電動汽車BMS上位機系統(tǒng)的設(shè)計

電動汽車BMS上位機系統(tǒng)的設(shè)計摘要文中介紹了電池管理系統(tǒng)(BMS)的主要結(jié)構(gòu)，通過選擇上位機編程語言，確定系統(tǒng)分析，設(shè)計出滿足系統(tǒng)要求的上位機界面并完成基于CAN總線的通信模塊的設(shè)計。摘要：文中介紹了電池管理系統(tǒng)(BMS)的主要結(jié)構(gòu)，通過選擇上位機編程語言，確定系統(tǒng)分析，設(shè)計出滿足系統(tǒng)要求的上位機界面并完成基于CAN總線的通信模塊的設(shè)計。關(guān)鍵詞：BMS;上位機;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汽車發(fā)展的關(guān)鍵。上位機作為電池管理系統(tǒng)的重要組成部分，承擔著實現(xiàn)人機交互功能的重要責(zé)任。1電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)整個系統(tǒng)由四部分組成，其中包括檢測模塊、運算模塊、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)量進行檢測，主要包含溫度、電壓和電流檢測。系統(tǒng)運行時，首先由檢測模塊對系統(tǒng)運行中的狀態(tài)量進行檢測、采集，并將這些數(shù)據(jù)交由運算模塊和控制模塊進行處理，然后通過通信模塊傳給上位機，上位機進行分析處理后在人機交互界面上顯示，供使用者進行瀏覽。若還需要發(fā)出指令，則可以通過上位機界面同時完成【1】。推薦期刊：當代通信秉承"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，發(fā)布觀點的平臺。2上位機的軟件設(shè)計2.1上位機語言的選擇LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEngi-neeringWorkbench)是虛擬儀器的一種，是實現(xiàn)計算機與儀器結(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)人員需要耗費大量時間與精力，而且檢測錯誤更為復(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)驗的人員十分友好，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間。所以，本文選擇Lab、廠IEw作為實現(xiàn)上位機軟件的編程語言。2.2系統(tǒng)分析(1)系統(tǒng)功能模塊。上位機的功能是實現(xiàn)BMS與使用者之間的人機信息交互，即實時、及時檢測、采集電池管理系統(tǒng)運行時的各種狀態(tài)量信息，對這些信息進行分析與處理，分析結(jié)果傳到上位機進行顯示，供使用者查詢。(2)數(shù)據(jù)通信模塊。通信模塊是聯(lián)系整個電池管理系統(tǒng)運行的紐帶，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)量采集的及時性和準確性是支撐系統(tǒng)運行的基礎(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)運行狀態(tài)的主要狀態(tài)量，例如總電流、總電壓等。(4)詳細數(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警上下限和容量狀態(tài)的設(shè)置，前者包括溫度報警、電壓報警以及電流報警等，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)計上位機通過通信模塊與主要控制系統(tǒng)進行通信，界面上首先包括通信接口的選擇，還有每個控制器的溫度和電壓顯示。接下來是參數(shù)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)限定時的報警，如電池過充、過放、過溫、欠溫、過壓、欠壓報警等故障狀態(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前面板進行展示。3基于CAN總線的通訊模塊的設(shè)計上位機部分與下位機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，通信模塊是整個電池管理系統(tǒng)運行的關(guān)鍵紐帶。本文的通信模塊采用CAN總線來設(shè)計實現(xiàn)，其主要優(yōu)點有：(1)傳輸速率快;(2)傳輸距離遠;(3)多主發(fā)送的方式;(4)完備的錯誤檢測機制。CAN通信模塊主要負責(zé)作用于硬件和軟件。其中，硬件部分即cAN接口卡設(shè)備，即通過上位機軟件發(fā)出的指令來操作下位機，利用與該指令相關(guān)的庫函數(shù)，實現(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，翻譯成上位機軟件可以識別的格式，讓上位機進行讀取并顯示l_3。整個過程如圖1所示。4結(jié)論本文主要研究了電動汽車電池管理系統(tǒng)上位機系統(tǒng)的設(shè)計，包括上位機軟件的設(shè)計與通信模塊的設(shè)計。經(jīng)過比較，上位機軟件通過LabVIEW這個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)計上位機前面板界面及后臺程序;由于CAN總線優(yōu)點突出，通信模塊的設(shè)計也是基于CAN總線設(shè)計的?？傮w而言，該上位機系統(tǒng)具有一定的實用價值，能完成對電池管理系統(tǒng)運行的監(jiān)控及調(diào)試。參考文獻：1景小軍.新能源電動汽車BMS開發(fā)EJ.自動化與儀器儀表，2017，(4)：125一I27.2申彩英，李興全，王奇，等.電動汽車電池管理系統(tǒng)上位機設(shè)計J.現(xiàn)代車用動力，2016，(1)：42-45.3譚興國，曲凱.基于CAN總線的高精度程控電阻器設(shè)計J.自動化儀表，2018，(1)：99-102.