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[电池材料] 基于CAN总线的电池数据采集方案

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发表于 2015-11-26 17:01:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
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本文提供了一种基于CAN总线的汽车大量数据采集方案,该方案的汽车数据采集仪neoVI FIRE实现多通道、离线式及流程化的采集功能,完全满足电动汽车电池CAN总线的数据采集要求,目前已经应用在多个汽车研究机构。
        近年来,以“节能、环保、安全”为终极目标的电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车的研发与应用已成为各国汽车产业发展的重点。汽车锂电池组作为电动汽车的核心零部件,其安全运作保证了电动汽车的安全行驶环境,保障驾驶人员的生命安全,而锂电池组数据的采集和分析无疑给汽车电池开发小组以及相关整车部门对电池组的开发和升级提供强有力的数据支持。
        CAN总线具有抗干扰能力高、通信稳定且兼容性强等特点,已经在汽车行业有了相当广泛的应用,如动力控制网络和车身舒适及娱乐网络等。为了无缝兼容原有的汽车网络控制和管理系统,新能源汽车电池组的通信与管理将CAN总线作为首选。由于电动汽车电池组的容量和数量决定了该车的驾驶性能,通常电动汽车都会采用40~100个电池单体组成来保证基本的驾驶行程保障。
        一方面,为了保证单体电池的一致性、提升电池组的整体寿命以及研究电池和提升其效率,必须采集大量的电池数据进行分析,需要有效对每个单体电池的工作参数电压、电流和电量进行监测、采集,并行配合汽车的速度、发动机转速及电动机转速等动力参数来分析电池的动力转换率,所以需要大批量采集电池组中每个单体的工作参数;另一方面,国内不同城市相应提出了对新能源汽车运行数据采集的参数及要求,除了需要采集动力电池组相关的参数,还需要对动力电池温度、电池故障码、电动机故障码、GPS信息及里程等超过20组的参数进行采集。在此背景下,广州虹科电子科技有限公司(以下简称“虹科”)提供了一种基于CAN总线采集新能源汽车电池数据采集方案,该方案的数据记录仪neoVI FIRE运用大容量存储完成所有参数的保存,而且离线式记录的方式免去了人为跟车的工作,上位机配置软件Vehicle Spy3提供逻辑化和功能化的记录方案,目前该方案已经应用在多家新能源汽车电池研究部门。
       

基于CAN总线的电池数据采集方案

基于CAN总线的电池数据采集方案

        CAN总线及数据记录仪
        1.CAN总线
        CAN(Controller Area Network)是ISO国际标准化的串行通信协议,其高性能、高可靠性、实时性和兼容性好和其独特的设计特点完全符合汽车网络的应用需求。
        2.汽车CAN数据DBC解析
        随着人们对驾驶要求的不断提高,汽车CAN节点不断增加,网络中的数据越来越庞大。为了方便整车的设计和维护,必须对汽车CAN数据进行数据库解析和管理,即我们提到的“DBC解析”。DBC文件是一个标准的数据库文件,刚开始是由Vector公司创建,后来为了实现汽车数据的统一管理以及诊断测试,绝大多数车厂都有相应的DBC文件数据库。DBC解析的过程就是将汽车CAN网络传输的16进制数据转换成我们所熟悉的物理量,比如车速、转速及温度等。虹科提供的CAN数据采集仪neoVI FIRE完全支持数据DBC解析,同时配套的软件Vehicle Spy3 可以自由创建和修改DBC数据库文件。
        3.FIRE数据采集仪与功能软件Vehicle SPY3
        neoVI FIRE有一款4个CAN通道和4个LIN通道的汽车数据记录仪,它可以让用户同时观察多种网络上的报文数据。neoVI FIRE以10μm的精度,实现毫无丢失地监控,保证电动汽车所有数据采集的完整性。
        neoVI FIRE支持最大64 G数据容量的MicroSD卡记录数据,64 G相当于可以保存20亿条标准报文,以1s采集200条报文计算,那么一共可以采集110多天的数据,同时无需PC即可进行数据记录。通过Vehicle Spy软件来配置包括消息过滤在内的neoVI FIRE记录器,完成后断开PC与它的连接,即可记录车辆网络信息知道存储卡存满为止。多功能的设计和全工业温度范围使neoVI FIRE能在严峻的环境中工作,电源最高输入电压可选40V,完全满足电动汽车的测试需求。此外,不需要持续与PC交互连接,避免了人为跟车的工作。
        配套软件Vehicle Spy是一款集成了诊断、节点/ECU仿真、数据获取、自动测试和车内通信网络监控等功能的工具,可以实现网络监控、数据解码、数据获取/记录、节点仿真及自动测试。
       

基于CAN总线的电池数据采集方案

基于CAN总线的电池数据采集方案

        系统架构
        本文的电动汽车数据采集方案系统架构(见图1)是基于实际应用中的缩略架构,neoVI FIRE数据记录仪可实现完整记录CAN总线数据,并通过过滤和脚本功能将目标数据进行采集,经过BDC解析后不仅将连接至CAN总线的每个电池单体的外部参数(电压、电流、温度和容量等)进行记录存储,同时也将汽车实车CAN数据记录至neoVI FIRE数据记录仪中,之后可以导出不同格式的数据文件便于进一步分析。
        数据采集配置特点与操作
        1. 流程化配置
        在neoVI FIRE记录仪快速配置好相应的CAN通信波特率,双通道的CAN总线分别连接电池组CAN网络和汽车动力CAN网络后,Vehicle Spy3软件采用流程化配置操作,加载DBC文件,选择和过滤采集信号,采集触发方式配置,生成配置脚本,最后将配置脚本下载至neoVI FIRE数据记录仪中,实现离线式数据采集(见图2)。
        2.支持添加多个DBC文件
        Vehicle Spy3软件可直接打开汽车数据采集功能(Vehiclescape DAQ)快速创建采集配置工程,然后添加多个DBC数据库文件(见图3)。
        3. 过滤选择信号
        加载DBC文件后,可以将电池相关的信号和汽车动力CAN相关的信号加载,导入记录列表中(见图4)。
        4. 采集触发配置
        (1)数据采集时可选择多种触发方式,如立即触发、表达式触发和触发器触发。其中表达式触发可设置不同的逻辑表达式,也可自由实现不同的触发要求。
        (2)支持记录结束条件设置,可以设置记录报文条数或者由表达式结束记录。
        5. 记录仪电源支持记录休眠
        为了提升电动汽车的电源利用率,neoVI FIRE数据记录仪可配置硬件的休眠条件,以最大限度地节省电动汽车的电源消耗。
        6.导出多种数据格式
        Vehicle Spy3记录配置不仅可以导出CAN原始报文,而且支持导出DBC解析后的信号数据、比如电池电压、温度等信号。其支持的格式有CSV格式可应用于绝大多数数据分析软件,同时也支持Vector公司的ASC格式。此外,导出的数据文件可以设置文件大小,也可以设置文件合并和分块存储。这些方式为研究电池的各方面参数提供了强大的数据支持。
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