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

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簡稱BMS）中的上位機(jī)軟件的設(shè)計原理及設(shè)計方法，本軟件的主要功能是通過與主控器通信來獲取電池組信息的實時和歷史數(shù)據(jù)，獲取電池組在工作期間的動態(tài)數(shù)據(jù)，同時通過對動態(tài)數(shù)據(jù)的實時分析，并在軟件主頁面上顯示電池運行狀態(tài)，以及對電池的參數(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變特性，電池在各個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)阻等能不僅僅通過上車前的簡單測試確定，因為他們在汽車行駛過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，從開發(fā)語言，編程特點，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)計方法。

2　　上位機(jī)軟件的設(shè)計

2.1上位機(jī)軟件的開發(fā)語言的選擇

上位機(jī)軟件程序是集顯示實時數(shù)據(jù)、主控器運行參數(shù)設(shè)置和保存實時與歷史數(shù)據(jù)于一體的多功能電腦軟件。它配合現(xiàn)場工作人員調(diào)試BMS主控器，并且可提供給客戶用來分析電池運行使用情況。技術(shù)層面上本程序采用M icrosoft公司隨同VisualStudio.NET推出的VisualC#語言，它既提供VisualBasic的易用性，又提供JAVA和C++語言的靈活性及強大功能。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)主要功能是通過和主控器通信來獲取電池組信息的實時和歷史數(shù)據(jù)，獲取電池組在工作期間的動態(tài)數(shù)據(jù)，同時通過對動態(tài)數(shù)據(jù)的實時分析，并在軟件主頁面上顯示電池運行狀態(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電池的電壓、每個電池組的溫度、電流安時數(shù)、電池狀態(tài)、阻抗信息等，他們是系統(tǒng)運行的重要數(shù)據(jù)來源。采用串口通信方式，1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、1個停止位、無奇偶校驗、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)、是否包含溫度測試節(jié)點、高壓報警上限、低壓報警下限、高壓切斷上限、溫度報警上限、高溫切斷上限、電流過載上限、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。數(shù)據(jù)備份模塊的主要功能是把系統(tǒng)運行過程中的各種狀態(tài)信息備份起來，當(dāng)系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)問題的時候，可以通過對備份的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，查找問題產(chǎn)生的原因。同時在統(tǒng)計系統(tǒng)運行的總體狀況時，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對備份文件中歷史運行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，統(tǒng)計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)庫設(shè)計

對系統(tǒng)進(jìn)行需求分析后，為數(shù)據(jù)庫設(shè)計了以下功能：（1）唯一標(biāo)識的電池組信息；（2）唯一標(biāo)識的單體電池信息；（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

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

點擊菜單中的“通信”設(shè)定串口后點擊“打開”，如果通信正常，左下方會顯示串口已打開，通信狀態(tài)有一個紅燈在閃，這樣上傳的數(shù)據(jù)是實時數(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)兩點溫度中的最高溫度；平均溫度，上位機(jī)設(shè)定是的三點溫度，管理系統(tǒng)有兩點，這樣算出來的平均溫度顯示在上面。

儀表數(shù)據(jù)前面已經(jīng)介紹過，電池詳細(xì)信息分三包數(shù)據(jù)傳送，B1顯示第一包電池數(shù)據(jù)電壓為8點，B2顯示第二包電池數(shù)據(jù)電壓為8點，B3顯示第三包電池電壓信息為8點，ALL顯示所有電池數(shù)據(jù)電壓為24點。接收報警信息后面詳細(xì)如下：點擊“接收報警信息”會出現(xiàn)一個保存對話框，指定一個路徑后保存。如果通信正常，點擊上傳，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)對話框中，其中有幾個沒有用到參數(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)后點擊下傳，如果下傳參數(shù)成功會出現(xiàn)確定對話框，出現(xiàn)重啟主控可以忽略，點擊確定。

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)總時間按2001年1月1日1時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)控軟件的功能實現(xiàn)、界面設(shè)計等，能實現(xiàn)蓄電池參數(shù)在線實時監(jiān)測及蓄電池故障自動診斷與報警。其上位機(jī)模塊的特點是：監(jiān)測參數(shù)多(電壓、電流、內(nèi)阻、溫度、充放電狀態(tài)等)；監(jiān)測對象定位到某組某個單體電池；多種通信接口方式；分級用戶管理等。該設(shè)計方案具有一定的通用性和實用價值。為電池管理系統(tǒng)在實際中的合理應(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[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.