电池数据存储管理系统论文

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1基本原理

本系统由主控电路、电流采集电路、通讯电路、存储电路、实时时钟电路、电源电路组成。主控电路由微控制器芯片和晶体振荡电路组成；电流采集电路由专用的电流采集环构成；通讯电路使用CAN通讯技术；存储电路由TF卡构成。主控电路中的微控制器芯片为16位飞思卡尔单片机；实时时钟芯片选用DS1302芯片，同时配有备用电池，芯片设定后可以提供准确的时间与数据同时记录保存；电源转换电路将整车的24V电源转换成5V，给单片机等电路供电；电流采集环可以测得电池的总电流，也将被记录；CAN通讯电路主要实现电池管理系统从板以及整车控制器与电池管理系统主板的通讯，提供电池的电压等状态信息和车辆行驶车速等信息，便于记录数据；存储TF卡与主控MCU之间使用SPI总线通讯。飞思卡尔16位微控制器具有低功耗、高性能、低引脚数量等特点。TF卡是新一代半导体存储设备，不仅容量大、读写方便，同时最大读写速度达10MB/s，并且可以直接使用SPI通信模式。存储电路包括U1飞思卡尔主控芯片和TF卡，采用3.3V供电，使用SPI总线，可以使MCU与TF卡以串行方式进行通信。该接口使用4条线：串行时钟线SCK、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线SS。

2系统设计及应用

2.1系统设计

系统设计主要包括数据解析及封装、TF卡固件程序两部分。数据解析及封装包括三部分：CAN信息接收、数据解析和重新封装。CAN信息接收使用中断函数，将接收所需记录的数据帧；数据解析根据指定的CAN通讯协议，对接收后的长数据帧进行解析，同时拆分出数据值；数据封装首先指定出需要记录下的数据名，按顺序排列组合，将拆分所得数据值按组合的数据名称封装成数据结构体，便于按时间节点进行存储。TF卡程序主要包括两部分：TF卡底层协议程序和文件系统程序。TF卡底层协议控制程序主要完成对TF卡的最基本的数据块的操作，如TF卡的初始化、TF卡数据块的读写等；文件系统程序则是在底层协议的基础上完成文件系统下对文件的各种操作，如文件系统的建立、文件的创建与删除、文件的读写等车辆起动阶段，BMS主控芯片开始工作。首先记录下实时时钟提供的当前时间，同时从CAN总线上读取到整车行驶数据、电池电压信息。根据CAN通讯协议，将上述数据进行解析，将电池电压、电流、最高最低单体信息、车速等封装成新的数据结构体，再使用SPI通信功能，主控芯片与TF进行数据通信，判断TF卡内存储空间是否已满。如果已满，删除最先记录的文件，再创建新的文件夹，文件夹以日期命名。在文件夹内，创建新的文本文件，文件以时间命名。这样同一天的数据分别以文本文件的形式存在文件夹内。数据记录结束后，将关闭文本文件保存数据。每秒钟记录一次数据结构体，按一天八小时计算，2GB的TF卡可以记录至少四个月。

2.2实际应用

电动汽车在运行时，BMS会通过CAN总线和电流采集电路接收到大量的数据，这些数据分为实时数据和监控量。实时数据包括动力电池的电压、电流、单体电压值和温度等；监控量包括BMS对实时数据处理结果，包括SOC、故障码和车辆使用频率等。记录下的历史数据保存在文本内，文本文件以时间为名称，利于查看。这些数据对于电池的优化、整车控制器的研发、BMS管理策略的研究都有重要的意义。

2.3应用效果

对记录的电池电压、总电流及SOC绘制。根据电流的大小和正负可以分析出车辆的运行状态：正电流表示车辆加速或匀速阶段；负电流表示车辆滑行或减速阶段。由电池总压的变化可以分析出电池的性能；由SOC的变化可以分析出电池管理系统的管理策略是否合理。同一时间下记录的车辆速度及电机数据。分析相同时间的电机数据，可以观察出车速与电机转速的变化趋势。由电机转速和扭矩得出电机的功率，根据电池总电压和电流得出电池的功率，可以分析车辆动力系统的效率。对这些实际数据的分析，提高了优化控制系统的准确性。

3结论

本文使用TF卡对新能源客车的电池管理系统的历史数据进行存储，很好地解决了车辆运行过程数据难以保存的问题。为系统的优化提供了大量的实时数据，有利于控制系统策略的优化，为电动汽车所使用的动力电池在不同情况下的特性提供了实际数据依据。以某款电动客车的记录数据为例，得到了电池电压、电流等特性。

作者：胡洋 单位：安徽安凯汽车股份有限公司