本發(fā)明涉及一種基于obd系統(tǒng)的電池故障診斷方法。

背景技術(shù)：

汽車因大量采用計算機控制系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，各控制系統(tǒng)之間聯(lián)系也更為緊密。當某個部分出現(xiàn)故障時，可能導(dǎo)致整個控制系統(tǒng)甚至多個控制系統(tǒng)不能正常工作，如果不能及時發(fā)現(xiàn)故障情況并妥善處理，可能會導(dǎo)致故障進一步擴大，嚴重地損害汽車使用性能。現(xiàn)代汽車計算機控制系統(tǒng)的控制單元具有對整個系統(tǒng)狀況進行監(jiān)測和評估的功能，這就是obd(onboarddiagnosis)即車載診斷系統(tǒng)。

隨著世界能源危機和環(huán)境污染問題對世界經(jīng)濟和人類生存的環(huán)境影響越來越嚴重，利用可充電電池作為動力源的電動汽車也成為汽車發(fā)展的一個重要方向。在電動汽車中，作為動力源的電池系統(tǒng)又是其中最為關(guān)鍵的部分。由于現(xiàn)在的obd系統(tǒng)還主要是針對傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車而設(shè)定的，對電動汽車的電池系統(tǒng)還沒有相關(guān)規(guī)定，因此把在傳統(tǒng)汽車上主要用于診斷和汽車排放有關(guān)故障的obd系統(tǒng)引入電動汽車，就是希望能利用其標準的故障碼和日益完備的技術(shù)原理，為電動汽車的故障診斷以及維修工作提供更多的方便。

專利“201110335690.2”中的診斷方法，通過故障診斷儀接收電池和驅(qū)動電機的采集數(shù)據(jù)，通過處理裝置診斷數(shù)據(jù)，通過獲取裝置，用于根據(jù)診斷數(shù)據(jù)來確定電池和驅(qū)動電機的狀態(tài)結(jié)果來判斷故障狀態(tài)。這種方法需要單獨裝置進行的處理和判斷，不利于系統(tǒng)集成。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，提出一種基于obd系統(tǒng)的電池故障診斷方法。

為了給電動汽車的故障診斷和維修提供方便，本發(fā)明把在傳統(tǒng)汽車上主要用于診斷和汽車排放有關(guān)故障的obd系統(tǒng)引入電動汽車電池故障診斷。在汽車進行維修時，維修人員利用這些故障碼可以對電池當時的工作情況進行還原。為維修工作提供有力的幫助。

本發(fā)明的電池故障診斷方法包括以下步驟：電池管理系統(tǒng)實時監(jiān)測電池狀態(tài)，當監(jiān)測到電池發(fā)生故障時，根據(jù)電池狀態(tài)電池管理系統(tǒng)(bms)查詢故障碼表生成故障碼，電池管理系統(tǒng)將生成的故障碼經(jīng)can總線傳輸?shù)秸嚳刂破鳎嚳刂破鹘邮盏焦收洗a后將故障碼存儲在存儲單元。進行維修時，通過obd接口對整車控制器中存儲的故障碼進行讀取。

電池管理系統(tǒng)所生成的每個故障碼占用兩個字節(jié)數(shù)據(jù)，包括字節(jié)1和字節(jié)2，故障碼以十六進制形式顯示。

故障碼的數(shù)據(jù)位具體規(guī)定如下：字節(jié)1中的b7、b6兩位代表被測系統(tǒng)；字節(jié)1中的b5、b4兩位代表故障碼主體；字節(jié)1中的b3、b2、b1、b0代表故障所屬子系統(tǒng)。字節(jié)2中的b7、b6、b5、b4四位代表具體故障碼1，字節(jié)2中的b3、b2、b1、b0四位代表代表具體故障碼2。

故障碼定義具體為：字節(jié)1的b7b6＝00，表示被測系統(tǒng)為動力傳動系統(tǒng)；字節(jié)1的b5b4＝01,表示故障碼主體為制造商定義故障碼。字節(jié)1的b3b2b1b0＝1011和b3b2b1b0＝1100這兩個數(shù)值，代表故障所屬子系統(tǒng)為電池子系統(tǒng)故障碼。所以，電池系統(tǒng)故障碼用十六進制表示為：1bxx代表一級故障；1cxx代表二級故障。為了便于識別，在編制的故障碼表中每個故障碼前面加上識別碼p，p表示動力傳動系統(tǒng)。

電池管理系統(tǒng)將所生成的故障碼通過整車系統(tǒng)的can總線傳輸?shù)秸嚳刂破?。故障碼傳輸報文數(shù)據(jù)由8個字節(jié)組成，具體為data0、data1、data2、data3、data4、data5、data6、data7，包括控制參數(shù)和故障碼兩部分；data0、data1為控制參數(shù)，data0為pid表示其后的數(shù)據(jù)所代表的參數(shù)名稱，pid＝43表示其后的數(shù)據(jù)為故障碼，data1代表故障等級，其數(shù)值為1或2，數(shù)值1為一級故障，數(shù)值2為二級故障；每個故障碼占用兩個字節(jié)，每個數(shù)據(jù)報文最多傳輸3個故障碼，故障碼1為data2、data3，故障碼2為data4、data5，故障碼3為data6、data7；如果診斷的故障碼少于3個，將空閑的字節(jié)置0，以保證整個數(shù)據(jù)的長度符合要求。

故障碼傳輸方法如下：

(1)can初始化：設(shè)置can工作方式為正常模式，設(shè)置can波特率以和系統(tǒng)匹配，設(shè)置can濾波器以過濾信息；

(2)can報文發(fā)送：首先將29位分成4個8位id進行發(fā)送；然后選擇空閑發(fā)送緩沖區(qū)，判斷是否為數(shù)據(jù)幀，如果是，則組幀發(fā)送；如果不是直接發(fā)送。發(fā)送完成后，清除發(fā)送標志位；

(3)can報文接收：can報文接收采用中斷方式，當can總線上有信息時，接收節(jié)點一邊將消息送進濾波器進行濾波，一邊將數(shù)據(jù)存入接收緩沖的后臺緩沖，當驗收通過時，該信息被移進接收緩沖區(qū)，并對緩沖滿狀態(tài)標志位置位，觸發(fā)can接收緩沖滿中斷。然后應(yīng)用處理程序就可以直接讀取接收前臺緩沖的數(shù)據(jù)，最后清除緩沖滿標志，釋放前臺緩沖，以接收后續(xù)can信息。

整車控制器通過can總線接收到故障碼后，將故障碼存儲到存儲單元。

維修時，維修人員通過obd接口讀取整車控制器存儲的故障碼。

附圖說明

圖1是基于obd系統(tǒng)的電池故障診斷方法框圖；

圖2是can初始化流程圖；

圖3是can報文發(fā)送流程圖；

圖4是can報文接收流程圖；

圖5電池靜置狀態(tài)實驗結(jié)果；

圖6電池模塊8單體電壓。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對具體實施方式進一步說明本發(fā)明。

本發(fā)明的電池故障診斷方法步驟為：電池管理系統(tǒng)實時監(jiān)測電池狀態(tài)，當監(jiān)測到電池發(fā)生故障時，根據(jù)電池狀態(tài)電池管理系統(tǒng)(bms)查詢故障碼表生成故障碼，電池管理系統(tǒng)將生成的故障碼經(jīng)can總線傳輸?shù)秸嚳刂破鳎嚳刂破鹘邮盏焦收洗a后將故障碼存儲在存儲單元。進行維修時，通過obd接口對整車控制器中存儲的故障碼進行讀取。

電池管理系統(tǒng)所生成故障碼中，每個故障碼占用兩個字節(jié)數(shù)據(jù)：字節(jié)1和字節(jié)2。故障碼以十六進制形式顯示，對16個數(shù)據(jù)位的定義如表1所示：

表1故障碼數(shù)據(jù)位定義

表1中：

字節(jié)1中的b7、b6兩位代表被測系統(tǒng)；字節(jié)1中的b5、b4兩位代表故障碼主體；字節(jié)1中的b3、b2、b1、b0代表故障所屬子系統(tǒng)。字節(jié)2中的b7、b6、b5、b4四位代表具體故障碼1，字節(jié)2中的b3、b2、b1、b0四位代表代表具體故障碼2。

故障碼的定義具體為：字節(jié)1的b7b6＝00，表示被測系統(tǒng)為動力傳動系統(tǒng)；字節(jié)1的b5b4＝01,表示故障碼主體為制造商定義故障碼。字節(jié)1的b3b2b1b0＝1011和b3b2b1b0＝1100這兩個數(shù)值，代表故障所屬子系統(tǒng)為電池子系統(tǒng)故障碼。

電池系統(tǒng)故障碼用十六進制表示為：1bxx代表一級故障；1cxx代表二級故障。

為了便于識別，在編制的故障碼表中每個故障碼前面加上識別碼p，p表示動力傳動系統(tǒng)。表2為電池一級故障碼表，表3為電池二級故障碼表。

表2電池系統(tǒng)一級故障故障碼表

表3電池系統(tǒng)二級故障故障碼表

故障碼生成后，電池管理系統(tǒng)通過can總線將故障碼傳輸至整車控制器。

如表4所示，故障碼傳輸報文數(shù)據(jù)由8個字節(jié)組成，具體為data0、data1、data2、data3、data4、data5、data6、data7，包括控制參數(shù)和故障碼兩部分；data0、data1為控制參數(shù)，data0為pid，表示其后數(shù)據(jù)所代表的參數(shù)名稱，pid＝43表示后面數(shù)據(jù)為故障碼，data1代表故障等級，其數(shù)值為1或2，數(shù)值1為一級故障，數(shù)值2為二級故障；每個故障碼占用兩個字節(jié)，每個數(shù)據(jù)報文最多傳輸3個故障碼，故障碼1為data2、data3，故障碼2為data4、data5，故障碼3為data6、data7；如果診斷的故障碼少于3個，將空閑的字節(jié)置0，以保證整個數(shù)據(jù)的長度符合要求。

表4故障碼傳輸報文數(shù)據(jù)

故障碼傳輸步驟如下：

(1)can初始化：設(shè)置工作方式為正常模式、設(shè)置can波特率以和系統(tǒng)匹配，設(shè)置can濾波器以過濾信息；

(2)can報文發(fā)送：首先將29位分成4個8位id進行發(fā)送；然后選擇空閑發(fā)送緩沖區(qū)，判斷是否為數(shù)據(jù)幀，如果是，則組幀發(fā)送；如果不是直接發(fā)送。發(fā)送完成后，清除發(fā)送標志位；

(3)can報文接收：can報文接收采用中斷方式，當can總線上有信息時，接收節(jié)點一邊將消息送進濾波器進行濾波，一邊將數(shù)據(jù)存入接收緩沖的后臺緩沖，當驗收通過時，該信息被移進接收緩沖區(qū)，并對緩沖滿狀態(tài)標志位置位，觸發(fā)can接收緩沖滿中斷。然后應(yīng)用處理程序就可以直接讀取接收前臺緩沖的數(shù)據(jù)，最后清除緩沖滿標志，釋放前臺緩沖，以接收后續(xù)can信息。

整車控制器通過can總線接收到故障碼后，將故障碼存儲到存儲單元。

維修時，維修人員通過obd接口對整車控制器中存儲的故障碼進行讀取。

根據(jù)前面所述的故障診斷方法對電池進行測試：電池管理系統(tǒng)實時監(jiān)測電池狀態(tài)，當監(jiān)測到電池發(fā)生故障時電池管理系統(tǒng)(bms)生成故障碼，然后電池管理系統(tǒng)將生成的故障碼發(fā)送到can總線上進行故障碼傳輸?shù)秸嚳刂破鳎嚳刂破鹘邮盏焦收洗a后將故障碼存儲在存儲單元。通過obd接口對故障碼進行讀取，讀取界面如圖5所示，對讀取的電池故障信息進行分析，檢驗故障診斷結(jié)果是否和電池的運行狀態(tài)相符合，以此來驗證故障診斷方法的診斷效果。電池系統(tǒng)在靜置狀態(tài)下進行檢測，檢測結(jié)果根據(jù)界面顯示，存在均衡故障，故障碼是p1b4f。查詢故障碼表發(fā)現(xiàn)，p1b4f代表電池模塊8中的電池單體存在不均衡現(xiàn)象。分析電池模塊8中電池單體的電壓值，如圖6所示，可以看出：電池模塊8中最高單體電壓與電壓均值的差絕大部分都在20mv以上；在此設(shè)定的不均衡報警閾值為20mv，可見電池模塊8中確實出現(xiàn)了均衡故障。電池故障診斷專家系統(tǒng)能夠在電池管理系統(tǒng)硬件平臺中正確運行，能夠保障電池的電壓、電流、溫度和剩余電量等參數(shù)在合理的范圍內(nèi)，對動力電池的故障進行及時準確的診斷，保證電池系統(tǒng)的安全可靠運行。