电动汽车电池管理系统上位机设计
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Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｕｐｐｅｒ Ｃｏｍ ｐｕｔｅｒ ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍ ａｎａｇｅｍ ｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ ＳＨＥＮ Ｃａｉ—ｙｉｎｇ，ＬＩ Ｘｉｎｇ—ｑｕａｎ，ＷＡＮＧ Ｑｉ，ＷＡＮＧ Ｔｉａｎ—ｌｉ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ａｎｄ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｎｚｈｏｕ １２１００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｅｆｆｅｃｔ，ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｃａｒｓ ａｒｅ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｄ，ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒ ｉｃ ｃａｒｓ ｂｅｃｏｍ ｅ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｐｒｏｍ ｉｓｉｎｇ ｎｅｗ ｅｎｅｒｇ ｙ ｖｅｈｉｃｌｅｓ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｕｐｐｅｒ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒ ｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｍ ａｎａｇｅｍ ｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｍａｄｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｏｆ ＬａｂＶＩＥＷ ２０１３ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｙ，ａｌａｒｍ ，ｈａｖｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ．Ｔｅｓｔ ｄａｔａ ｃａｎ ｂｅ ｄｉｓｐｌａｙｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｒｏｎｔ ｐａｎｅｌ ｉｎ ｆｏｒｍ ｏｆ ｃｈａｒｔ，ａｎｄ ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ｃｏｍｐｕｔｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂａｔｔｅｒ ｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ；ＬａｂＶＩＥＷ ；ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ；ｈｏｓｔ ｐｌａｔｆｏｒ ｍ ；ｉｎ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ
电动 汽 车 电池 管 理 系统 上 位 机 设计
申彩英 ，李 兴全 ，王奇，王天利
（辽宁工业大学 汽车与交通工程学 院 ，辽宁 锦州 １２１００１）
摘要 ：随着温室效应 的加剧 ，传统汽 车受 到挑 战 ，电动汽 车成 为最有 发展前景的新能 源汽车之 一 ，本 文对 电动汽 车电池管理 系 统上位机进行设计 ，以 ＬａｂＶＩＥＷ２０１３软件 为开发平 台 ，对 电池管理 系统 的信息采集 、数据处理 、分析及显示 、报警进行 了设计 ， 监测数据 可以图表的形式显示在上位机 的前面版 ，并 可实现对下位机的控制 。 关键词 ：电池管理系统 ；ＬａｂＶＩＥＷ；电动汽 车 ；上位机 ；数据 采集 中图分 类号 ：ＴＫ４１８ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１６７１—５４４６（２０１６）０ｌ一００４２～０４
百度文库
ＬａｂＶＩＥＷ 是美 国国家仪器开发 的一种虚拟仪 器平台… ，和测控仪器一起协 调工作 ，因其采用 图 形化编程 Ｇ语言 ，在数据采集 、控制 、信号分析等领 域 获得 广泛 应用 。
一 个 ＬａｂＶＩＥＷ 程序包 括前面板 和流程 图程序 两 部分 ，前面板负责人机交互界面，流程图是后台程序， 用 于控制前 面板 运行 。前 面板模 拟 实 际系 统 的仪 器 面板 、由指示元件 和控件两部 分构成 Ｊ。控 件是用 户 输入控制部分 ，可 以是开关 ，旋钮 ，也可 以是控制指 令 ［４］。指示元件 用于显 示被 控量 的输 出值 （或 图表 ） 或者某种状 态 。前面 板 可 以给人 直 观 的视 觉 。流 程 图是 图形 化 的程序代 码 ，用于控制前 面板 。
第 １期 （总第 １６１期 ） ２０１６年 ２月
现 代 车 用 动 力
Ｍ０ＤＥＲＮ ＶＥＨＩＣＬＥ ＰＯＷ ＥＲ
Ｎｏ．１（ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．１６１）
Ｆｅｂ．２０１６
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１—５４４６．２０１６．０１．０１０ 网 络 出版 时 间 ：２０１６～Ｏ３—０７ １５：４６：０５ 网 络 出 版 地 址 ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／３２．１６４２．ＴＨ．２０１６０３０７．１５４６．０１６．ｈｔｍｌ
引 言
１ ＬａｂＶＩＥＷ 简 介
随着温室效应的不断加剧 ，传统的汽车工业受到 了前 所未 有 的 挑 战 ，与此 同时 新 能 源 汽 车则 备 受 关 注。由于采用动力电池 、燃料电池等新能源可以很好 地缓解这一大问题 ，电动汽车采用蓄电池为能量源 ， 电机驱动 ，具 有零 污染 、零 排放 的特 点 。随着 电动 汽 车的不断推 广 ，电池管理 系统的信息 显示及 报警技 术 也 亟待开发 。虚拟仪 器技 术 以 ＰＣ机为 硬件 平 台 ，通 过软件实现 系统 的信 号检测和控制 ，采用 虚拟仪 器技 术 ，突破了传统维修设备在数据采集 、处理 、显示 、数 据存储等方面限制 ，并且可以根据被测对象的不同测 试要求进行实时改 ，是一个高性能、低成本、易升级维 护的测试设备。本文采用 ＬａｂＶＩＥＷ２０１３软件对电动 汽车电池管理系统进行开发 。
收稿 日期 ：２０１５—１０—１７ 作者简介 ：申彩英 （１９８１一），女 ，辽宁锦州人 ，博士 ，讲 师 ，研究方 向为电动汽车控制技术 。
２０１６年第 １期
申彩英 ，等 ：电动汽车 电池 管理 系统上位机设计
４３
２ 系统 需 求 分 析
电动汽车的结构框 图如图 １所示 ，由于电池输 出 的是 直 流 电 ，而 电机 是三 相交 流 电供 电 ，因此 需要 功率变 换器 将直 流 电逆 变 成 交 流 电后 驱 动 电机 ，电 机 输 出的机 械 能 经 过 机 械 传 动 系统 （变 速 器 、主 减 速器等 ）驱动汽车行驶 ，随着汽车的运行 ，电池 的电 能减少 ，停车后需要外部电网通过充电机给电池充 电。与传统汽车不同，由于动力 电池是纯 电动汽车 唯一能量源 ，由多个单体电池以某种连接方式连接 ， 需 要 电池管 理 系统 对 电 池 进 行 热 管 理 ，能 量 管 理 。 动 力 电池 的性 能 受 多种 因素 影 响 ，因此 需 要 监 控 的 参数较多，包括单体 电池电压 、电流、温度 、总电压 、 总电流 ，电池的剩余 电量值 （ＳＯＣ）为驾驶员提供重 要的信息 ，因此也要显示。电池在运行过程中，如果 出现 紧急情况 需要 对 电池进 行 断 电 ，因此 需 要 上 位 机控制电池接触器的通断。如果 电池温度过高，需 要 给 电池进行 降 温 ，因此 上 位 机 需要 对 风 扇 进 行控 制 。除 此 以外 ，如果 电池 过温 ，过压 、过 流或 者欠压 、 低温等需要进行报警 。从 以上分析可以得出电动汽 车 电池管 理 系统 上 位 机 界 面一 共 可 以分 为 ３部 分 ， 即信 号检 测部分 、控 制部 分及报 警部 分 。
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ａｎｄ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｎｚｈｏｕ １２１００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｅｆｆｅｃｔ，ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｃａｒｓ ａｒｅ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｄ，ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒ ｉｃ ｃａｒｓ ｂｅｃｏｍ ｅ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｐｒｏｍ ｉｓｉｎｇ ｎｅｗ ｅｎｅｒｇ ｙ ｖｅｈｉｃｌｅｓ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｕｐｐｅｒ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒ ｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｍ ａｎａｇｅｍ ｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｍａｄｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｏｆ ＬａｂＶＩＥＷ ２０１３ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｙ，ａｌａｒｍ ，ｈａｖｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ．Ｔｅｓｔ ｄａｔａ ｃａｎ ｂｅ ｄｉｓｐｌａｙｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｒｏｎｔ ｐａｎｅｌ ｉｎ ｆｏｒｍ ｏｆ ｃｈａｒｔ，ａｎｄ ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ｃｏｍｐｕｔｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂａｔｔｅｒ ｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ；ＬａｂＶＩＥＷ ；ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ；ｈｏｓｔ ｐｌａｔｆｏｒ ｍ ；ｉｎ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ
电动 汽 车 电池 管 理 系统 上 位 机 设计
申彩英 ，李 兴全 ，王奇，王天利
（辽宁工业大学 汽车与交通工程学 院 ，辽宁 锦州 １２１００１）
摘要 ：随着温室效应 的加剧 ，传统汽 车受 到挑 战 ，电动汽 车成 为最有 发展前景的新能 源汽车之 一 ，本 文对 电动汽 车电池管理 系 统上位机进行设计 ，以 ＬａｂＶＩＥＷ２０１３软件 为开发平 台 ，对 电池管理 系统 的信息采集 、数据处理 、分析及显示 、报警进行 了设计 ， 监测数据 可以图表的形式显示在上位机 的前面版 ，并 可实现对下位机的控制 。 关键词 ：电池管理系统 ；ＬａｂＶＩＥＷ；电动汽 车 ；上位机 ；数据 采集 中图分 类号 ：ＴＫ４１８ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１６７１—５４４６（２０１６）０ｌ一００４２～０４
百度文库
ＬａｂＶＩＥＷ 是美 国国家仪器开发 的一种虚拟仪 器平台… ，和测控仪器一起协 调工作 ，因其采用 图 形化编程 Ｇ语言 ，在数据采集 、控制 、信号分析等领 域 获得 广泛 应用 。
一 个 ＬａｂＶＩＥＷ 程序包 括前面板 和流程 图程序 两 部分 ，前面板负责人机交互界面，流程图是后台程序， 用 于控制前 面板 运行 。前 面板模 拟 实 际系 统 的仪 器 面板 、由指示元件 和控件两部 分构成 Ｊ。控 件是用 户 输入控制部分 ，可 以是开关 ，旋钮 ，也可 以是控制指 令 ［４］。指示元件 用于显 示被 控量 的输 出值 （或 图表 ） 或者某种状 态 。前面 板 可 以给人 直 观 的视 觉 。流 程 图是 图形 化 的程序代 码 ，用于控制前 面板 。
第 １期 （总第 １６１期 ） ２０１６年 ２月
现 代 车 用 动 力
Ｍ０ＤＥＲＮ ＶＥＨＩＣＬＥ ＰＯＷ ＥＲ
Ｎｏ．１（ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．１６１）
Ｆｅｂ．２０１６
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１—５４４６．２０１６．０１．０１０ 网 络 出版 时 间 ：２０１６～Ｏ３—０７ １５：４６：０５ 网 络 出 版 地 址 ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／３２．１６４２．ＴＨ．２０１６０３０７．１５４６．０１６．ｈｔｍｌ
引 言
１ ＬａｂＶＩＥＷ 简 介
随着温室效应的不断加剧 ，传统的汽车工业受到 了前 所未 有 的 挑 战 ，与此 同时 新 能 源 汽 车则 备 受 关 注。由于采用动力电池 、燃料电池等新能源可以很好 地缓解这一大问题 ，电动汽车采用蓄电池为能量源 ， 电机驱动 ，具 有零 污染 、零 排放 的特 点 。随着 电动 汽 车的不断推 广 ，电池管理 系统的信息 显示及 报警技 术 也 亟待开发 。虚拟仪 器技 术 以 ＰＣ机为 硬件 平 台 ，通 过软件实现 系统 的信 号检测和控制 ，采用 虚拟仪 器技 术 ，突破了传统维修设备在数据采集 、处理 、显示 、数 据存储等方面限制 ，并且可以根据被测对象的不同测 试要求进行实时改 ，是一个高性能、低成本、易升级维 护的测试设备。本文采用 ＬａｂＶＩＥＷ２０１３软件对电动 汽车电池管理系统进行开发 。
收稿 日期 ：２０１５—１０—１７ 作者简介 ：申彩英 （１９８１一），女 ，辽宁锦州人 ，博士 ，讲 师 ，研究方 向为电动汽车控制技术 。
２０１６年第 １期
申彩英 ，等 ：电动汽车 电池 管理 系统上位机设计
４３
２ 系统 需 求 分 析
电动汽车的结构框 图如图 １所示 ，由于电池输 出 的是 直 流 电 ，而 电机 是三 相交 流 电供 电 ，因此 需要 功率变 换器 将直 流 电逆 变 成 交 流 电后 驱 动 电机 ，电 机 输 出的机 械 能 经 过 机 械 传 动 系统 （变 速 器 、主 减 速器等 ）驱动汽车行驶 ，随着汽车的运行 ，电池 的电 能减少 ，停车后需要外部电网通过充电机给电池充 电。与传统汽车不同，由于动力 电池是纯 电动汽车 唯一能量源 ，由多个单体电池以某种连接方式连接 ， 需 要 电池管 理 系统 对 电 池 进 行 热 管 理 ，能 量 管 理 。 动 力 电池 的性 能 受 多种 因素 影 响 ，因此 需 要 监 控 的 参数较多，包括单体 电池电压 、电流、温度 、总电压 、 总电流 ，电池的剩余 电量值 （ＳＯＣ）为驾驶员提供重 要的信息 ，因此也要显示。电池在运行过程中，如果 出现 紧急情况 需要 对 电池进 行 断 电 ，因此 需 要 上 位 机控制电池接触器的通断。如果 电池温度过高，需 要 给 电池进行 降 温 ，因此 上 位 机 需要 对 风 扇 进 行控 制 。除 此 以外 ，如果 电池 过温 ，过压 、过 流或 者欠压 、 低温等需要进行报警 。从 以上分析可以得出电动汽 车 电池管 理 系统 上 位 机 界 面一 共 可 以分 为 ３部 分 ， 即信 号检 测部分 、控 制部 分及报 警部 分 。