｙｓｔｅｍ
ＸｕＢａｏｌｉ，ＱｉＢｏｊｉｎ，Ｚｈｅｎｇ
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混合动力与纯电动汽车／Ｃ｝蔓ＡＰ鼍、ＥＲＩｌ
１引言
当前，随着社会的飞速发展，能源变得日益短缺，环境污染越来越严重。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［１］。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。为了实时监测动力电池的故障状态，避免动力电池重大故障的发生，减轻动力电池故障对电动汽车正常运行的影响，研究开发动力电池故障诊断系统具有重要的意义和工程应用价值。
电池管理系统（ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ，ＢＭＳ）能够监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（Ｓｔａｔｅ
管理技术是电动汽车发展的关键技术之一［２’３］。
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提高了电池管理系统对动力电池的安全监控和有效管理的水平，提高了动力电池的使用效率和可靠性，延长了动力电池的使用寿命。ｏｆＣｈａｒｇｅ，ＳＯＣ）以及最大充放电功率，使动力电池工作于最佳工作状态以最大限度地发挥动力电池的储能作用。电池
２动力电池故障诊断系统总体设计方案
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组成动力电池组。动力电池故障主要包括动力电池自身故障和动力电池应用故障。动力电池自身故障是指动力电池本身特性产生的一些故障，如内阻过高、单体断路或短路等；动力电池应用故障是指动力电池在电动汽车中使用过程中不能正常地充放电，高压继电器不正常工作，电池热保护不合理等Ｉ－４｜。
动力电池故障诊断系统通过对电池管理系统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。动力电池故障诊断系统分为在线诊断和离线诊断两个诊断状态。在线诊断指在动力电池运行状态时对动力电池进行故障诊断，并将诊断结果上报给整车主控制器；离线诊断是指动力电池数据记录仪将动力电池运行期间的相关参数进行保存，通过ＰＣ机上位机软件对记录的数据进行分析，重现动力电池运行时的状态曲线，对动力电池的运行状态进行故障判断和应用评价。动力电池故障诊断系统总体设计方案如图１所示。
如图１中所示动力电池故障诊断系统总体设计方案，诊断系统下位机为工作于电池管理系统内部的动力电池故障诊断模块及数据记录仪；上位机为进行在线诊断及离线诊断时使用的ＰＣ机应用程序。动力电池工作期间数据记录仪将数据存储到ＳＤ卡中，当进行离线诊断时取下ＳＤ卡插入电脑，利用上位机软件进行动力电池离线故障诊断。
２・１动力电池故障诊断系统硬件结构设计
本文设计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（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
ＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ，ＣＡＮ）总线通信接
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图１动力电池故障诊断系统总体设计方案
口。电池管理系统的核心处理模块采用飞思卡尔半导体公司生产的ＭＣ９Ｓ１２ＤＰ５１２芯片［５］。电池管理系统部分电路图如图２所示。
图２中经过ＢＭＳ核心处理模块ＭＣ９Ｓ１２ＤＰ５１２处理过的数据信息通过ＭＳＣＡＮ模块输出，经光耦隔离电路，将ＣＡＮ信号通过ＰＣＡ８２Ｃ２５０进行发送和接收。
数据记录仪作为离线故障诊断中的重要的数据存储设备，在设计过程中采用Ｃｙｇｎａｌ公司推出的一款新型微处理器芯片８０５１Ｆ３２０为核心处理模块［６］。ＳＤ卡（ＳｅｃｕｒｅＤｉｇｉｔａｌＭｅｍｏｒｙＣａｒｄ）轻巧、传输速度快、容量大、成本低、读写方便，本设计中利用ＳＤ卡对数据进行存储［７］。数据记录仪硬件结构如图３所示。
ＣＡＮ
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图２一医丽ＢＭＳ通信电路结构图图３数据记录仪部分
２・２动力电池故障诊断系统软件设计
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
混合动力与纯电动汽车／Ｃ｝蔓ＡＰ鼍、ＥＲＩｌ
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：
（１）下位机软件部分使用具有较强的可移植特性的ＡＮＳＩＣ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。
图４故障诊断系统下位机软件流程图
（２）上位机软件的设计开发采用ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ６．０开发环境。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。
运行于ＰＣ机中的上位机采用ＵＳＢ－ｔｏ—ＣＡＮ适配器获取下位机实时数据。在本设计中ＵＳＢ－ｔｏ—ＣＡＮ适配器选用德国ＩＸＸＡＴ公司的ＵＳＢ－ｔｏ—ＣＡＮ版本适配器。和诸多ＣＡＮ卡厂家一样，ＩＸＸＡＴ公司为其每块ＰＣ／ＣＡＮ—Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ都提供了一套功能强大的软件开发包ＶＣＩ（ＶｉｒｔｕａｌＣＡＮＩｎｔｅｒ｛ａｃｅｓ），以备用户在ＰＣ机上开发应用程序使用，该开发包包含了基于ＷｉｎｄｏｗｓＡＰＩ函数的Ｄｅｍｏ程序和通用程序模块的ＤＬＬ文件，通过调用这些函数，可以实现上位机与ＣＡＮ总线通信的功能。在上位机ＶＢ软件中通过添加Ｔｅｅｃｈａｒｔ实时绘图插件来实现数据的图形化处理［８］。
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。
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图５上位机软件执行流程简图
３动力电池故障诊断系统实验结果分析
为了对动力电池故障诊断系统的设计功能进行验证，设计了在线诊断验证和离线诊断验证。在线故障诊断验证是通过设置已知故障，验证故障诊断系统能否对已知故障进行正确诊断；离线故障诊断验证，通过分析数据记录仪中记录动力电池运行过程中的各项参数，绘制图形，与已知动力电池运行状态曲线、故障情况进行对比，验证离线诊断功能。
图６为上位机故障诊断界面，在界面中可以对动力电池的电池基本信息、各部件状态及与整车ＥＣＵ配合状态等进行实时监测。慧蔑骥黛蔑蕊鬻灌鋈骥穗懑觏灌；豢灌鋈蔑爨骥篾灌懑逶毫誊囊；瀑瓣？鬻篱毫誊逶鬻灌；愁穗懿蔑鼗囊
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图６上位机故障诊断界面
图７为上位机按照规定协议，接收下位机发送的ＣＡＮ通信数据，图中对相关的ＣＡＮ数据进行了锁定，按照协议对这些ＣＡＮ数据帧进行解析就可得知动力电池在运行过程中的各
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项参数变化。
图８为离线诊断时，上位机根据动力电池状态数据所绘图形与动力电池实际状态曲线的对比。图中上半部分蓝色曲线为实际记录ＳＯＣ变化曲线，黄色曲线为对数据记录仪中记录数据的数据绘图，由图形可以看出：通过数据记录仪中的数据，可以较好地对动力电池的运行状态进行重现，为分析动力电池及整车运行状态提供可靠数据支持。
图７㈥一～一～一～黼～一一一～一矿一一一一一一～一一一一一上位机接收ＣＡＮ通信数据图８动力电池离线数据绘图目前该诊断系统实现功能如下：
①动力电池运行过程中ＳＯＣ变化与其他参数不匹配异常故障诊断；②动力电池温度变化异常故障诊断；
③动力电池输出或输入功率异常故障诊断。
基于以上实验结果，动力电池故障诊断系统对动力电池的故障状态诊断，可从以下两个方面分析：
（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。４结论
所研制的动力电池故障诊断系统可以对动力电池运行中出现的故障进行诊断，对故障变化趋势进行更准确的预测。数据记录仪能准确记录动力电池的运行状态数据，通过对动力电池的历史状态参数分析，离线诊断可重现了动力电池的运行状况，历史故障及故障变化趋势。动力电池故障诊断系统经实际应用，可提前识别故障、处理故障，能有效地减轻动力电池故障对电动汽车正常运行的影响，提高了电动汽车整车的安全性能。
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参考文献
［１］鲍辰宇，冯旭云．混合动力汽车研究现状和发展趋势ＥＪ］．中国科技信息，２００６，（１８）：
１２０～１２１
Ｅ２Ｅ王Ｌ涛，齐铂金，吴红杰等．基于ＤＳＰ和ＯＺ８９０的电池管理系统设计ＥＪ］．电源技术应用，
２００５．８（１１）：８
Ｅ３］廖瑾瑜，齐铂金，沙翠云．电动汽车用电池管理系统测试平台的设计与研究．全国电源技
术年会，厦门，２００９
［４］刘文杰．电池组故障诊断专家系统的研究与实现［Ｍ］．长沙：湖南大学，２００５
Ｅ５３孑，Ｊ、同景，陈桂友．Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ
业出版社，２０１０
Ｅ６］李长有，武学东，孙步胜等．基于Ｃ８０５１Ｆ０２０的ＳＤ卡主控制器设计ＥＪ］．微计算机信息，
２００７，２３（２６）：１２０～１２２９Ｓ１２十六位单片机原理及嵌入式开发技术ＥＭ］．北京：机械工
［７］吴建建，齐铂金，李巧平．基于ＳＤ卡的ＢＭＳ海量历史数据存储系统设计ＥＪ３．电子设计工
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Ｅ８３吴建建．ＢＭＳ测试系统研究．ＥＤ３．北京：北京航空航天大学，２０１０
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电动汽车动力电池故障诊断系统设计
许宝立，齐铂金，郑敏信，杜晓伟
（北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京１００１９１）
摘要：研制开发了一套基于ＰＣ机的电动汽车动力电池故障诊断系统，该系统
具有在线诊断和离线诊断两种诊断模式，可以对动力电池进行状态监测和故障的识
别、判断及预测。通过在线数据诊断和离线存储数据的分析，可以对动力电池的运行
状态做出更准确的状态监测和故障判断，对动力电池的使用性能做出合理的评价，为
进一步改善提高动力电池性能、改善电池管理系统设计提供必要的数据和理论支持，
提高了电动汽车运行的可靠性和安全性。
关键词：电动汽车；动力电池；电池管理系统；故障诊断；数据存储
ＤｅｓｉｇｎｏｆＰｏｗｅｒＢａｔｔｅｒｙＦａｕｌｔＤｉａｇｎｏｓｉｓ
ＵｓｅｄｉｎＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅＳｙｓｔｅｍ
ＸｕＢａｏｌｉ，ＱｉＢｏｊｉｎ，Ｚｈｅｎｇ
（Ｓｃｈ００１ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＭｉｎｘｉｎ，ＤｕＸｉａｏｗｅｉＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ。ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ
ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｅｔｏｆｐｏｗｅｒｂａｔｔｅｒｙｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂａｓｅｄｏｎ
ＰＣ．Ｔｈｅｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｔｏｔｗｏｄｉａｇｎｏｓｉｓｍｏｄｅｌ。ｏｎｌｉｎｅｄｉａｇ一
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ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ．Ａｔ１ａｓｔ。ｉｔｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓａｆｅｔｙｏｆｔｈｅ
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ；ＰｏｗｅｒＢａｔｔｅｒｙ；Ｂａｔｔｅｒｙ
Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ；ＤａｔａＳｔｏｒａｇｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ；Ｆａｕｌｔ
混合动力与纯电动汽车／Ｃ｝蔓ＡＰ鼍、ＥＲＩｌ
１引言
当前，随着社会的飞速发展，能源变得日益短缺，环境污染越来越严重。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［１］。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。为了实时监测动力电池的故障状态，避免动力电池重大故障的发生，减轻动力电池故障对电动汽车正常运行的影响，研究开发动力电池故障诊断系统具有重要的意义和工程应用价值。
电池管理系统（ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ，ＢＭＳ）能够监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（Ｓｔａｔｅ
管理技术是电动汽车发展的关键技术之一［２’３］。
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提高了电池管理系统对动力电池的安全监控和有效管理的水平，提高了动力电池的使用效率和可靠性，延长了动力电池的使用寿命。ｏｆＣｈａｒｇｅ，ＳＯＣ）以及最大充放电功率，使动力电池工作于最佳工作状态以最大限度地发挥动力电池的储能作用。电池
２动力电池故障诊断系统总体设计方案
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组成动力电池组。动力电池故障主要包括动力电池自身故障和动力电池应用故障。动力电池自身故障是指动力电池本身特性产生的一些故障，如内阻过高、单体断路或短路等；动力电池应用故障是指动力电池在电动汽车中使用过程中不能正常地充放电，高压继电器不正常工作，电池热保护不合理等Ｉ－４｜。
动力电池故障诊断系统通过对电池管理系统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。动力电池故障诊断系统分为在线诊断和离线诊断两个诊断状态。在线诊断指在动力电池运行状态时对动力电池进行故障诊断，并将诊断结果上报给整车主控制器；离线诊断是指动力电池数据记录仪将动力电池运行期间的相关参数进行保存，通过ＰＣ机上位机软件对记录的数据进行分析，重现动力电池运行时的状态曲线，对动力电池的运行状态进行故障判断和应用评价。动力电池故障诊断系统总体设计方案如图１所示。
如图１中所示动力电池故障诊断系统总体设计方案，诊断系统下位机为工作于电池管理系统内部的动力电池故障诊断模块及数据记录仪；上位机为进行在线诊断及离线诊断时使用的ＰＣ机应用程序。动力电池工作期间数据记录仪将数据存储到ＳＤ卡中，当进行离线诊断时取下ＳＤ卡插入电脑，利用上位机软件进行动力电池离线故障诊断。
２・１动力电池故障诊断系统硬件结构设计
本文设计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（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
ＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ，ＣＡＮ）总线通信接
第六届中国智能交通年会暨第七届国际节能与
新能源汽车创新发展论坛优秀论文集（新能源汽车）
动＝
池垄＿『皇；：
Ｔ
ＳＤ卡存
储数据
图１动力电池故障诊断系统总体设计方案
口。电池管理系统的核心处理模块采用飞思卡尔半导体公司生产的ＭＣ９Ｓ１２ＤＰ５１２芯片［５］。电池管理系统部分电路图如图２所示。
图２中经过ＢＭＳ核心处理模块ＭＣ９Ｓ１２ＤＰ５１２处理过的数据信息通过ＭＳＣＡＮ模块输出，经光耦隔离电路，将ＣＡＮ信号通过ＰＣＡ８２Ｃ２５０进行发送和接收。
数据记录仪作为离线故障诊断中的重要的数据存储设备，在设计过程中采用Ｃｙｇｎａｌ公司推出的一款新型微处理器芯片８０５１Ｆ３２０为核心处理模块［６］。ＳＤ卡（ＳｅｃｕｒｅＤｉｇｉｔａｌＭｅｍｏｒｙＣａｒｄ）轻巧、传输速度快、容量大、成本低、读写方便，本设计中利用ＳＤ卡对数据进行存储［７］。数据记录仪硬件结构如图３所示。
ＣＡＮ
］ＥＮ制Ｎ衮Ａ／蒺Ｄ目鬻］］赢７Ｋ朱Ｈ模块Ｈ
图２一医丽ＢＭＳ通信电路结构图图３数据记录仪部分
２・２动力电池故障诊断系统软件设计
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
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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：
（１）下位机软件部分使用具有较强的可移植特性的ＡＮＳＩＣ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。
图４故障诊断系统下位机软件流程图
（２）上位机软件的设计开发采用ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ６．０开发环境。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。
运行于ＰＣ机中的上位机采用ＵＳＢ－ｔｏ—ＣＡＮ适配器获取下位机实时数据。在本设计中ＵＳＢ－ｔｏ—ＣＡＮ适配器选用德国ＩＸＸＡＴ公司的ＵＳＢ－ｔｏ—ＣＡＮ版本适配器。和诸多ＣＡＮ卡厂家一样，ＩＸＸＡＴ公司为其每块ＰＣ／ＣＡＮ—Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ都提供了一套功能强大的软件开发包ＶＣＩ（ＶｉｒｔｕａｌＣＡＮＩｎｔｅｒ｛ａｃｅｓ），以备用户在ＰＣ机上开发应用程序使用，该开发包包含了基于ＷｉｎｄｏｗｓＡＰＩ函数的Ｄｅｍｏ程序和通用程序模块的ＤＬＬ文件，通过调用这些函数，可以实现上位机与ＣＡＮ总线通信的功能。在上位机ＶＢ软件中通过添加Ｔｅｅｃｈａｒｔ实时绘图插件来实现数据的图形化处理［８］。
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。
第六届中国智能交通年会暨第七届国际节能与
新能源汽车创新发展论坛优秀论文集（新能源汽车）
图５上位机软件执行流程简图
３动力电池故障诊断系统实验结果分析
为了对动力电池故障诊断系统的设计功能进行验证，设计了在线诊断验证和离线诊断验证。在线故障诊断验证是通过设置已知故障，验证故障诊断系统能否对已知故障进行正确诊断；离线故障诊断验证，通过分析数据记录仪中记录动力电池运行过程中的各项参数，绘制图形，与已知动力电池运行状态曲线、故障情况进行对比，验证离线诊断功能。
图６为上位机故障诊断界面，在界面中可以对动力电池的电池基本信息、各部件状态及与整车ＥＣＵ配合状态等进行实时监测。慧蔑骥黛蔑蕊鬻灌鋈骥穗懑觏灌；豢灌鋈蔑爨骥篾灌懑逶毫誊囊；瀑瓣？鬻篱毫誊逶鬻灌；愁穗懿蔑鼗囊
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图６上位机故障诊断界面
图７为上位机按照规定协议，接收下位机发送的ＣＡＮ通信数据，图中对相关的ＣＡＮ数据进行了锁定，按照协议对这些ＣＡＮ数据帧进行解析就可得知动力电池在运行过程中的各
混合动力与纯电动汽车／Ｃ｝蔓ＡＰ鼍、ＥＲＩｌ
项参数变化。
图８为离线诊断时，上位机根据动力电池状态数据所绘图形与动力电池实际状态曲线的对比。图中上半部分蓝色曲线为实际记录ＳＯＣ变化曲线，黄色曲线为对数据记录仪中记录数据的数据绘图，由图形可以看出：通过数据记录仪中的数据，可以较好地对动力电池的运行状态进行重现，为分析动力电池及整车运行状态提供可靠数据支持。
图７㈥一～一～一～黼～一一一～一矿一一一一一一～一一一一一上位机接收ＣＡＮ通信数据图８动力电池离线数据绘图目前该诊断系统实现功能如下：
①动力电池运行过程中ＳＯＣ变化与其他参数不匹配异常故障诊断；②动力电池温度变化异常故障诊断；
③动力电池输出或输入功率异常故障诊断。
基于以上实验结果，动力电池故障诊断系统对动力电池的故障状态诊断，可从以下两个方面分析：
（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。４结论
所研制的动力电池故障诊断系统可以对动力电池运行中出现的故障进行诊断，对故障变化趋势进行更准确的预测。数据记录仪能准确记录动力电池的运行状态数据，通过对动力电池的历史状态参数分析，离线诊断可重现了动力电池的运行状况，历史故障及故障变化趋势。动力电池故障诊断系统经实际应用，可提前识别故障、处理故障，能有效地减轻动力电池故障对电动汽车正常运行的影响，提高了电动汽车整车的安全性能。
第六届中国智能交通年会暨第七届国际节能与
新能源汽车创新发展论坛优秀论文集（新能源汽车）
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