[发明专利]一种纯电动汽车电池组健康状态测取装置及其测取方法

权利要求书

1.一种纯电动汽车电池组健康状态测取装置，所述电动汽车中，动力电池组电连接至驱动电机，驱动电机连接驱动轮，动力电池组包括多个电池单体，其特征在于，所述测取装置包括：整车阻力加载装置、数据采集单元、模数转换单元和数据处理单元；其中，待测电动汽车的驱动轮放置在整车阻力加载装置上；所述数据采集单元包括一个电流传感器和多个电压传感器，所述动力电池组的一个电极上连接电流传感器，每一个电池单体对应地连接至一个电压传感器；一个电流传感器和多个电压传感器均连接至模数转换单元；所述模数转换单元连接至数据处理单元；待测电动汽车在整车阻力加载装置上运行，整车阻力加载装置模拟整车在道路上行驶所受到的阻力，加载在待测电动汽车上，以保证待测电动汽车以恒定速度行驶，对动力电池组进行恒功率测试；电流传感器采集动力电池的电流，并传输至模数转换单元，同时每一个电压传感器采集对应电池单体的电压，并传输至模数转换单元；模数转换单元把电压信号和电流信号转换为数字信号后，传输至数据处理单元；数据处理单元根据电压值和电流值分析得到动力电池组整体的健康状态以及动力电池组中各个电池单体的故障状态。

2.如权利要求1所述的测取装置，其特征在于，所述整车阻力加载装置采用底盘测功机。

3.如权利要求1所述的测取装置，其特征在于，所述数据处理单元采用计算机。

4.一种纯电动汽车电池组健康状态测取方法，其特征在于，所述测取方法包括以下步骤：

1)确定整车阻力加载装置的参数：

通过对待测电动汽车进行滑行实验，获得整车阻力加载装置的目标阻力系数a、b和c，进一步获得整车阻力加载装置的加载阻力系数以及车辆损失系数；

2)标定整车的车速与放电功率：

采用整车阻力加载装置测量得到待测电动汽车的动力电池组实际放电总功率以及车速与放电功率的对应曲线；

3)测取动力电池组整体的健康状态：

a)将待测电动汽车充满电；

b)充电结束后静置一段时间，然后通过整车阻力加载装置对待测电动汽车加载；

c)保持室内温度恒定，关闭整车所有电附件，整车运行，开始计时，根据放电功率以及车速的对应曲线，踩油门踏板使整车快速的达到动力电池组固定功率放电下的车速，并保持车速稳定，使整车保持匀速运行，即让动力电池组实现恒功率放电；在放电的过程中，第i个电压传感器以固定的时间间隔采集相对应的第i个电池单体电压，第i个单体在第k个时间采集点的电压x_ik，其中，i和k为自然数，i＝1,…..,n，n为电池单体的个数；

d)由数据采集单元获得放电电流以及各个电池单体的电压，经过数据处理单元获得当前的实际放电功率P；同时，数据处理单元记录电池电量SOC为高电量时的第i电池单体的电压x_i1、电池电量为中电量时的第i电池单体的电压x_i以及电池电量为低电量时的第i电池单体的电压x_i2，当仪表盘显示电池电量耗尽，或上报电池单体电压欠压故障时停车并停止计时，获得所用的时间T；

e)对所获得的数据进行处理，获得此时得动力电池组整体的健康状态；

4)基于模糊数学分析与评价动力电池组内部各个电池单体的故障状态：

a)定义输入量和输出量：

根据电池电量为高电量时的第i电池单体的电压x_i1、电池电量为中电量时的第i电池单体的电压x_i以及电池电量为低电量时的第i电池单体的电压x_i2，计算得到单体放电电压下降速度系数δ、单体放电电压高低系数以及单体放电电压标准差σ，其中，单体放电电压下降速度δ满足：

n为电池单体的个数，i＝1,…..,n；

单体放电电压高低满足：

单体放电电压标准差σ满足：

将单体放电电压下降速度系数δ、单体放电电压高低系数以及单体放电电压标准差σ定义为输入量，定义电池容量不足故障度C_fr、电池内阻过大故障度R_fr、均衡性差程度E_fr为输出量；其中，输入量设置于数据处理单元中处理模糊推理模型的输入端，输出量设置在数据处理单元中处理模糊推理模型中的输出端；

b)输入量和输出量的模糊化：

将各输入量划分模糊集，其中，单体放电电压下降速度系数δ和单体放电电压高低系数由小到大划分为多个模糊子集，采用三角型隶属度函数来描述单体放电电压下降速度系数δ大小和单体放电电压高低系数大小具体对应的模糊子集的隶属度；单体放电电压标准差σ由小到大划分为多个模糊子集，采用三角型隶属度函数来描述单体放电电压标准差σ的大小具体对应的模糊子集的隶属度；

将各输出量模糊化，其中，电池容量不足故障度C_fr和电池内阻过大故障度R_fr的论域设定为U＝[0,1]，根据故障度由轻到重在论域内划分模糊子集，采用三角型隶属度函数来描述各模糊子集的具体隶属度；均衡性差程度E_fr论域设定为U’＝[0,1]，根据均衡性由好到差在论域内划分模糊子集，采用三角型隶属度函数来描述各模糊子集的具体隶属度；

c)制定模糊规则：

定义模糊规则，建立输入量以及输出量之间的关系：

单体电压下降速度系数δ与1的差值越大，且放电电压高低系数与1的差值越大，则电池容量不足故障度C_fr的故障程度越严重；

放电电压高低系数与1的差值越大，则电池内阻过大故障度R_fr的故障程度越严重；

电压标准差σ越大，则均衡性差程度E_fr的均衡性越差；

d)求解反模糊化：

采用重心法进行反模糊化，最终输出电池容量不足故障C_fr的故障程度、电池内阻过大故障R_fr的故障程度以及均衡性差程度E_fr。