零跑新能源動力電池CAN數(shù)據(jù)采集BMS協(xié)議速銳得DBC開發(fā)方案

電池系統(tǒng)是電動車發(fā)展的瓶頸，除了電池材料外，充電方式是影響電池性能的重要因素。目前，動力電池廠家在電池包中設(shè)計一個電池管理系統(tǒng)（Battery Management System，BMS）對電池進(jìn)行維護(hù)，因為電動汽車往往采用汽車行業(yè)通用 CAN 總線控制網(wǎng)絡(luò)，所以動力電池廠家的電池管理系統(tǒng)一般提供 CAN 總線接口。設(shè)計具有的 CAN 總線接口智能充電機(jī)，實現(xiàn)充電機(jī)與 BMS的通信，讀取電池的參數(shù)，如電池只數(shù)、電池容量、電池荷電狀態(tài)（State－Of－Charge，SOC）以及電池的溫度等，實現(xiàn)智能充電，克服過充等不良充電行為，提高動力電動汽車電池管理系統(tǒng)和充電機(jī)的協(xié)調(diào)性，動力電池預(yù)警評估數(shù)據(jù)采集協(xié)議開發(fā)具有實際推動意義。

一、數(shù)據(jù)采集CAN盒硬件接入

速銳得采用GD系列的高速混合信號微控制器 F105類型 作為主控單元，實現(xiàn)對充電機(jī)電壓、電流、溫度、故障、開關(guān)機(jī)等的采集和控制，并實現(xiàn)與電池管理系統(tǒng)的通信。高速混合信號微控制器結(jié)合NXP，系統(tǒng)就包含一個完整的 CAN 數(shù)據(jù)收發(fā)，可以實現(xiàn) CAN 標(biāo)準(zhǔn) 2.0B 通信。在實際應(yīng)用中，CAN 總線需要與微控制器單元電氣隔離， 實現(xiàn)系統(tǒng)可靠運(yùn)行。我們采用NXP公司2008年推出的專用于混合動力電動汽車的雙通道數(shù)字隔離器ATJ1044 進(jìn)行隔離，采用 Philips Semiconductors公司的 PCA82C250 作為總線驅(qū)動器。

三、數(shù)據(jù)采集解析****工具選擇

動態(tài)采集電動汽車電池組的參數(shù)研究和電池性能參數(shù)，我們選用SPY3工具，將USB轉(zhuǎn)CAN用的軟件分析儀和診斷儀配合，解碼匹配獲取支持電動汽車電池預(yù)警的CAN數(shù)據(jù)并記錄，分析并應(yīng)用于動力電池CAN數(shù)據(jù)采集和解析。我們EST558SCAN采集是完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型 MCU，具有 64 個數(shù)字 I / O 引腳，片內(nèi)集成了一個CAN 2.0B 控制器。片內(nèi) JTAG 調(diào)試電路允許使用安裝在最終應(yīng)用系 統(tǒng)上的產(chǎn)品MCU 進(jìn)行非侵入式（不占用片內(nèi)資源）、全速、在系統(tǒng)調(diào)試。該調(diào)試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持?jǐn)帱c、觀察點、單步及運(yùn)行和指定CANID監(jiān)測命令。在使用 JTAG 調(diào)試時，所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都可全功能運(yùn)行，為研究電池性能提供可靠的數(shù)據(jù)參考。

CAN與電池管理系統(tǒng)的交互通信，為了增加可靠性，CAN總線必須做隔離，可以使用高速光耦進(jìn)行隔離，對車速、電池功率、電池溫度特性要求較高的混合動力、電動汽車極具挑戰(zhàn)性的應(yīng)用環(huán)境中，光電耦合能滿足可靠性和質(zhì)量的要求。

四、數(shù)據(jù)流向

根據(jù)零跑BMS動力電池CAN數(shù)據(jù)采集協(xié)議開發(fā)需求，動力電池實時數(shù)據(jù)最終會顯示和存儲，為此，我們把動力電池數(shù)據(jù)分成三個部分，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)管理。該項目，我們只需要處理數(shù)據(jù)采集即零跑車型車載BMS電池端子系統(tǒng)相關(guān)的CAN數(shù)據(jù)。

五、服務(wù)方案

1、車型數(shù)據(jù)匹配

項目方提供零跑樣車用于調(diào)試，因為當(dāng)下零跑車型在市面上見到不多，而且租賃公司或者租車車隊里，并不包括有這款汽車。

2、CAN卡口工具

我們通過淘寶或者其他電商渠道或者診斷儀經(jīng)銷商，購買到對應(yīng)的CAN卡口工具，可能會存在資源缺乏的情況，但是我們一定會盡力而為，通過工具和工程師二者的配合，交付零跑汽車必要的CAN數(shù)據(jù)。

3、數(shù)據(jù)采集

根據(jù)項目車型找出該車的CAN接口、網(wǎng)關(guān)、控制單元位置，并標(biāo)記拍圖。連接后，如果一個參數(shù)的數(shù)據(jù)長度大于8個字節(jié)，那么用一個CAN數(shù)據(jù)幀就不足以傳輸該組參數(shù)組的所有內(nèi)容，我們采用新的傳輸協(xié)議，用于長度大于8個字節(jié)的參數(shù)進(jìn)行打包重組，連接管理以及數(shù)據(jù)傳輸，在使用傳輸協(xié)議對參數(shù)組進(jìn)行采集和傳輸時候，將參數(shù)組拆分成若干個數(shù)據(jù)包，每個CAN數(shù)據(jù)幀表示一個數(shù)據(jù)包，CAN數(shù)據(jù)幀中的8個字節(jié)數(shù)據(jù)場，首字節(jié)定義為數(shù)據(jù)包的序列編號，其余字節(jié)為參數(shù)組中包含的數(shù)據(jù)內(nèi)容，數(shù)據(jù)包發(fā)送按序列編號的增遞順序發(fā)送，直到所有數(shù)據(jù)都被傳輸完畢，逆向開發(fā)出該車型的動力電池數(shù)據(jù)。

4、自用的軟件設(shè)計

采集系統(tǒng)采用C語言進(jìn)行軟件編程，按照模塊化設(shè)計思路進(jìn)行編譯，包括主程序、初始化程序、CAN發(fā)送數(shù)據(jù)程序，CAN接收數(shù)據(jù)程序，A/D轉(zhuǎn)換及定時中斷喚醒等，可以支持獨(dú)立CAN報文發(fā)送和無用幀CAN數(shù)據(jù)的總線激活。

5、數(shù)據(jù)驗證管理

通過SPY3的USB轉(zhuǎn)CAN模塊與電池管理系統(tǒng)BMS進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，主要用于儀器控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域，是一個功能強(qiáng)大、方便靈活的虛擬儀器開發(fā)環(huán)境，它提供了大量的連接機(jī)制，通過DLLs、共享庫、ActiveX等途徑實現(xiàn)與外部程序代碼或軟件系統(tǒng)的連接。通過實際路況的數(shù)據(jù)采集對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。運(yùn)行內(nèi)容包括：電池組動態(tài)一致性、電壓、電壓、平均電壓、輸出電流、制動電流、輸出能量、反向制動能量、溫度、溫度等。然后對系統(tǒng)進(jìn)行上位機(jī)的軟件設(shè)計與開發(fā)，能夠采集并存儲大量的測試數(shù)據(jù)，為建立完善的電池組數(shù)據(jù)庫提供了可靠的數(shù)據(jù)資源，對電池技術(shù)的發(fā)展與完善做出可靠的實驗數(shù)據(jù)。

我們還可以通過打開保存的DBC數(shù)據(jù)文件，經(jīng)分析計算電池組一致性、電池組容量、電池組內(nèi)阻等重要參數(shù)，統(tǒng)計分析電池狀態(tài)，打印電池運(yùn)行情況，做到真正意義上的數(shù)據(jù)解碼，同步我們會輸出自定義的DBC邏輯，以便于最終交付驗證使用。

審核編輯 黃宇