专利名称：汽车电池数据采集管理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于汽车技术领域，特别涉及一种电池数据采集管理系统。
背景技术：
当前汽车上普遍采用的仪表为组合式仪表，各种车速、发动机转速、电池电量、爬 坡坡度等运行工况信号和发动机故障、水温等警示信号由各个汽车用传感器通过线束直接 送到组合仪表和其他需要该信号的模块。这种仪表线束较多，显示内容单一，传输距离有 限，抗干扰能力差，难以满足现代汽车复杂运行工况的要求。随着世界能源日趋紧张，现今汽车产业的发展趋向于电动汽车及混合动力汽车的 研究及产业化，作为车载能源的电池组能源系统则必须做到优化运行和有效控制。蓄电池 组是由一定数量的单体电池串联组成，必须注意电池的各种特性包括温度、剩余电量及总 电流等参数，防止电池出现过充、过放及温度过高等问题，从而延长电池的使用寿命及降低 成本。为获取电池组能源系统参数，需要增加信号采集、传输、显示的线束，使整个汽车信号 传输系统更为复杂。
实用新型内容为解决现有的电动汽车线束较多，抗干扰能力差，难以满足电动汽车和混合动力 汽车复杂运行工况要求的问题，本实用新型提出带CAN通信的电池数据采集管理系统。电池数据采集管理系统将分为三部分，分别是数据采集层、数据传输层和用户管 理层。数据采集层即电池管理系统，系统安装在电动汽车上，需对电池的状态进行实时监 控。数据传输层由手持数据采集设备，远程数据采集设备等构成，可以通过CAN总线接收数 据采集层采集的实时电池数据，通过串口或者GSM/GPRS网络等传输方式将数据传送到用 户管理层上。用户管理层即电脑运行的电池管理软件，通过接收分析实时电池数据，并与历 史数据进行综合比较，得出电池的当前运行状态，提供给维护人员进行电池维护。系统层与 层之间的通讯及设备功能扩展的接入靠通讯协议来实现。CAN通信属于现场总线范畴，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信 网络。CAN总线只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送 接收数据，无需专门调度。CAN通信为多主方式工作，网络上任一节点均可在任意时刻主动 地向网络上其他节点发送信息，而不分主从且无须站点地址等节点信息。CAN采用非破坏性 总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退出发送， 而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而节省总线冲突仲裁时间，尤其在网 络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪情况。CAN总线采用短帧格式通信，传输时间短， 受干扰概率低，具有极好的检错效果，每帧信息都有CRC校验保证了数据通信的可靠性。电池数据采集管理系统由于采用CAN总线网络结构，信息得到共享，明显地减少 了汽车的线束，数据可靠性高，采用成熟的CAN控制器构成的CAN总线系统硬件设计方便、 简单、成本低廉，CAN通信网络同时为汽车全局优化控制提供了条件，CAN总线在汽车上的广泛应用将使汽车的动力性、操作稳定性、安全性、燃油经济性都上升到新的高度。本实用新型的优点在于相比于传统汽车，电动汽车因为电池动力源的存在，运行和维护的难度大大地增 加，为保证电动汽车能够安全稳定的运行，就需要对电池的状态进行实时监控，提高了监控 系统数据传输的实时性、稳定性和可靠性。基于CAN总线的通讯网络具有速度高、抗干扰强等优点，可以解决汽车中控制单 元和测试仪器之间需要进行大量数据交换的问题。系统对电池设备的CAN总线数据进行采集监控并可以传输到上位机进行显示、存 储和分析，显著降低了电池数据获取和维护的难度，具有良好的使用效果。
图1为本实用新型的电池数据采集管理系统的系统结构图。
具体实施方式
电池的实时数据将经过三个步骤最终得到现实和存储。根据功能的不同，在本实 用新型中，电池数据采集管理系统将分为三部分，分别是数据采集层、数据传输层和用户管 理层。数据采集层即电池管理系统，系统安装在电动汽车上，需对电池的状态进行实时监 控。数据传输层由手持数据采集设备，远程数据采集设备等构成，可以通过CAN总线接收数 据采集层采集的实时电池数据，通过串口或者GSM/GPRS网络等传输方式将数据传送到用 户管理层上。用户管理层即电脑运行的电池管理软件，通过接收分析实时电池数据，并与历 史数据进行综合比较，得出电池的当前运行状态，提供给维护人员进行电池维护。电池数据采集管理系统的主要任务有防止过充、避免深放、温度控制、电池组件电 压和温度的平衡、预测电池的SOC和剩余行驶里程和电池故障诊断。电池的电压、电流、温 度信息是多个控制单元必须获取的数据。上位机管理系统根据下位机节点提供的这些数据 预测电池的SOC和剩余行驶里程，并把每组电池的电压、温度和充放电电流的历史数据记 录下来，为非在线分析装置对电池的诊断提供基础数据，以便于为每组电池还剩多少电量 建立一个较精确地数学模型，以对电池的SOC进行精预测。下位机对每组电池的端电压和 温度，电池组总充、放电电流进行实时采集，建立每组电池的使用历史档案。将整个系统分为3个不同的层次后，层与层之间的通讯就靠通讯协议来实现。整 个系统可以实现模块化，如果需要扩展某一层设备，只要按照对应的传输协议进行设计，就 可以实现无缝的接入，大大提高整个系统的可维护性和可扩展性。软件功能采用分期、分层建设原则，包括终端的功能扩展、终端的规模、数据传输 通道类型和系统功能都有分期建设、扩展的要求，因此系统设计时充分考虑软硬件的扩展 性，满足今后发展需求。系统总体实现的功能有对电池的实时数据进行采集和发送到CAN总线，CAN总线 上的数据将会被转换成其他通讯方式发送到计算机上，实时显示接收到的数据并存储，将 数据通过EXCEL表格导出并进行分析和归纳。
权利要求1.一种汽车电池数据采集管理系统，其特征在于系统分为数据采集层、数据传输层和 用户管理层数据采集层即电池管理系统安装在电动汽车上，对电池的状态进行实时监控； 数据传输层由手持数据采集设备，远程数据采集设备构成，可以将数据采集层采集的实时 电池数据传送到用户管理层上。
2.根据权利要求1所述的汽车电池数据采集管理系统，其特征在于所述数据传输层通 过CAN总线接收数据采集层采集的实时电池数据。
3.根据权利要求1所述的汽车电池数据采集管理系统，其特征在于所述数据传输层将 采集的电池数据通过串口或者GSM/GPRS网络传输方式将数据传送到用户管理层上。
专利摘要本实用新型公开了一种汽车电池数据采集管理系统，该系统分为数据采集层、数据传输层和用户管理层。数据采集层对电池的状态进行实时监控；数据传输层将通过CAN总线接收数据采集层采集的实时电池数据，通过串口或者GSM/GPRS网络等传输方式将数据传送到用户管理层上；用户管理层通过接收分析实时电池数据，并与历史数据进行综合比较，得出电池的当前运行状态，提供给维护人员进行电池维护。电池数据采集管理系统通过CAN总线网络结构使信息得到共享，明显地减少了汽车的线束，数据可靠性高，对电池系统的监控管理使整车的动力性、稳定性、安全性等都得到了有效地提高。
文档编号H04L12/40GK201926898SQ20102025450
公开日2011年8月10日 申请日期2010年7月9日 优先权日2010年7月9日
发明者孔昭松, 李乔, 陆琳艳 申请人:天津市松正电动科技有限公司