基于LabVIEW的电池管理系统监控平台开发

 　　3. 1 数据采集及显示

　　平台采用了USBCAN - II智能CAN 接口卡连接PC 与电池管理系统， 实时接收电池管理系统CAN 总线的数据并进行显示。USBCAN - II智能CAN 接口卡为应用程序提供了可调用的动态链接库， 利用LabV IEW 中的调用库函数节点( Ca llL ibraryFunction， 简称CLF ) 可实现对USBCAN - II智能CAN 接口卡的灵活操作， 应用CLF 需要对其进行配置， 配置主要根据接口函数设定调用规范为stdca ll(W INAPI) ， 同时根据函数参数设定CLF的参数。最终设置好的CLF为编程提供了便捷的接口，也为平台参数配置功能提供了方便， 通过设备类型号和设备索引号可灵活在USBCAN - II智能CAN卡的COM1和COM2之间进行选择。按类似的设置规则配置好USBCAN - II的其他接口函数的调用，可对USBCAN- II智能CAN进行灵活的操作。

　　根据USBCAN- II操作要求， 数据采集流程如图3。为了操作方便， 接收数据被封装成子V I。

　　LabV IEW 中的子V I类似于C 语言中的子函数， 可以被其他V I调用。数据接收子V I也为平台参数配置提供了配置接口， 接收到的数据被打包成LabV IEW 中的簇变量， 簇是LabV IEW 中的一种数据类型， 它可以包含多个不同数据类型的元素， 类似C语言中的结构体。数据的打包方便了对接收到的数据进行显示与存储。数据接收采用循环接收模式，直至收到停止接收命令。

图3 数据采集流程。

　　现有电池管理系统向CAN 总线发送的数据有单体电压， 总电压， 电流， SOC， SOH， 温度， 最高和最低单体电压， 最大和最小温度等， 其中各从板负责单体电压和温度的测量， 每个从板有电压60个， 温度16个， 及故障信息等， 总共4 个从板。需要对这些数据进行显示与存储， 以方便对电池状态进行实时监控， 对电池数据进行深入分析， 同时根据故障信息对电池进行维护。利用LabV IEW 设计友好的显示界面， 将上述信息按从板号设置不同的选项卡进行显示， 如图4所示。

图4 显示界面。

　　3. 2 平台参数配置

　　利用LabV IEW 多线程技术专为平台参数配置分配一个线程， 对监控平台参数进行设置。监控平台参数可分为以下几类: USBCAN - II智能CAN 卡配置， 包括CAN 通道选择、CAN 通信波特率等; 显示配置， 含从板数， 从板电压节数， 从板温度个数等;数据存储配置， 含存储的周期、位置、格式等; 系统标定和故障诊断配置， 含标定的参数类型、位置及故障诊断的故障类型等。

　　LabV IEW 是一种数据流的程序开发平台， 由数据流决定程序中节点的执行顺序。事件驱动扩展了数据流编程的功能， 允许用户在前面板的直接干预或程序不同部分之间的交流影响程序的执行。平台参数配置采用了事件结构， 很好的在异步情况下对不同线程之间的参数进行修改和设置， 当没有事件产生时， 程序回到等待事件状态， 减小了对其他线程执行的影响。

　　3. 3 数据的存储

　　在LabV IEW 中常用的记录数据的方法有利用数据库技术存储数据和利用文件系统存储数据。使用文件系统管理数据文件读写速度快、占用磁盘空间少、检索方便快捷。本监控平台将存储的文件格式默认设为csv格式， 其占用磁盘空间小， 同时这种格式可以在Excel中进行查看， 也可以导入Mat lab中进行分析， 这特别有利于对电池性能进行研究。

　　为数据存储建立独立的线程， 方便了编程的实现， 但需要解决数据同步的问题， 即数据采集与数据存储两个线程之间的流程控制。在LabV IEW 中不同循环间传递数据可采用局部变量， 但是在数据采集循环与数据存储循环之间传递数据的话， 局部变量就不太够用了。因为数据保存到硬盘上是一项比较费时的工作， 而数据采集对循环时间要求较高， 两者的循环快慢不一样， 此时， 就不能简单的通过局部变量来进行数据传递。在数据采集循环与数据存储循环之间， 采用LabV IEW 中消息通知器进行数据同步传递。本监控平台在数据采集中将数据打包成簇类型， 通过消息通知器传递数据并进行储存。

　　3. 4 系统标定和故障诊断

　　为保证动力电池系统的安全运行， 需要对电池管理系统的各个参数进行标定， 以保证电池管理系统所检测信息的可靠性， 确保电池管理系统对电池的正确管理。当动力电池系统出现故障时， 仅仅依靠监控电池参数来诊断故障是不够的， 还需要对电池管理系统自身的运行参数进行诊断， 这些参数包括电池管理系统配置参数、软硬件信息、软硬件工作状态等; 电池管理系统有自检功能， 通过可靠的CAN 总线可以实现对这些功能的触发， 最终通过CAN 总线返回信息， 尽可能定位故障点。监控平台的另一功能就是要实现对电池管理系统的标定及在电池系统有故障时进行故障诊断， 为实现此功能需要通过CAN 总线与电池管理系统进行交互， USB??

　　CAN - II中提供了向CAN 总线发送信息接口函数，类似于接收函数， 利用LabV IEW 设计发送子V I， 同时建立系统标定和故障诊断线程调用发送和接收子V I， 实现与电池管理系统的交互。

　　4 结束语

　　本监控平台充分借助LabV IEW 的多线程及其灵活的接口技术， 实现了对CAN 总线的高速数据采集和多种格式文件的实时数据记录， 并且监控平台设计灵活， 能适应电池管理系统多种组合方案， 同时监控平台的系统标定及故障诊断为电池管理系统的量产打下很好的技术基础。该监控平台已用于普天、恒通、吉利等多种电动汽车用铁锂电池管理系统。在一年多的时间内， 运行可靠、稳定， 既为用户及时提供了实时的采集数据， 又为开发人员提供方便的诊断接口， 为近一步研究电池管理和分析铁锂电池的性能提供了有力的保证。