題目的內(nèi)容就是電壓的故障診斷。電壓故障診斷首先我想要講一下電壓故障的表現(xiàn)。

實(shí)際上大家覺(jué)得測(cè)量得到的電壓，它并不是真正的電池電壓，這個(gè)首先要明確討論的一個(gè)就是電池的電壓并非所見(jiàn)所得，當(dāng)然大多數(shù)情況下它是所見(jiàn)所得的，你所測(cè)量的電壓就是等于電池的端電壓，理論上這個(gè)U理論上是相等的，但是實(shí)際上如果存在故障的情況下，就有可能出現(xiàn)你所測(cè)量的電壓并不一定是你電池真正的電壓。

這里面一個(gè)簡(jiǎn)單的原因就是電池端的電壓還得加上接觸電子在上面的電壓，這才是我們真正在動(dòng)力那一塊上真正的電壓，但是這個(gè)電壓如果我的測(cè)量回路上還存在壓價(jià)，你真正測(cè)量的電壓還需要加上你測(cè)量線路上的電壓才會(huì)得到接觸電壓和測(cè)量電壓兩個(gè)的合。

接觸電子很小很小，一般被內(nèi)阻還要小一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)，我們一般都是忽略掉了接觸電子，另外一個(gè)測(cè)量線路上，首先你線路輸出很大，你線路上的電流本身是比較小的，因?yàn)槟銣y(cè)量線路本身的電流也比較小，從理論上這兩個(gè)UW和UC是可以忽略掉的，我們通常認(rèn)為測(cè)量的電壓就是電池端的電壓。

我們通常就是基于這樣一個(gè)東西診斷的，實(shí)際上我們可以把電池故障診斷為這幾個(gè)情況，過(guò)壓，欠壓，電壓斷續(xù)，電壓不變，單體電壓差異大。像前面這幾種情況就不討論了，是工程上大家都能做的一件事情，但是最后的單體電壓差異大的這個(gè)事情我們需要簡(jiǎn)單討論一下。

我們可以認(rèn)為單體電壓差異過(guò)大的問(wèn)題，一般大家都覺(jué)得是因?yàn)殡姵氐牟灰恢滦詥?wèn)題，但實(shí)質(zhì)上我們要從測(cè)量故障和電池的故障上來(lái)分的話，其實(shí)它還有很多其他的問(wèn)題，比如電壓的信號(hào)跟電流的信號(hào)不同步，你現(xiàn)在這個(gè)電壓不代表是那個(gè)電流上的電壓。

這樣就會(huì)造成電壓明明是這個(gè)時(shí)候測(cè)的，它給你顯示的是這個(gè)時(shí)刻，但是實(shí)際上是前一個(gè)時(shí)刻的，這樣會(huì)存在電壓的差異。如果電流波動(dòng)比較大的話，你會(huì)覺(jué)得電壓差異比較大，不是因?yàn)殡姵亻g的電壓差異造成的，第二個(gè)就是我們所說(shuō)的測(cè)量線路的UW。第三個(gè)包括接觸電阻。

上面這幾個(gè)故障都排除的話，真正的故障是在電池上，電池上的故障我們也把它分為電池故障和SOC的故障，電池故障還有兩個(gè)，一方面漏電，這個(gè)就是SOC差異導(dǎo)致的最終體現(xiàn)在電壓的差異上面，還有一個(gè)方面就是你可能是某一個(gè)電池的容量比較低，你會(huì)發(fā)現(xiàn)某一段時(shí)間可能電壓是差不多的，再到了另外一段時(shí)間電壓發(fā)生了差異，這些故障都是單體電壓差異大的來(lái)源。

這是我們本次報(bào)告大概會(huì)涉及到的一些內(nèi)容，因?yàn)闀r(shí)間問(wèn)題我還是簡(jiǎn)單講一下，首先是講一下時(shí)間不同步的問(wèn)題以及它的修正。我們看到實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備上面，我們基本上得到的每個(gè)單體電壓跟電流以及這個(gè)平均的總電壓做了一個(gè)平均同步情況是非常好的，因?yàn)樗臄?shù)據(jù)傳上來(lái)還不如不傳上來(lái)。

但是在我們電池管理系統(tǒng)上面考慮到電池的電芯數(shù)量比較多，而且它的通訊方式不管用總線式的還是用局電式的，都存在延時(shí)，一旦存在這個(gè)問(wèn)題很有可能你測(cè)到的電壓，我們的平均電壓和平均電流可能是對(duì)得上，因?yàn)樗鼈兊膬?yōu)先級(jí)比較高，不怎么延時(shí)。

其他電壓就會(huì)出現(xiàn)有的在前，有的在后，可能測(cè)量的時(shí)間不知道你是什么時(shí)候測(cè)的，這樣如果我們按照通常的那種方式去處理的話，你會(huì)發(fā)現(xiàn)差別比較大，電壓一方面不能反映電池不一致的情況，第二個(gè)情況就是對(duì)應(yīng)的模型變實(shí)就會(huì)造成影響，進(jìn)一步影響你的狀態(tài)估計(jì)、故障診斷以及均衡，一個(gè)極端的例子就是我明明這個(gè)階段是在放電，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它的電壓在上升，這個(gè)原因可能就是你這個(gè)電壓是前一個(gè)階段測(cè)量的，而前一個(gè)階段正在充電，這個(gè)就會(huì)造成壓差特別大的情況。

簡(jiǎn)單看一下它不同步的原因，主要在傳輸方面，因?yàn)槲覀兺ㄟ^(guò)總線的傳輸，它出現(xiàn)了一個(gè)調(diào)度的延時(shí)，你現(xiàn)在的單體數(shù)量那么多的情況下，單體電壓異步的問(wèn)題難以避免。我們提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的方法，就是盡可能的做到同步，這個(gè)方法的大概意思就是我是用主控制器來(lái)主動(dòng)發(fā)命令，要求你每個(gè)子控制器在某一個(gè)時(shí)段進(jìn)行采集，傳上來(lái)的數(shù)據(jù)不再是把傳上來(lái)的時(shí)間點(diǎn)作為記錄的時(shí)刻，我記錄的時(shí)刻就是你主控制器傳上來(lái)的時(shí)刻，這樣的話，可以在一定程度上解決網(wǎng)絡(luò)延時(shí)造成的異步問(wèn)題，但是實(shí)際上因?yàn)槟阒骺貍飨氯サ臅r(shí)候采樣時(shí)間也是不同步的，我們還要進(jìn)一步分析。

我已經(jīng)有數(shù)據(jù)還是存在不同步的問(wèn)題，怎么進(jìn)一步分析它讓它更好的同步，我們就提出了這樣一個(gè)方法，利用我們提出的一個(gè)電池組模型，這個(gè)電池組模型平均的狀態(tài)下面的那個(gè)實(shí)際上是一個(gè)虛擬的電池，這個(gè)虛擬的電池實(shí)際上是代表了電池與其他電池的差異。就是你腦子里面可以虛構(gòu)出這樣一個(gè)電池，我有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電池，就是上面的那個(gè)平均的電池。

但是我電池組里面每一個(gè)電池跟這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電池是存在一個(gè)差異的，我就把這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電池從我這個(gè)電池里面扣掉，實(shí)際上扣掉的是電壓。但是在我們參數(shù)上面的表現(xiàn)，我們就認(rèn)為把其他的不一致性給去掉，只保留電壓的不一致性和內(nèi)阻的不一致性，這樣模型就會(huì)顯得比較簡(jiǎn)單，我們利用簡(jiǎn)單模型就可以很快的評(píng)估出內(nèi)阻的差異，內(nèi)阻的差異我們知道實(shí)際上一個(gè)電池的內(nèi)阻跟一個(gè)平均的電池，就是這個(gè)差異出來(lái)的虛擬電池。

它的內(nèi)阻應(yīng)該是一個(gè)非常緩慢變化的，不應(yīng)該是一個(gè)快速變化的，如果你數(shù)據(jù)不同步的話，它會(huì)造成的一個(gè)現(xiàn)象就是上面紅色的這個(gè)圖所示的，如果你數(shù)據(jù)不同步辨識(shí)出來(lái)的模型內(nèi)阻是一個(gè)波動(dòng)很大的情況下，實(shí)際上就是說(shuō)明你這個(gè)模型跟這個(gè)數(shù)據(jù)根本就匹配不上，所以才會(huì)造成內(nèi)阻波動(dòng)很劇烈，但是如果同步好的時(shí)候，內(nèi)阻會(huì)比較穩(wěn)定，在這種條件下，我就可以說(shuō)通過(guò)把時(shí)間進(jìn)行同步調(diào)整，調(diào)整到如果內(nèi)阻是一個(gè)比較平緩的情況，我就認(rèn)為同步已經(jīng)做的比較好了，當(dāng)然我們不能說(shuō)完完全全的同步，一部分可以這樣同步。

怎么解決波動(dòng)狀態(tài)呢?隨便看一條曲線，這個(gè)波動(dòng)情況是這樣的一個(gè)情況，同步達(dá)到最好的時(shí)候我們可以利用差異模型去估計(jì)我的內(nèi)阻，再計(jì)算它的波動(dòng)形態(tài)的目標(biāo)，就是它的MAD值，有搜索算法就能力確定它最優(yōu)化的同步情況，這是我們做的一個(gè)同步的結(jié)果。

第二個(gè)問(wèn)題就是在同步的基礎(chǔ)上，如果數(shù)據(jù)達(dá)到了同步，我們接下來(lái)要研究，這個(gè)測(cè)量的電壓是不是真實(shí)的電壓，這里的問(wèn)題就是測(cè)量故障，接觸故障和內(nèi)阻故障到底是一個(gè)怎么區(qū)分的問(wèn)題，這個(gè)工作我們比較早就做了，我們可以看到這是一個(gè)電池組的電壓情況。這是電流，在故障前基本上表現(xiàn)的電壓差異不大，但是當(dāng)它存在故障以后它有一個(gè)電芯，它的電壓特別夸張。

這個(gè)原因我們需要判斷一下，究竟是測(cè)量問(wèn)題還是接觸內(nèi)阻的問(wèn)題還是內(nèi)部本身造成的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題首先我們可以看它的一個(gè)電流跟這個(gè)電壓的相關(guān)性，如果存在相關(guān)性的話，這就意味著我不是電壓測(cè)量的問(wèn)題，因?yàn)槟汶妷簻y(cè)量的時(shí)候，不會(huì)因?yàn)槲襾?lái)一個(gè)電流，突然就呈現(xiàn)一個(gè)相關(guān)性，我們可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的分?jǐn)?shù)，測(cè)量電流上面的數(shù)跟主電流理論上是不存在任何關(guān)系的。

因?yàn)槭遣淮嬖谌魏侮P(guān)系，電壓傳感器的電壓就不應(yīng)該跟主電流有一個(gè)相關(guān)性，但是如果存在相關(guān)性的話那就說(shuō)明你這個(gè)肯定不是電壓測(cè)量故障。接下來(lái)在排除電壓故障的情況下，我們就進(jìn)一步去想要確定它是內(nèi)阻故障還是什么故障導(dǎo)致的，我們就把這個(gè)模型拿出來(lái)，還是去判斷它進(jìn)一步再重新計(jì)算它的內(nèi)阻。

根據(jù)這個(gè)內(nèi)阻的計(jì)算結(jié)果加上修正以后，我們得到了它的歷史數(shù)據(jù)整體的情況，我們看到48單體波動(dòng)很大，是由接觸電子故障導(dǎo)致的，它的接觸電子實(shí)際上是隨著壓力在波動(dòng)的，所以說(shuō)我們最終判斷出來(lái)這個(gè)故障它是一個(gè)接觸電子的故障。

最后就是排除了前面所有的內(nèi)容講電池包SOC差異故障，實(shí)際上我們把這個(gè)也同樣分為兩個(gè)，一個(gè)就是容量的故障，還有一個(gè)漏電和容量故障區(qū)分。在這兩個(gè)圖里面，黑色的圖代表的是容量小，黃色的是微短路的情況，進(jìn)行放電的時(shí)候我們發(fā)現(xiàn)它們兩個(gè)很相似，沒(méi)有辦法確定是什么故障，但是進(jìn)一步充電，因?yàn)槿萘啃〉墓收蠈?shí)際上跟SOC相關(guān)的，它會(huì)回去，對(duì)于我們微短路的電池因?yàn)闀r(shí)間相關(guān)，他也會(huì)進(jìn)一步增大，這樣我們就會(huì)辨識(shí)出來(lái)到底是容量故障還是漏電故障，這個(gè)實(shí)際上是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的方法，這個(gè)就是我們做的一個(gè)非常簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，我們還進(jìn)行了一些調(diào)整，使得這個(gè)組織的表現(xiàn)跟這個(gè)容量的表現(xiàn)在放電的那段時(shí)間表現(xiàn)的比較接近，一旦出電的話你馬上就能區(qū)分這個(gè)故障。

我們能區(qū)分這個(gè)故障以后再講一下微短路的定量診斷技術(shù)，首先講一下為什么要進(jìn)行定量診斷，我們知道現(xiàn)在安全性是大家非常關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題，很多情況下最終導(dǎo)致的熱失控都是因?yàn)閮?nèi)短路而導(dǎo)致的，這個(gè)內(nèi)短路是有一個(gè)發(fā)展的過(guò)程，我們?cè)趦?nèi)短路的初期，實(shí)際上它有一個(gè)可逆的情況，一旦到達(dá)了內(nèi)短路的中后期，它就不可控了。

不可控以后我們必須提前預(yù)警，我的目的想要在這個(gè)階段，至少你要通過(guò)電和熱的聯(lián)合特征來(lái)判斷這個(gè)電池馬上要發(fā)生熱失控了，你趕緊停下來(lái)，在前面的這個(gè)階段我們希望能監(jiān)測(cè)它的變化，跟蹤它的內(nèi)短路的發(fā)展情況，一旦有了一定的特征，那就需要盡快的報(bào)警，到了這一段的時(shí)候已經(jīng)沒(méi)有任何意義了，你逃都來(lái)不及了，這邊定量的診斷希望通過(guò)這個(gè)組織，比如說(shuō)在300歐左右如果可以監(jiān)控的話，因?yàn)?00歐這是一個(gè)非常小的短路組織，我們需要一個(gè)時(shí)間才能把它檢測(cè)出來(lái)，在這段時(shí)間進(jìn)行組織跟蹤，等到我們的熱特征能夠比較明顯的發(fā)現(xiàn)的時(shí)候馬上進(jìn)行一個(gè)預(yù)警，這段時(shí)間有一個(gè)提前預(yù)警的階段，這就是為什么我們要做一個(gè)定量的短路故障意義，具體的診斷方法還是利用它的漏電情況，想要通過(guò)它的漏電量來(lái)判斷我把這個(gè)漏電量除以這個(gè)時(shí)間就能得到漏電流。這個(gè)只是一個(gè)平均值，然后通過(guò)這個(gè)漏電流計(jì)算電阻就可以得到，關(guān)鍵核心是漏電量的判斷。

實(shí)際上我們提出了兩種方法計(jì)算漏電量，一種就是如果你有充電的工況，比如說(shuō)橫流充電這種工況，這樣的話，我們可以通過(guò)一種所謂的電壓剩余充電電量估計(jì)方法，我們通過(guò)曲線得出每一次充電前剩余電量，第二次再充一次，觀察它的變化，如果你有短路的情況下，這個(gè)漏電量有增長(zhǎng)。

如果是一個(gè)動(dòng)態(tài)工況的話，還是要回到電壓差異上面，通過(guò)SOC的估計(jì)來(lái)進(jìn)一步確定它的漏洞量。這個(gè)SOC還是可以回到原有的模型上，通過(guò)虛擬差異的模型，可以辨識(shí)或者你用濾波的方法可以實(shí)現(xiàn)SOC的估計(jì)，這個(gè)是我們最終做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，模擬了一個(gè)漏電的情況，一個(gè)串聯(lián)的電池上面上面接了一個(gè)電阻，我們實(shí)際上是接了不同的電阻，都做了一些實(shí)驗(yàn)。

這是其中的充電工況實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以看到每一次充滿以后，我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)TA和TB的時(shí)間都在不斷的擴(kuò)大，根據(jù)擴(kuò)大的時(shí)間我們就可以估計(jì)出來(lái)它的剩余充電電量，這個(gè)綠色的可能看不太清楚，它是有一個(gè)增長(zhǎng)的情況，我們進(jìn)一步得到它的漏電電流，這個(gè)值還是比較準(zhǔn)的，還包括可能面對(duì)多階段的一個(gè)充電或者橫功率的充電，整體的誤差新電池包誤差是最小的。

對(duì)于舊的電池包，我們看到誤差可能會(huì)存在不收斂的情況，至少我們做了一陣子的實(shí)驗(yàn)大概10%左右，到了一個(gè)還可以接受的程度，比如我能檢測(cè)出來(lái)100歐的電阻，實(shí)際上90歐或者120歐，對(duì)于安全性的影響不是特別大。對(duì)于動(dòng)態(tài)工況下我們同樣做了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)SOC的估計(jì)，用RS回歸二城，得到它的斜率估計(jì)，通過(guò)斜率乘以電池包的容量得到漏電率，這邊是短路估計(jì)的12個(gè)單體都進(jìn)行了一個(gè)估計(jì)，我們可以看到大多數(shù)都在500歐以上，都是在不靠譜的級(jí)別上，所以我們真正的這兩個(gè)發(fā)生短路的電阻，我們?cè)\斷出來(lái)的一個(gè)大概的值就是非常接近于我們真實(shí)的100歐和50歐，前面需要有一定的時(shí)間才能監(jiān)測(cè)到這樣的一個(gè)情況，中間的數(shù)據(jù)，電動(dòng)汽車(chē)如果斷電的情況下我們還能不能接著做這樣一個(gè)事情，這個(gè)是最終的一個(gè)情況。

最后做一個(gè)簡(jiǎn)單的小結(jié)，單體電壓差異大的話，其實(shí)最終對(duì)應(yīng)的有這樣六個(gè)情況，我這邊還不夠完全對(duì)，我們目前做的這六種情況，首先我們通過(guò)低頻電池的分配模型去獲得它的內(nèi)阻動(dòng)態(tài)性，根據(jù)它的動(dòng)態(tài)性來(lái)確定它的電壓信號(hào)不同步的情況，進(jìn)入同步的情況下，我們就去觀察這個(gè)電壓差異和電流的相關(guān)性來(lái)排除是不是測(cè)量線組的異常，如果這個(gè)測(cè)量完了以后，同時(shí)評(píng)估SOC和2就是這上面的兩個(gè)值的情況，它某一個(gè)異常的話，比如說(shuō)隨著時(shí)間變化還是SOC的變化，來(lái)確定到底是微短路還是容量問(wèn)題。