电动车锂电池管理系统的研究—模糊诊断专家系统

电池组故障诊断模糊专家系统将有关锂电池使用和维护的经验和规则存入知识库中，以电池的历史档案、运行状况和上一次的诊断结果为依据，采用模糊综合评判的方法对电池故障进行诊断，同时给出电池的健康状况DOH(Degree Of Health)和维护信息。其功能结构如图7.1所示，SOR(State Of Running)为电池运行状况。

历史档案和规则库组成了电池组诊断模糊专家系统的知识库，历史档案里存放的是每个电池提供给专家系统诊断用的数据，而规则库里存放的是数字化了的专家提供的诊断规则，专家系统利用这些规则和历史档案中的数据给每个电池进行综合评判，得出电池隶属于各故障存在的隶属度。利用这些隶属度，综合后给出电池的失效程度DOF(Degree Of Failure)。计算DOF的方法是：如果所有故

障存在的隶属度最多只有一个大于0.5，则DOF取隶属度最大的一个;如果存在两个以上故障存在的隶属度大于0.5，则DOF取这几个故障的并集，各故障之间的综合采用

运算。对其运算的定义如下：

其中a、b分别为两个故障存在的隶属度。采用这种运算方式是因为各个不同的故障对电池失效所起的扶持和加强作用。例如，设电池极板损坏存在的隶属度为 a=0.8，电池老化存在的隶属度为b=0.5.如果采用最大最小运算法则，则综合的隶属度μ=0.8.但实际上，由于电池老化的存在加强了我们对判断电池失效的信念。如果用

运算，则可得μ=0.9，其值大于电池极板损坏的隶属度，这样能对所有因素的影响和作用都给予适当的考虑，比起极大极小运算模型只突出主故障的法则，能更全面地反映实际。

电池的健康状况DOH(Degree Of Health)，是我们为反映电池使用性能的现有状况而提出的，将电池按照其性能的好坏程度而进行分类的概念。在我们的系统中，电池的DOH被分为十级，被确定为第四级以下的电池应该被更换，第四级至第六级电池应该加强维护，第七级至第十级电池为健康电池。

DOF、最近两个CYCLE的SOR和上一次的诊断结果DOH^的加权和作为此次诊断的最终诊断结果：电池的健康状况DOH值。其中，C1 + C2 + C3 =1，在我们现在系统中它们分别为(3/10，4/10，3/10)，加权值的大小是在实验中不断调整得出的。

诊断模块根据这些规则和模糊化的数据对每个电池进行诊断，给出电池隶属于每种故障的隶属度，根据隶属原则得出诊断结果。

DOH值作为电池的一个重要信息被保存在电池管理系统中，用户可通过显示模块进行查看。同时诊断结果、诊断得出的中间结果和历史档案数据都可被传到上位机上，供专业人士查看。7.3电池诊断模糊专家系统所用规则

我们对电池专家提供的电池故障诊断规则、电池诊断和维护的资料进行分析整理后写入专家系统。然后经试验验证，实现取舍和增加。以铅酸电池为例，系统中的规则主要有：

1.放电电压下降快、电压低，充电电压上升快、电压高，则电池容量变小或极板损坏;