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

1 引 言

　　動(dòng)力電池集成作為電動(dòng)汽車核心技術(shù)之一對(duì)電動(dòng)汽車運(yùn)行的性能有著決定性的作用， 為保證動(dòng)力電池安全且高效的應(yīng)用， 需要對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線的監(jiān)測(cè)并同時(shí)對(duì)其進(jìn)行控制， 電池管理系統(tǒng)在動(dòng)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(dòng)汽車提供準(zhǔn)確可靠的動(dòng)力電池信息并對(duì)電池進(jìn)行可靠的管理， 需要對(duì)電池管理系統(tǒng)自身運(yùn)行的各項(xiàng)功能進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)， 以及對(duì)電池運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析， 同時(shí)在動(dòng)力電池系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行診斷， 基于LabV IEW 的電池管理系統(tǒng)監(jiān)控平臺(tái)即是為實(shí)現(xiàn)上述需求而開發(fā)設(shè)計(jì)。

　　LabV IEW ( Labora tory V irtual INStrumentat iONEng ineeringW orkbench， 實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái))是由美國(guó)N ational InSTruments(簡(jiǎn)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(cè)量與控制和計(jì)算機(jī)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(jiǎn)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(tái)， 需要對(duì)其程序設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的原理分析、細(xì)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、及靈活的接口實(shí)現(xiàn)。監(jiān)控平臺(tái)就利用了LabV IEW 的DLL ( dynam ic link library， 動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù))、多線程， 數(shù)據(jù)記錄、運(yùn)行控制等技術(shù)。

　　2 平臺(tái)結(jié)構(gòu)

　　監(jiān)控平臺(tái)是基于電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 其主要由硬件部分和軟件部分組成。硬件主要實(shí)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(duì)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(guó)Bosch 公司最先提出， 是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一， 其具有高位速率、高抗電磁干擾性， 而且能夠檢測(cè)出總線的任何錯(cuò)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(duì)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(shí)現(xiàn)這一功能， 監(jiān)控平臺(tái)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(dòng)程序， 同時(shí)為PC 端應(yīng)用程序提供了接口函數(shù)， 采用LabV IEW 開發(fā)環(huán)境中的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)技術(shù)可很好的操作周立功智能CAN 接口卡， 實(shí)現(xiàn)與電池管理系統(tǒng)的通信。

　　由圖1可見， 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控平臺(tái)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(qiáng)系統(tǒng)在惡劣環(huán)境中使用的可靠性。所以監(jiān)控平臺(tái)有很好的硬件支持， 設(shè)計(jì)的主要工作是監(jiān)控平臺(tái)的LabV IEW 實(shí)現(xiàn)。

　　針對(duì)電池管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、參數(shù)標(biāo)定、故障診斷及對(duì)電池?cái)?shù)據(jù)分析的要求， 監(jiān)控平臺(tái)軟件的結(jié)構(gòu)應(yīng)該包含信息顯示、系統(tǒng)標(biāo)定、故障診斷、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及平臺(tái)配置等模塊(見圖2)。其中信息顯示功能提供了直觀的動(dòng)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(biāo)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(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)的維護(hù); 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能為進(jìn)一步的對(duì)電池性能的分析及對(duì)電池管理系統(tǒng)的功能驗(yàn)證提供很好的數(shù)據(jù)支持; 平臺(tái)配置功能是實(shí)現(xiàn)監(jiān)控平臺(tái)接口靈活、界面友好、操作簡(jiǎn)便的關(guān)鍵。基于LabV IEW 的軟件設(shè)計(jì)主要針對(duì)這幾個(gè)方面進(jìn)行。

圖1 監(jiān)控平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖