登录
|
注册会员
开启辅助访问
设为首页
收藏本站
扫一扫关注官方微信
论坛
BBS
M币充值
M currency prepaid phone
M币获取
附件中心
搜索
search
全新论坛MCU智学网上线,欢迎访问新论坛!稀缺资源、技术干货、参考设计、原厂资料尽在MCU智学网
MCU资讯论坛
»
论坛
›
单片机论坛
›
单片机应用于方案
›
基于CAN总线的电动汽车动力电池组采集系统设计
更新自动建库工具PCB Footprint Expert 2023.13 Pro / Library Expert 破解版
基于CAN总线的电动汽车动力电池组采集系统设计
[复制链接]
761
0
ad***
管理员
发表在
电源技术
2014-4-3 12:00:48
|
查看全部
|
阅读模式
本文包含原理图、PCB、源代码、封装库、中英文PDF等资源
您需要
登录
才可以下载或查看,没有帐号?
注册会员
x
关键字:
CAN
总线
电池
组
电池是电动汽车的能量来源,电动车发展的主要技术瓶颈就是电池技术的发展。目前全世界汽车厂商纷纷开发使用电动车,电动车的蓬勃发展及远大前景,促使了电池技术的发展,国内外各大电池厂商投巨资来发展电池技术。而对电池性能的研究就离不开大量的实验数据,动态采集电动车电池组的参数是研究电池性能的重要途径。本系统对电池组的动态工作过程的参数变化进行实时采集并存储分析。通过建立电池模型来预测电池的容量状态与电池健康状态,建立电池组的基础数据库,为研究电池性能提供可靠的数据参考。
1 基于CAN 总线的系统硬件设计
CAN 总线是目前世界上最流行的汽车控制与测试间的一种串行数据通信协议,具有实时性强、抗干扰能力强、结构简单、应用方便、价格低廉等特点[4],通信速率可达1 Mbps,使得CAN 总线在电动汽车应用上成为发展趋势。
图1 为一般电动车CAN 总线网络框图。CAN 总线接口电路的核心是使用8 位高性能的片内含CAN 控制器的P87C
591
作为CAN 通信控制器,以完成CAN 的通信协议,而CAN 总线收发器的主要功能是增大通信距离,提高系统的瞬间抗干扰能力,保护总线,降低射频干扰(RFI)等。
图1 一般电动车CAN 总线网络框图
本系统中共有
16
组,每组有10 节电池串联,每1 个电池组配置1 个测量单元。每个单元采用一种设计非常简化的电池测量方法,由一个
IC
集成了大部分电池参数的采集任务,结构简单,精度高,可靠性高。本设计采用电池管理芯片
LTC
6802,它通过一个1 MHz 串行接口进行通信,并包括
温度传感器
输入、12 位
ADC
和一个精准的电压基准。每个
LTC6802
能测量12 只单独电池,实现了0.12%(在室温条件下)和0.22%(在-
40
℃至+85 ℃的温度范围内)的准确度,能够承受60 V 的共
模电
压,完全适合在电池组高共模电压的要求。LTC6802 采用串行外部设备接口(
SPI
) 进行命令和数据通信, 本论文使用P87C591 的
IO
模拟SPI 工作方式与LTC6802 进行数据通信,此方法可以更充分地使用硬件资源(见图2 所示)。
图2 基于CAN总线的电池组ECU采集系统的结构
每个测量单元的控制器均采用内部集成了CAN控制器
SJA1000
和A/D模数转换
模块
的
单片机
P87C591芯片,其主要功能是提供电池组的电压和温度信息,并将采集的信号通过CAN总线发送给电池管理ECU,其中CAN通讯接口电路如图3所示。
图3CAN通讯接口电路
电池组的ECU 与电池管理ECU 组成一个CAN 总线网络,网络拓扑结构为总线形,传输介质为双绞线,传输协议为CAN2.0B。电池管理ECU 为双CAN 控制器结构,一个CAN控制器与电池组ECU 组成电池管理系统内部的CAN 网络,另一个CAN 控制器与汽车中其他控制系统组成整车
光纤
CAN 总线网络,能实现多机通信,并达到上位机控制和电池组状态信息的采集。
2 系统软件设计
本系统采用
8051
系列的C 语言进行软件编程,按照模块化设计思想进行编写,包括主程序、CAN 初始化程序、CAN发送数据程序、CAN 接收数据程序、A /D 转换及定时中断程序等。CAN初始化程序用来实现CAN 工作时的参数设置,主要包括工作方式的设置、时钟输出寄存器的设置、接受屏蔽寄存器和接收代码寄存器的设置、总线
定时器
的设置、输出控制寄存器的设置、中断允许寄存器的设置和总线波特率的设置。系统主程序流程设计如图4 所示,主要包括初始化和主循环部分。
图4 系统主程序流程图[next]
3 基于
USB
-CAN的数据采集
LabVIEW主要用于仪器控制、数据采集、数据分析等领域,是一个功能强大、方便灵活的虚拟仪器开发环境,它提供了大量的连接机制,通过DLLs、共享库、ActiveX等途径实现与外部程序代码或软件系统的连接。
本系统的上位机设计采用USB-CAN模块与电池管理系统BMU进行数据通信,通过USB-CAN模块对CAN总线上的数据进行实时采集。Virtual CAN Interface(VCI)函数库是专门为ZLGCAN设备在PC上使用而提供的应用程序接口。库里的函数从ControlCAN.dll中导出,在LabVIEW中可以通过调用动态链接库的方法直接使用这些库函数实现对电池组数据的实时显示、存储与分析,更好的记录电池组动态的各个参数。上位机主要功能是对电压、
电流
、温度数据实时曲线显示,数据记录与历史数据显示,并且对电池组参数进行统计分析,包括动态运行过程中单节电池最高电压、最低电压、最大输出电流、最大反向制动电流、瞬时
功率
、累计消耗能量等参数。VCI 函数的使用流程如图5 所示。实践证明此方法高效可靠,能够很好地满足数据采集的要求。
图5 VCI 函数的使用流程图
图6 与图7 是电池组实时采集的单节电池电压与总电流实时曲线,可以看出电池在工作过程中电压会有一定差别,这也是由于电池特性不一致所引起的。从图7 中可以看出,电池组在运行过程中最大放电电流可达到
300
A,电流负值表示电动车在反向制动时的充电电流,最大可达-
200
A。由于电池总是工作在充电放电过程中,所以对于电池动态数据的采集与分析是必不可少的一个环节。通过数据的采集、存储与分析,可以准确地判断电池的实际状态,为建立电池数据库提供数据资源。
图6 单节电池电压实时曲线
图7 总电流实时曲线
此外,本系统还有一个自动生成运行报告的功能,通过实际路况的数据采集对数据进行统计分析。运行报告内容包括:电池组动态一致性、最高电压、最低电压、平均电压、输出最大电流、最大制动电流、输出能量、反向制动能量、最高温度、最低温度等。
4 结论
根据锂离子电池车载系统的特殊环境及对电池参数的测试要求, 本系统采用CAN和光纤通信技术,使用电池管理专用IC,使系统的实时性、可靠性和抗干扰能力大大增强, 而且系统易于扩展,灵活性好,能够准确采集电池的各个参数,准确地采集数据并预测电池的运行状态,从而提高了电池组的使用寿命。此外,本文还对系统进行上位机的软件设计与开发,能够采集并存储大量的测试数据,为建立完善的电池组数据库提供了可靠的数据资源,对电池技术的发展与完善作出可靠的实验数据。本系统还可以通过打开保存的数据文件,经分析计算电池组一致性、电池组容量、电池组内阻等重要参数,统计分析电池状态,打印电池运行报告。
电动车
,
电动汽车
,
全世界
,
关键字
,
电池
相关帖子
便携式B超电源的设计
将离子导电率提高1亿倍燃料电池新材料探秘
苹果在日本召回第一代iPodNano问题电池
简易锂电池保护IC测试电路的设计
NiMH电池充电器设计的关键问题
求能做无线狗狗GPS 定位跟踪器
5A双节锂电池充电管理集成电路CN3002
4A单节锂电池充电管理集成电路CN3001
500毫安USB接口兼容的锂电池充电集成电路CN3068
可用太阳能板供电的多种电池充电芯片CN3082
举报
回复
返回列表
*
滑块验证:
高级模式
B
Color
Image
Link
Quote
Code
Smilies
您需要登录后才可以回帖
登录
|
注册会员
本版积分规则
发表回复
回帖后跳转到最后一页
回复
转播
评分
分享
打开支付宝扫一扫,最高立得1212元红包
搜索
本版
帖子
用户
热搜:
传感器
51串口程序
电子管放大器
夾式電表
夾式電流
Mentor论坛
打印机
版块推荐
百宝箱
My 布拉格
无边框Z9
Z9Max
Z9mini
nubia动态
问题 & 建议
资源分享
爱拍
同城会
牛仔生活
查看论坛所有版块>>
每日签到
论坛任务
摄影技巧
跳蚤市场
互助问答
论坛导读
申请内测
红包中心
每日摇一摇
活动中心
网站地图
官方旗舰店
图文热点
VKL144A TSSOP48 点阵式液晶驱动芯片/低功
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VKL44A 封装形式:TSSOP48 概述 VKL144是
高抗干扰液晶显示驱动/省电液晶驱动IC/LCD
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VKL128 封装形式:SSOP44 概述 VKL128是一
VK2C23A/B LQFP64/48LCD驱动控制器/高抗干
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VK2C23A/B 封装形式:LQFP64/48 概述 VK2C
高抗干扰液晶驱动/点阵式液晶显示IC/VK2C21
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VK2C21D 封装形式:SOP16 概述 VK2C21D是
I2C通信接口段码液晶驱动芯片VK2C21C SOP20
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VK2C21C 封装形式:SOP20 概述 VK2C21C是
更多
精华推荐
VKL144A TSSOP48 点阵式液晶驱动芯片/低功
高抗干扰液晶显示驱动/省电液晶驱动IC/LCD
VK2C23A/B LQFP64/48LCD驱动控制器/高抗干
高抗干扰液晶驱动/点阵式液晶显示IC/VK2C21
I2C通信接口段码液晶驱动芯片VK2C21C SOP20
VK2C21B SOP24高抗干扰LCD液晶段码驱动芯片
低成本、高性能、带EEPROM了解一下
工控仪表/水电气表LCD驱动/抗干扰液晶段码
更多
社区学堂
VKL144A TSSOP48 点阵式液晶驱动芯片/
高抗干扰液晶显示驱动/省电液晶驱动IC/
VKL144A TSSOP48 点阵式液晶驱动芯片/低功
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VKL44A 封装形式:TSSOP48 概述 VKL144是
高抗干扰液晶显示驱动/省电液晶驱动IC/LCD
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VKL128 封装形式:SSOP44 概述 VKL128是一
VK2C23A/B LQFP64/48LCD驱动控制器/高抗干
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VK2C23A/B 封装形式:LQFP64/48 概述 VK2C
更多
客服中心
QQ:187196467
服务时间:周一至周日 8:30-20:30
在线客服
客服微博
产品咨询
售后中心
关注我们
关于我们
关于我们
友情链接
联系我们
帮助中心
网友中心
购买须知
支付方式
服务支持
资源下载
售后服务
定制流程
关注我们
官方微博
官方空间
官方微信
QQ:187196467
周一到周日 8:30-22:00 (全年无休)
7 x 24小时在线客服
手机版
Powered by
MCUZX!
X3.4 © 2008-2015
MCU资讯论坛
版权所有
京ICP备18035221号-2
客服QQ: 187196467
技术支持:
MCU资讯论坛
|
网站地图
快速回复
返回顶部
返回列表