電動車鋰電池管理系統的研究—模糊診斷專家系統

電池組故障診斷模糊專家系統將有關鋰電池使用和維護的經驗和規則存入知識庫中，以電池的歷史檔案、運行狀況和上一次的診斷結果為依據，采用模糊綜合評判的方法對電池故障進行診斷，同時給出電池的健康狀況DOH(Degree Of Health)和維護信息。其功能結構如圖7.1所示，SOR(State Of Running)為電池運行狀況。

歷史檔案和規則庫組成了電池組診斷模糊專家系統的知識庫，歷史檔案里存放的是每個電池提供給專家系統診斷用的數據，而規則庫里存放的是數字化了的專家提供的診斷規則，專家系統利用這些規則和歷史檔案中的數據給每個電池進行綜合評判，得出電池隸屬于各故障存在的隸屬度。利用這些隸屬度，綜合后給出電池的失效程度DOF(Degree Of Failure)。計算DOF的方法是：如果所有故

障存在的隸屬度最多只有一個大于0.5，則DOF取隸屬度最大的一個;如果存在兩個以上故障存在的隸屬度大于0.5，則DOF取這幾個故障的并集，各故障之間的綜合采用

運算。對其運算的定義如下：

其中a、b分別為兩個故障存在的隸屬度。采用這種運算方式是因為各個不同的故障對電池失效所起的扶持和加強作用。例如，設電池極板損壞存在的隸屬度為 a=0.8，電池老化存在的隸屬度為b=0.5.如果采用最大最小運算法則，則綜合的隸屬度μ=0.8.但實際上，由于電池老化的存在加強了我們對判斷電池失效的信念。如果用

運算，則可得μ=0.9，其值大于電池極板損壞的隸屬度，這樣能對所有因素的影響和作用都給予適當的考慮，比起極大極小運算模型只突出主故障的法則，能更全面地反映實際。

電池的健康狀況DOH(Degree Of Health)，是我們為反映電池使用性能的現有狀況而提出的，將電池按照其性能的好壞程度而進行分類的概念。在我們的系統中，電池的DOH被分為十級，被確定為第四級以下的電池應該被更換，第四級至第六級電池應該加強維護，第七級至第十級電池為健康電池。

DOF、最近兩個CYCLE的SOR和上一次的診斷結果DOH^的加權和作為此次診斷的最終診斷結果：電池的健康狀況DOH值。其中，C1 + C2 + C3 =1，在我們現在系統中它們分別為(3/10，4/10，3/10)，加權值的大小是在實驗中不斷調整得出的。

診斷模塊根據這些規則和模糊化的數據對每個電池進行診斷，給出電池隸屬于每種故障的隸屬度，根據隸屬原則得出診斷結果。

DOH值作為電池的一個重要信息被保存在電池管理系統中，用戶可通過顯示模塊進行查看。同時診斷結果、診斷得出的中間結果和歷史檔案數據都可被傳到上位機上，供專業人士查看。7.3電池診斷模糊專家系統所用規則

我們對電池專家提供的電池故障診斷規則、電池診斷和維護的資料進行分析整理后寫入專家系統。然后經試驗驗證，實現取舍和增加。以鉛酸電池為例，系統中的規則主要有：

1.放電電壓下降快、電壓低，充電電壓上升快、電壓高，則電池容量變小或極板損壞;