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1、電動(dòng)汽車BMS上位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
摘要
文中介紹了電池管理系統(tǒng)(BMS)的主要結(jié)構(gòu),通過選擇上位機(jī)編程語言,確定系統(tǒng)分析,設(shè)計(jì)出滿足系統(tǒng)要求的上位機(jī)界面并完成基于CAN總線的通信模塊的設(shè)計(jì)。
摘要:文中介紹了電池管理系統(tǒng)(BMS)的主要結(jié)構(gòu),通過選擇上位機(jī)編程語言,確定系統(tǒng)分析,設(shè)計(jì)出滿足系統(tǒng)要求的上位機(jī)界面并完成基于CAN總線的通信模塊的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞:BMS;上位機(jī);通信模塊;CAN總線
0引言
汽車的出現(xiàn)極大地方便了人們的出行,也促進(jìn)了汽車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,如今汽車已成為一種"生活必需品";。但隨之而來的污染也給
2、地球環(huán)境帶來了巨大的挑戰(zhàn),而新興的新能源汽車成為解決問題的關(guān)鍵。電動(dòng)汽車以其零污染、零排放的清潔性能成為環(huán)保主力。電池管理系統(tǒng)的發(fā)展研究成為制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵。上位機(jī)作為電池管理系統(tǒng)的重要組成部分,承擔(dān)著實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能的重要責(zé)任。1電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)由四部分組成,其中包括檢測模塊、運(yùn)算模塊、控制模塊以及通信模塊。檢測模塊由各種不同的檢測電路組成,分別針對不同狀態(tài)量進(jìn)行檢測,主要包含溫度、電壓和電流檢測。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),首先由檢測模塊對系統(tǒng)運(yùn)行中的狀態(tài)量進(jìn)行檢測、采集,并將這些數(shù)據(jù)交由運(yùn)算模塊和控制模塊進(jìn)行處理,然后通過通信模塊傳給上位機(jī),上位機(jī)進(jìn)行分析處理后在人機(jī)交互界面上顯示,供使
3、用者進(jìn)行瀏覽。若還需要發(fā)出指令,則可以通過上位機(jī)界面同時(shí)完成【1】。
推薦期刊:《當(dāng)代通信》秉承"為企業(yè)服務(wù)";的宗旨,積極宣傳政府宏觀產(chǎn)業(yè)政策、關(guān)注產(chǎn)業(yè)最新動(dòng)態(tài)趨勢、傳播現(xiàn)代企業(yè)管理理念、解讀信息產(chǎn)業(yè)營銷策略、預(yù)測通信市場發(fā)展前景、探索企業(yè)創(chuàng)新模式、推介最新通信技術(shù)產(chǎn)品、助力信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展。并努力成為:政府、通信企業(yè)和社會之間的橋梁;通信企業(yè)了解通信技術(shù)發(fā)展趨勢和市場競爭態(tài)勢的窗口;通信科研、技術(shù)、管理的專家、學(xué)者的論壇;國內(nèi)外通信制造商捕捉商機(jī),發(fā)布觀點(diǎn)的平臺。
2上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)
2.1上位機(jī)語言的選擇
LabVIEW(Lab
4、oratoryVirtualInstrumentEngi-neeringWorkbench)是虛擬儀器的一種,是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與儀器結(jié)合的優(yōu)秀編程語言。LabVIEW又被稱為G語言,以其圖形化語言簡化傳統(tǒng)編程語言的編寫過程,實(shí)現(xiàn)編程過程圖形模塊化,更容易編寫,并且程序以圖形化語言展現(xiàn),方便編寫者閱讀和修改。
VisualBasic、VisualC++作為兩種最常用的編程語言,具有零散的編程語言以及復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu),技術(shù)人員需要耗費(fèi)大量時(shí)間與精力,而且檢測錯(cuò)誤更為復(fù)雜,也不利于其他人員的解讀與修改。而Iab-VIEW語言基本不包含程序代碼,大大簡化了編寫過程,并且圖形化程序?qū)]有編程經(jīng)
5、驗(yàn)的人員十分友好,簡單易學(xué)而且容易理解,可以很快上手,大大縮短學(xué)習(xí)語言和編寫程序的時(shí)間。所以,本文選擇Lab、廠IEw作為實(shí)現(xiàn)上位機(jī)軟件的編程語言。
2.2系統(tǒng)分析
(1)系統(tǒng)功能模塊。上位機(jī)的功能是實(shí)現(xiàn)BMS與使用者之間的人機(jī)信息交互,即實(shí)時(shí)、及時(shí)檢測、采集電池管理系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的各種狀態(tài)量信息,對這些信息進(jìn)行分析與處理,分析結(jié)果傳到上位機(jī)進(jìn)行顯示,供使用者查詢。
(2)數(shù)據(jù)通信模塊。通信模塊是聯(lián)系整個(gè)電池管理系統(tǒng)運(yùn)行的紐帶,上述系統(tǒng)功能模塊之間的信息傳輸都需要通過數(shù)據(jù)通信模塊完成,系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)量主要包括溫度、電流和電壓等,這些狀態(tài)量采集的及時(shí)性
6、和準(zhǔn)確性是支撐系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。
(3)重要數(shù)據(jù)顯示模塊。該模塊主要用來顯示能衡量系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的主要狀態(tài)量,例如總電流、總電壓等。
(4)詳細(xì)數(shù)據(jù)顯示模塊。該模塊主要顯示單體電池的狀態(tài)信息。
(5)參數(shù)顯示和設(shè)置模塊。該模塊主要功能包括各種報(bào)警上下限和容量狀態(tài)的設(shè)置,前者包括溫度報(bào)警、電壓報(bào)警以及電流報(bào)警等,后者涵蓋電池剩余電量(SOC)估算、電池健康狀態(tài)(sHC)等參數(shù)的設(shè)置_2]。
2.3界面設(shè)計(jì)
上位機(jī)通過通信模塊與主要控制系統(tǒng)進(jìn)行通信,界面上首先包括通信接口的選擇,還有每個(gè)控制器的溫度和電壓顯示。接下來是參數(shù)
7、的設(shè)置界面,包括最大充電電流、最大放電電流、總過壓、總欠壓等主要參數(shù)的設(shè)置,還有超過這些參數(shù)限定時(shí)的報(bào)警,如電池過充、過放、過溫、欠溫、過壓、欠壓報(bào)警等故障狀態(tài)。還需要顯示電壓、電流、功率、SOC、SHC等參數(shù)來確定系統(tǒng)狀態(tài)。最重要的主體部分還是電池組中各單體電池的狀態(tài)量。以上的內(nèi)容通過LabVIEw前面板進(jìn)行展示。
3基于CAN總線的通訊模塊的設(shè)計(jì)
上位機(jī)部分與下位機(jī)部分之間的信息傳遞和指令傳輸都是通過通信模塊完成的,通信模塊是整個(gè)電池管理系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵紐帶。本文的通信模塊采用CAN總線來設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),其主要優(yōu)點(diǎn)有:
(1)傳輸速率快;
8、 (2)傳輸距離遠(yuǎn);
(3)多主發(fā)送的方式;
(4)完備的錯(cuò)誤檢測機(jī)制。
CAN通信模塊主要負(fù)責(zé)作用于硬件和軟件。其中,硬件部分即cAN接口卡設(shè)備,即通過上位機(jī)軟件發(fā)出的指令來操作下位機(jī),利用與該指令相關(guān)的庫函數(shù),實(shí)現(xiàn)基本操作功能,如初始化、復(fù)位等。軟件部分完成監(jiān)控和協(xié)議轉(zhuǎn)換功能,即監(jiān)控由下位機(jī)部分通過CAN總線傳輸過來的信息,一旦發(fā)現(xiàn)有信息傳來,再將信息通過通信協(xié)議轉(zhuǎn)換后,翻譯成上位機(jī)軟件可以識別的格式,讓上位機(jī)進(jìn)行讀取并顯示l_3]。整個(gè)過程如圖1所示。
4結(jié)論
本文主要研究了電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)上位
9、機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),包括上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)與通信模塊的設(shè)計(jì)。經(jīng)過比較,上位機(jī)軟件通過LabVIEW這個(gè)圖形化程序語言來編寫,并通過分析系統(tǒng)各方面功能來設(shè)計(jì)上位機(jī)前面板界面及后臺程序;由于CAN總線優(yōu)點(diǎn)突出,通信模塊的設(shè)計(jì)也是基于CAN總線設(shè)計(jì)的??傮w而言,該上位機(jī)系統(tǒng)具有一定的實(shí)用價(jià)值,能完成對電池管理系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)控及調(diào)試。
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