電動車鋰電池管理系統(tǒng)的研究—模糊診斷專家系統(tǒng)

電池組故障診斷模糊專家系統(tǒng)將有關(guān)鋰電池使用和維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)和規(guī)則存入知識庫中，以電池的歷史檔案、運(yùn)行狀況和上一次的診斷結(jié)果為依據(jù)，采用模糊綜合評判的方法對電池故障進(jìn)行診斷，同時給出電池的健康狀況DOH(Degree Of Health)和維護(hù)信息。其功能結(jié)構(gòu)如圖7.1所示，SOR(State Of Running)為電池運(yùn)行狀況。

歷史檔案和規(guī)則庫組成了電池組診斷模糊專家系統(tǒng)的知識庫，歷史檔案里存放的是每個電池提供給專家系統(tǒng)診斷用的數(shù)據(jù)，而規(guī)則庫里存放的是數(shù)字化了的專家提供的診斷規(guī)則，專家系統(tǒng)利用這些規(guī)則和歷史檔案中的數(shù)據(jù)給每個電池進(jìn)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(yùn)算。對其運(yùn)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(yùn)算方式是因?yàn)楦鱾€不同的故障對電池失效所起的扶持和加強(qiáng)作用。例如，設(shè)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(yùn)算法則，則綜合的隸屬度μ=0.8.但實(shí)際上，由于電池老化的存在加強(qiáng)了我們對判斷電池失效的信念。如果用

運(yùn)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(dāng)?shù)目紤]，比起極大極小運(yùn)算模型只突出主故障的法則，能更全面地反映實(shí)際。

電池的健康狀況DOH(Degree Of Health)，是我們?yōu)榉从畴姵厥褂眯阅艿默F(xiàn)有狀況而提出的，將電池按照其性能的好壞程度而進(jìn)行分類的概念。在我們的系統(tǒng)中，電池的DOH被分為十級，被確定為第四級以下的電池應(yīng)該被更換，第四級至第六級電池應(yīng)該加強(qiáng)維護(hù)，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(jié)果DOH^的加權(quán)和作為此次診斷的最終診斷結(jié)果：電池的健康狀況DOH值。其中，C1 + C2 + C3 =1，在我們現(xiàn)在系統(tǒng)中它們分別為(3/10，4/10，3/10)，加權(quán)值的大小是在實(shí)驗(yàn)中不斷調(diào)整得出的。

診斷模塊根據(jù)這些規(guī)則和模糊化的數(shù)據(jù)對每個電池進(jìn)行診斷，給出電池隸屬于每種故障的隸屬度，根據(jù)隸屬原則得出診斷結(jié)果。

DOH值作為電池的一個重要信息被保存在電池管理系統(tǒng)中，用戶可通過顯示模塊進(jìn)行查看。同時診斷結(jié)果、診斷得出的中間結(jié)果和歷史檔案數(shù)據(jù)都可被傳到上位機(jī)上，供專業(yè)人士查看。7.3電池診斷模糊專家系統(tǒng)所用規(guī)則

我們對電池專家提供的電池故障診斷規(guī)則、電池診斷和維護(hù)的資料進(jìn)行分析整理后寫入專家系統(tǒng)。然后經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)取舍和增加。以鉛酸電池為例，系統(tǒng)中的規(guī)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;