基于LabVIEW的電池管理系統監控平臺開發

1 引 言

　　動力電池集成作為電動汽車核心技術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， 需要對其運行狀態進行實時在線的監測并同時對其進行控制， 電池管理系統在動力電池與整車控制之間起到了這樣關鍵的橋梁作用。為保證電池管理系統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自身運行的各項功能進行實時的監測， 以及對電池運行數據進行采集分析， 同時在動力電池系統出現故障時需要對其進行診斷， 基于LabV IEW 的電池管理系統監控平臺即是為實現上述需求而開發設計。

　　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)所開發的圖形化軟件開發環境。該開發環境把工業測量與控制和計算機完美結合在一起， 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。但為了開發可靠、高效、靈活的電池管理系統監控平臺， 需要對其程序設計進行深入的原理分析、細化的結構設計、及靈活的接口實現。監控平臺就利用了LabV IEW 的DLL ( dynam ic link library， 動態鏈接庫)、多線程， 數據記錄、運行控制等技術。

　　2 平臺結構

　　監控平臺是基于電池管理系統設計， 其主要由硬件部分和軟件部分組成。硬件主要實現PC 與電池管理系統之間的通信， 因電池管理系統對外通信主要采用CAN ( Contro llerA rea Netw ork， 控制器局域網) ， 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 之間的轉換就解決了電池管理系統與PC 的通信， 利用周立功USBCAN - II的智能CAN 接口卡， 可以很方便的實現這一功能， 監控平臺硬件正是以PC 為主體， 連接CAN 接口卡， 通過CAN 總線連接電池管理系統組成。周立功智能CAN 卡配備了PC端的驅動程序， 同時為PC 端應用程序提供了接口函數， 采用LabV IEW 開發環境中的動態鏈接庫技術可很好的操作周立功智能CAN 接口卡， 實現與電池管理系統的通信。

　　由圖1可見， 系統硬件實現了監控平臺與電池管理系統之間數據的透明傳輸， 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流造成的損壞， 增強系統在惡劣環境中使用的可靠性。所以監控平臺有很好的硬件支持， 設計的主要工作是監控平臺的LabV IEW 實現。

　　針對電池管理系統數據采集、參數標定、故障診斷及對電池數據分析的要求， 監控平臺軟件的結構應該包含信息顯示、系統標定、故障診斷、數據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及故障狀態等; 系統標定功能為電池管理系統的參數設定、狀態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的維護; 數據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的功能驗證提供很好的數據支持; 平臺配置功能是實現監控平臺接口靈活、界面友好、操作簡便的關鍵。基于LabV IEW 的軟件設計主要針對這幾個方面進行。

圖1 監控平臺結構圖