一种基于OBD系统的电池故障诊断方法

1.一种基于OBD系统的电池故障诊断方法，其特征在于：电池管理系统实时监测电池状态，当监测到电池发生故障时，根据电池状态电池管理系统(BMS)查询故障码表生成故障码，电池管理系统将生成的故障码经CAN总线传输到整车控制器，整车控制器接收到故障码后将故障码存储在存储单元；进行维修时，通过OBD接口对整车控制器中存储的故障码进行读取；
每个所述的故障码占用两个字节数据，包括字节1和字节2，故障码以十六进制形式显示；数据位的定义具体如下：字节1中的b7、b6两位代表被测系统；字节1中的b5、b4两位代表故障码主体；字节1中的b3、b2、b1、b0四位代表故障所属子系统；字节2中的b7、b6、b5、b4四位代表具体故障码1，字节2中的b3、b2、b1、b0四位代表具体故障码2；故障码的定义具体为：
字节1的b7b6＝00，表示被测系统为动力传动系统；字节1的b5b4＝01,表示故障码主体为制造商定义故障码；字节1的b3b2b1b0＝1011和b3b2b1b0＝1100代表故障所属子系统为电池子系统故障码；电池系统故障码用十六进制表示为：1Bxx代表一级故障；1Cxx代表二级故障；在编制的故障码表中每个故障码前面加上识别码P，P表示动力传动系统；
所述的电池管理系统将所生成的故障码以故障码传输报文数据方式通过整车系统的CAN总线传输到整车控制器；
故障码传输方法如下：
(1)整车系统的CAN初始化：电池管理系统设置CAN工作方式为正常模式、设置CAN波特率以和系统匹配，设置CAN滤波器以过滤信息；
(2)CAN报文发送：首先，电池管理系统将29位分成4个8位ID发送；然后，选择空闲发送缓冲区，判断是否为数据帧，如果是，则组帧发送；如果不是直接发送；发送完成后，清除发送标志位；
(3)CAN报文接收：CAN报文接收采用中断方式，当CAN总线上有信息时，接收节点一边将消息送进滤波器进行滤波，一边将数据存入接收缓冲的后台缓冲，当验收通过时，该信息被移进接收缓冲区，并对缓冲满状态标志位置位，触发CAN接收缓冲满中断；然后应用处理程序直接读取接收前台缓冲的数据，最后清除缓冲满标志，释放前台缓冲，以接收后续CAN信息；
所述的故障码传输报文数据由8个字节组成，具体为DATA0、DATA1、DATA2、DATA3、DATA4、DATA5、DATA6、DATA7，包括控制参数和故障码两部分；DATA0、DATA1为控制参数，DATA0为PID表示其后数据所代表的参数名称，PID＝43表示其后数据为故障码，DATA1代表故障等级，其数值为1或2，数值1为一级故障，数值2为二级故障；每个故障码占用两个字节，每个数据报文最多传输3个故障码，故障码1为DATA2、DATA3，故障码2为DATA4、DATA5，故障码3为DATA6、DATA7；如果诊断的故障码少于3个，将空闲的字节置0，以保证整个数据的长度符合要求。
2.根据权利要求1所述的基于OBD系统的电池故障诊断方法，其特征在于：整车控制器通过CAN总线接收到故障码后，将故障码存储到存储单元。
3.根据权利要求1所述的基于OBD系统的电池故障诊断方法，其特征在于：维修时，维修人员通过OBD接口读取整车控制器存储的故障码。

一种基于OBD系统的电池故障诊断方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种基于OBD系统的电池故障诊断方法。\n背景技术\n[0002] 汽车因大量采用计算机控制系统变得越来越复杂，各控制系统之间联系也更为紧密。当某个部分出现故障时，可能导致整个控制系统甚至多个控制系统不能正常工作，如果不能及时发现故障情况并妥善处理，可能会导致故障进一步扩大，严重地损害汽车使用性能。现代汽车计算机控制系统的控制单元具有对整个系统状况进行监测和评估的功能，这就是OBD(On Board Diagnosis)即车载诊断系统。\n[0003] 随着世界能源危机和环境污染问题对世界经济和人类生存的环境影响越来越严重，利用可充电电池作为动力源的电动汽车也成为汽车发展的一个重要方向。在电动汽车中，作为动力源的电池系统又是其中最为关键的部分。由于现在的OBD系统还主要是针对传统内燃机汽车而设定的，对电动汽车的电池系统还没有相关规定，因此把在传统汽车上主要用于诊断和汽车排放有关故障的OBD系统引入电动汽车，就是希望能利用其标准的故障码和日益完备的技术原理，为电动汽车的故障诊断以及维修工作提供更多的方便。\n[0004] 专利“201110335690.2”中的诊断方法，通过故障诊断仪接收电池和驱动电机的采集数据，通过处理装置诊断数据，通过获取装置，用于根据诊断数据来确定电池和驱动电机的状态结果来判断故障状态。这种方法需要单独装置进行的处理和判断，不利于系统集成。\n发明内容\n[0005] 本发明的目的是克服现有技术的上述缺点，提出一种基于OBD系统的电池故障诊断方法。\n[0006] 为了给电动汽车的故障诊断和维修提供方便，本发明把在传统汽车上主要用于诊断和汽车排放有关故障的OBD系统引入电动汽车电池故障诊断。在汽车进行维修时，维修人员利用这些故障码可以对电池当时的工作情况进行还原。为维修工作提供有力的帮助。\n[0007] 本发明的电池故障诊断方法包括以下步骤：电池管理系统实时监测电池状态，当监测到电池发生故障时，根据电池状态电池管理系统(BMS)查询故障码表生成故障码，电池管理系统将生成的故障码经CAN总线传输到整车控制器，整车控制器接收到故障码后将故障码存储在存储单元。进行维修时，通过OBD接口对整车控制器中存储的故障码进行读取。\n[0008] 电池管理系统所生成的每个故障码占用两个字节数据，包括字节1和字节2，故障码以十六进制形式显示。\n[0009] 故障码的数据位具体规定如下：字节1中的b7、b6两位代表被测系统；字节1中的b5、b4两位代表故障码主体；字节1中的b3、b2、b1、b0代表故障所属子系统。字节2中的b7、b6、b5、b4四位代表具体故障码1，字节2中的b3、b2、b1、b0四位代表代表具体故障码2。\n[0010] 故障码定义具体为：字节1的b7b6＝00，表示被测系统为动力传动系统；字节1的b5b4＝01,表示故障码主体为制造商定义故障码。字节1的b3b2b1b0＝1011和b3b2b1b0＝\n1100这两个数值，代表故障所属子系统为电池子系统故障码。所以，电池系统故障码用十六进制表示为：1Bxx代表一级故障；1Cxx代表二级故障。为了便于识别，在编制的故障码表中每个故障码前面加上识别码P，P表示动力传动系统。\n[0011] 电池管理系统将所生成的故障码通过整车系统的CAN总线传输到整车控制器。故障码传输报文数据由8个字节组成，具体为DATA0、DATA1、DATA2、DATA3、DATA4、DATA5、DATA6、DATA7，包括控制参数和故障码两部分；DATA0、DATA1为控制参数，DATA0为PID表示其后的数据所代表的参数名称，PID＝43表示其后的数据为故障码，DATA1代表故障等级，其数值为1或2，数值1为一级故障，数值2为二级故障；每个故障码占用两个字节，每个数据报文最多传输3个故障码，故障码1为DATA2、DATA3，故障码2为DATA4、DATA5，故障码3为DATA6、DATA7；如果诊断的故障码少于3个，将空闲的字节置0，以保证整个数据的长度符合要求。\n[0012] 故障码传输方法如下：\n[0013] (1)CAN初始化：设置CAN工作方式为正常模式，设置CAN波特率以和系统匹配，设置CAN滤波器以过滤信息；\n[0014] (2)CAN报文发送：首先将29位分成4个8位ID进行发送；然后选择空闲发送缓冲区，判断是否为数据帧，如果是，则组帧发送；如果不是直接发送。发送完成后，清除发送标志位；\n[0015] (3)CAN报文接收：CAN报文接收采用中断方式，当CAN总线上有信息时，接收节点一边将消息送进滤波器进行滤波，一边将数据存入接收缓冲的后台缓冲，当验收通过时，该信息被移进接收缓冲区，并对缓冲满状态标志位置位，触发CAN接收缓冲满中断。然后应用处理程序就可以直接读取接收前台缓冲的数据，最后清除缓冲满标志，释放前台缓冲，以接收后续CAN信息。\n[0016] 整车控制器通过CAN总线接收到故障码后，将故障码存储到存储单元。\n[0017] 维修时，维修人员通过OBD接口读取整车控制器存储的故障码。\n附图说明\n[0018] 图1是基于OBD系统的电池故障诊断方法框图；\n[0019] 图2是CAN初始化流程图；\n[0020] 图3是CAN报文发送流程图；\n[0021] 图4是CAN报文接收流程图；\n[0022] 图5电池静置状态实验结果；\n[0023] 图6电池模块8单体电压。\n具体实施方式\n[0024] 以下结合附图对具体实施方式进一步说明本发明。\n[0025] 本发明的电池故障诊断方法步骤为：电池管理系统实时监测电池状态，当监测到电池发生故障时，根据电池状态电池管理系统(BMS)查询故障码表生成故障码，电池管理系统将生成的故障码经CAN总线传输到整车控制器，整车控制器接收到故障码后将故障码存储在存储单元。进行维修时，通过OBD接口对整车控制器中存储的故障码进行读取。\n[0026] 电池管理系统所生成故障码中，每个故障码占用两个字节数据：字节1和字节2。故障码以十六进制形式显示，对16个数据位的定义如表1所示：\n[0027] 表1故障码数据位定义\n[0028]\n[0029] 表1中：\n[0030] 字节1中的b7、b6两位代表被测系统；字节1中的b5、b4两位代表故障码主体；字节1中的b3、b2、b1、b0代表故障所属子系统。字节2中的b7、b6、b5、b4四位代表具体故障码1，字节2中的b3、b2、b1、b0四位代表代表具体故障码2。\n[0031] 故障码的定义具体为：字节1的b7b6＝00，表示被测系统为动力传动系统；字节1的b5b4＝01,表示故障码主体为制造商定义故障码。字节1的b3b2b1b0＝1011和b3b2b1b0＝\n1100这两个数值，代表故障所属子系统为电池子系统故障码。\n[0032] 电池系统故障码用十六进制表示为：1Bxx代表一级故障；1Cxx代表二级故障。\n[0033] 为了便于识别，在编制的故障码表中每个故障码前面加上识别码P，P表示动力传动系统。表2为电池一级故障码表，表3为电池二级故障码表。\n[0034] 表2电池系统一级故障故障码表\n[0035]\n[0036] 表3电池系统二级故障故障码表\n[0037]\n[0038]\n[0039] 故障码生成后，电池管理系统通过CAN总线将故障码传输至整车控制器。\n[0040] 如表4所示，故障码传输报文数据由8个字节组成，具体为DATA0、DATA1、DATA2、DATA3、DATA4、DATA5、DATA6、DATA7，包括控制参数和故障码两部分；DATA0、DATA1为控制参数，DATA0为PID，表示其后数据所代表的参数名称，PID＝43表示后面数据为故障码，DATA1代表故障等级，其数值为1或2，数值1为一级故障，数值2为二级故障；每个故障码占用两个字节，每个数据报文最多传输3个故障码，故障码1为DATA2、DATA3，故障码2为DATA4、DATA5，故障码3为DATA6、DATA7；如果诊断的故障码少于3个，将空闲的字节置0，以保证整个数据的长度符合要求。\n[0041] 表4故障码传输报文数据\n[0042]\n[0043] 故障码传输步骤如下：\n[0044] (1)CAN初始化：设置工作方式为正常模式、设置CAN波特率以和系统匹配，设置CAN滤波器以过滤信息；\n[0045] (2)CAN报文发送：首先将29位分成4个8位ID进行发送；然后选择空闲发送缓冲区，判断是否为数据帧，如果是，则组帧发送；如果不是直接发送。发送完成后，清除发送标志位；\n[0046] (3)CAN报文接收：CAN报文接收采用中断方式，当CAN总线上有信息时，接收节点一边将消息送进滤波器进行滤波，一边将数据存入接收缓冲的后台缓冲，当验收通过时，该信息被移进接收缓冲区，并对缓冲满状态标志位置位，触发CAN接收缓冲满中断。然后应用处理程序就可以直接读取接收前台缓冲的数据，最后清除缓冲满标志，释放前台缓冲，以接收后续CAN信息。\n[0047] 整车控制器通过CAN总线接收到故障码后，将故障码存储到存储单元。\n[0048] 维修时，维修人员通过OBD接口对整车控制器中存储的故障码进行读取。\n[0049] 根据前面所述的故障诊断方法对电池进行测试：电池管理系统实时监测电池状态，当监测到电池发生故障时电池管理系统(BMS)生成故障码，然后电池管理系统将生成的故障码发送到CAN总线上进行故障码传输到整车控制器，整车控制器接收到故障码后将故障码存储在存储单元。通过OBD接口对故障码进行读取，读取界面如图5所示，对读取的电池故障信息进行分析，检验故障诊断结果是否和电池的运行状态相符合，以此来验证故障诊断方法的诊断效果。电池系统在静置状态下进行检测，检测结果根据界面显示，存在均衡故障，故障码是P1B4F。查询故障码表发现，P1B4F代表电池模块8中的电池单体存在不均衡现象。分析电池模块8中电池单体的电压值，如图6所示，可以看出：电池模块8中最高单体电压与电压均值的差绝大部分都在20mV以上；在此设定的不均衡报警阈值为20mV，可见电池模块8中确实出现了均衡故障。电池故障诊断专家系统能够在电池管理系统硬件平台中正确运行，能够保障电池的电压、电流、温度和剩余电量等参数在合理的范围内，对动力电池的故障进行及时准确的诊断，保证电池系统的安全可靠运行。