電池管理系統(tǒng)上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)

孔令敏,肖喜春（哈爾濱冠拓電源設(shè)備有限公司,哈爾濱　150000）

電池管理系統(tǒng)上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)

孔令敏,肖喜春
（哈爾濱冠拓電源設(shè)備有限公司,哈爾濱150000）

本文研究了電池管理系統(tǒng)（Batterymanagementsystem簡(jiǎn)稱BMS）中的上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)方法，本軟件的主要功能是通過(guò)與主控器通信來(lái)獲取電池組信息的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)，獲取電池組在工作期間的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，并在軟件主頁(yè)面上顯示電池運(yùn)行狀態(tài)，以及對(duì)電池的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

電池管理系統(tǒng)；歷史數(shù)據(jù)；電池組；上位機(jī)軟件

1　　引言

電池有很明顯的非線性和時(shí)變特性，電池在各個(gè)方面的特性尤其是在電池組串聯(lián)中的容量、最大充放電功率、等效內(nèi)阻等能不僅僅通過(guò)上車前的簡(jiǎn)單測(cè)試確定，因?yàn)樗麄冊(cè)谄囆旭傔^(guò)程中隨著電池的壽命、充放電狀態(tài)等因素變化，因此為了更合理地應(yīng)用蓄電池需要一套管理系統(tǒng)。

本文主要研究電池管理系統(tǒng)的上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)，從開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，編程特點(diǎn)，系統(tǒng)分析等方面進(jìn)行研究，從理論研究了具體軟件設(shè)計(jì)方法。

2　　上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)

2.1上位機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的選擇

上位機(jī)軟件程序是集顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、主控器運(yùn)行參數(shù)設(shè)置和保存實(shí)時(shí)與歷史數(shù)據(jù)于一體的多功能電腦軟件。它配合現(xiàn)場(chǎng)工作人員調(diào)試BMS主控器，并且可提供給客戶用來(lái)分析電池運(yùn)行使用情況。技術(shù)層面上本程序采用M icrosoft公司隨同VisualStudio.NET推出的VisualC#語(yǔ)言，它既提供VisualBasic的易用性，又提供JAVA和C++語(yǔ)言的靈活性及強(qiáng)大功能。本軟件可以很方便的移植到車載電腦等終端顯示器上。

2.2系統(tǒng)分析

（1）系統(tǒng)功能模塊。電池管理系統(tǒng)上位機(jī)主要功能是通過(guò)和主控器通信來(lái)獲取電池組信息的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)，獲取電池組在工作期間的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，并在軟件主頁(yè)面上顯示電池運(yùn)行狀態(tài)。

（2）數(shù)據(jù)通信模塊。數(shù)據(jù)通信模塊是系統(tǒng)的重要組成部分，該功能模塊負(fù)責(zé)從主控器中獲取電池組的數(shù)據(jù)信息，這些信息主要包括每個(gè)電池的電壓、每個(gè)電池組的溫度、電流安時(shí)數(shù)、電池狀態(tài)、阻抗信息等，他們是系統(tǒng)運(yùn)行的重要數(shù)據(jù)來(lái)源。采用串口通信方式，1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)停止位、無(wú)奇偶校驗(yàn)、波特率：57600bps。

（3）重要數(shù)據(jù)顯示模塊。重要數(shù)據(jù)顯示模塊主要包括總電壓、總電流、電流安時(shí)數(shù)、電池狀態(tài)、阻抗信息等。

（4）詳細(xì)數(shù)據(jù)顯示模塊。詳細(xì)數(shù)據(jù)顯示模塊主要用于顯每節(jié)電池的電壓和接收歷史錯(cuò)誤狀態(tài)數(shù)據(jù)。

（5）參數(shù)顯示和設(shè)置模塊。參數(shù)顯示和設(shè)置模塊主要用作系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，這些參數(shù)主要包括各電池組的電池支數(shù)、是否包含溫度測(cè)試節(jié)點(diǎn)、高壓報(bào)警上限、低壓報(bào)警下限、高壓切斷上限、溫度報(bào)警上限、高溫切斷上限、電流過(guò)載上限、額定容量、SOC、SOH等信息的設(shè)置，從而滿足不同的用戶需求。

（6）其它模塊設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)備份模塊的主要功能是把系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的各種狀態(tài)信息備份起來(lái)，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，可以通過(guò)對(duì)備份的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，查找問(wèn)題產(chǎn)生的原因。同時(shí)在統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行的總體狀況時(shí)，提供必要的歷史數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)分析模塊的主要功能是通過(guò)對(duì)備份文件中歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)電池組的總體工作狀況，為系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化提供必要的數(shù)據(jù)支持。

2.3數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行需求分析后，為數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)了以下功能：（1）唯一標(biāo)識(shí)的電池組信息；（2）唯一標(biāo)識(shí)的單體電池信息；（3）添加電池組；（4）刪除電池組；（5）添加單體電池；（6）刪除單體電池；（7）更換單體電池；（8）用戶組；（9）系統(tǒng)用戶；（10）增加、刪除用戶；（11）修改用戶名、密碼和用戶組；（12）系統(tǒng)操作和事件信息記錄；（13）故障信息記錄。

2.4上位機(jī)的監(jiān)控界面設(shè)計(jì)

上位機(jī)是通過(guò)232與管理系統(tǒng)通信主要是包括三個(gè)顯示界面,首先接通電腦，打開(kāi)上位機(jī)后如下圖所示：

點(diǎn)擊菜單中的“通信”設(shè)定串口后點(diǎn)擊“打開(kāi)”，如果通信正常，左下方會(huì)顯示串口已打開(kāi)，通信狀態(tài)有一個(gè)紅燈在閃，這樣上傳的數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信。

總電壓為管理系統(tǒng)所能采集到電池的電壓總和；總電流為當(dāng)前充放電的總電流值，放電為正，充電為負(fù)；能量指是電池當(dāng)前剩余能量總和；最高溫度為管理系統(tǒng)兩點(diǎn)溫度中的最高溫度；平均溫度，上位機(jī)設(shè)定是的三點(diǎn)溫度，管理系統(tǒng)有兩點(diǎn)，這樣算出來(lái)的平均溫度顯示在上面。

儀表數(shù)據(jù)前面已經(jīng)介紹過(guò)，電池詳細(xì)信息分三包數(shù)據(jù)傳送，B1顯示第一包電池?cái)?shù)據(jù)電壓為8點(diǎn)，B2顯示第二包電池?cái)?shù)據(jù)電壓為8點(diǎn)，B3顯示第三包電池電壓信息為8點(diǎn)，ALL顯示所有電池?cái)?shù)據(jù)電壓為24點(diǎn)。接收?qǐng)?bào)警信息后面詳細(xì)如下：點(diǎn)擊“接收?qǐng)?bào)警信息”會(huì)出現(xiàn)一個(gè)保存對(duì)話框，指定一個(gè)路徑后保存。如果通信正常，點(diǎn)擊上傳，管理系統(tǒng)中設(shè)定的參數(shù)上傳到上圖的左側(cè)相應(yīng)位置。

如果想設(shè)定參數(shù)，點(diǎn)擊“進(jìn)入設(shè)定模式”在用戶名中輸入：adm in；密碼：adm in,(也可以修改)。按照電池所需的設(shè)定輸入到左側(cè)對(duì)話框中，其中有幾個(gè)沒(méi)有用到參數(shù)，比如：SOH、最大回饋電流、最大充電電流。輸入完設(shè)定參數(shù)后點(diǎn)擊下傳，如果下傳參數(shù)成功會(huì)出現(xiàn)確定對(duì)話框，出現(xiàn)重啟主控可以忽略，點(diǎn)擊確定。

每次出廠前就設(shè)定一次參數(shù)，如果不設(shè)定管理系統(tǒng)的參數(shù)，就按管理系統(tǒng)默認(rèn)的參數(shù)進(jìn)行管理，內(nèi)總時(shí)間按2001年1月1日1時(shí)1分1秒算起。

3　總結(jié)

本文研究了電池管理系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控軟件的功能實(shí)現(xiàn)、界面設(shè)計(jì)等，能實(shí)現(xiàn)蓄電池參數(shù)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及蓄電池故障自動(dòng)診斷與報(bào)警。其上位機(jī)模塊的特點(diǎn)是：監(jiān)測(cè)參數(shù)多(電壓、電流、內(nèi)阻、溫度、充放電狀態(tài)等)；監(jiān)測(cè)對(duì)象定位到某組某個(gè)單體電池；多種通信接口方式；分級(jí)用戶管理等。該設(shè)計(jì)方案具有一定的通用性和實(shí)用價(jià)值。為電池管理系統(tǒng)在實(shí)際中的合理應(yīng)用取得了良好效果。

[1]凌特爾公司.用于大功率鋰電池組的電池管理設(shè)計(jì)[Z].今日電子,2009.

[2]郭豐.鋰離子電池管理技術(shù)研究[Z].電子工業(yè)專用設(shè)備.2007.