基于can總線的電動汽車電池管理系統(tǒng)通信架構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動汽車電池管理系統(tǒng)通信領(lǐng)域，特別涉及一種基于CAN總線的電動汽車電池管理系統(tǒng)通信架構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于電動汽車動力電池組特殊的安全需求，通常需要配備電池管理系統(tǒng)以保證電池使用安全和提高電池的使用壽命。電池管理系統(tǒng)需要對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時可靠地傳輸以保證對電池組的有效管理。CAN總線是現(xiàn)代汽車工業(yè)中廣泛采用的一種總線形式，是德國博世公司專為汽車檢測和控制系統(tǒng)設(shè)計的。CAN總線和其他的工業(yè)總線相比有很多優(yōu)點，其支持分布式控制和實時控制，CAN總線的使用范圍遍及高速網(wǎng)絡(luò)和低成本的多線路網(wǎng)絡(luò)，信息傳播速率高達(dá)1Mbps。數(shù)據(jù)發(fā)送期間如果出錯，遭到破壞的幀可以自動重新發(fā)送。由于使用了很多新的技術(shù)和獨特的設(shè)計，CAN總線的通信與其他很多網(wǎng)絡(luò)總線相比具有突出的可靠性、實時性和靈活性。現(xiàn)有在電動汽車中使用CAN總線的通訊方式往往需要設(shè)計單獨的CAN通信模塊，增加了軟硬件開發(fā)周期，提高了成本。
[0003]英飛凌XC2267是英飛凌XC2000系列的具有32位處理器性能的16位MCU，自帶CAN總線控制器，有6個CAN節(jié)點，多達(dá)256個郵箱。其運算能力能夠很好地滿足汽車CAN總線數(shù)據(jù)傳送的實時性要求。英飛凌公司針對其8位、16位以及32位微控制器推出了一款名為DAVE的應(yīng)用代碼生成器，它可以提供初始化配置和驅(qū)動程序代碼，用戶可以通過配置復(fù)雜的接口設(shè)備縮短控制裝置軟件開發(fā)時間。
[0004]在利用CAN總線進(jìn)行通信的電動汽車中，目前尚沒有一種可以直觀地觀察電動汽車動力電池組電池狀態(tài)的儀器，要知道電池的狀態(tài)需要讀取CAN總線發(fā)出的報文并對報文進(jìn)行分析才能得知電池狀態(tài)，這對給電池狀態(tài)的檢測和電池故障的分析帶來了麻煩。
[0005]Labview是美國國家儀器公司開發(fā)的一款程序開發(fā)平臺，采用圖形化的語言，與其他代碼類型的語言相比顯得更加方便直觀。Labview可以充分發(fā)揮計算機(jī)的能力，有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，開發(fā)者可以容易地進(jìn)行多線程編程，降低了軟件開發(fā)難度，Labview的前面板提供了豐富的傳統(tǒng)儀器控件，用戶可以利用這些空間很方便地創(chuàng)建自己的用戶界面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的是:提供一種基于CAN總線的電動汽車電池管理系統(tǒng)通信架構(gòu)，并設(shè)計了基于Labview的上位機(jī)監(jiān)測軟件使得能夠利用PC機(jī)直觀地觀察動力電池組的狀態(tài)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
基于CAN總線的電動汽車電池管理系統(tǒng)通信架構(gòu)，包括若干動力電池單體、電池電壓采集模塊、CAN總線子網(wǎng)、電池管理控制器、CAN總線主網(wǎng)、整車控制器、CAN/USB轉(zhuǎn)接器和PC機(jī)，其中，
所述若干動力電池單體為電動汽車提供電能；
電池電壓采集模塊采集電池單體的電壓信息，并通過CAN總線子網(wǎng)傳送給電池管理控制器，
所述電池管理控制器還采集或接收電池的溫度信息、電池總電流值信息、電池總電壓值信息、電池SOC狀態(tài)信息、單體電池最大最小電壓值信息和電池絕緣電阻值信息，并通過CAN總線主網(wǎng)將上述各狀態(tài)信息發(fā)送給整車控制器，同時電池管理系統(tǒng)通過CAN總線主網(wǎng)接收整車控制器發(fā)送的命令；
所述PC機(jī)通過CAN/USB轉(zhuǎn)換器直接從CAN總線主網(wǎng)和子網(wǎng)讀取單體電池電壓值信息、電池的溫度信息、電池總電流值信息、電池總電壓值信息、電池SOC狀態(tài)信息、單體電池最大最小電壓值信息和電池絕緣電阻值信息。
[0008]優(yōu)選的，電壓采集模塊用英飛凌XC886單片機(jī)實現(xiàn)。
[0009]優(yōu)選的，電池管理控制器用英飛凌XC2267單片機(jī)實現(xiàn)。
[0010]優(yōu)選的，電池管理系統(tǒng)采用主從通信方式。
[0011]優(yōu)選的，電池管理控制器與電壓采集模塊之間的CAN總線子網(wǎng)、電池管理控制器與整車控制器的CAN總線主網(wǎng)由電池管理控制器自帶的CAN控制器實現(xiàn)。
[0012]優(yōu)選的，CAN總線子網(wǎng)與CAN總線主網(wǎng)的底層驅(qū)動代碼由軟件自動生成。
[0013]優(yōu)選的，PC機(jī)讀取電池狀態(tài)信息所用的軟件基于Labview軟件設(shè)計。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點是:
1.本發(fā)明所提供的基于CAN總線的電動汽車電池管理系統(tǒng)通信架構(gòu)，采用CAN通信方式，減少布線，提高了電池管理系統(tǒng)的通信可靠性降低成本，采用主從通信方式減少了主網(wǎng)的負(fù)載率，提高了通信效率和可靠性；
2.本發(fā)明采用英飛凌XC2267和XC886芯片自帶的CAN控制器從而不需要自行設(shè)計CAN通信模塊從而減少了硬件的開發(fā)周期，用DAVE軟件自動生成CAN控制器的底層驅(qū)動代碼減少了軟件開發(fā)周期。
[0015]3.本發(fā)明設(shè)計了基于Labview的電池狀態(tài)監(jiān)測上位機(jī)軟件使得能夠通過PC機(jī)直觀地觀察電池的狀態(tài)信息，容易判斷電池的故障。
【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
圖1為本發(fā)明實施例所述的電動汽車電池管理系統(tǒng)通信架構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實施例所述的36路單體電池電壓采集模塊的示意圖。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明的在具體實施中根據(jù)所用的電池單體的數(shù)目確定電壓采集芯片LTC6802芯片的數(shù)目，LTC6802是一款完整的電池監(jiān)視1C，它內(nèi)置一個12位ADC、一個精準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)，一個高電壓輸入多工器和一個串行接口。每個LTC6802芯片能夠在總輸入電壓高達(dá)60V的情況下測量12個串接電池的電壓，所有12個輸入通道上的電壓測量都能在13ms的時間之內(nèi)完成。每個LTC6802具有一個可單獨尋址的串行接口，因而允許把多個LTC6802器件連接至一個控制處理器并同時運作。如圖2所示，為36路單體電池電壓采集模塊，這里將3個LTC6802芯片連接到一個XC886芯片，每個XC886芯片接收36個單體電池的電壓，LTC6802以SPI通信方式將單體電池的電壓發(fā)送給XC886。
[0018]如圖1所示，若干36路單體電池電壓采集模塊的XC886接收到單體電池電壓然后用自帶的CAN控制器通過CAN總線子網(wǎng)發(fā)送給XC2267，CAN收發(fā)器采用英飛凌LTE6250G芯片。XC2267接收XC886發(fā)送的單體電池電壓，用其自帶的AD轉(zhuǎn)換模塊將熱電偶采集的溫度模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，接收絕緣監(jiān)測模塊發(fā)送的總電壓信息和絕緣電阻信息，接收霍爾傳感器傳送的電流模擬信號并通過AD轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。電流傳感器采用萊姆電子公司的DHAB S/18型號的霍爾電流傳感器，其能將電流的大小轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號然后經(jīng)XC2267的AD轉(zhuǎn)換通道轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。溫度傳感器選用石冢電子公司的104AP-2型號的熱電偶，其工作原理是將溫度信息轉(zhuǎn)換為電阻信息，通過模擬電路將電阻信息轉(zhuǎn)換為模擬電壓信息，然后經(jīng)XC2267的AD轉(zhuǎn)換通道轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。絕緣監(jiān)測模塊將電池組的總電壓和絕緣電阻發(fā)送給XC2267。XC2267完成所有有關(guān)電池的狀態(tài)信號的采集或接收，然后通過CAN總線發(fā)送到整車控制器或V⑶、ABS、EPS、GateWay等其他控制器所在的CAN總線主網(wǎng)上，整車控制器在CAN總線主網(wǎng)上接收XC2267發(fā)出的信號，并通過CAN總線主網(wǎng)向XC2267發(fā)送控制信息。
[0019]電池管理系統(tǒng)主從模塊之間和電池管理系統(tǒng)與整車控制器之間的CAN通信的底層驅(qū)動軟件均由英飛凌的DAVE軟件生成。在整個通信系統(tǒng)中，用USB/CAN轉(zhuǎn)換器采集子網(wǎng)和主網(wǎng)的信息發(fā)送到電池檢測上位機(jī)，上位機(jī)采用PC機(jī)，本發(fā)明設(shè)計了基于Labview的上位機(jī)軟件，通過上位機(jī)直觀觀察電池組狀態(tài)信息。
[0020]上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明主要技術(shù)方案的精神實質(zhì)所做的修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.基于CAN總線的電動汽車電池管理系統(tǒng)通信架構(gòu)，其特征在于:包括若干動力電池單體、電池電壓采集模塊、CAN總線子網(wǎng)、電池管理控制器、CAN總線主網(wǎng)、整車控制器、CAN/USB轉(zhuǎn)接器和PC機(jī)，其中， 所述若干動力電池單體為電動汽車提供電能； 電池電壓采集模塊采集電池單體的電壓信息，并通過CAN總線子網(wǎng)傳送給電池管理控制器， 所述電池管理控制器還采集或接收電池的溫度信息、電池總電流值信息、電池總電壓值信息、電池SOC狀態(tài)信息、單體電池最大最小電壓值信息和電池絕緣電阻值信息，并通過CAN總線主網(wǎng)將上述各狀態(tài)信息發(fā)送給整車控制器，同時電池管理系統(tǒng)通過CAN總線主網(wǎng)接收整車控制器發(fā)送的命令； 所述PC機(jī)通過CAN/USB轉(zhuǎn)換器直接從CAN總線主網(wǎng)和子網(wǎng)讀取單體電池電壓值信息、電池的溫度信息、電池總電流值信息、電池總電壓值信息、電池SOC狀態(tài)信息、單體電池最大最小電壓值信息和電池絕緣電阻值信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車電池管系統(tǒng)通信架構(gòu)，其特征在于，電壓采集模塊用英飛凌XC886單片機(jī)實現(xiàn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車電池管系統(tǒng)通信架構(gòu)，其特征在于，電池管理控制器用英飛凌XC2267單片機(jī)實現(xiàn)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車電池管系統(tǒng)通信架構(gòu)，其特征在于，電池管理系統(tǒng)采用主從通信方式。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車電池管系統(tǒng)通信架構(gòu)，其特征在于，電池管理控制器與電壓采集模塊之間的CAN總線子網(wǎng)、電池管理控制器與整車控制器的CAN總線主網(wǎng)由電池管理控制器自帶的CAN控制器實現(xiàn)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車電池管系統(tǒng)通信架構(gòu)，其特征在于，CAN總線子網(wǎng)與CAN總線主網(wǎng)的底層驅(qū)動代碼由軟件自動生成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車電池管系統(tǒng)通信架構(gòu)，其特征在于，PC機(jī)讀取電池狀態(tài)信息所用的軟件基于Labview軟件設(shè)計。
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于CAN總線的電動汽車電池管理系統(tǒng)通信架構(gòu)，包括若干動力電池單體、電池電壓采集模塊、CAN總線子網(wǎng)、電池管理控制器、CAN總線主網(wǎng)、整車控制器、CAN/USB轉(zhuǎn)接器和PC機(jī)，電池電壓采集模塊采集電池單體的電壓信息，并通過CAN總線子網(wǎng)傳送給電池管理控制器，電池管理控制器還采集或接收其他如溫度，總電壓，總電流、絕緣電阻等狀態(tài)信息，并通過CAN總線主網(wǎng)將發(fā)送給整車控制器；所述PC機(jī)通過CAN/USB轉(zhuǎn)換器直接從CAN總線主網(wǎng)和子網(wǎng)讀取電池狀態(tài)信息。本發(fā)明所提供的基于CAN總線的電動汽車電池管理系統(tǒng)通信架構(gòu)，采用CAN通信方式，減少布線，提高了電池管理系統(tǒng)的通信可靠性降低成本，采用主從通信方式減少了主網(wǎng)的負(fù)載率，提高了通信效率和可靠性。
【IPC分類】H04L29/08, H04L12/40, H01M10/42
【公開號】CN105428736
【申請?zhí)枴緾N201511014005
【發(fā)明人】金達(dá)鋒, 白天明
【申請人】清華大學(xué)蘇州汽車研究院（吳江）
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月31日