基于LabVIEW的電池管理系統(tǒng)監(jiān)控平臺開發(fā)

1 引 言

　　動力電池集成作為電動汽車核心技術(shù)之一對電動汽車運行的性能有著決定性的作用， 為保證動力電池安全且高效的應用， 需要對其運行狀態(tài)進行實時在線的監(jiān)測并同時對其進行控制， 電池管理系統(tǒng)在動力電池與整車控制之間起到了這樣關(guān)鍵的橋梁作用。為保證電池管理系統(tǒng)為電動汽車提供準確可靠的動力電池信息并對電池進行可靠的管理， 需要對電池管理系統(tǒng)自身運行的各項功能進行實時的監(jiān)測， 以及對電池運行數(shù)據(jù)進行采集分析， 同時在動力電池系統(tǒng)出現(xiàn)故障時需要對其進行診斷， 基于LabV IEW 的電池管理系統(tǒng)監(jiān)控平臺即是為實現(xiàn)上述需求而開發(fā)設(shè)計。

　　LabV IEW ( Labora tory V irtual INStrumentat iONEng ineeringW orkbench， 實驗室虛擬儀器工程平臺)是由美國N ational InSTruments(簡稱N I)所開發(fā)的圖形化軟件開發(fā)環(huán)境。該開發(fā)環(huán)境把工業(yè)測量與控制和計算機完美結(jié)合在一起， 其圖形化的界面使得編程就像操作儀器面板或畫電路板一樣簡易直觀、易于理解。但為了開發(fā)可靠、高效、靈活的電池管理系統(tǒng)監(jiān)控平臺， 需要對其程序設(shè)計進行深入的原理分析、細化的結(jié)構(gòu)設(shè)計、及靈活的接口實現(xiàn)。監(jiān)控平臺就利用了LabV IEW 的DLL ( dynam ic link library， 動態(tài)鏈接庫)、多線程， 數(shù)據(jù)記錄、運行控制等技術(shù)。

　　2 平臺結(jié)構(gòu)

　　監(jiān)控平臺是基于電池管理系統(tǒng)設(shè)計， 其主要由硬件部分和軟件部分組成。硬件主要實現(xiàn)PC 與電池管理系統(tǒng)之間的通信， 因電池管理系統(tǒng)對外通信主要采用CAN ( Contro llerA rea Netw ork， 控制器局域網(wǎng)) ， 而PC 端接口多為U SB (Un iversa l Ser ia l Bus， 通用串行總線)。CAN 總線由德國Bosch 公司最先提出， 是國際上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一， 其具有高位速率、高抗電磁干擾性， 而且能夠檢測出總線的任何錯誤; USB是一種支持即插即用的新型串行接口，已廣泛用于PC 的對外接口。解決CAN 與USB 之間的轉(zhuǎn)換就解決了電池管理系統(tǒng)與PC 的通信， 利用周立功USBCAN - II的智能CAN 接口卡， 可以很方便的實現(xiàn)這一功能， 監(jiān)控平臺硬件正是以PC 為主體， 連接CAN 接口卡， 通過CAN 總線連接電池管理系統(tǒng)組成。周立功智能CAN 卡配備了PC端的驅(qū)動程序， 同時為PC 端應用程序提供了接口函數(shù)， 采用LabV IEW 開發(fā)環(huán)境中的動態(tài)鏈接庫技術(shù)可很好的操作周立功智能CAN 接口卡， 實現(xiàn)與電池管理系統(tǒng)的通信。

　　由圖1可見， 系統(tǒng)硬件實現(xiàn)了監(jiān)控平臺與電池管理系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的透明傳輸， 周立功智能CAN 接口卡起到了很好的橋梁作用， 其上自帶的光電隔離模塊使USBCAN II接口卡避免由于地環(huán)流造成的損壞， 增強系統(tǒng)在惡劣環(huán)境中使用的可靠性。所以監(jiān)控平臺有很好的硬件支持， 設(shè)計的主要工作是監(jiān)控平臺的LabV IEW 實現(xiàn)。

　　針對電池管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、參數(shù)標定、故障診斷及對電池數(shù)據(jù)分析的要求， 監(jiān)控平臺軟件的結(jié)構(gòu)應該包含信息顯示、系統(tǒng)標定、故障診斷、數(shù)據(jù)存儲及平臺配置等模塊(見圖2)。其中信息顯示功能提供了直觀的動力電池信息， 包括單體電壓、總電壓、電流、溫度、SOC及故障狀態(tài)等; 系統(tǒng)標定功能為電池管理系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定、狀態(tài)修訂提供了便捷的操作; 故障診斷功能主要針對動力電池系統(tǒng)的維護; 數(shù)據(jù)存儲功能為進一步的對電池性能的分析及對電池管理系統(tǒng)的功能驗證提供很好的數(shù)據(jù)支持; 平臺配置功能是實現(xiàn)監(jiān)控平臺接口靈活、界面友好、操作簡便的關(guān)鍵?；贚abV IEW 的軟件設(shè)計主要針對這幾個方面進行。

圖1 監(jiān)控平臺結(jié)構(gòu)圖